EP0322575A2 - Presse zum Herstellen von Hohlbriketts - Google Patents

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EP0322575A2
EP0322575A2 EP88119845A EP88119845A EP0322575A2 EP 0322575 A2 EP0322575 A2 EP 0322575A2 EP 88119845 A EP88119845 A EP 88119845A EP 88119845 A EP88119845 A EP 88119845A EP 0322575 A2 EP0322575 A2 EP 0322575A2
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EP
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press
tube
mandrel
compression
press according
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Rolf Hatlapa
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Hansa Anlagenbau & Co KG GmbH
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Hansa Anlagenbau & Co KG GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/224—Extrusion chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/26—Extrusion presses; Dies therefor using press rams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06—Platens or press rams
    • B30B15/065—Press rams

Definitions

  • the invention relates to a press according to the preamble of claim 1.
  • a press for producing briquettes from wood chips, tree bark and other biomass which has a cylindrical plunger which presses a supplied amount of biomass through a cone-shaped tube. This compresses and then the compacted material is pressed through a cooling and braking pipe, in which it is smoothed before being poured out.
  • the biomass is compressed radially from the outside inwards.
  • the wall friction in the tube and the pressure of the tappet push generate a temperature increase of the biomass which supports the briquetting process, which unlocks its molecules and takes away the elasticity which would impair the solidification of the briquette strand.
  • the radial compression by the narrowing of the cone tube can only take place inadequately, because the pre-compressed biomass, which is under increasing radial pressure, forms supporting arcs that prevent the radial thrust from penetrating disabled to the middle of the strand.
  • the inner parts With larger diameters of the briquette strand, it cannot fail to appear that the inner parts have less density and that less heat coming from the outer parts reaches the middle. As a result, the homogeneous cohesion of the briquettes suffers.
  • the object of the invention is to provide a press which ensures a uniform density and durability of the briquettes produced with reduced drive power of the ram drive.
  • the main advantages achieved with the invention are that by designing the plunger with a mandrel of smaller diameter, which extends with its tip into the narrowest zone of the compression tube, a secondary compression of the biomass is directed partially or completely radially from the inside to the outside he follows.
  • the briquette strand has a central bore from the mandrel tip of the corresponding diameter, so that after cutting the strand into individual pieces, hollow briquettes of high specific weight are formed, which are round, square, for example, depending on the cross-sectional shape of the press tube or can have triangular outer shapes.
  • a conical mandrel of about a third of the tappet diameter at the foot and about a quarter of the tappet diameter at the front end is placed on the center of the tappet end face, the length of which extends into the narrowest zone of the cone tube.
  • that of the compression mandrel can be reduced.
  • the press tube can be designed without taper.
  • the press tube can also be inserted into the tool holder with a constant rectangular or triangular internal cross section. whereby it must be secured against rotation.
  • the circumference of the tappet tip is flattened rectangular or triangular over the length of the immersion depth of the tappet in the press tube, while the larger rear part of the tappet retains the circular cross-section and its passage to the drive housing can be easily sealed.
  • the compression mandrel heats up during its work and requires heat dissipation, which takes place via the plunger, its clamping and its guidance. Since the path of the heat flow from the thermally particularly stressed mandrel tip to the clamping is very long, the cross section of the mandrel is relatively small and the thermal conductivity of steel is not sufficient for the heat conduction, a heat-dissipating aid, for example one in a central bore of the Mandrel pressed copper rod, which is inserted into the plunger, or a filling of the mandrel with sodium provided.
  • a heat-dissipating aid for example one in a central bore of the Mandrel pressed copper rod, which is inserted into the plunger, or a filling of the mandrel with sodium provided.
  • the filling of the cavity which is periodically released and displaced by the tappet, is supported by the fact that the tappet stroke is dimensioned large enough to give the end face of the tappet also a backward immersion depth, whereby firstly biomass is sucked into the uncovered tappet path and secondly a sufficient time cross section for the Entry of the subsidized biomass into the ram is created.
  • the biomass that got into the ram in the short period of its opening has a more or less large amount of air.
  • a vent hole inserted just before the opening of the press tube in the upper wall of the chip chamber ensures that the air portion escapes from the tappet path when the end face of the tappet moves the biomass in the direction of the press tube.
  • a valve-like device in the connected ventilation pipe prevents additional air from being sucked into the tappet path when the tappet returns.
