EP3103632A1 - Vorrichtung zur aufbereitung von biomasse, insbesondere zur mechanischen trocknung von pflanzlicher biomasse - Google Patents

Vorrichtung zur aufbereitung von biomasse, insbesondere zur mechanischen trocknung von pflanzlicher biomasse Download PDF

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EP3103632A1
EP3103632A1 EP16169474.0A EP16169474A EP3103632A1 EP 3103632 A1 EP3103632 A1 EP 3103632A1 EP 16169474 A EP16169474 A EP 16169474A EP 3103632 A1 EP3103632 A1 EP 3103632A1
Authority
EP
European Patent Office
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biomass
pressure chamber
pressure plate
cylinder piston
pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16169474.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Pallmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Original Assignee
Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG filed Critical Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Publication of EP3103632A1 publication Critical patent/EP3103632A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F26B2210/16—Wood, e.g. lumber, timber

Definitions

  • the invention relates to a device for the treatment of biomass according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention is therefore based on the object biomass, as it is produced as a byproduct in industrial production processes, further to better exploit the biomass underlying value creation potential.
  • a basic idea of the invention consists in separating the liquid phase present in the biomass as far as possible by mechanical compaction of the biomass. This reduces the intrinsic moisture content of the biomass, which at the same time causes an increase in the calorific value. This proves to be a great advantage, especially with a subsequent thermal utilization of the treated solid phase.
  • the emerging in the course of compaction from the biomass liquid phase is collected for further processing, the numerous substances contained therein depending on their material Composition can be used for the respective purpose.
  • the liquid phase of the biomass is thus made usable for the first time as valuable material.
  • a device according to the invention Compared with devices which only thermally process the biomass, it is thus possible for a device according to the invention to tap the potential inherent in the biomass much better. At the same time, a device according to the invention is distinguished by a faster and more cost-effective preparation, which constitutes a decisive economic advantage over known devices.
  • the first pivot bearing of the pressure plate for compressing the biomass is displaceable and formed the second pivot bearing stationary.
  • preferred is an embodiment with two sliding pivot bearings. This makes it possible to move the pressure plate also translationally in the pressure chamber, so that over the entire pressure surface of the pressure plate, a uniform pressure on the biomass can be exercised.
  • the feed of the pressure plate is achieved with hydraulically driven cylinder piston units with which high feed forces can be generated at finely differentiated control.
  • a hydraulic cylinder-piston unit is also used for the advance of the lower pivot bearing, the first and second cylinder-piston unit can share components of the hydraulic drive and the control, which increases the economic efficiency of the invention.
  • hydraulic drives and mechanical drives such as spindle drives are within the scope of the invention.
  • the first Cylinder piston unit and second cylinder piston unit independently operable. This opens up the possibility of subjecting the printing plate in the course of the movement for compressing the biomass different movement sequences, ranging from a pure translational movement or a pure pivoting movement to any superposition of translational motion and pivoting movement. This makes it possible to adapt the processing to the respective properties of the biomass. But also for maintenance and repair work, the pressure plate can be brought into a favorable position for the maintenance staff.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the biomass is pressed in the course of Gutaufleung of the pressure plate against a perforated die. In this way, short flow paths for the liquid phase contained in the biomass are achieved until they exit, with the further advantage that the liquid phase is very quickly and efficiently separated from the biomass. If the perforated die becomes clogged in the course of the material preparation, it can be replaced by another without much effort and time to resume operation.
  • the first cylinder piston unit is set back relative to the second cylinder piston unit in the direction of the rear wall. This results in the inlet region of the pressure chamber greater flexibility in the motion control of the printing plate, which can be driven in this way relatively far in the direction of the rear wall.
  • the first cylinder piston unit may have a larger piston stroke than the second Cylinder piston unit.
  • the printing plate relative to the direction of movement of the biomass different pressure surface areas, each with a different inclination relative to the end wall of the pressure chamber in order to influence the movement of the biomass during compaction by the pressure plate.
  • the first area of the pressure surface can be inclined more towards the end wall in order to counteract a movement of the biomass in the course of the compression back into the product inlet.
  • the Fig. 1 and 2 show a first embodiment of the invention, in which the biomass flows through the device substantially vertically from top to bottom.
