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Walzenbrikettpresse Walzenbrikettpressen dienen zur Herstellung sogenannter
Eierbriketts aus Gemischen von feinkörniger Steinkohle mit 6 bis 8°/m feingemahlenem
Brikettpech, die in einem Knetwerk unter Erwärmung durch Dampfzusatz in einen klebrigen,
teigigen Zustand gebracht wurden. Diese feuchtwarme, weiche Masse wird bei der Drehung
der Walzen in muldenförmige, in den Walzenmänteln angeordnete Vertiefungen hineingedrückt
und dabei zu Eierbriketts geformt, deren Festigkeit auf die Bindemittelwirkung des
nach Erkalten festgewordenen Pechs zuriickgeht. Der Preßdruck ist an verschiedenen
Stellen der Briketts verschieden und ist nicht genau bestimmbar. In der Mitte, an
der dicksten Stelle, wo die Zusammenpressung am geringsten ist, wird er auf etwa
50 kg/cm2 geschätzt, gegen die Ränder zu steigt er vermutlich bis auf einige hundert
kg/cm2, jedenfalls ist er aber so klein, daß ohne Pechzusatz keine merkliche Verfestigung
eintreten würde. Er kann nicht größer werden, weil die weiche, plastische Preßmasse
bei Druckanstieg aus den kleinen, nicht geschlossenen Formmulden seitlich ausweichen
kann.
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Im Gegensatz zu dieser Brikettierung auf Walzenpressen mit Bindemittelzusatz
und niedrigem Preßdruck arbeitet die bindemittelfreie Brikettierung in der Regel
derart, daß getrocknetes und auf bestimmte Korngröße zerkleinertes Preßgut in geschlossenen
Preßformen oder Preßkanälen durch Stempel mit einem Druck von 1000 bis 2000 kg/cm2
und darüber zu Preßlingen verfestigt wird.
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Mit hohem Preßdruck und bindemittelfrei arbeiten auch die Ringpressen,
bei denen das Preßgut in einem sich allmählich verengenden Preßkanal. zwischen mitbewegten
Formwänden vorwärts gewalzt und dabei, ohne ausweichen zu können, einem bis auf
1500 kg/cm2 oder darüber ansteigenden Preßdruck ausgesetzt wird.
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Da Walzenpressen, d. h. Pressen mit zwei umlaufenden, konvexen Walzen,
einfachere Bauart besitzen als Ringpressen, bei denen die Druckwalze innerhalb des
Preßringes angeordnet ist, sind verschiedene Vorschläge bekanntgeworden, durch entsprechende
Ausgestaltung auch Walzenpressen für Anwendung höherer Drücke und damit für bindemittelfreie
oder bindemittelsparende Brikettierung geeignet zu machen. Es ist beispielsweise
bekannt, daß durch Vergrößerung des Walzendurchmessers auch die Länge des zwischen
den Walzen unter Druck stehenden Massestranges vergrößert und das Ausweichen des
Preßgutes erschwert wird, was eine Steigerung des Preßdruckes ermöglicht, doch tritt
dies im beachtlichen Maße in vielen Fällen erst ein, wenn man die Walzen so groß
und gleichzeitig die Dicke des Brikettstranges so klein macht, daß dies unwirtschaftlich
wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Bauart einer Walzenbrikettpresse
für schüttbares, feinkörniges Preßgut, wie Kohle, Erze oder erdige Massen zu entwickeln,
die es gestattet, bei üblicher, betriebsbewährter Größe der Walzen durch besondere
Maßnahmen in Verbindung mit einer entsprechenden Formgebung des Walzenmantels ein
Ausweichen bei der Walzung des unter Druck kommenden Preßgutes so weit zu erschweren,
daß es möglich wird, hohe Drücke anzuwenden und damit ohne Bindemittelzusatz oder
mit nur geringen Zusatzmengen Briketts von handelsüblicher Stärke, etwa 40 mm oder
mehr, herzustellen. Es könnte dann mit solchen Walzenpressen ein Zusammendrücken
des zugeführten losen Preßgutes, vor allem vorgetrockneter feinkörniger Braunkohle,
auf etwa die Hälfte des Volumens bewirkt werden, was einem Preßdruck von 1500 kg/em2
oder mehr entspricht und handelsübliche Brikettfestigkeiten ergibt.
