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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Die Herstellung von Pellets, auch Presslinge oder Granulat genannt, aus Feingut oder verdichtetem und/oder aufgeschmolzenem Material ist bereits bekannt. Die Herstellung von Pellets respektive Holzpellets, aus vorzugsweise zerkleinerter Biomasse, wie Sägespäne, Staub oder dergleichen ist ebenfalls bereits hinreichend bekannt und wird im Bereich der erneuerbaren Energien als zukunftsweisende Technologie für den Klimaschutz, besonders in Europa, propagiert. Als Rohstoff wird in der Regel Spanmaterial aus der holzverarbeitenden Industrie genutzt, es können aber auch frisch geschlagene Bestände oder in der holzverarbeitenden Industrie nicht verwertbare Holzarten oder Abfallstoffe verwertet werden. Für den Markt an Holzpellets zur Versorgung von Kleinfeuerungsanlagen in Ein- oder Mehrfamilienhäusern ist vorzugsweise schadstofffreies Grundmaterial zu verwenden. Blockkraftwerke oder spezielle Hochtemperaturfeuerungsanlagen zur Wärmeerzeugung und/oder zur Gewinnung elektrischen Energie (Kombikraftwerke) können aber auch in geringen Mengen schadstoffbelastetes Material (Pellets aus Span- oder MDF-Platten mit oder ohne einer Beschichtung oder einer Lackierung) sauber verbrennen.
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Die Holzpellets werden üblicherweise in so genannten Pelletierpressen hergestellt, in denen das zu verpressende Material durch bewegte und/oder aktive abrollende Walzen, auch Kollerrollen genannt, durch Bohrungen einer Matrize gedrückt wird. Durch die Bohrungen wird das Material (Biomasse) geformt und als Stränge aus den Bohrungen ausgetragen. Unter Bohrungen werden dabei alle Öffnungen verstanden, die, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt, in einer Matrize zur Durchleitung und Formung des Materials angeordnet sind. Die Bohrungen können dabei auch größere Einlaufbereiche (Senkungen) zur Verbesserung des Pressvorganges aufweisen und gehärtet sein oder gehärtete Hülsen in den Bohrungen aufweisen. Im Bereich der Matrizen werden Flach- und Ringmatrizen unterschieden. An Ringmatrizen laufen zur Verpressung außen oder innen Walzen um, an Flachmatrizen rollen die Kollerwalzen kreisförmig (Mühlenbauweise) ab.
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Die Erfindung befasst sich vorzugsweise mit Flachmatrizen, kann aber ggf. auch bei Ringmatrizen verwendet werden. Auch kann das zu verpressende Material nicht nur Biomasse zur Verbrennung in Feuerstellen sein, sondern jegliches pelletierbares Material, wie Futter- oder Nahrungsmittel, Kohle, Kunststoff oder ähnliches. Auf die Möglichkeiten der Aufbereitung und der Streuung der Biomasse, bzw. der Nachbereitung (Zerkleinerung der Stränge, Kühlung, Lagerung, Transport) der Pellets muss nicht weiter eingegangen werden. Hierzu wird auf den Stand der Technik verwiesen.
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Das Dokument
US 5,277,572 beschreibt eine Pelletierpresse mit einer Rundmatrize, innerhalb derer drei Kollerwalzen laufen, um zu verpressendes Material durch die Bohrungen der Rundmatrize zu pressen. Für die Zufuhr von zu verpressendem Material ist ein Zufuhrzylinder vorgesehen, der koaxial mit und über der Ringmatrize angeordnet ist. Innerhalb des Zufuhrzylinders ist ein Verteilerkonus angeordnet, um einen Durchgang für zu verpressendes Material zu bilden. Der Abstand zwischen Verteilerkonus und Zufuhrzylinder kann verändert werden, um den Durchgang für zu verpressendes Material zu verändern und so den Zufluss von zu verpressendem Material in den Bereich innerhalb der Rundmatrize zu regulieren.
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Aus dem Dokument
EP 2 241 434 A2 ist eine Anlage zur Herstellung von Pellets aus Biomasse bekannt, wobei die Biomasse vor der Pelletierpresse in eine Dosiervorrichtung eingeführt wird, welche aus einer Streuvorrichtung und einem darunter angeordneten, endlos umlaufenden Formband besteht. Mit der Streuvorrichtung wird dabei die Biomasse als Matte auf das Formband aufgestreut, so dass eine Matte mit gleichmäßigem Flächengewicht gebildet wird. Die Matte wird anschließend einer Auflösevorrichtung zugeführt, welche die in der Matte enthaltene Biomasse wieder vereinzelt. Die so aufgelöste Biomasse wird anschließend einer Pelletierpresse zugeführt.
