WO2011050988A1 - Pelletierpresse zur herstellung von pellets - Google Patents

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WO2011050988A1
WO2011050988A1 PCT/EP2010/006645 EP2010006645W WO2011050988A1 WO 2011050988 A1 WO2011050988 A1 WO 2011050988A1 EP 2010006645 W EP2010006645 W EP 2010006645W WO 2011050988 A1 WO2011050988 A1 WO 2011050988A1
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WO
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die
press
drive
pelleting
press according
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PCT/EP2010/006645
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Heymanns
Gernot Von Haas
Günter NATUS
Detlef Kroll
Original Assignee
Dieffenbacher Gmbh + Co. Kg
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    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
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    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/228—Extrusion presses; Dies therefor using pressing means, e.g. rollers moving over a perforated die plate
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    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
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    • B30B15/04—Frames; Guides
    • B30B15/047—C-shaped frames

Definitions

  • the invention relates to a pelleting press for the production of pellets according to the preamble of claim 1.
  • pellets also known as pellets or granules, from fines or compacted and / or molten material is already known.
  • pellets respectively wood pellets, from
  • comminuted biomass such as sawdust, dust or
  • the raw material used is usually chipboard from the woodworking industry, but it is also possible to utilize freshly felled stocks or non-recoverable types of wood or waste in the woodworking industry.
  • pelleting presses in which the material to be pressed is pressed by moving and / or active rolling rolls, also called roll-up rolls, through bores of a die. Through the holes, the material (biomass) is formed and discharged as strands from the holes. Holes are understood to mean all openings which, preferably of substantially cylindrical design, are arranged in a die for passage and shaping of the material. The holes can also have larger inlet areas (reductions) to improve the pressing process and be hardened or have hardened sleeves in the holes.
  • the rotating Kollerwalzen are mounted on the hollow shaft or the drive over projecting from the hollow shaft stub axles.
  • the central drive solution starting from the central center axis of the flat die and the limitation of the basic system is hidden, since the scope of such a pelleting press is limited for reasons of moments occurring or the maximum meaningful size of the hollow shaft or central shaft.
  • Another disadvantage is that in a hollow shaft or a central drive shaft, the space is installed within the inner diameter of a perforated die and in addition to the
  • the object of the invention is to provide a pelleting press for the production of pellets, which regardless of the strength properties of a flat annular and optionally segmented die against
  • Pelleting be created in which a moving die with support device has a minimum of parts or mass and at least two pressing devices consisting of a press frame with at least one roller passes.
  • a pelleting press is to be created, in which at least one roller to be moved passes through at least two press racks.
  • the solution to the problem for a pelleting press is that the die and / or the rollers are movably mounted in at least two press racks and that the die with two coaxially arranged support rings to form an annular space and / or a support plate with openings for the passage of the Pellets is operatively connected in the pressing direction.
  • Scope only the essential masses of the die and the associated support device, which preferably together has a minimum amount of movable mass. Due to the stationary but rotating rollers, optimal dosing of each roller is possible by applying the material to the matrix directly in front of each roller.
  • the support or support device of the die consists at least of two coaxial support rings and / or a support plate, which preferably as possible surface, support the die. Due to the effective support it is possible to use very thin matrices. Segmented matrices are particularly preferably arranged on the support rings or the support plate, which are particularly preferably smaller in their dimensions than the distances between the individual press rests, so that a direct Replacement of the die segments without major extensions
  • Press frame is possible. Basically, the open or
  • multi-part press frame are lifted easily from the die, preferably the bearings below the die remain on site and continue to take over their function during emergency or reduced operation.
  • Another advantage is that can be driven as directly as possible via a very direct drive flux of the moments of the die with as few intermediate elements, as by the movable mounting of the die in the press racks and the possible expansion of the inner diameter now large die diameter can be produced and controlled, and thus there is space between the individual press racks to position a drive with a pinion directly therebetween.
  • pelletizing press at least one pressing device consisting of at least one roller and / or the die within a press frame, wherein at least one C-frame and / or at least one as the press frame
  • Window frame is arranged. It can thus removed individual press racks from the pelleting and during their repair the operation with the remaining press racks respectively Pressing devices are continued. An unspecified scattering of the biomass on the matrix is this if necessary
  • a spreader may be provided which feeds each roller or a press frame separately biomass, which is optionally additionally mounted on the press frame and is correspondingly in or on a removal with or removed.
  • the actuators usually hydraulic piston and cylinder arrangements
  • these can be installed in a large number of possible places in the press frame, which is altogether dependent on the structure of the pelleting press.
  • the die in the press frame by means of bearings on the press frame is movably mounted and the rollers are stationary, but moved towards the die or away, arranged. It is obvious that adjusting devices could not only serve to adjust but with appropriate design also forces for
  • the bearing of the die can be arranged movable in this sense.
  • a large pelleting press more than 750 mm, more preferably more than 1,000 mm,
  • Inner diameter of the die with more than three, preferably with more than five, particularly preferably with more than seven Kollerwalzen at least two or more drives arranged.
  • At least one bearing of the die can also be arranged outside of a press frame in order, in particular for a small number of press racks for a sufficient
  • a single or a multi-part press frame can be arranged as pressing device.
  • a multi-part press frame at least one
  • the second crosshead can be substituted either independently or by the arrangement of at least one roller or the axis of the roller arranged in the bearings. Preference is given in this context, the multi-part
  • Connections are connected to spend at least parts of the press frame quickly and easily from or into the pelleting press.
  • this is arranged on the press frame at least one attack surface for the forks of a forklift or for a crane hook.
  • the pressing devices are preferably arranged uniformly along the die 4. At least one pressing device can
  • Accessories such as at least a scattering device, a scattering guide and / or a side wall to be arranged.
  • Pelleting press modular.
  • the production capacity can be adjusted by varying the press racks as required, so that in a simple manner more or less capacity can be avoided on pellets to be supplied.
  • Pressing device and a drive or all two pressing devices a drive, etc. can be installed or removed.
  • the rollers and / or the die can perform a stroke. If, for example, the rollers have positioning devices for a stroke, then it is very simple in terms of process engineering if there is a malfunction in a press frame to move the roller in a rest position and to hold there.
  • the production can, if necessary, stop or block the spreading device responsible for this roll, while continuing to run. This is particularly advantageous if a planned maintenance cycle is pending or a production cycle is completed in the near future and for these reasons, production must be stopped. Also, in a 24/7 operation, it is conceivable that the production may continue to run slightly less in a late or night shift until the corresponding maintenance cycle. Repair crew on the morning of the next day their service starts.
  • Gear ratios can not be adapted to different drives but also arbitrarily.
  • multiple drives on a large sprocket cause additional control and control technical overhead, since, for example, a drive speed and the other drives
  • Torque must work. Also, it is a disadvantage if on large support rings, matrices or similar support elements on or introduced teeth for receiving the moments of the Drives have to be damaged and repaired. It is therefore necessary to replace or replace an entire die holder.
  • An extension of the task is thus to further develop the above-described pelletizing press with movable die, so that in conjunction with a modular frame structure, a suitable, preferably adaptable to the necessary power, drive can be used.
  • a suitable, preferably adaptable to the necessary power, drive can be used.
  • it would be useful for generating the movement of the die drive to be arranged as a direct drive with a rotor and at least one stator, wherein the rotor is arranged on at least a hollow shaft, a support ring, the support plate and / or on the die itself.
  • the drive can be modularly extended and / or reduced and can respond to sudden stoppages or blockages in production, especially a moving die table without damage.
  • the drive can be adapted in its necessary properties to the production circumstances, be it by partial connection / disconnection or installation / removal of driving components. It would also be advantageous to be able to avoid large transmissions or conversions for the drive with associated noise pollution and also maintenance effort. By minimizing the noise, it is also easier problems during pressing on the basis of
  • the power carriers can be constructed so that even around the circumference of a stator even multiples of
  • Service providers can be arranged.
  • 64 power carriers with 10 kW each could be installed in a stator of a direct drive
  • a series of presses offering, for example, an engine power of 640, 320, 160, 80 kW could be provided, so that a customer can order a small pelleting press with 160 kW and later upgraded to 320 KW or 640 KW without further difficulty by purchasing additional service providers, for example, in the compression of unyielding material or retrofitting of other press racks.
  • the repair can be facilitated because in case of faults or defects in the drive Pelleting press the entire engine no longer needs to be replaced, but only in the case of a defect of a service provider of these service providers removed and replaced by a new service provider.
  • the invention in this context, for example, a drive coil winding for the permanent magnets attached to the rotor.
  • the engine does not exist as a unit, but from a large number of units that can be exchanged or installed sequentially. This is particularly useful in a tight space. This favors in the broader sense but also the storage of the same components
  • the high-performance carriers are preassembled on prefabricated segments, for example four 45 ° elements for forming a stator, and these four segments are installed successively in the pelleting press.
  • the hollow shaft or parts of the hollow shaft
  • the power carrier which is advantageous in accordance with the progress of the construction of the pelleting press.
  • a parallel assembly for example, two segments or multiple power carrier, then the introduction of the hollow shaft and then the subsequent assembly of the remaining elements conceivable.
  • the hollow shaft is first roughly stored in the pelleting press, then mounted the remaining power carrier and then the Orientation of the shaft or the rotor relative to the partially or fully assembled stator carried out. Subsequently, the
  • Stator segments or individual service providers installed. If not already done during installation, the hollow shaft or the supporting structure of the driven elements is mounted and a
  • Angular position control of the drive can process data from the
  • the press has no additional mechanical transmission elements (e.g., gear stages) due to the direct drive and less vibration and noise. Frictional losses, torsion, backlash, etc. are eliminated. Permanent magnet motors,
  • the preferred arrangement of the direct drive would be to provide between the die plane and at least one further substantially parallel spaced boundary plane, wherein the distance between the die plane and the boundary plane is +/- 500 mm along the die axis.