  • the device has a cylindrical pressure chamber 1, which is formed by two plane-parallel to the plane of representation in mutually light distance from each other extending side walls 2, which are interconnected at their lateral ends by an end wall 3 and a rear wall 4.
  • the side walls 2, the end wall 3 and the rear wall 4 are held in a machine base frame 5, which is supported by vertical supports 6 on the ground.
  • a displaceable in the horizontal direction pressure plate 7 is arranged, which extends from the one side wall 2 to the opposite side wall and the pressure chamber 1 facing the pressure surface in the clear distance of the end wall 3 opposite.
  • the pressure surface is inclined relative to the central region in the direction of the pressure chamber 1, in the lower edge region, however, in the direction of the rear wall 4.
  • an upper pivot bearing with a horizontal upper bearing axis 13 is seen in the upper edge region and underneath a lower pivot bearing lying in the lower edge region with a horizontal lower bearing axis fourteenth
  • the inventive device further comprises an upper cylinder piston unit 8 and an axially parallel arranged lower cylinder piston unit 9.
  • the two cylinder piston units 8 and 9 are with their cylinders 10, 10 'each rigidly anchored in the rear wall 4, wherein the upper cylinder 10 relative to the lower cylinder 10th 'is set back and has a relation to the lower piston 10' larger piston stroke.
  • the parallel movable piston 11, 11 'of the cylinder piston units 8 and 9 hingedly connect to the pivot bearing on the back of the pressure plate 7, to which the movable piston 11, 11' at their free end in each case a bearing lug 12, 12 ', which is rotatable sits on the upper bearing axle 13 and lower bearing shaft 14.
  • the pressure plate 7 performs a translational movement, at different piston stroke a pure pivoting movement or a combination of translatory movement and pivoting movement.
  • the cylinder piston units 8 and 9 are connected to a pump 16 of a hydraulic unit 17, to which the control unit 18 is mounted for controlling the device.
  • the two cylinder piston units 8 and 9 are independently controllable.
  • a Lochmatrize 19 At the pressure chamber 1 facing side of the end wall 3 is a large area a Lochmatrize 19 with a plurality of horizontal through holes 20 at.
  • the end wall 3 In the area of the passage openings 20, the end wall 3 has a number of vertically and mutually parallel channels 21, the depth of which increases in the direction of the lower edge of the end wall 3.
  • An obliquely extending outlet 22 connects to the channels 21 at the bottom.
  • a supply shaft 23 is provided at the top of the device, through which the biomass passes into the pressure chamber 1.
  • Guteinlauf 23 and Gutauslauf 24 are aligned with each other and open directly in the area in front of the perforated die 19 in the pressure chamber 1.
  • the material flow through a device according to the invention is therefore substantially straight from top to bottom along the hole die 19.
  • a device according to the invention is first brought into a starting position for a working cycle by the piston 11 of the upper cylinder piston unit 8 is retracted, for example in the upper cylinder 10; If appropriate, the piston 11 'of the lower cylinder piston unit 9 can also be extended out of the cylinder 10.
  • the pressure plate 7 acquires an inclined position in which the lower edge of the pressure plate 7 narrows the available flow cross section in the pressure chamber 1, while the upper edge lies outside the cross section of the feed shaft 23. In this position, the pressure plate 7, the feed of the device with biomass, which is the free space between the Side walls 2, the perforated die 19 and the pressure plate 7 fills.
  • Fig. 3 represents an embodiment of the invention with horizontal material flow.
  • the horizontally extending cylindrical pressure chamber 1 is formed by a bottom wall 25 two plane-parallel side walls 26 and a top wall 27.
  • a vertical feed chute 23 which opens into the pressure chamber 1.
  • a piston-like conveying element 28 is arranged, which can be moved in the pressure chamber 1 according to the double arrow 29 back and forth.
  • a compressor unit 32 Downstream of the feed chute 23 there is initially connected a cylindrical pressure chamber section 30 with a precompressor function, which is then followed by a region 31 where the final compression takes place.
  • a compressor unit 32 In the region 31 of the final compression, a compressor unit 32 is arranged, which is substantially under the Fig. 1 and 2 described corresponds.