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Das Dokument
DE 10 2009 051 481 A1 beschreibt eine Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets aus Biomasse, mit einer Flachmatrize und mehreren Walzen, die oberhalb der Flachmatrize angeordnet sind. Es wird weiter beschrieben, dass eine Streuvorrichtung vorgesehen sein kann, um für jede Walze separat Biomasse zuführen zu können. Wie eine derartige Streuvorrichtung ausgebildet sein könnte ist in dem Dokument nicht näher beschrieben.
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Durch die mittlerweile weltweit anerkannte Klimaerwärmung ist die Industrie gezwungen, die großindustrielle Herstellung von Holzpellets zu forcieren und zu verbilligen. Es besteht daher ein Bedarf für leistungsfähige Pelletierpressen, mit denen sich ein hoher Durchsatz an Biomasse durch die Presse erzielen lässt und die eine entsprechend große Produktionsleistung in der Herstellung von Pellets aufweisen. Gleichzeitig sollen die Anlagenkosten und die Betriebskosten möglichst gering sein, um Pellets zu möglichst geringen Kosten herstellen zu können.
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Ein wesentliches Element, das die Produktionsleistung einer Pelletierpresse bestimmt, ist die Matrize. Gleichzeitig stellt die Matrize, als ein Verschleißteil, eine wesentliche Ursache für geplante und ungeplante Wartungseingriffe dar, wobei zur Wartung die Pelletierpresse meist für längere Zeiträume stillgesetzt werden muss, was erhebliche Produktionsausfälle bedeuten kann.
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Insbesondere bei Pelletierpressen, die für die großindustrielle Herstellung von Pellets ausgelegt sind, werden zum Erzielen eines möglichst großen Durchsatzes von Biomasse durch die Pelletierpresse und zum Erzielen einer entsprechend großen Produktionsleistung von Pellets hohe Anforderungen an die Matrize gestellt. Hierbei ist besonders zu berücksichtigen, dass sich in der zu verpressenden Biomasse Unregelmäßigkeiten ausbilden können, etwa weil sich in der Restschicht der Biomasse, die während des Betriebs der Pelletierpresse auf der Matrize verbleibt, Verklumpungen oder Anhäufungen ausbilden, insbesondere weil sich die vor den Walzen anstehende Biomasse nicht schnell und/oder nicht gleichmäßig genug verpressen oder wegschieben lässt. Überstreicht dann eine Walze eine derartige Unregelmäßigkeit, dann kann dies dazu führen, dass ein Großteil der Kraft, mit der die Walze einen Druck senkrecht zur Oberfläche der Matrize ausübt, sich auf die kleine, beschränkte Fläche der Unregelmäßigkeit konzentriert, so dass die Matrize lokal mit einer sehr hohen Kraft belastet wird, was in Schädigungen und erhöhter Abnutzung der Matrize resultiert und in Extremfällen bis zum Bruch der Matrize führen kann. Um diese Gefahr zu verringern, kann die Matrize widerstandsfähiger ausgebildet werden, indem beispielsweise der Durchmesser der Matrize vergrößert und/oder die Dicke der Matrize erhöht wird, was zu entsprechend erhöhten Anlagenkosten für die Pelletierpresse führt.
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Es besteht daher ein Zielkonflikt zwischen den Anforderungen einer geringen Schadens- und Ausfallhäufigkeit, einer hohen Produktionsleistung und geringen Anlagenkosten.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Pelletierpresse anzugeben, welche eine verbesserte Lösung des Zielkonflikts erlaubt. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pelletierpresse anzugeben, welche eine hohe Produktionsleistung bei verminderter Ausfallhäufigkeit erreichen kann.
