DE19526342A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von hochverdichteten formbeständigen zylindrischen Briketts aus halmförmigem Gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von hochverdichteten formbeständigen zylindrischen Briketts aus halmförmigen Gut, wie Stroh, Ganzpflanzen, Gras oder anderer pflanzlicher Stengel, das unzerkleinert kontinuierlich vorzugsweise längs zur axialen Ver­ dichtungsrichtung ausgerichtet zugeführt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Brikettierpresse zum Herstellen von hochverdichteten formbeständigen zylindrischen Briketts aus halmförmigem Gut, wie Stroh, Ganzpflanzen, Gras oder anderer pflanzlicher Stengel, insbesondere zur Durchführung des vorstehend ge­ nannten Verfahrens, bestehend aus einer mittels Schrittschaltwerk angetriebenen horizontal gelagerten mit auf einem bestimmten Teilkreisdurchmesser in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordneten Preßbuchsen, Preßtrommel, wobei die Preßbuchsen aufeinanderfol­ gend zu einem Vorverdichtungsstempel zur Beschickung des zu einem Strang geformten Gutes, zu einem Preßstempel und zu einem Ausstoßstempel schrittweise bewegt werden.

Zum Verdichten von nachwachsenden Rohstoffen, wie Stroh, Ganzpflanzen, Holzschnitzel, Späne, Gräser aber auch zerkleinertem Papier, Kunststoffen, Textilien und dgl. werden Bri­ kettierverfahren und -pressen verwendet, die es gestatten, aus gehäckseltem, körnigem oder anders zerkleinertem Preßgut feste Briketts oder Preßlinge herzustellen, die einer weiteren Nutzung, z. B. durch thermische Verwertung, zugeführt werden können.

Nachteilig bei den hier bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist, daß die Gutzuführung, -dosierung und zum Teil auch die Vorverdichtung eine Zerkleinerung auf eine bestimmte Korngröße erfordern, um das Verfahren überhaupt zu ermöglichen. Häufig anzutreffen sind hier Zuführ- und Dosiervorrichtungen, die zylindrische oder kegelförmige angetriebene ro­ tierende Schnecken aufweisen.

Bei halm- oder stengelförmigen Gütern wie Stroh, Gras oder Ganzpflanzen besteht bei den verwendeten Verfahren und Vorrichtungen zum Verpressen ein weiterer Nachteil darin, daß das zerkleinerte Gut trotz hoher Preßkräfte und weiterer zusätzlicher Zerkleinerung teilweise bis zu staubförmigen Korngrößen, nicht ohne zusätzliche Bindemittel zu einem stabilen und abriebfesten Brikett verpreßt werden kann.

Die zusätzliche Zerkleinerung erhöht wesentlich den Energiebedarf und Bindemittel stören meist die nachfolgende weitere Nutzung bei angewendeten Verfahren und Vorrichtungen.

