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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pressen eines Ausgangsmaterials in Presslinge sowie eine Kühlvorrichtung für eine Presse.
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Vorrichtungen zum Pressen eines Ausgangsmaterials in Presslinge sind beispielsweise als Pelletierungsvorrichtungen grundsätzlich bekannt.
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Bei dem Ausgangsmaterial kann es sich beispielsweise um körniges Material handeln, z.B. Holzfaserstoffe wie Hobelspäne und/oder Sägespäne. Die gepressten Presslinge können als Brennstoffe in Form von Pellets bei Pelletheizungen und/oder Pelletöfen eingesetzt werden.
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Daneben können als Ausgangsmaterial beispielsweise auch landwirtschaftliche Güter verwendet werden. Durch das Pressen kann insbesondere Futtermittel erzeugt werden.
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Je nach Verwendungszweck ist die Vorrichtung entsprechend konfiguriert.
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Bisher werden die Vorrichtungen zum Pressen meist in großen Hallen aufgebaut. Da sich das Ausgangsmaterial beim Pressen stark erhitzt, müssen die Presslinge anschließend gekühlt werden.
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Die Dimensionierung und Anordnung der einzelnen Bauteile wie Presse und Kühlvorrichtung spielen dabei eine untergeordnete Rolle, da in der Halle genügend Platz zur Verfügung steht.
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Der Bau einer Halle ist jedoch mit hohen Kosten verbunden. Auch sind die Bauteile fest mit der Halle verbaut. Ein Standortwechsel gestaltet sich somit als schwierig und kostenintensiv.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Pressen eines Ausgangsmaterials in Presslinge sowie eine Kühlvorrichtung für eine Presse zu schaffen, welche auf einfache und kostengünstige Weise versetzt werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zum Pressen eines Ausgangsmaterials in Presslinge ein als Container ausgebildetes Gehäuse.
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Bei dem Container kann es sich um eine mobile Box handeln, welche z.B. mit einem Lastkraftwagen transportiert werden kann. Beispielsweise kann ein herkömmlicher ISO-Container, also ein genormter Seefracht-Container, oder ein Wechselbehälter als Gehäuse verwendet werden. Ein Wechselbehälter wird auch Wechselaufbau genannt und ist zur Beförderung auf einem Lastkraftwagen geeignet.
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Daneben sind auch Eigenanfertigungen als Gehäuse denkbar. Beispielsweise kann ein derartiges Gehäuse einen Rahmen aus Stahl aufweisen.
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Im Gehäuse ist eine Presse angeordnet. Die Presse presst das Ausgangsmaterial in Presslinge. Dabei entstehen hohe Temperaturen von etwa 100 °C. Die Presslinge müssen anschließend gekühlt werden. Dazu ist im Gehäuse eine Kühlvorrichtung vorgesehen.
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Der Bauraum innerhalb des Gehäuses ist begrenzt. Es war daher überraschend, dass darin sowohl die Presse als auch die Kühlvorrichtung Platz finden.
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Da sämtliche Bauteile innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, kann die Vorrichtung auf einfache und kostengünstige Weise versetzt werden. So kann die Vorrichtung beispielsweise mittels eines Krans auf einen Lastkraftwagen geladen und zu einem anderen Standort bewegt werden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Presse einen Überhitzungssensor. Insbesondere kann der Ausgang der Presse überwacht werden. Da hier hochverdichtetes Material austritt, entstehend keine Funken. Aus diesem Grund sind spezielle Sensoren im Einsatz, die beispielsweise auf Infrarotstrahlung reagieren. Auf diese Weise kann bereits eine Überhitzung des Materials erkannt werden, noch lange bevor es zu einer Funkenbildung kommen kann. Wird eine Überhitzung erkannt, kann die Anlage, insbesondere die Presse, mittels einer Steuerung automatisch abgeschaltet werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Kühlvorrichtung unterhalb der Presse angeordnet. Dies ermöglicht eine äußerst kompakte Bauweise. Da unter der Presse genügend Platz für die Kühlvorrichtung zur Verfügung steht, kann dieser Platz sinnvoll genutzt werden. Eine Anordnung der Kühlvorrichtung neben der Presse ist zwar grundsätzlich denkbar, jedoch wird dabei der begrenzte Bauraum im Gehäuse weiter eingeschränkt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühlvorrichtung einen Schneckenförderer. Die Presslinge werden während des Transports durch den Schneckenförderer abgekühlt.
