WO2011038920A2 - Pelletierpresse und verfahren zum betreiben einer pelletierpresse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets (10), vorzugsweise aus Biomasse (1) zur Verwendung als Brennmaterial in Feuerstellen, und in der Pelletierpresse (3) zumindest eine ein- oder mehrteilige Matrize (4) mit einer Vielzahl an Bohrungen (13) zur Verpressung der Biomasse (1), zumindest eine auf einer Abrollfläche (19) der Matrize (4) abrollende Walze (5) und zumindest eine Antriebsvorrichtung für die Matrize (4) und/oder die Walze (5) angeordnet sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine Pelletierpresse zu schaffen, die es ermöglicht eine Matrize zu verwenden, die eine Abrollfläche für eine Walze aus mehreren Matrizensegmenten ausbildet, wobei die Matrizensegmente unterschiedliche Höhen in Durchleitungsrichtung aufweisen können. Die Erfindung besteht darin, dass zur Bildung einer gleichmäßigen Abrollfläche (19) einer Matrize (4) aus unterschiedliche hohen Matrizensegmenten (7, 7',...) zumindest eine Zwischenschicht (17) zwischen dem Matrizensegmenten (7, 7',...) und dem Stützmittel und/oder zumindest eine Stellvorrichtung (18) für zumindest ein Matrizensegment (7, 7',...) angeordnet ist. Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben einer Pelletierpresse.

Description

Pelletierpresse und Verfahren zum Betreiben einer Pelletierpresse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pelletierpresse nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und auf ein Verfahren zum Betreiben einer

Pelletierpresse nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 14.

Die Herstellung von Pellets, auch Presslinge oder Granulat genannt, aus Feingut oder verdichtetem und/oder aufgeschmolzenem Material ist bereits bekannt. Die Herstellung von Pellets, respektive Holzpellets, aus

vorzugsweise zerkleinerter Biomasse, wie Sägespäne, Staub oder

dergleichen ist ebenfalls bereits hinreichend bekannt und wird im Bereich der erneuerbaren Energien als zukunftsweisende Technologie für den

Klimaschutz, besonders in Europa, propagiert. Als Rohstoff wird in der Regel Spanmaterial aus der holzverarbeitenden Industrie genutzt, es können aber auch frisch geschlagene Bestände oder in der holzverarbeitenden Industrie nicht verwertbare Holzarten oder Abfallstoffe verwertet werden. Für den Markt an Holzpellets zur Versorgung von Kleinfeuerungsanlagen in Ein- oder Mehrfamilienhäusern ist vorzugsweise schadstofffreies Grundmaterial zu verwenden. Blockkraftwerke oder spezielle Hochtemperatur- feuerungsanlagen zur Wärmeerzeugung und/oder elektrischen Energie Gewinnung (Kombikraftwerke) können aber auch in geringen Mengen schadstoffbelastetes Material (Pellets aus Span- oder MDF-Platten mit oder ohne einer Beschichtung oder einer Lackierung) sauber verbrennen. Die Holzpellets werden üblicherweise in so genannten Pelletierpressen hergestellt, in denen das zu verpressende Material durch bewegte und/oder aktive abrollende Walzen, auch Kollerrollen genannt, durch Bohrungen einer Matrize gedrückt wird. Durch die Bohrungen wird das Material (Biomasse) geformt und als Stränge aus den Bohrungen ausgetragen. Unter Bohrungen werden alle Öffnungen verstanden, die, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt, in einer Matrize zur Durchleitung und Formung des Materials angeordnet sind. Die Bohrungen können dabei auch größere Einlaufbereiche (Senkungen) zur Verbesserung des Pressvorganges aufweisen und gehärtet sein oder gehärtete Hülsen in den Bohrungen aufweisen.

Im Bereich der Matrizen werden Flach- und Ringmatrizen unterschieden. An Ringmatrizen laufen zur Verpressung außen oder innen Walzen um, an Flachmatrizen rollen die Kollerwalzen kreisförmig (Mühlenbauweise) oder linear reversierend ab. Die Erfindung befasst sich vorzugsweise mit

Flachmatrizen letzterer Bauart, kann aber ggf. auch bei Ringmatrizen verwendet werden. Auf die Möglichkeiten der Aufbereitung und der Streuung der Biomasse, bzw. der Nachbereitung (Zerkleinerung der Stränge, Kühlung, Lagerung, Transport) der Pellets muss nicht weiter eingegangen werden. Hierzu wird auf den Stand der Technik verwiesen. Durch die mittlerweile weltweit anerkannte Klimaerwärmung ist die Industrie gezwungen die großindustrielle Herstellung von Holzpellets zu forcieren und zu verbilligen. Ein wesentliches Verschleißteil der Pelletierpressen ist die Matrize selbst. Durch das Eindrücken und Verdichten der Biomasse an den Wänden der Bohrungen entstehen hohe Reibungswerte und Drücke, welche die Matrizenbohrungen erodieren und mit der Zeit vergrößern. Gleichzeitig kann es bei der Zufuhr der Biomasse vorkommen, dass hochdichte

Elemente, wie Steine, Metallstücke oder dergleichen auf die Flachmatrize gelangen und durch die abrollenden Walzen in die Matrize gedrückt werden. Es entstehen Verwerfungen der Oberfläche der Matrize oder Ausfransungen der Bohrungen, dies führt wiederum zu einer unregelmäßigen Verpressung der Restschicht der Biomasse auf der Abrollfläche der Matrize, weil die Biomasse der Restschicht durch die Störungen der Abrollfläche nicht mehr frei in alle Richtungen fließen kann. Es entsteht eine wellenförmige

Restschicht, die zu unkalkulierbaren maschinendynamischen Schwingungen in der Pelletierpresse führen kann. Es können sich aber auch hochdichte Koagulationen der Biomasse ausbilden, die wiederum die Abrollfläche der Matrize weiter schädigen und/oder während des Durchganges durch die Bohrungen erhöhten Verschleiß verursachen.