  • the force introduction regions would be arranged essentially in a transmission region, the suitable transmission region lying between the matrix plane and at least one further boundary plane, wherein the boundary planes are arranged with a limiting angle of 0 to 30 ° with respect to the matrix plane and with the matrix plane has a common point of intersection S on the die axis.
  • the stator is operatively connected to a press frame.
  • the direct drive is preferred Permanent magnet motor with permanent magnets arranged on the rotor.
  • Other direct drives with direct shaft drive, other or newer direct drives can be provided, as a shaft here preferably the hollow shaft or an equivalent support structure for the
  • stator of the drive is designed in a segmented embodiment, wherein in combination at least two electrotechnically separately controllable power carrier are arranged. With several service providers, these can be installed individually or in groups. Even with a segmented stator can at least one
  • Power carrier to be arranged on at least one press frame. It is further preferred that the rotor of the drive integral with the die and / or the support plate and / or the support structure of the
  • roller connection or the die is executed.
  • the direct drive is preferably arranged in its, in particular in the central (geometric center), plane perpendicular to the die axis, wherein the plane
  • At least the stator of the drive should consist of at least two power sources, the service providers should be as independent and interchangeable units be executed and the performers should be individually or partially operatively connected to a control unit by means of supply lines.
  • FIG. 1 shows a plan view of a circular flat die and a plurality of rolls rolling on it in four press devices or press frames, wherein the flat die is movably mounted in the press frames and rotates about its axis,
  • FIG. 2 shows two lateral sectional views corresponding to the section lines of Figure 1 through a press frame (left) and a drive (right) on a die
  • FIG. 3 shows a comparison of two different press racks with a C-frame (left) and a one-piece window frame (right)
  • FIG. 4 shows two side views of a multi-part press frame or of a built press frame with a highlighted illustration of possible adjusting devices for adjusting the position of the die and / or the rollers relative to one another
  • FIG. 5 shows a multi-part construction of a movable support device for a die consisting of a support table and two coaxial support rings with an exemplary drive
  • Figure 6 shows an exemplary embodiment of a foundation bound
  • Figure 7 shows a possible embodiment of the design of the rotor
  • FIG. 8 shows a further variation of the drive with an expanded composite of the rotor not only with the support structure (support rings) but with a support plate supporting the die for the most direct possible transmission of drive force to the die, without the replaceable die being part of the rotor,
  • Figure 9 shows four schematic sectional views of a direct drive
  • Figure 10 shows a possible representation of a direct drive with a
  • Achievers, 11 shows another possible alternative of a direct drive with radially outer permanent magnets for simplified disassembly and assembly
  • Figure 12 is a particularly preferred arrangement of two direct drives for mutual magnetic force compensation.
  • FIG. 1 shows a pelleting press 3 with four pressing devices 12 in a preferred exemplary embodiment.
  • a plurality of pressing devices 12 may preferably be arranged in the pelleting press 3, in some cases depending on the inner or outer diameter of the die.
  • a pressing device 12 consists at least of a press frame 21 in one or more parts embodiment and a movably mounted therein roller 5, wherein the roller 5 performs its movement in the direction or against the rolling surface 19.
  • the die 4 is movably mounted in the pressing devices 12 and passes through these for pressing the biomass 1 into the bores 13 by means of the rollers 5.
  • the die 5 or the carrying device of the die 5 is provided with a means for
  • a gear 17 is arranged between the drive 18 and the die 4.
  • a gear 17 is arranged between the drive 18 and the die 4.
  • An exemplary transmission 17 consists of a drive pinion of the drive 18 and a toothing 30, the outside of the die 4 and the support device, which consists of at least two coaxially arranged support rings 8 and / or a support plate 31, is arranged.
  • the toothing can also be arranged on the inner diameter of these elements.
  • FIG 2 shows the foundation 14 of the pelleting press 3, wherein in the schematic sectional view left a press frame 21 with a multi-part press frame, which consists of at least one lower crosshead 7 and two pull tabs 6, is arranged, wherein the mounted in the pull tabs 6 axis 16 of the roller 5 with the aid of appropriate
  • Machine elements respectively bearing 24 and adjusting devices 22, is movably held ( Figure 4).
  • the biomass 1 is pressed through the holes 13 to pellets 10.
  • each roll is applied directly in front of it or biomass 1 by means of a conveying device.
  • the die 4 driven in this example is supported on the lower crosshead 7 by means of bearings 9 and thus effectively and uniformly closes the present load flow within the pressing device 12, respectively the press frame 21 and the press frame 20, 27.
  • Adjusting devices 22 may be arranged, in addition to a possibly necessary distance adjustment between roller 5 and die 4 can also provide for an optional increased application of force to the material to be pressed, or the biomass 1, respectively.
  • the built press frame 21 the
  • Pressing device 12 has its own upper crosshead (not shown).
  • multi-part press racks 21 latches or bolts 15, with which they can be quickly disassembled. It is helpful if parts of the press frame 21 have attack surfaces with which a
  • Lifting device for example, a crane hook and / or at least one forklift fork, is operatively connected to a part of the press frame 21 and at least this part of the pelleting press 3 can easily remove or even bring. For example, if the bolts 15 are released at the lower crosshead 7 of the press frame 7, the two
  • Foundation 14 may remain and the bearings 9, the die 4 during a resumed operation of the pelleting press 3 can continue to support.
  • this variant with an additional or in the case of insertion or removal of a segment of the multi-part press frame 21 attachable or existing upper crosshead. It should be noted that when using a multi-part annular die, this can be disassembled and a closed Window frame 20 can also be removed from the pelleting press, if necessary.
  • the template 4 shown here is on one
  • Carrying device arranged, which is constructed from two coaxial support rings 8 and between which an annular space 29 is formed. Baffles or guide means for the pellets 10 were not drawn further to maintain the clarity of the schematic representation.
  • the toothing 30 is only on the outer, larger support ring 8 on the outside
  • Figure 3 shows a comparison of two different press racks 21 with a C-frame 27 and a one-piece window frame 20. Also shown in contrary, that the roller 5, respectively the axis 16, is mounted on the left side of the figure in its own support arms 26, whereas on the right side of the figure, the roller 5 is arranged in the vertical branches of the closed window frame 20.
  • Embodiment of the pelleting press 3 also conceivable in other variants.
  • a support plate 31 is arranged between the support rings 8 and the die 4. Preferred are several
  • Holes 13 of the die 4 at least one opening 28 in the support plate 31 and / or substantially the same number
  • the support plate 31 is not a crucial part of the design of the pellets 10 and rather only for a passage of the pellets on a solidly supported die 4 is responsible.
  • at least one of the support rings 8 and / or the support plate 31 is made substantially larger in its axial extent than in a radial extent.
  • Figure 4 shows two side views of a multi-part press frame 21 of a pressing device 12 with a prominent representation possible
  • Press frame 21 in at least one pull tab 6, a window 25 or an equivalent opening or a projection attached to the at least one actuator 22 and / or a bearing 24 are arranged so that the roller 5 as shown by a double arrow in the vertical of the die. 4 away or on the die 4 is movable.
  • the bearings 9 of the die 4 could be adjustably arranged by means of an adjusting device 22.
  • a hydraulic cylinder-piston arrangement as adjusting device 22
  • forces in the pressing device 12 for promoting the compression of the biomass 1 can be effected.
  • the adjusting device could also be used as a vibration damper
  • Pelleting press 3 act.
  • a height-adjustable die 4 is particularly advantageous that the expansion of a bearing 9 is simplified from the press frame 21, when the adjusting devices 22 further press racks 21 extend and raise the die 4.
  • the die 4 can also be raised by means of external aids or it will be the first
  • a pressing device 12 may also be composed of a plurality of press racks if it requires the layout of the pelleting press 3.
  • a press frame of several mutually parallel C and / or window frame 27, 20 or multi-part window frame 6, 7 exist.
  • the press racks 21 are connected by means of a connection in the region of the foundation 14 and / or in the
  • bearings 9 on the press frame 21 or are arranged on the support rings 8 or on the support plate 31, wherein in an arrangement of the rolling bearing on the support rings 8 or on the support plate 31 a connecting the press racks rolling surface is arranged for the bearing.
  • Carrying device for a die 4 consisting of a support plate 31 and two coaxial support rings 8 with an exemplary cross-drive 18 and a cross gear 17. Depending on the applied torque, it may be necessary to form the teeth 30 as long as possible.
  • FIG. 6 shows an exemplary application of a
  • a C or U frame which is open on one side is arranged such that the open side is arranged in the direction of the foundation 14 and the die 4 is guided through the opening thus formed.
  • the bearings 9 can be arranged directly on the foundation 14, or on the foundation a corresponding guide is arranged when the bearings 9 are arranged on the table device, respectively the support rings 8 and / or the support plate 31.
  • On the left side of a multi-part press frame is shown, which is fixed by means of bolts 15 to a fastening means arranged on the foundation 14. Both press racks can, preferably after opening a Quick release device to be lifted off the foundation. In both variants, the foundation substitutes the necessary lower crosshead.
  • the effective width of the rolls 5 should be between 200 and 500 mm, preferably in the
  • the diameter of the die 4 should be between 1, 5 and 5 m, preferably between 2.5 and 3m, in particular 2.85 m.
  • a Koller penmesser of 300 to 500 mm is advantageous, particularly preferred is essentially a diameter of 400 mm.
  • Figure 7 illustrates an indirect drive of the die 4, which is mounted on at least one, preferably two concentrically mounted support rings 8. At least one of the support rings 8 forms part of the rotor 37 and is driven by means of the stator 36 of the drive 18, wherein the stator 36 is fixedly mounted on a stator support 38 operatively connected to the foundation.
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment in which the die 4 is arranged on a support plate 31, which in turn is connected to the support rings 8
  • the rotor 37 is directly operatively connected to the support plate 31 and / or with the support rings 8.
  • This can also be realized on the "inner" support ring 8 or a hollow shaft can be arranged inside or outside, on which the drive 18 drives . wherein the hollow shaft finally again drives the support structure or the die itself.