  • the compressor unit 32 has a first one, based on the material flow Cylinder piston unit 8 and second cylinder piston unit 9, the movable piston 11, 11 'as under the Fig. 1 and 2 described wearing a pressure plate 7.
  • the pressure plate 7 can be pivoted in the pressure chamber 1 and / or moved parallel to the plane in order to narrow or widen the cross section of the pressure chamber 1.
  • the Gutauslauf 24 connects.
  • a perforated die 19 is again arranged, which has a plurality of passage openings 20 in the section 30 of the precompression and section 31 of the final compaction 20, on the back of the perforated die 19 in a number of axially parallel channels 21 at the Top of the bottom wall 25 open.
  • the channels 21 have an increasing depth in the direction of the material flow and form at the end of the device an outlet 22 for the liquid phase of the biomass.
  • the device according to the invention is fed continuously via the feed chute 23 with biomass, which is then pushed by the oscillating conveyor element 28 in the region of the cylindrical portion 30 of the pressure chamber 1.
  • the biomass undergoes a first compression, in which the liquid emerging from the material is withdrawn through the perforated die 19 and the channels 21 from the device.
  • the biomass thus precompressed is advanced by the subsequent feed material into the region 31 of the final compression, where it is compressed in sections by the pressure plate 7 with high force.
  • the operation of the pressure plate 7 is already under the Fig. 1 and 2 described so that what is said there applies accordingly.
  • the pressure plate 7 as a fixed cross-sectional constriction, which, after it has been set to a predetermined press nip with the Lochmatrize 19 is no longer changed in position.
  • the biomass is continuously compressed in the course of passing through the press nip, wherein the residual liquid present in the biomass in the manner described is separated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Biomasse, insbesondere zur mechanischen Trocknung pflanzlicher Biomasse. Die Vorrichtung besitzt zu diesem Zweck eine Druckkammer (1), die über einen Zuführschacht (23) mit Biomasse beschickbar und über einen Gutauslauf (24) entleerbar ist. In der Druckkammer (1) ist eine Druckplatte (7) angeordnet, die zur Verdichtung der Biomasse mittels einer Vorschubeinheit gegen die der Druckplatte (7) gegenüberliegende Stirnwand (3) der Druckkammer (1) bewegbar ist. Zusätzlich weist die Vorrichtung Mittel zur Ableitung der bei der Verdichtung aus der Biomasse austretenden flüssigen Phase auf. Erfindungsgemäß ist ein bezüglich der Bewegungsrichtung der Biomasse erstes Schwenklager (13) vorgesehen, an dem die Druckplatte (7) mit ihrem ersten Rand gelagert ist, und ein zweites Schwenklager (14), an dem die Druckplatte (7) mit ihrem dem ersten Rand gegenüberliegenden zweiten Rand gelagert ist, wobei zumindest das erste Schwenklager (13) quer zur Ebene der Druckplatte (7) verschieblich ist.

Description

    Vorrichtung zur Aufbereitung von Biomasse, insbesondere zur mechanischen Trocknung von pflanzlicher Biomasse
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Biomasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei der industriellen Verarbeitung von Stoffen pflanzlichen Ursprungs entstehen im Regelfall Nebenprodukte, die oftmals als Abfall entsorgt oder thermisch verwertet werden. Beispielhaft sei die Forst- und Holzwirtschaft genannt, wo im Rahmen holzgewinnender oder holzverarbeitender Prozesse Nebenprodukte wie zum Beispiel Rinde, Astholz, Schwarten, Hackschnitzel, Sägemehl und dergleichen entstehen. Manche dieser Nebenprodukte lassen sich stofflich zur Herstellung von Halbwaren wie Spanplatten nutzen, ein großer Anteil wird jedoch als Bioenergieträger in Form von Hackschnitzel und Pellets thermisch genutzt, wobei noch in den Nebenprodukten enthaltene Stoffe ungenutzt verloren gehen. Entsprechendes gilt für andere Arten von Biomasse wie zum Beispiel Früchte, Zuckerrohr und -rüben, Palm und dergleichen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Biomasse, wie sie als Nebenprodukt in industriellen Produktionsabläufen entsteht, weiter aufzubereiten, um das der Biomasse zugrunde liegende Wertschöpfungspotential besser auszunutzen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, durch eine mechanische Verdichtung der Biomasse die in der Biomasse vorhandene flüssige Phase soweit als möglich abzutrennen. Dadurch wird die Eigenfeuchte der Biomasse gesenkt, was gleichzeitig eine Erhöhung des Brennwerts bewirkt. Vor allem bei einer nachfolgenden thermischen Verwertung der aufbereiteten festen Phase erweist sich dies als großer Vorteil. Die im Zuge der Verdichtung aus der Biomasse austretende flüssige Phase wird zur weiteren Aufbereitung aufgefangen, wobei die darin zahlreich enthaltenen Substanzen in Abhängigkeit ihrer stofflichen Zusammensetzung für den jeweiligen Zweck nutzbar sind. Die flüssige Phase der Biomasse wird auf diese Weise erstmals als Wertstoff verwertbar gemacht.
