EP3835048B1 - Pelletpresse mit höhenbeweglicher matrize - Google Patents

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EP3835048B1
EP3835048B1 EP20213589.3A EP20213589A EP3835048B1 EP 3835048 B1 EP3835048 B1 EP 3835048B1 EP 20213589 A EP20213589 A EP 20213589A EP 3835048 B1 EP3835048 B1 EP 3835048B1
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EP
European Patent Office
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die
roller
shaft
central axis
height
Prior art date
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EP20213589.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3835048A1 (de
Inventor
Johannes Wissing
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Individual
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Publication date
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Publication of EP3835048A1 publication Critical patent/EP3835048A1/de
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Publication of EP3835048B1 publication Critical patent/EP3835048B1/de
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Classifications

    • 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
    • B30B11/228—Extrusion presses; Dies therefor using pressing means, e.g. rollers moving over a perforated die plate

Definitions

  • the invention relates to a pellet press according to the features in the preamble of claim 1, which serves to compress various materials, for example organic substances such as plastics, wood or the like, and to press them into pellet form.
  • roller press for producing pellets according to the preamble of claim 1 is known.
  • Roller rollers are driven by a shaft which runs from the roller rollers upwards to a worm gear which is connected downstream of a motor.
  • the die which is supported downwards in its middle area by a counter-pressure plate, radially inside the press channels which the die has for forming the pellets.
  • the height of the die can be adjusted by the counter-pressure plate having a thread on its outer circumference which interacts with a counter-thread in the housing of the roller press so that the height of the counter-pressure plate can be changed by a screwing movement.
  • Pellet presses are known in which either the roller mills or the flat die are height-adjustable, so that a gap with an adjustable gap width can be set between the roller mills and the flat die.
  • a motor is arranged on the side and rotates either the roller mills or the flat die via a belt.
  • the gap between the roller mills and the flat die can be adjusted using a height-adjustment device, e.g. a hydraulic system.
  • the height-adjustment device supports the flat die in its middle area, radially inside the openings that the die has for forming the pellets.
  • a method and a device for producing products from at least partially granular or powdery feedstock are known.
  • the pan rollers known as press wheels, are driven by a vertical shaft that runs from the pan rollers upwards to a motor with gear transmission.
  • a height adjustment device e.g. in the form of pressure cans or piston-cylinder units, supports the flat die in its outer peripheral area, radially outside the passage openings that the die has for forming the pellets, and enables its height to be adjusted relative to the pan rollers.
  • Pellet presses of a different type are known, in which one or more roller rollers roll in a circle around a central axis on the top of a die designed as a ring disk, namely around a shaft that is set in rotation and drives the roller rollers and is aligned along the central axis.
  • a die designed as a ring disk
  • two to four roller rollers are arranged distributed around the circumference of the central axis - e.g. the shaft.
  • the die has a large number of pressing channels that extend from a rolling surface through the die to an exit surface, for example in the form of upright holes, through which the material to be pelletized is pressed through the die by the pan roller and compacted.
  • the design of the press channels is fundamentally based on the material to be pelletized.
  • the surface of the die facing a pan roller is referred to as the rolling surface
  • the surface of a die facing away from a pan roller is referred to as the exit surface
  • the central axis is referred to as the central axis.
  • a separating mechanism for example a crushing, impact or cutting mechanism, is arranged below the die, which separates the compressed material emerging there in order to create the individual pellets of the appropriate length.
  • the separating mechanism can be mounted so that it can rotate relative to the die, whereby in such cases the separating mechanism is often driven together with the circular movement of the pan roller rotating around the central axis, for example by the same shaft aligned along the central axis, whereby in these cases the die is only mounted on one side, namely on the radially outer side facing away from the central axis.
  • the pan roller In order to press the material to be pelletized through the die's press channels, the pan roller exerts high pressure on the die or on the material on the die, which can lead to deformation, such as bending of the die. The bending causes different and therefore undesirable pelletizing results across the radius of a die. If the deformation continues, the die can fail by breaking, which is associated with considerable costs.
  • Important pelletizing results concern the quantity of pellets produced per unit of time as well as the quality of the pellets, in particular with regard to compaction, length and dimensional stability, whereby the quality criteria should only vary slightly within a production batch.
  • the die should not only be supported along its outer edge, but also close to the central axis. This reduces deflections of the die, which can be caused by the large compressive forces acting on the die.
  • this well-known pellet press is not equipped with a rotating impact or cutting mechanism, so that in this case too, undesirable pelletizing results can arise due to pellets of different lengths and random shapes.
  • the properties of the material to be pelletized itself can influence the pelleting results.
  • high moisture levels or a coarse structure can lead to material to be pelletized resting on the die and being compressed in layers instead of being pressed through the press channels.
  • accumulated material can block the rotation of the pan rollers around the central axis, so that material to be pelletized is not pressed into the press channels, but merely pushed over them, which, for example, impairs the efficiency of pellet production.
  • friction can increase the temperature of the material to be pelletized or the temperature of the die and the pan rollers, which can be detrimental to the pelleting results.
  • pan rollers that are conical in shape.
  • the running surface that forms the circumference of a pan roller, hereinafter referred to as the roller shell, and the rolling surface of the die are provided with a corresponding toothing, so that the pan rollers are inevitably set in rotation around their respective central axis as they move around the central axis, since they mesh with the teeth of the die.
  • the production of a pan roller and a die with corresponding teeth is complex and costly.
  • Cooling channels in the die are intended, inter alia, to carry a coolant in order to protect the die from overheating.
  • the manufacture of such dies and a corresponding pan roller is technically demanding and very costly.
  • cooling channels in the die can reduce the strength and rigidity, with the result that the pelletizing results can be reduced.
  • the invention is based on the object of proposing a pellet press which avoids the disadvantages described above and which enables long service lives and efficient pellet production, in particular with regard to a high pellet quantity per unit of time and good pellet quality, even when material is to be pelletized which has a coarse structure and a high moisture content.
  • the invention proposes that the die is not fixed at a constant level in the pellet press, but is mounted so that its height is adjustable.
  • the gap or the distance between the roller shell forming the circumference of a roller mill and the rolling surface of the die is adjustable as proposed and thus inter alia adaptable to the material to be pelletized.
  • the invention provides that the die is mounted on a die bearing which has an outer support ring and an inner support ring and is supported by an adjustment plate.
  • the adjustment plate in turn rests on three spindles, so that by adjusting the spindles a vertical lifting movement of the adjustment plate can be caused and thus the height of the die can be adjusted.
  • the three spindles are each offset by 120° from each other around a shaft and are aligned parallel to it, which drives the pan rollers, and this shaft runs downwards from the pan roller.
  • the proposal makes it possible to avoid blockages which, for example, can form as a result of a material jam in front of a pan roller and which can lead to the blocking of the pan roller in question, so that the pan roller no longer rolls on the die but rather pushes over the die.
  • the distance can be optimally adapted to the material to be processed in order to achieve optimal pelletizing results with pellets that are as homogeneous as possible.
  • it can be advantageous, for example, to increase the distance if fibrous material is to be pelletized, especially for pelletizing material that contains long fibers.
  • a height-adjustable die can help extend the service life and maintenance intervals of the pellet press. For example, deformation of the die caused by material build-up can be avoided, making the die less prone to breakage. Furthermore, the rolling surface can generally be reworked as it becomes increasingly worn, and any material removal from the rolling surface caused by rework can be compensated for by the height adjustability.
  • a bearing frame is arranged in parallel alignment below the adjustment plate, which has a recess essentially in the middle, inter alia, for a shaft bearing housing, through which the shaft is guided transversely to the bearing frame.
  • the rotation axes of the spindles are aligned parallel to the shaft and the bearing frame has further recesses through which the spindles are guided.
  • the height of the pan rollers is fixed relative to the bearing frame, so that a spacing between the roller shell and the rolling surface can only be defined by adjusting the height of the die.
  • the proposed pellet press has an adjustment device with which a precise height adjustment is possible, with a precision of less than or equal to 1 mm, in particular less than or equal to 0.1 mm, being provided.
  • the adjustment device can advantageously operate continuously.
  • a shaft can be arranged along the central axis, to which the central axis of the roller mill is connected in a rotationally fixed manner, so that the shaft drives the circular movement of the roller mill around the central axis. It can be particularly advantageous to connect the central axes of several roller mills to a roller mill head, which is, for example, connected in a rotationally fixed manner to a shaft aligned along the central axis.
  • a shaft driving the pan roller along the central axis enables a very compact design, so that space can be saved in a production facility.
  • drive energy can be reduced and the forces transmitted to the drive axis can be reduced.
  • larger die diameters can be constructed, so that, for example, pellet production can also be increased.
  • Maintenance intervals can also be extended by reducing the loads on components during operation.
  • a spindle forms the adjustment device by means of which the die can be adjusted in height.
  • the spindle directly supports the die or that a die bearing is arranged which connects the die to the spindle in a movement-effective manner.
  • three spindles are arranged, each offset by 120° from each other, and which support a die or a die bearing.
  • a spindle rod guided in it for example a trapezoidal thread spindle
  • a spindle-based design for height adjustment is advantageous because it is less sensitive to dirt.
  • a spindle-based design has a high basic rigidity, so that even a large-sized die can be supported with little deformation.
  • the spindle can have a safety device which fixes a set height level and thereby reduces a pressure-related, essentially vertical yielding of the die, whereby, for example, an unwanted damping effect can be minimized which is caused by a predominantly elastic deformation of the die bearing and which unintentionally reduces the pressing pressure acting on the material to be pelletized.
  • a spindle rod with an external thread in some sections can be reversibly fixed in a clamping guide bushing.
  • the spindle has a guide bushing through which the spindle rod is guided.
  • the inner diameter of the guide bushing is significantly larger than the outer diameter of the spindle rod, whereby the spindle rod has no thread in the section corresponding to this section and the spindle rod is surrounded by a free space in this section.
  • the free space is essentially filled by an additional component, which is referred to as a clamping bracket.
  • the clamping bracket can grip the spindle rod circumferentially and rest longitudinally axially on a stop of the guide bushing that is arranged outside the free space and extends radially. Between the clamping bracket and the guide bushing there is a further free space, known as an annular space, which is filled with a hydraulic fluid.
