DE9310760U1 - Aus pflanzlichem Material durch Pelletieren hergestellter Preßkörper und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

••••1·· ·· · >· · &igr;

BESCHREIBUNG

Aus pflanzlichem Material durch Pelletieren hergestellter Preßkörper und Vorrichtung zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus pflanzlichem Material durch Pelletieren hergestellten Preßkörper sowie auf eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.

Durch die US-PS 4 824 352 ist beispielsweise eine Pelletierpresse für die Verarbeitung von groben und langen Fasern, insbesondere Stroh, zu Tierfutter bekannt. Das Material wird dabei über einen Schneckenförderer einem sich erweiternden Trichter zugeführt, der im Einlaufzwickel von zwei zwangsläufig angetriebenen, zahnradartig ineinander greifenden Hohlwalzen angeordnet ist. Vom Zahngrund aus führen mehrere radial sich verengende Bohrungen in den Innenraum der Hohlwalzen. Das in den Zwickelbereich der Hohlwalzen herangeführte Halmgut wird von den in die Zahnlücken eintauchenden Zähnen verdichtet und durch die radialen Bohrungen zu Strängen verpreßt, die im Hohlraum der Hohlwalzen abbrechen und axial aus den Hohlräumen abgeführt werden.

Der Querschnitt dieser Stränge entspricht dem Querschnitt der Bohrungen. Diese weisen entweder kreis- oder vieleckigen Querschnitt auf. Das Problem dieser vorbekannten Pelletiervorrichtung besteht darin, daß sich ein blockierender Stau des zu verpressenden Materials zwischen den ineinander eintauchenden Zähnen entsteht, weil zwischen den Bohrungen sich notwendigerweise Gegenpreßflachen bilden, an denen sich die Preßmasse staut. Mit dem Gegenstand der älteren, nicht vorveröffentlichten DE-GM-A 93 05 096.8 sowie der ebenfalls nicht

vorveröffentlichten, aber älteren DE-GM-A 93 09 739.5, wird eine Lehre aufgezeigt, wie man durch Pelletieren hergestellte Preßkörper mit Hilfe selbstfahrender Geräte beim Erntegang gewinnen kann, wobei ein hoher Durchsatz der zu verpressenden Masse je Zeiteinheit angestrebt und vor allem für Beheizungszwecke einsetzbare Preßkörper hergestellt werden sollen.

Das Grundprinzip'dieser älteren Offenbarungen besteht darin, die geerntete und zerkleinerte Biomasse, insbesondere Getreide, Heu und dergleichen einer aus zahnradartig ineinander greifenden Rotationskörpern bestehenden Pelletierpresse zuzuführen, deren Zähne im Gegensatz zum Stand der Technik schachtartige durchgehende Preßkanäle bilden. Demzufolge sind die Zähne als Stege ausgebildet, die sich in radialer Richtung wesentlich langer als Zähne normaler Zahnräder erstrecken. Die ineinander greifenden äußeren Bereiche der Stege führen das in den Zwickelbereich der Rotationskörper gebrachte Material in die zwischen den Stegen des anderen Rotationskörpers befindlichen Lücken mit verhältnismäßig geringer Eintauchtiefe ein, wonach das Material längs der als Schächte ausgebildeten Preßkanäle radial nach innen unter Verdichtung weiter wandert, bis es in den inneren Hohlraum des einzelnen Rotationskörpers austritt und dort abgebrochen wird.

Die auf diese Weise hergestellten Preßkörper weisen die Form eines Quaders mit verhältnismäßig geringer Wandstärke auf, welche der lichten Weite der Preßkanäle entspricht.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Festigkeit der so hergestellten Preßkörper in beträchtlicher Weise von der Feuchtigkeit der verpreßten Masse abhängt. Je feuchter das verpreßte Material ist, desto geringer wird die Festigkeit

des gebildeten Preßkörpers. Demgemäß wird mit der Erfindung angestrebt, Preßkörper herstellen zu können, die in ihrer Festigkeit nicht mehr zu stark abhängig von der Feuchtigkeit des zu verpressenden Materials sind.

