-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Pressen von Pellets
mit einem Matrizenrad und einem um eine parallele Achse gegensinnig
zum Matrizenrad antreibbaren Stempelrad, das mit über den
Umfang verteilten, radial abstehenden Stempelansätzen in
radiale Presskanäle des Matrizenrades eintaucht.
-
Um
den bei üblichen Pelletpressen, die mit einer Lochmatrize
und wenigstens einer Kollerrolle versehen sind (
DE 91 12 629 U1 ), erforderlichen Kraftaufwand
zu verringern, ist es bekannt (
DE 103 22 228 A1 ), eine Lochmatrize vorzusehen,
die mit einem Stempel zusammenwirkt, der gegen die Lochmatrize vorstehende
Stößel aufweist, die das in die Presskanäle
der Lochmatrize eingefüllte Pressgut zusammenpressen, wobei
der die Lochmatrize aufnehmende Pressentisch ein Widerlager für
das in die Presskanäle eingefüllte Pressgut darstellt.
Nach dem Pressvorgang können demnach durch eine Relativverschiebung
des Pressentisches und der Lochmatrize quer zum Presshub die Presslinge
aus den Presskanälen entfernt werden. Nachteilig ist allerdings, dass
kein kontinuierlicher Betrieb zur Herstellung der Pellets möglich
ist, weil nach jedem Pressvorgang die Presskanäle der Lochmatrize
erneut mit zu verdichtendem Pressgut gefüllt werden müssen.
-
Bei
einer anderen bekannten Vorrichtung zum Pressen von Pellets (
EP 126 485 A1 )
ist ein Matrizenrad vorgesehen, das mit einem um eine parallele
Achse gegensinnig antreibbaren zahnradartigen Stempelrad zusammenwirkt,
dessen Zähne als radial abstehende Stempelansätze
genützt werden, die das Pressgut, das umfangsseitig kontinuierlich
dem Matrizenrad zugefördert wird, nach und nach in die
sich trichterförmig verjüngenden Presskanäle
eindrücken und mit den sich trichterförmig verjüngenden
Kanalwänden als Widerlager verdichten. Nachteilig bei dieser
bekannten Pelletpresse ist, dass die aufzuwendenden Presskräfte
vergleichsweise groß gewählt werden müssen,
sodass ein erheblicher Energieaufwand zum Betreiben der Presse erforderlich
wird.
-
Vergleichbare
Nachteile treten auch bei einer anderen bekannten Pelletspresse
auf (
US 1 127 925 A ),
bei der wiederum ein Stempel- und ein Matrizenrad zusammenwirken.
Da die sich in radialer Richtung verjüngenden Presskanäle
des Matrizenrades in den Zahnlücken zwischen radialen Zähnen
in axialen Reihen angeordnet sind und das Stempelrad mit den Zähnen
des Matrizenrades kämmende Zähne aufweist, über
die das in die Zahnlücken des Matrizenrades eingefüllte
Pressgut in die Presskanäle gedrückt wird, kann
nur ein vergleichsweise geringer Anteil der Presskraft für
die Verdichtung des Pressgutes genützt werden. Werden keine
Stempelansätze, sondern lediglich Druckringe eingesetzt
(
US 2 052 449 A ),
um das in eine Nut mit radialen Presskanälen eingefüllte
Pressgut durch ein Überrollen der in Umfangsrichtung hintereinandergereihten
Presskanäle in den Presskanälen zu verpressen,
so ergeben sich noch ungünstigere Verdichtungsverhältnisse.
-
Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum
Pressen von Pellets der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass
sich vorteilhafte Pressbedingungen ergeben, die einen vergleichsweise
geringen Energieeinsatz für das Herstellen der Pellets
ermöglichen.
-
Die
Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass das
Matrizenrad einen Matrizenring mit wenigstens einer mit Pressgut
beschickbaren Umfangsnut bildet, in die ein Druckring des Stempelrades
mit Abstand zum Nutgrund eingreift, dass der Außendurchmesser
des Druckringes des Stempelrades wenigstens dem Außendurchmesser
des Matrizenringes entspricht und dass die mit den über
den Druckring vorragenden, als Zylinderstifte ausgebildeten Stempelansätzen
zusammenwirkenden, mit Ausnahme des Eintauchabschnittes der Stempelansätze zylindrischen
Presskanäle den Matrizenring radial durchsetzen und im
Nutgrund münden.