  • the internal pressure in the annular space is increased hydraulically so that the clamping bush is elastically deformed and pressed against the spindle rod.
  • the spindle rod is fixed in height, particularly against a pressure load acting in the longitudinal axial direction. Every lifting movement of the spindle rod requires the hydraulic clamp to be released beforehand.
  • spindle-related support of the die can improve the pelletizing result.
  • larger die dimensions and thus a larger pellet quantity can be achieved.
  • one or more measuring sensors can advantageously be provided which record the height of the die, for example in the area of a spindle, for example to measure a travel path of the die, from which the distance between the rolling surface and the roller shell can be derived.
  • the nuts of the spindles can be adjusted in such a way that the die assumes exactly the same height in the area of all spindles, which reduces deformation of the die and thus extends service life and improves pelletizing results.
  • a sensor can be arranged that detects, for example, the rolling resistance of a roller mill rolling on the rolling surface.
  • a control unit can, for example, reduce the support height of the die if the sensor detects high rolling resistance.
  • a pan roller is not assigned a separate drive that sets a pan roller in rotation around the central axis while the pan roller rotates around the central axis.
  • a type of forced drive of a pan roller can be provided that inevitably sets a pan roller in rotation around its respective central axis as it moves around the central axis, without direct contact between the roller shell and the rolling surface of the die or the material to be pelletized being necessary. It is particularly advantageous that For example, no additional electrically operated drive unit is provided.
  • the proposed forced drive is a feature that can make a significant contribution to extending both the pellet quality and the service life of a pellet press, whereby such a forced drive is basically very easy to manufacture and can also be retrofitted to pellet presses that are already in operation without any major effort.
  • the design of the present forced drive can therefore represent an independent, innovative development that can significantly improve pellet production in itself and is therefore, inter alia, commercially applicable.
  • the roller mill has a toothing, preferably radially inward in relation to the central axis, for example on the roller shell or on a disk next to the roller shell, which meshes with a tooth circle that is arranged close to the die, for example on a bearing housing of the drive shaft or on a support that carries the die.
  • the tooth circle is also arranged radially inward on or on the die, for example on the rolling surface.
  • a gear circle that meshes with the gearing which is arranged, for example, on the bearing housing of the drive shaft or on a support, can be particularly advantageous, since the gearing and the gear circle can mesh with each other regardless of the height adjustment of the die, so that optimal power transmission can take place and wear on the gearing is minimized, in particular wear that can be caused by varying engagement depths of the meshing gearing.
  • the gear circle is arranged on the die, which is basically very easy to retrofit for existing pellet presses, the design of the interlocking
  • a radially internal gear arrangement has the advantage that less material has to be used and that contamination from the material to be pelletized is significantly less pronounced.
  • a narrow design is advantageous in each case, so that neither the teeth nor the gear circle are difficult to produce and thus a forced rotation of the roller mill can be achieved in an economically advantageous way and the roller mill cannot block due to a material jam.
  • a forced drive prevents a roller mill from sliding or slipping over the material to be pelletized. Overall, the pelletizing performance can be improved qualitatively and quantitatively using a forced drive and the service life of the pellet press can be extended.
  • the temperature of both machine components and the temperature of the material to be pelletized are important factors influencing pellet production.
  • a die can be tempered, for example by using the heat conduction of the components of a pellet press, which are usually made of steel. Accordingly, it can be advantageous to temper at least one support that carries or holds the die by having fluid-flowable tempering channels.
  • the design of a fluid-flowable support as an indirect die tempering function is a development that in itself makes a significant contribution to improving pellet production. and is therefore, inter alia, immediately and without further ado applicable commercially.
  • a cooling fluid can advantageously be passed through a temperature control channel in order to be able to dissipate any excess heat energy from a component or assembly, in particular from the die.
  • temperature control of this type can be necessary in order to be able to extend the service life, for example.
  • the operating temperature of the die can influence the plasticization of a material to be pelletized and thus affect its compaction and the cohesive forces acting in a pellet and thus in particular the dimensional stability of a pellet.
  • temperature control of the die can prevent blockage of the pressing channels caused by temperature-sensitive materials.
  • the die can tend to elastically deform and then return to its original position with each revolution of the rollers.
  • the mechanical stability of the die is not impaired in that any fluid channels can represent weakening lines in the die.
  • the present proposal can contribute to to save material while maintaining the same elastomechanical properties, inter alia with regard to the die itself or with regard to any necessary reinforcements or supports for the die.
  • both the radially outer and the radially inner supports can be tempered by the arrangement of tempering channels, so that a particularly efficient tempering of the die is made possible and the pelletizing results can be further improved.
  • a tempering fluid can first flow through a tempering channel, which can be arranged essentially in the central axis, and then through a tempering channel, which is arranged, for example, in the central axis of the pan roller, into the pan roller itself.
  • a fluid that is suitably designed can advantageously also function as a lubricant for the pan rollers.
  • a separating device is arranged functionally facing the exit surface of the die, for example a crushing, impact or cutting device, which has the function of cutting through the compacted material emerging from the exit surface of the die, the so-called pressed pieces, in order to create the individual pellets of the corresponding length.
  • the distance between the cutting edge of a cutting tool of the separator and the exit surface of the die defines the effect, namely that the exiting pellets are predominantly broken if the distance between the cutting edge and the exit surface is increased, and in contrast, the pellets are predominantly cut if the distance is small.
  • the distance can be determined, for example, by mounting the cutting tools on the separator relative to the exit surface.
  • the separating mechanism can advantageously be mounted so that it can rotate around the central axis.
  • the speed of the separating mechanism is independent of the speed of the circular movement of the roller mill around the central axis, whereby the latter speed must be distinguished from another speed, namely the speed at which the roller mill rotates around the central axis, rolling over the roller shell on the rolling surface of the die.
  • An independent speed of the separating mechanism is advantageous, for example, in order to enable adaptation to the material to be pelletized and to be able to precisely adjust the length of the pellets, which can improve the pelletizing result.
  • the separating mechanism is driven independently of the rotational movement of the pan roller, so that, in contrast to known practice, for example, a connection of the separating mechanism close to the die to a shaft driving the rotational movement of the pan roller can be dispensed with.
  • a separate drive for the separating mechanism is advantageous because the separating mechanism does not have to be driven by a shaft arranged along the central axis, which would collide with a radially inner support of the die. Instead, the separating mechanism can be driven radially from the outside, for example, without colliding with a radially inner support.
  • the die can be supported both along its radially outer edge and in its middle, radially inner region, for example in a ring around the upright axis, so that deflections of the die can be reduced or largely avoided.
  • deflections of the die can result in pressure differences between the pan roller and the material to be pelletized or the die, which can impair the pelletizing result.
  • Particularly pronounced deformations of a die can also cause failure by breaking it.
  • the pellet press can be provided with a temperature sensor that records the pellet temperature, for example after the pellets have been cut into pellets. Information about the pellet temperature can be used to derive further information about the pellet quality and the operating parameters of the pellet press.
  • An advantageous control unit can automatically adjust the settings of the pellet press if temperature data and correlating data regarding the pellet quality and operating parameters are stored accordingly, for example by adjusting the height of the die.
  • Fig.1 is a perspective view of an embodiment of a pellet press 1 shown at an angle from the side, which makes it possible to produce pellets in large quantities and of high quality.
  • the design makes it possible to minimize loads that shorten service life.
  • Decisive control variables for this such as the distance between the roller shell 21 of the pan roller 20 and the rolling surface 31 of the die 30, the temperature of machine components and of the material to be pelletized, as well as the mode of operation of a separating mechanism 11 for shortening pellets, can be adjusted individually and independently of one another.
  • a shaft 50 is arranged along a vertical central axis 2, to which a roller head 3 is connected in a rotationally fixed manner.
  • Three roller rollers 20 are each connected to the roller head 3 via a central axis 22, the roller rollers 20 being mounted so as to be rotationally movable about the central axis 22 and rolling on the rolling surface 31 of the rotationally fixed die 30 designed as an annular disk when the shaft 50 driving the roller rollers 20 is set in rotation.
  • the die 30 has a plurality of pressing channels 32 which extend from the rolling surface 31 as bores through the die 30 to the exit surface 33.
  • the material to be pelletized is first fed to the pellet press 1 until it rests on the rolling surface 31 of the die 30.
  • the rollers 20 are set in rotation and roll over the roller shell 21 on the rolling surface 31 of the die 30.
  • the roller rollers 20 press on the material to be pelletized or on the die 30, with the result that the material to be pelletized is initially pressed into the press channels 32.
  • the material contained therein is compacted and pushed forward in the press channels 32 until the compacted material is finally expelled from the die 30 via the exit surface 33 due to pressure.
  • the die 30 is arranged in a rotationally fixed manner resting on a die bearing, the die bearing consisting inter alia of an outer support ring 34 and an inner support ring (35, in Fig.1 not shown) and the support rings are supported by an adjusting plate 36. Between the outer support ring 34 and the inner support ring 35 there is a rotary separating mechanism 11 which rotates in a circle around the shaft 50 below the die 30, is mounted on the adjusting plate 36 and serves to create pellets of the appropriate length from the pressed pieces.
  • the separating unit 11 is formed by a crushing or cutting unit, which has cutting tools that basically shorten the pellets into pellets close to the exit surface.
  • the effect of the separating unit 11 can be influenced by the distance between the cutting edge of the cutting tool and the exit surface 33, in such a way that the exiting pellets are predominantly crushed if the distance between the cutting edge and the exit surface 33 is increased, whereas the pellets are predominantly cut if the distance is small.
  • the distance is determined by mounting the cutting tools on the separating unit 11 relative to the exit surface.
  • the separator 11 is set in rotation independently of the shaft 50 by the separator drive unit 12, whereby the Separator drive unit 12 is also arranged on the adjustment plate 36.
  • the separate separator drive unit 12 enables the speed of the separator 11 to be independent of the speed of the shaft 50, so that a separating effect can be adapted to the material to be pelletized and the length of the pellets can be precisely defined without having to influence the pressing of the pellets.