Im Extremfall führen mangelhafte Abrollflächen zu„schlagenden" oder auch „knallenden" Walzen, die insgesamt schädlich für die Pelletierpresse, aber auch insbesondere für die Walzen und die Matrizen sind. In der Natur der Produktion lässt es sich aber nicht vermeiden, dass

Schädigungen oder Verschleiß der Matrize über einen gewissen

Produktionszeitraum auftreten. Das Aufbereiten einer Matrize an sich kann dabei durch vielerlei verfahrenstechnische Möglichkeiten geschehen, wie Abschleifen/Abhobeln der gesamten Matrize, Auftragsschweißen bei Vertiefungen oder Ausbohren eines lokalen Schadens respektive einer Bohrung und Einsetzen eines Verschlusses bzw. einer Hülse in eine

Bohrung. Matrizen mit verschleißfesten Beschichtungen oder

Oberflächenhärtungen sind ausreichend bekannt.

Bei der Auslegung einer Matrize für eine Pelletierpresse wurde bisher so vorgegangen, dass in ein Vollmaterial Durchgangsbohrungen eingebracht werden. Dabei wird das Vollmaterial in seiner Höhe, diese entspricht im Wesentlichen der Ausrichtung der Durchgangsbohrungen, derart ausgelegt, dass es die notwendigen Kräfte einer oder mehrere Kollerwalzen während des Pelletiervorganges tragen kann. Dies führt in der Regel zu einer

Matrizenhöhe von mehr als 100 mm, abhängig vom zu verdichtenden Ausgangsprodukt. Um den Verschleiß in Grenzen zu halten, ist es bekannt die Matrize zu härten und/oder in die Bohrungen Hülsen einzusetzen, die ein hochwertigeres Material aufweisen und/oder austauschbar sind

(DE 27 08 562 A1 ). Diese Lösungen erfordern aber wiederum einen hohen Kosteneinsatz um die notwendigen Tieflochbohrungen der Matrize zu erstellen. Hinzu kommen die notwendigen Arbeiten um die Bohrungen einlaufseitig auf das zu pressende Gut einzustellen (bspw. Aufweitung in Konusform) oder Auftrags- oder Durchhärtungsmaßnahmen. Die besagte Einbringung der Verschleißhülsen ist ebenfalls zeitaufwendig und benötigt sehr genaue Passungen. Damit zeigt sich, dass die Matrize mittlerweile (durch die gestiegenen Rohstoff- und Mannstundenpreise) mit zu den teuersten Maschinenelementen einer Pelletierpresse gehört.

Es wäre also von Vorteil die Matrize ggf. nicht nur in ihren Schichten sondern auch in ihrer Abrollfläche aufzuteilen um ggf. einzelne Teile der Matrize, die während des Betriebes übermäßig abgenutzt worden sind auszutauschen, zu ersetzen oder wieder aufzubereiten. Ein sehr aufwendiges Verfahren zur Aufbereitung einer Matrize wäre die Abrollfläche anzuschleifen, eine

Auftragsbeschichtung oder -schweißung vorzunehmen und die Oberfläche wieder zu bearbeiten, vorzugsweise zu schleifen. Mit diesem Vorgang könnte es beispielsweise erreicht werden, dass die Matrizenhöhe nicht variiert, sondern auch nach der Aufarbeitung gleich bleibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine Pelletierpresse der

vorgenannten Art zur Herstellung von Pellets zu schaffen, die es ermöglicht eine Matrize zu verwenden, die eine Abrollfläche für eine Walze aus mehreren Matrizensegmenten ausbildet, wobei die Matrizensegmente unterschiedliche Höhen in Durchleitungsrichtung aufweisen können. Die Aufgabe der Erfindung besteht weiter darin, eine Verfahren zum Betreiben einer Pelletierpresse zu schaffen, das es ermöglicht während des Betriebes die Matrize oder ein Matrizensegment nachzuarbeiten, ohne dass währenddessen die Produktion langfristig unterbrochen werden muss.

Die Lösung der Aufgabe für eine Pelletierpresse besteht darin, dass zur Bildung einer gleichmäßigen Abrollfläche einer Matrize aus unterschiedlich hohen Matrizensegmenten zumindest eine Zwischenschicht zwischen dem Matrizensegmenten und dem Stützmittel und/oder zumindest eine

Stellvorrichtung für zumindest ein Matrizensegment angeordnet ist.

Die Lösung der Aufgabe für ein Verfahren zum Betreiben einer

Pelletierpresse besteht darin, dass zur Bildung einer gleichmäßigen

Abrollfläche einer Matrize aus unterschiedliche hohen Matrizensegmenten zumindest eine Zwischenschicht zwischen dem Matrizensegmenten und dem Stützmittel verwendet wird und/oder zumindest eine Stellvorrichtung zumindest ein Matrizensegment einer gegenüber den weiteren

Matrizensegmenten differierenden Höhe zur Bildung einer gleichmäßigen Abrollfläche positioniert. In einer Erweiterung der Aufgabe soll eine Matrize mit zu verwenden sein, die eine möglichst geringe Höhe und damit eine möglichst kleine Länge der Bohrungen aufweist. Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, dass zur Lagerung der Matrize in Durchleitungsrichtung der Biomasse nach der Matrize eine im Wesentlichen flächig an die Matrize anliegende Trägerplatte angeordnet ist und in der Trägerplatte zumindest eine Durchbrechung zur Freigabe der Bohrungen der Matrize angeordnet ist.

