DK167934B1 - Apparat til komprimering og afvanding af celluloseholdige og/eller andre fibroese materialer - Google Patents

Description

DK 167934 B1

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til komprimering og afvanding af fugtige celluloseholdige og/eller andre fibrøse materialer i stykform, såsom affaldspapir, træ, græs, halm og andre høstprodukter, cellulose, tørv, bark og 5 lignende materialer, hvilket apparat omfatter en indføringsdel for det materiale, som skal komprimeres og afvandes, en afvandingsdel og en fraførselsåbning til det komprimerede og afvandede produkt, en roterbar snegl eller snekke og drivorganer til rotation af sneglen, hvor sneglen er anbragt excen-10 trisk i forhold til sneglens rotationsakse eller i forhold til snekkekernens middelskruelinie.

Presser til fremstilling af briketter ud fra fibrøse materialer anvender cylindre og stempler som komprimeringsorganer. Ved hjælp af eksisterende konstruktioner kan 15 der baseret på dette princip briketteres materiale med fugtighedsprocenter på mindre end 20%. Snekke-.presser er også kendt i mange udførelsesformer til afvanding af fibermateriale og andre kompressible materialer i stykform. Udførelsesformer for sådanne snekkepresser kendes fra USA-20 patent nr. 2.615.385 og USA-patent nr. 4.121.967. Ved hjælp af disse og andre kendte snekkepresser kan materialer med meget højt fugtindhold ganske vist afvandes, men ikke i en sådan udstrækning som kræves ved fremstilling af brændselsbriketter. En grundlæggende vanskelighed, som ikke har kunnet 25 afhjælpes med den kendte teknik, er at få ledt vandet bort fra pressezonen ved de ret høje tryk, som kræves til opnåelse af en høj grad af væskefjernelse, uden at det komprimerede materiale samtidigt bliver presset ud sammen med væsken. Det er almindeligt at forsyne pressekonusen med afvandingsåbnin-30 ger, således som det fremgår af ovennævnte patentskrifters konstruktioner, men disse åbninger gør det umuligt at opnå de høje tryk, som kræves til vanduddrivning med henblik på opnåelse af meget høje tørstofindhold i det komprimerede materiale. Hvis trykket i pressekonusen hæves til meget store værdier, 35 vil det komprimerede materiale simpelthen blive ekstruderet DK 167934 B1 2 eller sprøjtet ud igennem åbningerne. Hvis på den anden side disse drænåbninger fjernes med henblik på at skabe forudsætninger for meget høje tryk i pressekonusen, vil vandet blive indespærret i denne. Det anses først og fremmest at være 5 denne problematik, som hidtil har forhindret anvendelse af snekkepresser til afvanding af fugtige fiberholdige materialer til meget høje tørstofindhold for fremstilling af sammenhængende presseemner.

Det er den foreliggende opfindelses formål at tilveje-10 bringe et apparat af den indledningsvis angivne art, og hvormed det er muligt at afvande og brikettere nævnte materialer af fugtindhold helt op til 60% til fremstilling af hårde, godt sammenhængende briketter med meget høje tørstofindhold. Dette formål og andre fordele opnås med en snekkepres-15 se ifølge opfindelsen, som er ejendommelig ved, at mindst en første pressekonus er indrettet til kraftig komprimering af materialet, at pressekonusens kappe eller væg er uigennemtrængelig i mindst en af sine zoner, at et kappe- eller vægparti med drænhuller set i materialets fremføringsretning er 20 anbragt før den første pressekonus, og at sneglen forløber fra indføringsdelen igennem det med drænhuller forsynede •kappeparti og ind i den af pressekonusens zoner, der har uigennemtrængelig væg. Det har vist sig, at hvis en snekkepresse udformes på denne måde, kan den afvandes meget 25 effektivt, selvom fugtindholdet i udgangsmaterialet er meget højt. Den foreliggende opfindelse er ikke baseret på nogen speciel teori, som gør krav på videnskabeligt at forklare, - hvorfor denne virkning opnås. Imidlertid tyder udførte eksperimenter på, at sneglen under sin rotationsbevægelse ælter mate-30 rialet ved gentagne gange at udsætte det for høje lokale trykforøgelser og trykfald, hvilket synes at bevirke dannelse af hulrum i det komprimerede materiale i skruegangen, i hvilke hulrum vand i væske- og/eller dampfase kan akkumuleres under • tryk til ved sneglens rotation og under indvirkning af tryk 35 fra pressegodset at evakueres bagud i sneglens skruegang.