  • the separator drive unit 12, which is independent of the shaft 50 enables the die 30 to be supported both radially inward and radially outward, which overall reduces deformations of the die 30, for example.
  • pellets After shortening, the pellets are fed into an ejection chute 5.
  • a temperature sensor is arranged in the ejection chute 5, which records the pellet temperature. Information about the pellet temperature can be used to derive information about the pellet quality and operating parameters of the pellet press 1. If temperature data and correlating data regarding the pellet quality and operating parameters are stored accordingly, a control unit can automatically adjust the settings of the pellet press, for example by adjusting the height of the die 30.
  • a bearing frame 51 is arranged in parallel alignment beneath the adjustment plate 36, which has a recess in the middle, inter alia, for a shaft bearing housing 54, through which the shaft 50 is guided transversely to the bearing frame 51.
  • Three spindles 40 are arranged circumferentially distributed around the shaft bearing housing 54, each offset by 120° to one another, in function of adjustment devices, wherein the rotation axes of the spindles are aligned parallel to the shaft 50 and the bearing frame 51 has further recesses through which the spindles 40 are passed.
  • the adjustment plate 36 is supported on the three spindles 40, so that by adjusting the spindles 40 a vertical lifting movement of the adjustment plate 36 and thus a height adjustment of the die 30 can be effected.
  • the spindles 40 are driven by an adjustment motor 7 with integrated brake and flanged gear, whereby the spindles 40 are connected to each other and to the adjustment motor 7 via a triplex sprocket drive 8.
  • Several deflection sprockets 9 increase the wrap angle of the spindles 40 for better power transmission.
  • a chain tensioning wheel 10 ensures sufficient chain tension.
  • the pan rollers 20 are fixed in terms of their height relative to the bearing frame 51, so that a spacing between the roller shell 21 and the rolling surface 31 can only be defined by adjusting the height of the die 30.
  • Each spindle 40 has a sensor 4 that precisely measures the height of the die 30 or a change in height.
  • the height data determined are compared with one another via a control unit in order to ensure that the die 30 is evenly supported and to alert a user if necessary that readjustment or maintenance is required. In the process, one-sided, unevenly distributed loads on the die 30 can be detected early and longer operating times achieved.
  • Fig.2 a side view of a spindle 40 from Fig.1 shown in cross-section as an example. It can be seen that a non-rotating spindle rod in the form of a trapezoidal thread spindle 41 is guided by a rotatable nut 42, with a spindle bearing 43 holding the nut 42.
  • the nut 42 is connected to the triplex sprocket drive 8 in a force-transmitting manner, in such a way that the triplex sprocket drive 8 causes the nut 42 to rotate, thereby causing an upward or downward stroke movement of the trapezoidal thread spindle 41, depending on the direction of rotation of the nut 42.
  • the trapezoidal thread spindle 41 can be reversibly fixed in a clamping guide bushing 44.
  • the spindle 40 has a guide bushing 46 through which the trapezoidal thread spindle 41 is guided.
  • the inner diameter of the guide bushing 46 is significantly larger than the outer diameter of the trapezoidal thread spindle 41, so that the trapezoidal thread spindle 41 is surrounded by a free space in this section, whereby the trapezoidal thread spindle 41 has no external thread in this section.
  • the free space is essentially filled by an additional clamping bracket 45, which on the one hand encompasses the trapezoidal thread spindle 41 circumferentially and on the other hand rests longitudinally axially on a radially extending stop of the guide bushing 46 arranged outside the free space.
  • annular space 47 Between the clamp bracket 45 and the guide bush 46 there is a free space referred to as annular space 47 which can be filled with a hydraulic fluid.
  • the internal pressure in the annular space 47 is hydraulically increased so that the clamping bracket 45 is elastically deformed and pressed against the trapezoidal thread spindle 41.
  • the trapezoidal thread spindle 41 is fixed in height, in particular against a pressure load acting in the longitudinal axial direction. Before a spindle 40 can then perform a lifting movement again, the hydraulic clamp is released.
  • a side view of a section of a pellet press 1 is shown in cross section.
  • the roller mills 20 each have a bevel gear disk with teeth 24, which lie radially inward as a bearing cover of the roller mills 20.
  • the teeth 24 mesh with a gear circle 56, which is arranged close to the die on a shaft bearing cover 52 of the shaft 50, the gear circle 56 being designed similarly to a bevel gear with teeth.
  • the shaft bearing cover 52 lies on a shaft bearing bush 53, in which the shaft bearing 55 is arranged.
  • the positive drive shown causes the pan rollers 20 to rotate about their respective center axis 22 as they move around the shaft 50 as soon as the shaft 50 causes the pan rollers 20 to rotate.
  • the rotational speed of the pan rollers 20 is proportional to the speed of the shaft 50. The pan rollers 20 therefore rotate even when there is no direct contact between the roller shell 21 and the rolling surface 31 of the die 30 or with the material to be pelletized.
  • the pellet press 1 shown in detail has various features which serve both for temperature control and for lubrication - in particular of moving components - of the pellet press 1.
  • the shaft 50 has a first central bore forming a tempering channel, into which a thermally insulated inner tube is inserted.
  • a further bore forming a second tempering channel is arranged close to the first bore; for reasons of clarity, this is shown in Fig.3 but not shown.
  • the first tempering channel serves as an inlet 14 for a tempering medium, in particular for a fluid tempering medium
  • the second tempering channel forms a corresponding return 15, which serves to guide a tempering medium out of the shaft 50, for example a cooling fluid which has absorbed thermal energy from a component.
  • the shaft 50 has a rotary feedthrough connection 6 ( Fig.1 ), through which a tempering medium can basically flow, while the shaft 50 rotates.
  • a tempering medium is fed to the roller bearing 23 of a pan roller 20 via the inlet 14.
  • the tempering medium causes, for example, cooling of the component, which can have a direct effect on the roller shell 21, so that on the one hand the temperature acting on the material to be pelletized can be influenced and on the other hand the service life of the component can be extended.
  • Indirect tempering of the die 30 is achieved via an inner ring channel 16, which is arranged in the inner support ring 35, and via an outer ring channel 17 arranged in the outer support ring 34, whereby the ring channels can be flowed through by fluid and each of which is assigned an O-ring seal 18 on both sides.
  • a tempering medium can be introduced into the two ring channels in order to be able to influence the operating temperature of the die 30 and thus ultimately the production process of the pellets as well as the service life of the die.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pelletpresse nach den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1, die dazu dient, diverse Materialien, beispielsweise organische Stoffe wie Kunststoffe, Holz oder dergleichen, zu verdichten und in Pelletform zu pressen.
  • Aus der EP 3 300 880 A1 , die als am nächsten kommender Stand der Technik angesehen wird, ist eine Kollerpresse zur Herstellung von Pellets gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Kollerrollen werden über eine Welle angetrieben, die von den Kollerrollen aus nach oben zu einem Schneckengetriebe verläuft, welches einem Motor nachgeschaltet ist. Unterhalb der Kollerrollen befindet sich die Matrize, die durch eine Gegendruckplatte in ihrem mittlerem Bereich nach unten hin abgestützt wird, radial innerhalb von den Presskanälen, welche die Matrize zum Formen der Pellets aufweist. Eine Höhenverstellung der Matritze kann dadurch erreicht werden, dass die Gegendruckplatte an ihrem äußeren Umfang ein Gewinde aufweist, welches mit einem Gegengewinde im Gehäuse der Kollerpresse zusammenwirkt, so dass über eine Schraubbewegung die Höhenlage der Gegendruckplatte verändert werden kann.
  • Aus der CN 201 220 486 Y sind Pelletpressen bekannt, bei denen entweder die Kollerwalzen oder die Flachmatrize höhenverstellbar sind, so dass jedenfalls ein Spalt mit einstellbarer Spaltbreite zwischen den Kollerwalzen und der Flachmatrize eingestellt werden kann. Ein Motor ist seitlich angeordnet und versetzt über einen Riemen entweder die Kollerwalzen oder die Flachmatrize in Drehung. Mittels einer Höhenverstelleinrichtung, z. B. durch ein Hydrauliksystem, kann der Spalt zwischen den Kollerwalzen und der Flachmatrize eingestellt werden. Dabei unterstützt die Höhenverstelleinrichtung die Flachmatrize in ihrem mittleren Bereich, radial innerhalb von den Durchtrittsöffnungen, welche die Matrize zum Formen der Pellets aufweist.
  • Aus der DE 27 14 614 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Produkten aus wenigstens teilweise körnigem oder pulverartigem Einsatzgut bekannt. Die als Pressräder bezeichneten Kollerwalzen werden über eine vertikale Welle angetrieben, die von den Kollerwalzen nach oben zu einem Motor samt Zahnradgetriebe verläuft. Eine Höhenverstelleinrichtung, z. B. in Form von Druckdosen oder Kolben-Zylinder-Einheiten, unterstützt die Flachmatrize in ihrem äußeren Umfangsbereich, radial außerhalb von den Durchtrittsöffnungen, welche die Matrize zum Formen der Pellets aufweist, und ermöglicht deren Höhenverstellung relativ zu den Kollerwalzen.
  • Aus der DE 20 2011 108 917 U1 und der DE 33 13 012 A1 sind gattungsfremde Pelletpressen bekannt, wobei eine oder mehrere Kollerwalzen auf der Oberseite einer als Ringscheibe ausgestalteten Matrize im Kreis um eine zentrale Achse abrollen, und zwar um eine in Drehung versetzte und die Kollerwalzen mitnehmende Welle, die entlang der zentralen Achse ausgerichtet ist. Typischerweise sind zwei bis vier Kollerwalzen um den Umfang der zentralen Achse - z.B. der Welle - verteilt angeordnet. Die Matrize weist eine Vielzahl an Presskanälen auf, welche sich von einer Abrollfläche durch die Matrize bis zu einer Austrittsfläche erstrecken, beispielsweise in Gestalt aufrechter Bohrungen, durch die das zu pelletierende Material von der Kollerwalze durch die Matrize hindurchgedrückt und verdichtet wird. Die Ausgestaltung der Presskanäle richtet sich grundsätzlich nach dem zu pelletierenden Material. Im Folgenden wird die einer Kollerwalze zugewandte Oberfläche der Matrize als Abrollfläche, die einer Kollerwalze abgewandte Oberfläche einer Matrize als Austrittsfläche und die zentrale Achse als Zentralachse bezeichnet.