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Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch eine Pelletierpresse wie mit Anspruch 1 definiert gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Als eine Lösung wird eine Pelletierpresse angegeben zur Herstellung von Pellets aus zu verpressendem Material, vorzugsweise aus Biomasse zur Verwendung als Brennmaterial in Feuerstellen, wobei die Biomasse aus zellulose- und/oder lignozellulosehaltigen Fasern, Spänen, oder Schnitzeln besteht, wobei die Pelletierpresse eine Flachmatrize und eine Mehrzahl von auf der Flachmatrize abrollenden Walzen aufweist, um die Biomasse durch in der Flachmatrize ausgebildete Bohrungen zu Pellets zu verpressen, wobei für jede der Walzen jeweils eine Dosiervorrichtung und ein sich an die Dosiervorrichtung anschließender Fallschacht vorgesehen ist, zur Dosierung und zur Zuführung von Biomasse auf einen Bereich der Flachmatrize, der in Bewegungsrichtung der Flachmatrize vor der betreffenden Walze liegt, und wobei eine Verteilervorrichtung vorgesehen ist, zum Verteilen von Biomasse, das der Pelletierpresse zugeführt wird, und zum Zuleiten der Biomasse zu den Dosiervorrichtungen.
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Es ist somit für jede Walze eine eigene Dosiervorrichtung vorgesehen, die dafür sorgt, dass eine jeweils abgestimmte, gleichmäßige Menge an Biomasse auf die Flachmatrize aufgetragen werden kann, um von der betreffenden Walze verpresst zu werden. Die Fallschächte erlauben es dabei, dass die jeweils dosierte Menge an Biomasse möglichst direkt vor die Walze geführt werden kann. Die Dosiervorrichtungen werden wiederum gespeist von einer Verteilervorrichtung, die einen der Pelletierpresse zugeführten Strom von Biomasse auf die Mehrzahl von Dosiervorrichtungen verteilt. Auf diese Weise wird die Flachmatrize vor jeder Walze mit einer gleichmäßigen Menge und mit einer homogenen Verteilung von Biomasse belegt, die anschließend von den jeweiligen Walzen verpresst werden. Im Ergebnis kann daher jede Walze in einem gleichbleibend optimalen Arbeitspunkt arbeiten und eine gleichbleibend hohe Verpressungsarbeit leisten, so dass die Pelletierpresse eine gleichbleibend hohe Produktionsleistung erzielen kann. Gleichzeitig wird vermieden, dass es auf Grund ungleichmäßiger Beschickung der Flachmatrize mit Biomasse zu unerwünschten Anhäufungen von Biomasse kommt. Die Gefahr lokaler Schädigungen oder gar das Auftreten von Brüchen der Flachmatrize kann daher verringert werden, ohne dass hierzu eine Überdimensionierung der Flachmatrize nötig ist.
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Vorzugsweise weist die Verteilervorrichtung einen Verteilerkonus und einen unterhalb des Verteilerkonus angeordneten Verteilerring auf, wobei in dem Verteilerring eine Mehrzahl von Öffnungen ausgebildet sind, wobei jede Öffnung so angeordnet und ausgebildet ist, um Partikeln der Biomasse das Passieren durch die Öffnungen hindurch in eine unter der Öffnung angeordnete Dosiervorrichtung zu erlauben. Auf diese Weise kann eine mechanisch einfach aufgebaute, wartungsarme und zuverlässige Verteilervorrichtung realisiert werden, die eine effiziente Verteilung der Biomasse auf die Dosiervorrichtungen erlaubt.
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Zwischen dem Verteilerkonus und dem Verteilerring kann bevorzugt eine Schaberanordnung angeordnet sein, mit zumindest einem Schaber, der sich in radialer Richtung zumindest über einen Teil des Verteilerrings erstreckt, wobei weiter Antriebsmittel bereitgestellt sind, um die Schaberanordnung drehend anzutreiben, so dass der zumindest eine Schaber über den Verteilerring streift. Der oder die Schaber sorgen auf effiziente Weise dafür, dass sich auf dem Verteilerring ansammelnde Biomasse in die Öffnungen und im weiteren Verlauf in die Dosiervorrichtungen befördert wird.
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Die Öffnungen sind vorzugsweise verschließbar ausgeführt. Dies kann es insbesondere erlauben, einzelne Walzen von der Produktion auszusetzen und gewissermaßen „abzuschalten”, beispielsweise in Zeiten, in der nur eine geringere Produktionsleistung erfordert wird.
