EP0125552B1 - Hydraulische Presse - Google Patents

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EP0125552B1
EP0125552B1 EP84104805A EP84104805A EP0125552B1 EP 0125552 B1 EP0125552 B1 EP 0125552B1 EP 84104805 A EP84104805 A EP 84104805A EP 84104805 A EP84104805 A EP 84104805A EP 0125552 B1 EP0125552 B1 EP 0125552B1
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EP
European Patent Office
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press
pressing
cylinder
chamber
guided
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EP84104805A
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English (en)
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EP0125552A1 (de
Inventor
Gerhard Schmidt
Walter Kohlpoth
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Nukem GmbH
Original Assignee
Nukem GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/32—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by plungers under fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/30—Presses specially adapted for particular purposes for baling; Compression boxes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/32—Presses specially adapted for particular purposes for consolidating scrap metal or for compacting used cars

Definitions

  • the invention relates to a hydraulically driven, vertically operating press for compacting solid waste contained in containers, consisting of a frame with a stationary table and head piece, a press cylinder, a press piston guided therein with a stamp attached, a guide cylinder and a lifting cylinder. and lowerable, consisting of a tube bale chamber, which is guided in the frame.
  • Hydraulic presses are increasingly used to reduce the volume of solid waste that is stored in metal containers or metal drums. This is often hazardous waste generated in the chemical industry, in research institutes and in hospitals. Solid radioactive contaminated special waste in particular, which is mainly generated in nuclear facilities, must be compacted before further conditioning, additional packaging and landfilling. This is often done by compressing closed 1001 tin drums filled with the waste into tablet-like 'compact', which in turn are accommodated in larger landfill drums, e.g. in 200 I tin drums. This compacting is usually carried out with hydraulic high-pressure presses.
  • DE-OS 26 59 691 a hydraulically driven, vertically working press for compacting radioactive waste contained in containers is described, which consists of a stationary table and head piece, a press cylinder with plunger and a stamp attached to it according to the preamble of claim 1 .
  • this press due to its constructive design, this press has a very high dead weight and a very large space and space requirement. This largely prevents mobile use of this press, and the accommodation of such presses is particularly complex because of the required space, which is expensive anyway for safety and contamination reasons. Disposition, maintenance and decontamination of such large presses, as well as the necessary additional protective measures, such as. B. against contamination of the operating personnel.
  • the present invention was therefore based on the object to provide a hydraulically driven, vertically working press for compacting solid waste contained in containers, consisting of a frame with a stationary table and head piece, a press cylinder, a press piston guided therein with a stamp attached to it a tempering cylinder and a lifting and lowering, consisting of a tube compression chamber, which is guided in the frame, which has a low weight, requires little space and space, is low-maintenance and ensures safe work without endangering the operating personnel.
  • the press cylinder forms the frame, to the head piece of which the guide cylinder is fixed, which protrudes into a corresponding opening of the press piston, that the press chamber is guided in the press cylinder and the press die in the press chamber, and that the press cylinder has at least one loading and emptying opening in the lower half.
  • the press cylinder is preferably provided with reinforcing ribs.
  • the table (2) of the hydraulic press designed as a base plate is non-positively connected to the head piece (3) by means of the press cylinder (1).
  • the press cylinder (1) can have one or two loading openings (27) for the press chamber (25), in which there is a tin drum (26) filled with waste, which is to be pressed into a tablet-shaped "compact".
  • the loading openings (27) can be provided with an opening transverse reinforcement (22) and can be delimited laterally by guide reinforcements (17).
  • the press cylinder (1) can consist of cast iron, cast steel or another suitable material.
  • the wall thickness of the press cylinder (1) is designed according to the press pressure.
  • the head piece (3) is firmly connected to a guide cylinder (10) by a threaded nut (11).
  • Hydraulic lines (29) lead through the head piece (3) into a hydraulic chamber (30) via hydraulic unit connections (28).
  • the hydraulic fluid presses on the piston cover (8), on which the plunger (6) is attached to the plunger base (7).