Die Erfindung unterscheidet in vorliegender Ausführungsform eine ein- oder mehrteilige Matrize oder ein ein- oder mehrteiliges Matrizensegment aus mehreren unterschiedlichen Materialien und ein die Matrize / das

Matrizensegment stützendes Stützmittel, dass diese gegenüber den während des Betriebes auftretenden Kräften stützt und in ihrer Position hält. Bevorzugt ist eine biegesteife Lagerung der Matrize vorzusehen, die vorzugsweise durch eine flächige ein- oder mehrteilige Trägerplatte als Stützmittel gewährleistet wird. Es sind natürlich auch andere Stützmittel denkbar, wie beispielsweise ein an den Außenkanten liegendes Stützmittel. Dabei kann innerhalb der Matrize die Biomasse ausreichend verpresst werden und nach Austritt aus den Bohrungen die notwendige Festigkeit und Konsistenz aufweisen. Durch die flächige Trägerplatte wird dabei

gewährleistet, dass die Durchbiegung der Matrize in einem beherrschbaren Rahmen bleibt und keine Konsequenz auf den Betrieb während der Pelletierung hat. Vorzugsweise kann somit die Matrize aus einem

hochfesten, insbesondere verschleißarmen und/oder sehr teurem, Material gefertigt werden, da diese sehr„dünn" respektive mit möglichst geringem Materialaufwand ausführbar und verwendbar ist. Auch gehärtete Materialien sind denkbar, insbesondere die Verwendung von durch gehärteten

Kaufteilen, die günstig im Einkauf sind und nur noch verbohrt werden müssen. Zu Versprödung neigende oder für Schwingungs- respektive

Dauerbruch neigende Matrizen können mit einer isolierenden und/oder dämpfenden Zwischenlage zur Trägerplatte abgestützt werden, was eine hervorragende Dämpfung gegenüber schädlichen Schwingungen ergibt. Bevorzugt wird hierzu eine Kunststoff platte verwendet, die gleichzeitig eventuelle Fertigungsungenauigkeiten oder Auflagerprobleme auf der Trägerplatte verringert oder sogar verhindert.

Man ist nun in der Lage die Matrize selbst als Verschleißelement

auszuführen, das aufgrund seiner geringeren Größe und einhergehenden Gewichtsminimierung leichter zu fertigen, zu handhaben und

kostengünstiger austauschbar ist. Dies gilt insbesondere bei einer

mehrteiligen Matrize, die aufgrund der in der Pelletierpresse angeordneten Trägerplatte ohne weiteres realisierbar ist. Es ist nachvollziehbar, dass die Trägerplatte in der Pelletierpresse seinerseits wieder abgestützt ist. Bei einer Anordnung der Trägerplatte als Ringplatte übernimmt die Trägerplatte die von den Kollerwalzen aufgebrachten Presskräfte und verteilt diese

entsprechend der üblichen Praxis in der jeweiligen Pelletierpressenanordnung. Die Trägerplatte in Verbindung mit einer geeigneten Matrize zeichnet sich in diesem Punkt insbesondere auch durch die weiterführende Möglichkeit zum Austausch bestehender Matrizen und deren Lagerung in Pelletierpressen aus. Es dürfte somit im Rahmen der Erfindung möglich seine, bestehende Pelletierpressen nachzurüsten und eine Matrize mit entsprechenden Stützmitteln nachträglich zu verbauen, damit die Matrize mehrteilig ausgeführt ist und unterschiedliche bzw.

unterschiedlich hohe Matrizensegmente eingebracht werden können.

Vorzugsweise weist die Pelletierpresse ein Schnellverriegelungssystem für die Matrize aus, damit diese schnell ein- und ausgebaut bzw. ver- und/oder entriegelt werden kann. Bei solchen Schnellaustauschen ist es sinnvoll das neue Matrizensegment bereits vorzuwärmen, damit die Betriebstemperatur der Presse nicht zu stark absinkt oder bei einer schnell wieder angefahrenen Produktion Pellets unterschiedlicher Qualität hergestellt werden.

Insbesondere ermöglicht es vorliegende Erfindung die Matrize selbst möglichst dünn, etwa 30 bis 100 mm hoch, vorzugsweise 40 bis 80 mm hoch, anzufertigen und vor allem ohne Verbiegung zu verwenden. Da diese durch die Trägerplatte ausreichend abgestützt wird, kann dafür auch ein sehr teurer Werkstoff oder ein durchgehärteter Stahl oder ein sehr harter Stahl, bzw. Edelstahl, verwendet werden. Auch teure Chromstähle oder

martensitische Stähle stellen damit aufgrund der verringerten Kosten aufgrund des verringerten Materialeinsatzes keinen Hinderungsgrund für Investitionen mehr dar. Es ist offensichtlich, dass aus den Bohrungen der Matrize Stränge austreten, die aber je nach verwendeter Biomasse oder einer Pelletierpresse mit einer nicht dargestellten, aber möglichen Schervorrichtung zur Aufteilung der Stränge, in Pellets aufbrechen, die eine mehr oder weniger große Länge aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass eine Schneidvorrichtung nach der Tragplatte in den meisten Fällen nicht notwendig ist. Gerade Holzpellets reißen allein durch die Vibration in der Pelletierpresse eigenständig von dem aus den Bohrungen der Matrize austretenden Biomassestrang ab. In

Verbindung mit besonderen verfahrenstechnischen Anwendungen wie Temperatur, (natürlicher) Klebstoffzugabe oder ähnlichem kann es aber vorkommen, dass die Stränge relativ resistent gegenüber Bruch entstehen. Insoweit kann es sinnvoll sein die Durchbrüche derart auszubilden, dass diese nur geringfügig gegenüber den Bohrungen erweitert sind oder bei nutenähnlicher Ausführung der Durchbrüche die Nutenerstreckung im

Wesentlichen parallel zur Abrolllinie der Walze auszuführen und somit ein im Wesentlichen der gleichen Bewegung der Walze folgendes Trennmesser in regelmäßigen Abständen die Biomasse auf handelsübliche Größe der Pellets zu verkürzen. Gemäß dem Verständnis vorliegender Erfindung der Erfindung bildet die Trägerplatte (die Stützmittel) respektive deren