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Innerhalb der Dosiervorrichtungen kann jeweils eine Walzenanordnung mit einer Mehrzahl von Walzen angeordnet sein zum Dosieren der Biomasse. Die Walzen können weiter eingerichtet und ausgebildet sein, die Biomasse zu zerkleinern und/oder aufzulösen. Insbesondere können die Walzen als Speichenwalzen, als Messerwalzen oder als Walzen, auf deren Umfangsflächen in regelmäßigen Mustern Vorsprünge und/oder Vertiefungen, insbesondere in Rautenform, ausgebildet sein. Auf diese Weise können die Dosiervorrichtungen gleichzeitig dazu dienen, die Biomasse aufzulösen und aufzulockern, und/oder die Biomasse zu zerkleinern, so dass größere Klumpen, die eventuell in der der Pelletierpresse zugeführten Biomasse enthalten sein können, nicht auf die Flachmatrize gelangen und dort eventuell zu Problemen führen können.
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Bevorzugt ist oberhalb der Walzenanordnung in der Dosiervorrichtung ein Speicherraum ausgebildet, um Biomasse, die durch eine Öffnung, die der Dosiervorrichtung zugeordnet ist, aufzunehmen und temporär zu speichern. Auf diese Weise kann die Dosiervorrichtung von der Verteilervorrichtung entkoppelt werden und es kann sichergestellt werden, dass die jeweilige Walze kontinuierlich mit einem gleichbleibenden Strom von Biomasse versorgt werden kann.
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Die Fallschächte können jeweils eine Auslassöffnung aufweisen, die von einer unteren Auslasskante begrenzt ist. Vorzugsweise ist die untere Auslasskante in einer Höhe h über der Flachmatrize angeordnet, wobei die Höhe h geringer als das 2-fache, bevorzugt geringer als das 1,5-fache und besonders bevorzugt geringer als das 1.0-fache der Pressspalthöhe ist. Die Höhe h kann auch Null sein. Auf diese Weise kann die untere Auslasskante gleichzeitig dazu dienen, einen Rest an Biomasse, der, nach der Verpressung durch eine der Walzen, auf der Abrollfläche der Flachmatrize verbleibt, auf die Höhe h zu nivellieren, beziehungsweise im Fall einer Höhe h von Null vollständig abzuräumen, und überschüssige Biomasse von der Abrollfläche abzustreifen. Die abgestreifte Biomasse wird vorzugsweise wieder zurück zur Verteilervorrichtung gefördert, um erneut dosiert und über einen Fallschacht einer Walze zur erneuten Verpressung zugeführt zu werden. Bevorzugt zeigt die Auslasskante entgegen der Bewegungsrichtung einen schrägen Aufbau auf, um den „Abräumeffekt” von der Flachmatrize zu verbessern.
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Bevorzugt ist untere Auslasskante so angeordnet, dass sie in einem Bereich zwischen dem Pressspalt, der zwischen der zugeordneten Walze und der Flachmatrize gebildet ist, und einer Senkrechten liegt, welche die zugeordnete Walze tangiert. Die Senkrechte ist bevorzugt ... recht zur Abrollfläche der Flachmatrize. Auf diese Weise wird die durch die Auslassöffnung in Richtung der Walze zugeführte Biomasse beinahe direkt in den Pressspalt hinein zugeführt.
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Die Fallschächte können jeweils einen ersten Fallschachtabschnitt und einen zweiten Fallschachtabschnitt aufweisen, wobei der zweite Fallschachtabschnitt auf seiner von der zugeordneten Walze abgewandten Seite durch eine bogenförmig gekrümmte Wandung begrenzt ist, wobei die untere Auslasskante durch ein unteres Ende des zweiten Fallschachtabschnitts definiert wird. Durch die Krümmung werden Biomassepartikel, die den Fallschacht durchströmen, geführt. Bevorzugt ist weiter auch die der zugeordneten Walze zugewandten Seite eines Fallschachts durch eine bogenförmig gekrümmte Wandung begrenzt, so dass durch die beiden gekrümmten Wandungen ein horizontaler Querschnitt des unteren Fallschachtabschnitts in Fallrichtung der Partikel der Biomasse verjüngt. Die Biomasse kann auf diese Weise über eine Auslassöffnung abgegeben werden, die sich über die gesamte Breite der Abrollfläche der Flachmatrize erstreckt, aber nur eine geringe Erstreckung in Bewegungsrichtung der Flachmatrize aufweist. Mit anderen Worten wird auf die Flachmatrize ein langer, schmaler Strom von Biomasse aufgebracht, der sich über die gesamte Breite der Flachmatrize erstreckt und in diesem Sinn lang ist, in Bewegungsrichtung der Flachmatrize jedoch nur eine wesentlich kleinere horizontale Erstreckung aufweist und in diesem Sinn schmal ist. Auf diese Weise kann die Biomasse annähernd als homogene, gleichmäßige Matte auf der Abrollfläche der Flachmatrize abgelegt werden.
