Hydraulische Presse

Abstract

 Es wird eine hydraulisch angetriebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern (26) befindlichen festen Abfällen beschrieben, die ein geringes Eigengewicht aufweist, einen geringen Raumbedarf besitzt, wartungsarm ist und ein sicheres Arbeiten gewährleistet. Sie besteht aus einem Rahmen mit ortsfestem Tisch- (2) und Kopfstück (3), einem Preßzylinder (1) mit in diesem geführten Preßkolben (6), einer Kolbenstange (10) und einer heb-und senkbaren, aus einem Rohr bestehenden Preßkammer (4). Der Preßzylinder (1) bildet dabei den Rahmen, an dessen Kopfstück ortsfest die Kolbenstange (10) befestigt ist. Die Preßkammer (4) wird im Preßzylinder (1) und der Preßstempel (6,7,15) in der Preßkammer (4) geführt. Außerdem weist der Preßzylinder (1) in der unteren Hälfte mindestens eine Beschickungs- und Entleerungsöffnung (27) auf.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulisch angetriebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern befindlichen festen Abfällen, bestehend aus einem Rahmen mit ortsfestem Tisch- und Kopfstück, einem Preßzylinder, einem in diesem geführten Preßkolben mit daran befestigtem Stempel, einer Kolbenstange und einer heb- und senkbaren, aus einem Rohr bestehenden Preßkammer, die im Rahmen geführt ist.

[0002] Hydraulische Pressen werden zunehmend für die Volumenreduzierung fester Abfälle, die in Blechbehältern oder Blechfässern eingelagert sind, verwendet. Dabei handelt es sich häufig um Sonderabfälle, die in der chemischen Industrie, in Forschungsinstituten und in Krankenhäusern anfallen. Insbesondere fester radioaktiv kontaminierter Sondermüll, der vor allem in kerntechnischen Anlagen anfällt, muß vor dem weiteren Konditionieren, zusätzlichen Verpacken und Deponieren kompaktiert werden. Das erfolgt oft durch Zusammenpressen von mit den Abfällen gefüllten verschlossenen 100 1-Blechfässern zu tablettenähnlichen "Kompakts", die ihrerseits in größeren Deponiefässern z.B. in 200 1-Blechfässern untergebracht werden. Dieses Kompaktieren wird meist mit hydraulischen Hochdruckpressen ausgeführt.

[0003] In der D_E-OS 26 59 691 wird eine hydraulisch ange- _triebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern befindlichen radioaktiven Abfällen beschrieben, die aus einem ortsfesten Tisch- und Kopfstück, einem Preßzylinder mit Preßkolben und daran befestigtem Stempel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 besteht. Diese Presse besitzt aber aufgrund ihrer konstruktiven Gestaltung ein sehr hohes Eigengewicht und einen sehr großen Raumhöhen- und Flächenbedarf. Dadurch wird ein mobiler Einsatz dieser Presse weitgehend verhindert, und die Unterbringung derartiger Pressen gestaltet sich wegen der benötigten Räumlichkeiten, die aus Sicherheits-und Kontaminationsgründen ohnehin teuer sind, besonders aufwendig. Nachteilig sind weiterhin Aufstellung, Wartung und Dekontamination derart großer Pressen, sowie die erforderlichen zusätzlichen Schutzvorkehrungen, wie z. B. gegen Kontamination des Bedienungspersonals.

[0004] Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch angetriebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern befindlichen festen Abfällen zu schaffen, bestehend aus einem Rahmen mit ortsfestem Tisch- und Kopfstück, einem Preßzylinder, einem in diesem geführten Presskolben mit daran befestigtem Stempel, einer Kolbenstange und einer heb- und senkbaren, aus einem Rohr bestehenden Preßkammer, die im Rahmen geführt ist, die ein geringes Eigengewicht aufweist, einen geringen Raumhöhen- und Flächenbedarf besitzt, wartungsarm ausgebildet ist und ein sicheres Arbeiten ohne Gefährdung des Bedienungspersonals sicherstellt.

[0005] Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Preßzylinder den Rahmen bildet, an dessen Kopfstück ortsfest die Kolbenstange befestigt ist, daß die Preßkammer im Preßzylinder und der Preßstempel in der Preßkammer geführt ist, und daß der Presszylinder in der unteren Hälfte mindestens eine Beschickungs- und Entleerungsöffnung aufweist. Vorzugsweise ist der Preßzylinder mit Verstärkungsrippen versehen.

