SE528640C2 - En metod och en maskin för tillverkning av bränslepellets - Google Patents

Description

20 25 30 P1792 z konvergerande partier som orsakar komprimering av material som pressas genom dynorna. Beträffande känd teknik hänvisas även till WO 99/52706 som även den visar en maskin för tillverkning av bränslepellets där kolvar är anordnade att samverka med passager med konvergerande tvärsnitt.

Vid förfaranden av den ovan angivna typen är det önskvärt att de bränslepellets som framställs inte är alltför lösa utan att de är relativt fasta. Om pelletsen är lösa och smular kan detta ge problem vid frarnrnaming i en pelletsbrännare. För att inte pelletsen skall bli för lösa måste man vid tillverkningen använda ett visst minimum av lrraft för komprimeríngen. Det är också önskvärt att pelletsen har en jämn kvalitet så att inte pellets tillverkade under olika skeden av tillverkningen får olika egenskaper. Det är också ett känt problem vid pelletstillverkning där en kolv pressar material genom en långsträckt passage att man i samband med uppehåll i tillverkningen kan drabbas av proppar. Material som ligger kvar i den långsträckta passagen efter kolvens sista arbetsslag kan i samband med längre uppehåll bilda en propp som kan medföra problem då tillverkningen återupptas. Erfarenhetsmässigt har man kurmat konstatera att kortare uppehåll på upp till 30 minuter normalt inte medför några stora problem. Ibland kan dock uppehåll i tillverkningen vara under betydligt längre tid än 30 minuter varvid proppar kan bildas. Ett känt sätt att motverka uppkomsten av proppar är att tillföra olja eller havre till det material som komprimeras. Därigenom söker man minska friktionskoefficienten mellan det brännbara materialet och den långsträckta passagens inre väggar.

.Det är även önskvärt att tillverkningen kan ske i hög takt så att produktiviteten i processen är hög. Därför kan det vara önskvärt att kolven är i stånd att utföra snabba arbetsslag.

Det är ett ändamål med den nu föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en metod och en maskin som medger tillverkning av bränslepellets med järrm kvalitet och i synnerhet jämn hårdhet. Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en metod och en maskin som motverkar eller eliminerar risken för proppar. Vidare n oocn annu nano 0 nu 0 o I 0 u u noe 0 0-00 vc a c u o' I 0 0 Û u-o o» ace 00 00 10 l5 20 25 30 528 640 Prm ß Éïï* .i a 's *få - fi* ändamål och fördelar med det uppfinningserrliga förfarandet och den uppfrnningsenliga maskinen kommer att framgå av beskrivning och ritningar.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Den nu föreliggande uppfinningen avser en metod för tillverkning av bränslepellets vid vilken metod brännbart material komprirneras genom att materialet pressas av en kolv i på varandra följande kolvslag genom en långsträckt passage. Den långsträckta passagen innefattar åtminstone ett konvergerande avsnitt och en utloppsände. Åtminstone ett kolvslag har en slaglängd som skiljer sig från slaglängden för ett tidigare kolvslag.

Kolvens slaglängd är således varierbar.

Enligt en aspekt av uppfinningen ökas slaglängden i samband med ett uppehåll i tillverkningen så att det sista kolvslaget som pressar ut material före uppehållet blir längre än det närmast föregående kolvslaget. I en fördelaktig variant har det sista kolvslaget före uppehållet en slaglängd som för kolven till passagens utloppsände.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen minskas i stället slaglängden som funktion av driftstiden så att man därigenom motverkar variationer i den friktionskraft som uppkommer då materialet pressas genom passagen. Slaglängden kan därvid minskas som funktion av den sammanlagda driftstiden men slaglängden kan även minskas som funktion av driftstiden sedan det senaste uppehållet i tillverkningen.

Uppfinningen avser även en maskin för tillverkning av bränslepellets. Den uppfinningsenliga maskin innefattar en hondel med åtminstone en genomgående långsträekt passage som företrädesvis innefattar åtminstone ett konvergerande avsnitt.

Maskinen innefattar vidare en handel i fonn av en kolv som är anordnad att utföra- arbetsslag in i den långsträckta passagen och åtminstone ett lcrafidon för att röra kolven fram och tillbaka. Slaglängden för kolven är varierbar. Maskinen kan då vara anordnad att minska kolvens slaglängd som fiinktion av driftstiden så att man därigenom motverkar variationer i den friktionskraft som uppkommer då material pressas genom passagen. Maskinen kan även vara anordnad att vid avstängning utföra ett sista kolvslag med större slaglängd än det närmast föregående slaget. canon; 10 15 20 25 30 Q o Q Q :o P1792 4~ .šßë--ä §_:":° 'I Den uppfinningsenliga maskinen är lämpligen utrustad med en styranordning för styrning av nämnda åtminstone ett kraftdon. Styranordningenkan vara inställd att som funktion av driftstiden minska den tid under vilken nämnda åtminstone ett krafidon driver kolven framåt genom passagen. Styranordningen kan även vara inställd att i samband med avstängning av maskinen förmå kolven att utföra ett sista kolvslag med större slaglängd än det närmast föregående slaget.

Den uppfinningsenliga maskinen kan vidare vara försedd med åtminstone en givare för avkänning av kolvens läge. Givaren är då lämpligen ansluten till styranordningen så att kolvens slag kan påverkas utifrån givarens avläsning.

I en fördelaktig utföringsform är nämnda åtminstone ett kraftdon anordnat att under en inledande del av ett arbetsslag driva kolven framåt med en första kraft och en första hastighet och under en senare del av kolvslaget driva kolven framåt med en andra kraft och en andra hastighet. Den andra kraften överstiger då den första lcrafien och den andra hastigheten understiger den första hastigheten. Nämnda krafidon kan innefatta två hydraulpumpar vilka hydraulpumpar har olika deplacement. Man kan givetvis även tänka sig att maskinen är utrustad med ett flertal hydraulpumpar med olika deplacement.