  • the ram press essentially comprises an oscillatingly driven ram 1, which is arranged opposite a press tube 2 and which is preceded by a chip chamber 21.
  • This chamber 21 is equipped with feed chutes 19, 20, in which screw conveyors 22 are arranged, which feed the chamber 21 with biomass from two opposite sides.
  • a vent line 30 with a valve 24 is arranged in the top wall 23 of the chamber 21, directly in front of the inlet opening of the press tube 2 and above the ram movement path 20.
  • the plunger comprises a shaft 1a, which is guided in the drive housing 14 and is round in cross section, to which a plunger head 12 adjoins, which is on its end face 5 is connected to an axially projecting mandrel 8. This has a smaller diameter than the plunger head 12 and is moved into the pressing tube 2 during a pressing process, where it compresses the biomass carried out of the chamber 21 radially and axially into briquettes.
  • the press tube 2 can have a polygonal cross section, such as triangular, quadrangular or the like, it being pyramid-shaped and narrowing in the pressing direction of the plunger 1.
  • a further tube is provided, which has the end cross section 9 of the press tube 2 and is designed as a cooling tube 3, from which the briquette strand provided with a central opening 15 emerges through an opening 6.
  • the mandrel 8 is preferably conical over the length of the immersion depth in the press tube 2.
  • the subsequent plunger head 12 is square. This has in the press tube an approximately correspondingly square receiving space 4a with the inlet opening 4, into which the head 12 is immersed during a pressing process.
  • the mandrel 8 can also have a cross-sectional shape that is congruent to the press tube 2, i.e. in the case of a quadrangular inner cross section of the press tube 2, the mandrel 8 is also quadrangular in cross section.
  • the press tube 2 can also be designed conically, the mandrel 8 then having a corresponding conical shape.
  • the press tube 2 has a polygonal cross section with a cross-sectional area that is constant over its length, and that the mandrel has a cross-sectional area corresponding to this shape.
  • the stroke of the plunger 1 should have such a dimension that enough biomass can be conveyed around the mandrel 8 so that the mandrel 8 is evenly radially loaded during the pushing for pressing.
  • the stroke of the plunger 1 should be longer than the width of the loading shaft 19 of the chamber 21.
  • a highly thermally conductive material is embedded therein, which e.g. consists of a central copper strand 18 or a sodium filling.

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Abstract

Die Presse zum Herstellen von Hohlbriketts aus einer Biomasse weist einen oszillierend angetriebenen Stößel (1) auf, der gegenüberstehend eines Preßrohres (2) angeordnet ist und dem eine beschickbare Spänekammer (21) vorgeschaltet wird. Der Stößel (1) umfaßt einen in Preßrichtung axial vorstehenden Verdichtungsdorn (8), der einen kleineren Durch­messer als der Stößelkopf (12) aufweist, sich ins Preßrohr (2) erstreckt und mit dem Dorn (8) einen in radialen Richtungen beaufschlagbaren Verdichtungsraum bildet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Presse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Es ist eine Presse zum Herstellen von Briketts aus Holzspänen, Baumrinde und anderen Biomassen bekannt, die einen zylindrischen Stößel aufweist, der eine zuge­führte Menge von Biomasse durch ein konusförmig ausge­bildetes Rohr preßt. In diesem erfolgt eine Verdichtung und anschließend wird das verdichtete Gut durch ein Kühl- und Bremsrohr gedrückt, in dem es vor dem Aus­schütten geglättet wird.
  • Während des Preßvorganges im konusförmigen Rohr wird die Biomasse radial von außen nach innen gerichtet verdichtet. Die Wandreibung im Rohr und der Druck des Stößelschubs erzeugen eine den Brikettiervorgang unterstützende Temperaturerhöhung der Biomasse, die deren Moleküle aufschließt und ihnen die Elastizität nimmt, welche die Verfestigung des Brikettstranges beeinträchtigen würde.