  • FIG. 9 shows, in four schematic sectional views of a drive 18 designed as a direct drive, consisting of a stator 36 made up of a plurality of power carriers 34 and a rotor 37, operatively connected to a die, a die 4 holding structure (support plate) or the like.
  • the stator 36 of the motor 18 consists of twenty-eight (FIG. 9a), twelve (FIG. 9b), eight (FIG. 9c) or, optionally, six (FIG. 9d) power sources 34, which are independent and
  • the power carrier 34 are arranged radially to the die axis 35 and the power carrier 34 are individually or in sections with a control unit 41 by means of
  • Shaping is understood as the outer size or the arrangement of significant mounting elements.
  • the power carriers 34 are preferably arranged in groups of at least two. Not shown is the ability to connect the power carrier 34 directly or indirectly via a suitable support with the press frame 21 of a pressing device 12 or a stator 38.
  • FIGS. 9b and 9c show the possibility that at least one cooling device 34 is arranged either centrally on the stator 36 or on at least one power carrier 34.
  • FIGS. 9c and 9d show the individual supply lines and their exemplary path to a control unit 41, which preferably consists of at least one frequency converter.
  • the supply lines 42 are to supply segments 44
  • control unit 41 is optionally supplied directly or a combined station of control unit 41 and cooling device 43. This is particularly useful if the control unit 41 requires constant cooling. It is not shown that at least parts of the stator 36 and / or supply lines 42 can form a mounting unit.
  • FIGS. 10 and 11 show a conventional and a particularly preferred embodiment of the direct drive as the drive 18.
  • a drive 18 is arranged as a direct drive on a hollow shaft.
  • a stator 36 is arranged, the plurality of drive units respectively Achievement carrier 34 has.
  • the power carrier 34 are U-shaped, wherein the stator 36 engages with the permanent magnet disposed thereon in the opening of the U-shaped power carrier 34.
  • the permanent magnets 33 are particularly preferably arranged on both sides or on the axial outer-side end faces of the rotor 36.
  • the power carrier 34 in your
  • Permanent magnets Drive windings or coils, which are flowed through with electricity.
  • stator 36 is produced by the assembly of individual power carrier 34 or by the assembly of a prefabricated assembly group from at least two power carriers 34 in the region of the drive.
  • the power carriers 34 are connected individually or in sections to a control unit 41 by means of supply lines 42.
  • the power carriers 34 essentially correspond to a motor coil with which the permanent magnets 33 can be driven.
  • Direct drive especially with problematic space conditions result, which require a special type of drive itself or only allow.
  • At least two, preferably separately controllable drives 18 are provided as a direct execution along the die axis, wherein in a one-sided spoke arrangement (FIG. 10 is a two-sided spoke arrangement for the permanent magnets) as shown in this figure, the permanent magnets only on one surface side of the rotor are arranged. This results in uncompensated
  • Matrizenober Formation stands and corresponds to the axis of rotation of the die. This representation is very schematic and that on a machine element Reference numerals indicated are intended to represent the possibility of attaching the rotor to a hollow shaft 39 and / or a support ring 8 and / or a support plate 31 and / or the die 4.
  • a partial or a segmented stator could be correspondingly placed over such a rotor.
  • the stator does not have to be executed in the drawn U-shape, but other common geometric shapes are tuned to the properties of the drive and the installation space conceivable (1391/1410).

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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets (10) aus zu verpressendem Material, wobei mit zumindest einer abrollenden Walze (5) die Biomasse (1) in Pressrichtung (32) durch die Bohrungen (13) einer mittels zumindest eines Antriebes (20) bewegbaren Matrize (4) und/oder Walzen (5) zu Pellets (10) verpresst wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine flache ringförmige und optional segmentierte Matrize gegen Durchbiegung ausreichend abzustützen. Gleichzeitig soll eine Pelletierpresse geschaffen werden, in der eine zu bewegende Matrize mit Stützvorrichtung ein Mindestmaß an Teilen bzw. an Masse aufweist und zumindest zwei Pressvorrichtungen bestehend aus einem Pressengestell mit zumindest einer Walze durchläuft. Alternativ soll eine Pelletierpresse geschaffen werden, in der zumindest eine zu bewegende Walze durch zumindest zwei Pressengestelle läuft. Die Erfindung besteht darin, dass die Matrize (4) und/oder die Walzen (5) in zumindest zwei Pressengestellen (21) bewegbar gelagert angeordnet sind und dass die Matrize (4) mit zwei koaxial angeordneten Tragringen (8) zur Ausbildung eines Ringraumes (29) und/oder einer Tragplatte (31) mit Durchbrüchen (28) zur Durchleitung der Pellets (10) in Pressrichtung (32) wirkverbunden ist.

Description

Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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
Hochtemperaturfeuerungsanlagen 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. Gerade aber bei großen Produktionsanlagen, die teilweise dem
Sondermaschinen- oder Schwermaschinenbau zuzuordnen sind, werden große und schwere Maschinenteile verwendet.
Herkömmliche und bekannte Pelletierpresse mit einer oder mehreren auf einer kreisförmigen Flachmatrize umlaufenden Kollerwalzen weisen in der Regel einen Antrieb auf, der über eine durch die Flachmatrize
hindurchtretende Hohlwelle die Flachmatrize oder die Kollerwalzen antreibt. In der Regel sind die umlaufenden Kollerwalzen fliegend an der Hohlwelle oder dem Antrieb über von der Hohlwelle abstehende Steckachsen gelagert. In der zentralen Antriebslösung, ausgehend von der zentralen Mittelachse der Flachmatrize liegt auch die Beschränkung des grundsätzlichen Systems verborgen, da aus Gründen der auftretenden Momente bzw. der maximal sinnvollen Größe der Hohlwelle oder Zentralwelle der Umfang einer derartigen Pelletierpresse begrenzt ist. Von Nachteil ist auch, dass bei einer Hohlwelle oder einer zentralen Antriebswelle der Bauraum innerhalb des Innendurchmessers einer Lochmatrize verbaut ist und neben der
notwendigen Abstützungen der Matrize auch eine umfangreiche Hohlwelle mit entsprechender Steifigkeit und einhergehender Masse bewegt werden muss. Es ist klar ersichtlich, dass diese Ausgestaltung einer Pelletierpresse mit einer zentralen Hohlwelle oder Antriebsachse für eine Matrize ab etwa einem Meter Innendurchmesser der Ringmatrize an Grenzen stößt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets zu schaffen, die unabhängig von den Festigkeitseigenschaften eine flache ringförmige und optional segmentierte Matrize gegen
Durchbiegung ausreichend abzustützen kann. Gleichzeitig soll eine
Pelletierpresse geschaffen werden, in der eine zu bewegende Matrize mit Stützvorrichtung ein Mindestmaß an Teilen bzw. an Masse aufweist und zumindest zwei Pressvorrichtungen bestehend aus einem Pressengestell mit zumindest einer Walze durchläuft. Alternativ soll eine Pelletierpresse geschaffen werden, in der zumindest eine zu bewegende Walze durch zumindest zwei Pressengestelle durchläuft.
Die Lösung der Aufgabe für eine Pelletierpresse besteht darin, dass dass die Matrize und/oder die Walzen in zumindest zwei Pressengestellen bewegbar gelagert angeordnet sind und dass die Matrize mit zwei koaxial angeordneten Tragringen zur Ausbildung eines Ringraumes und/oder einer Tragplatte mit Durchbrüchen zur Durchleitung der Pellets in Pressrichtung wirkverbunden ist.
In einer Erweiterung der Aufgabe sollen Vorteile wie
- einfache Erreichbarkeit wesentlicher Maschinenelemente,
- möglicher Schnellaustausch wesentlicher Maschinenelemente oder -module, - ein einfacher Aufbau, vorzugsweise modular, für einfache
Serienfertigung und Lagerhaltung,
- ein günstiger Betrieb bei variabler Produktionsleistung,
- eine Redundanz wesentlicher Maschinenelemente bei gleichzeitiger möglicher Reparatur von Maschinenteile während eines
eingeschränkten Notlaufbetriebes
- ein verbesserter Kraftfluss zwischen der Matrize und dem Antrieb geschaffen werden. In vorteilhafter Weise bewegen sich nun in einer Pelletierpresse,
vorzugsweise mit einer kreisförmigen Flachmatrize eines größeren
Umfanges, nur noch die wesentlichen Massen der Matrize und der zugehörigen Stützvorrichtung, die vorzugsweise zusammen ein Mindestmaß an beweglicher Masse aufweist. Durch die stationären, aber rotierenden Walzen ist eine optimale Dosierung jeder Walze selbst möglich, in dem das Material direkt vor jeder Walze auf die Matrize aufgetragen wird. Die Trag- respektive Stützvorrichtung der Matrize besteht dabei zumindest aus zwei koaxialen Tragringen und/oder einer Tragplatte, die vorzugsweise möglichst flächig, die Matrize abstützen. Durch die effektive Abstützung ist es möglich sehr dünne Matrizen zu verwenden. Besonders bevorzugt werden segmentierte Matrizen auf den Tragringen oder der Tragplatte angeordnet, die insbesondere bevorzugt in ihren Ausmessungen kleiner sind als die Abstände zwischen den einzelnen Pressengestellen, so dass eine direkte Auswechslung der Matrizensegmente ohne größere Ausbauten an
Pressenrahmen möglich ist. Grundsätzlich könne die offenen oder
mehrteiligen Pressenrahmen problemlos von der Matrize abgehoben werden, wobei vorzugsweise die Lager unterhalb der Matrize weiter vor Ort bleiben und während einem Notbetrieb oder einem reduzierten Betrieb weiterhin ihre Funktion übernehmen.
Ein weitere Vorteil ist, dass über einen sehr direkten Antriebsfluss der Momente die Matrize mit möglichst wenig Zwischenelementen möglichst unmittelbar angetrieben werden kann, da durch die bewegliche Lagerung der Matrize in den Pressengestellen und die damit mögliche Aufweitung des Innendurchmessers jetzt große Matrizendurchmesser herstellbar und beherrschbar sind, und damit entsprechend Platz zwischen den einzelnen Pressengestellen vorhanden ist um einen Antrieb mit einem Ritzel direkt dazwischen zu positionieren.