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Die erfindungsgemäß vorzusehenden Maßnahmen wurden aus der Erkenntnis
abgeleitet, daß sich Walzenpressen üblicher Art für die Anwendung von hohen Drücken
insbesondere deswegen nicht eignen, weil der Einzugswinkel zu groß ist, das ist
der Winkel, den die Oberfläche der zur Druckwalze geführten Schicht von losem Brikettgut
mit der Oberfläche dieser Walze einschließt. Dieser Winkel darf nicht über eine
gewisse Größe hinausgehen, weil das Preßgut sonst ausweicht und unregelmäßig zurückgestaut
wird und die Briketts nur geringe Dicke oder zu geringe Festigkeit erhalten.
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Da bei Hochdruckbrikettierung nur die Verpressung von losem, schüttbarem
Pulver in Frage kommt, aber nicht von weichen, knetbaren Massen mit größerem Bindemittelzusatz,
so muß das Aufgabegut als Schicht von bestimmter Schütthöhe der Druckstelle zugeführt
und dort so niedergewalzt werden, daß die Zusammenpressung
an allen
Stellen in gleichem Verhältnis erfolgt, wie in vorerwähntem Beispiel auf oder um
50 %. Nur auf diese Weise kann ein homogener Brikettstrang hergestellt werden, der
überall gleiche Dichte und Festigkeit aufweist.
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Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine Walzenbrikettpresse mit waagerecht
angeordneten Achsen zur Verpressung von schüttbarem, feinkörnigem Preßgut, wie Kohle,
Erze oder erdige Massen unter hohem Druck, bei der die Achsen der Druckwalzen schräg
übereinander angeordnet sind und welche gekennzeichnet ist durch die Kombination
folgender Merkmale: Die Walzen haben in an sich bekannter Weise je eine sägezahnartige
gezahnte Umfangsfläche mit einzelnen stufenweise aufei,nanderfolgenden, einseitig
schrägen Grundflächen, die, in Drehrichtung gesehen, bei der einen Walze vom tiefsten
Punkt der Zahnkerbe nach außen ansteigen und bei der anderen umgekehrt vom höchsten
Punkt der Zahnkerbe abfallen; die Zahnkerben auf der unteren Walze sind tiefer als
die auf der oberen; die Achsen der Walzen sind in einem Winkel zur Horizontalen
übereinander angeordnet, der steiler als 45° ist; es sind Einrichtungen zur Führung
der losen Preßmasse zum Walzenspalt in Form eines Stranges vorgesehen, der zu beiden
Seiten etwa nach dem Schüttwinkel geböscht ist und so flach liegt, daß das Preßgut
auf dem Wege vom Vorbunker zum Walzenspalt in sich oder auf der Unterlage nicht
rutscht.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Zahnkerben
auf der unteren Walze etwa doppelt so tief wie bei der oberen Walze.
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Ferner ist es zweckmäßig, daß an den Walzenenden jeweils eine der
Walzen in an sich bekannter Weise einen Ringflansch aufweist, der an der Stirnfläche
der anderen Walze dicht anliegt, und man kann auch zur Teilung des Gutes in zwei
Stränge in an sich bekannter Weise eine der Walzen mit einer ringförmigen Rippe
versehen, die dicht in eine ringförmige Aussparung der anderen Walze eingreift.
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In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, daß die Grundflächen der
gezahnten Umfangsflächen der Walzen nach Zylindern großer Durchmesser gewölbt sind.