[0006] Anhand der schematischen Abbildungen I bis VII wird die erfindungsgemäße Hochdruckpresse in einer beispielhaften Ausführungsform näher erläutert. Es bedeuten dabei

[0007] 

Der als Bodenplatte gestaltete Tisch (2) der hydraulischen Presse ist mit dem Kopfstück (3) mittels des _Preßzylinders (1) kraftschlüssig verbunden. Der Presszylinder (1) kann ein oder zwei Beschickungsöffnungen (27) für den Preßraum (25) aufweisen, in der sich ein mit Abfall gefülltes Blechfaß (26) befindet, welches zu einem tablettenförmigen "Kompakt" gepreßt werden soll. Die Beschickungsöffnungen (27) können mit einer Öffnungsquerversteifung (22) versehen und seitlich durch Führungsverstärkungen (17) begrenzt sein. Der Preßzylinder (1) kann aus Gußeisen, Gußstahl oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die Wanddicke des Preßzylinders (1) ist dem Preßdruck entsprechend ausgelegt. Das Kopfstück (3) ist mit einer Kolbenstange (10) durch eine Gewindemutter (11) fest verbunden. Über Hydraulikaggregatanschlüsse (28) führen Hydraulikleitungen (29) durch das Kopfstück (3) in eine Hydraulikkammer (30). Beim Preßvorgang drückt die Hydraulikflüssigkeit auf den Kolbendeckel (8), an dem der Preßkolben (6) mit dem Preßkolbenboden (7) befestigt ist. Dabei wird der Preßkolben (6) über den Kolbendeckel (8) entlang der Kolbenstange (10) innen geführt und außerdem über den mit Dichtungselementen (12) und Führungselementen (23) ausgestatteten Kolbendeckel (8) an der Innenseite des Preßzylinders (1) geführt und gestützt. Weiterhin wird der Preßkolben (6) am Führungsring (34) einer am Preßkolbenboden (7) befestigten Druckplatte (15) in einer Preßkammer (4) geführt, die den Preßraum (25) bildet. Die Preßkammer (4) wird axial mittels der Hydraulik-Hilfszylinder (13) bewegt. Ihrerseits wird die Preßkammer (4) oben über einen Stützring (5) und unten über Lager (14) der am Preßzylinder (1) befindlichen Führungsverstärkungen (17) jeweils im Preßzylinder (1) geführt bzw. gestützt (Abb. VII). Durch die jeweils doppelte Führung des Preßkolbens (6) und der Preßkammer (4), die auch die seitlich auftretenden Preßkräfte beim Kompaktieren des Preßgutes aufnehmen muß, und der jeweils lang gewählten Führungsabstände "C" und "D" ist ein Verkanten des Preßkolbens (6) ausgeschlossen. Durch seine Stützfunktion verhindert der Stützring (5) ein Einschnüren des Preßzylinders (1) im unteren Bereich der Beschickungsöffnungen (27).

[0008] Als günstig hat es sich erwiesen, wenn sowohl der _Führungsabstand "C" zwischen dem Kolbendeckel (8) und dem Führungsring (34) einer am Kolbenboden (7) des Preßkolbens (6) angeordneten Druckplatte (15) als auch der Führungsabstand "D" zwischen Stützring (5) und den Lagern (14) größer ist als der äußere Durchmesser des Preßzylinders (1).

[0009] Für manche Fälle ist es von Vorteil, wenn die Hydraulikkammer (30) mit dem Ringraum (31), der vom Presskolben (6) und der Kolbenstange (10) begrenzt wird, verbunden ist. Der Ringraum (31) wirkt somit als zusätzlicher Preßzylinder, so daß die hydraulisch wirksame Gesamtkolbenfläche nunmehr aus dem Kolbendeckel (8) plus Kolbenboden (7) besteht. Dadurch ergibt sich ein niedriger Betriebsdruck bei maximaler Preßkraft. Es ist auch möglich, auf die Kolbenstange (10) zu verzichten (Abb. III b), insbesondere bei kleineren Pressen.

[0010] Die an der Unterseite des Kolbenbodens (7) in Richtung des Preßgutes befestigte Druckplatte (15) ist zweckmäßigerweise gewölbt. Ein entsprechend geformtes Auflager (20) ist auf dem Tisch (2) angebracht. Die dadurch bewirkte partiell größere Verdichtung des Kompakts in seiner Achsennähe verringert sein Auseinandergehen nach dem Kompaktiervorgang. Die untere Innenwand der Preßkammer (4) ist mit einem auswechselbaren, gehärteten Verschleißeinsatz (21) ausgekleidet.

[0011] Der _Verschleißeinsatz (21) ist zweckmäßig leicht konisch ausgebildet, um das Abziehen der Preßkammer (4) vom Kompakt (33) zu erleichtern. Die Höhe des _Verschleißeinsatzes (21) ist so bemessen, daß er den Seitendruck während des Preß- bzw. Kompaktierungsvorganges abfangen kann.

[0012] Die Druckplatte (15) und das Auflager (20) können zweckmäßigerweise ebenfalls aus auswechselbarem, verschleißarmen Material hergestellt sein. Es ist jedoch aber auch möglich, das Auflager (20) so in den Tisch (2) einzufügen, daß die ebene Oberkante des Auflagers (20) mit der Oberkante des Tisches (2) übereinstimmt.