Maskinen kan vara försedd med ett flertal kolvar varvid hondelen innefattar ett flertal genomgående passager.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV F IGURERNA Fig. 1 visar, delvis i genomskärning, delar av en möjlig utföringsfonn av den uppfinningsenliga maskinen sett ovanifrån i ett utgångsläge för ett arbetsslag.

F ig. 2 visar samma maskin som i Fig. 1 men maskinen visas här i ett framskridet skede av ett arbetsslag.

Fig. 3 visar samma maskin som i Fig. 1 och Fig. 2 men här sedd från sidan.

Fig. 4 visar, en sidovy av ett ändparti som i Fig. 3 markerats med en cirkel med halvdragen linje. 00 0 o 0 00 0 l O 0 0 000 u 0000 0 0 0 0 00 0000 0000 0:0 0 0 0 n 00 000 10 15 20 25 30 Pl792 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 6a Fig. 7 Fig. 7a Fig. 7b Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10 Fig. 11 Fig. 12 Fig. 13 0 00 0 0000 00 0000 I 0 I 0 0 0 00 0 0 0 I visar, schematiskt och sett från sidan, en genomskäming av en hondel med en genomgående passage och en kolv. visar en genomskäming av en hondel med en genomgående passage där en , kolv driver ut komprimerat material genom passagen. visar ett tvärsnitt enligt A-A i Fig. 6. visar en genomskärning av en hondel med genomgående passage där en kolv har nått fram till passagens utloppsände. visar ett skede under utpressningen av material genom en genomgående passage. visar ett tvärsnitt enligt B-B iFig. 7. visar hur en kolv passerat utloppsänden av en genomgående passage. visar ett ändlåge för kolven vid en drifisituation där tillverkning just påbörjats med en kall maskin och där hondelen år ny och ej utsatts för nämnvärt slitage. visar ett ändläge for kolven vid en driftsituation där tillverkning pågått under en period så att hondelen vårmts upp men där honverktyget fortfarande ej utsatts för nämnvärt slitage. visar ett ändläge för kolven vid en driftsituation där tillverkning just påbörjats med en kall maskin men där hondelen använts tidigare och utsatts for slitage. _ visar ett ändläge för kolven vid en driftsituation där tillverkning pågått under en period så att hondelen värmts upp och där hondelen använts tidigare och utsatts for slitage. är ett flödesschema som visar en fórdelaktig styrning av kolven eller kolvarna.

Fig. 14 och 15 visar kolvens rörelse under slutskedet av ett kolvslag.

Fig. 16 Fig. 17 Fig. 18 visar, sett i perspektiv, en möjlig utíöringsform av den uppfinningsenliga maskinen. är en genomskärning av en möjlig utfóringsfonn av kolven. är ett flödesschema som visar ett alternativ till utiöringsfonnen enligt Fig. 1 3 .

O! o u n coon coca coon .I I I I o nu. 0 0100 an u no_ 0 n nu n o un. g 009000 u 00 10 15 20 25 30 528 640 P1792 j 6 -' DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN , Med hänvisning till Fig. 1 - 6 visas en maskin 1 för tillverkning av bränslepellets 2.

Som framgår av Fig. 5 matas brärmbart material 3 till en matningskarnmare 10 i en maskin 1 för tillverkning av bränslepellets. Det brännbara materialet 3 kan utgöras av exempelvis sågspån, flnfördelad halm, bark, barr eller löv eller dylikt. Materialet kan även innehålla avfall från vidareförädling av spannmål. I Fig. 5 antyds hur det brännbara materialet kan föras till matningskammaren 10 genom en tratt 11.

Matningskamrnaren 10 visas i Fig. 5 som belägen i en hondel 4 (d.v.s. ett honverktyg 4) med åtminstone en genomgående långsträckt passage 5 som innefattar åtminstone ett konvergerande avsnitt 6. Det konvergerande avsnittet 6 kan i fördelaktiga utföringsfonner ha en konicitet på cirka 1:10. Hondelen/honverktyget 4 kan utgöras av ett rör/en pipa 4 med en genomgående passage men kan även utgöras av ett sammanhängande block med ett flertal genomgående passager 5. Maskinen 1 innefattar vidare en handel 12 i form av en kolv 12 som är anordnad att utföra arbetsslag in i den långsträckta passagen 5. 1 Fig. 1 och 2 visas hur maskinen 1 har en hondel 4 med ett flertal genomgående passager 5 och ett flertal kolvar 12 varvid varje kolv 12 är anordnad att samverka med en av passagema 5. I stället för ett honverktyg 4 i form av ett samrnanhängandeblock med ett flertal passager 5 kan man ha ett flertal rör 4 placerade bredvid varandra. Åtminstone ett kraftdon 13 är anordnat för att röra kolven 12 eller kolvarna 12 fram och tillbaka. Nämnda kraftdon 13 kan innefatta eller utgöras av exempelvis en eller flera hydraulcylindrar eller hydraulpumpar. I det följ ande kommer hänvisningsbeteckningen 13 att användas som generell beteckning på de delar eller system som användas för att driva kolven eller kolvarna 12. Det skall förstås att nämnda kraftdon 13 kan innefatta ett flertal komponenter. När kolven 1.2 utför ett arbetsslag in i den långsträckta passagen 5 kommer kolven 12 att trycka brännbart material i matningskammaren 10 matningskammaren 10 och in i den långsträckta passagen 5. När materialet trycks genom det konvergerande avsnittet 6 kommer materialet att komprimeras. I den långsträckta passagen 5 kommer materialet också att komprimeras till följd av den friktionskraft mellan det komprimerade materialet och passagens 5 inre vägg som kolven 12 måste övervinna då kolven rör sig genom passagen 5. Friktionen kommer även att ge upphov till friktionsvärme som väsentligt höj er temperaturen. Det har visat sig att finfördelat material som exempelvis sågspån 10 15 20 25 30 528 640 P1792 7 .f bildar fasta sammanhängande bitar när materialet utsätts för högt tryck och temperatur.