Durchbrüche keine Verlängerung der Bohrungen der Matrize insoweit, als sie eine formende Aufgabe gegenüber der Biomasse übernehmen, wobei je nach Ausführungsvariante die Durchbrüche aber dennoch als Anschläge für ein verfahrbares oder rotierendes Messer zur Aufteilung der Stränge genutzt werden könnten. Weitere sinnvolle und mögliche Ausgestaltungen sind nachstehend beschrieben:

Zur Unterstützung der Matrize kann die Trägerplatte im Wesentlichen an den Stoßkanten der Matrizensegmente und/oder stoßübergreifend an den Kanten der Matrize angeordnet sein. Letzteres ist vorzugsweise bei den gewünschten schmalen Matrizen sinnvoll. Vorzugsweise sind aber gerade die Stoßkanten der Matrizensegmente durch die Trägerplatte unterstützt, damit es nicht zu Durchbiegungen durch die schwere oder sogar mehrere schwere Walzen kommen kann. Gerade plastische Durchbiegungen an einer Matrize führen zu einer Aufwölbung der Stoßkanten und fallenden bzw.

schlagenden Walzen an den Übergängen von einem Matrizensegment zum nächsten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine wesentliche Eigenschaft der Durchbrüche der Trägerplatte, dass diese möglichst groß, ggf. sogar als Nuten oder Aussparungen in die Trägerplatte eingebracht werden, so dass die statische Tragfähigkeit für die Matrize im Wesentlichen ausreichend ist und diese keine oder nur eine unschädliche Durchbiegung erfährt. Gleichwohl ist es nach einem weiteren Ausführungsbeispiel sinnvoll die Durchbrüche im Wesentlichen größer auszuführen als die Bohrungen, die austretenden Stränge oder die Pellets. Falls eine mechanische

Auftrennung der Pellets sinnvoll erscheint kann unabhängig von der Größe der Durchbrüche eine Schneidvorrichtung auf der der Matrize abgewandten Seite der Trägerplatte angeordnet sein. Für einen sinnvollen Austausch und gerade bei einer Vielzahl an Matrizensegmenten ist es bevorzugt, dass die einzelnen Matrizensegmente im Wesentlichen identisch oder ähnlich sind. Dies gilt bevorzugt für die Anordnung der Bohrungen, der Geometrie und/oder der Stoßkanten zu den benachbarten Matrizensegmenten.

Besonders bevorzugt sind dabei die Stoßkanten der Matrizensegmente im Wesentlichen parallel zur Abrolllinie der Walze angeordnet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind besonders bevorzugt die Stoßkante im Wesentlichen in einem Winkel zur Abrolllinie der Walze angeordnet, wobei der Winkel einen Bereich zwischen 0 und 35° überstreichen kann.

Insbesondere ist aber bevorzugt, dass zur Fügung der Matrizensegmente aneinander die Stoßkanten als Nut-und-Feder- und/oder als Zickzack- und/oder als Pfeilförmige Verbindungen ausgeführt sind. Besonders vorteilhaft lassen sich die obigen Ausführungsbeispiele bei einer Matrize anwenden, die aus Matrizensegmenten besteht, die in einer Ebene angeordnet sind. Dazu wäre die Matrize vorzugsweise rechteckig oder kreisförmig ausgeführt. Besonders bevorzugt wird dabei die Matrize und/oder die Trägerplatte in Teilen oder vollständig gehärtet und/oder aus gehärtetem Material ausgeführt. Bei unterschiedlichen Ausführungsarten der Trägerplatte kann diese aus mehreren Trägersegmenten bestehen. In diesem Falle können sich die Stoßkanten der Trägersegmente im Wesentlichen von den Stoßkanten der Matrizensegmente in ihrer Lage zueinander und/oder in ihrer Ausführungsform unterscheiden. Dies dient der Verbesserung der

Abstützung der Matrize, wobei die besonderen Maßnahmen, die oben für die Abrollfläche vorgeschlagen worden sind, für die Stoßkanten der Trägerplatte nicht angewendet werden müssen. Insgesamt ist eine Wirkung der

Trägerplatte bevorzugt, mit der die Durchbiegung der Matrize geringer als 0,05 mm entlang der Abrolllinie der Walze ist, insofern die Matrize eine Breite (Abrolllinie) von 200 bis 300 mm aufweist.

Zur Vermeidung der Übertragung von Vibrationen und/oder Wärme kann zwischen der Matrize respektive den Matrizensegmenten und der

Trägerplatte grundsätzlich eine isolierende und/oder dämpfende

Zwischenschicht angeordnet sein. Diese Zwischenschicht kann durch eine weitere Zwischenschicht zum Höhenausgleich unterstützt werden oder wird gegen eine entsprechend dickere Zwischenschicht ausgetauscht. Als Zwischenschicht wären zumindest ein Kunststoff, eine Isolierung, ein

Metallblech und/oder ein hydraulisches Polster denkbar. Vorzugsweise ist letzteres in seiner Wirkung einstellbar. Bei der Verwendung einer

Zwischenschicht ist die vollständige oder teilweise Nachbildung der

Durchbrüche der Trägerplatte bevorzugt. Es können aber auch nur die Anzahl und die Lage der Bohrungen der Matrize nachgebildet werden.