  • Abgesehen von der Primärverdichtung der Biomasse durch die Stößelstirnfläche während der Durchschubperiode über die ganze Querschnittsfläche des Konuseinganges kann die radiale Verdichtung durch die Verengung des Konusrohres nur unzureichend erfolgen, denn die vorver­dichtete, unter zunehmendem Radialdruck stehende Biomasse bildet tragende Kreisbögen, die das Durch­dringen des Radialschubes bis zur Strangmitte be­hindert. Bei größeren Durchmessern des Brikettstranges kann es nicht ausbleiben, daß die inneren Partien weniger Dichte aufweisen und daß auch weniger Wärme von den Außenpartien kommend, die Mitte erreicht. Hierdurch leidet der homogene Zusammenhalt der Briketts.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Presse zu schaffen, die eine gleichmäßige Dichte und Haltbarkeit der erzeugten Briketts bei herabgesetzter Antriebsleistung des Stößelantriebs gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennz­eichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
  • Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch die Ausbildung des Stößels mit einem Dorn geringeren Durchmessers, der sich mit seiner Spitze bis in die engste Zone des Verdichtungs­rohres erstreckt, eine sekundäre Verdichtung der Biomasse teilweise oder vollständig radial von innen nach außen gerichtet erfolgt. Als Folge der radialen Verdichtung von innen nach außen weist der Brikett­strang eine zentrale Bohrung von der Dornspitze ent­sprechenden Durchmessers auf, so daß nach einer Ab­längung des Stranges in Einzelstücke Hohlbriketts von hohem spezifischen Gewicht entstehen, die beispiels­weise in Abhängigkeit von der Querschnittsform des Preßrohres runde, quadratische oder dreieckige Außen­formen aufweisen können.
  • Auf die Mitte der Stößelstirnfläche ist ein konischer Dorn von etwa einem Drittel des Stößeldurchmessers am Fuß und ungefähr einem Viertel des Stößeldurchmessers am Vorderende aufgesetzt, dessen Länge sich bis in die engste Zone des Konusrohres erstreckt. Je nach dem Grad der Konizität des Verdichtungsdorns kann die des Preßdorns vermindert werden. Bei starker Konizität des Verdichtungsdorns kann das Preßrohr ohne Konizität ausgeführt sein. Das Preßrohr kann auch mit gleich­bleibendem rechteckigen oder dreikantigem Innenquer­schnitt in die Werkzeugaufnahme eingesetzt werden, wobei sie gegen Verdrehung gesichert sein muß. Ent­sprechend dem Querschnitt des Rohres wird der Umfang der Stößelspitze über die Länge der Eintauchtiefe des Stößels in das Preßrohr profilgerecht rechteckig oder dreieckig abgeflacht, während der größere hintere Teil des Stößels den kreisrunden Querschnitt behält und damit dessen Durchgang zum Antriebsgehäuse leicht abzudichten ist.
  • Der Verdichtungsdorn heizt sich bei seiner Arbeits­leistung auf und bedarf einer Wärmeableitung, die über den Stößel, seine Einspannung und seine Führung er­folgt. Da der Weg des Wärmeflusses von der thermisch besonders belasteten Dornspitze bis zur Einspannung sehr lang ist, der Querschnitt des Dorns relativ klein ist und das Wärmeleitvermögen von Stahl für die Wärme­führung nicht ausreicht, ist ein die Wärme ableitendes Hilfsmittel, beispielsweise ein in eine zentrale Bohrung des Dorns eingepreßter Kupferstab, der bis in den Stößel hineingeführt ist, oder eine Füllung des Dorns mit Natrium vorgesehen.
  • Bei der radialen Verdrängungs- und Verdichtungsarbeit des mit dem Stößel oszillierenden Dorns treten an seiner Umfangsfläche infolge seiner Keilwirkung enorme Pressungen auf. Würde die Beschickung in den Eingang des Preßrohres nicht völlig gleichmäßig erfolgen, so würde der Dorn bei seinem Vorlaufhub so hohe einseitige Druckkräfte erhalten, daß er sich aus der zentralen Mitte herausbiegt. Um dieses zu vermeiden, ist der nach dem Rücklauf des Stößels freiwerdende Raum der Stößel­bahn in der vor dem Preßrohr liegenden Vorkammer allseits um den Verdichtungsdorn herum mit Biomasse aufzufüllen. Dieses wird durch doppelte, von beiden Seiten der Stößelpresse an die Vorkammer herangeführte Beschickungskanäle mit entsprechenden Förderein­ richtungen erreicht. Unterstützt wird die Füllung des periodisch vom Stößel freigegebenen und verdrängten Hohlraumes dadurch, daß der Stößelhub groß genug bemessen ist, um der Stirnfläche des Stößels auch eine rückwärtige Eintauchtiefe zu geben, wodurch erstens Biomasse in die freigelegte Stößelbahn gesaugt wird und zweitens ein ausreichender Zeitquerschnitt für den Eintritt der geförderten Biomasse in die Stößelbahn geschaffen ist.