Som teoretisk förklaring till detta fenomen har det föreslagits att lignin frigörs vid förhöjd temperatur och fungerar som bindemedel. Det har emellertid visat sig att sammanhängande bränslepellets kan bildas även av material som innehåller föga eller inget lignin om trycket i processen är tillräckligt högt. Den nu föreliggande uppfinningen är inte beroende av någon särskild teoretisk förklaring utan uppfmnarna nöjer sig med att konstatera att praktisk erfarenhet visat att man med högt tryck kan omvandla finfördelat material till sammanhängande pellets. l Fig. 6 visas resultatet av ett arbetsslag med kolven 12 där material 3 i passagen 5 komprimerats och till sist stöts ut genom utloppsänden 9 som sammanhängande bränslepellets 2.

Enligt en fórdelaktig aspekt av uppfinningen är slaglängden för kolven 12 varierbar. Om maskinen innefattar flera kolvar 12 är lämpligen slaglängden fór åtminstone en av kolvama 12 varierbar. Företrädesvis är slaglängden för samtliga kolvar 12 varierbar. I en tänkbar utföringsfonn är slaglängden för varje enskild kolv 12 individuellt varierbar.

Man kan emellertid även tänka sig att en grupp av kolvar 12 styrs tillsammans så att slaglängden för samtliga kolvar 12 ändras på samma sätt. Maskinen 1 är i en fördelaktig utfóringsforrn anordnad att minska kolvens 12 slaglängd som funktion av drifrstiden så att man därigenom motverkar variationer i den friktíonskrafi som uppkommer då ' material pressas genom passagen 5. Betydelsen av den varierbara slaglängden skall nu förklaras med hänvisning till F ig. 7a och F ig. 7b. l Fig. 7a visas hur en genomgående passage 5 i en hondel 4 är fylld med material 3 som av en kolv 12 pressas genom passagen. I Fig. 7a visas hur den del av passagen 5 som är fylld med material 3 sträcker sig över längden L vilket i figuren motsvarar längden från änden av kolven 12 till utloppsänden 9 av passagen 5. I figuren visas hur materialet sträcker sig exakt fram till utloppsänden 9 men det skall inses att detta är en förenkling av verkligheten. Det inses att det material 3 som befinner sig inne i passagen 5 genom komprimering omvandlas till bränslepellets. På 'grund av komprimeringen råder ett visst tryck inne i passagen. Det fmns givetvis även en viss friktion mellan materialet 3 och passagens 5 inre vägg 7. För att kolven 12 skall kunna trycka materialet 3 genom passagen 5 måste kolven 12 övervinna friktionskraften. Då passagen 5 har ett cirkulärcylindriskt tvärsnitt med radien R och diametern D kan friktionskraften uttryckas med fonneln F = uPnDL där F = II 0 0000 0000 0000 . - 0: 0 I 0 0 000 Q oc I I 0 0 o 0 0 0 .. one 00 000 00 Oo 0 0 0; 0 00; 0 00000 I I 10 15 20 25 30 528 640 P1792 ' 8 =.'I=.=. . “- friktionskraften; P = trycket, p. = friktionskoefficienten mellan materialet 3 och i passagens vägg 7. Det inses att 1: är den välkända matematiska konstant som ofta approximeras som eller avrundas till 1: = 3,14. I formeln är 1: och D konstanter. Som flarngår av formeln är friktionskraften beroende av längden L vilket innebär att en ändrad slaglängd för kolven 12 påverkar friktionskrafien. Om kolven 12 vid varje arbetsslag går långt in i passagen 5 innebär detta att längden L vid slutet av kolvslaget blir liten och friktionskraften blir då låg. Om kolven däremot gör korta slag in i passagen 5 innebär detta att längden L vid slutet av arbetsslaget blir större vilket leder till att friktionskraften blir högre. Vid korta arbetsslag kommer alltså maskinen att arbeta med högre friktionskraft. Som förklarats ovan bidrar friktionskraften till komprimeringen av materialet. En högre friktionskraft leder till att materialet komprimeras mer än med en lägre friktionskrafl. Minskad slaglängd för kolven 12 kommer därför att öka komprimeringen av materialet. På samma sätt kommer en ökad slaglängd att resultera i minskad komprimering av det brännbara materialet. Genom att styra slaglängden kan man alltså styra komprimeringen. Om komprimeringsgraden är alltför låg kommer detta att medföra att de bränslepellets som tillverkas inte blir tillräckligt fasta. Detta kan medföra att pelletsen smular vilket i sin tur kan medföra problem vid frammatning av bränslepellets i en pelletsbrännare. I den ovan angivna formeln F = uPnDL kan man ej förutsätta att friktionskoefficienten u är konstant över tiden utan uppfinnarna har fiinnit att friktionskoefficienten varierar. För det första har det visat sig att friktionskoefficienten varierar som funktion av temperaturen i hondelens 4 passage 5. När maskinen 1 startas har den i normalfallet inledningsvis samma temperatur som omgivningen och kan betraktas som ”kall”. När maskinen 1 tas i drift kommer emellertid friktionen i passagen 5 att alstra friktionsvärme vilket leder till en temperaturhöjning. Maskinen når en drifistemperatur där maskinen kan betraktas som ”varm”. Friktionskoefficienten p. är lägre då maskinen är varm än då maskinen är kall.

För att motverka att friktionskraften F sjunker då maskinen blir varm har därför uppfinnarna funnit att slaglängden vid varmt tillstånd skall vara kortare än då maskinen startas i sitt kalla tillstånd. För det andra tenderar fríktionskoefficienten u att bli lägre över tiden som följd av att slitage under drift har en polerande effekt på passagens 5 inre vägg 7. När maskinen är ny och nyss tagits i drift för första gången är friktionen relativt hög. Efter månader eller år av användning kommer friktionen att vara lägre. o o o oooo u: o o to m2 _ 9 Uppfinnama har därför funnit att man bör minska slaglängden då maskinen utsatts iör en längre tids slitage, oberoende av om maskinen arbetar i varmt eller kallt tillstånd.