Zwischen der Matrize oder den Matrizensegmenten kann an, in oder anstatt der Trägerplatte zumindest eine hydraulische und/oder pneumatische Stellvorrichtung angeordnet sein, das ebenfalls in der Art eines

Druckpolsters dienen kann. Dementsprechend ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel zumindest einer Bohrung ein im Wesentlichen größerer Durchbruch in der Trägerplatte zugeordnet. Die Trägerplatte kann neben der Matrize ebenfalls aus mehreren Segmenten bestehen, die entsprechend üblicher

Fügungsmethoden zusammengesetzt werden. Besonders bevorzugt weist die Trägerplatte im Wesentlichen größere Außenmaße auf wie die Matrize. Es ist weiter sinnvoll, wenn zwischen der Trägerplatte und der Matrize zumindest ein Führungsmittel zur Fixierung der Lage und/oder des

Spielraums der Matrize zu der Trägerplatte angeordnet ist. Ein derartiges Führungsmittel kann zumindest eine Spannhülse und/oder eine Seitenwand an zumindest einem Teil der Kante der Matrize sein. Das oder die

Führungsmittel können auch als Anschläge zur Höhenfixierung der Matrize respektive der Matrizensegmente ausgeführt sein. Damit können die

Zwischenschichten beispielsweise mit einer gewissen Vorspannung eingelegt werden und/oder die hydraulischen bzw. pneumatischen Polster eine unter Vorspannung stehende Federkonstante nachbilden. Besonders bevorzugt besteht die Matrize im Wesentlichen aus einem ersten Material und die Trägerplatte aus einem zweiten Material, wobei die Trägerplatte gegenüber der Matrize aus einem Material geringerer Qualität und/oder geringerer Härte und/oder größerer Dicke besteht.

In einer weiteren positiven Ausführungsform sind in einer Durchbrechung der Trägerplatte zumindest zwei Bohrungen der Matrize zusammengefasst. Bevorzugt wird die Matrize in Teilen oder vollständig gehärtet und/oder aus gehärtetem Material und/oder aus einem kohlenstoffhaltigen Material ausgeführt. Die Matrize selbst kann natürlich auch nach dem bisherigen Stand der Technik aus einem oder auch mehreren zusammengesetzten Bauteilen bestehen. Besonders ist von Vorteil, wenn die Trägerplatte mit einer so großen Steifigkeit ausgeführt ist, dass eine Verbiegung der Matrize während des Betriebes von nicht mehr als 0,025 mm auf eine Strecke von 100 mm Länge auftritt. Beispielsweise würde das bei einer in einer Ebene drehenden Kollerwalze in einer Pelletierpresse bedeuten, dass die

Ringmatrize bei einer Abrolllinie von 250 bis 350 mm im Wesentlichen eine Durchbiegung von 0,05 mm aufweist, näher spezifiziert bevorzugt auf 300 mm eine Durchbiegung von 0,05 mm. Die Matrize kann mit einer Höhe von ca. 30 mm bis ca. 60 mm, vorzugsweise von 35 bis 45 mm, angeordnet sein. Im Gegensatz hierzu ist es bevorzugt, dass eine Trägerplatte 9 einer Höhe von ca. 100 mm bis ca 200 mm, vorzugsweise von 125 bis 175 mm, aufweist. Neben einer Anwendung der Trägerplatte bei einer Flächenmatrize ist natürlich auch eine Anwendung der Trägerplatte bei einer Ringmatrize denkbar, wobei die Trägerplatte als Tragring ausgeführt ist und je nach Anwendung der Ringmatrize der Tragring außen oder innen angeordnet ist. Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden

Beschreibung mit der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Figur 1 Draufsicht auf eine rechteckige mehrteilige Flachmatrize und einer darunter liegenden Trägerplatte in einer Pelletierpresse mit einer reversierenden Walze,

Figur 2 Schnitt nach einer Schnittlinie in Figur 1 durch die mehrteilige

Matrize und die Trägerplatte,

Figur 3 Draufsicht auf eine mehrteilige Kreismatrize mit einer mehrteiligen darunter angeordneten Trägerplatte in einer Pelletierpresse mit einer umlaufenden Walze,

Figur 4 Schnitt nach einer Schnittlinie in Figur 3 durch die mehrteilige

Matrize und die mehrteilige Trägerplatte,

Figur 5 eine vereinfachte Darstellung möglicher Stoßkanten der

Matrizensegmente zur Verbesserung des Abrollens der Walze, Figur 6 einen Schnitt durch eine mehrteilige Matrize mit unterschiedlich hohen Matrizensegmenten,

Figur 7 eine vereinfachte Darstellung einer aktiv beweglichen und

einjustierbaren Stellvorrichtung für die Matrizensegmente oder eine Matrize in einer Trägerplatte und

Figur 8 eine Vergrößerung eines Teilschnitts nach Figur 7 mit Darstellung einer Spannhülse.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine rechteckige mehrteilige flache

Matrize 4, die auf einer Trägerplatte 9 als Stützmittel aufgelegt ist. Auf der Matrize 4 rollt eine Walze 5 ab und/oder die Matrize 4 wird mit der Trägerplatte 9 zusammen reversierend von links nach rechts und zurück bewegt. In der Zeichnung ist gerade eine Bewegung nach rechts in

Abrollrichtung 6 dargestellt. Die Matrize 4 besteht nach der Zeichnung aus sechs Matrizensegmenten 7, 7' ... 7""", die jeweils um 180° gedreht an den Stoßkanten 2 zueinander liegend angeordnet sind. Die winkelige Anordnung der Stoßkanten 2 mit einem Winkel 16 zu der Abrolllinie 14 der Walze 5 ermöglicht ein sanftes Abrollen auf der Matrize 4. Dabei ist es unerheblich ob die Matrize 4 bewegt wird, oder ob die Walze 5 bewegt wird und/oder die Walze 5 zusätzlich zur Bewegungsrichtung noch einen Eigenantrieb zur Eigenrotation aufweist. In der Matrize 4 sind Bohrungen 13 angeordnet, die vorzugsweise mit den Durchbrüchen 8 der Trägerplatte 9 korrespondieren. Natürlich ist es möglich, dass ein größerer Durchbruch 8 mit mehreren Bohrungen 13 korrespondiert, wie in Figur 1 links oben mit Hilfe eines nutenförmigen Durchbruches 8 dargestellt ist. Nach Figur 2 wird die

Biomasse 1 während der Produktion auf die Matrize 4, vorzugsweise vor jeder Walze 5 gestreut und durch die abrollende Walze 5 in die