Im Folgenden wird weiter die vorteilhafte Gestaltung und der einfache
Aufbau einer Pelletierpresse beschrieben wobei in der Pelletierpresse zumindest eine Pressvorrichtung, bestehend aus zumindest einer Walze und/oder der Matrize innerhalb eines Pressengestells angeordnet ist, wobei als Pressengestell zumindest ein C-Rahmen und/oder zumindest ein
Fensterrahmen angeordnet ist. Es können somit einzelne Pressengestelle aus der Pelletierpresse entnommen und während deren Reparatur der Betrieb mit den verbleibenden Pressengestellen respektive den Pressvorrichtungen fortgesetzt werden. Eine nicht näher beschriebene Streuung der Biomasse auf die Matrize wird hierzu falls notwendig
entsprechend verändert, so dass die Menge an auf der Matrize liegenden Biomasse weiterhin vor jeder Walze in den Grenzbereichen verbleibt, die für einen Betrieb zulässig sind. Beispielsweise kann eine Streuvorrichtung vorgesehen sein, die jeder Walze respektive einem Pressengestell separat Biomasse zuführt, welche ggf. zusätzlich an dem Pressengestell montiert ist und entsprechend bei einem Ein- oder einem Ausbau mit ein oder ausgebaut wird. Insbesondere gilt für die nicht in allen Variationen und Einzelheiten beschriebene Anordnung der Stellglieder (meist hydraulische Kolben- Zylinderanordnungen), dass diese im Pressengestell an einer Vielzahl an möglichen Stellen verbaut sein können, was insgesamt vom Aufbau der Pelletierpresse abhängig ist. Bevorzugt ist die Matrize im Pressengestell mittels Lager am Pressengestell bewegbar gelagert und die Walzen sind stationär, aber zur Matrize hin- oder weg verfahrbar, angeordnet. Es ist offensichtlich, dass Stellvorrichtungen nicht nur zur Verstellung dienen könnten sondern bei entsprechender Auslegung auch Kräfte zur
Verpressung der Biomasse durch die Matrize einbringen können.
Vorzugsweise kann auch das Lager der Matrize in diesem Sinne verfahrbar angeordnet sein. Vorzugsweise sind bei einer großen Pelletierpresse mit mehr als 750 mm, besonders bevorzugt mit mehr als 1.000 mm,
Innendurchmesser der Matrize mit mehr als drei, bevorzugt mit mehr als fünf, insbesondere bevorzugt mit mehr als sieben Kollerwalzen zumindest zwei oder mehr Antriebe angeordnet. Zumindest ein Lager der Matrize kann auch außerhalb eines Pressengestells angeordnet sein, um insbesondere bei einer geringen Anzahl an Pressengestellen für eine ausreichende
Abstützung der Matrize zu sorgen. Vorzugsweise kann als Pressvorrichtung ein ein- oder ein mehrteiliges Pressengestell angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist ein mehrteiliges Pressengestell zumindest aus einem
Querhaupt und zwei Zuglaschen gebildet. Das zweite Querhaupt kann entweder eigenständig oder durch die Anordnung zumindest einer Walze respektive der in den Lagern angeordneten Achse der Walze substituiert sein. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang der mehrteiligen
Pressengestelle, dass diese durch schnell ver- und entriegelbare
Verbindungen, besonders bevorzugt Bolzen, verbunden sind, um zumindest Teile des Pressengestells schnell und einfach aus oder in die Pelletierpresse zu verbringen. Bevorzugt ist hierzu an dem Pressengestell zumindest eine Angriffsfläche für die Gabeln eines Gabelstaplers oder für einen Kranhaken angeordnet. Die Pressvorrichtungen sind bevorzugt gleichmäßig entlang der Matrize 4 angeordnet. An zumindest einer Pressvorrichtung können
Zubehörteile, wie zumindest eine Streuvorrichtung, eine Streuführung und/oder eine Seitenwand angeordnet sein.
In vorteilhafter Weise können nun nach der Lehre der Erfindung
Pelletierpresse modular aufgebaut werden. Damit kann beispielsweise während eines längeren Produktionszeitraumes die Produktionskapazität durch Variation der Pressengestelle je nach Bedarf angepasst werden, so dass in einfacher Art und Weise Mehr- oder Minderkapazitäten an zu liefernden Pellets vermieden werden können. Auch ist es bei entsprechender Auslegung möglich eine später ohne Probleme nachrüstbare Pelletierpresse einem Kunden anzubieten, der beispielsweise erst eine Pelletierpresse mit fünf Pressvorrichtungen kauft, die später mit weiteren Pressvorrichtungen respektive Pressengestellen nachgerüstet werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Wirkung der Erfindung können eine Vielzahl an Teilen anlagen- und maschinentechnisch vereinfacht ausgelegt werden, wobei durch die Vielzahl gleicher Teile (Pressenrahmen, Zuglaschen, Querhäupter, Wälzlager, Antriebe, Tragringe, Tragtisch) die Fertigung in Serie und auch die Ersatzteillagerhaltung deutlich vereinfacht und
kostengünstig zu verwirklichen ist. Besonders bevorzugt weist bei einer modularen Pelletierpresse mit mehreren Pressvorrichtungen bzw.
Pressengestellen das Pressengestell Mittel zur Aufnahme eines Antriebes auf, so dass bei Erweiterung der Kapazität einer Pelletierpresse je
Pressvorrichtung auch ein Antrieb oder alle zwei Pressvorrichtungen ein Antrieb usw. verbaut oder ausgebaut werden kann. Durch die Stellvorrichtungen in den Pressvorrichtungen respektive den Pressengestellen können die Walzen und/oder die Matrize einen Hub ausführen. Weisen beispielsweise die Walzen Stellvorrichtungen für einen Hub aus, so ist es verfahrenstechnisch sehr einfach bei einer Störung in einem Pressengestell die Walze in eine Ruhestellung zu verfahren und dort zu halten. Die Produktion kann, ggf. wird die für diese Walze zuständige Streuvorrichtung angehalten oder blockiert, indes weiterlaufen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn ein geplanter Wartungszyklus ansteht oder ein Produktionszyklus in naher Zukunft abgeschlossen wird und schon aus diesen Gründen die Produktion angehalten werden muss. Auch ist bei einem 24/7-Betrieb denkbar, dass die Produktion geringfügig vermindert in einer Spät- oder Nachtschicht weiterlaufen kann bis die entsprechende Wartungsbzw. Reparaturmannschaft am Morgen des nächsten Tages ihren Dienst antritt.
Problematisch ist aber meist auch, dass für eine derartige modulare
Pelletierpresse kein geeignetes einstellbares Antriebssystem vorgesehen ist, dass mit der Pelletierpresse wachsen oder schrumpfen kann. Einzelantriebe müssten beispielsweise alle 2 oder 3 Pressengestelle ausgetauscht werden um diese an die Leistung anzupassen. Insbesondere
Getriebeübersetzungen können aber auch nicht beliebig an unterschiedliche Antriebe angepasst werden. Mehrfachantriebe an einem großen Zahnkranz bedingen aber steuerungs- und regelungstechnischen Mehraufwand, da beispielsweise ein Antrieb Drehzahl- und die weiteren Antriebe
Drehmomentgesteuert arbeiten müssen. Auch ist es von Nachteil, wenn an großen Tragringen, Matrizen oder ähnlichen Stützelementen die an- oder eingebrachten Verzahnungen zur Aufnahme der Momente aus den Antrieben Schaden nehmen und repariert werden müssen. Es ist somit notwendig eine ganze Matrizenhalterung auszutauschen oder zu ersetzen.
Eine Erweiterung der Aufgabe besteht also darin die oben beschriebene Pelletierpresse mit bewegbarer Matrize weiterzuentwickeln, so dass in Verbindung mit einem modularen Rahmenaufbau auch ein geeigneter, vorzugsweise an die notwendige Leistung anpassbarer, Antrieb Verwendung finden kann. In einer Erweiterung soll es möglich sein den Antrieb mittels geeigneter Austauschsegmente modular zu ersetzen, so dass Schäden am Antrieb, insbesondere an den Leistungsträgern, schnell und einfach ersetzt werden können. Hierzu wäre es sinnvoll zur Erzeugung der Bewegung der Matrize der Antrieb als Direktantrieb mit einem Rotor und zumindest einem Stator anzuordnen, wobei der Rotor an zumindest an einer Hohlwelle, einem Tragring, der Tragplatte und/oder an der Matrize selbst angeordnet ist.
Damit wäre es nun möglich einen Antrieb auf eine unterschiedliche Anzahl von Pressengestellen und/oder Walzenanordnungen variabel einzustellen und der Antrieb modular erweitert und/oder verkleinert werden kann und auf plötzliche Stillstände oder Blockaden in der Produktion, insbesondere eines bewegten Matrizentisches, ohne Schäden reagieren kann. Weiter ist der Antrieb in seinen notwendigen Eigenschaften an die Produktionsumstände anpassbar, sei es durch partielle Zu-/Abschaltung oder Ein-/Ausbau von antreibenden Komponenten. Von Vorteil wäre auch, dass große Getriebe oder Umsetzungen für den Antrieb mit einhergehender Lärmbelastung und auch Wartungsaufwand vermieden werden können. Durch die Minimierung der Nebengeräusche ist es auch leichter Probleme während des Verpressens anhand der
Geräuschentwicklung zu erkennen.
Bei einer vorzugsweisen Anwendung gleichartiger Leistungsträger in Form, Aufbau und/oder Leistungsaufnahme ergibt sich die Möglichkeit einer verbesserten Verbaubarkeit, Lagerhaltung und Reparaturmöglichkeit.
Insbesondere ist es bei einer Pressenbaureihe möglich unterschiedliche Leistungskonzepte (Leistungsaufnahme der Motoren in Kilowatt) anzubieten, die auch im Nachhinein leicht und komplikationslos veränderlich sind.