Det hänvisas nu till F ig. 9 och F ig. 10. Fig. 9 representerar tillståndet för en ny maskin som ännu inte genomgått slitage och där maskinen precis har startats. Maskinen befinner sig alltså i ett ”kallt” tillstånd. Det skall förstås att passagen 5 i hondelen 4 innehåller material som komprimeras till pellets men för att tydliggöra andra aspekter visas inte materialet i figuren. I Fig. 9 har kolven 12 precis avlutat ett arbetsslag och har nått sitt ändläge som markeras med linjen Sla. I Fig. 10 visas situationen efter att maskinen har arbetat sig upp till sitt ”varma” tillstånd. Slaglängden har då reducerats så att kolven 12 når sitt ändläge tidigare vilket markerats med linjen S2a i Fig. 10.

Skillnaden i slaglängd visas som dl. Genom minskningen av slaglängden motverkas en reducering av friktionskraften. Därigenom kan komprimeringsgraden för de bränslepellets som tillverkas hållas oförändrad eller väsentligen oförändrad.

Det hänvisas nu till Fig. ll och Fig. 12. Fig. 11 motsvarar en maskin som varit i bruk under en längre tid och som genomgått slitage. Maskinen i Fig. 11 har precis startats och är alltså ”kall”. Kolven 12 når nu sitt ändläge vid linjen Slb. I Fig. ll har även ändläget Sla för en ny maskin indikerats. Som framgår av figuren uppnås läget Slb tidigare än läget Sla. Vid jämförelse mellan F ig. 11 och Fig. 12 kan man således se att slaglängden vis ”kall” maskin minskat med avståndet ds. Slaglängden är alltså kortare än för en ny maskin. I Fig. 12 visas tillståndet för en maskin som utsatts för slitage som slipat väggen 7 i passagen 5 och som dessutom befinner sig i sitt ”varma” tillstånd. Ändläget för kolven 12 visas här med linjen S2b. Som framgår av Fig. 12 har alltså slaglängden reducerats i förhållande till vad som visas i Fig. ll. Skillnadeni slaglängd i har i Fig. 12 markerats som d;. Genom att slaglängden för kolven 12 reduceras då OIIO OIOI IIOO o I o o olo oo o o o no _ Ü i O c noaooo o n o n o; . oo o no ooo o: oøo oo C00 o to o olo maskinen utsätts för slitage kan man motverka att komprimeringsgraden sjunker över tiden. Uppfinnarna har funnit att i praktiken kan skillnaden dl, d; i slaglängd mellan en kall och en varm maskin vara cirka 5 mm. Som exempel kan nämnas att kolven 12 vid start av en ny maskin kan tänkas röra sig 15mm in i passagen 5 medan kolven kanske rör sig cirka 10 mm in i passagen 5 då maskinen är vann. 9 Ile: 0000 coon oo Ia I o c g 1 O o 000 Q 0000 00 I I i o o o O 0 Ino I. 000 In 00 Obi 0 I i O OO! O OIII Ino I n 10 l5 20 25 30 528 640 P1792 i 10 . ' Det skall förstås att när det i denna ansökan talas om ”drifistid” kan driftstiden mätas i antal arbetsslag som utförts av kolven. I synnerhet när man talar om den sammanlagda driftstiden som leder till slitage på den genomgående passagens 6 inre vägg 7 det främst antalet arbetsslag som är avgörande.

Det skall förstås att reglering av slaglängden inte nödvändigtvis behöver innebära minslming av slaglängden. Om man exempelvis finner att komprimeringen av de bränslepellets som tillverkas är för hög kan man i enlighet med den uppfinningsenliga metoden öka slaglängden så att komprimeringsgraden minskar.

En ytterligare fördelaktig möjlighet skall nu förklaras med hänvisning till Fig. 7, Fig. 7a och Fig. 8. Maskinen 1 kan med fördel vara anordnad att i samband med avstängning utföra ett kolvslag med större slaglängd än det närmast föregående slaget. I Fig. 7a visas således hur en viss mängd material 3 finns i hondelens 4 passage 5 vid slutet av ett kolvslag. Maskinen skall nu stängas av. I Fig. 7 visas hur kolven 12 i samband med avstängningen får gå ända fram till utloppsänden 9 för passagen 5. Allt material i passagen 5 stöts då ut och inget material som kan bilda en propp blir kvar i passagen 5. I Fig. 8 visas hur kolven 12 till och med passerat bortom utloppsänden 9. Det skall förstås att kolven 12 inte nödvändigtvis måste gå ända fram till utloppsänden 9. Om kolven 12 helt enkelt utför ett längre slag i samband med avstängning men inte går ända fram blir visserligen en viss mängd material kvar i passagen 5 men mängden material som blir kvar är mindre och om en propp bildas blir proppen kortare och kan lättare stötas uti samband med avstängning. Genom att i samband med avstängning utföra ett längre kolvslag motverkas alltså uppkomsten av proppar.

Maskinen 1 kan i fördelaktiga utfóringsfonner vara utrustad med en styranordníng för styrning av nämnda åtminstone ett kraftdon 13. I Fig. 13 indikeras styranordningen symboliskt med hänvisningssiffran 14. Styranordningen kan utgöras av ett programmerbart så kallat PLC-system (PLC=Programmable Logic Control).

Styranordningen 14 är lämpligen inställd att som funktion av driftstiden minska den tid under vilken nämnda åtminstone ett kraftdon 13 driver kolven 12 framåt genom passagen 5. Styranordningen 14 kan vara inställd för att ändra slaglängden efter en I 0 Unn O OIOI Jo n c 0 0 O IDO OI O oc n 000: nano 0000 0 0 on I 0 Q I u 0 0 0 0 e I I 00 000 0 n n I 0 0000 I oo 0 0 I 0 0 I On 10 15 20 25 30 P1792 11 förutbestämd tid. Denna tid som kan räknas i exempelvis antal kolvslag eller minuter och timmar kan ställas in utgående från erfarenhet. Tiderna kan ställas in som fasta förutbestämda värden som bland annat beror på vilket material som används för pelletstillverkningen. Beroende på om materialet är exempelvis sågspån, halm eller barr kan tiderna variera. Styranordningen 14 kan vara inställd på att ändra slaglängden med ett iörutbestämt värde alter en viss tid. Alternativt kan man tänka sig att slaglängden ändras kontinuerligt. I stället för att ställa en viss tid kan slaglängden regleras utifrån någon annan parameter, exempelvis uppmätt temperatur för honverktyget 4.