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Ein Schneckenförderer hat hierbei gegenüber einem Förderband den Vorteil, dass die Presslinge durchgemischt werden und auf diese Weise an allen Seiten abkühlen können.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Schneckenförderer horizontal orientiert. Die Kühlvorrichtung ist somit flach und kann problemlos unterhalb der Presse angeordnet werden. Grundsätzlich kann der Schneckenförderer jedoch auch leicht schräg orientiert sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Drehzahl einer Schneckenwelle des Schneckenförderers zwischen 0,5 und 5, insbesondere zwischen 1 und 3, vorzugsweise 2, Umdrehungen pro Minute. Die Transportgeschwindigkeit kann beispielsweise durch einen Frequenzumformer eingestellt werden. Die Presslinge werden somit sehr langsam fortbewegt, sodass die Presslinge vergleichsweise lange in der Kühlvorrichtung verweilen. Es steht somit genügend Zeit zum Abkühlen zur Verfügung.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist ein Schneckentrog des Schneckenförderers mehrere Öffnungen auf. So kann insbesondere ein Deckel des Schneckentrogs zumindest eine Öffnung für ein Kühlfluid aufweisen. Das Kühlfluid kann dabei durch den Deckel in das Innere des Schneckenförderers gelangen. Sind mehrere, insbesondere gleichmäßig verteilte, Öffnungen im Deckel vorgesehen, kann das Kühlfluid an verschiedenen Stellen einströmen, wodurch sich die Kühlung effizienter gestaltet. Der Deckel kann auch zahlreiche Öffnungen aufweisen und beispielsweise als Lochblech ausgebildet sein.
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Auch die Unterseite des Schneckentrogs kann mehrere, insbesondere gleichmäßig verteilte, Öffnungen aufweisen. Vorzugsweise sind zahlreiche Öffnungen vorgesehen, sodass die Unterseite des Schneckentrogs beispielsweise als Lochblech ausgebildet sein kann.
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Das Kühlfluid kann somit nach unten abgesaugt werden. Dabei werden auch Schmutz- und Staubpartikel sowie nur teilweise gepresstes Material mitgenommen. Die Presslinge werden durch das Kühlfluid gekühlt und gleichzeitig gesäubert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühlvorrichtung einen Endlosförderer, insbesondere einen Trogkettenförderer. Vorzugsweise ist der Endlosförderer unterhalb des Schneckenförderers angeordnet.
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Schmutz- und Staubpartikel sowie nur teilweise gepresstes Material fallen durch die Öffnungen des Schneckentrogs hindurch und gelangen auf diese Weise auf den Endlosförderer. Mithilfe des Endlosförderers kann dieses Material beispielsweise zu einer Absaugöffnung transportiert werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung eine Luftkühlung auf. So kann es sich bei dem Kühlfluid um normale Luft handeln. Die Kühlung gestaltet sich dadurch besonders kostengünstig. Grundsätzlich kann es sich bei dem Kühlfluid jedoch auch um ein anderes Gas handeln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühlvorrichtung eine Luftzuführung und eine Luftabführung. Das Kühlfluid kann beispielsweise über den Deckel des Schneckentrogs zum Materialstrom der Presslinge gelangen und diese abkühlen und säubern. Durch die gelochte Unterseite des Schneckentrogs kann die Wärme kontinuierlich abgeführt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Luftabführung eine Rückführung zur Presse für abgeführtes Material. Schmutz- und Staubpartikel sowie nur teilweise gepresstes Material können mithilfe des Endlosförderers beispielsweise zu einer Absaugöffnung transportiert werden. Dort wird das Material zusammen mit dem Kühlfluid nach außen transportiert. Mittels eines Zyklons kann das feste Material abgetrennt und schließlich wieder der Presse zugeführt werden. Materialverluste werden auf diese Weise gering gehalten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern des Ausgangsmaterials im Gehäuse vorgesehen. Das Ausgangsmaterial kann dosiert der Zerkleinerungsvorrichtung zugegeben werden. Als Zerkleinerungsvorrichtung kann beispielsweise eine Mahleinheit dienen.