Auch kann zwischen dem Aufgabebunker und der oberen Druckwalze bei Walzenpressen
anderer Art in an sich bekannter Weise noch eine Vorpreßwalze für geringen Preßdruck
mit kleinerem, den Raumverhältnissen entsprechendem Durchmesser angeordnet sein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen
Teilflächen der gezahnten Umfangsflächen der Walzen, die als Druckflächen auf den
Brikettstrang wirken, und gegebenenfalls auch die Vordruckrolle mit Rillen geringer
Höhe quer zur Bewegungsrichtung versehen; auch kann es zweckmäßig sein, die beiden
Druckwalzen durch Federn mit vorgegebenem Druck gegeneinanderzupressen, wobei durch
einen Anschlag eine Annäherung über das festgelegte Mindestmaß verhindert ist.
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In der Technik der Herstellung von Ziegeln usw. ist bereits eine Walzenpresse
bekannt, deren Walzen gezahnt ausgebildet sind. Bei dieser Presse werden jedoch
nur verhältnismäßig geringe Drücke aufgebracht, und diese Bauart unterscheidet sich
gegenüber dem Gegenstand der Erfindung vor allem darin, daß sie ähnlich wie bei
einer Stempelpresse hin- und hergehende Preßformen aufweist. Der eigentliche Preßdruck
und die Formung des Preßlings wird also nicht durch den Walzvorgang verursacht,
sondern wird gesondert hiervon dadurch bewirkt, daß eine der Walzen gegen die andere
feststehende Walze vorgeschoben wird, worauf dann das Zurückziehen und die Freigabe
des beim Vorschub gepreßten Stückes folgt. Dieses jeweilige Vorschieben erfolgt
nach einer Teildrehung um die Länge eines Preßlings, und erst dann wird die beim
Drehen herangeführte, zwischen den Formwänden eingeschlossene, aber noch nicht gepreßte
Masse ähnlich wie in Stempelpressen oder in sonstigen Pressen mit hin- und hergehenden
Preßformen zusammengepreßt. Da die äußeren Kanten der zahnartigen Vorsprünge hierbei
nicht ganz schließen, kann die Masse zum Teil ausweichen, und ein höherer Preßdruck
kann auf diese Weise nicht erreicht werden. Ferner ist zu berücksichtigen, daß bei
der erwähnten Vorrichtung trotz des gezahnten Profils der Walzenmäntel keine, an
allen Stellen gleichmäßige Zusammenpressung der Preßli.nge möglich ist, da die Zahnformen
gleich sind. Auch ist eine gleichmäßige Zusammenpressung an allen Stellen, wie sie
zur Herstellung fester Hochdruckbriketts, z. B. aus Feinkohle ohne Bindemittelzusatz,
erforderlich wäre, bei der bekannten Vorrichtung nicht möglich, weil die Masse unmittelbar
von oben ohne Regelung der Zufuhrmenge zwischen die Zylinder eingebracht wird.
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Die bekannten Walzenbrikettpressen, die sich auf die sogenannte Kleinberg-Form
beziehen, gehen von dem Problem aus, daß die Preßlinge beim Austreten aus der Form
beschädigt werden können, und die Formen sind daher so bemessen, daß die Preßlinge
an einer Seite abgestumpft sind. Es handelt sich hier also um ausgesprochene Eierbrikettpressen,
in denen allseitig gekrümmte, einseitig abgestumpfte, eiförmige Preßlinge hergestellt
werden. In Pressen dieser Art können nur Briketts mit Bindemittelzusatz bei mäßigen
Drücken hergestellt werden, jedoch keine Hochdruckbriketts. Ferner ist zu berücksichtigen,
daß bei Pressen dieser Art den Walzen eine erheblich größere Menge Brikettiergut
zugeführt wird, als in den Formmulden eingepreßt werden kann, so daß ständig Masse
zurückgestaut werden muß; ein gleichmäßiges Zusammenpressen von in richtiger Menge
der Walze zugeführter Masse ist nicht vorgesehen.