Det har ved forsøg med varierende udformning af sneglen ikke 3 DK 167934 B1 helt kunnet klarlægges, om det er excentriciteterne i sneglens kerne eller i sneglens skruegang, der var hovedårsagen til det ønskede resultat. Muligvis opnås en samvirken mellem excentriciteterne i sneglens kerne og i sneglens skruegang, og i 5 så fald bør såvel kernen som skruegangen gøres excentriske i dette omrade. Excentriciteten i sneglens skruegang opnås fortrinsvis ved at gøre den bølgeformet.

Apparatet ér ifølge en'foretrukket udførelsesform udformet således, at det komprimerede materiales legeme i 10 eller ved drænåbningernes område får revnedannelser, således at vandet fra det komprimerede materiales legemes centrale del kan undslippe gennem revnerne udad mod væggen eller kappen og derpå igennem dennes drænåbninger.

Apparatet ifølge opfindelsen vil i det følgende blive 15 nærmere forklaret i forbindelse med en foretrukken udførelsesform og under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et længdesnit gennem en snekkepresse, fig. 2 snekkepressens snegl set fra siden, fig. 3 den i fig. 2 viste pressesnegl set fra oven, og 20 fig. 4 et længdesnit i en afvandingscylinder og en tilsluttet første pressekonus.

Den i fig. 1 viste snekkepresse er monteret på et fundament 1. Snekkepressen hviler på fundamentet 1 med sit fremføringshus 2, som er forsynet med en indføringsdel 3. En 25 påfyldningstragt 4 er anbragt oven over indføringsdelen 3.

I tragten 4 er anbragt en nedstopper 5, der føres frem og tilbage i lodret retning og drives via en krumtap 6 og et transmissionsorgan 7 af en drivaksel 8 på en elektromotor 9.

Drivakslen 8 strækker sig gennem et akselhus 10 og er 30 udformet til at drive snekkepressens snegl 11.

Sneglen 11 forløber igennem indføringsdelen 3 samt igennem en afvandingscylinder 12 og til sidst ind i en første pressekonus 13. En anden pressekonus 14, der udgør en direkte forlængelse af den første pressekonus 13 og et afsluttende 35 mundstykke 15 med en tredie konisk indsnævring 16.

Afvandingscylinderen 12 og den indledende del af den tilsluttede første pressekonus 13, fig. 4, er på deres inderside på kendt vis forsynet med langsgående stænger 17, der 4 DK 167934 Bl forhindrer det komprimerede materiale i at rotere i sneglens skruegang sammen med sneglen 11. I sin bageste del, denne zone er betegnet 18, er væggen eller kappen i afvandingscylinderen 12 forsynet med et antal drænhuller 19, som er 5 fordelt langs kappens omkreds. De kan have en diameter på 3 mm. Drænzonen 18 er omsluttet af en kappe eller væg 20, der opsamler vand, som strømmer eller trykkes ud igennem hullerne 19. En drænledning fra kappen 20 har henvisningsnummer 21. Den første pressekonus 13 er i sin mellemste del omslut-10 tet af en kølekappe 22, hvorigennem der strømmer kølevand.

Skruegangen eller vingerne 28 på sneglen 11 forløber ikke ind i den anden pressekonus 14, som via et gevind 23 er fastspændt til den første pressekonus 13, men til gengæld forløber en forlængelse af sneglens 11 kerne 27 med et forlæn-15 gelsesstykke 45 ind i den anden pressekonus 14. Denne anden pressekonus 14 er omsluttet af en kølekappe 24, hvorigennem der strømmer kølevand til fjernelse af varme, som dannes også i denne anden pressekonus. Det afsluttende mundstykke 15, hvis afsluttende indvendige diameter 25 er valgt i overens-20 stemmelse med de fremstillede briketters ønskede diameter, er også fastgjort på den foregående pressekonus ved hjælp af et gevind.