Dieses Problem wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß der Preßkörper an seinen gegenüberliegenden breiten Seiten eine wellenförmige Profilierung aufweist.

Im Gegensatz zu den eingangs erwähnten älteren Gebrauchsmusteranmeldungen wird kein flacher Strang mehr erzeugt, von dem der Preßkörper durch Abbrechen gebildet ist, sondern es wird eine wellige Struktur des Preßkörpers angestrebt. Dabei hat sich als besonders zweckmäßig* erwiesen, wenn die wellenförmige Profilierung zueinnander sich parallel erstreckende Wellentäler und Wellenberge aufweist, wobei einem Wellental auf der einen Seite jeweils ein Wellenberg, auf der anderen Seite des Preßkörpers gegenüberliegt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt der Preßkörper eine Struktur wie bei einem Wellblech, in dem ein Material gleicher Dicke wellblechartig profiliert ist.

Es hat sich gezeigt, daß ein diese Form aufweisender Preßkörper eine von der Beschaffenheit und der Feuchtigkeit des verpreßten Materials praktisch unabhängige Festigkeit besitzt. Dieser Erfolg hat besondere Bedeutung für die Verwendung der erfindungsgemäßen Preßkörper als Heizmaterial. Zufolge der Festigkeit des Preßkörpers entsteht beim Verladen und Transport ein geringerer Abrieb und eine geringere Bruchgefahr. Demgemäß sind die Verluste der geernteten Biomasse wesentlich reduziert worden. Andererseits bietet der erfindungsgemäße Preßkörper zu

Folge der wellenförmigen Profilierung eine vergrößerte Oberfläche, was im Falle der Verwendung des Preßkörpers als Brennstoff zu einer stark verbesserten Heizleistung führt. Die hohe Festigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Preßkörpers rührt offenbar davon her, daß er im Querschnitt eine unterschiedliche Struktur besitzt. Im Bereiche der Wellenberge und Wellentäler ist eine hohe Dichte des verpreßten Materials festzustellen, wohingegen im mittleren Wandbereich des Preßkörpers eine leicht wellige Struktur des verpreßten Materials sichtbar wird, deren Höhenunterschied von Wellenberg zu Wellental jedoch wesentlich geringer als jener der äußeren wellenförmigen Profilierung ist. Die Bereiche größerer Dichte sorgen dafür, daß der Abrieb beim Verladen und Transportieren der Preßkörper stark reduziert ist. Die leicht wellenförmige Profilierung des verpreßten Materials im mittleren Wandungsbereich des Preßkörpers verursacht offenbar eine gewisse Elastizität der verpreßten Masse, die zu großer Bruchunempfindlichkeit führt.

Mit den Unteransprüchen 8 bis 12 wird die erfindungsgemäße Ausbildung einer Pelletiervorrichtung offenbart, welche die vorstehend erwähnte Form der Preßkörper herzustellen gestattet.

Hierbei wird ausdrücklich vom Gegenstand der älteren Gebrauchsmusteranmeldungen 93 05 096.8 und 93 09 739.5 ausgegangen, um unnötige Wiederholungen in der Beschreibung der Details der Vorrichtung zu vermeiden.

Im Prinzip kommt es bei der Erfindung darauf an, die den einzelnen Schacht bzw. Preßkanal begrenzenden Stegwände in besonderer Weise wellenförmig zu profilieren, so daß in radialer Richtung sich erstreckende Wellenberge und Wellentäler nebeneinander entstehen. Es wird demgemäß

zwischen jeweils zwei Stegen ein wellenförmiger Preßkanal gebildet, durch den das herangeführte Material in radialer Richtung geführt und dabei verpreßt wird.

Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht auf einen mit einer

wellenförmigen Profilierung versehenen Preßkörper,

Fig. 2: einen Querschnitt nach der Linie H-II

durch den Preßkörper gemäß Fig. 1,

Fig. 3: eine radiale Draufsicht auf drei Stege

eines Rotationskörpers mit zwischen ihnen gebildeten Preßkanälen und

Fig. 4: einen Querschnitt durch die Stege längs der

Linie IV-IV gemäß Fig. 3.