  • Aus der Praxis ist bekannt, dass unterhalb der Matrize ein Trennwerk, beispielsweise ein Brech-, Schlag- oder Schneidwerk, angeordnet ist, welches das dort austretende, verdichtete Material durchtrennt, um die einzelnen Pellets mit entsprechender Länge zu schaffen. Das Trennwerk kann relativ zur Matrize rotationsbeweglich gelagert sein, wobei in derartigen Fällen das Trennwerk häufig gemeinsam mit der die Zentralachse umlaufenden Kreisbewegung der Kollerwalze angetrieben wird, beispielsweise von derselben, entlang der Zentralachse ausgerichteten Welle, wobei in diesen Fällen die Matrize nur einseitig gelagert ist, und zwar auf der radial äußeren, der Zentralachse abgewandten Seite
  • Um das zu pelletierende Material durch die Presskanäle der Matrize hindurchzudrücken, übt die Kollerwalze einen hohen Druck auf die Matrize bzw. auf das auf der Matrize befindliche Material aus, was zu einer Verformung, beispielsweise zu einer Durchbiegung der Matrize führen kann. Die Durchbiegungen bewirken über den Radius einer Matrize hinweg unterschiedliche und dementsprechend unerwünschte Pelletierergebnisse. Bei andauernder Verformung kann die Matrize durch Brechen versagen, was mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden ist.
  • Wesentliche Pelletierergebnisse betreffen die Menge der hergestellten Pellets je Zeiteinheit sowie die Qualität der Pellets, insbesondere hinsichtlich, der Verdichtung, der Länge und der Formstabilität, wobei die Qualitätskriterien innerhalb einer Herstellungscharge nur geringfügig schwanken sollten.
  • Aus der Praxis ist bekannt, die Matrize nicht nur entlang ihrem Außenrand zu lagern, sondern auch nahe der Zentralachse. Hierdurch werden Durchbiegungen der Matrize verringert, die von den großen, auf die Matrize einwirkenden Druckkräfte verursacht werden können. Durch die radial innere Lagerung ist diese bekannte Pelletpresse allerdings ohne ein umlaufendes Schlag- oder Schneidwerk ausgestattet, so dass sich auch in diesem Fall, nämlich aufgrund unterschiedlich langer, zufällig geformter Pellets, unerwünschte Pelletierergebnisse ergeben können.
  • Nicht zuletzt Eigenschaften des zu pelletierenden Materials selbst können die Pelletierergebnisse beeinflussen. Insbesondere eine hohe Feuchtigkeit oder eine grobe Struktur können dazu führen, dass zu pellentierendes Material der Matrize aufliegt und schichtweise komprimiert wird, anstatt durch die Presskanäle gedrückt zu werden. Zum einen kann aufgestautes Material die Rotation der Kollerwalzen um die Mittelachse blockieren, sodass zu pelletierendes Material nicht etwa in die Presskanäle hineingepresst, sondern lediglich darüber hinweg geschoben wird, wodurch beispielsweise die Effizienz der Pelletherstellung beeinträchtigt wird. Zum anderen kann reibungsbedingt die Temperatur des zu pelletierenden Materials bzw. die Temperatur der Matrize und der Kollerwalzen erhöht werden, was nachteilig für die Pelletierergebnisse sein kann.
  • Die Lehre der DE 33 42 657 A1 offenbart Kollerwalzen, die kegelförmig ausgestaltet sind. Die den Umfang einer Kollerwalze bildende Lauffläche, nachfolgend als Walzenmantel bezeichnet, und die Abrollfäche der Matrize sind mit einer korrespondierenden Verzahnung versehen, so dass die Kollerwalzen bei ihrem Weg um die Zentralachse auch zwangsläufig um ihre jeweilige Mittelachse in Rotation versetzt werden, da sie mit der Verzahnung der Matrize kämmen. Die Herstellung einer Kollerwalze und einer Matrize mit korrespondierender Verzahnung ist aufwendig und kostenintensiv. Zudem kann es problematisch sein, dass die Verzahnung unmittelbar mit dem zu pelletierenden Material in Kontakt kommt, beispielsweise indem insbesondere silikathaltige Verunreinigungen die korrespondiere Verzahnung beschädigen, wodurch ein gegenseitiges Eingreifen der Verzahnung gestört bzw. verhindert werden kann.
  • Aus der DE 33 42 657 A1 und der DE 33 42 659 A1 ist bekannt, die Matrize mit Heiz-bzw. Kühleinrichtungen zu versehen. Kühlkanäle in der Matrize sind inter alia dazu bestimmt, ein Kühlmittel zu führen, um die Matrize vor Überhitzung zu schützen. Die Herstellung derartiger Matrizen und einer dazu korrespondierenden Kollerwalze ist technisch anspruchsvoll und sehr kostenintensiv. Zusätzlich können Kühlkanäle in der Matrize die Festigkeit und die Steifigkeit verringern, mit der Folge, dass die Pelletierergebnisse herabgesetzt werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pelletpresse unter Meidung der zuvor beschriebenen Nachteile vorzuschlagen, die lange Standzeiten und eine effiziente Pelletproduktion ermöglicht, insbesondere hinsichtlich einer hohen Pelletmenge je Zeiteinheit und einer guten Pelletqualität, und zwar auch dann, wenn Material zu pelletieren ist, welches eine grobe Struktur und eine hohe Feuchte aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Pelletpresse nach den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, dass die Matrize nicht ortsfest auf einem gleichbleibendem Niveau in der Pelletpresse angeordnet ist, sondern höhenverstellbar gelagert ist. Hierdurch ist der Spalt bzw. der Abstand zwischen dem den Umfang einer Kollerwalze bildenden Walzenmantel und der Abrollfäche der Matrize vorschlaggemäß einstellbar und somit inter alia an das jeweils zu pelletierende Material anpassbar. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Matrize auf einem Matrizenlager aufliegt, welches einen äußeren Stützring sowie einen inneren Stützring aufweist und von einer Verstellplatte getragen ist. Die Verstellplatte liegt ihrerseits auf drei Spindeln auf, so dass durch ein Verstellen der Spindeln eine vertikale Hubbewegung der Verstellplatte bewirkt werden kann und somit die Höhenverstellung der Matrize. Dabei sind die drei Spindeln jeweils um 120° zueinander versetzt um eine Welle angeordnet und parallel zu ihr ausgerichtet sind, welche die Kollerwalzen antreibt, und diese Welle verläuft von der Kollerwalze nach unten.
  • Erstens können vorschlagsgemäß Verstopfungen vermieden werden, die sich beispielsweise infolge eines Materialstaus vor einer Kollerwalze bilden und zum Blockieren der betreffenden Kollerwalze führen können, so dass die Kollerwalze nicht mehr auf der Matrize abrollt, sondern vielmehr über die Matrize hinweg schiebt.
  • Zweitens kann der Abstand optimal an das jeweils zu verarbeitende Material angepasst werden, um optimale Pelletierergebnisse mit möglichst homogen ausgestalteten Pellets zu erhalten. In diesem Sinne kann es beispielsweise vorteilhaft sein, den Abstand zu vergrößern, wenn faserhaltiges Material pelletiert werden soll, insbesondere zur Pelletierung von Material, welches lange Fasern enthält.
  • Drittens kann eine höhenverstellbare Matrize insbesondere dazu beitragen, die Standzeiten bzw. die Wartungsintervalle der Pelletpresse ausdehnen. Beispielsweise können materialstaubedingte Verformungen der Matrize vermieden werden, sodass die Matrize weniger bruchanfällig ist. Ferner kann die Abrollfläche mit zunehmender Abnutzung grundsätzlich nachbearbeitet werden, wobei ein nachbearbeitungsbedingter Materialabtrag von der Abrollfläche durch die Höhenverstellbarkeit kompensierbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist unterhalb der Verstellplatte in paralleler Ausrichtung ein Lagerrahmen angeordnet, der im Wesentlichen mittig eine Aussparung inter alia für ein Wellenlagergehäuse aufweist, durch das die Welle quer zum Lagerrahmen geführt ist. Die Rotationsachsen der Spindeln sind parallel zur Welle ausgerichtet und der Lagerrahmen weist weitere Aussparungen auf, durch die die Spindeln hindurchgeführt sind. Im Gegensatz zur Matrize sind die Kollerwalzen hinsichtlich ihrer Höhe relativ zum Lagerrahmen festgelegt, so dass eine Beabstandung zwischen dem Walzenmantel und der Abrollfläche ausschließlich über die Höhenverstellung der Matrize definierbar ist.
  • Zur Höheneinstellung der Matrize weist die vorgeschlagene Pelletpresse eine Verstelleinrichtung auf, mit der eine präzise Höheneinstellung möglich ist, wobei eine Präzision von kleiner oder gleich 1 mm, insbesondere kleiner oder gleich 0,1 mm vorgesehen ist. Vorteilhafterweise kann die Verstelleinrichtung stufenlos arbeiten.
  • Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass entlang der Zentralachse eine Welle angeordnet ist, mit der die Mittelachse der Kollerwalze drehfest verbunden ist, so dass die Welle die die Zentralachse umlaufende Kreisbewegung der Kollerwalze antreibt. Insbesondere vorteilhaft kann sein, die Mittelachsen mehrerer Kollerwalzen an einen Kollerkopf anzuschließen, der beispielsweise drehfest mit einer entlang der Zentralachse ausgerichteten Welle verbunden ist.
  • Eine die Kollerwalze antreibende Welle entlang der Zentralachse ermöglicht zum einen eine ausgesprochen kompakte Bauweise, sodass Raumkapazitäten in einer Produktionsstätte eingespart werden können. Zum anderen können insbesondere in Verbindung mit einer höheneinstellbaren Matrize Antriebsenergien reduziert und die auf die Antriebsachse übertragenen Kräfte reduziert werden. Dadurch sind grundsätzlich größere Matrizendurchmesser konstruierbar, sodass beispielsweise die Pelletproduktion steigerbar ist. Auch können Wartungsintervalle ausgedehnt werden, indem vorschlagsbedingt Belastungen von Bauteilen im Betrieb verringert werden.
  • Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass eine Spindel die Verstelleinrichtung bildet, über die die Matrize höhenverstellbar ist. Dafür kann vorgesehen sein, dass die Spindel die Matrize unmittelbar abstützt oder das ein Matrizenlager angeordnet ist, welches die Matrize bewegungswirksam mit der Spindel verbindet.
  • Erfindungsgemäss sind drei Spindeln angeordnet, die jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet sind, und die eine Matrize bzw. ein Matrizenlager abstützen.
  • Für eine Ausgestaltung kann vorgesehen sein, beispielsweise eine höhenfest angeordnete, drehbewegliche Mutter bzw. eine Gewindehülse elektrisch anzutreiben, so dass sich in Abhängigkeit von der Drehung der Mutter eine darin geführte Spindelstange, beispielsweise eine Trapez-Gewinde-Spindel, je nach Drehrichtung aufwärts oder abwärts bewegt und mit der Spindelstange die Matrize. Für eine andere Ausgestaltung kann vorgesehen sein, eine Spindelstange höhenfest anzuordnen und drehbeweglich anzutreiben, sodass eine auf der Spindelstange geführte Mutter bzw. Gewindehülse durch die Drehbewegung der Spindelstange drehrichtungsabhängig aufwärts oder abwärts bewegt wird und mit der Mutter die Matrize.
  • Eine spindelbasierte Ausführung der Höhenverstellbarkeit ist vorteilhaft, da diese wenig schmutzempfindlich ist. Zudem kennzeichnet eine spindelbasierte Bauweise eine hohe Grundsteifigkeit, sodass auch eine großdimensionierte Matrize grundsätzlich verformungsarm gestützt werden kann.
  • Vorteilhafterweise kann die Spindel eine Sicherungseinrichtung aufweisen, die ein eingestelltes Höhenniveau fixiert und dadurch ein druckbedingtes, im Wesentlichen vertikales Nachgeben der Matrize verringert, wodurch beispielsweise eine ungewollte Dämpfungswirkung minimiert werden kann, die durch eine überwiegend elastische Verformung der Matrizenlagerung hervorgerufen wird und die den auf das zu pelletierende Material wirkenden Pressdruck ungewollt verringert.
  • In einer Ausgestaltung kann eine Spindelstange mit abschnittsweisem Außengewinde in einer Klemm-Führungs-Buchse reversibel fixiert werden. Dazu weist die Spindel eine Führungsbuchse auf, durch die die Spindelstange geführt ist. Abschnittsweise ist der Innendurchmesser der Führungsbuchse dabei deutlich größer als der Außendurchmesser der Spindelstange, wobei die Spindelstange im zu diesem Abschnitt korrespondierenden Abschnitt kein Gewinde aufweist und die Spindelstange in diesem Abschnitt von einem Freiraum umgeben ist. Im Wesentlichen wird der Freiraum von einer zusätzlichen Bauteil ausgefüllt, welches als Klemmhalterung bezeichnet wird. Die Klemmhalterung kann die Spindelstange umfangsmäßig umgreifen und mit einem außerhalb des Freiraums angeordneten, sich radial erstreckenden Anschlag der Führungsbuchse längsaxial aufliegen. Zwischen Klemmhalterung und Führungsbuchse ist ein weiterer, als Ringraum bezeichneter Freiraum vorhanden, der mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist.
  • Um eine definierte Höheneinstellung - sprich ein bestimmter Abstand zwischen der Abrollfläche und dem Walzenmantel - nach der zuvor genannten Ausgestaltung zu sichern, wird der Innendruck im Ringraum hydraulisch erhöht, sodass die Klemmbuchse elastisch verformt wird und an die Spindelstange gepresst wird. Infolgedessen wird die Spindelstange insbesondere gegenüber einer in längsaxialer Richtung wirkenden Druckbelastung in der Höhe fixiert. Jede Hubbewegung der Spindelstange erfordert ein vorheriges Lösen der hydraulischen Klemmung.
  • Letztendlich kann eine spindelbezogene Abstützung der Matrize somit das Pelletierergebnis verbessern. Zudem sind infolge der höhenstabilen Lagerung grundsätzlich größere Matrizendimensionen und somit eine größere Pelletmenge realisierbar.
  • Um mechanische Toleranzen zu kompensieren, können vorteilhaft ein oder mehrere Messwertaufnehmer vorgesehen sein, welche die Höhe der Matrize beispielsweise im Bereich einer Spindel erfassen, beispielsweise zur Messung eines Verfahrwegs der Matrize, woraus der Abstand zwischen der Abrollfläche und dem Walzenmantel ableitbar ist. Mittels einer elektronischen Steuerung können beispielhaft die Muttern der Spindeln in der Art nachgeführt werden, dass im Bereich sämtlicher Spindeln die Matrize exakt dieselbe Höhenlage einnimmt, wodurch Verformungen der Matrize verringerbar sind und somit Standzeiten ausgedehnt sowie Pelletierergebnisse verbessert werden.
  • Für eine indirekte Erfassung der Matrizenhöhe kann vorgesehen sein, dass ein Messwertaufnehmer angeordnet ist, der beispielsweise den Abrollwiderstand einer auf der Abrollfläche abrollenden Kollerwalze erfasst. Eine Steuerungseinheit kann beispielsweise die Lagerungshöhe der Matrize verringern, wenn von dem Messwertaufnehmer hohe Abrollwiderstände erfasst werden.
  • Grundsätzlich ist einer Kollerwalze kein separater Antrieb zugeordnet, der eine Kollerwalze um die Mittelachse in Rotation versetzt, währenddessen die Kollerwalze die Zentralachse im Kreis umläuft. Vorteilhaft kann eine Art Zwangsantrieb einer Kollerwalze vorgesehen sein, der eine Kollerwalze bei ihrem Weg um die Zentralachse zwangsläufig um ihre jeweilige Mittelachse in Drehung versetzt, ohne dass dafür ein direkter Kontakt zwischen Walzenmantel und Abrollfläche der Matrize bzw. zu pelletierenden Material erforderlich ist. Insbesondere vorteilhaft ist, dass dafür beispielsweise keine zusätzliche, elektrisch betriebene Antriebseinheit vorgesehen ist.
  • Der vorgeschlagene Zwangsantriebs stellt ein Merkmal dar, welches maßgeblich dazu beitragen kann, sowohl die Pelletqualität als auch die Standzeiten einer Pelletpresse zu verlängern, wobei ein derartiger Zwangsantrieb grundsätzlich sehr einfach herstellbar ist und auch bei bereits im Betrieb befindlichen Pelletpressen ohne größeren Aufwand nachrüstbar ist. Somit kann die Ausgestaltung des vorliegenden Zwangsantriebs eine eigenständige, innovative Entwicklung darstellen, die für sich genommen die Pelletherstellung wesentlich verbessern kann und infolgedessen inter alia gewerblich anwendbar ist.
  • In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Kollerwalze eine Verzahnung aufweist, in Bezug zur Zentralachse vorzugsweise radial innenliegend, beispielsweise auf dem Walzenmantel oder auf einer Scheibe neben dem Walzenmantel, welche mit einem Zahnkreis kämmt, der matrizennah angeordnet ist, beispielsweise an einem Lagergehäuse der Antriebswelle oder an einem Auflager, welches die Matrize trägt. Für eine weitere Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Zahnkreis ebenfalls radial innenliegend auf oder an der Matrize, beispielsweise auf der Abrollflache angeordnet ist.
  • Ein mit der Verzahnung kämmender Zahnkreis, der beispielswiese am Lagergehäuse der Antriebswelle oder an einem Auflager angeordnet ist, kann besonders vorteilhaft sein, da Verzahnung und Zahnkreis unabhängig von der Höhenverstellung der Matrize ineinander eingreifen können, sodass eine optimale Kraftübertragung erfolgen kann und der Verschleiß der Verzahnung minimiert ist, insbesondere ein Verschleiß, welcher durch variierende Eingriffstiefen der kämmenden Verzahnung bedingt sein kann. Ist der Zahnkreis demgegenüber auf der Matrize angeordnet, was grundsätzlich sehr einfach für bestehende Pelletpressen nachrüstbar ist, ist bei der Konstruktion der miteinander kämmenden Zahnglieder der Verzahnung bzw. des Zahnkreises vorteilhafterweise der maximal einstellbare Abstand zwischen dem Walzenmantel und der Abrollfläche zu berücksichtigen, insbesondere für die Eingriffstiefe der Zahnglieder, um einen störungs- und verschleißarmen Betrieb einer zwangsangetriebenen Kollerwalze gewährleisten zu können.
  • Eine radial innenliegende Zahnradanordnung hat den Vorteil, dass weniger Material aufgewendet werden muss, und dass Verunreinigungen durch das zu pelletierende Material deutlich geringer ausgeprägt sind. Vorteilhaft ist eine jeweils schmale Ausgestaltung, sodass weder die Verzahnung noch der Zahnkreis aufwendig herzustellen sind und dadurch wirtschaftlich vorteilhaft eine Zwangsdrehung der Kollerwalze erreicht werden kann und die Kollerwalze somit nicht aufgrund eines Materialstaus blockieren kann. Ferner bewirkt ein Zwangsantrieb, dass ein Gleiten oder Rutschen einer Kollerwalze über das zu pelletierende Material verhinderbar ist. Insgesamt kann mittels Zwangsantrieb die Pelletierleistung qualitativ und quantitativ verbessert sowie die Standzeit der Pelletpresse verlängert werden.
  • Die Temperatur sowohl von Maschinenbauteilen als auch die Temperatur des zu pelletierenden Materials stellen wesentliche, auf die Pelletherstellung einwirkende Faktoren dar.