Sneglens 11 kerne 27 har en aftagende diameter i sin længde og delvist også en varierende form. Sneglens skruegang 25 .28 har en varierende stigning i sneglens længde. Langs sin hoveddel har skruegangen 28 en cylindrisk ydre kontur, som i området for den første pressekonus 13 overgår til en konisk form. Sneglen 11 kan, hvad angår den varierende stigning for skruegangen 28, opdeles i et antal zoner I-V .

3f\

w Zone I - en stor stigning - en skruevinding 28A

Zone II - en moderat stigning - tre skruevindinger 28B

Zone III - en meget stor stigning - en skruevinding 28C

Zone IV - en moderat stigning - tre skruevindinger 28D

Zone V - en lille bølgeformet stign. - tre skruevindinger 28E

35 Den store stigning i de første tre vindinger 28A i zone I gør det lettere for sneglen 11 at modtage grovere mate-‘ rialer, såsom store papirklumper, plader og lignende. I den 5 DK 167934 B1 næste zone II i indføringsdelen 3 er sneglens stigning noget mindre, og i disse tre skruevindinger 28B finder en vis komprimering af materialet sted. I den indledende skruevinding 28C i zone III i afvandingscylinderen 12 bevirker den meget store 5 sneglestigning påny iturivning af det komprimerede materiale, hvilket resulterer i et stort antal revner i materialet med overvejende radial retning. Derpå bliver materialet påny komprimeret i de følgende tre skruevindinger 8D i zone IV i afvandingscylinderen 12. I den afsluttende zone V i den første 10 pressekonus 13 har sneglen 11 konisk form. Den sidste skruevinding i zone IV strækker sig ind i pressekonusen 13 med en moderat stigning. De følgende tre skruevindinger 28E har en meget lille bølgeformet stigning. Denne udformning sammen med den konisk aftagende form for skruevindingen fører til en 15 meget kraftig ekstra komprimering af det komprimerede materiale, medens et meget højt tryk og høj temperatur dannes.

Den bølgeformede eller slingrende form for skruevindingen resulterer i en komprimering af det komprimerede materiale stødvis, hvilket har vist sig at være særligt effektivt, når 20 maksimal komprimering søges opnået, og synes samtidigt at lette fjernelsen af vandet. Sidstnævnte virkning synes at optræde i de slip- eller aflastningsfaser, som efterfølger hver bølgetop på skruevindingen.

Kernen 27 på sneglen er udformet på en sådan måde i 25 skruegængen mellem skruevindingerne, at skruegængens bund i aksiale snit på i og for sig kendt vis er skålformet. Middeldiameteren for sneglens kerne 27 er i de første tre zoner I-III og også i omtrent halvdelen af den fjerde zone IV uændret den samme. Formen af sneglens kerne 27 er imidlertid 30 i den resterende del ret kompliceret. Diameteren i skruegængen X er således mindre end diameteren i den foregående skruevinding. Derefter falder værdien af diameteren yderligere, men i forskellig grad på forskellige sider af rotationsakslen, som ses i fig. 2 og 3. Medens kernens tværsnit aftager symmetrisk 35 konisk i et aksialt snit, jfr. fig. 2. aftager tværsnittet usymmetrisk i et snit, der står vinkelret på det forrige, jfr. fig. 3. Den mindste radius R1 i skruegangbunden 40 er -s.