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Weiter bevorzugt kann die bogenförmig gekrümmte Wandung im Bereich der unteren Auslasskante so gekrümmt sein, dass eine Tangente an die von der Walze abgewandte, gekrümmte Wandung im Bereich der unteren Auslasskante einen Winkel α mit der Abrollfläche der Flachmatrize annehmen, der zwischen 20° und 55°, bevorzugt zwischen 25° und 45°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 40° liegt. Den Biomassepartikeln, die den Fallschacht vertikal durchströmen, wird auf diese Weise eine Richtungsänderung vermittelt, so dass sie nicht senkrecht auf die Abrollfläche der Flachmatrize auftreffen, und es wird vermieden, dass die Partikel auf Grund ihrer kinetischen Energie beispielsweise wieder von der Flachmatrize abprallen, oder andere Biomassepartikel, die als Reste einer vorhergehenden Verpressung durch eine andere Walze auf der Abrollfläche der Flachmatrize verblieben sind, anstoßen und in Bewegung versetzen. Es kann so die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass auf Grund der Zuführung der Biomasse Unregelmäßigkeiten in der Verteilung der Biomasse auf der Abrollfläche entstehen. Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Fallschächte eine Höhe und einen Winkel α aufweisen, die so bemessen sind, dass die aus dem aus der jeweiligen Auslassöffnung austretenden Partikel der Biomasse eine Geschwindigkeitskomponente in horizontaler Richtung aufweisen, die im Mittel einen Wert annimmt, der in einem Bereich zwischen 80 und 120%, bevorzugt zwischen 90% und 110%, insbesondere etwa 100% der Geschwindigkeit der Abrollfläche liegt. Beim Austreten aus der Auslassöffnung weisen die Biomassepartikel daher im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit in horizontaler Richtung auf wie die Geschwindigkeit der Abrollfläche an dieser Stelle, die sich ergibt aus der Drehgeschwindigkeit der Flachmatrize multipliziert mit dem Radius multipliziert mit 2π. Die Biomassepartikel können sich daher einfach auf die Abrollfläche ablegen, ohne dass es zu stoßartiger kinetischer Energieübertragung zum Beschleunigen und Abbremsen kommt, was zu unerwünschten Bewegungen der Biomassepartikel und zu Störungen in der Bildung einer gleichmäßigen und homogenen Belegung der Abrollfläche führen könnte.
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Es können weiter Mittel vorgesehen sein, um die Fallschächte und/oder die Verteilervorrichtung, insbesondere den Verteilerkonus und/oder den Verteilerring in Vibration zu versetzen. Auf diese Weise kann für einen verbesserten Transport der Biomasse gesorgt und/oder eine Ablagerung von Biomassepartikeln vermindert werden.
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Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
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Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf eine kreisförmige Flachmatrize und mehreren darauf abrollenden Walzen einer Pelletierpresse gemäß einer Ausführungsform;
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2 eine Seitenansicht im Schnitt nach 1;
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3 eine Seitenansicht einer Pelletierpresse gemäß einer Ausführungsform;
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4 eine Draufsicht einer Pelletierpresse gemäß einer Ausführungsform; und
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5 Details der Zuführung von Biomasse im Bereich einer Walze einer Pelletierpresse gemäß einer Ausführungsform.
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Die 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt einer Pelletierpresse 3 gemäß einer Ausführungsform, wobei die Zuführung der Biomasse 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.