  • Beispielsweise zur Optimierung der Pelletherstellung, kann eine Matrize temperiert werden, beispielsweise indem die Wärmeleitung der üblicherweise aus Stahl bestehenden Bauteile einer Pelletpresse ausgenutzt wird. Dementsprechend kann vorteilhaft vorgesehen sein, mindestens ein Auflager, welches die Matrize trägt bzw. hält, zu temperieren, indem das Auflager fluiddurchströmbare Temperierkanäle aufweist. Die Ausgestaltung eines fluiddurchströmbaren Auflagers in Funktion einer indirekten Matrizentemperierung ist eine Entwicklung, die für sich genommen einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Pelletproduktion leisten kann und somit inter alia unmittelbar ohne Weiteres gewerblich anwendbar ist.
  • Zur Kühlung kann vorteilhaft ein Kühlfluid durch einen Temperierkanal geleitet werden, um gegebenenfalls überschüssige Wärmeenergie aus einem Bauteil bzw. aus einer Baugruppe, insbesondere aus der Matrize, abführen zu können. Eine Temperierung dieser Art kann erstens erforderlich sein, um beispielsweise die Standzeiten verlängern zu können. Insbesondere vor Beginn eines Pelletierprozesses kann es zweitens vorteilhaft sein, vorab eine gegenüber der Umgebungstemperatur erhöhte Betriebstemperatur der Matrize einzustellen, um beispielsweise die Effizienz des Pressvorgangs für ausgewählte Materialien zu erhöhen, beispielsweise Kunststoffe, lignozellulosehaltige Substrate oder dergleichen. So kann die Betriebstemperatur der Matrize die Plastifizierung eines zu pelletierenden Materials beeinflussen und dadurch auf dessen Verdichtung sowie auf die in einem Pellet wirkenden kohäsiven Kräfte und damit insbesondere auf die Formstabilität eines Pellets einwirken. Drittens kann durch die Temperierung der Matrize ein durch temperatursensitive Materialien bedingtes Verstopfen der Presskanäle verhindert werden.
  • Angesichts der hohen Kräfte, die auf die Matrize betriebsbedingt einwirken können, kann die Matrize dazu neigen, sich bei jedem Umlauf der Kollerwalzen elastisch zu verformen und wieder zurückzustellen. Eine dadurch hervorgerufene Abdichtungsproblematik für etwaige Fluidkanäle, die, wie aus dem Stand der Technik vorbekannt, innerhalb der Matrize selbst angeordnet sind, wird dadurch vermieden, dass die Temperierkanäle vorliegend nicht in der Matrize, sondern vielmehr in einem oder mehreren Auflagern vorgesehen sind. Außerdem wird die mechanische Stabilität der Matrize insofern nicht beeinträchtigt, dass etwaige Fluidkanäle Schwächungslinien in der Matrize darstellen können. Neben einem Stabilitätsgewinn, kann der vorliegende Vorschlag dazu beitragen, im Vergleich zu einer bekannten Matrizentemperierung bei gleichbleibenden elasto-mechanischen Eigenschaften Material einzusparen, inter alia in Bezug auf die Matrize selbst oder hinsichtlich gegebenenfalls erforderlicher, eine Matrize ertüchtigende Verstärkungen oder Auflager der Matrize.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, sofern die Matrize entlang ihrem Außenrand und in ihrem radial inneren Bereich, in Richtung zur Zentralachse, einem Lager aufliegt, dass sowohl das radial äußere als auch das radial innere Auflager temperierbar ist durch die Anordnung von Temperierkanälen, sodass dementsprechend eine besonders effiziente Temperierung der Matrize ermöglicht wird und die Pelletierergebnisse zusätzlich verbesserbar sind.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, eine oder mehrere - sofern vorhanden - Kollerwalzen zu temperieren, wobei sowohl ein Kühlen als auch ein Erwärmen vorgesehen sein kann. Grundsätzlich können sich in Abhängigkeit der Walzenbreite an einer Kollerwalze ausgeprägte Scher- und Reibungskräfte entwickeln, die beispielsweise eine Temperaturerhöhung der Kollerwalze zur Folge haben. Zur Temperierung kann beispielhaft ein Temperier-Fluid zunächst durch einen Temperierkanal, der im Wesentlichen in der Zentralachse angeordnet sein kann, und anschließend durch einen Temperierkanal, der beispielsweise in der Mittelachse der Kollerwalze angeordnet ist, bis in die Kollerwalze selbst strömen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, lediglich das Fluid bis in die Mittelachse der Kollerwalze zu führen, so dass am Ende dieser Mittelachse, wo sich der eigentliche Walzenkörper der Kollerwalze befindet, eine Wärmeübertragung von der Mittelachse auf den Walzenkörper erfolgen kann. Neben einer Temperierung kann ein entsprechend als geeignet ausgestaltetes Fluid vorteilhafterweise zusätzlich als Schmiermittel der Kollerwalzen fungieren.
  • Insbesondere für die Pelletqualität von großer Bedeutung kann das Einkürzen des verdichteten Materials auf Pelletlänge sein. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein der Austrittsfläche der Matrize funktionswirksam zugewandtes Trennwerk angeordnet ist, beispielsweise ein Brech-, Schlag- oder Schneidwerk, welches die Funktion hat, das aus der Austrittsfläche der Matrize austretende, verdichtete Material, die sogenannten Presslinge, zu durchtrennen, um die einzelnen Pellets mit entsprechender Länge zu schaffen.
  • Grundsätzlich definiert der Abstand zwischen der Schneidkante eines Schneidwerkzeugs des Trennwerks und der Austrittsfläche der Matrize die Wirkung, und zwar, dass die austretenden Presslinge überwiegend gebrochen werden, wenn der Abstand zwischen Schneidkante und Austrittsfläche erweitert ist, und demgegenüber die Presslingen bei einem geringen Abstand überwiegend geschnitten werden. Der Abstand kann beispielsweise über die Montage der Schneidwerkzeuge am Trennwerk relativ zur Austrittfläche festgelegt werden.
  • Das Trennwerk kann vorteilhaft rotationsbeweglich um die Zentralachse drehend gelagert sein. Insbesondere kann vorteilhaft sein, dass die Drehzahl des Trennwerks unabhängig ist von der Drehzahl der die Zentralachse umlaufenden Kreisbewegung der Kollerwalze, wobei letztere Drehzahl von einer weiteren Drehzahl zu unterscheiden ist, und zwar von der Drehzahl, mit der die Kollerwalze um die Mittelachse über den Walzenmantel auf der Abrollfläche der Matrize abrollend rotiert. Eine unabhängige Drehzahl des Trennwerks ist beispielsweise vorteilhaft, um eine Anpassung an das jeweils zu pelletierende Material zu ermöglichen und die Länge der Pellets präzise einstellen zu können, wodurch das Pelletierergebnis verbessert werden kann.
  • In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Trennwerk unabhängig von der Umlaufbewegung der Kollerwalze angetrieben ist, sodass, im Gegensatz zur bekannten Praxis, beispielsweise auf einen matrizennahen Anschluss des Trennwerks an eine die Umlaufbewegung der Kollerwalze antreibenden Welle verzichtet werden kann. So ist beispielsweise ein für das Trennwerk separater Antrieb vorteilhaft, da der Antrieb des Trennwerks nicht durch eine entlang der Zentralachse angeordneten Welle selbst erfolgen muss, was mit einer radial inneren Auflage der Matrize kollidieren würde. Vielmehr kann der Antrieb des Trennwerks beispielsweise radial von außen erfolgen, ohne mit einer radial inneren Auflage zu kollidieren. Dies ist vorteilhaft, da die Matrize in diesem Fall sowohl entlang ihrem radial äußeren Rand als auch in ihrem mittleren, radial inneren Bereich, beispielsweise ringförmig um die aufrechte Achse herum, gelagert werden kann, sodass Durchbiegungen der Matrize reduzierbar oder weitestgehend vermeidbar sind. Wie bereits zuvor erwähnt, können Durchbiegungen der Matrize Druckunterschiede zwischen Kollerwalze und zu pelletierendem Material bzw. der Matrize zur Folge haben, wodurch das Pelletierergebnis beeinträchtigt werden kann. Besonders ausgeprägte Verformungen einer Matrize können auch ein Versagen durch Brechen derselben bewirken.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Pelletpresse einen Temperatursensor aufweist, der die Pellettemperatur erfasst, beispielsweise nachdem die Presslinge zu Pellets eingekürzt wurden. Aus Informationen über die Pellettemperatur können weitere Informationen auf die Pelletqualität sowie auf Betriebsparameter der Pelletpresse abgeleitet werden. Eine vorteilhafte Steuerungseinheit kann bei entsprechender Hinterlegung von Temperaturdaten und dazu korrelierenden Daten hinsichtlich der Pelletqualität und von Betriebsparameter eine automatische Anpassung von Einstellungen der Pelletpresse vornehmen, beispielsweise in der Art, dass eine Höhenverstellung der Matrize erfolgt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand rein schematischer Ausführungsbeispiele dargestellt, wobei die dargestellten Merkmale erfindungsgemäß einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen vorgesehen sein können. Dabei zeigen
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer Pelletpresse schräg von der Seite,
    Fig. 2
    eine Seitenansicht einer Spindel zur Höhenverstellung einer Matrize im Querschnitt, und
    Fig. 3
    eine Seitenansicht eines Teilbereichs einer Pelletpresse im Querschnitt.
  • In Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Pelletpresse 1 schräg von der Seite dargestellt, welche es ermöglicht, zum einen Pellets in großer Stückzahl sowie von hoher Qualität herzustellen. Zum anderen ermöglicht die Konstruktion, standzeitverkürzende Belastungen zu minimieren. Dafür entscheidende Regelgrößen, wie der Abstand zwischen dem Walzenmantel 21 der Kollerwalze 20 und der Abrollfäche 31 der Matrize 30, die Temperatur von Maschinenbauteilen und von dem zu pelletierendem Material sowie die Arbeitsweise eines Trennwerkes 11 zum Einkürzen von Presslingen, sind individuell und unabhängig voneinander einstellbar.
  • Entlang einer vertikalen Zentralachse 2 ist eine Welle 50 angeordnet, mit der ein Kollerkopf 3 drehfest verbunden ist. Jeweils über eine Mittelachse 22 sind drei Kollerwalzen 20 an den Kollerkopf 3 angeschlossen, wobei die Kollerwalzen 20 um die Mittelachse 22 rotationsbeweglich gelagert sind und auf der Abrollfläche 31 der als Ringscheibe ausgestalteten, drehfesten Matrize 30 abrollen, wenn die die Kollerwalzen 20 mitnehmende Welle 50 in Drehung versetzt wird.