-
Zufolge
dieser Maßnahmen wird zunächst erreicht, dass
das in die Umfangsnut eingebrachte Pressgut mit Hilfe des Druckringes
des Stempelrades unter einer Vorverdichtung in die Presskanäle eingedrückt
wird, bevor die über den Druckring radial vorstehenden,
als Zylinderstifte ausgebildeten Stempelansätze des Stempelrades
zum Einsatz kommen und für die Verdichtung des Pressgutes
innerhalb der Presskanäle sorgen. Es hat sich in überraschender Weise
gezeigt, dass es keines Widerlagers zur Ausübung eines
entsprechenden Pressdruckes auf das Pressgut innerhalb der Presskanäle
bedarf, sondern die auftretende Reibung zwischen der Wandung der Presskanäle
und dem Pressgut zur erforderlichen Verdichtung des Pressgutes ausreicht,
sodass die Presskanäle mit Ausnahme des Eintauchabschnittes der
Stempelansätze zylindrisch ausgebildet werden können.
Im Eintauchbereich der Stempelansätze ist allerdings eine
Erweiterung der Presskanäle gegen den Nutgrund hin erforderlich,
um die Schwenkbewegung der Stempelansätze des Stempelrades
gegenüber den Presskanälen während der
gegensinnigen Drehung von Matrizenrad und Stempelrad zu berücksichtigen.
Damit diese Relativbewegung der Stempelansätze gegenüber
den Presskanälen beschränkt wird, wird der Außendurchmesser
des Druckringes des Stempelrades an den Außendurchmesser
des Matrizenringes angepasst und soll zumindest angenähert
wenigstens dem Außendurchmesser des Matrizenringes entsprechen.
Mit der Zunahme des Außendurchmessers des Druckringes des
Stempelrades verringert sich die Relativverschwenkung der Stempelansätze,
allerdings werden die geometrischen Abmessungen des Zwickelbereichs
zwischen Matrizen- und Stempelrad ungünstiger. Da auch
ein Stempelrad mit einem etwas geringeren Außendurchmesser
als der des Matrizenrades durchaus brauchbare Pressergebnisse erreicht
werden, soll in der Formulierung, dass der Außendurchmesser
des Druckringes wenigstens dem Außendurchmesser des Matrizenringes
entspricht, miterfasst sein, dass der Außendurchmesser
des Druckringes des Stempelrades auch geringfügig kleiner
als der des Matrizenringes sein kann.
-
Da
die Eintauchtiefe der Stempelansätze in die Presskanäle
vergleichsweise klein ausfallen kann und die Anpassung des Außendurchmessers
des Druckringes des Stempelrades an den Außendurchmesser
des Matrizenringes des Stempelrades den Schwenkwinkel zwischen Stempelansatz
und Presskanal während des Eingriffes begrenzt, wirkt der über die
Stirnfläche der Zylinderstifte der Stempelansätze ausgeübte
Pressdruck auf das Pressgut in Richtung des sich bildenden Pressgutstranges,
sodass die für das Verdichten des Pressgutes erforderlichen
Kräfte vergleichsweise niedrig gehalten werden können. Wegen
der den Matrizenring radial durchsetzenden Presskanäle
tritt der Pressgutstrang ohne Umlenkung aus den Presskanälen
aus und kann nach einer der Pelletlänge entsprechenden
Austrittslänge abgelängt werden.
-
Besonders
günstige Füllbedingungen für die Presskanäle
ergeben sich, wenn die Breite der Umfangsnut des Matrizenringes
dem Mündungsdurchmesser der Presskanäle entspricht,
weil in diesem Fall seitlich neben den Mündungsöffnungen
der Presskanäle kein Platz für Pressgutansammlungen auf
dem Nutengrund bleibt. Dies bedeutet allerdings, dass in jeder Umfangsnut
nur eine Reihe von Presskanälen vorgesehen werden kann.