Beispielsweise können die Leistungsträger so aufgebaut sein, dass um den Umfang eines Stators beispielsweise geradzahlige Vielfache der
Leistungsträger angeordnet werden können.
Wenn in einem Ausführungsbeispiel in einem Stator eines Direktantriebes 64 Leistungsträger mit je 10 KW verbaubar wären, könnte eine Pressenreihe angeboten werden, die beispielsweise eine Motorleistung von 640, 320, 160, 80 KW anbieten, so dass ein Kunde eine kleine Pelletierpresse mit 160 KW bestellen und später ohne weitere Schwierigkeiten durch Kauf weiterer Leistungsträger auf 320 KW oder 640 KW aufrüsten kann, beispielsweise bei der Verpressung von unnachgiebigerem Material oder der Nachrüstung von weiteren Pressengestellen. In diesem Zusammenhang lässt sich auch die Reparatur erleichtern, weil bei Störungen oder Defekten im Antrieb einer Pelletierpresse nicht mehr der gesamte Motor ausgetauscht werden muss, sondern nur noch im Fall eines Defektes eines Leistungsträgers dieser Leistungsträger entnommen und durch einen neuen Leistungsträger ersetzt wird. Unter Leistungsträger versteht die Erfindung in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Antriebsspulenwicklung für die am Rotor befestigten Permanentmagnete. Insbesondere ist dabei von Vorteil, dass der Motor nicht als eine Einheit, sondern aus einer Vielzahl an Einheiten besteht, die entsprechend ausgetauscht oder nacheinander verbaut werden können. Dies ist insbesondere nützlich bei einem engen Bauraum. Dies begünstigt im weiteren Sinne aber auch die Lagerhaltung von gleichen Bauteilen
(Leistungsträgern) und die Reparaturmöglichkeiten. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Leistungsträger auf vorgefertigen Segmenten, beispielsweise vier 45°-Elementen zur Bildung eines Stators vormontiert sind und diese vier Segmente nacheinander in der Pelletierpresse verbaut werden. Bei einem Rotor mit radial angeordneten Permanentmagneten kann beispielsweise die Hohlwelle (auch Teile der Hohlwelle) vor oder nach dem Einbau der Leistungsträger in der Pelletierpresse platziert werden, was entsprechend dem Baufortschritt der Pelletierpresse selbst von Vorteil ist. Natürlich ist auch eine parallele Montage, beispielsweise zwei Segmente oder mehrere Leistungsträger, dann die Einbringung der Hohlwelle und anschließend die Nachmontage der restlichen Elemente denkbar.
Vorzugsweise wird die Hohlwelle erst grob in der Pelletierpresse gelagert, dann die restlichen Leistungsträger montiert und anschließend die Ausrichtung der Welle respektive des Rotors gegenüber dem teilweise oder fertig montierten Stator durchgeführt. Anschließend werden die
Statorsegmente respektive einzelne Leistungsträger verbaut. Wenn nicht bereits während des Einbaus geschehen, wird die Hohlwelle oder die Stützkonstruktion der anzutreibenden Elemente montiert und eine
Ausrichtung des internen Aufbaus des Motors, also des Rotors zum Stator, durchgeführt.
Vorteile eines Direktantriebes:
Durch den nahen Aufbau eines Direktmotors, vorzugsweise direkt in der Nähe einer Matrize oder der zu bewegenden Stützkonstruktion können unterschiedliche Belastung im Antriebsstrang abtriebsseitig
systemunschädlicher weitergeleitet werden, wobei gleichzeitig die
Gesamtsteifigkeit des Antriebsstranges signifikant erhöht und/oder die Baulänge des Antriebsstranges minimiert werden kann. Der notwendige Bauraum der Pelletierpresse mit einem Direktantrieb kann wesentlich optimiert und verkleinert werden und es lassen sich einfache Maßnahmen zur Geräuschdämmung im Wesentlichen des Antriebsstranges durch Kapselung verwirklichen. Die Pelletierpresse kann mit einer geringen
Bauhöhe ausgeführt werden, was insbesondere Vorteile zur Versorgung der Pelletierpresse mit Biomasse und der Abfuhr der Pellets ergibt Weiter ergibt sich in der vorteilhaften Anordnung des Direktantriebes, insbesondere innerhalb der notwendigen und aussteifenden Tragstrukturen der Pelletierpresse ein wesentlich steiferes Antriebssystem und
einhergehend eine Reduzierung der Wellentorsion respektive des
Antriebsstranges. Wird die Hohlwelle als Hauptantriebswelle von weit außen liegenden Motoren angetrieben, wirkt sich die Torsion der Hohlwelle nachteilig auf das gesamte Antriebssystem aus. Je länger die Distanz zwischen Motor und der Matrizenebene respektive der Walzenebene ist, desto weicher wird das Antriebssystem und es kommt zu
Regelschwingungen, da die angetriebene Hohlwelle wie eine Torsionsfeder wirkt.
Es ergibt sich auch eine verbesserte Steuerungs- und Regelungstechnische Qualität des Gesamtsystems Pelletierpresse. Durch die hohe Steifigkeit des Antriebssystems und die genau einstellbare Momenten- und
Winkelpositionsregelung des Antriebs können Prozeßdaten aus der
Umfangsgeschwindigkeit und damit den Durchsatz pro Stunde unmittelbar erfasst werden. Die Presse weist durch den Direktantrieb keine zusätzlichen mechanischen Übertragungsglieder (z.B. Getriebestufen) auf und es entstehen weniger Schwingungen und Geräusche. Reibverluste, Torsion, Zahnflankenspiel etc. sind eliminiert. Permanentmagnetmotoren,
insbesondere bei einer hohen Antriebsleistung, haben aber immer noch einen recht hohen Geräuschpegel. Aber durch die Verbesserungen hinsichtlich einer kompakten und leichter kapselbaren Bauweise können die Geräuschemissionen einfach reduziert werden und auch der Gesamtwirkungsgrad der Presse verbessert sich deutlich, da wesentlich weniger unbenutzte Kräfte durch die Torsion oder die Momentenaufnahme in den Lagern bei einer fliegenden Lagerung des Motors auftreten. Weiter kann eine derartige Ausführung einfacher gekapselt werden, um die Geräusche zu dämpfen. Die bevorzugte Anordnung des Direktantriebes wäre vorzusehen zwischen der Matrizenebene und zumindest einer weiteren im Wesentlichen parallelen beabstandeten Begrenzungsebene, wobei der Abstand zwischen der Matrizenebene und der Begrenzungsebene +/- 500 mm entlang der Matrizenachse beträgt. In einer alternativen Bemessungsregel wäre der Krafteinleitungsbereiche im Wesentlichen in einem Übertragungsbereich angeordnet sind, wobei der geeignete Übertragungsbereich zwischen der Matrizenebene und zumindest einer weiteren Begrenzungsebene liegt, wobei die Begrenzungsebenen mit einem Begrenzungswinkel von 0 bis 30° bezogen auf die Matrizenebene angeordnet sind und mit der Matrizenebene einen gemeinsamen Schnittpunkt S an der Matrizenachse aufweist.
Besonders bevorzugt ist dabei ein Begrenzungswinkel von 0 bis 25°, insbesondere von 0 bis 20°. Wie bereits ausgeführt kann in der Pelletierpresse die Matrize und/oder zumindest eine Walze in zumindest einem Pressengestell mittels des
Antriebes bewegbar ein. Bevorzugt ist zumindest teilweise der Stator mit einem Pressengestell wirkverbunden. Der Direktantrieb ist bevorzugt ein Permanetmagnetmotor mit am Rotor angeordneten Permanentmagneten. Andere Direktantriebe mit direktem Wellenantrieb können auch andere oder neuere Direktantriebe vorgesehen werden, wobei als Welle hier bevorzugt die Hohlwelle oder eine äquivalente Stützkonstruktion für den
Antrieb/Lagerung von zumindest zwei Walzen und/oder der Matrize angesehen wird. Bevorzugt ist der Stator des Antriebs in einer segmentierten Ausführungsform ausgeführt, wobei in Kombination zumindest zwei elektrotechnisch separat ansteuerbare Leistungsträger angeordnet sind. Bei mehreren Leistungsträgern können diese einzeln oder in Gruppen verbaut werden. Auch bei einem segmentierten Stator kann zumindest ein
Leistungsträger an zumindest einem Pressengestell angeordnet sein. Weiter ist bevorzugt, dass der Rotor des Antriebs einstückig mit der Matrize und/oder der Tragplatte und/oder der Stützkonstruktion der
Walzenverbindung oder der Matrize ausgeführt ist. Der Direktantrieb ist vorzugsweise in seiner, insbesondere in der zentralen (geometrischen Mitte), Ebene, senkrecht zur Matrizenachse angeordnet, wobei die Ebene
zumindest durch eine Walze, durch eine Achse der Walzen, durch die Matrize, einer hierzu zuzuordnenden Stützkonstruktion und/oder durch eine Hohlwelle geführt ist. Damit wird gleichzeitig gewährleistet, dass unnötige Torsionsmomente auf eine verlängerte Stützkonstruktion oder eine Hohlwelle vermieden werden um Torsionsspannungen zu vermeiden. Zumindest der Stator des Antriebs sollte aus zumindest zwei Leistungsträgern bestehen, die Leistungsträger sollten als eigenständige und austauschbare Baueinheiten ausgeführt sein und die Leistungsträger sollten einzeln oder abschnittsweise mit einer Steuerungseinheit mittels Versorgungsleitungen wirkverbunden sein.
In Bezug auf die vielen Möglichkeiten lassen sich auch Verfahren, insbesondere zum Betreiben einer Pelletierpresse, aus den genannten Möglichkeiten erkennen.