Det skall förstås att man inte nödvändigtvis måste ha en programrnerbar styranordning - 14 för att utnyttja uppfinningen. I stället kan en operatör undersöka pelletsen i samband med tillverkningen. När operatören bedömer att de bränslepellets som tillverkas börjar bli för lösa kan operatören manuellt reducera slaglängden för kolven, exempelvis genom att vrida på en potentiometer som reglerar slaglängden.

Som indikeras i Fig. 1, 2 och 13 kan maskinen 1 vara försedd med åtminstone en givare l5a, 15b. Givaren eller givarna l5a, 15b är avsedd 'för avkäririing av kolvens 12 läge och givaren 15 är ansluten till styranordningen 14 så att kolvens 12 slag kan påverkas utifrån givarens 15 avläsning. I Fig. 1 och 2 visas hur maskinen 1 är försedd med en främre givare 15a och en bakre givare 15b. I Fig. 1 och Fig. 2 visas hur båda givarna l5a, 15b är placerade på en och samma sida av kraftdonet 13. Denna återgivning skall främst förstås som en schematisk återgivning. Som framgår av Fig. 3 kan maskinen vara anordnad att kunna utföra arbetsslag i två riktningar (till höger och till vänster i Fig. 3).

Det kan då vara lämpligt att ha en givare 15a på den vänstra delen av maskinen (den del som gör arbetsslag åt vänster i Fig. 3) och en givare 15b på den högra delen av maskinen (den del som gör arbetsslag åt höger i Fig. 3). Givaren 15:: på den vänstra sidan av maskinen detekterar då läget för en eller flera kolvar 12 som gör arbetsslag åt vänster och givaren 15b på höger sida av maskinen detekterar läget för en eller flera kolvar 12 som gör arbetsslag åt höger (ej visat i Fig. 1 och Fig. 2). Detta kan med fördel göras genom att en givare 15a ger signal när en kolv 12 eller grupp av kolvar 12 passerar givaren 15a under ett arbetsslag åt vänster i Fig. 3. På motsvarande sätt kan en andra givare 15b ge signal när en kolv 12 eller grupp av kolvar 12 passerar givaren 15 bl 10 15 20 25 30 Pl792 . 12 under ett arbetsslag åt höger i Fig. 3. Givaren eller givama 15a, 1Sb kan vara exempelvis en induktiv beröringsfn' givare 15 som känner när ett metalliöremål kommer i närheten. Om en kolv 12 hindras i sin rörelse genom att något hårt föremål (exempelvis en mutter) har hamnat i passagen 5 indikeras detta genom att givaren 15a, 15b inte påverkas vid den tidpunkt den skall eftersom kolven 12 inte rör sig som den skall. Styranordningen 14 kan då stänga av systemet och ge signal att något är fel så att en operatör kan avlägsna hindret eller vidtaga annan åtgärd. Eventuellt kan man även ha en ytterligare givare (ej visad) placerad vid mitten av maskinen för att känna av när kolvarna befinner sig i viloläge. Det skall dock förstås att viloläget inte nödvändigtvis måste vara detsamma som mittläge och att den givare som skall känna av om kolvarna befinner sig i viloläge inte nödvändigtvis behöver vara placerad vid mitten av maskinen.

Det skall förstås att styranordningen 14 för styrning av nämnda åtminstone ett krattdon 13 även kan vara inställd for att i samband med avstängning av maskinen 1 förmå kolven 12 att utföra ett sista kolvslag med större slaglängd än det närmast föregående slaget.

En ytterligare fórdelaktig utíöringsforrn av den uppfinningsenliga metoden och den uppfinningsenliga maskinen skall nu förklaras med hänvisning till Fig. 13, 14 och 15.

Som angetts ovan kan kolven eller kolvarna 12 drivas med en eller flera hydrauliska cylindrar. Sådana hydrauliska cylindrar kan lämpligen arbeta med hydraulolj a. I Fig. 13 visas schematiskt hur en hydraulisk cylinder 23 kan vara ansluten till två hydraulpurnpar 16 och 17 som kan drivas med exempelvis en elmotor 20.

Hydraulpumpama 16, 17 kan rent fysiskt vara belägna i en tank 21 som innehåller olja, se Fig. 3. I Fig. 3 visas även symboliskt hur hydraulolja kan föras från tanken 21 genom en schematiskt indikerad ledning 30 som leder till de delar av krafidonet 13 som verkar mer direkt på kolven eller kolvama 12. Det inses att hydraulcylindem 23 kan utgöra åtminstone en del av tidigare Omnämnda åtminstone ett krafldon 13 som är anordnat att driva kolven 12. Enligt en tördelaktig aspekt av uppfinningen är hydraulcylindern 23 anordnad att under en inledande del av ett arbetsslag driva kolven 12 framåt med en första kraft och en första hastighet och under en senare del av kolvslaget driva kolven 12 framåt med en andra lcraft och en andra hastighet varvid den andra hatten överstiger u nøoo~< C000 C000 0000 00 l n un. 0 1000 0 n n n 0 nu n 000 00 000 00 den första kraften och den andra hastigheten understiger den första hastigheten. För att maskinen 1 skall arbeta snabbt och upprätthålla hög produktivitet är det önskvärt att kolven eller kolvarna 12 rör sig snabbt. Det är emellertid också nödvändigt att kolven eller kalvarna 12 kan åstadkomma en tillräckligt hög kraft då material pressas genom passagen. Som framgår av Fig. 13 drivs hydraulcylindem 23 med åtminstone två hydraulpurnpar 16, 17. Dessa pumpar har olika deplacement så att pumpen 16 har ett lägre deplacement och pumpen 17 ett högre deplacement. Båda pumparna 16, 17 är anslutna till hydraulcylindem 23 genom ledningar som antyds schematiskt i Fig. 13. Det hydrauliska systemet innefattar även en backventil 22 i den ledning som går från pumpen 17 med det större deplacementet och fram till hydraulcylindem 23.