-
Damit
das in die Umfangsnut des Matrizenringes geförderte Pressgut
innerhalb der Umfangsnut verteilt und vor dem Erfassen durch das
Stempelrad einer Vorverdichtung unterworfen werden kann, die das
Nachfüllen der Presskanäle unterstützt,
kann im zulaufseitigen Zwickelbereich zwischen dem Matrizenring
und dem Stempelrad eine in die Umfangsnut des Matrizenringes eingreifende,
einen Pressgutförderer nachgeordnete Druckrolle vorgesehen
werden.
-
Das
nicht in die Presskanäle eingedrückte Pressgut,
das in der Umfangsnut des Matrizenringes haften bleibt, kann wieder
dem Pressgutförderer zur Beschickung der Umfangsnut zugeführt
werden. Zu diesem Zweck kann im ablaufseitigen Zwickelbereich zwischen
dem Matrizenring und dem Stempelrad ein in die Umfangsnut des Matrizenringes
eingreifender Abstreifer für Pressgutreste vorgesehen werden.
-
Das
Ablängen der aus den Presskanälen ausgedrückten
Pressgutstränge kann in einfacher Weise durch einen Anschlag
erreicht werden, der in einem der Pelletlänge entsprechenden
radialen Abstand vom Innenumfang des Matrizenringes vorgesehen ist
und die aus den Presskanälen austretenden Pressgutstränge
im Bereich des Austrittendes der Presskanäle abbricht,
sobald die Pressgutstränge an diesen Anschlag anstoßen.
Damit die auf diese Weise hergestellten Pellets gesondert von den Pressgutresten
einer Weiterbehandlung zugeführt werden können,
können der Abstreifer für die Pressgutreste und
der Anschlag für die Pressgutstränge voneinander
getrennten Austragskammern zugeordnet werden.
-
In
der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.
Es zeigen
-
1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen von Pellets
in einem schematischen Längsschnitt,
-
2 einen
Schnitt nach der Linie II-II der 1 in einem
größeren Maßstab und
-
3 einen
Schnitt nach der Linie III-III der 2.
-
Die
Vorrichtung zum Pressen von Pellets gemäß der 1 weist
ein Gestell 1 auf, in dem ein Matrizenrad 2 gelagert
ist, dessen Welle 3 mit Hilfe eines nicht dargestellten
Antriebmotors angetrieben wird. Mit diesem Matrizenrad 2 wirkt
ein Stempelrad 4 zusammen, dessen Welle 5 mit
der Welle 3 des Matrizenrades 2 antriebsverbunden
ist, vorzugsweise über ein Zahnradpaar, um einen gegensinnigen
synchronen Lauf des Matrizenrades 2 und des Stempelrades 4 sicherzustellen.
Das Matrizenrad 2 bildet einen axial abstehenden Matrizenring 6,
der parallele Umfangsnuten 7 formt, in die das Stempelrad 4 mit entsprechenden
Druckringen 8 eingreift, wie dies insbesondere den 2 und 3 entnommen
werden kann. Der Matrizenring 6 ist im Bereich der Umfangsnuten 7 mit
Presskanälen 9 versehen, die den Matrizenring 6 radial
durchsetzen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass in jeder
Umfangsnut 7 nur eine einzige Reihe von Presskanälen 9 vorgesehen
ist, wobei die Mündungsdurchmesser der Presskanäle 9 im
Bereich der Umfangsnuten 7 gleich der Nutbreite gewählt
wird. Diese für die Befüllung der Presskanäle 9 mit
Pressgut vorteilhafte Anpassung der Nutbreite an den Mündungsdurchmesser
der Presskanäle 9 ist jedoch nicht zwingend. Es
könnten auch zwei oder mehrere gegebenenfalls gegeneinander
versetzte Reihen von Presskanälen 9 in einer gemeinsamen Umfangsnut 7 angeordnet
werden.
-
Entsprechend
der Teilung der Presskanäle 9 trägt das
Stempelrad 4 über die Druckringe 8 vorstehende
Stempelansätze 10 in Form von Zylinderstiften,
die über die Druckringe 8 radial vorstehen und mit
ihrem vorderen Endabschnitt im Eingriffsbereich vom Matrizenrad 2 und
Stempelrad 4 in die Presskanäle 9 eintauchen.