  • Gegenüber Vorrichtungen, die die Biomasse lediglich thermisch aufbereiten, gelingt es somit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung das der Biomasse inhärente Potential wesentlich besser zu erschließen. Gleichzeitig zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine schnellere und kostengünstigere Aufbereitungsart aus, was einen entscheidenden wirtschaftlichen Vorteil gegenüber bekannten Vorrichtungen begründet.
  • Als Vorteil erweist es sich ferner ist, dass bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zuge der Gutaufbereitung kaum Wärme in die Biomasse eingetragen wird. Diese Eigenschaft erweitert den Einsatzbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch auf wärmeempfindliche Biomasse.
  • Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist das erste Schwenklager der Druckplatte zur Verdichtung der Biomasse verschieblich und deren zweites Schwenklager ortsfest ausgebildet. Demgegenüber bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform mit zwei verschieblichen Schwenklagern. Dadurch ist es möglich, die Druckplatte auch translatorisch in der Druckkammer zu bewegen, so dass über die gesamte Druckfläche der Druckplatte eine einheitliche Pressung auf die Biomasse ausgeübt werden kann.
  • Vorzugsweise wird der Vorschub der Druckplatte mit hydraulisch angetriebenen Zylinderkolbeneinheiten erreicht, mit denen sich bei fein differenzierter Steuerung hohe Vorschubkräfte erzeugen lassen. Wird auch für den Vorschub des unteren Schwenklagers eine hydraulische Zylinderkolbeneinheit eingesetzt, so können erste und zweite Zylinderkolbeneinheit gemeinsam Komponenten des hydraulischen Antriebs und der Steuerung nutzen, was die Wirtschaftlichkeit der Erfindung steigert. Neben hydraulischen Antrieben liegen auch mechanische Antriebe wie zum Beispiel Spindeltriebe im Rahmen der Erfindung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die erste Zylinderkolbeneinheit und zweite Zylinderkolbeneinheit unabhängig voneinander betätigbar. Das eröffnet die Möglichkeit, die Druckplatte im Zuge der Bewegung zur Verdichtung der Biomasse unterschiedlichen Bewegungsabläufen zu unterwerfen, die von einer reinen translatorischen Bewegung oder einer reinen Schwenkbewegung bis hin zu einer beliebigen Überlagerung von translatorischer Bewegung und Schwenkbewegung reichen. Damit ist eine Anpassung der Aufbereitungsart an die jeweiligen Eigenschaften der Biomasse möglich. Aber auch für Wartungs- und Reparaturarbeiten kann die Druckplatte in eine für das Wartungspersonal günstige Position gebracht werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Biomasse im Zuge der Gutaufbereitung von der Druckplatte gegen eine Lochmatrize gepresst wird. Auf diese Weise werden kurze Strömungswege für die in der Biomasse enthaltene flüssige Phase bis zu deren Austritt erreicht, mit dem weiteren Vorteil, dass die flüssige Phase sehr schnell und äußerst effizient von der Biomasse getrennt wird. Sollte die Lochmatrize im Laufe der Gutaufbereitung verstopfen, so kann sie ohne großen Arbeits- und Zeitaufwand durch eine andere ausgetauscht werden, um den Betrieb wieder aufzunehmen.