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Obwohl das Ausgangsmaterial schon bestimmungsgemäß frei von Stör- und Fremdstoffen sein sollte, kann der Einlauf zur Mahleinheit als Schwerteileauslöser ausgeführt sein, der insbesondere mit einer Magnetplatte gekoppelt sein kann. Der Schwerteilauslöser kann durch eine Klappe feinjustiert werden und dem Materialstrom Partikel entnehmen, die durch ihre Dichte als Schwerteile erkannt werden. An der Magnetplatte können Eisenteile festgehalten werden.
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Insbesondere wird die Magnetplatte nach Beendigung des Press-Prozesses geöffnet und von eventuell anhaftenden Fremdkörpern gereinigt.
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Nach dem optionalen Schwerteilauslöser gelangt das Ausgangsmaterial in eine Mahlkammer. Die Mahlkammer kann mehrere Messer umfassen, welche an Wellen angeordnet sind. Über einen Rotor können die Messer in Bewegung versetzt werden.
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Die Messer schneiden sich durch das Ausgangsmaterial und zerkleinern es dabei soweit, bis die Partikelgröße klein genug ist, um durch ein Sieb mit einer definierten Lochgröße zu fallen.
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Dieser Vorgang dann durch eine Absaugung der Mahlkammer unterstützt werden, sodass das zerkleinerte Ausgangsmaterial mit Erreichen einer gewünschten Korngröße zügig aus der Mahlkammer entfernt wird.
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Die Absaugung führt dabei auch die entstehende Prozesswärme, die durch den Zerkleinerungsvorgang entsteht, ab. Das benötigte Gebläse kann dabei saugseitig auf einen Filter aufgebaut sein, der Feinteile aus der Absaugung ausfiltert und sofort wieder dem Materialstrom zuführt. Die gereinigte Luft wird vorzugsweise nach außen geführt.
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Die Zerkleinerungsvorrichtung kann über eine Schleuse abgeschlossen sein. Die Schleuse kann beispielsweise am Ende einer Förderschnecke vorgesehen sein, die unter der Mahlkammer und dem Filter verläuft.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zerkleinerungsvorrichtung einen Funkendetektor. Dieser ist vorzugsweise am Auslauf der Zerkleinerungsvorrichtung vorgesehen. Wird ein Funkenschlag detektiert, kann ein Alarm ausgelöst und eine Löscheinrichtung aktiviert werden. Dabei kann Sprühwasser mit Hochdruck eingespritzt und die Anlage heruntergefahren werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Zerkleinerungsvorrichtung und der Presse ein Mischer zum Befeuchten des Ausgangsmaterials vorgesehen. Das zerkleinerte Ausgangsmaterial muss zunächst angefeuchtet werden, damit dieses optimal gepresst werden kann.
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Der Vorgang der Anfeuchtung des Materials auf den für das Pressen besten Feuchtegehalt wird auch als Konditionierung bezeichnet.
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Bevorzugt ist der Mischer als Paddelmischer ausgebildet. Dieser kann mit einem Auslauf der Schleuse der Zerkleinerungsvorrichtung gekoppelt sein. Durch den Paddelmischer wird Material mit dem Wasser optimal vermengt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist dem Mischer ein Puffer nachgeschaltet. Der Puffer kann einen Behälter umfassen. Beispielsweise über eine Schnecke kann das befeuchtete Material vom Mischer in den Behälter gelangen. Das Material hat hier noch Zeit, um die Feuchtigkeit aufzunehmen. Im Mischer wird nämlich zunächst lediglich die Oberfläche benetzt.