Hydraulsystemet innefattar vidare tryckregulatorer 24, 25. En första tryckregulator 25 kan vara inställd för ett högt tryck, förslagsvis 150 bar. En andra tryckregulator 24 kan vara inställd på ett lägre tryck, förslagsvis 50 bar. I ett inledníngsskede av ett arbetsslag för en kolv 12 har materialet 3 i matningskammaren 10 inte komprimerats så mycket och kolven 12 behöver inte så stor kraft för att röra sig framåt. Hydraulcylindem 23 behöver då inte arbeta med stor kraft. l detta skede drivs hydraulcylindem av båda pumparna 16, 17, När materialet 3 som skall omvandlas till bränslepellets har nått en viss komprimeringsgrad blir trycket i hydraulcylindem 23 för högt för att båda pumparna skall kunna driva hydraulcylindem. Backventilen 22 har till funktion att hindra oljeflödet att gå bakvägen till tank. I stället för att drivas av båda pumparna kommer hydraulcylindem 23 att övergå till att drivas enbart av pumpen 16 med det lägre deplacementet eftersom denna pump kan arbeta mot ett högre tryck i systemet. Det inses att detta medför att kolven 12 under ett inledningsskede kommer att röra sig med en relativt hög hastighet och under ett avlutande skede med lägre hastighet och större kraft. I hydraulsystemet finns även en hydraulisk riktningsventil 26 som bestämmer riktningen för hydraulcylindem 23. Beroende på läget för riktningsventilen 26 kan hydraulcylindem 23 driva kolven 12 framåt genom passagen 5 eller bakåt till utgångsläge för ett nytt kolvslag. När kolven 12 drivs bakåt i ett ”minus-slag” kan detta också utnyttjas för att pressa pellets om man har en maskin som kan arbeta i två riktningar som antyds i Fig. 3. Ett positivt arbetsslag eller ”plus-slag” i den ena riktningen innebär då att man samtidigt genomför ett ”minus-slag” i den andra riktningen, det vill säga drar kolven eller kolvarna 12 bakåt. Läget för riktningsventilen 10 15 20 25 30 o o o o o 0 o oo lan Oona 26 kan styras av styranordningen 14. Detta sker i en fórdelaktig-utiöringsforrn genom att läget för riktningsventilen 26 styrs av signaler från en eller flera givare 15 för avkänning av läget för kolven 12. Man kan även tänka sig att en eller flera givare 15 för avkänning av kolvens 12 läge är direkt kopplade till riktningsventilen 26 på sådant sätt att riktningsventilen 26 slår om automatiskt vid vissa positioner for kolven 12.

Riktningsventilen 26 kan då slå om något innan kolven 12 nått slutet (ändläget) av sitt arbetsslag eftersom man får räkna med att viss tid åtgår för inbromsning av kolvens 12 rörelse innan kolven kan börja röra sig i motsatt riktning. Regleringen av kolvens 12 slaglängd kan då ske genom att man ändrar den tid som törflyter från det att givaren 15a, 15b detekterar kolven fram till dess att riktningsventilen 26 slår om. Det skall dock inses att man kan tänka sig uttöringsfonner den uppfinningsenliga maskinen och det uppfmningsenliga förfarandet kan styras helt utan givare så att riktningsventilen 26 styrs uteslutande av en timer. Med hänvisningssiffran 27 betecknas en temperaturgivare för hydrauloljan. Temperaturgivaren 27 kan lämpligen vara kopplad till styranordningen 14. Det hänvisas nu till Fig. 14 och 15. Under en första tid sträcka t; kommer kolven 12 under sitt kolvslag att röra sig med en första hastighet som är relativt hög samtidigt som kraften i kolvslaget är relativt låg. Vid ett visst läge för kolven 12 blir trycket för högt och hydraulcylindem 23 kommer under den återstående sträckan t; att drivas enbart av pumpen 16 med det lägre deplacementet. .Den totala längden av kolvslaget betecknas med tg. Genom att den uppfinningsenliga maskinen 1 är försedd med två pumpar med olika deplacement uppnås således den fördelen att man kan hålla en hög hastighet under en stor del av kolvens 12 arbetsslag samtidigt som kolven 12 kan arbeta vid ett högt tryck när detta erfordras under slutet av ett kolvslag. Det skall förstås att sträckan t;i normalfallet är relativt liten. Om den totala slaglängden t; är runt 200 mm kan sträckan t; vara i storleksordningen 10 mm.

Det skall förstås att hydraulcylindem 23 lämpligen har en hydraulkolv 31 som indikeras i Fig. 2. I Fig. 1 och 2 visas hur hydraulkolven 31 kan vara kopplad till en platta 28 som kan vara fast förbunden med den bakre änden av ett flertal arbetskolvar 12. I Fig. 3 visas i även en ytterligare ledning 29 för hydraulolja som kan användas i samband med ett arbetsslag åt höger i Fig. 3. oo Iloa oo boota o I o ' o P1792 « 14 5".. .i 528 640 oo oooo oo oooo o o o o n n o o o: oo I o o lo o o o o o oon o o o o o o o o I o o o u o n u o oo nu mono o P1792 15 .