  • Diese Vorteile kommen verstärkt zum Tragen, wenn in Weiterbildung der Erfindung die flüssige Phase in einem Kanalsystem in der Stirnwand der Druckkammer aufgefangen und abgeleitet wird. Der Einfluss der Verdichtung der Biomasse auf deren Strömungswiderstand wird dabei weiter minimiert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Zylinderkolbeneinheit gegenüber der zweiten Zylinderkolbeneinheit in Richtung der Rückwand zurückversetzt. Daraus ergibt sich im Einlaufbereich der Druckkammer eine größere Flexibilität bei der Bewegungssteuerung der Druckplatte, die auf diese Weise verhältnismäßig weit in Richtung der Rückwand gefahren werden kann. Um dadurch den Arbeitsbereich der Druckplatte im Wirkungsbereich der ersten Zylinderkolbeneinheit nicht einzuschränken, kann die erste Zylinderkolbeneinheit einen größeren Kolbenhub aufweisen als die zweite Zylinderkolbeneinheit.
  • Bevorzug ist ferner eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Guteinlauf und/oder Gutauslauf unmittelbar im Bereich der Stirnwand oder gegebenenfalls im Bereich der Lochmatrize in die Druckkammer mündet. Auf diese Weise wird die Biomasse unmittelbar in den Wirkungsbereich zwischen Lochmatrize und Druckplatte gebracht, wodurch sich kurze Stellwege der Druckplatte und damit kurze Zykluszeiten bei der Gutbearbeitung ergeben.
  • Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Druckplatte bezogen auf die Bewegungsrichtung der Biomasse unterschiedliche Druckflächenbereiche mit jeweils unterschiedlicher Neigung gegenüber der Stirnwand der Druckkammer auf, um Einfluss auf die Bewegung der Biomasse während der Verdichtung durch die Druckplatte zu nehmen. Beispielsweise kann der erste Bereich der Druckfläche stärker zur Stirnwand hin geneigt sein, um einer Bewegung der Biomasse im Zuge der Verdichtung zurück in den Guteinlauf entgegenzuwirken. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich den dem Gutauslauf zugeordneten Randbereich der Druckfläche zur Rückwand hin zu neigen, um dort zusammen mit der Stirnwand oder gegebenenfalls mit der Lochmatrize einen Strömungskanal für die Biomasse zu schaffen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden. Für gleiche oder funktionsgleiche Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen werden dabei gleichlautende Bezugszeichen verwendet, soweit dies der Erleichterung des Verständnisses dient.
  • Es zeigt
    • Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • Fig. 2 eine Vorderansicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, und
    • Fig. 3 wiederum in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßer Vorrichtung.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der die Biomasse die Vorrichtung im Wesentlichen vertikal von oben nach unten durchströmt. Die Vorrichtung besitzt eine zylindrische Druckkammer 1, die gebildet ist von zwei planparallel zur Darstellungsebene in gegenseitigem lichtem Abstand zueinander verlaufenden Seitenwänden 2, die an ihren seitlichen Enden durch eine Stirnwand 3 und eine Rückwand 4 miteinander verbunden sind. Die Seitenwände 2, die Stirnwand 3 und die Rückwand 4 sind in einem Maschinengrundrahmen 5 gehalten, der über vertikale Stützen 6 am Untergrund abgestützt ist.