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Die 1 zeigt eine Draufsicht auf eine kreisförmige Flachmatrize 4 und mehreren darauf abrollenden Walzen 5 in vier Pressvorrichtungen respektive Pressengestellen, 12. Diese Anzahl ist nicht beschränkend, und es können, teilweise abhängig vom Innen- bzw. Außendurchmesser der Flachmatrize 4, eine Vielzahl von Pressvorrichtungen 12 in der Pelletierpresse 3 angeordnet sein. Die Flachmatrize 4 mit der Abrollfläche 19 ist beweglich in den Pressvorrichtungen 12 mittels Lager 9 gelagert und wird durch zumindest einen Antrieb 27 zur Ausführung einer kreisförmigen Bewegung um die Achse der Flachmatrize 4 angetrieben. Optionale Antriebe der Walzen 5 in den Pressvorrichtungen 12 sind nicht dargestellt. Die Walzen 5 sind in den Pressvorrichtungen 12 im Wesentlichen ortsfest gelagert angeordnet, so dass die Walzen 5 mit ihren Oberflächen auf der Abrollfläche 19 der Flachmatrize 4 abrollen, bzw. sich auf der Biomasse 1 abrollen, die auf der Abrollfläche 19 aufliegt. Dieser Verdichtungsraum 2 wird seitlich durch die Seitenwände 11 begrenzt.
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In 2 erkennt man in einem Schnitt nach 1 die Pelletierpresse 3 auf einem Fundament 14, wobei in der schematischen Schnittdarstellung ein Pressengestell 21 mit einem mehrteiligen Pressenrahmen, der aus einem unteren Querhaupt 7 und zwei Zuglaschen 6 angeordnet ist, wobei die in den Zuglaschen gelagerte Achse 16 der Walze 5 mit Hilfe entsprechender Maschinenelemente, respektive Lager, beweglich gehalten ist. Während des Abrollens auf der Abrollfläche 19 der Flachmatrize 4 wird die Biomasse 1 durch die Bohrungen 13 zu Pellets 10 verpresst. Die in diesem Beispiel angetriebene Flachmatrize 4 ist mittels Lager 9 auf dem unteren Querhaupt 7 abgestützt. Es ist nachvollziehbar, dass in der Zeichnung die Darstellung der Pressvorrichtung 12 bzw. der Pressengestelle 21 Priorität aufweist und aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung nahe liegender und bekannter mechanischer Anlagenteile verzichtet wurde. Zur Darstellung möglicher Varianten eines gebauten Pressengestells 21 weist die Pressvorrichtung 12 auf der linken Seite kein eigenes oberes Querhaupt 8 auf, wie es in der rechten Darstellung gezeigt ist. Mit Hilfe entsprechender Lager kann die Achse 16 der Walze 5 die Funktion des oberen Querhauptes 8 übernehmen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen mehrteilige Pressenrahmen Verriegelungen bzw. Bolzen 15 auf, mit denen diese schnell zerlegt werden können. Dabei ist es hilfreich, wenn Teile des Pressengestells 21 Angriffsflächen 17 aufweisen, mit denen eine Hebevorrichtung, beispielsweise ein Kranhaken (nicht dargestellt) und/oder zumindest eine Gabelstaplergabel, mit einem Teil des Pressengestells 21 wirkverbunden wird und zumindest diesen Teil aus der Pelletierpresse 3 einfach entfernen oder auch einbringen kann.
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Mit Bezug auf die 3 bis 5 wird nun die Zuführung von Biomasse 1 auf die Abrollfläche 19 der Flachmatrize 4 im Detail beschrieben.
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Die 3 stellt eine seitliche Ansicht einer Pelletierpresse 3 dar, wie beispielsweise der ausschnittsweise in den 1 und 2 dargestellten Pelletierpresse 3. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Verteilervorrichtung zur Verteilung der Biomasse 1 auf die einzelnen Pressvorrichtungen 12.
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Wie in der 3 und 4 dargestellt, wird Biomasse 1 der Pelletierpresse vertikal von oben zugeführt, um auf eine Verteilervorrichtung zu treffen, die einen Verteilerkonus 31 und einen unterhalb des Verteilerkonus 31 angeordneten Verteilerring 34 aufweist. Die Biomasse 1 wird dabei von dem Verteilerkonus 31 verteilt, um im Wesentlichen um den Umfang des Verteilerkonus 31 verteilt auf den darunter angeordneten Verteilerring 34 aufzutreffen. Zwischen dem Verteilerring 34 und dem Verteilerkonus 31 ist eine Schaberanordnung 32 angeordnet, die mit einem oder mehreren Schabern 33 versehen ist, der bzw. die sich in radialer Richtung zumindest über einen Teil des Verteilerrings 34 erstrecken. Es sind weiter Antriebsmittel (nicht dargestellt) vorgesehen, um die Schaberanordnung 32 in Drehung zu versetzen, so dass der zumindest eine Schaber 33 über den Verteilerring 34 streift.