Med hänvisning till Fig. 18 skall nu en utiöringsforrn förklaras som utgör ett alternativ till den utfóringsforrn som visas i Fig. 13. Liksom i uttöringsforrnen enligt Fig. 13 styrs hydraulcylindem 23 av en riktningsventil 26. Dessutom finns en andra riktningsventil 33 i ledningen från pumpen 17 med stort deplacement.- Det skall vidare inses att man 5 även vid uttöringsformen enligt F ig. 18 kan ha en styranordriing 14, exempelvis ett PLC-system. Riktningsventilen 26 får sitt tryck och oljeflöde från hydraulaggregatets båda pumpar 16, 17. När riktningsventilen 26 är opåverkad strömmar oljan endast rakt igenom och tillbaka till tanken utan att påverka hydraulcylindern 23. När en signal kommer till riktningsventilen 26 att inta läge ”a” eller ”b” kommer riktningsventilen 26 10 att inta läge för att påverka hydraulcylindern 23 att utföra ett plus- eller minusslag. Om motståndet mot hydraulcylindems 23 rörelse ökar kommer trycket i ledningen 34 för hydrauloljan att öka. I ledningen 34 är en pressostat 32 monterad. Pressostaten 32 är en tryckströmställare med en mikrobrytare som ändrar läge vid ett fórutbestämt tryck. När trycket överstiger inställt värde växlar pressostaten 32 och en elektrisk signal från 15 pressostaten 32 meddelar styranordningen/PLC-systemet att trycket överstiger det inställda värdet. PLC-systemet kan då ge signal till den andra riktningsventilen 33 att ändra läge. Hydrauloljan från pumpen 17 med stort deplacement strömmar då direkt över till tanken utan att passera den törsta riktningsventilen 26. I detta läge kommer endast pumpen 16 med litet deplacement att ge flöde och tryck via den forsta 20 riktningsventilen 26 till hydraulcylindem 23. I utföringsformen enligt Fig. 18 behövs således inte den baekventil 22 som visas i Fig. 13.

Det skall förstås att idén med två hydraulpumpar 16, 17 med olika deplacement kan ü-z användas oberoende av om slaglängden regleras som funktion av driftstiden eller ej. Det få ° 25 skall också förstås att den princip som här visats med två hydraulpumpar även kan §':°¿ nyttjas med fler än två pumpar. Sålunda kan man utnyttja exempelvis tre hydraulpmnpar f: med olika deplacement. Till exempel kan man ha en första hydraulpump med ett lågt å: deplacement, en andra hydraulpurnp med ett något högre deplacement och en tredje -g hydraulpurnp med ett deplacement som är högre än den andra hydraulpumpens 30 deplacement. På ett motsvarande sätt kan man tänka sig fyra, fem eller ännu fler hydraulpumpar. Uppñnningen kan även uppfattas mer allmänt som en metod för drifi av IDO oo oo oo ___: en pelletspress där man i början av ett arbetsslag driver kolven 12 snabbt men med låg b! I O I 0000 i! I 0 0 u nu .C Û IÜ i UQII III' IIII o O o o I» oc 0 I n o d o a o o n o noe o coon u n o n q g o u oo oc. oo os: 10 15 20 25 30 528 640 Pivøz 16 - - kraft och längre fram under slaget driver kolven med hög krafi och låg hastighet.. Denna princip kan användas oberoende av om slaglängden regleras eller ej. Det skall också inses att uppfinningen kan uppfattas i termer av en maskin för tillverkning av pellets där man använder hydraulpumpar med olika deplacement, oberoende av om maskinen är anordnad för varierbar slaglängd eller ej. Genom att använda hydraulpumpar med olika deplacement uppnås bland annat den fördelen att energiförbrukningen kan minskas.

I Fig. 16 visas i perspektiv en möjlig utföringsforrn som något skiljer sig från utfóringsfonnen enligt Fig. 1 ~ 3. Den i Fig. 16 visade uttöringsfonnen använder inte ett sammanhängande honverktyg 4 med ett flertal passager. I stället har maskinen ett flertal separata hondelar 4 i form av rör 4. Den i Fig. 16 visade maskinen har även en svängbar kåpa 19 som är försedd med trattar 11 för matning av spån eller annat material till matningskamrar 10.

Som visas i Fig. 3 och 16 kan maskinen 1 vara konstruerad för att utföra arbetsslag i två riktningar. När maskinen utför ett arbetsslag i en riktning så att en uppsättning arbetskolvar 12 rör sig trarnåt innebär detta samtidigt att en annan uppsättning kolvar dras tillbaka. Samma hydraulsystem kan då utnyttjas. 1 Fig. 17 visas en möjlig utföringsforrn av en kolv 12. Den i Fig. 17 visade kolven 12 är en tvådelad kolv som innefattar en inre kolvdel 12a och en yttre kolvdel 12b. g Kolvdelama 12a, 12b kan vara förbundna med en icke visad friktionskoppling. Den “ yttre kolvdelen 12b är försedd med ett stopp 18 som hejdar den yttre kolvdelens rörelse när denna möter en kant på hondelen 4 så att endast den inre kolvdelen 12a deltar i en sista del av kolvens arbetsslag. Det skall dock förstås att detta endast är ett exempel på en möjlig utformning av kolven 12. Den nu föreliggande maskinen och metoden kan givetvis tillämpas även med en kolv 12 som inte är tvådelad.

Vid tillverkning av bränslepellets 2 enligt den uppfinningsenliga metoden kommer således brännbart material 3 att komprimeras genom att materialet 3 pressas av en kolv 12 i på varandra följande kolvslag genom en långsträckt passage 5. Som beskrivits ovan i innefattar passagen 5 åtminstone ett konvergerande avsnitt 6 och en utloppsände 9. nu 0 0 c 0000 of o o 0 nl 10 15 20 25 30 P1792 17 " Enligt den uppfinningsenliga metoden har åtminstone ett kolvslag en slaglängd som skiljer sig från slaglängden för ett tidigare kolvslag. Enligt en aspekt av den uppfinningsenliga metoden ökar slaglängden i samband med ett uppehåll i tillverkningen så att det sista kolvslaget som pressar ut material före uppehållet blir längre än det närmast föregående kolvslaget. Det sista kolvslaget före uppehållet kan då ha en slaglängd som för kolven 12 till passagens 5 utloppsände eller ännu längre.