  • Innerhalb der Druckkammer 1 ist eine in horizontaler Richtung verschiebliche Druckplatte 7 angeordnet, die sich von der einen Seitenwand 2 zur gegenüberliegenden Seitenwand erstreckt und deren der Druckkammer 1 zugewandte Druckfläche im lichten Abstand der Stirnwand 3 gegenüberliegt. Im oberen Bereich ist die Druckfläche gegenüber dem mittleren Bereich in Richtung der Druckkammer 1 geneigt, im unteren Randbereich hingegen in Richtung der Rückwand 4. An der der Druckfläche abgewandten Rückseite der Druckplatte 7 sieht man im oberen Randbereich ein oberes Schwenklager mit einer horizontalen oberen Lagerachse 13 und darunter ein im unteren Randbereich liegendes unteres Schwenklager mit einer horizontalen unteren Lagerachse 14.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner eine obere Zylinderkolbeneinheit 8 und eine dazu achsparallele angeordnete untere Zylinderkolbeneinheit 9. Die beiden Zylinderkolbeneinheiten 8 und 9 sind mit ihren Zylindern 10, 10' jeweils starr in der Rückwand 4 verankert, wobei der obere Zylinder 10 gegenüber dem unteren Zylinder 10' zurückversetzt ist und einen gegenüber dem unteren Kolben 10' größeren Kolbenhub aufweist. Die parallel verlaufenden bewegliche Kolben 11, 11' der Zylinderkolbeneinheiten 8 und 9 schließen gelenkig an die Schwenklager an der Rückseite der Druckplatte 7 an, wozu die beweglichen Kolben 11, 11' an ihrem freien Ende jeweils eine Lageröse 12, 12' aufweisen, die drehbar auf der oberen Lagerachse 13 bzw. unteren Lagerachse 14 sitzt. Bei synchron verlaufendem Kolbenhub der beiden Zylinderkolbeneinheiten 8 und 9 führt die Druckplatte 7 eine translatorische Bewegung aus, bei unterschiedlichem Kolbenhub eine reine Schwenkbewegung oder eine Kombination aus translatorischer Bewegung und Schwenkbewegung.
  • Über Druckleitungen 15 sind die Zylinderkolbeneinheiten 8 und 9 an eine Pumpe 16 eines Hydraulikaggregats 17 angeschlossen, an dem auch die Steuereinheit 18 zur Steuerung der Vorrichtung angebracht ist. Die beiden Zylinderkolbeneinheiten 8 und 9 sind unabhängig voneinander ansteuerbar.
  • An der der Druckkammer 1 zugewandten Seite der Stirnwand 3 liegt großflächig eine Lochmatrize 19 mit einer Vielzahl horizontaler Durchgangsöffnungen 20 an. Im Bereich der Durchgangsöffnungen 20 besitzt die Stirnwand 3 eine Anzahl vertikal und parallel zueinander verlaufender Kanäle 21, deren Tiefe in Richtung des unteren Randes der Stirnwand 3 zunimmt. An die Kanäle 21 schließt nach unten hin ein schräg verlaufender Auslauf 22 an.
  • Zur Beschickung der Druckkammer 1 mit Biomasse ist an der Oberseite der Vorrichtung ein Zuführschacht 23 vorgesehen, durch welchen die Biomasse in die Druckkammer 1 gelangt. An der gegenüberliegenden Unterseite besitzt die Vorrichtung einen Gutauslauf 24. Guteinlauf 23 und Gutauslauf 24 sind fluchtend zueinander angeordnet und münden unmittelbar im Bereich vor der Lochmatrize 19 in die Druckkammer 1. Der Materialfluss durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher im Wesentlichen geradlinig von oben nach unten entlang der Lochmatrize 19.
  • Für den bestimmungsgemäßen Gebrauch wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zunächst in eine Ausgangsstellung für einen Arbeitszyklus gebracht, indem der Kolben 11 der oberen Zylinderkolbeneinheit 8 beispielsweise in den oberen Zylinder 10 eingefahren wird; gegebenenfalls kann dabei der Kolben 11' der unteren Zylinderkolbeneinheit 9 auch aus dem Zylinder 10 ausgefahren werden. Dadurch erlangt die Druckplatte 7 eine Schrägstellung, bei der der untere Rand der Druckplatte 7 den verfügbaren Strömungsquerschnitt in der Druckkammer 1 verengt, während der obere Rand außerhalb des Querschnitts des Zuführschachts 23 liegt. In dieser Stellung der Druckplatte 7 erfolgt die Beschickung der Vorrichtung mit Biomasse, welche den freien Raum zwischen den Seitenwänden 2, der Lochmatrize 19 und der Druckplatte 7 ausfüllt.