  • the plunger (6) is guided over the plunger cover (8) along the guide cylinder (10) inside and also over the plunger cover (8) equipped with sealing elements (12) and guide elements (23) on the inside of the press cylinder (1) and supported.
  • the plunger (6) on the guide ring (34) a pressure plate (15) attached to the press ram base (7) is guided in a press chamber (4) which forms the press chamber (25).
  • the press chamber (4) is moved axially by means of the hydraulic auxiliary cylinders (13).
  • the press chamber (4) is guided or supported at the top by means of a support ring (5) and at the bottom via bearings (14) of the guide reinforcements (17) located on the press cylinder (1) in the press cylinder (1) (Fig. VII). Due to the double guidance of the plunger (6) and the bale chamber (4), which also has to absorb the lateral press forces when compacting the pressed material, and the long selected guide distances "C” and “D", the plunger (6 ) locked out. Due to its support function, the support ring (5) prevents the press cylinder (1) from constricting in the lower region of the loading openings (27).
  • both the guide distance "C” between the piston cover (8) and the guide ring (34) of a pressure plate (15) arranged on the piston head (7) of the plunger (6) and the guide distance "D” between Support ring (5) and the bearings (14) is larger than the outer diameter of the press cylinder (1).
  • the hydraulic chamber (30) is connected to the annular space (31), which is delimited by the plunger (6) and the guide cylinder (10).
  • the annular space (31) thus acts as an additional press cylinder, so that the hydraulically effective total piston surface now consists of the piston cover (8) plus piston crown (7). This results in a low operating pressure with maximum pressing force. It is also possible to do without the guide cylinder (10) (Fig. 111 b), especially for smaller presses.
  • the pressure plate (15) attached to the underside of the piston head (7) in the direction of the material to be pressed is expediently curved.
  • a correspondingly shaped support (20) is attached to the table (2). The resulting greater compression of the compact near its axis reduces its divergence after the compacting process.
  • the lower inner wall of the press chamber (4) is lined with a replaceable, hardened wear insert (21).
  • the wear insert (21) is expediently slightly conical in order to facilitate the removal of the press chamber (4) from the compact (33).
  • the height of the wear insert (21) is dimensioned so that it can intercept the side pressure during the pressing or compacting process.
  • the pressure plate (15) and the support (20) can advantageously also be made of replaceable, low-wear material. However, it is also possible to insert the support (20) into the table (2) so that the flat upper edge of the support (20) coincides with the upper edge of the table (2).
  • Perforation devices (18) for producing ventilation holes in the not yet compacted drums (26) are arranged on the press.
  • the barrels (26) can be brought into the pressing position via rollers or sliding plates (16).
  • the press cylinder (1) is provided with reinforcing ribs (9). These can e.g. B. welded or cast. It has also turned out to be advantageous, above all for assembly and maintenance reasons, if the press cylinder (1) is connected to the table (2) and the head piece (3) by screws (19).
  • the loading openings (27) can optionally be equipped with a suction device which, after the compression chamber (4) has been lifted, removes any contamination after the compacting has been carried out.
  • the pressing process using the press according to the invention will be explained below.
  • the pressing or compacting process is started by opening the hydraulic connection (32) and flooding the hydraulic chamber (30) with hydraulic oil via the connections ( 28) and the channels (29) initiated.
  • the flooding is started with a high volume flow at low pressure. With increasing pressure resistance, the hydraulic pressure automatically increases until the maximum operating pressure is reached.
  • the 01 escapes from the room via the connection (32), the plunger (6) plunges into the pressing chamber (25) and compresses the barrel (26) into a tablet-like compact (33).
  • the press chambers (4) and the press pistons (6) can be returned to the starting or loading position by means of the auxiliary cylinders (13) be driven. This can be done either by pumping out the hydraulic chamber (30) according to Figure 111 b or by flooding the room (31) according to Figure 111 a.