Enligt en annan aspekt av den uppfinningsenliga metoden minskas slaglängden som funktion av drifrstiden så att man därigenom motverkar variationer i den friktionskraft som uppkommer då materialet pressas genom passagen 5. Detta kan ske genom att slaglängden minskas som fimktion av den sammanlagda drifistiden eller som funktion av driftstiden sedan det senaste uppehållet i tillverkningen. I normalfallet minskas slaglängden som funktion av både den sammanlagda driftstiden och driftstiden sedan det senaste uppehållet i tillverkningen. Man kan givetvis även tänka sig att slaglängden i stället ökas om detta skulle visa sig motiverat, exempelvis för att minska komprimeringsgraden.

Det skall förstås att principen om reglering av kolvens slaglängd for att motverka variationer i friktionskraften kan tillämpas oberoende av om man i samband med avstängning utför ett extra långt arbetsslag eller ej. Det skall också förstås att idén att utfora ett extra långt arbetsslag i samband med avstängning kan utnyttjas oberoende av om man i övrigt reglerar slaglängden eller ej. Dock är det givetvis fördelaktigt att utnyttja båda dessa idéer samtidigt. Genom att tillhandahålla en maskin med varierbar slaglängd kan båda dessa principer utnyttjas, var försig eller tillsammans.

Genom uppfinningen uppnås bland armat den fördelen att ändringar i fiilctionskraften kan motverkas så att man kan upprätthålla en konstant eller i det närmaste konstant kompressionsgrad vid tillverkning av bränslepellets. Därigenom erhåller man bränslepellets vars egenskaper inte är så beroende av när under tillverkningsprocessen de har framställts.

Claims (1)

1. 0 20 25 30 528 64-0 PATENTKRAV l. En metod för tillverkning av bränslepellets (2) vid vilken metod brännbart material (3) komprimeras genom att materialet (3) pressas av en kolv (12) i på varandra följande kolvslag genom en långsträckt passage (5) som innefattar åtminstone ett konvergerande avsnitt (6) och en utloppsände (9) och vid vilken metod åtminstone ett kolvslag har en slaglängd som skiljer sig från slaglängden för ett tidigare kolvslag, k än n e t e c k n a d a v att slaglängden minskas som funktion av driftstideri så att man därigenom motverkar variationer i den fiiktionskrafi som uppkommer då materialet pressas genom passagen (5). . Enmetod enligtkravet 1, kännetecknad av att slaglängdenminskas som funktion av den sammanlagda drifistiden. . En metod enligt kravet 1, k änn et e ckn ad av att slaglängden minskas som funktion av drifistiden sedan det senaste uppehållet i tillverkningen. . Enmetod enligtkravet Lkännetecknad av att slaglängden ökarisambarid med ett uppehåll i tillverkningen så att det sista kolvslaget som pressar ut material töre uppehållet blir längre än det närmast föregående kolvslaget. . En metod enligt kravet 4, k änn et e c kn ad av att det sista kolvslaget töre uppehållet har en slaglängd som rör kolven (12) till passagens (5) utloppsände. . En maskin (1) för tillverkning av bränslepellets (2) vilken maskin innefattar en hondel (4) med åtminstone en genomgående långsträckt passage (5) som innefattar åtminstone ett konvergerande avsnitt (6), en kolv (12) som är anordnad att utföra arbetsslag in i den långsträckta passagen (5) varvid slaglängden för kolven ( 12) är varierbar och åtminstone ett krafidon (13) för att * röra kolven (12) fram och tillbaka, känneteckn ad av att maskinen (1) innefattar en styranordning (14) som är anordnad att minska kolvens (12) slaglängd som funktion av driitstiden så att man därigenom motverkar 20 25 30 Pl792 528 6% variationer i den friktionslcrafi som uppkommer då material pressas genom passagen (5). En maskin (1) enligt kravet 6, kännetecknad av att maskinen (1) är anordnad att vid avstängning utföra ett sista kolvslag med större slaglängd än det närmast föregående slaget. En maskin (l) enligt kravet 6, kännetecknad av att maskinens (1) styranordning (14) är anordnad att styra nämnda åtminstone ett krafidon och vilken styranordning är inställd att som funktion av drifistiden minska den tid under vilken nämnda åtminstone ett krafidon (13) driver kolven (12) framåt genom passagen (5). En maskin (1) enligt kravet 8, kännetecknad av att maskinen (1) är försedd med åtminstone en givare (15) rör avkämiing av kolvens (12) läge vilken givare (15) är ansluten till styranordnirrgen (14) så att kolvens (12) slag kan påverkas utifrån givarens (15) avläsning. 10. Enmaskin (1) enligtkravet 7, kännetecknad av attmaskinen(1)är ll. utrustad med en styranordning (14) för styrning av nämnda åtminstone ett krafidon (13) och vilken styr-anordning (14) är inställd att i samband med avstängning av maskinen (1) förmå kolven (12) att utföra ett sista kolvslag med större slaglängd än det närmast föregående slaget. En maskin (1) enligt vilket som helst av kraven 6 - 10, känneteckn ad av att nämnda åtminstone ett krafidon (13) är anordnat att under en inledande del av ett arbetsslag driva kolven (12) fiamåt med en första lcratt och en första hastighet och under en senare del av kolvslaget driva kolven (12) framåt med en andra lcraft och en andra hastighet varvid den andra kraften överstiger den första kraften och den andra hastigheten understiger den första hastigheten. 5 528 640 P1792 20 12. En maskin enligt kravet 11, känn etecknad av att nämnda åtminstone ett mafiaon (13) innefattar wa hydrauipumpar (16, 17) vilka hydraulpumpflr (16, 17) har olika deplacement. 13. En maskin (1) enligt vilket som helst av kraven 6 - 12, kännet ecknad av att nämnda hondel (4) innefattar ett flertal genomgående passager och att maskinen (1) innefattar ett flertal kolvar (12).