Der in den Fig. 1 und 2 in Draufsicht und Querschnitt dargestellte Preßkörper (1) weist an beiden breiten Seiten (2) eine wellenförmige Profilierung (3) auf, die beim Ausführungsbeispiel parallel zueinander sich erstreckende Wellenberge (4) und Wellentäler (5) aufweist. Dieser Preßkörper (1) entsteht in seiner dargestellten Form durch Strangpressen von Biomasse durch wellenförmig profilierte Schächte (13) {Preßkanäle), wie sie in Fig. 3 in Draufsicht dargestellt sind. Demgemäß sind die Außenflächen (2) und die Seitenrandflachen (9) glatt und hart ausgebildet, wohingegen die Stirnflächen (8) des Preßkörpers (1) eine willkürliche Linienführung besitzt, die durch Abbrechen von Abschnitten aus einem endlosen Strang entstehen. Die zur Verarbeitung kommende Biomasse ist im wesentlichen

Getreide, das im reifen Zustand geerntet und noch auf dem Feld zerkleinert und verpreßt wird.

Hierzu bedient man sich zweckmäßigerweise einer Vorrichtung, wie sie in der älteren, aber nicht vorveröffentlichten Gebrauchsmusteranmeldung G 93 09 739.5 offenbart ist.

Charakteristisch ist die innere Struktur des Preßkörpers (1) längs einer Bruchlinie entsprechend dem Querschnitt II-II in Fig. 1. Wenn man nämlich durch den mittleren Querschnittsbereich des Preßkörpers (1) eine Symmetrieebene (22) sich vorstellt, dann schlängelt sich ein verhältnismäßig langfaseriges Material der Biomasse in einer welligen Struktur (6) um diese Symmetrieebene (22), wobei die Erhöhungen und Vertiefungen dieser welligen Struktur (6) ungefähr mit den Wellenbergen (4) und Wellentälern (5) des Preßkörpers (1) übereinstimmen, jedoch in ihrem Höhenunterschied wesentlich geringer als die wellenförmige Profilierung (3) des Preßkörpers (1) sind. Zum anderen erkennt man im Bereiche der Wellenberge (4) und Wellentäler (5) Zonen (7) höherer Dichte. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß der erfindungsgemäße Preßkörper (1) zu Folge dieser Struktur hohe Festigkeit aufweist. Diese hat für die Verwendung des Preßkörpers als Brennmaterial große Bedeutung, weil beim Verladen und Lagern der Preßkörper ein nur geringfügiger und daher vernachlässigbarer Abrieb festgestellt werden kann. Die erfindungsgemäßen Preßkörper (1) sind außerdem verhältnismäßig bruchfest und können daher in einer Form hergestellt werden, die für den späteren Verbrennungsvorgang als Brennmaterial von besonderem Vorteil ist. Dabei spielt es eine Rolle, daß die Dicke des Preßkörpers (1) längs der wellenförmigen Profilierung konstant bleibt. Es wird eine gegenüber herkömmlichen

Preßkörpern wesentlich vergrößerte Oberfläche geschaffen, die sich für den Verbrennungsvorgang günstig auswirkt.

Es liegt natürlich auf der Hand, die Form des Preßkörpers (1) in ihrer Querschnittsstruktur auch alternativ zu gestalten. Es müssen nicht unbedingt die Wellenberge (4) und Wellentäler (5) gleichförmigen Charakter besitzen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Man kann durchaus den Preßkörper auch mit einer riefenförmigen Gestaltung versehen, bei der dann keine gleichmäßige Wanddicke mehr vorhanden ist. Die Erfindung beschränkt sich daher nicht auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2.

In den Fig. 3 und 4 ist nun derjenige Teil einer Preßvorrichtung gezeigt, der für die Bildung der in Fig. und 2 dargestellten Preßkörper (1) ursächlich ist. Dabei geht die Erfindung von einer Vorrichtung gemäß der älteren, aber nicht vorveröffentlichten Gebrauchsmusteranmeldung G 93 09 739.5 aus.