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Mit Bezug auf die 4, die eine Draufsicht auf die Pelletierpresse der 3 darstellt, sind Öffnungen 35 dargestellt, die in dem Verteilerring 34 ausgebildet sind, so dass Biomasse 1 durch die Öffnungen 35 hindurch in darunter angeordneten Dosiervorrichtungen 36 gelangen kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Öffnungen 35 verschließbar ausgeführt sind, um den Strom von Biomasse 1 in einen unter der verschlossenen Öffnung 35 liegende Dosiervorrichtung 36 zu unterbrechen, beispielsweise wenn eine Pressvorrichtung 12 außer Funktion ist oder nicht benötigt wird.
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Es ist bevorzugt, dass Wandungen 48 vorgesehen sind, welche die Oberfläche des Verteilerrings 34 in radialer Richtung nach außen und nach innen (nicht dargestellt) begrenzen, so dass eine Art kreisringförmige Wanne gebildet wird, in der die von dem Verteilerkonus 31 verteilten Partikel der Biomasse 1 aufgefangen und im Bereich des Verteilerrings 34 gehalten werden.
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Mit Bezug wieder auf die 3 ist zu erkennen, dass im Bereich unterhalb der Verteilervorrichtung und oberhalb der Flachmatrize 4 eine Mehrzahl von Dosiervorrichtungen 36 und Fallschächten 40 angeordnet sind, wobei jeder Walze 5 respektive einer Pressvorrichtung 12 eine Dosiervorrichtung 36 und ein unter der Dosiervorrichtung 36 angeordneter und mit dieser verbundener Fallschacht 40 zugeordnet ist. Es kann so durch eine Dosiervorrichtung 36 kontinuierlich die für eine Walze 5 zur Verpressung bestimmte Menge an Biomasse 1 dosiert werden und über den Fallschacht 40 dieser einen Walze 5 zugeführt werden.
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Innerhalb der Dosiervorrichtungen 36 ist jeweils eine Walzenanordnung mit einer Mehrzahl von Walzen 38 angeordnet, die dazu dienen, die Biomasse 1 zu dosieren, sowie vorzugsweise auch dazu dienen können, die Biomasse 1 zu zerkleinern und/oder aufzulösen. Zu diesem Zweck können die Walzen 38 beispielsweise als Speichenwalzen oder als Messerwalzen ausgebildet sein. Die Walzen können auch als Walzen 38 ausgebildet sein, auf deren Umfangsflächen in regelmäßigen Mustern Vorsprünge und/oder Vertiefungen, insbesondere in Rauten- und/oder Diamantform, ausgebildet sind.
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In der Dosiervorrichtung 36 ist oberhalb der Walzenanordnung ein Speicherraum 37 ausgebildet. Biomasse 1, die durch eine Öffnung 35 aus dem Verteilerring 34 fällt, gelangt in den Speicherraum 37 und kann sich dort ansammeln, bevor die Biomasse 1 durch die Walzen 38 aus dem Speicherraum 37 ausgetragen, dosiert und in den Fallschacht 40 ausgetragen wird. Der Speicherraum 37 dient so als ein Puffer für Biomasse 1, so dass die Dosiervorrichtung 36 von der Zufuhr von Biomasse 1 durch die Verteilervorrichtung entkoppelt wird und einen steten, gleichmäßigen Strom von Biomasse 1 dosieren und in den Fallschacht 40 austragen kann.
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Der Speicherraum 37 und/oder der Bereich der Verteilervorrichtung und/oder im Fallschacht 40 können Mittel zur Konditionierung der Biomasse 1 vorgesehen sein, wie Befeuchtung, Bedampfung, Erwärmung, Inertisierung.
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Die Fallschächte 40 sind vorzugsweise mit einem oberen Fallschachtabschnitt 41 und einem unteren Fallschachtabschnitt 42 ausgebildet.
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Am unteren Ende des unteren Fallschachtabschnitts 42 ist eine von einer unteren Auslasskante 46 begrenzte Auslassöffnung 45 ausgebildet, durch die Biomasse 1, die durch den Fallschacht 40 strömt, zur Ablage auf der Abrollfläche 19 ausgegeben wird.