Bei den angewendeten Verfahren und Vorrichtungen ist die Arbeitsgeschwindigkeit der meisten Brikettiereinrichtungen begrenzt, so daß mit einer weiteren bekannten Lösung (DE 33 20 667) eine Brikettierpresse vorgeschlagen wird, die mehrere Preßkammern aufweist, die sich um eine ortsfeste Achse drehen und nacheinander in eine Beladestation, Preßstation und Ausstoßstation überführbar sind. Dadurch, daß das Beladen, das Pressen und Ausstoßen jeweils in einer eigenen Station erfolgt, wird ein hoher Materialdurchsatz erreicht. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß durch die spezielle Gestaltung der Brikettierpresse nur zerkleinertes, schüttfähiges Gut verpreßt werden kann und durch die Anordnung der Preßkammern nur jeweils ein Brikett beladen, gepreßt und ausgestoßen wird. Den so aus halmförmigen Gut hergestellten Briketts ist besonders nachteilig, daß bei Lager-, Transport- und Förderbeanspruchungen ein sehr hoher Abrieb auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen sich Briketts aus halm- oder stengelförmigen Gütern ohne Bindemittel herstellen lassen, die hochverdichtet und formbeständig sind sowie eine hohe Abriebfestigkeit aufwei­ sen. Gegenüber bekannten Lösungen soll eine größere Ausstoßleistung erreicht werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß zur Herstellung formstabiler, abriebfester Briketts aus halmförmigem Gut, das unzerkleinert kontinuierlich vorzugsweise zur axialen Verdichtungsrichtung längs ausgerichtet zugeführt wird, den lose aufgeschütteten Gutstrang quer zu seiner Stengelrichtung vorverdichtet, zu Strangstücken getrennt, nach unten ausgeworfen, quer zur Stengelrichtung weitergefördert, bezüglich der Höhe des Gutstranges egalisiert, massedosiert einer radialen Vorverdichtung als vereinzelter, dosierter Gutstrang zugeführt und dadurch radial gleichzeitig zylindrisch geformt und vorverdichtet für die weitere axiale Vorverdichtung bereitgestellt, anschließend in einer zweiten Stufe axial vorverdichtet und für den nachfolgenden Verdichtungsvorgang positioniert, weitergeleitet, endverdichtet und ausgestoßen wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung dadurch gelöst, daß eine Kämmwalze die Stengel im lose aufgeschütteten Gutstrang überwiegend längs orientiert, ein kraftbegrenztes Vorverdichtungswalzenpaar den Gutstrang in seiner Höhe reduziert und gleichzeitig radial vorverdichtet. Mit einem anschließenden Ober- und Untermesser auf Länge schneidet und über Auswurfklappen nach unten auswirft, quer zur Stengelrichtung mit einem Dosierband weiter fördert, dabei mit einem Egalisierrakel in seiner Höhe vergleichmäßigt einem Dosiersystem, der einstellbar eine bestimmte Gutmenge vom querliegenden Gutstrang in die darunter befindliche Vorverdichtungskammer eingibt, danach das Formen und Vorverdichten eines zylindrischen Gutstranges mit einem beweglichen und einem feststehenden Strangformelement erfolgt, über einen Vor­ verdichtungsstempel der geformte Gutstrang gleichzeitig in die Preßbuchse schiebt und da­ bei axial vorverdichtet in folgenden Schriften in der Preßbuchse endverdichtet und anschließend ausgeworfen wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich somit ein Brikett aus halmförmigem Gut herstellen, das eine wesentliche größere Stabilität und Abriebfestigkeit aufweist und weniger Energie für die vorgelagerte Zerkleinerung benötigt. Die Formstabilität bei gleichzeitig hoher Dichte des Briketts ermöglicht eine Vergrößerung der Schütt- und damit auch der Energiedichte, wie sie bei bisher bekannten Halmgutbriketts nicht erzielbar war.

Durch die besondere Anordnung der Einrichtungen zur Gutzuführung, Dosierung, zweistu­ figen Vorverdichtung sowie des anschließenden Endverdichtens und Auswerfens können gleichzeitig mindestens zwei Briketts hergestellt werden, wobei die erforderlichen Taktzei­ ten durch das Formen des Gutstranges in radialer Richtung sowie das gleichzeitige Ein­ schieben und axiale Vorverdichten in der Preßbuchse minimiert sind.

Die Gestaltung von austauschbaren Preßbuchsen ermöglicht ohne großen Umrüstaufwand das Pressen von Briketts mit verschiedenen Durchmessern.

Besonders vorteilhaft ist, daß der auf Länge geschnittene vorher vorverdichtete auf dem Dosierband quer zur Stengelrichtung liegende Gutstrang durch den mit einer Wägeeinrich­ tung gekoppelten Dosierstern massedosiert wird, da damit für unterschiedliche Güter Bri­ ketts mit gleicher Dichte und gleicher Größe herstellbar sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht der Vorrichtung

Fig. 2 die Vorderansicht der Preßtrommel mit Vorverdichtungsblock, Preß- und Ausstoß­ zylinder sowie das Pressengestell

Fig. 3 die Seitenansicht der Preßtrommel mit Einfüll-, Preß- und Ausstoßbuchse sowie den axialen Vorverdichtungszylinder

Fig. 4 eine Ansicht der Schneideinheit mit Fallklappen und Dosierband

Fig. 5 eine Ansicht der Schneideinrichtung mit Ober- und Untermesser sowie den Ober­ messerantrieb.