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Es sind ferner Walzenbrikettpressen üblicher Bauart bekannt, bei denen
die Walzen im Winkel, von etwa 45° schräg übereinander angeordnet sind. Demgegenüber
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß bei der erfindungsgemäß vorgesehenen
Walzenbrikettpresse die Achsen der. Walzen in einem Winkel übereinander angeordnet
sind, der steiler als 45° ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Abb. 1 zeigt im wesentlichen schematisch und in Seitenansicht die
beiden Preßwalzen und eine Vorpreßwalze; Abb. 2 ist eine Darstellung der gesamten
Maschine, teils im Schnitt und teils in Seitenansicht; Abb. 3 gibt die Ausführungsform
der Preßwalzen in einer Teilansicht in vergrößertem Maßstab wieder; Abb. 4 zeigt
in einer Teilansicht einen Schnitt durch den Preßspalt nach einer Ebene, die durch
die Achsen der beiden Preßwaizen gelegt ist; Abb. 5 zeigt in einem Schnitt entsprechend
Abb. 4 eine andere Ausführungsform.
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Wie aus Abb. 1 hervorgeht, werden die Walzen bei der Walzenbrikettpresse
gemäß der Erfindung in einem Winkel übereinander angeordnet, der steiler
als
45° ist, sich gegebenenfalls auch 90° nähert, so daß die auf die untere Walze aufgebrachte
lose Schicht von Brikettiergut nirgends steiler zu liegen kommt als der Schüttwinkel
dieser Masse bzw. der Reibungswinkel zwischen ihr und Stahl, d. h. 30 bis 35°, um
zu verhindern, daß sie abrutschen würde. Abb. 1 zeigt diese Walzenanordnung im Prinzip.
Aus einem Vorbunker 1 mit regulierbarem Auslaßschieber 2 fließt entsprechend der
Drehung einer unteren Walze 3 loses Brikettiergut in gleichbleibender Höhe auf diese
und gelangt in Form eines Stranges nach dem Vorverdichten durch eine Walze 5 unter
die schräg von oben herabdrückende zweite Walze 4. Hier wird die Masse, beispielsweise
Kohle, niedergewalzt und dadurch verfestigt, und der entstandene Brikettstrang löst
sich bei der Weiterdrehung von der Unterlage und bricht an Kerbstellen, die von
noch zu beschreibenden zahnartigen, achsparallelen Vorsprüngen, die an beiden Walzen
vorgesehen sind, in die einzelnen Brikettstücke. Die bei schwer zu behandelndem
Brikettgut zwischen dem Aufgabebunker und der Druckwalze anzuordnende Vorpreßwalze
hat den Zweck, den der Druckwalze zugeführten Massestrang mit mäßigem Druck etwas
niederzupressen, beispielsweise mit 35 kg/cm2 Druck um etwa 15% der Schütthöhe,
also z. B. von 80 mm ursprünglicher Schichtdicke auf 68 mm. Diese geringe Verdichtung
läßt sich noch ohne Rückstauen von Masse mit der verhältnismäßig kleinen, in Abb.
1 dargestellten Vorwalze 5 von etwa 700 mm Durchmesser durchführen, die zwischen
Vorbunker und der Druckwalze noch Platz findet.
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Nach Abb. 2 sind die Achsen 21, 22 der Walzen 3, 4 und die Achse der
Walze 5 in einem Gestell 23 gelagert und werden in an sich bekannter Weise so angetrieben,
wie dies die Pfeile andeuten. Das Gestell 23, 24 der Maschine ruht auf einem Betonfundament
25. Eine Schurre 26 bricht die gekerbten Formlinge vom Strang ab und führt sie auf
eine Schurre 27.
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Wie Abb. 3 zeigt, ist die Walzenumfangsfläche sägezahnartig in einzelne
Abschnitte unterteilt, und jeder einzelnen der dadurch gebildeten Grundflächen gibt
man eine Neigung gegen den Radius, wobei die Grundflächen, in Drehrichtung gesehen,
bei der einen Walze vom tiefsten Punkt der Zahnkerbe nach außen hin ansteigen, und
bei der anderen umgekehrt vom höchsten Punkt der Zahnkerbe abfallen.