  • Die in die Stößelbahn im kurzen Zeitraum ihrer Öffnung gelangte Biomasse hat einen mehr oder weniger großen Luftanteil. Eine dicht vor der Öffnung des Preßrohres in die obere Wand der Spänekammer eingelassene Ent­lüftungsbohrung sorgt für den Austritt des Luftanteils aus der Stößelbahn, wenn die Stirnfläche des Stößels die Biomasse in Richtung Preßrohr verschiebt. Eine ventilähnliche Einrichtung im angeschlossenen Ent­lüftungsrohr verhindert das Ansaugen von Beiluft in die Stößelbahn beim Rücklauf des Stößels.
  • Die Stößelpresse umfaßt im wesentlichen einen oszil­lierend angetriebenen Stößel 1, der gegenüberstehend eines Preßrohres 2 angeordnet ist und dem eine Späne­kammer 21 vorgeschaltet ist. Dieser Kammer 21 sind Beschickungsschächte 19,20 zugerichtet, in denen Förderschnecken 22 angeordnet sind, die die Kammer 21 von zwei gegenüberliegenden Seiten mit Biomasse be­schicken. In der Oberwand 23 der Kammer 21, unmittelbar vor der Eintrittsöffnung des Preßrohres 2 und oberhalb der Stößelbewegungsbahn 20 liegend, ist eine Ent­lüftungsleitung 30 mit einem Ventil 24 angeordnet.
  • Der Stößel umfaßt einen, im Antriebsgehäuse 14 geführ­ten und im Querschnitt runden Schaft 1a, an den sich ein Stößelkopf 12 anschließt, der an seiner Stirnseite 5 mit einem axial vorstehend angeordneten Dorn 8 verbunden ist. Dieser weist einen kleineren Durchmesser auf als der Stößelkopf 12 und wird bei einem Preßvor­gang in das Preßrohr 2 hineinbewegt, wo es die aus der Kammer 21 mitgeführte Biomasse radial und axial zu Briketts zusammenpreßt.
  • Das Preßrohr 2 kann, wie die Zeichnung beispielsweise darstellt, einen polygonalen Querschnitt, wie drei­eckig, viereckig oder dergleichen, aufweisen, wobei es pyramidenförmig ausgeführt ist und sich in Preßrichtung des Stößels 1 verengt. Anschließend an das Preßrohr 2 ist ein weiteres Rohr vorgesehen, das den Endquer­schnitt 9 des Preßrohres 2 aufweist und als Kühlrohr 3 ausgeführt ist, aus dem über eine Öffnung 6 der mit einer zentralen Öffnung 15 versehene Brikettstrang austritt.
  • Bei einer solchen Ausführung des Preßrohres 2 ist der Dorn 8 vorzugsweise über die Länge der Eintauchtiefe in das Preßrohr 2 konisch ausgeführt. Der anschließende Stößelkopf 12 ist viereckig ausgeführt. Dieser weist im Preßrohr einen etwa entsprechend gleichgroßen vierecki­gen Aufnahmeraum 4a mit der Eintrittsöffnung 4 auf, in die der Kopf 12 bei einem Preßvorgang eintaucht.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform kann der Dorn 8 auch eine dem Preßrohr 2 kongruente Querschnittsform aufweisen, d.h. bei einem viereckigen Innenquerschnitt des Preßrohres 2 ist der Dorn 8 ebenfalls im Quer­schnitt viereckig ausgeführt.
  • Auch kann da Preßrohr 2 konisch ausgeführt sein, wobei der Dorn 8 dann eine entsprechende konische Form aufweist.
  • Ferner ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgese­hen, daß das Preßrohr 2 einen polygonalen Querschnitt mit über seine Länge gleichbleibender Querschnitts­fläche aufweist und der Dorn eine mit dieser Form korrespondierende Querschnittsfläche besitzt.
  • Der Hub des Stößels 1 sollte ein solches Maß aufweisen, daß sich genügend Biomasse um den Dorn 8 herum zu fördern läßt, damit der Dorn 8 beim Vorstoßen zum Pressen gleichmäßig radial belastet wird. Insbesondere soll der Hub des Stößels 1 länger als die Breite des Beschickungsschachtes 19 der Kammer 21 sein.