Bohrungen 13 in Richtung der Durchleitungsrichtung 12 gedrückt. Auf der Abrollfläche 19 kann sich dabei eine Restschicht 11 nach dem passieren der Walze 5 bilden. Nach Durchtritt durch die Bohrungen 13 bilden sich Stränge oder Pellets 10 beim Austritt aus den Bohrungen 13 an der Flächenseite 20 aus, die einer weiteren Behandlung oder einem Weitertransport bedürfen. In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform der Pelletierpresse 3 dargestellt, die nun umlaufende Walzen 5 verwendet und eine kreisförmige Matrize 4 aus mehreren kuchenartig angeordneten Matrizensegmenten 7 bis 7"""'. Auch hier bildet die Trägerplatte die Grundlage für eine vorzugsweise dünne Matrize 4, die aus mehreren Matrizensegmenten 7 bis 7 besteht. Auch bei kuchenförmigen Matrizensegmenten 7 bis T ergibt sich bei gleicher Ausführungsform die Möglichkeit zum direkten Austausch beschädigter Matrizenteile und die Reparatur während des Betriebes. Vorzugsweise wird hierzu zumindest ein Matrizensegment 7 bis 7" im näheren Bereich der Pelletierpresse 3 als Reserve vorgehalten und im Bedarfsfall nach Entnahme eines beschädigten Matrizensegmentes ausgetauscht. Unter einem näheren Bereich wird auch der Aufenthalt des zusätzlichen Matrizensegmentes in einer umliegenden Werkstatt oder Zweitfirma zur Nachbearbeitung verstanden, von der die Matrize zeitnah angeliefert und zum Austausch bereit steht.

Figur 4 zeigt wieder eine Schnittansicht, wobei in einer weiteren

Ausführungsform die Trägerplatte 9, 9' mehrteilig ausgeführt ist, aber Durchbrüche 8 zur Durchleitung der Pellets 10 in Durchleitungsrichtung 12 aufweist.

Figur 5 zeigt mehrere beispielhafte Möglichkeiten um Matrizensegmente 7 bis 7 derart zu verbinden, dass die Abrolllinie 14 der Walze 5 nicht identisch ist mit der Ausrichtung der Stoßkanten 2. Hierzu kann eine

Stoßkante 2 wie links in der Figur ersichtlich als Pfeilkante ausgebildet sein. Damit rollt die Walze 5 mit seiner Abrolllinie 14 nicht schlagartig über die Stoßkante 2 ab, sondern über einen längeren Bereich. Auf der rechten Seite ist eine Zick-Zack-Verbindung zwischen mehreren Matrizensegmenten 7 bis 7"' dargestellt. Auch hier wird offensichtlich, dass das

Matrizensegment T angehoben und gegen ein gleiches oder identisches Matrizensegment ausgetauscht werden kann, bzw. die Anordnung der Stoßkanten 2 geeignet ist um eine Höhenverstellung der Matrizensegmente zu erlauben. Bei ungleichen Höhen der Matrizensegmente nach längerem Verschleiß und Polier- oder Schleifvorgängen ist eine optimale

Abrollfläche 19 eigentlich nicht mehr gewährleistet.

Um dennoch diese Matrizensegmente verwenden zu können ist es nach Figur 6 möglich, dass unter ein dünneres Matrizensegment 7' eine

Zwischenlage 17 eingelegt wird, die den Höhenunterschied zu den

benachbarten Matrizensegmenten 7 und 7" ausgleicht. Damit liegt die Zwischenlage 17 an der Flächenseite 20 des Matrizensegmentes an. In einer alternativen Ausführungsform ist die Matrize 4 in einer Art„Flächennut" in der Trägerplatte 9 eingebettet, so dass die Matrize 4 oder die

Matrizensegmente 7, 7' ... eine für den Betrieb notwendige Fixierung mittels der damit entstehenden Führungsmittel 21 erhält. Die Führungsmittel 21 können natürlich auch anderweitig ausgeführt werden. Figur 7 zeigt eine alternative Ausführungsform, in der auf der linken Seite in der Trägerplatte 9 Stellvorrichtungen 18 angeordnet sind, die bei dem

Matrizensegment T mit einer ursprünglichen Höhe eingefahren sind und bei einem Matrizensegment 7 geringerer Höhe entsprechend ausgefahren werden, um eine ebene Abrollfläche 19 zu verwirklichen. Zur Verbesserung eines gleichmäßigen Kraftüberganges zwischen den Stellvorrichtungen 18 und der Matrizensegmente können auch hier geeignete Zwischenlagen als Kraftverteiler vorgesehen sein. Durch die Stellvorrichtungen 18 wäre es quasi möglich die Matrize und/oder die Matrizensegmente auf einem hydraulischen Polster zu lagern. In Figur 7 ist nochmals eine Alternative zu einem Führungsmittel 21 zur Fixierung der Lage und/oder des Spielraums der Matrize 4 zur der Trägerplatte 9 angeordnet. Dies kann zumindest eine aufstehende montierte oder zur Trägerplatte 9 gehörende Seitenwand der Trägerplatte 9 sein, die ggf. in regelmäßigen Abständen vorhanden ist. Das Führungsmittel 21 ist in der Zeichnung links geschnitten und rechts weiter hinten stehend auf der Trägerplatte 9 als Draufsicht mit Bezugszeichen 21' sichtbar. Das Führungsmittel 21 kann hierbei einstückig mit der Trägerplatte 9 ausgeführt sein und eine Erhebung oder eine Aufwölbung darstellen.

Alternativ wäre ein L-Profil denkbar, das die Matrize 4 zumindest im

Außenbereich übergreift. In diesem Falle könnte das L-Profil als Anschlag für die Stellvorrichtungen 18 dienen und/oder zusammen mit den

Zwischenschichten und/oder den Stellvorrichtungen 18 eine Vorspannung ausbilden. In diesem Zusammenhang ist es grundsätzlich denkbar auch die höheren Matrizensegmente dennoch mit den Stellvorrichtungen 18 gegen einen Anschlag zu fahren um einen hohen hydraulischen Betriebsdruck in den Stellvorrichtungen 18 als Widerlager gegen die schwellend auftretenden Kräfte der Walzen 5 auszubilden.