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Bevorzugt umfasst der Puffer ein Rührwerk. Durch das Rührwerk wird die Feuchtigkeit gleichmäßig verteilt, sodass dieses in das Material einziehen kann.
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Die Erfindung betrifft auch eine Kühlvorrichtung für eine Presse zum Pressen eines Ausgangsmaterials in Presslinge. Die Kühlvorrichtung umfasst einen Schneckenförderer und eine Luftkühlung. Bezüglich möglicher Ausgestaltungen und Vorteile der Kühlvorrichtung wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Alle hier beschriebenen Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung können, insbesondere auch losgelöst von der konkreten Ausgestaltung, in deren Zusammenhang sie erwähnt werden, jeweils miteinander kombiniert werden. Insbesondere können alle Gegenstände der abhängigen Ansprüche untereinander und mit jedem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche kombiniert werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine erste Innenansicht der Vorrichtung gemäß 1,
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3 eine zweite Innenansicht der Vorrichtung gemäß 1, und
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4 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.
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Zunächst ist zu bemerken, dass die dargestellten Ausführungsformen rein beispielhafter Natur sind. Die Merkmale einer Ausführungsform können auch beliebig mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden.
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Enthält eine Figur ein Bezugszeichen, welches im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert wird, so wird auf die entsprechenden vorhergehenden bzw. nachfolgenden Ausführungen in der Figurenbeschreibung Bezug genommen. So werden für gleiche bzw. vergleichbare Bauteile in den Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet und diese nicht nochmals erläutert.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen eines Ausgangsmaterials in Presslinge.
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Die Vorrichtung ist in einem als Container 10 ausgebildeten Gehäuse angeordnet. Darin befindet sich sowohl eine Presse 12 als auch eine Kühlvorrichtung 14.
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Ein Steuerungscontainer 16 bildet den Kontrollraum und umfasst eine Steuerungseinheit mit Schaltanlage. Die beiden Container 10, 16 bilden separate, voneinander getrennte Bereiche. Diese sind abgeschlossen und eingehaust und umfassen vorzugsweise eine eigenständige Lüftung und separate Zugänge.
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Dadurch, dass die Gehäuse als Container 10, 16 ausgebildet sind, ist die Vorrichtung mobil und kann ohne größeren Aufwand aufgebaut und auch wieder abgebaut werden.
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Die Vorrichtung ist witterungsgeschützt und für die Aufstellung im Freien konzipiert. Für die Aufstellung wird lediglich eine befestigte, betonierte Bodenplatte gemäß der Lastangaben benötigt.
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Die Container 10, 16 können jeweils als fertige oder teilmontierte Einheiten angeliefert werden. Die Verkabelung innerhalb des Containers 10 kann bereits fertig verlegt sein, sodass die Kabel nur noch im Schaltkasten angeschlossen werden müssen.
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Über eine Eingangsförderschnecke 18 wird ein Ausgangsmaterial, z.B. Holzfasern oder landwirtschaftliche Güter, in den Container 10 eingebracht.
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Das Ausgangsmaterial wird gleichmäßig, kontinuierlich und entsprechend des Verbrauchs dosiert aufgegeben. Im Betrieb kann die Einwurföffnung mit den Zufuhraggregaten insbesondere über eine feste Schurre verbunden sein, sodass ein Eingreifen in die Maschine verhindert wird.
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Wie in den 2 und 3 zu sehen ist, mündet die Eingangsförderschnecke 18 am Einlauf einer als Hammermühle 20 ausgebildete Zerkleinerungsvorrichtung.
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Das Ausgangsmaterial wird der Zerkleinerungsvorrichtung 20 zugeführt. Optional können zunächst Schwerteile ausgelöst werden.