Das ankommende zerkleinerte Material (Biomasse) wird in den Einlaufzwickel von zwei nach Art von Zahnrädern miteinander kämmenden Rotationskörpern (10) gebracht, die in Fig. 4 symbolisch mit strichpunktierten Umlauflinien von Verschleißriegeln (20) symbolisch dargestellt sind. Diese Verschleißriegel (20) gehören jeweils zu einem Steg (11), von denen viele wie Zähne eines Zahnrades mit gleichem Abstand voneinander radial angeordnet und mit stirnseitigen Wangen zum Rotationskörper (10) verbunden sind. Zwischen den Stegen (11) erstrecken sich in radialer Richtung durchgehende Schächte (13) (Preßkanäle), durch welche das ankommende Material der Biomasse während der Rotation der Rotationskörper (10) gepreßt wird. Wie die Figur 4 zeigt, greifen die Verschleißriegel (20) nur verhältnismäßig geringfügig in die zwischen den Verschleißriegeln (20) des

anderen Rotationskörpers (10) befindlichen Zahnlücken ein, wobei angestrebt wird, daß sich die Verschleißriegel (20) nicht miteinander berühren.

Die Seitenflächen der Stege (11) weisen eine wellenförmige Profilierung (12) auf, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.

Auch diese wellenförmige Profilierung (12), welche der wellenförmigen Profilierung (3) des Preßkörpers (1) gemäß' Fig. 2 entspricht, weist Wellenberge (15) und Wellentäler

(16) auf, wobei einem Wellenberg (15) des einen Steges ein Wellental (16) des benachbarten Steges gegenüberliegt. Auf diese Weise wird ein in der Wanddicke (21) konstant bleibender welliger Preßkörper (1) gemäß Fig. 2 erzeugt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 wird angestrebt, daß die lichte Weite des Schachtes (13) (Preßkanal) sich in radialer Richtung verändert. So ist im Bereiche des Materialeinlaufes der einzelne Schacht (13) mit einer starken keilförmigen Verengung (17) versehen, die durch Abschrägung (14) der Stegseitenwände entsteht. Dadurch wird ein zunächst lockerer Stau des in die keilförmige Verengung

(17) eingeführten Materials erzeugt. Dieser keilförmigen Verengung (17) schließt sich ein Abschnitt (18) von konstanter lichter Weite des Schachtes (13) an. In diesem Bereich des Abschnittes (18) wird die Querschnittsform des Preßkörpers gebildet. Der einzelne Schacht (13) weist alsdann einen Bereich (19) mit einer schwachen keilförmigen Erweiterung auf. Diese Maßnahme dient dazu, die auf den Preßkörper (1) einwirkende Reibung zu reduzieren und das Entweichen von Luft bzw. Gasen zu ermöglichen. Dieser Bereich (19) mit der schwachen keilförmigen Erweiterung kann ungefähr die halbe Höhe des einzelnen Steges (17) umfassen.

• •••&eegr;·· ·· · ·· ■·

Weil die Stege (11) mit Abstand voneinander radial angeordnet sind, wird die unterschiedliche lichte Weite der Schächte (13) (Preßkanäle) dadurch erreicht, daß die Tiefe der einzelnen Wellentäler (16) stufenweise verändert wird. Ebenso kann die radial nach innen sich verringernde Keilform des Steges (11) stufenförmig verändert werden. Entscheidend ist, daß das zu verpressende Material (Biomasse) zunächst locker in die keilförmige Verengung (17) eingeführt wird, wo es die Möglichkeit hat, sich so zu orientieren, daß die einzelnen Fasern etwa parallel zur Rotationsachse des Rotationskörpers (1) zu liegen kommen. Wenn dieser Orientierungsvorgang abgeschlossen ist, durchlaufen die einzelnen Stränge eine die Form bildende Strecke (18) konstanter lichten Weite des Preßkanals (13), wo sie ihre Form erhalten. Besonders in diesem Bereich sind im einzelnen Steg (11) durchgehende Bohrungen (23) vorgesehen, durch welche ein Heizmittel geführt wird. Dieses kann beispielsweise das Abgas eines Verbrennungsmotors einer Erntemaschine sein.