Das Führungsmittel 21 kann alternativ oder auch zusätzlich als Seitenwand zur Begrenzung des Einfüllbereichs respektive der Abrollfläche 19 der Biomasse 1 ausgeführt sein.

In der rechten Teilansicht ist sind weiter zwei korrespondierende

Sacklochbohrungen 23 der Matrize 4 und der Trägerplatte 9 eingezeichnet. Figur 8 zeigt in einer geschnitten Draufsicht eine Vergrößerung dieser Sacklochbohrung 23 mit einer eingesetzten Spannhülse 22. Eine

Spannhülse 22 weist in diesem Zusammenhang den Vorteil auf, dass Wärmedehnungen der Matrize oder Passungenauigkeiten ohne weiteres aufgenommen werden können, ohne dass die Spannhülse 22, im Gegensatz zu einem Bolzen, abscheren würde. Die Spannhülse besteht dabei aus einer Art Rohr, dass in axialer Richtung eine Öffnung aufweist. Geringfügiges Verschieben verschlechtert in Vorteilhafter Weise auch nicht das Ergebnis der Pelletierung, da durch die größeren Durchbrüche 8 als die

Bohrungen 13, minimale Verschiebungen oder ungenaue Maßhaltigkeiten anstandslos kompensiert werden.

Nicht in den Figuren verwirklicht ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Optimierung des Bohrungsmusters auf der Abrollfläche 19 bei extremen Kräften und/oder bei einer großen Anzahl an Bohrungen 13. Hierzu werden die Bohrungen 13 im Bereich einer Stoßkante 2 eines Matrizensegmente 7, 7',... zur Bildung eines gleichmäßigen Bohrungsmusters auf der

Abrollfläche 19 derart schräg innerhalb des Matrizensegments 7, 7', ... angeordnet, dass die Trägerplatte 9 im Bereich der Stoßkante 2 nicht tangiert wird. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die im Wesentlichen von einer Flächenseite (Abrollfläche 19) zur anderen Flächenseite 20 verlaufenden Bohrungen 13 am Rand eines Matrizensegmentes bei gleich bleibendem Bohrungsmuster von der Abrollfläche 19 schräg in Richtung der benachbarten Bohrungen 13 angeordnet sind. Damit erhöht sich an den Stoßkanten 2 der mögliche Auflagerbereich für die Trägerplatte 9 an der Unterseite der Matrizensegmente. Die schräg verlaufenden Bohrungen 13 sind aber nicht auf diesen Bereich oder diese Anwendung beschränkt.

Es bestehen grundsätzliche Bestrebungen eine Matrize vorzugsweise aus einem einheitlichen Stahl herzustellen. Besonders geeignet ist hierfür beispielsweise ein so genannter Messerstahl wie der X46CM3 (1.4034), der mit einem martensitischen Gefüge und rostfrei einen guten Kompromiss zwischen Korrosionsbeständigkeit, Lebensdauer und Sprödbruchanfälligkeit darstellt.

Verfahrenstechnisch sein darauf hingewiesen, dass zur Bildung einer gleichmäßigen Abrollfläche 19 einer Matrize 4 aus unterschiedliche hohen Matrizensegmenten 7, 7', ... zumindest eine Zwischenschicht 17 zwischen dem Matrizensegmenten 7, 7', ... und dem Stützmittel verwendet wird und/oder zumindest eine Stellvorrichtung 18 zumindest ein Matrizensegment 7, 7', ... einer gegenüber den weiteren

Matrizensegmenten 7, 7', ... differierenden Höhe zur Bildung einer gleichmäßigen Abrollfläche 19 positioniert. In einer Erweiterung des

Verfahrens kann außerhalb der Pelletierpresse 3 eine Matrize 4 oder zumindest ein Matrizensegment 7, 7', ... in Reserve gehalten und/oder nachbearbeitet und/oder wiederhergestellt werden, das im Wesentlichen identisch oder ähnlich zur Matrize 4 oder zumindest eines

Matrizensegmentes 7, 7', ... ist. Damit ist es möglich im Falle eines

Schadens der Matrize 4 und/oder eines Matrizensegmentes 7, 7', ...

innerhalb der Pelletierpresse 3 diese mit der in Reserve gehaltenen

Matrize 4 und/oder dem in Reserve gehaltenen Matrizensegment 7, 7', ... auszutauschen. Vorzugsweise wird diese dabei die Matrize oder das

Matrizensegment mit einer Schnellverriegelung gelöst, entnommen, die neue oder überarbeitete Matrize bzw. Matrizensegment in die Pelletierpresse eingesetzt und wieder verriegelt. Bei schnellen Wechselvorgängen ist es sinnvoll die einzusetzenden Werkstücke vorzuwärmen um die

Pelletierpresse sofort wieder in Betrieb nehmen zu können.