  • the press according to the invention greatly reduces weight, room height and area requirements, since the press cylinder (1) allows a cheaper design of the table (2) and head piece (3) compared to two- and four-column stand designs of comparable other hydraulic presses, and thus also a mobile use allows convenient.
  • These advantages are illustrated on a high-pressure press according to the invention with a pressing force of 16,000 KN compared to a four-column column press of comparable pressing force: weight of only approx. 17 t compared to approx. 35 t, reduction of the construction height by approx. 30%, reduction of the base area by the divisor 1.5.
  • the press cylinder (1) together with the press chamber (4) in the press position, also provides an effective, closed containment to the material to be pressed and thus also offers excellent contamination protection for the operating personnel.
  • the press according to the invention can be operated remotely and can be used inexpensively in hot cells and similar rooms.
  • the press according to the invention can be used by adapting the press piston (6) and the press chamber (4) using an adapter for compacting differently sized pressed material.

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Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulisch angetriebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern befindlichen festen Abfällen, bestehend aus einem Rahmen mit ortsfestem Tisch- und Kopfstück, einem Preßzylinder, einem in diesem geführten Preßkolben mit daran befestigtem Stempel, einem Führungszylinder und einer heb- und senkbaren, aus einem Rohr bestehenden Preßkammer, die im Rahmen geführt ist.
  • Hydraulische Pressen werden zunehmend für die Volumenreduzierung fester Abfälle, die in Blechbehältern oder Blechfässern eingelagert sind, verwendet. Dabei handelt es sich häufig um Sonderabfälle, die in der chemischen Industrie, in Forschungsinstituten und in Krankenhäusern anfallen. Insbesondere fester radioaktiv kontaminierter Sondermüll, der vor allem in kerntechnischen Anlagen anfällt, muß vor dem weiteren Konditionieren, zusätzlichen Verpacken und Deponieren kompaktiert werden. Das erfolgt oft durch Zusammenpressen von mit den Abfällen gefüllten verschlossenen 1001-Blechfässern zu tablettenähnlichen 'Kompakts", die ihrerseits in größeren Deponiefässern z.B. in 200 I-Blechfässern untergebracht werden. Dieses Kompaktieren wird meist mit hydraulischen Hochdruckpressen ausgeführt.
  • In der DE-OS 26 59 691 wird eine hydraulisch angetriebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern befindlichen radioaktiven Abfällen beschrieben, die aus einem ortsfesten Tisch- und Kopfstück, einem Preßzylinder mit Preßkolben und daran befestigtem Stempel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 besteht. Diese Presse besitzt aber aufgrund ihrer konstruktiven Gestaltung ein sehr hohes Eigengewicht und einen sehr großen Raumhöhen- und Flächenbedarf. Dadurch wird ein mobiler Einsatz dieser Presse weitgehend verhindert, und die Unterbringung derartiger Pressen gestaltet sich wegen der benötigten Räumlichkeiten, die aus Sicherheits- und Kontaminationsgründen ohnehin teuer sind, besonders aufwendig. Nachteilig sind weiterhin Aufstellung, Wartung und Dekontamination derart großer Pressen, sowie die erforderlichen zusätzlichen Schutzvorkehrungen, wie z. B. gegen Kontamination des Bedienungspersonals.
  • Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch angetriebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern befindlichen festen Abfällen zu schaffen, bestehend aus einem Rahmen mit ortsfestem Tisch- und Kopfstück, einem Preßzylinder, einem in diesem geführten Presskolben mit daran befestigtem Stempel einem Mütungszylinder und einer heb- und senkbaren, aus einem Rohr bestehenden Preßkammer, die im Rahmen geführt ist, die ein geringes Eigengewicht aufweist, einen geringen Raumhöhen- und Flächenbedarf besitzt, wartungsarm ausgebildet ist und ein sicheres Arbeiten ohne Gefährdung des Bedienungspersonals sicherstellt.
  • Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Preßzylinder den Rahmen bildet, an dessen Kopfstück ortsfest der Führungszylinder befestigt ist, der in eine entsprechende Öffnung des Preßkolbens ragt, daß die Preßkammer im Preßzylinder und der Preßstempel in der Preßkammer geführt ist, und daß der Presszylinder in der unteren Hälfte mindestens eine Beschickungs- und Entleerungsöffnung aufweist. Vorzugsweise ist der Preßzylinder mit Verstärkungsrippen versehen.
  • Anhand der schematischen Abbildungen I bis VII wird die erfindungsgemäße Hochdruckpresse in einer beispielhaften Ausführungsform näher erläutert. Es bedeuten dabei
    • Abbildung I zeigt die Vorderansicht der Presse
    • Abbildung 11 zeigt die Presse in Chargier- bzw. Ausstoßposition
    • Abbildung 111 a zeigt die Presse in Preßposition mit einer Kolbenstange
    • Abbildung 111 b zeigt eine Presse in Preßposition ohne Kolbenstange
    • Abbildung IV zeigt die Presse mit kompaktiertem Abfallfaß
    • Abbildung V zeigt die Presse im Schnitt AA
    • Abbildung VI zeigt die Presse in Draufsicht (Ansicht X)
    • Abbildung VII zeigt ein Detail Y der Presse (Achse gedreht).
  • Der als Bodenplatte gestaltete Tisch (2) der hydraulischen Presse ist mit dem Kopfstück (3) mittels des Preßzylinders (1) kraftschlüssig verbunden. Der Presszylinder (1) kann ein oder zwei Beschickungsöffnungen (27) für den Preßraum (25) aufweisen, in der sich ein mit Abfall gefülltes Blechfaß (26) befindet, welches zu einem tablettenförmigen "Kompakt" gepreßt werden soll. Die Beschickungsöffnungen (27) können mit einer Öffnungsquerversteifung (22) versehen und seitlich durch Führungsverstärkungen (17) begrenzt sein. Der Preßzylinder (1) kann aus Gußeisen, Gußstahl oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die Wanddicke des Preßzylinders (1) ist dem Preßdruck entsprechend ausgelegt. Das Kopfstück (3) ist mit einer Führungszylinder (10) durch eine Gewindemutter (11) fest verbunden. Über Hydraulikaggregatanschlüsse (28) führen Hydraulikleitungen (29) durch das Kopfstück (3) in eine Hydraulikkammer (30). Beim Preßvorgang drückt die Hydraulikflüssigkeit auf den Kolbendeckel (8), an dem der Preßkolben (6) mit dem Preßkolbenboden (7) befestigt ist. Dabei wird der Preßkolben (6) über den Kolbendeckel (8) entlang des Führungszylinders (10) innen geführt und außerdem über den mit Dichtungselementen (12) und Führungselementen (23) ausgestatteten Kolbendeckel (8) an der Innenseite des Preßzylinders (1) geführt und gestützt. Weiterhin wird der Preßkolben (6) am Führungsring (34) einer am Preßkolbenboden (7) befestigten Druckplatte (15) in einer Preßkammer (4) geführt, die den Preßraum (25) bildet. Die Preßkammer (4) wird axial mittels der Hydraulik-Hilfszylinder (13) bewegt. Ihrerseits wird die Preßkammer (4) oben über einen Stützring (5) und unten über Lager (14) der am Preßzylinder (1) befindlichen Führungsverstärkungen (17) jeweils im Preßzylinder (1) geführt bzw. gestützt (Abb. VII). Durch die jeweils doppelte Führung des Preßkolbens (6) und der Preßkammer (4), die auch die seitlich auftretenden Preßkräfte beim Kompaktieren des Preßgutes aufnehmen muß, und der jeweils lang gewählten Führungsabstände "C" und "D" ist ein Verkanten des Preßkolbens (6) ausgeschlossen. Durch seine Stützfunktion verhindert der Stützring (5) ein Einschnüren des Preßzylinders (1) im unteren Bereich der Beschickungsöffnungen (27).