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Teilt man den Walzenumfang der Oberwalze entlang der Teilkreislinie
15 z. B. in 24 Teile, so erhält Jede dieser Zahngrundflächen 11 bei 1200mm Walzendurchmesser
eine Länge von 157 mm. Die Höhe d eines solchen einseitig schrägen Zahnes kann man
hierbei mit 20 mm und darüber bemessen. Wenn eine unter diese abgestufte Druckwalze
geführte, 80 mm (Maß a) dicke Schicht 12 von loser, feinkörniger getrockneter Braunkohle
am Zahngrund um 40 mm niedergewalzt, also um das Maß b auf die halbe Schütthöhe
zusammengepreßt wird, so kommt der dabei auftretende Preßdruck auf etwa 1500 kg/cm2.
Die Zahnspitze 9 dringt aber um 20 mm tiefer in den Kohlenteppich ein und würde
den Strang dort von ursprünglich 80 auf 20 mm zusammendrücken, was nicht tunlich
ist. Es muß daher die lose Schicht, der Kohlenstrang, an dieser Stelle dicker sein,
so daß die Volumenverminderung auch hier 500/a beträgt. Dazu wird nun auch die untere
Walze mit Zahngrundflächen 10 von gleicher Länge, aber doppelter Tiefe c, von der
Teilkreislinie 14 an gemessen, versehen. Die tiefe Verzahnung der unteren Walze
mit den Zahnspitzen 8 vermehrt übrigens auch den Widerstand gegen ein Zurückweichen
loser Masse beim Einwalzen und wirkt in diesem Sinne ebenfalls günstig. Abb.3 stellt
diesen Sachverhalt dar.
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Auf diese Weise erhält man in Form eines Stranges eine Aufeinanderfolge
gepreßter Keile, bei. deren Einwalzung die Verhältnisse einem viel kleineren Einzugswinkel
entsprechen, als es bei glatten, zylindrischen Walzen der Fall wäre, so daß einem
Zurückweichen der losen Kohle vor der Druckwalze vorgebeugt ist.
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Darüber hinaus ist es durch mäßige Verringerung der Dicke des Brikettstranges,
im vorliegenden Beispiel auf 30 bis 35 mm, das ist 60 bis 70 mm Stärke des Massestranges,
möglich, zu einer weiteren beachtlichen Verkleinerung des wirksamen Einzugswinkels
zu kommen, da dann der Stufensprung von einer Grundfläche zur nächsten bei der Bemessung
des Einzugswinkels nicht mehr berücksichtigt werden muß.
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Vorteilhaft werden die Zahnspitzen 8 und 9 bzw. die Schneiden an den
Zahnspitzen noch zugeschärft sowie die Ecken an den tiefsten Stellen der Verzahnung
etwas abgerundet, wodurch das Brechen des Stranges in die einzelnen Brikettstücke
an den dünnsten Stellen erleichtert wird. Die Grundflächen 10 bzw. 11 können nach
Zylinderflächen großen Durchmessers geformt werden, z. B. so, daß sie konkav sind;
alsdann sind die Begrenzungsflächen der Briketts schwach nach außen gewölbt. Für
manche Zwecke kann es brauchbar sein, eine umgekehrte Wölbung der Brikettflächen
zu erzielen; in diesem Falle sind die Grundflächen 10, 11 als Zylinderflächen
großen Durchmessers geformt und konvex ausgebildet.
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Zur Verbesserung der Arbeitsweise dieser Hochdruckwalzenpresse können
noch zusätzliche Maßnahmen mitangewendet werden.