Die Pelletierpresse 3 ist besonders bevorzugt zur Herstellung von Pellets 10 aus Biomasse 1 zur Verwendung in Feuerstellen geeignet, kann aber auch in anderen Bereichen sicher sinnvoll eingesetzt werden. Die Pelletierpresse 3 kann im Übrigen zur Durchführung des Verfahrens, aber auch eigenständig verwendet werden. Bezugszeichenliste 1388:

1. Biomasse

2. Stoßkante von 7

3. Pelletierpresse

4. Matrize

5. Walze

6. Abrollrichtung

7. Matrizensegment

8. Durchbruch

9. Trägerplatte

10. Pellets

11. Restschicht

12. Durchleitungsrichtung

13. Bohrungen

14. Abrolllinie

15. Kanten von 7

16. Winkel

17. Zwischenschicht

18. Stellvorrichtung

19. Abrollfläche

20. Flächenseite

21. Führungsmittel

22. Spannhülse

23. Sacklochbohrung

Claims

Patentansprüche

Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets (10), vorzugsweise aus Biomasse (1) zur Verwendung als Brennmaterial in Feuerstellen, wobei die Biomasse (1) aus Zellulose- und/oder lignozellulose- haltigen Fasern, Spänen, oder Schnitzeln besteht und in der Pelletierpresse (3) zumindest eine ein- oder mehrteilige Matrize (4) mit einer Vielzahl an Bohrungen (13) zur Verpressung der Biomasse (1), zumindest eine auf einer Abrollfläche (19) der Matrize (4) abrollende Walze (5) und zumindest eine Antriebsvorrichtung für die Matrize (4) und/oder die Walze (5) angeordnet sind, wobei zur Fixierung der Matrize (4) in der Pelletierpresse (3) in

Betriebsposition zumindest ein Stützmittel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer gleichmäßigen Abrollfläche (19) einer Matrize (4) aus

unterschiedlich hohen Matrizensegmenten (7, 7', ...) zumindest eine Zwischenschicht (17) zwischen dem Matrizensegmenten (7, 7', ...) und dem Stützmittel und/oder zumindest eine Stellvorrichtung (18) für zumindest ein Matrizensegment (7, 7', ...) angeordnet ist.

Pelletierpresse nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass an der und/oder als Stützmittel zumindest eine hydraulische und/oder pneumatische

Stellvorrichtung ( 8) angeordnet ist.

3. Pelletierpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geken nzeichnet, dass als Stützmittel der Matrize eine flächig

anliegende Trägerplatte (9) mit zumindest einer Durchbrechung (8) zur Freigabe der Bohrungen (13) der Matrize (4) angeordnet ist.

4. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest je Bohrung (13) ein im Wesentlichen größerer Durchbruch (8) in der Trägerplatte (9) angeordnet ist.

5. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die

Zwischenschicht als Isolierung und/oder als Dämpfung ausgeführt ist.

6. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als

Zwischenschicht (17) zumindest ein Kunststoff, eine Isolierung, ein metallisches Blech und/oder ein hydraulisches oder pneumatisches Polster angeordnet ist.

7. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Trägerplatte (9) und der Matrize (4) zumindest ein

Führungsmittel (21) zur Fixierung der Lage und/oder des Spielraums der Matrize (4) zur der Trägerplatte (9) angeordnet ist.

8. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als

Führungsmittel (21) zumindest eine Spannhülse und/oder eine Seitenwand an zumindest einem Teil der Kante (15) der Matrize (4) angeordnet ist.

9. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das

Führungsmittel (21) als Anschlag zur Einstellung der Abrollfläche (19) durch die Zwischenschicht (17) und/oder die Stellvorrichtung (18) ausgeführt ist.

10. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (4) im Wesentlichen aus einem ersten Material besteht und die Trägerplatte (9) aus einem zweiten Material, wobei die Trägerplatte (9) gegenüber der Matrize (4) aus einem Material geringerer Qualität und/oder geringerer Härte und/oder größerer Dicke besteht.

11. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Durchbrechung (8) der Trägerplatte (9) zumindest zwei Bohrungen (13) der Matrize (4) zusammengefasst sind.

12. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ringmatrize mit außen oder innen umlaufenden Walzen die

Trägerplatte (9) als Tragring ausgeführt ist und je nach Anwendung der Ringmatrize der Tragring außen oder innen angeordnet ist.

13. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Pelletierpresse Mittel zur schnellen Ver- und/oder Entriegelung der Matrize (4) und/oder der Matrizensegmente (7, 7', ...) angeordnet sind.

14. Verfahren zum Betreiben einer Pelletierpresse, vorzugsweise zur

Herstellung von Pellets (10) aus Biomasse (1) zur Verwendung als Brennmaterial in Feuerstellen, wobei die Biomasse (1) aus

Zellulose- und/oder lignozellulosehaltigen Fasern, Spänen, oder Schnitzeln besteht und in der Pelletierpresse (3) zumindest eine ein- oder mehrteilige Matrize (4) mit einer Vielzahl an Bohrungen (13) zur Verpressung der Biomasse (1 ), zumindest eine auf einer

Abrollfläche (19) der Matrize (4) abrollende Walze (5) und zumindest eine Antriebsvorrichtung für die Matrize (4) und/oder die Walze (5) angeordnet sind, wobei zur Fixierung der Matrize (4) in der

Pelletierpresse (3) in Betriebsposition zumindest ein Stützmittel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer gleichmäßigen Abrollfläche (19) einer Matrize (4) aus unterschiedliche hohen Matrizensegmenten (7, 7', ...)

zumindest eine Zwischenschicht (17) zwischen dem

Matrizensegmenten (7, 7', ...) und dem Stützmittel verwendet wird und/oder zumindest eine Stellvorrichtung (18) zumindest ein

Matrizensegment (7, 7', ...) einer gegenüber den weiteren

Matrizensegmenten (7, 7', ...) differierenden Höhe zur Bildung einer gleichmäßigen Abrollfläche (19) positioniert.

Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Pelletierpresse (3) eine Matrize (4) oder zumindest ein Matrizensegment (7, 7', ...) in Reserve gehalten und/oder nachbearbeitet und/oder wiederhergestellt wird, das im Wesentlichen identisch oder ähnlich zur Matrize (4) oder zumindest eines Matrizensegmentes (7, T, ...) ist. Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, d a d u r c h gekennzeichnet, dass im Falle eines Schadens der Matrize (4) und/oder eines Matrizensegmentes (7, 7', ...) innerhalb der Pelletierpresse (3) diese mit der in Reserve gehaltenen

Matrize (4) und/oder dem in Reserve gehaltenen Matrizensegment (7, 7', ...) ausgetauscht wird.