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Das Ausgangsmaterial wird in der Zerkleinerungsvorrichtung 20 zerkleinern, bis die Partikelgröße klein genug ist, um durch ein Sieb mit einer definierten Lochung zu fallen. Dieser Vorgang kann durch eine Absaugung unterstützt werden.
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Das zerkleinerte Material gelangt anschließend zu einem Mischer 22, in dem das Material befeuchtet wird.
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Im Anschluss an den Mischer 22 transportiert eine Schnecke 24 das Material in einen Puffer 26. Der Puffer 26 umfasst einen Behälter mit einem Rührwerk.
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Das Material hat hier noch Zeit, um die Feuchtigkeit aufzunehmen, sodass die Feuchtigkeitszugabe nicht nur eine Oberflächenbenetzung darstellt.
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Der Puffer 26 verfügt über ein Austragssystem, welches das Material gleichmäßig aus dem Behälter abführt. Der Behälter kann insbesondere mit einem, vorzugsweise mit zwei, Füllstandsmelder/n ausgestattet sein. Die Regelwerte für die Zufuhr des Materials kann ausgegeben werden. Damit kann eine stetige Materialversorgung für die Presse 12 gewährleistet sein.
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Über eine am Boden des Puffers 26 angebrachten Schnecke 28 wird die Presse 12 beschickt.
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Ein optionaler, auf der Presse 12 aufgebauter zusätzlicher Paddelmischer 30 stellt die letzte Möglichkeit vor der Presse 12 bereit, um in den Press-Prozess einzugreifen.
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Durch den Paddelmischer 30 kann noch eine Oberflächenbenetzung des Materials erfolgen. Dies kann insbesondere manuell eingestellt werden und richtet sich nach dem verwendeten Material.
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In der Presse 12 werden aus dem vorbehandelten Material die Presslinge erzeugt. Das Material kann dabei über eine Pressentür einer Matrize zugeführt werden. Die Form der Presslinge wird durch die Matrize bestimmt.
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Bei der Matrize kann es sich um einen Stahlring mit Durchgangsbohrungen im Durchmesser der gewünschten Form der Presslinge handeln. Beispielsweise ergeben 6 mm Bohrungen Presslinge mit 6 mm Durchmesser und unterschiedlichen Längen von 10 mm aufwärts.
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Das Material kann durch so genannte Koller, d.h. gelagerte Walzen, durch die rotierenden Matrizenlöcher gepresst werden. Der entstehende Druck und die dabei anfallende Wärme verdichten das Material derart, dass es nach dem Verlassen der Matrize die Form der Durchgangsbohrung beibehält.
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Die Verdichtung des Materials kann in der Regel bei 5 zu 1 bzw. 6 zu 1 liegen. Mit Verlassen des Presskanals ist der gewünschte Pressling erzeugt. Presslinge können durch eine untere Öffnung der Presse 12 abgegeben werden.
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Bei der Erzeugung der Presslinge wird das Material durch den hohen Druck erwärmt.
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Die entstandene Erhitzung der Presslinge ist für eine darauffolgende Lagerung unvorteilhaft. Dementsprechend werden im nächsten Prozessschritt die erzeugten Presslinge in der Kühlvorrichtung 14 gekühlt.
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Als Kühlmittel kann dabei Luft verwendet werden. Die aus der Presse 12 fallendenden Presslinge werden in die Kühlvorrichtung 14 geleitet.
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Wie in der Schnittansicht in 4 gezeigt ist, umfasst die Kühlvorrichtung 14 einen Schneckenförderer 32 mit einer Förderschnecke 34, die in einem Schneckentrog 36 angeordnet ist.
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Der Deckel 38 sowie die Unterseite des Schneckentrogs 36 umfassen mehrere Öffnungen 40. Insbesondere können der Deckel 38 sowie die Unterseite des Schneckentrogs 36 als Lochbleche ausgebildet sein.