10

STÜCKLISTE

1 Preßkörper

2 breite Seite

3 wellenförmige Profilierung

4 Wellenberg

5 Wellental

6 wellige Struktur

7 Zonen höherer Dichte

8 Stirnfläche

9 Seitenrandlfache

10 Rotationskörper

11 Steg

12 wellenförmige Profilierung

13 Schacht (Preßkanal)

14 Abschrägung

15 Wellenberg

16 Wellental

17 keilförmige Verengung

18 konstante lichte Weite

19 schwache keilförmige Erweiterung

20 Verschleißriegel

21 Wanddicke

22 Symmetrieebene 2 3 Bohrung

11

Claims (12)

SCHUTZANSPRÜCHE

1.) Aus pflanzlichem Material durch Pelletieren hergestellter Preßkörper {1), dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper (1) an seinen gegenüberliegenden breiten Seiten (2) eine wellenförmige Profilierung (3) aufweist.

2.) Preßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmige Profilierung (3) zueinander sich parallel erstreckende Wellentäler (5) und Wellenberger (4) aufweist..

3.) Preßkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem Wellental (5) auf der einen Seite (2) jeweils ein Wellenberg (4) auf der anderen Seite des Preßkörpers (1) gegenüberliegt.

4.) Preßkörper nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper (1) eine konstante Wanddicke (21) aufweist.

5.) Preßkörper nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das gepreßte pflanzliche Material im mittleren Wandbereich des Preßkörpers (1) eine leicht wellige Struktur (6) (im Querschnitt gesehen) aufweist, deren Höhenunterschied von Wellental zum Wellenberg wesentlich geringer als jener der äußeren wellenförmigen Profilierung (3) ist.

• ·

6.) Preßkörper nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß er eine unterschiedliche Dichte, über den Querschnitt gesehen, aufweist, derart, daß die Dichte im Bereich der Wellenberge (4) und Wellentäle (5) wesentlich größer als im übrigen Bereich ist.

7.) Preßkörper nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Breite von ca. 10 cm, eine Höhe von ca. 1,5 cm und eine Wanddicke von ca. 0,5 cm besitzt, an seinen Umfangssflachen glatt und an den Stirnflächen (8) rauh bzw. faserig ausgebildet ist.

8.) Pelletier-Vorrichtung zur Herstellung von Preßkörpern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch zwei nach Art von Zahnrädern miteinander kämmende Rotationskörper (10), deren Zähne durch radial sich erstreckende Stege (11) mit wellenförmiger Profilierung (12) ihrer Seitenflächen gebildet sind, zwischen denen sich entsprechend wellenförmig profilierte Schächte (13) als Preßkanäle erstrecken, durch welche die zerkleinerte Biomasse von außen nach innen bein kämmen der Rotationskörper (10) unter Verdichtung geführt wird.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Steg (11) einen sich von außen nach innen verjüngenden keilförmigen Querschnitt aufweist und in seinen gegenüberliegenden Seitenflächen radial sich erstreckende Profilierungen (12) zur Bildung einer wellenförmigen Struktur der zwischen den Stegen befindlichen Preßkanäle (13) aufweist.

10.) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wellenberge (15) bildenden Profilierungen (12) an ihrem radial äußeren Ende abgeschrägt (14) sind.

11.) Vorrichtung unter Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen benachbarten Stegen (11) gebildeten Preßkanäle (13) in radialer Richtung von außen her zunächst eine deutliche keilförmige Verengung (17), danach eine Strecke konstanter lichter Weite (18) und daran angrenzend eine längere Strecke mit einer schwach keilförmigen Erweiterung (19) aufweisen.

12.) Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne. Steg (11) außenseitig einen im Querschnitt rechteckigen Verschleißriegel (20) aufweist, welcher in die Lücke zwischen zwei Verschleißriegeln (20) des anderen Rotationskörpers (10) beim kämmen vornehmlich berührungssfrei eintaucht..