  • Sodann erfolgt eine erste Verdichtung des Aufgabeguts, indem der Kolben 11 der oberen Zylinderkolbeneinheit 8 ausgefahren wird, während der Kolben 11' der unteren Zylinderkolbeneinheit 9 in seiner Lage unverändert bleibt. Die Druckplatte 7 schwenkt dadurch um die untere Lagerachse 14. Sobald die Druckplatte 7 eine etwa planparallele Lage zur Lochmatrize 19 eingenommen hat, werden beide Zylinderkolbeneinheiten 8 und 9 parallel betrieben, was dazu führt, dass infolge der dabei einsetzenden Parallelverschiebung der Druckplatte 7 in Richtung der Lochmatrize 19 eine Restverdichtung der Biomasse bewirkt wird.
  • Die im Zuge zunehmender Verdichtung aus der Biomasse austretende flüssige Phase gelangt durch die Durchgangsöffnungen 20 auf die Hinterseite der Lochmatrize 10, wo sie in den Kanälen 21 gesammelt und zum Auslauf 22 geleitet wird. Die feste Phase verlässt hingegen die Vorrichtung über den Gutauslauf 24, nachdem die Druckplatte 7 durch Zurückfahren beider Kolben 11, 11' der Zylinderkolbeneinheiten 8 und 9 in Richtung der Rückwand 4 bewegt worden ist.
  • Fig. 3 stellt eine Ausführungsform der Erfindung mit horizontalem Materialfluss dar. Die sich horizontal erstreckende zylindrische Druckkammer 1 wird von einer Bodenwand 25 zwei planparallelen Seitenwänden 26 und einer Deckwand 27 gebildet. An dem in der Darstellung rechten Endbereich der Druckkammer 1 sieht man einen vertikalen Zuführschacht 23, der in die Druckkammer 1 mündet. In der axialen Verlängerung der Druckkammer 1 über den Zuführschacht 23 hinaus ist ein kolbenartiges Förderelement 28 angeordnet, das entsprechend dem Doppelpfeil 29 in der Druckkammer 1 hin und her bewegt werden kann.
  • Stromabwärts des Zuführschachts 23 schließt sich zunächst ein zylindrischer Druckkammerabschnitt 30 mit Vorverdichterfunktion an, dem dann ein Bereich 31 folgt, wo die Endverdichtung stattfindet. Im Bereich 31 der Endverdichtung ist ein Verdichteraggregat 32 angeordnet, das im Wesentlichen dem unter den Fig. 1 und 2 beschrieben entspricht. Das Verdichteraggregat 32 besitzt eine - bezogen auf den Materialfluss - erste Zylinderkolbeneinheit 8 und zweite Zylinderkolbeneinheit 9, deren bewegliche Kolben 11, 11' wie unter den Fig. 1 und 2 beschrieben eine Druckplatte 7 tragen. Durch individuelle Ansteuerung der Zylinderkolbeneinheiten 8 und 9 kann die Druckplatte 7 in der Druckkammer 1 verschwenkt und/oder planparallel verschoben werden, um den Querschnitt der Druckkammer 1 zu verengen oder zu erweitern. An den Bereich 31 schließt der Gutauslauf 24 an.
  • An der der Druckkammer 1 zugewandten Seite der Bodenwand 25 ist wiederum eine Lochmatrize 19 angeordnet, die im Abschnitt 30 der Vorverdichtung und Abschnitt 31 der Endverdichtung eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 20 aufweist, die auf der Rückseite der Lochmatrize 19 in eine Anzahl achsparalleler Kanäle 21 an der Oberseite der Bodenwand 25 münden. Die Kanäle 21 weisen in Richtung des Materialflusses eine zunehmende Tiefe auf und bilden am Ende der Vorrichtung einen Auslauf 22 für die flüssige Phase der Biomasse.
  • Im Betrieb wird die erfindungsgemäße Vorrichtung über den Zuführschacht 23 kontinuierlich mit Biomasse beschickt, die dann von dem oszillierenden Förderelement 28 in den Bereich des zylindrischen Abschnitts 30 der Druckkammer 1 geschoben wird. Dabei erfährt die Biomasse eine erste Verdichtung, bei der die aus dem Gut austretende Flüssigkeit durch die Lochmatrize 19 und die Kanäle 21 aus der Vorrichtung abgezogen wird.