Die in den Beispielen der Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 dargestellte Brikettiervorrichtung (Fig. 1) besteht aus einem Zuführband 1 welches z. B. aus einem Rundballen gelöstes Stroh unter einer gleichsinnig laufenden Auskämmwalze 2 zu einem Vorverdichtungswalzenpaar 3 för­ dert. Das Stroh bzw. Halmgut wird überwiegend längs ausgerichtet zur Förderbewegung des Zuführbandes 1 auf dieses gebracht. Die Kämmwalze 2 unterstützt die Längsaus­ richtung. Sie dreht sich in Förderrichtung und ist in ihrer Umfangsgeschwindigkeit gegen­ über dem Zuführband etwas voreilend.

Das Vorverdichtungswalzenpaar 3, bestehend aus zwei gegensinnig angetriebenen glatten Walzen in der oberen Walzenlagerung 23 und der unteren Walzenlagerung 24 aufgenommen, zieht die Halme ein und bewirkt eine notwendige Volumenverringerung des locker aufgeschütteten Gutes. Die obere Walze des Walzenpaares 3 wird einstellbar kraftbegrenzt gegen die untere Walze gedruckt.

Ausgangsseitig des Walzenpaares 3 befindet sich die Schneideinrichtung. Das Obermesser 4 trennt gegen das Untermesser 5 den fließenden Gutstrang in definierte Längsstücke. Diese Längsstücke liegen auf den Auswurfklappen 6 und 29 und werden durch schlagartiges nach unten klappen dieser auf das Dosierband 7 abgelegt.

Noch bevor das Obermesser 4 das nächste Strangstück schneidet sind die Auswurfklappen 6 und 29 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt. Das Dosierband 7 fördert die Strangstücke kontinuierlich zum Dosierstern 9.

Zuvor müssen die vorzugsweise querliegenden Strangstücke noch die feststehende Egalisierrakel 8 passieren. Sie bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der Strangstücke auf dem Dosierband 7 vor dem Dosierstern 9.

Die Egalisierrakel 8 ist gutabhängig höhenverstellbar. Der am Ende des Dosierbandes 7 befindliche Dosierstern 9 enthält vier gleichmäßige auf einer Achse verteilte Flügel von de­ nen jeweils zwei eine 90° Prismenmulde bilden. Diese Mulde wird durch das Dosierband 7 mit Strangstücken gefüllt bis ein über den Kraftaufnehmer 10 registriertes Gewicht erreicht ist. Danach dreht sich der Dosierstern 9 mit einer hochbeschleunigten Drehbewegung um 90° in Förderrichtung und entleert die dosierte Menge Strangstücke in die Vorverdichtungskammer 12. Gleichzeitig wird die nächste Prismenmulde gefüllt. In der Vorverdichtungskammer 12 befindet sich ein bewegliches Strangformelement 14 und ein feststehendes Strangformelement 15. Nach dem Befüllen der Vorverdichtungskammer 11 bewegt sich das bewegliche Strangnormelement 14, durch den radialen Vorverdichtungszy­ linder 13 angetrieben, gegen das feststehende Strangformelement 15. Dabei wird das vor­ liegende Halmgut radial zu einem zylindrischen Strangelement vorverdichtet. Sobald das bewegliche Strangformelement 14 seine Endstellung erreicht hat und damit mit dem fest­ stehenden Strangformelement 15 eine zylindrische Buchse bildet, wird der Vorverdich­ tungsstempel 17, angetrieben durch den Vorverdichtungszylinder axial 16, in dieser Buchse zur Preßtrommel 18 bewegt. Das darin befindliche Gut wird dabei axial vorverdichtet und in eine in der Preßtrommel 18 befindliche Preßbuchse gedruckt.

Die Preßtrommel 18 ist drehbar angeordnet und wird mit einem geeigneten Schrittschalt­ werk in 60° Schritten weitergedreht. Sie enthält 6 Preßbuchsen die austauschbar, auf einem bestimmten Teilkreis in 60° Abständen, eingesetzt sind. Der Vorverdichtungszylinder 16, der Preßzylinder 19 und der Ausstoßzylinder 22 bewegen axial-fluchtend zu den Preß­ buchsen in der Preßtrommel 18 ihre Stempel in die Preßbuchsen und führen die Prozesse Vorverdichten, Hochverdichten und Ausstoßen gleichzeitig aus. Der Ausgang der Preß­ buchsen ist während des Prozesses Vorverdichten und Hochverdichten durch eine im Pres­ sengestell 21 fest angebrachte Gegendruckplatte 20 verschlossen. Die Prozesse laufen parallel ab und können mehrfach vorgesehen werden.