  • Als günstig hat es sich erwiesen, wenn sowohl der Führungsabstand "C" zwischen dem Kolbendeckel (8) und dem Führungsring (34) einer am Kolbenboden (7) des Preßkolbens (6) angeordneten Druckplatte (15) als auch der Führungsabstand "D" zwischen Stützring (5) und den Lagern (14) größer ist als der äußere Durchmesser des Preßzylinders (1).
  • Für manche Fälle ist es von Vorteil, wenn die Hydraulikkammer (30) mit dem Ringraum (31), der vom Presskolben (6) und dem Führungszylinder (10) begrenzt wird, verbunden ist. Der Ringraum (31) wirkt somit als zusätzlicher Preßzylinder, so daß die hydraulisch wirksame Gesamtkolbenfläche nunmehr aus dem Kolbendeckel (8) plus Kolbenboden (7) besteht. Dadurch ergibt sich ein niedriger Betriebsdruck bei maximaler Preßkraft. Es ist auch möglich, auf den Führungszylinder (10) zu verzichten (Abb. 111 b), insbesondere bei kleineren Pressen.
  • Die an der Unterseite des Kolbenbodens (7) in Richtung des Preßgutes befestigte Druckplatte (15) ist zweckmäßigerweise gewölbt. Ein entsprechend geformtes Auflager (20) ist auf dem Tisch (2) angebracht. Die dadurch bewirkte partiell größere Verdichtung des Kompakts in seiner Achsennähe verringert sein Auseinandergehen nach dem Kompaktiervorgang. Die untere Innenwand der Preßkammer (4) ist mit einem auswechselbaren, gehärteten Verschleißeinsatz (21) ausgekleidet.
  • Der Verschleißeinsatz (21) ist zweckmäßig leicht konisch ausgebildet, um das Abziehen der Preßkammer (4) vom Kompakt (33) zu erleichtern. Die Höhe des Verschleißeinsatzes (21) ist so bemessen, daß er den Seitendruck während des Preß- bzw. Kompaktierungsvorganges abfangen kann.
  • Die Druckplatte (15) und das Auflager (20) können zweckmäßigerweise ebenfalls aus auswechselbarem, verschleißarmen Material hergestellt sein. Es ist jedoch aber auch möglich, das Auflager (20) so in den Tisch (2) einzufügen, daß die ebene Oberkante des Auflagers (20) mit der Oberkante des Tisches (2) übereinstimmt.
  • An der Presse sind Perforationsvorrichtungen (18) zu Erzeugung von Entlüftungslöchern in den noch nicht kompaktierten Fässern (26) angeordnet. Die Fässer (26) können über Rollen oder Gleitbleche (16) in die Pressposition gebracht werden.
  • In manchen Fällen ist es günstig, wenn der Preßzylinder (1) mit Verstärkungsrippen (9) versehen ist. Diese können z. B. angeschweißt oder angegossen sein. Auch hat es sich - vor allem aus Montage- und Wartungsgründen - als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Preßzylinder (1) mit dem Tisch (2) und dem Kopfstück (3) durch Schrauben (19) verbunden ist.
  • Die Beschickungsöffnungen (27) können gegebenenfalls mit einer Absaugung ausgestattet sein, die nach dem Heben der Preßkammer (4) im Anschluß an die vollzogene Kompaktierung eventuell vorhandene Kontamination entfernt.
  • Ergänzend zur vorstehenden Beschreibung soll nachstehend der Preßvorgang mittels der erfindungsgemaßen Presse erläutert werden. Nachdem das mit Abfall gefüllte Faß (26) in die Preßposition gebracht und danach die Preßkammer (4) abgesenkt wurde, wird der Preß- bzw. Kompaktierungsvorgang durch Öffnen des Hydraulikanschlusses (32) und Fluten der Hydraulikkammer (30) mit Hydrauliköl über die Anschlüsse (28) und die Kanäle (29) eingeleitet. Zur Optimierung der Taktzeit wird die Flutung mit einem hohen Volumenstrom bei niedrigem Druck begonnen. Mit steigendem Preßwiderstand erhöht sich der Hydraulikdruck automatisch bis zum Erreichen des maximalen Betriebsdruckes. Das 01 entweicht aus dem Raum über den Anschluß (32), der Preßkolben (6) taucht in die Presskammer (25) ein und kompaktiert das Faß (26) zu einem tablettenartigen Kompakt (33).