DK 167934 B1 6 således væsentligt mindre end den mindste radius i skruegangbunden 41 på den modsatte side af sneglen. Det samme forhold gælder i den næste skruevinding, hvori radiusen er mindre end . En yderligere ejendommelighed er, at radius 5 R-j er mindre end den største radius R^ i skruegangbunden 42. Både skruegangen 28 og kernen 27 er udformet således, at det komprimerede materiale udsættes for kraftige lokale trykstigninger efterfulgt af trykfald i pressekonusen 13, som er uigennemtrængelig. Dette bevirker med stor sikkerhed, at det 10 komprimerede materiale æltes eller masseres grundigt i pressekonusen 13, således at der dannes hulrum, hvori vand og damp kan opsamles under højt tryk og ved en høj temperatur. Disse hulrum presses bagud. Hvorfor dette sker er vanskeligt at forklare, og det kan kun konstateres som en kendsgerning.

15 Vand og damp, der er akkumuleret i disse hulrum, transporteres således gradvist bagud, hvilket sker stødvist. Eftersom . kun en begrænset mængde damp komprimeres under højt tryk i hvert hulrum, elimineres også de risici, som ellers er forbundet med høje damptryk.

20 Den afsluttende tap 45 er excentrisk anbragt, men for løber parallelt med sneglens aksel, hvilket betyder, at tappens spids 46 under sin rotation beskriver en lille cirkel til forhindring af, at den kanal, som sneglens kerne 27 har dannet i midten af det komprimerede materiales legeme, til-25 stoppes. Det færdigtbriketterede materiale, som presses ud igennem det afsluttende mundstykkes 15 afgivelsesåbning 26, bliver derved rørformet, således at damp også kan forlade pressekonusen 13 i denne centrale kanal, hvori en passage hele tiden holdes fri ved hjælp af den excentrisk roterende tap 45. 30

Den bølgeformede eller bugtende form for skruegangen i den sidste zone V fremgår af fig. 2. Således har sneglens vinger i denne zone i de første vindinger to fremadrettede dele 46, 47 af.bølgetopform. Tangenter 50 til disse toppe danner således en vinkel Ά med en tænkt tangent til skruegan-35 gens eller keglebladets normale form, således som det fremgår af fig. 2.

7 DK 167934 B1

Til at forbedre slippet eller spillerummet i det afsluttende mundstykke 15 kan dette gøres roterbart. Drivorganer til rotation af mundstykket er vist symbolsk og markeret med henvisningsnummer 51.

Claims (6)

8 DK 167934 Bl Patentkrav .

1. Apparat til komprimering og afvanding af fugtige, celluloseholdige og/eller andre fibrøse materialer i stykform, såsom affaldspapir, træ, græs, halm og andre høstprodukter, cellestof, tørv, bark og lignende materialer, hvilket 5 apparat omfatter en indføringsdel (3) for det materiale, som skal komprimeres og tømmes for vand, en afvandingsdel og en fraførselsåbning til det komprimerede og afvandede produkt, en roterbar snegl eller snekke (11) samt drivorganer (8, 9) til rotation af sneglen (11) , hvor sneglen (11) er 10 anbragt excentrisk i forhold til sneglens (1) rotationsakse eller i forhold til snekkekernens middelskruelinie, kendetegnet ved, at i det mindste en første pressekonus (13) er indrettet til kraftig komprimering af materialet, at pressekonusens kappe eller væg er uigennemtrængelig i mindst 15 en af sine zoner, at et kappe- eller vægparti (12) med drænhuller (19) set i materialets fremføringsretning er anbragt før den første pressekonus (13), og at sneglen forløber fra indføringsdelen igennem det med drænhuller forsynede kappeparti og ind i den af pressekonusens zoner, der har uigennem-20 trængelig væg.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sneglens skruegang er konisk i pressekonusens område.

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sneglens skruegang i pressekonusens (13) område er bølge- 25 formet.

4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at sneglens kerne (27) har en forlængelse i form af en excentrisk tap (45).

5. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at 30 sneglens skruegang (28) har en væsentlig større stigning i eller nær nævnte drænhullers (19) zone til iturivning af DK 167934 Bl 9 pressematerialet til lettelse af vandets strømning fra pressematerialets centrale dele tilbage mod kappen eller væggen og drænhullerne.

6. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at 5 den excentriske tap (45) forløber ind i en anden pressekonus (14) .