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Die Kühlvorrichtung 14 umfasst einen unterhalb des Schneckenförderers 32 angeordneten und als Trogkettenförderer 42 ausgebildeten Endlosförderer.
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Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist die Kühlvorrichtung 14 horizontal orientiert. Durch die Förderschnecke 34 werden die Presslinge unter der Presse 12 hindurch transportiert. Die Transportgeschwindigkeit kann beispielsweise über einen Frequenzumformer eingestellt werden.
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Insbesondere kann die Schneckendrehzahl etwa 2 Umdrehungen pro Minute betragen, was einen langsamen Transport zur Folge hat und eine lange Verweilzeit der Presslinge innerhalb der Kühlvorrichtung 14 ermöglicht.
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Kühlluft wird über den Deckel 38 des Schneckentrogs 36 durch den Materialstrom aus Presslingen und durch die gelochte Unterseite des Schneckentrogs 36 geführt. Dabei wird die Wärme kontinuierlich abgeführt.
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Mitgeführtes und nur teilweise gepresstes Material wird ebenfalls durch die Öffnungen 40 abgeführt und durch den darunterliegenden Trogkettenförderer 42 zu einer Absaugöffnung gefördert. Über eine Luftabführung 44 werden die Kühlluft sowie das abgeführte Material außerhalb des Containers 10 geführt.
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Mittels eines Zyklons 46 werden die Feststoffe von der Kühlluft getrennt. Die Feststoffe werden dann wieder dem Prozess zur Herstellung von Presslingen zugeführt. Die Luftabführung bildet auf diese Weise eine Rückführung 44 für abgeführtes Material zur Presse 12.
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Vorzugsweise wird die Kühlluft zwischen der Kühlvorrichtung 14 und dem Zyklon 46 überwacht. Bei Bedarf wird mit einem Sprühnebel Wasser eindosiert.
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Die gekühlten und gesäuberten Presslinge werden mittels eines, beispielsweise als Trogkettenförderer, ausgebildeten Endlosförderers 48 durch das Gehäuse 10 gefördert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen kontinuierlichen Prozess zur Herstellung von Presslingen, beispielsweise Pellets.
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Der gesamte Prozess wird über eine Steuerung überwacht und kontrolliert. Diese kann beispielsweise in einem Schaltschrank, der die Lastteile, Schalter und Frequenzumformer beinhaltet, im Steuerungscontainer 16 untergebracht sein. Der Steuerungscontainer 16 kann über eine Kühlung der Schaltschränke verfügen.
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Der Steuerungscontainer 16 kann zusätzlich als Kontrollraum und/oder Aufenthaltsbereich für das Bedienpersonal dienen. Hier kann der Prozess beaufsichtigt werden und gegebenfalls auch in den Prozess eingegriffen werden.
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Die komplette Anlage kann vorzugsweise mit einer SPS-Steuerung überwacht werden. Jeder Motor kann auf Überlast kontrolliert werden. Alle Komponenten können mit einer Drehzahlüberwachung ausgestattet sein. Nur wenn alle Komponenten Funktionsbereitschaft signalisieren, gibt die Steuerung den Betrieb zur Erzeugung von Presslingen frei. Anderenfalls wird die Anlage aus den Betrieb genommen und abgeschaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Container, Gehäuse
- 12
- Presse
- 14
- Kühlvorrichtung
- 16
- Steuerungscontainer
- 18
- Eingangsförderschnecke
- 20
- Hammermühle, Zerkleinerungsvorrichtung
- 22
- Mischer
- 24
- Schnecke
- 26
- Puffer
- 28
- Schnecke
- 30
- Paddelmischer
- 32
- Schneckenförderer
- 34
- Förderschnecke
- 36
- Schneckentrog
- 38
- Deckel
- 40
- Öffnung
- 42
- Trogkettenförderer, Endlosförderer
- 44
- Luftabführung, Rückführung
- 46
- Zyklon
- 48
- Trogkettenförderer, Endlosförderer