  • Ferner weist die Matrize 30 eine Vielzahl von Presskanälen 32 auf, die sich von der Abrollfläche 31 als Bohrungen durch die Matrize 30 bis zur Austrittsfläche 33 erstrecken.
  • Zur Pelletherstellung wird das zu pelletierende Material zunächst der Pelletpresse 1 zugeführt bis dieses der Abrollfläche 31 der Matrize 30 aufliegt. Sobald die Welle 50 in Drehung versetzt wird werden die Kollerwalzen 20 in Rotation versetzt und rollen über den Walzenmantel 21 auf der Abrollfläche 31 der Matrize 30 ab. Dabei drücken die Kollerwalzen 20 auf das zu pelletierende Material bzw. auf die Matrize 30, mit der Folge, dass das zu pelletierende Material zunächst in die Presskanäle 32 gepresst wird. Mit zunehmender Materialzuführung in die Presskanäle 32 wird das darin befindliche Material verdichtet und in den Presskanälen 32 vorangetrieben bis das verdichtete Material schließlich als Pressling aus der Matrize 30 über die Austrittsfläche 33 druckbedingt ausgetrieben wird.
  • Die Matrize 30 ist auf einem Matrizenlager aufliegend drehfest angeordnet, wobei das Matrizenlager inter alia aus einem äußeren Stützring 34 sowie einem inneren Stützring (35, in Fig. 1 nicht dargestellt) aufgebaut ist und die Stützringe von einer Verstellplatte 36 getragen werden. Zwischen dem äußeren Stützring 34 und dem inneren Stützring 35 ist ein rotationsbewegliches Trennwerk 11 angeordnet, welches im Kreis um die Welle 50 unterhalb der Matrize 30 rotiert, auf der Verstellplatte 36 gelagert ist und dazu dient, aus den Presslingen die Pellets mit entsprechender Länge zu schaffen.
  • Das Trennwerk 11 wird durch ein Brech- bzw. Schneidwerk gebildet, welches Schneidwerkzeuge aufweist, die grundsätzlich austrittsflächennah das Einkürzen der Presslinge zu Pellets bewirken. Über den Abstand zwischen der Schneidkante des Schneidwerkzeuges und der Austrittsfläche 33 ist die Wirkung des Trennwerkes 11 beeinflussbar, in der Art, dass die austretenden Presslinge überwiegend gebrochen werden, wenn der Abstand zwischen Schneidkante und Austrittsfläche 33 erweitert ist, wohingegen die Presslinge bei einem geringen Abstand überwiegend geschnitten werden. Der Abstand wird über die Montage der Schneidwerkzeuge am Trennwerk 11 relativ zur Austrittsfläche festgelegt.
  • Das Trennwerk 11 wird unabhängig von der Welle 50 durch die Trennwerkantriebseinheit 12 in Rotation versetzt, wobei die Trennwerkantriebseinheit 12 ebenfalls auf der Verstellplatte 36 angeordnet ist. Dies ist insbesondere von Vorteil, als dass zum einen eine Höhenverstellung der Matrize 30 eine Beabstandung der Schneidkante von der Austrittsfläche 33 nicht beeinflusst wird. Zum anderen ermöglicht die separate Trennwerkantriebseinheit 12, dass die Drehzahl des Trennwerkes 11 unabhängig ist von der Drehzahl der Welle 50, sodass eine Trennwirkung an das zu pelletierende Material anpassbar und die Länge der Pellets präzise definierbar ist, ohne das Pressen der Presslinge beeinflussen zu müssen. Darüber hinaus ermöglicht die von der Welle 50 unabhängige Trennwerkantriebseinheit 12, dass die Matrize 30 sowohl radial innen als auch radial außen gestützt werden kann, was insgesamt beispielsweise Verformungen der Matrize 30 reduziert.
  • Nach dem Einkürzen werden die Pellets einem Auswurfschacht 5 zugeführt. Im Auswurfschacht 5 ist ein Temperatursensor angeordnet, der die Pellettemperatur erfasst. Aus Informationen über die Pellettemperatur können Hinweise auf die Pelletqualität sowie auf Betriebsparameter der Pelletpresse 1 abgeleitet werden. Eine Steuerungseinheit kann bei entsprechender Hinterlegung von Temperaturdaten und dazu korrelierenden Daten hinsichtlich der Pelletqualität und von Betriebsparameter eine automatische Anpassung von Einstellungen der Pelletpresse vornehmen, beispielsweise in der Art, dass eine Höhenverstellung der Matrize 30 erfolgt.
  • Unterhalb der Verstellplatte 36 ist in paralleler Ausrichtung ein Lagerrahmen 51 angeordnet, der im Wesentlichen mittig eine Aussparung inter alia für ein Wellenlagergehäuse 54 aufweist, durch das die Welle 50 quer zum Lagerrahmen 51 geführt ist. Um das Wellenlagergehäuse 54 sind umfangsmäßig verteilt drei Spindeln 40 jeweils um 120° zueinander versetzt in Funktion von Verstelleinrichtungen angeordnet, wobei die Rotationsachsen der Spindeln parallel zur Welle 50 ausgerichtet sind und der Lagerrahmen 51 weitere Aussparungen aufweist, durch die die Spindeln 40 hindurchgeführt sind.
  • Die Verstellplatte 36 ist auf den drei Spindeln 40 aufliegend abgestützt, sodass durch ein Verstellen der Spindeln 40 eine vertikale Hubbewegung der Verstellplatte 36 und somit eine Höhenverstellung der Matrize 30 bewirkbar ist. Unterhalb des Lagerrahmens 51 werden die Spindeln 40 angetrieben über einen Verstellmotor 7 mit integrierter Bremse und angeflanschtem Getriebe, wobei die Spindeln 40 untereinander sowie mit dem Verstellmotor 7 über einen Triplex-Kettenradantrieb 8 verbunden sind. Mehrere Umlenkkettenräder 9 erhöhen die Umschlingungswinkel bei den Spindeln 40 zur besseren Kraftübertragung. Ein Kettenspannrad 10 sorgt für eine ausreichende Kettenspannung. Im Gegensatz zur Matrize 30 sind die Kollerwalzen 20 hinsichtlich ihrer Höhe relativ zum Lagerrahmen 51 festgelegt, sodass eine Beabstandung zwischen Walzenmantel 21 und Abrollfläche 31 ausschließlich über die Höhenverstellung der Matrize 30 definierbar ist.
  • Jede Spindel 40 weist einen Messwertaufnehmer 4 auf, der die Höhe der Matrize 30 bzw. eine Änderung der Höhe präzise erfasst. Über eine Steuerungseinheit werden die ermittelten Höhendaten miteinander abgeglichen, um eine gleichmäßige Höhenlagerung der Matrize 30 sicherzustellen und einen Benutzer gegebenenfalls darauf aufmerksam zu machen, dass eine Nachjustierung oder eine Wartung erforderlich sind. Im Zuge dessen können einseitige, ungleichmäßig verteilte Belastungen der Matrize 30 frühzeitig erkannt und längere Einsatzzeiten erzielt werden.
  • Um eine maximale Effizienz der Pelletherstellung realisieren zu können, muss die Spindel 40 vorliegend hohe Tragkräfte aufweisen. Diese Anforderungen berücksichtigend ist in Fig. 2 eine Seitenansicht einer Spindel 40 aus Fig. 1 im Querschnitt beispielhaft dargestellt. Zu sehen ist, dass eine nicht-drehende Spindelstange in Gestalt einer Trapez-Gewinde-Spindel 41 durch eine drehbewegliche Mutter 42 geführt ist, wobei ein Spindellager 43 die Mutter 42 hält. Die Mutter 42 ist kraftübertragungswirksam mit dem Triplex-Kettenradantrieb 8 verbunden, in der Art, dass der Triplex-Kettenradantrieb 8 die Mutter 42 in Drehung versetzt, wodurch eine aufwärts oder abwärts gerichtete Hubbewegung der Trapez-Gewinde-Spindel 41 bewirkt wird und zwar je nach Drehrichtung der Mutter 42.
  • Zur Sicherung eines eingestellten Höhenniveaus ist die Trapez-Gewinde-Spindel 41 in einer Klemm-Führungs-Buchse 44 reversibel fixierbar. Dazu weist die Spindel 40 eine Führungsbuchse 46 auf, durch die die Trapez-Gewinde-Spindel 41 geführt ist. Abschnittsweise ist der Innendurchmesser der Führungsbuchse 46 deutlich größer als der Außendurchmesser der Trapez-Gewinde-Spindel 41, sodass die Trapez-Gewinde-Spindel 41 in diesem Abschnitt von einem Freiraum umgeben ist, wobei die Trapez-Gewinde-Spindel 41 in diesem Abschnitt kein Außengewinde aufweist. Im Wesentlichen wird der Freiraum von einer zusätzlichen Klemmhalterung 45 ausgefüllt, die einerseits die Trapez-Gewinde-Spindel 41 umfangsmäßig umgreift und anderseits mit einem außerhalb des Freiraums angeordneten, sich radial erstreckenden Anschlag der Führungsbuchse 46 längsaxial aufliegt. Zwischen Klemmhalterung 45 und Führungsbuchse 46 ist ein als Ringraum 47 bezeichneter Freiraum angeordnet, der mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllbar ist.
  • Um eine definierte Höhenverstellung zu sichern, wird der Innendruck im Ringraum 47 hydraulisch erhöht, sodass die Klemmhalterung 45 elastisch verformt wird und an die Trapez-Gewinde-Spindel 41 gepresst wird. Infolgedessen wird die Trapez-Gewinde-Spindel 41 insbesondere gegenüber einer in längsaxialer Richtung wirkenden Druckbelastung in der Höhe fixiert. Bevor eine Spindel 40 dann wieder eine Hubbewegung vollziehen kann, wird die hydraulische Klemmung gelöst.