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Der Bereich der Ablage der Biomasse 1 auf der Abrollfläche 19 in Bewegungsrichtung 47 der Flachmatrize 4 vor einer zugeordneten Walze 5 ist in größerem Detail in der 5 dargestellt. Wie in der 5 zu erkennen, ist die untere Auslasskante 46 in einer Höhe h über der Flachmatrize 4 angeordnet. Die untere Auslasskante 46 kann so gleichzeitig zum Nivellieren von Resten von Biomasse 1 dienen, die sich noch auf der Abrollfläche 19 befinden. Die Höhe h kann dabei beispielsweise als ein Vielfaches der Pressspalthöhe zwischen der Walze 5 und der Abrollfläche 19 ausgelegt sein, wie etwa kleiner als das 2,0-fache, kleiner als das 1,5-fache oder kleiner als das 1.0-fache der Pressspalthöhe. Die Höhe h kann auch Null sein, so dass die untere Auslasskante 46 direkt auf oder unmittelbar über der Abrollfläche 19 streift und so verbliebene Reste von Biomasse 1 auf der Abrollfläche abstreift und entfernt. Die abgestreifte Biomasse 1 kann dabei zur Verteilervorrichtung zurückgeführt werden, um erneut dosiert einer der Walzen 5 zugeführt zu werden. Bevorzugt weist die Auslasseinheit 46 entgegen der Bewegungsrichtung 47 einen schrägen Aufbau auf, um den „Abräumeffekt” von der Flachmatrize 4 zu verbessern.
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Wie in der 5 weiter gezeigt, kann die untere Auslasskante 46 in unmittelbarer Nähe des Pressspalts angeordnet sein, beispielsweise in dem die Auslasskante 46 im Bereich liegt zwischen dem Pressspalt und einer Senkrechten S, welche die zugeordnete Walze 5 tangiert.
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Der zweite Fallschachtabschnitt 42 weist bevorzugt zwei bogenförmig gekrümmte, Wandungen 43, 44 auf, welche den zweiten Fallschachtabschnitt 42 auf der der Walze 5 zugewandten Seite und auf der der Walze 5 abgewandten Seite begrenzen, so dass sich ein horizontaler Querschnitt des unteren Fallschachtabschnitts 42 in Fallrichtung der Partikel der Biomasse 1 verjüngt.
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Bevorzugt ist die bogenförmig gekrümmte Wandung 43 an der unteren Auslasskante 46 so gekrümmt, dass eine daran angelegte Tangente T einen Winkel α mit der Abrollfläche 19 der Flachmatrize 4 annimmt, der zwischen 20° und 55°, bevorzugt zwischen 30° und 45°, besonders bevorzugt zwischen 32° und 40° liegt. Insbesondere kann der Winkel α, sowie die Fallhöhe eines jeweiligen Fallschachtes 40, so bemessen sein, dass aus der Auslassöffnung 45 austretenden Partikel der Biomasse 1 eine horizontale Geschwindigkeit haben, die zwischen 80 und 120%, bevorzugt zwischen 90% und 110%, insbesondere etwa 100% der Geschwindigkeit der Abrollfläche 19 respektive der Flachmatrize 4 ist, mit der diese sich unter der Auslasskante 46 vorbei bewegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Biomasse
- 2
- Verdichtungsraum
- 3
- Pelletierpresse
- 4
- Flachmatrize
- 5
- Walze
- 6
- Zuglasche
- 7
- Querhaupt unten
- 8
- Querhaupt oben
- 9
- Lager
- 10
- Pellets
- 11
- Seitenwand
- 12
- Pressvorrichtung
- 13
- Bohrungen
- 14
- Fundament
- 15
- Bolzen
- 16
- Achse
- 17
- Angriffsfläche
- 19
- Abrollfläche
- 21
- Pressengestell
- 27
- Antrieb
- 31
- Verteilerkonus
- 32
- Schaberanordnung
- 33
- Schaber
- 34
- Verteilerring
- 35
- Öffnungen
- 36
- Dosiervorrichtung
- 37
- Speicherraum
- 38
- Walzen
- 40
- Fallschacht
- 41
- Fallschachtabschnitt oben
- 42
- Fallschachtabschnitt unten
- 43
- Wandung
- 44
- Wandung
- 45
- Auslassöffnung
- 46
- Auslasskante
- 47
- Bewegungsrichtung
- 48
- Wandung
- h
- Höhe
- S
- Senkrechte
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5277572 [0005]
- EP 2241434 A2 [0006]
- DE 102009051481 A1 [0007]