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 eine Draufsicht auf eine kreisförmige Flachmatrize und mehreren darauf abrollenden Walzen in vier Pressvorrichtungen respektive Pressengestellen, wobei die Flachmatrize beweglich in den Pressengestellen gelagert ist und um ihre Achse rotiert,
Figur 2 zwei seitliche Schnittansichten entsprechend der Schnittlinien nach Figur 1 durch ein Pressengestell (links) und einen Antrieb (rechts) an einer Matrize,
Figur 3 eine Gegenüberstellung zwei verschiedener Pressengestelle mit einem C-Rahmen (links) und einem einteiligen Fensterrahmen (rechts), Figur 4 zwei Seitenansichten eines mehrteiligen Pressengestells respektive eines gebauten Pressenrahmens mit hervorgehobener Darstellung möglicher Stellvorrichtungen zur Verstellung der Lage der Matrize und/oder der Walzen zueinander,
Figur 5 ein mehrteiliger Aufbau einer bewegbaren Tragvorrichtung für eine Matrize bestehend aus einem Tragtisch und zwei koaxialen Tragringen mit einem beispielhaften Antrieb,
Figur 6 eine beispielhafte Ausführung einer fundamentgebundenen
Pelletierpresse,
Figur 7 eine mögliche Ausführungsform der Ausbildung des Rotors
respektive der Anordnung eines Stators auf einem eigenständigen Statorträger,
Figur 8 eine weitere Variation des Antriebes mit einer erweiterten Verbund des Rotors nicht nur mit der Stützkonstruktion (Stützringe), sondern mit einer die Matrize abstützenden Tragplatte zur möglichst direkten Antriebskraftübertragung auf die Matrize, ohne dass die austauschbare Matrize Teil des Rotors ist,
Figur 9 vier schematische Schnittansichten eines Direktantriebes
bestehend aus einem Stator und einem Rotor an einer Hohlwelle mit unterschiedlicher Anzahl der Leistungsträger,
Figur 10 eine mögliche Darstellung eines Direktantriebes mit einem die
Permanentmagneten an einem Rotor umhüllenden
Leistungsträger, Figur 11 eine weitere mögliche Alternative eines Direktantriebes mit radial außen liegenden Permanentmagneten zur vereinfachten De- und Montage,
Figur 12 eine besonders bevorzugte Anordnung zweier Direktantriebe zur gegenseitigen Magnetkraftkompensation.
In Figur 1 ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Pelletierpresse 3 mit vier Pressvorrichtungen 12 dargestellt. Bevorzugt können aber, teilweise abhängig vom Innen- bzw. Außendurchmesser der Matrize eine Vielzahl von Pressvorrichtungen 12 in der Pelletierpresse 3 angeordnet sein. Eine Pressvorrichtung 12 besteht dabei zumindest aus einem Pressengestell 21 in ein- oder mehrteiliger Ausführungsform und einer darin beweglich gelagerten Walze 5, wobei die Walze 5 ihre Bewegung in Richtung oder entgegen der Abrollfläche 19 ausführt. Die Matrize 4 ist beweglich in den Pressvorrichtungen 12 gelagert und durchläuft diese zur Verpressung der Biomasse 1 in die Bohrungen 13 mittels der Walzen 5. Die Matrize 5 bzw. die Tragvorrichtung der Matrize 5 wird über ein Mittel zur
Drehmomentübertragung und durch zumindest einen Antrieb 18
angetrieben. Vorzugsweise ist zwischen dem Antrieb 18 und der Matrize 4 ein Getriebe 17 angeordnet. Bei einer flachen kreisförmigen Matrize entsteht so eine kreisförmige Bewegung um die Achse der Matrize 4 wobei
abwechselnd die Pressvorrichtungen 12 respektive die Pressengestelle 21 mit den Walzen 5 durchlaufen werden. Ein beispielhaftes Getriebe 17 besteht aus einem Antriebsritzel des Antrieb 18 und einer Verzahnung 30, die außenseitig der Matrize 4 bzw. der Tragvorrichtung, die aus zumindest zwei koaxial angeordneten Stützringen 8 und/oder einer Tragplatte 31 besteht, angeordnet ist. Die Verzahnung kann auch am Innendurchmesser dieser Elemente angeordnet sein.
In Figur 2 erkennt man das Fundament 14 der Pelletierpresse 3, wobei in der schematischen Schnittdarstellung links ein Pressengestell 21 mit einem mehrteiligen Pressenrahmen, der zumindest aus einem unteren Querhaupt 7 und zwei Zuglaschen 6 besteht, angeordnet ist, wobei die in den Zuglaschen 6 gelagerte Achse 16 der Walze 5 mit Hilfe entsprechender
Maschinenelemente, respektive Lager 24 und Stellvorrichtungen 22, beweglich gehalten ist (Figur 4). Während des Abrollens auf der Abrollfläche 19 der Matrize 4 wird die Biomasse 1 durch die Bohrungen 13 zu Pellets 10 verpreßt. Der Eintrag der Biomasse 1 zwischen die Seitenwände 11 der
Pelletierpresse 3 ist nur schematisch dargestellt. Bevorzugt wird jeder Walze direkt davor oder darauf Biomasse 1 mittels einer Fördervorrichtung aufgebracht. Die in diesem Beispiel angetriebene Matrize 4 ist mittels Lager 9 auf dem unteren Querhaupt 7 abgestützt und schließt somit effektiv und gleichmäßig den vorliegenden Lastfluss innerhalb der Pressvorrichtung 12, respektive des Pressengestells 21 bzw. des Pressenrahmens 20, 27. Neben dem Eigengewicht der Walzen 5 können Stellvorrichtungen 22 angeordnet sein, die neben einer ggf. notwendigen Abstandseinstellung zwischen Walze 5 und Matrize 4 auch für eine optionale verstärkte Krafteinleitung auf das zu verpressende Material, respektive die Biomasse 1 , sorgen können. In einer möglichen Variante eines gebauten Pressengestells 21 kann die
Pressvorrichtung 12 ein eigenes oberes Querhaupt (nicht dargestellt) aufweisen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen mehrteilige Pressengestelle 21 Verriegelungen bzw. Bolzen 15 auf, mit denen diese schnell zerlegt werden können. Dabei ist es hilfreich, wenn Teile des Pressengestells 21 Angriffsflächen aufweisen, mit denen eine
Hebevorrichtung, beispielsweise ein Kranhaken und/oder zumindest eine Gabelstaplergabel, mit einem Teil des Pressengestells 21 wirkverbunden wird und zumindest diesen Teil aus der Pelletierpresse 3 einfach entfernen oder auch einbringen kann. Werden beispielsweise die Bolzen 15 am unteren Querhaupt 7 des Pressengestells 7 gelöst, können die zwei
Zuglaschen 6 mit der Walze 5 und deren Achse 16 problemlos aus der Pelletierpresse 3 nach oben herausgezogen werden. Besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren, weil das untere Querhaupt 7 weiterhin auf dem
Fundament 14 verbleiben kann und die Lager 9 die Matrize 4 während eines wieder aufgenommenen Betriebes der Pelletierpresse 3 weiterhin stützen können. Besonders bevorzugt ist diese Variante mit einem zusätzlichen oder im Falle der Ein- oder Ausbringung eines Segmentes des mehrteiligen Pressengestells 21 aufsteckbaren oder vorhandenen oberen Querhauptes. Es wird darauf hingewiesen, dass bei Verwendung einer mehrteiligen ringförmigen Matrize, diese zerlegt werden kann und ein geschlossener Fensterrahmen 20 ebenfalls aus der Pelletierpresse entnommen werden kann, wenn notwendig. Die hier dargestellte Matrize 4 ist auf einer
Tragvorrichtung angeordnet, die aus zwei koaxialen Tragringen 8 aufgebaut ist und zwischen denen sich ein Ringraum 29 ausbildet. Leitbleche oder Führungsmittel für die Pellets 10 wurden nicht weiter eingezeichnet um die Übersichtlichkeit der schematischen Darstellung zu wahren. Bevorzugt ist die Verzahnung 30 nur am äußeren, größeren Tragring 8 außenseitig
angeordnet. Figur 3 zeigt eine Gegenüberstellung zwei verschiedener Pressengestelle 21 mit einem C-Rahmen 27 und einem einteiligen Fensterrahmen 20. Ebenfalls konträr dargestellt ist, dass die Walze 5, respektive die Achse 16, auf der linken Seite der Figur in eigenen Stützarmen 26 gelagert ist, wohingegen auf der rechten Seite der Figur die Walze 5 in den vertikalen Ästen des geschlossenen Fensterrahmens 20 angeordnet ist. Diese beiden
Alternativen wären selbst-verständlich austauschbar und je nach
Ausführungsform der Pelletierpresse 3 auch noch in anderen Varianten denkbar. Weiter erkenn man, dass zwischen den Tragringen 8 und der Matrize 4 eine Tragplatte 31 angeordnet ist. Bevorzugt sind mehrere
Bohrungen 13 der Matrize 4 zumindest einer Durchbrechung 28 in der Tragplatte 31 und/oder im Wesentlichen die gleiche Anzahl an
Durchbrechungen 28 in der Tragplatte 31 wie Bohrungen 13 in der Matrize 4 angeordnet sind, wobei die Durchbrechungen 28 gegenüber den Bohrungen 13 im Wesentlichen größer ausgeführt sind. Dies dient vor allem zur
Unterscheidung, dass die Tragplatte 31 kein entscheidender Anteil an der Ausgestaltung der Pellets 10 und eher nur für eine Durchleitung der Pellets an einer solide abgestützten Matrize 4 zuständig ist. Besonders bevorzugt ist zumindest einer der Tragringe 8 und/oder die Tragplatte 31 in seiner axialen Erstreckung im Wesentlichen größer ausgeführt ist als in einer radialen Erstreckung.