Fig. 2 zeigt die Vorderansicht, das Pressengestell 21 mit Preßtrommel 18 und den Vorver­ dichtungsblock 11. Entsprechend Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 eine 2-fache Anordnung der Prozesse Vorverdichten, Hochverdichten und Ausstoßen und die Positionierung der Preßbuchsen 25 als Einfüllbuchse, Preßbuchse und Ausstoßbuchse dargestellt.

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht des Pressengestelles mit Preßtrommel und den Arbeitszylin­ dern mit Preßstempeln. Die Lagerung der Preßtrommel ist radial und axial beidseitig vorge­ sehen, da durch Wandreibungskräfte in der Preßbuchse 24 und durch Rückfederung des Preßgutes axial Kräfte auf die Preßtrommel wirken.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der linken und rechten Auswurfklappe 29 und 6. Die Auswurf­ klappen sind drehbar und werden durch die Klappenöffnungszylinder 31 bewegt. In der ge­ zeigten Stellung sind die Zylinder 31 kolbenseitig angesteuert, werden sie umgesteuert be­ wegen sich die Klappen senkrecht nach unten. Die Ankopplung der Zylinder 31 dicht am Drehpunkt der Klappen ermöglicht die notwendige schnelle Klappenöffnung und -schlie­ ßung bei geringem Kraft- und Wegbedarf

Fig. 5 zeigt den speziellen Antrieb des Obermessers 4 gegen das Untermesser 5 der Schneideinrichtung. Das Obermesser 4 und auch das Untermesser 5 sind auswechselbar in der oberen Messeraufnahme 30 und in der unteren Messeraufnahme 37 befestigt. Das Obermesser, an der rechten und linken Messerschwinge 33 und 34 aufgehangen, führt eine schwingende Bewegung aus. Damit wird erreicht, daß das zwischen Unter- und Obermes­ ser befindliche Halmgut einen Schervorgang, welcher von einer ziehenden Bewegung des Obermessers 4 überlagert wird, ausgesetzt ist. Des weiteren wird mit diesem Messerbewegungsablauf, dem durch in das bewegte Gut hinein erfolgenden notwendigen kurzzeitigen Trennvorgang Rechnung getragen. Der Trennvorgang erfolgt wechselseitig von rechts nach links und von links nach rechts, damit ist kein Leerhub des Obermessers 4 erforderlich.

Bezugszeichenliste

1 Zuführband
2 Kämmwalze
3 Vorverdichtungswalzenpaar
4 Obermesser
5 Untermesser
6 Rechte Auswurfklappe
7 Dosierband
8 Egalisierrakel
9 Dosierstern
10 Kraftaufnehmer
11 Vorverdichtungsblock
12 Vorverdichtungskammer
13 Radialer Vorverdichtungszylinder
14 Bewegliches Strangformelement
15 Feststehendes Strangformelement
16 Axialer Vorverdichtungszylinder
17 Vorverdichtungsstempel
18 Preßtrommel
19 Preßzylinder
20 Gegendruckplatte
21 Pressengestell
22 Ausstoßzylinder
23 Obere Walzenlagerung
24 Untere Walzenlagerung
25 Preßbuchse
26 Preßstempel
27 Ausstoßstempel
28 Ausstoßöffnung
29 Linke Auswurfklappe
30 Obere Messeraufnahme
31 Klappenöffnungszylinder
32 Klappengestell
33 Linke Messerschwinge
34 Rechte Messerschwinge
35 Schneidzylinder
36 Schneideinrichtungsgestell
37 Untere Messeraufnahme
38 Strangstücke
39 Vorverdichtete Strangstücke
40 Brikett

Claims (18)