  • Zur Ableitung von Wärme während des Preßvorganges vom Dorn 8 ist in diesem ein hochwärmeleitendes Material eingebettet, das z.B. aus einem zentralen Kupferstrang 18 oder einer Natriumfüllung besteht.
  • In der Rückwand der mit Biomasse beschickten Späne­kammer 21 sind außer einer vom Stößelschaft durch­drungenen Staubdichtung noch zwei weitere nebeneinan­derliegende Ölabdichtungen 25 und 26 zum Antriebsge­häuse 14 hin vorgesehen, zwischen denen ein ringförmi­ger Hohlraum 27 angeordnet ist, der von einem kontinu­ierlichen Ölstrom durchflossen ist, welcher eine Zuführleitung 28 und eine Ablaßleitung 29 aufweist.

Claims (14)

1. Presse zum Herstellen von Hohlbriketts aus einer Biomasse mit einem oszillierend angetriebenen Stößel, der gegenüberstehend eines Presserohres angeordnet und dem eine beschickbare Spänekammer vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (1) einen in Preßrichtung axial vorstehenden Verdichtungsdorn (8) umfaßt, der einen kleineren Durchmesser als der Stößelkopf (12) aufweist, sich ins Preßrohr (2) erstreckt und mit dem Dorn (8) einen in radialen Richtungen beaufschlagbaren Verdichtungsraum (4b) bildet.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßrohr (2) einen sich in Arbeitsrichtung des Stößels (1) pyramidenförmig verengenden und im Querschnitt polygonalen Verdichtungsraum (4b) umfaßt, an dem sich ein Rohr (3) mit querschnitts­gleichem Ausstoßraum und gleichbleibender Quer­schnittsfläche anschließt.
3. Presse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß das vordere Ende des Stößels (1) mit dem Verdichtungsdorn (8), zumindest über die Länge der Eintauchtiefe in das Preßrohr (2) konisch ausgeführt ist und in einem polygonal ausgeführten Stößelkopf (12) endet, der einen entsprechend querschnittsgleichen Verdichtungsraum (4b) im Preßrohr (2) aufweist.
4. Presse nach den Ansprüchen 1,2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Stößels (1) mit dem Verdichtungsdorn (8), zumindest über die Länge der Eintauchtiefe in das Preßrohr (2), einen mit diesem kongruenten Querschnitt aufweist.
5. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsdorn (8) konisch ausgeführt ist und mit einem Preßrohr (2) gleichbleibenden Quer­schnitts über seine gesamte Länge zusammenarbeitet.
6. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsraum (4b) des Preßrohres (2) über seine Länge im Querschnitt eine gleichbleibende polygonale Form aufweist und der Verdichtungsdorn (8) eine mit dieser Form korrespondierende Quer­schnittsfläche besitzt.
7. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spänekammer (21) wenigstens zwischen zwei Beschickungsschächten (19) mit integrierten Förder­einrichtung (22) angeordnet ist.
8. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Spänekammer (21) eine Entlüftungsleitung (30) verbunden ist, die unmittelbar vor der Eintritts­öffnung (4a) des Preßrohres (2) und oberhalb der Bewegungsbahn (20) des Stößels (1) angeordnet ist.
9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlüftungsleitung (30) ein Ventil (24) angeordnet ist.
10. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Stößels (1) länger ist als die Breite des Be­schickungsschachtes (19) der Spänekammer (21).
11. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ver­dichtungsdorn (8) des Stößels (1) ein hochwärme­leitendes Material (18) eingebettet ist.
12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das hochwärmeleitende Material im Verdichtungs­dorn (8) aus einem zentralen Kupferstrang (18) besteht.
13. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das hochwärmeleitende Material im Verdichtungs­dorn (8) aus einer Natriumfüllung besteht.
14. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückwand der Spänekammer (21) eine vom Stößelschaft durchdrungende Staubdichtung und weitere nebenein­anderliegende Öldichtung (25,26) zum Antriebsge­häuse (14) vorgesehen sind, die zwischen sich einen ringförmigen Hohlraum (27) aufweisen, der von einem kontinuierlichen Ölstrom durchflossen ist, welcher eine Zuführleitung (28) und eine Ablaßleitung (29) aufweist.
EP88119845A 1987-12-30 1988-11-29 Presse zum Herstellen von Hohlbriketts Withdrawn EP0322575A3 (de)

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