  • Die so vorverdichtete Biomasse wird von dem nachfolgenden Aufgabegut in den Bereich 31 der Endverdichtung vorgeschoben, wo es abschnittsweise von der Druckplatte 7 mit hoher Kraft verdichtet wird. Die Arbeitsweise der Druckplatte 7 ist bereits unter den Fig. 1 und 2 beschrieben, so dass das dort Gesagte entsprechend gilt.
  • Alternativ ist es möglich, die Druckplatte 7 als feststehende Querschnittsverengung einzusetzen, die, nachdem sie auf einen vorbestimmten Pressspalt mit der Lochmatrize 19 eingestellt worden ist, nicht mehr in ihrer Lage verändert wird. Die Biomasse wird dabei im Zuge des Passierens durch den Pressspalt kontinuierlich verdichtet, wobei die in der Biomasse vorhandene Restflüssigkeit in der beschriebenen Art abgetrennt wird.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Aufbereitung von Biomasse, insbesondere zur mechanischen Trocknung pflanzlicher Biomasse, mit einer Druckkammer (1), die über einen Zuführschacht (23) mit Biomasse beschickbar und über einen Gutauslauf (24) entleerbar ist, wobei in der Druckkammer (1) eine Druckplatte (7) angeordnet ist, die zur Verdichtung der Biomasse mittels einer Vorschubeinheit gegen die der Druckplatte (7) gegenüberliegende Stirnwand (3) der Druckkammer (1) bewegbar ist, und wobei die Vorrichtung Mittel zur Ableitung der bei der Verdichtung aus der Biomasse austretenden flüssigen Phase aufweist, gekennzeichnet durch ein bezogen auf die Bewegungsrichtung der Biomasse erstes Schwenklager (13), an dem die Druckplatte (7) mit ihrem ersten Rand gelagert ist, und ein zweites Schwenklager (14), an dem die Druckplatte (7) mit ihrem dem ersten Rand gegenüberliegenden zweiten Rand gelagert ist, wobei zumindest das erste Schwenklager (13) quer zur Ebene der Druckplatte (7) verschieblich ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch das zweite Schwenklager (14) quer zur Ebene der Druckplatte (7) verschieblich ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinheit eine bezogen auf die Bewegungsrichtung der Biomasse erste Zylinderkolbeneinheit (8) umfasst, deren beweglicher Kolben (11) am ersten Schwenklager (13) angelenkt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinheit eine bezogen auf die Bewegungsrichtung der Biomasse zweite Zylinderkolbeneinheit (9) umfasst, deren beweglicher Kolben (11') am zweiten Schwenklager (14) angelenkt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zylinderkolbeneinheit (8) und die zweite Zylinderkolbeneinheit (9) unabhängig voneinander betätigbar sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ableitung der flüssigen Phase der Biomasse eine Lochmatrize (19) mit Durchgangsöffnungen (20) umfassen, die an der der Druckkammer (1) zugewandten Seite der Stirnwand (3) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ableitung der flüssigen Phase der Biomasse mindestens einen offenen Kanal (21) an der der Druckkammer (1) zugewandten Seite der Stirnwand (3) umfassen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zylinderkolbeneinheit (8) gegenüber der zweiten Zylinderkolbeneinheit (9) in Richtung der Rückwand (4) aus der Druckkammer (1) zurückversetzt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zylinderkolbeneinheit (8) gegenüber der zweiten Zylinderkolbeneinheit (9) einen größeren Kolbenhub aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Guteinlauf (23) unmittelbar im Bereich der Stirnwand (3) oder Lochmatrize (19) in die Druckkammer (1) mündet.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gutauslauf (24) unmittelbar im Bereich der Stirnwand (3) oder der Lochmatrize (19) aus der Druckkammer (1) mündet.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die der Druckkammer (1) zugewandte Druckfläche der Druckplatte (7) bezogen auf die Bewegungsrichtung der Biomasse unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichen Neigungen gegenüber der Stirnwand (3) aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der bezogen auf die Bewegungsrichtung der Biomasse erste Bereich der Druckfläche gegenüber dem nachfolgenden Bereich der Druckfläche zur Stirnwand (3) hin geneigt ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der bezogen auf die Bewegungsrichtung der Biomasse letzte Bereich der Druckfläche gegenüber dem davor liegenden Bereich der Druckfläche zur Rückwand (4) hin geneigt ist.
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