1. Verfahren zum Herstellen von hochverdichteten formbeständigen zylindrischen Briketts aus halmförmigem Gut wie Stroh, Ganzpflanzen, Gras oder anderer pflanzlicher Sten­ gel, das unzerkleinert kontinuierlich vorzugsweise längs zur axialen Verdichtungsrich­ tung ausgerichtet zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der lose aufgeschüttete Gutstrang quer zu seiner Stengelrichtung vorverdichtet, zu Strangstücken getrennt, nach unten ausgeworfen, quer zur Stengelrichtung weitergeführt, bezüglich Gutstrang­ höhe egalisiert, massedosiert einer radialen Vorverdichtung als vereinzelter, dosierter Gutstrang zugeführt und danach radial gleichzeitig geformt und vorverdichtet für die weitere axiale Vorverdichtung bereitgestellt, anschließend axial vorverdichtet und dabei für den nachfolgenden Verdichtungsvorgang positioniert, weitergeleitet, abschließend verdichtet und ausgestoßen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit einer Vor­ richtung, mindestens zwei Briketts dosiert, geformt, in zwei Stufen vorverdichtet, endverdichtet und ausgestoßen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Massedosierung vor dem Verdichtungsvorgang erfolgt, der eine Egalisierung der Gutstranghöhe voraus­ gestellt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Trennen des Gutstranges dieser quer zur Stengelrichtung zu einem flachen Strang geformt und ver­ dichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Gut vor der axialen Vorverdichtung durch die radiale Vorverdichtung zu einem zylindrischen Strang geformt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut nach dem Trennen in Strangstücke in den nachfolgenden Verfahrensschritten Auswerfen, Egalisie­ ren, Massedosieren und Strangformen seine vorzugsweise parallele Ausrichtung der Stengel beibehält.

7. Brikettierpresse zum Herstellen von hochverdichteten formbeständigen zylindrischen Briketts aus halmförmigen Gut, wie Stroh, Ganzpflanzen, Gras oder anderer pflanzli­ cher Stengel, insbesondere zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens, bestehend aus einer mittels Schrittschaltwerk angetriebenen horizontal gelagerten mit auf einem bestimmten Teilkreisdurchmesser zueinander angeordneten Preßbuchsen, Preßtrommel, wobei die Preßbuchsen aufeinanderfolgend zu einem Vorverdichtungs­ stempel zur Beschickung des zu einem Strang geformten Gutes, zu einem Preßstempel und zu einem Ausstoßstempel schrittweise bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kämmwalze (2), ein Vorverdichtungswalzenpaar (3), dem sich ein Ober- und Untermesser (4, 5) und Auswurfklappen (6, 23) anschließen, ein Dosierband (7) mit einem Egalisierrakel (8), ein drehbar gelagerter Dosierstern (9) und eine Vorverdich­ tungskammer (12) mit senkrecht zur axialen Vorverdichtung verschiebbarem bewegli­ chem und feststehendem Strangformelement (14, 15) sowie einem Vorverdichtungsstem­ pel (17), der das strangförmige Gut in die Preßbuchse schiebt und gleichzeitig vorver­ dichtet, nacheinander angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestaltung der Preß­ trommel (18) und die Anordnung der Verdichtungselemente es ermöglicht, mindestens zwei Beschickungs-, Vorverdichtungs-, Hochverdichtungs- und Ausstoßprozesse gleich­ zeitig durchführen zu können.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßbuchsen (25) in der Preßtrommel (18) austauschbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßbuchsen (25) im Bereich der axialen Vorverdichtung und der Endverdichtung durch eine fest­ stehende Gegendruckplatte (20) verschlossen werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der feststehenden Gegendruckplatte bewegliche Gegendruckplatten vorhanden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Vor­ verdichtungskammer durch ein feststehendes und ein bewegliches Strangelement (14, 15) gebildet wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Obermesser (14) derart gelagert ist, daß es beim Trennen des Gutes eine oszillierende Bewegung aus­ führt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidzylinder (35) so am Obermesser (4) befestigt und so angesteuert wird, daß das Trennen des Gutes in der Vor- und Rückbewegung erfolgt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Ober- und Untermesser geschnittene Gut durch die rechte und linke Auswurfklappe (6, 29) halm­ parallel auf das Dosierband (7) fällt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die über dem Dosierband (7) befestigte Egalisierrakel (8) höhenverstellbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierstern (9) derart gelagert ist, daß dieser gleichzeitig eine Wägeeinrichtung bildet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorverdichtungswal­ zenpaar (3) kraftbegrenzt einstellbar ist.