Figur 4 zeigt zwei Seitenansichten eines mehrteiligen Pressengestells 21 einer Pressvorrichtung 12 mit hervorgehobener Darstellung möglicher
Stellvorrichtungen 22 zur Verstellung der Lage der Matrize 4 und/oder der Walzen 5 zueinander. Dabei ist zur Verstellung der Walze 5 im
Pressengestell 21 in zumindest einer Zuglasche 6 ein Fenster 25 oder eine äquivalente Öffnung oder eine Auskragung angebracht, an der zumindest eine Stellvorrichtung 22 und/oder ein Lager 24 angeordnet sind, damit die Walze 5 wie mit einem Doppelpfeil dargestellt in der Vertikalen von der Matrize 4 weg oder auf die Matrize 4 zu bewegbar ist. Auch die Lager 9 der Matrize 4 könnten verstellbar mittels einer Stellvorrichtung 22 angeordnet sein. Insbesondere mit einer hydraulischen Zylinder-Kolbenanordnung als Stellvorrichtung 22 können Kräfte in der Pressvorrichtung 12 zur Förderung der Verpressung der Biomasse 1 bewirkt werden. In vorteilhafter Weise könnte die Stellvorrichtung auch als Schwingungsdämpfer der
Pelletierpresse 3 wirken. Bei einer höhenverstellbaren Matrize 4 ist besonders von Vorteil, dass der Ausbau eines Lagers 9 aus dem Pressengestell 21 vereinfacht wird, wenn die Stellvorrichtungen 22 weiterer Pressengestelle 21 ausfahren und die Matrize 4 anheben. Alternativ kann natürlich die Matrize 4 auch mittels externer Hilfsmittel angehoben werden oder es werden zuerst die
Zuglaschen 6 nach Entfernung der Bolzen 15 angehoben und anschließend die Lager 9 gewechselt. Insbesondere besteht die Möglichkeit innerhalb des Matrizenringes bei kreisförmigen Matrizen 5 Arbeiten durchzuführen. Im Übrigen kann es sinnvoll sein die Motoren 18 zum Antrieb der Matrize 4 direkt in den Pressengestellen 21 vorzusehen. Damit kann die notwendige Antriebsleistung, die in der Regel abhängig ist von der Anzahl der Walzen 5 direkt an die Anzahl der Pressvorrichtungen 12 angepasst werden. In vorliegender Zeichnung ist die Matrize 4 nur auf der Tragplatte 31 gelagert, wobei hier deutlich die gegenüberliegenden Durchbrüche 28 je Bohrung 13 dargestellt sein sollen.
Eine Pressvorrichtung 12 kann im Übrigen, wenn es die Auslegung der Pelletierpresse 3 erfordert, auch aus mehreren Pressengestellen aufgebaut sein. Beispielsweise kann ein Pressengestell aus mehreren zueinander parallel angeordneten C- und/oder Fensterrahmen 27, 20 bzw. mehrteiligen Fensterrahmen 6, 7 bestehen. Vorzugsweise sind die Pressengestelle 21 mittels einer Verbindung im Bereich des Fundaments 14 und/oder im
Wesentlichen im Bereich der Walzen 5 wirkverbunden (nicht dargestellt). Auch ist es denkbar, dass als Lager 9 Wälzlager am Pressengestell 21 oder an den Tragringen 8 oder an der Tragplatte 31 angeordnet sind, wobei bei einer Anordnung der Wälzlager an den Tragringen 8 oder an der Tragplatte 31 eine die Pressengestelle verbindende Abrollfläche für die Lager angeordnet ist.
In Figur 5 wird nochmals ein mehrteiliger Aufbau einer bewegbaren
Tragvorrichtung für eine Matrize 4 bestehend aus einer Tragplatte 31 und zwei koaxialen Tragringen 8 mit einem beispielhaften übergreifenden Antrieb 18 bzw. eines übergreifendes Getriebes 17. Je nach aufzubringenden Momenten kann es notwendig sein die Verzahnung 30 möglichst lang auszubilden.
In Figur 6 findet sich eine beispielhafte Anwendung einer
fundamentgebundenen Pelletierpresse. Dabei ist rechts ein einseitig offener C-oder U-Rahmen derart angeordnet, dass die offene Seite in Richtung Fundament 14 angeordnet ist und die Matrize 4 durch die so entstehende Öffnung geführt ist. Dabei können die Lager 9 direkt auf dem Fundament 14 angeordnet sein, oder auf dem Fundament ist eine entsprechende Führung angeordnet, wenn die Lager 9 an der Tischvorrichtung, respektive den Tragringen 8 und/oder der Tragplatte 31 , angeordnet sind. Auf der linken Seite ist ein mehrteiliger Pressenrahmen dargestellt, der mittels Bolzen 15 an einem am Fundament 14 angeordnetem Befestigungsmittel fixiert ist. Beide Pressengestelle können, vorzugsweise nach Öffnung einer Schnellspannvorrichtung, vom Fundament abgehoben werden. Bei beiden Varianten substituiert das Fundament das notwendige untere Querhaupt.
Hinsichtlich der Dimensionen hat sich herausgestellt, dass die Wirkbreite der Walzen 5 zwischen 200 und 500 mm liegen sollte, bevorzugt im
Wesentlichen 300 mm. Der Durchmesser der Matrize 4 sollte zwischen 1 ,5 und 5 m liegen, bevorzugt zwischen 2,5 und 3m, insbesondere 2,85 m. Ein Kollerdurchmesser von 300 bis 500 mm ist von Vorteil, besonders bevorzugt ist dabei im Wesentlichen ein Durchmesser von 400 mm.
Figur 7 stellt einen indirekten Antrieb der Matrize 4 dar, die auf zumindest einem, vorzugsweise zwei konzentrisch gelagerten Tragringen 8, gelagert ist. Dabei bildet zumindest einer der Tragringe 8 einen Teil des Rotors 37 aus und wird mittels des Stators 36 des Antriebes 18 angetrieben, wobei der Stator 36 an einer mit dem Fundament wirkverbundenen Statorstütze 38 feststehend gelagert ist.
Figur 8 zeigt eine alternative Ausführungsform, in der die Matrize 4 auf einer Tragplatte 31 angeordnet ist, die wiederum mit den Tragringen 8
wirkverbunden ist. Der Rotor 37 ist dabei direkt wirkverbunden mit der Tragplatte 31 und/oder mit den Tragringen 8. Für beide Figuren kann dies kann auch am„inneren" Tragring 8 realisiert werden oder eine Hohlwelle kann innen oder aussen angeordnet sein, an der der Antrieb 18 antreibt, wobei die Hohlwelle schließlich wieder die Stützkonstruktion oder die Matrize selbst antreibt.
In Figur 9 ist in vier schematische Schnittansichten eines als Direktantrieb ausgeführten Antriebes 18, bestehend aus einem Stator 36 aus mehreren Leistungsträgern 34 und einem Rotor 37, wirkverbunden mit einer Matrize, einer die Matrize 4 haltenden Konstruktion (Tragplatte) oder dergleichen, dargestellt. Dabei besteht der Stator 36 des Motors 18 aus achtundzwanzig (Figur 9a), aus zwölf (Figur 9b), aus acht (Figur 9c) oder wahlweise aus sechs (Figur 9d) Leistungsträgern 34, die als eigenständige und
austauschbare Baueinheiten ausgeführt sind. Die Leistungsträger 34 sind radial zur Matrizenachse 35 angeordnet und die Leistungsträger 34 sind einzeln oder abschnittsweise mit einer Steuerungseinheit 41 mittels
Versorgungsleitungen 42 wirkverbunden. Die nicht durch ein Blitzzeichen markierten und damit freien Bereiche für optionale Leistungsträger 34 sind der Übersichtlichkeit und der besseren Darstellung der untereinander austauschbaren Leistungsträger 34 geschuldet. Es ist natürlich auch vorstellbar, dass beispielsweise immer drei Leistungsträger 34
nebeneinander unter Freilassung eines freien Bereiches angeordnet sind. Insbesondere ist von Vorteil, wenn bei mehreren Leistungsträgern 34 zumindest zwei Leistungsträger 34 mit einer äquivalenten Leistung und/oder einer äquivalenten äußeren Formgebung angeordnet sind. Unter
Formgebung versteht man dabei die äußere Größe oder die Anordnung von signifikanten Montageelementen. Bevorzugt sind die Leistungsträger 34 in Gruppen von zumindest zweien angeordnet. Nicht gezeigt ist die Möglichkeit die Leistungsträger 34 direkt oder indirekt über eine geeignete Halterung mit dem Pressengestell 21 einer Pressvorrichtung 12 oder einem Statorträger 38 zu verbinden. In Figur 9b und 9c ist die Möglichkeit dargestellt, dass entweder zentral am Stator 36 oder an zumindest einem Leistungsträger 34 zumindest eine Kühlvorrichtung 34 angeordnet ist.
In den Figuren 9c und 9d sind die einzelnen Versorgungsleitungen und deren beispielhafter Weg zu einer Steuerungseinheit 41 , die bevorzugt zumindest aus einem Frequenzumrichter besteht, dargestellt. In Figur 9c sind die Versorgungsleitungen 42 zu Versorgungssegmenten 44
zusammengefasst und werden wahlweise direkt oder einer kombinierten Station aus Steuerungseinheit 41 und Kühlvorrichtung 43 zugeführt. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn auch die Steuerungseinheit 41 einer ständigen Kühlung bedarf. Nicht dargestellt ist, dass zumindest Teile des Stators 36 und/oder Versorgungsleitungen 42 eine Montageeinheit ausbilden können.
Die Figuren 10 und 11 zeigen eine übliche und eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Direktantriebes als Antrieb 18 auf. In Figur 10 ist dabei ein Antrieb 18 als Direktantrieb auf einer Hohlwelle angeordnet. Direkt gegenüber ist koaxial zur Hohlwelle, respektive zur Matrizenachse 35, ein Stator 36 angeordnet, der mehrere Antriebseinheiten respektive Leistungsträger 34 aufweist. Nach Figur 11 sind die Leistungsträger 34 U-förmig ausgeführt, wobei der Stator 36 mit den daran angeordneten Permanentmagneten in die Öffnung des U-förmigen Leistungsträgers 34 eingreift. Besonders bevorzugt sind dabei die Permanentmagneten 33 beidseits respektive an den axialen außenseitigen Stirnseiten des Rotors 36 angeordnet. Vorzugsweise weisen die Leistungsträger 34 in Ihrer
Eigenschaft zur Erbringung eines Antriebsmomentes gegenüber den
Permanentmagneten Antriebswicklungen oder Spulen auf, die mit Strom durchflössen sind.