Die zylindrisch ausgebildeten Presskanäle 9 sind
daher im Bereich des Eintauchabschnittes der Stempelansätze 10 mit
einer sich gegen den Nutgrund hin öffnenden Erweiterung 11 zumindest
in Umfangsrichtung zu verse hen, um die gegenseitige Schwenkbewegung
der Pressansätze 10 des Stempelrades 4 und
der Presskanäle 9 des Matrizenringes 6 zu
berücksichtigen. Diese Schwenkbewegung ist aufgrund der
geringen Eintauchtiefe und der Angleichung des Außendurchmessers
der Druckringe 8 des Stempelrades 4 an den Außendurchmesser
des Matrizenringes 6 beschränkt, sodass sich durch
diese Erweiterungen 11 in der Praxis keine nachteiligen
Auswirkungen auf die aufzubringenden Presskräfte einstellen.
Die Eintauchtiefe der Pressansätze 10 in die Presskanäle 9 soll
höchstens dem Durchmesser der Presskanäle, vorzugsweise
höchstens dem halben Presskanaldurchmesser entsprechen.
-
Zur
Beschickung der Umfangsnuten 7 des Matrizenringes 6 mit
rieselfähigem Pressgut ist ein Zubringerförderer 12 vorgesehen,
zwischen dessen Austragsende und dem Eingriffbereich des Stempelrades 4 und
des Matrizenrades 2 im Zwickelbereich zwischen diesen beiden
Rädern 2, 4 eine Druckrolle 13 lagert,
die in die Umfangnuten 7 des Matrizenringes 6 eingreift
und für eine Verteilung des Pressgutes innerhalb der Umfangsnuten 7 sorgt,
wobei das Pressgut teilweise in die Presskanäle 9 eingebracht wird.
Die Druckringe 8 des Stempelrades 4 setzen diese
Verteilung und Vorverdichtung des in die Umfangsnuten 7 eingebrachten
Pressgutes fort, um dann mit den als Zylinderstiften ausgebildeten
Pressansätzen 10 auf das in die Presskanäle 9 eingefüllte Pressgut
einen entsprechenden Presshub auszuüben. Mit jedem Umlauf
des Matrizenringes 6 wird somit das Pressgut innerhalb
der Presskanäle 9 einem Verdichtungshub ausgesetzt,
wobei jeweils Pressgut nachgefüllt wird, sodass der sich
bildende Pressgutstrang schrittweise durch die Presskanäle
gedrückt wird und auf der dem Stempelrad 4 gegenüberliegenden
Seite des Matrizenringes 6 aus den Presskanälen 9 austritt.
Mit Hilfe eines Anschlages 14, der in einem der Pelletlänge
entsprechenden radialen Abstand vom Innenumfang des Matrizenringes 6 vorgesehen
ist, werden die Pressgutstränge im Bereich der Austrittsöffnungen
der Presskanäle 9 abgebrochen, wenn diese Pressgutstränge
an den Anschlag 14 anstoßen. Die auf diese Weise
hergestellten Pellets werden in einer Austragskammer 15 gesammelt
und mit Hilfe eines Austragsförderers 16 aus der
Austragskammer 15 ausgetragen.
-
Im
ablaufseitigen Zwickelbereich zwischen dem Matrizenring 6 und
dem Stempelrad 4 greift ein Abstreifer 17 in die
Umfangsnuten 7 des Matrizenringes 6 ein, um am
Matrizenring 6 anhaftende Pressgutreste vom Matrizenring 6 abzu nehmen
und in eine Austragskammer 18 abzuwerfen, die von der Austragskammer 15 für
die Pellets getrennt im Gestell 1 angeordnet ist und über
einen Austragsförderer 19 dafür sorgt,
dass die Pressgutreste wieder dem Zubringerförderer 12 zugeführt
werden können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 9112629
U1 [0002]
- - DE 10322228 A1 [0002]
- - EP 126485 A1 [0003]
- - US 1127925 A [0004]
- - US 2052449 A [0004]