  • Nach dem Preßvorgang wird vor dem Hochfahren des Preßkolbens (6) der Hydraulikanschluß (28) verschlossen. Mit den Hilfszylindern (13) wird die Preßkammer (4) hochgefahren und der Kompakt (33) freigegeben und ausgebracht.
  • Nach dem Anstoßen des Stützringes (5) an den Kolbendeckel (8) und dem Entriegeln der Hydraulikanschlüsse (28,32) können die Preßkammern (4) und der Preßkolben (6) mittels der Hilfszylinder (13) wieder in die Ausgangs- bzw. Beladeposition gefahren werden. Das kann entweder durch Abpumpen der Hydraulikkammer (30) gemäß Abbildung 111 b oder durch Fluten des Raumes (31) gemäß Abbildung 111 a erfolgen.
  • Durch die erfindungsgemäße Presse werden Gewicht, Raumhöhen- und Flächenbedarf stark reduziert, da der Preßzylinder (1) gegenüber Zwei- und Viersäulenständerkonstruktionen vergleichbarer anderer hydraulischer Pressen auch eine günstigere Auslegung von Tisch (2) und Kopfstück (3) erlaubt und also auch einen mobilen Einsatz bequem ermöglicht. Diese Vorteile werden an einer erfindungsgemäßen Hochdruckpresse mit einer Preßkraft von 16.000 KN gegenüber einer Viersäulenständerpresse vergleichbarer Presskraft verdeutlicht: Gewicht von nur ca. 17 t gegenüber ca. 35 t, Verringerung der Bauhöhe um ca. 30 %, Verringerung der Grundfläche um den Divisor 1,5.
  • Der Preßzylinder (1) stellt zudem gemeinsam mit der in Preßposition befindlichen Preßkammer (4) nach außen ein wirksames abgeschlossenes Containment gegenüber dem zu verpressenden Gut dar und bietet somit zusätzlich einen hervorragenden Kontaminationsschutz für das Bedienungspersonal. Die erfindungsgemäße Presse ist fernbedienbar und kann wartungsarm in Heißen Zellen und ähnlichen Räumen günstig eingesetzt werden.
  • Die erfindungsgemäße Presse ist durch Anpassung des Preßkolbens (6) und der Preßkammer (4) unter Verwendung eines Adapters für das Kompaktieren von unterschiedlich dimensioniertem Preßgut einsetzbar.

Claims (2)

1. Hydraulisch angetriebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern befindlichen festen Abfällen, bestehend aus einem Rahmen mit ortsfestem Tisch- und Kopfstück, einem Preßzylinder (1), einem in diesem geführten Preßkolben (8) mit daran befestigtem Stempel (7), einem Führungszylinder (10) und einer heb- und senkbaren, aus einem Rohr bestehenden Preßkammer (4), die im Rahmen geführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Preßzylinder (1) den Rahmen bildet, an dessen Kopfstück(3) ortsfest der Führungszylinder (10) befestigt ist, der in eine entsprechende Öffnung des Preßkolbens ragt, daß die Preßkammer (4) im Preßzylinder (1) und der Preßstempel (6,7.15) in der Preßkammer (4) geführt ist, und daß der Preßzylinder (1) in der unteren Hälfte mindestens eine Beschickungs-und Entleerungsöffnung (27) aufweist.
2. Hydraulisch angetriebene Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Preßzylinder (1) mit Verstärkungsrippen (9) versehen ist.
EP84104805A 1983-05-14 1984-04-28 Hydraulische Presse Expired EP0125552B1 (de)

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DE3317680 1983-05-14
DE3317680A DE3317680C1 (de) 1983-05-14 1983-05-14 Hydraulische Presse

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EP0125552A1 EP0125552A1 (de) 1984-11-21
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