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Ein solches Mittel ist, dafür zu sorgen, daß die aus dem Vorbunker
auf die -untere Walze aufgetragene Schicht von losem Preßgut von vornherein
möglichst dicht gelagert ist. Dies ist einfach durchführbar durch die Anordnung
von sogenannten Innenrüttlern in Stab- oder Plattenform im Bunker vor der Austragöffnung,
wie sie u. a. zur Verdichtung des Gutes im Schüttrumpf von Brikettwalzenpressen
bekannt sind. Diese Stäbe oder Platten sind mitten im Bunker angeordnet, berühren
aber: die Bunkerwände nicht, so daß die Schwingbewegungen auf das vorgesehene Brikettiergut
wirken, dieses vorverdichten und dem Austragende des Bunkers zuführen, aber die
Bunkerwandung selbst nicht merklich erschüttern. Es läßt sich dadurch eine Vorverdichtung
von etwa 100/a erreichen, so daß z. B. statt einer Schichthöhe von 80 mm bei gleicher
Massemenge die Höhe nur etwa 72 mm beträgt, was den Einzugswinkel verkleinert.
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Ein weiteres, ebenfalls einfaches Hilfsmittel gegen ein Zurückweichen
von Masse vor der Druckwalze besteht darin, die schrägen, langen Zahnflächen mit
schwachen, achsparallelen Querrillen zu versehen, wobei Rillen von 1 bis 2 mm Tiefe
und dreieckigem oder bogenförmigem Profil genügen, um ein Ausweichen merkbar zu
erschweren.
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Nach der Formgebung des gewalzten Stranges in seiner Längsrichtung
ist noch die Begrenzung an den beiden Seiten des Stranges zu klären. Es bestehen
hierfür zwei Möglichkeiten, die im Zusammenhang mit der Walzenpresse einer, besonderen
Durchbildung bedürfen.
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In dem einen Fall wird ein breiter, niedriger Brikettstrang gewalzt,
der der Länge nach durch die gezahnten Walzenmäntel in Stücke von etwa 150 min Länge
unterteilt wird, an den oberen Seiten aber
schon vor dem Pressen
schräge Flanken 28 hat, während die unteren Flanken mit 17 bezeichnet sind,
wie dies Abb. 4 darstellt. Es wird hierbei darauf Bedacht genommen, daB die Zusammenpressung
(doppelt schraffierte Fläche) überall in gleichem Verhältnis erfolgen muß und die
Seitenflanken 16 der oberen Walze die gleiche Neigung erhalten wie der fertige,
auf die halbe Schütthöhe niedergewalzte Brikettstrang. Die Preßlinge erhalten damit
nur ein ziemlich flaches Profil. Besonders in diesem Fall kann eine Vorverdichtung
des Brikettiergutes durch Rüttler, durch Anbringung von achsparallelen Rillen an
den Zahnflächen, gegebenenfalls auch durch die dritte Walze 5 von größerer Bedeutung
sein, da die Briketts dadurch größere Dicke erhalten können, was eine höhere Leistung
der Walzenpresse ergibt.
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Eine günstigere Ausnutzung der Strangbreite und damit des aufgewendeten
Preßdruckes ist mit einer anderen, an sich bekannten Ausführungsart zu erreichen,
indem man zwei Brikettstränge herstellt, deren äußere Seitenwände 18 von der einen,
unteren Walze, und deren inneren Seitenwände von der anderen, oberen Walze gebildet
werden. Letztere erhält hierzu eine in eine Rinnenvertiefung 19 der Unterwalze eingreifende
Scheibe 20, wie dies Abb. 5 darstellt. Diese Scheibe erhält einen so großen Durchmesser,
daß sie bereits an der Stelle des Bunkeraustrages als Seitenwand die beiden Brikettstränge
trennt und in die Rinne der Unterwalze eingreift. An der Austragseite kommt die
Scheibe außer Berührung mit den Brikettsträngen und gibt die Briketts frei, so daß
dieses abgebrochen und ausgetragen werden.
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Der Druck, mit dem beide Walzen gegeneinandergepreBt werden, wird
in bekannter Weise durch entsprechend kräftige, vorgespannte Federn oder hydraulische
PreBzylinder regelbar eingestellt, wobei durch einen Anschlag eine Annäherung der
Walzen über das vorgesehene kleinste Maß verhindert wird.
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Die Walzenbrikettpresse gemäß der Erfindung ist im einzelnen wie aus
Abb. 2 ersichtlich aufgebaut.