  • In Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Teilbereichs einer Pelletpresse 1 im Querschnitt dargestellt. In Art eines Zwangsantriebs weisen die Kollerwalzen 20 jeweils eine Kegelradscheibe mit Verzahnung 24 auf, die als Lagerdeckel der Kollerwalzen 20 radial innen anliegen. Die Verzahnung 24 kämmt mit einem Zahnkreis 56, der matrizennah an einem Wellenlagerdeckel 52 der Welle 50 angeordnet ist, wobei der Zahnkreis 56 ähnlich einem Kegelrad mit Verzahnung ausgeführt ist. Der Wellenlagerdeckel 52 liegt einer Wellenlagerbuchse 53 auf, in der das Wellenlager 55 angeordnet ist.
  • Durch die ortsfeste Anordnung des Zahnkreises 56 am Wellenlagerdeckel 52 erfolgt das Ineinandergreifen der Verzahnung 24 der Kollerwalze 20 in den Zahnkreis 56 unabhängig von einer Höhenverstellung der Matrize 30, sodass die Eingriffstiefe im Wesentlichen konstant ist. Infolgedessen ist die Kraftübertragung optimiert und der Verschleiß der Verzahnung 24 bzw. des Zahnkreises 56 minimiert.
  • Der dargestellte Zwangsantrieb bewirkt, dass die Kollerwalzen 20 bei ihrem Weg um die Welle 50 zwangsläufig um ihre jeweilige Mittelachse 22 rotieren, sobald die Welle 50 die Kollerwalzen 20 mitnehmend in Drehung versetzt wird. Die Rotationsgeschwindigkeit der Kollerwalzen 20 ist proportional zur Drehzahl der Welle 50. Somit rotieren die Kollerwalzen 20 auch dann, wenn kein unmittelbarer Kontakt des Walzenmantels 21 mit der Abrollfläche 31 der Matrize 30 bzw. mit dem zu pelletierenden Material besteht.
  • Da die Temperatur von Bauteilen bzw. Baugruppen der Pelletpresse sowie von dem zu pelletierendem Material auf vielfältige Weise auf den Pelletierprozess einwirken kann, weist die in Fig. 3 ausschnittsweise dargestellte Pelletpresse 1 diverse Merkmale auf, die sowohl einer Temperierung als auch einer Schmierung - insbesondere beweglicher Bauteile - der Pelletpresse 1 dienen.
  • Zur Temperierung bzw. Schmierung der Kollerwalzen 20 weist die Welle 50 eine erste zentrale, einen Temperierkanal bildende Bohrung auf, in die ein thermisch isoliertes Innenrohr eingelassen ist. Eine weitere, einen zweiten Temperierkanal bildende Bohrung ist nahe zur ersten Bohrung angeordnet, aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese in Fig. 3 jedoch nicht dargestellt.
  • Der erste Temperierkanal dient als Zulauf 14 für ein Temperiermedium, insbesondere für ein fluides Temperiermedium, und der zweite Temperierkanal bildet einen korrespondierenden Rücklauf 15, welcher dazu dient, ein Temperiermedium aus der Welle 50 zu führen, beispielsweise ein Kühlfluid, welches Wärmeenergie aus einem Bauteil aufgenommen hat. Um ein Temperiermedium in den Zulauf 14 der Welle 50 einströmen bzw. um ein Temperiermedium aus dem Rücklauf 15 der Welle 50 ausströmen lassen zu können, weist die Welle 50 einen Drehdurchführungsanschluss 6 (Fig. 1) auf, welcher grundsätzlich von einem Temperiermedium durchströmbar ist, währenddessen die Welle 50 rotiert.
  • Orthogonal zur Zentralachse 2 sind in der Mittelachse 22 weitere Bohrungen angeordnet, die durchströmungswirksam mit den zuvor genannten Wellenbohrungen verbunden sind (hier nicht dargestellt). Über den Zulauf 14 wird ein Temperiermedium dem Walzenlager 23 einer Kollerwalze 20 zugeführt. Im Walzenlager 23 bewirkt das Temperiermedium beispielsweise eine Kühlung des Bauteils, die sich direkt bis auf den Walzenmantel 21 auswirken kann, sodass einerseits eine auf das zu pelletierende Material einwirkende Temperatur beeinflussbar ist und andererseits die Standzeit des Bauteils verlängert werden kann.
  • Eine indirekte Temperierung der Matrize 30 erfolgt über einen inneren Ringkanal 16, der im inneren Stützring 35 angeordnet ist, und über einen im äußeren Stützring 34 angeordneten äußeren Ringkanal 17, wobei die Ringkanäle fluiddurchströmbar sind und denen jeweils beidseitig eine O-Ring-Dichtung 18 zugeordnet ist. In die beiden Ringkanäle ist ein Temperiermedium einleitbar, um die Betriebstemperatur der Matrize 30 und dadurch letztendlich den Herstellungsprozess der Pellets sowie die Standzeit der Matrize beeinflussen zu können.
    • Bezugszeichen:
    • 1
    Pelletpresse
    2
    Zentralachse
    3
    Kollerkopf
    4
    Messwertaufnehmer
    5
    Auswurfschacht
    6
    Drehdurchführungsanschluss
    7
    Verstellmotor
    8
    Triplex-Kettenradantrieb
    9
    Umlenkkettenrad
    10
    Kettenspanrad
    11
    Trennwerk
    12
    Trennwerkantriebseinheit
    14
    Zulauf
    15
    Rücklauf
    16
    Innerer Ringkanal
    17
    Äußerer Ringkanal
    18
    Dichtung
    20
    Kollerwalze
    21
    Walzenmantel
    22
    Mittelachse
    23
    Walzenlager
    24
    Verzahnung
    30
    Matrize
    31
    Abrollfläche
    32
    Presskanal
    33
    Austrittsfläche
    34
    Äußerer Stützring
    35
    Innerer Stützring
    36
    Verstellplatte
    40
    Spindel
    41
    Trapez-Gewinde-Spindel
    42
    Mutter
    43
    Spindellager
    44
    Klemm-Führungs-Buchse
    45
    Klemmhalterung
    46
    Führungsbuchse
    47
    Ringraum
    50
    Welle
    51
    Lagerrahmen
    52
    Wellenlagerdeckel
    53
    Wellenlagerbuchse
    54
    Wellenlagergehäuse
    55
    Wellenlager
    56
    Zahnkreis

Claims (9)

  1. Pelletpresse (1),
    mit einer als Ringscheibe ausgestalteten, drehfesten Matrize (30),
    die Presskanäle (32) aufweist, welche sich von einer Abrollfläche (31) durch die Matrize (30) bis zu einer Austrittsfläche (33) erstrecken,
    und mit wenigstens einer um eine Mittelachse (22) rotationsbeweglich gelagerten Kollerwalze (20),
    wobei die Kollerwalze (20) über einen den Umfang der Kollerwalze (20) bildenden Walzenmantel (21) auf der Abrollfläche (31) der Matrize (30) im Kreis um eine aufrechte Zentralachse (2) umlaufend abrollt, wobei die Matrize (30) höhenverstellbar ist, derart, dass ein definierter Abstand zwischen dem Walzenmantel (21) und der Abrollfäche (31) einstellbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    • dass die Matrize (30) auf einem Matrizenlager aufliegt, welches einen äußeren Stützring (34) sowie einen inneren Stützring (35) aufweist,
    und von einer Verstellplatte (36) getragen ist,
    • und dass die Verstellplatte (36) auf drei Spindeln (40) aufliegend abgestützt ist, in der Art, dass durch ein Verstellen der Spindeln (40) eine vertikale Hubbewegung der Verstellplatte (36) und somit eine Höhenverstellung der Matrize (30) bewirkbar ist,
    • wobei die drei Spindeln (40) jeweils um 120° zueinander versetzt um eine Welle (50) angeordnet und parallel zu der Welle (50) ausgerichtet sind,
    die Welle (50) von der Kollerwalze (20) nach unten verläuft und zum Antrieb der Kollerwalzen (20) bestimmt ist,
    • und wobei
    ∘ unterhalb der Verstellplatte (36) in paralleler Ausrichtung ein Lagerrahmen (51) angeordnet ist, der im Wesentlichen mittig eine Aussparung inter alia für ein Wellenlagergehäuse (54) aufweist, durch das die Welle (50) quer zum Lagerrahmen (51) geführt ist,
    o die Rotationsachsen der Spindeln (40) parallel zur Welle (50) ausgerichtet sind und der Lagerrahmen (51) weitere Aussparungen aufweist, durch die die Spindeln (40) hindurchgeführt sind,
    ∘ und im Gegensatz zur Matrize (30) die Kollerwalzen (20) hinsichtlich ihrer Höhe relativ zum Lagerrahmen (51) festgelegt sind, sodass eine Beabstandung zwischen dem Walzenmantel (21) und der Abrollfläche (31) ausschließlich über die Höhenverstellung der Matrize (30) definierbar ist.
  2. Pelletpresse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass entlang der Zentralachse (2) eine Welle (50) angeordnet ist, mit der die Mittelachse (22) drehfest, die Kollerwalze (20) mitnehmend verbunden ist.
  3. Pelletpresse nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch
    eine Spindel (40), über die die Matrize (30) höhenverstellbar ist.
  4. Pelletpresse nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Spindel (40) eine hydraulisch aktivierbare Klemmhalterung (45) aufweist.
  5. Pelletpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    einen Messwertaufnehmer (4), der die Höhe der Matrize (30) erfasst.
  6. Pelletpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kollerwalze (20) eine Verzahnung (24) aufweist, welche mit einem Zahnkreis (56) kämmt, der matrizennah oder an der Matrize (30) angeordnet ist.
  7. Pelletpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Auflager der Matrize (30) einen fluiddurchströmbaren Temperierkanal aufweist.
  8. Pelletpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mittelachse (22) der Kollerwalze (20) einen fluiddurchströmbaren Temperierkanal aufweist.
  9. Pelletpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein um die Zentralachse (2) rotierendes Trennwerk (11) der Austrittsfläche der Matrize (30) funktionswirksam zugewandt angeordnet ist,
    wobei die Drehzahl des Trennwerks (11) unabhängig ist von der Drehzahl der die Zentralachse (2) umlaufenden Kreisbewegung der Kollerwalze (20).
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