Betreffend einem nicht näher in den Figuren dargestellten Verfahren zur Herstellung einer Pelletierpresse 3 wird zumindest der Rotor 37 in die zumindest teilweise montierte Pelletierpresse 3 verbracht und im
Wesentlichen im Bereich des Antriebs 18 vorläufig gehalten oder
betriebsfertig angeordnet, wobei anschließend der Stator 36 durch die Montage einzelner Leistungsträger 34 oder durch die Montage einer vorgefertigter Montagegruppe aus zumindest zwei Leistungsträgern 34 im Bereich des Antriebs hergestellt wird. Besonders bevorzugt werden die Leistungsträger 34 einzeln oder abschnittsweise mit einer Steuerungseinheit 41 mittels Versorgungsleitungen 42 verbunden.
Die Leistungsträger 34 entsprechen im Wesentlichen einer Motorspule, mit der die Permanentmagnete 33 angetrieben werden können. Je mehr Motorspulen angeordnet sind, umso mehr Leistung kann am Rotor 37 erzeugt werden und die Antriebsleistung erhöht sich entsprechend.
Bevorzugt werden die Permanentmagnete und/oder die
Leistungsträger/Motorspulen in der Pelletierpresse 3 derart angeordnet, dass sich eine Magnetkraftkompensation ergibt (Figuren 10 und 11 ). Diese Magnetkraftkompensation ist natürlich nicht immer umsetzbar, wenn beispielsweise der Bauraum für den Antrieb beschränkt ist oder im Rahmen der Konstruktion und Auslegungen der Maschinenelemente ortsbezogen ist. Auch können sich Probleme bei der Installation eines großen
Direktantriebes, insbesondere mit problematischen Bauraumbedingungen, ergeben, die eine besondere Art des Antriebes selbst bedingen oder aber auch erst ermöglichen.
Nach Figur 12 sind entlang der Matrizenachse zumindest zwei, vorzugsweise separat voneinander ansteuerbare, Antriebe 18 als Direktausführung vorgesehen, wobei bei einer einseitigen Speichenanordnung (Figur 10 ist eine zweiseitige Speichenanordnung für die Permanentmagneten) wie in dieser Figur dargestellt die Permanentmagneten nur auf einer Flächenseite des Rotors angeordnet sind. Es ergeben sich somit unkompensierte
Magnetkräfte, die an den Maschinenelementen, respektive dem Rotor entlang der Matrizenachse wirken, da die Matrizenachse lotrecht zur
Matrizenoberfläche steht und der Rotationsachse der Matrize entspricht. Diese Darstellung ist sehr schematisch und die an einem Maschinenelement angegebenen Bezugszeichen sollen die Möglichkeit der Anbringung des Rotors an einer Hohlwelle 39 und/oder eines Tragrings 8 und/oder einer Tragplatte 31 und/oder der Matrize 4 darstellen. Hinsichtlich des Verfahrens lässt sich ausführen, dass ein partieller respektive ein segmentierter Stator sich über einen derartigen Rotor entsprechend überstülpen lassen könnten. Der Stator muss aber nicht in der gezeichneten U-Form ausgeführt sein, sondern auch andere gängige geometrische Formen sind abgestimmt auf die Eigenschaften des Antriebes und des Bauraumes denkbar (1391/1410).
Bezugszeichenliste 1391/1410:
1. Biomasse 24. Lager Achse 16
2. Verdichtungsraum 25. Fenster
5 3. Pelletierpresse 26. Stützarme
4. Matrize 27. C-Rahmen
5. Walze 28. Durchbrüche
6. Zuglasche 29. Ringraum
7. unteres Querhaupt 30. Verzahnung
10 8. Tragring 31. Tragplatte
9. Lager 32. Pressrichtung
10. Pellets
11. Seitenwand 33. Permanentmagnet
12. Pressvorrichtung 34. Leistungsträger
15 13. Bohrungen 35. Matrizenachse
14. Fundament 36. Stator
15. Bolzen 37. Rotor
16. Achse Walze 5 38. Statorträger
17. Getriebe 39. Hohlwelle
20 18. Antrieb 40. Ebene des Antriebs 18
19. Abrollfläche 41. Steuerungseinheit
20. Fensterrahmen 42. Versorgungsleitung
21. Pressengestell 43. Kühlvorrichtung
22. Stellvorrichtung 44. Versorgungssegment
25 23. Führungsmittel

Claims

Patentansprüche
Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets (10) aus zu
verpressendem Material, vorzugsweise aus Biomasse (1) zur Verwendung als Brennmaterial in Feuerstellen, wobei die Biomasse (1) aus Zellulose- und/oder lignozellulosehaltigen Fasern, Spänen, oder Schnitzeln besteht, wobei in der Pelletierpresse (3) mittels zumindest einer abrollenden Walze (5) die Biomasse (1 ) in
Pressrichtung (32) durch die Bohrungen (13) einer mittels zumindest eines Antriebes (20) bewegbaren Matrize (4) und/oder Walzen (5) zu Pellets (10) verpresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (4) und/oder die Walzen (5) in zumindest zwei Pressengestellen (21 ) bewegbar gelagert angeordnet sind und dass die Matrize (4) mit zwei koaxial angeordneten Tragringen (8) zur Ausbildung eines Ringraumes (29) und/oder einer Tragplatte (31) mit Durchbrüchen (28) zur Durchleitung der Pellets (10) in Pressrichtung (32) wirkverbunden ist.
Pelletierpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Tragring (8), der Tragplatte (31) und/oder an der Matrize (4) Mittel zur Aufnahme eines
Drehmomentes, von zumindest einem Antrieb (18) angeordnet sind, wobei als Mittel zur Aufnahme eines Drehmomentes vorzugsweise eine Verzahnung (30) angeordnet ist. Pelletierpresse nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bohrungen (13) der Matrize
(4) einer Durchbrechung (28) in der Tragplatte (31) und/oder im Wesentlichen die gleiche Anzahl an Durchbrechungen (28) in der Tragplatte (31 ) wie Bohrungen (13) in der Matrize (4) angeordnet sind, wobei die Durchbrechungen (28) gegenüber den Bohrungen (13) im Wesentlichen größer ausgeführt sind.
Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen
(5) und/oder die Matrize (4) in dem Pressengestell (21) mittels Stellvorrichtungen (22) in Ihrer Lage zueinander bewegbar angeordnet sind. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein ein- oder ein mehrteiliges Pressengestell (21 ) angeordnet ist, wobei ein einteiliges Pressengestell (21) vorzugsweise als C- Rahmen (27) oder als Fensterrahmen (20) ausgebildet ist und ein mehrteiliges Pressengestell (21 ) zumindest aus einem Querhaupt
(7) und zwei Zuglaschen (6) ausgebildet ist. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dad urch gekennzeichnet, dass die
Pressengestelle (21) mittels einer Verbindung im Bereich des Fundaments (14) und/oder im Wesentlichen im Bereich der Walzen (5) wirkverbunden sind.
Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Tragringe (8) und/oder die Tragplatte (31 ) in seiner axialen Erstreckung im Wesentlichen größer ausgeführt ist als in einer radialen Erstreckung.
8. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lager (9) Wälzlager am Pressengestell (21 ) oder an den Tragringen (8) oder an der Tragplatte (31) angeordnet sind, wobei bei einer Anordnung der Wälzlager an den Tragringen (8) oder an der Tragplatte (31 ) eine die Pressengestelle verbindende Abrollfläche für die Lager angeordnet ist.
9. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem einseitig offenem oder mehrteiligen Pressengestell (21) die Öffnung des Pressengestells (21) dem Fundament (14) zugeordnet ist oder das Fundament (14) das untere Querhaupt (7) substituiert, wobei das einseitig offene Pressengestell (21 ) oder die Zuglaschen (6) direkt auf dem Fundament (14) angeordnet werden.
Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lager (9) für die Matrize (4) außerhalb eines Pressengestells (21) angeordnet ist.
Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
zur Erzeugung der Bewegung der Matrize (4) zumindest ein Antrieb (18) als Direktantrieb mit einem Rotor (37) und zumindest einem Stator (36) angeordnet ist, wobei der Rotor (37) an zumindest einer Hohlwelle (39), einem Tragring (8), der Tragplatte (31) und/oder an der Matrize (4) angeordnet ist.
12. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (36) mit zumindest einem Pressengestell (21 ) wirkverbunden ist.
13. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als
Direktantrieb ein Permanetmagnetmotor angeordnet ist und die Permanentmagneten (33) am Rotor (37) angeordnet sind.
14. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator
(36) des Antriebs (18) in einer segmentierten Ausführungsform angeordnet ist.
15. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem segmentierten Stator (36) zumindest zwei elektrotechnisch separat ansteuerbare Leistungsträger (34) angeordnet sind.
16. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem segmentierten Stator (36) zumindest ein Leistungsträger (34) an zumindest einem Pressengestell (21) angeordnet ist.
17. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor
(37) des Antriebes (18) einstückig mit der Matrize (4) und/oder mit der Tragplatte (31 ) der Matrize (4) und/oder zumindest
Tragring (8) der Matrize (4) ausgeführt ist.
18. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Stator (36) des Antriebs (18) aus zumindest zwei
Leistungsträgern (34) besteht, die Leistungsträger (34) als
eigenständige und austauschbare Baueinheiten ausgeführt sind und die Leistungsträger (34) einzeln oder abschnittsweise mit einer Steuerungseinheit (41 ) mittels Versorgungsleitungen (42)
wirkverbunden sind.
19. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Leistungsträgern (34) zumindest zwei Leistungsträger (34) mit einer äquivalenten Leistung und/oder einer äquivalenten äußeren Formgebung angeordnet sind.
20. Pelletierpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Leistungsträger (34) in Gruppen von zumindest zweien angeordnet sind.
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