[0013] An der Presse sind Perforationsvorrichtungen (18) zu Erzeugung von Entlüftungslöchern in den noch nicht kompaktierten Fässern (26) angeordnet. Die Fässer (26) können über Rollen oder Gleitbleche (16) in die _Press- position gebracht werden.

[0014] In manchen Fällen ist es günstig, wenn der Preßzylinder (1) mit Verstärkungsrippen (9) versehen ist. Diese können z. B. angeschweißt oder angegossen sein. Auch hat es sich - vor allem aus Montage- und Wartungsgründen - als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Preßzylinder (1) mit dem Tisch (2) und dem Kopfstück (3) durch Schrauben (19) verbunden ist.

[0015] Die Beschickungsöffnungen (27) können gegebenenfalls mit einer Absaugung ausgestattet sein, die nach dem Heben der Preßkammer (4) im Anschluß an die vollzogene Kompaktierung eventuell vorhandene Kontamination entfernt.

[0016] Ergänzend zur vorstehenden Beschreibung soll nachstehend der Preßvorgang mittels der erfindungsgemäßen Presse erläutert werden. Nachdem das mit Abfall gefüllte Faß (26) in die Preßposition gebracht und danach die Preßkammer (4) abgesenkt wurde, wird der Preß- bzw. Kompaktierungsvorgang durch Öffnen des Hydraulikanschlusses (32) und Fluten der Hydraulikkammer (30) mit Hydrauliköl über die Anschlüsse (28) und die Kanäle (29) eingeleitet. Zur Optimierung der Taktzeit wird die Flutung mit einem hohen Volumenstrom bei niedrigem Druck begonnen. Mit steigendem _Preßwiderstand erhöht sich der Hydraulikdruck automatisch bis zum Erreichen des maximalen Betriebsdruckes. Das Öl entweicht aus dem Raum über den Anschluß (32), der Preßkolben (6) taucht in die Presskammer (25) ein und kompaktiert das Faß (26) zu einem tablettenartigen Kompakt (33).

[0017] Nach dem Preßvorgang wird vor dem Hochfahren des Preßkolbens (6) der Hydraulikanschluß (28) verschlossen. Mit den Hilfszylindern (13) wird die Preßkammer (4) hochgefahren und der Kompakt (33) freigegeben und ausgebracht.

[0018] Nach dem Anstoßen des Stützringes (5) an den Kolbendeckel (8-) und dem Entriegeln der Hydraulikanschlüsse (28, 32) können die Preßkammern (4) und der Preßkolben (6) mittels der Hilfszylinder (13) wieder in die Ausgangs- bzw. Beladeposition gefahren werden. Das kann entweder durch Abpumpen der Hydraulikkammer (30) gemäß Abbildung III b oder durch Fluten des Raumes (31) gemäß Abbildung III a erfolgen.

[0019] Durch die erfindungsgemäße Presse werden Gewicht, Raumhöhen- und Flächenbedarf stark reduziert, da der Preßzylinder (1) gegenüber Zwei- und Viersäulenständerkonstruktionen vergleichbarer anderer hydraulischer Pressen auch eine günstigere Auslegung von Tisch (2) und Kopfstück (3) erlaubt und also auch einen mobilen Einsatz bequem ermöglicht. Diese Vorteile werden an einer erfindungsgemäßen Hochdruckpresse mit einer Preßkraft von 16.000 KN gegenüber einer Viersäulenständerpresse vergleichbarer Presskraft verdeutlicht: Gewicht von nur ca. 17 t gegenüber ca. 35 t, Verringerung der Bauhöhe um ca. 30 %, Verringerung der Grundfläche um den Divisor 1,5.

[0020] Der Preßzylinder (1) stellt zudem gemeinsam mit der in Preßposition befindlichen Preßkammer (4) nach außen ein wirksames abgeschlossenes Containment gegenüber dem zu verpressenden Gut dar und bietet somit zusätzlich einen hervorragenden Kontaminationsschutz für das Bedienungspersonal. Die erfindungsgemäße Presse ist fernbedienbar und kann wartungsarm in Heißen Zellen und ähnlichen Räumen günstig eingesetzt werden.

[0021] Die erfindüngsgemäße Presse ist durch Anpassung des Preßkolbens (6) und der Preßkammer (4) unter ersr=en- dung eines Adapters für das Kompaktieren von unterschiedlich dimensioniertem Preßgut einsetzbar.

Ansprüche

1. Hydraulisch angetriebene, vertikal arbeitende Presse zum Verdichten von in Behältern befindlichen festen Abfällen, bestehend aus einem Rahmen mit ortsfestem Tisch- und Kopfstück, einem Preßzylinder, einem in diesem geführten Presskolben mit daran befestigtem Stempel, einer Kolbenstange und einer heb- und senkbaren, aus einem Rohr bestehenden Preßkammer, die im Rahmen geführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Preßzylinder (1) den Rahmen bildet, an dessen Kopfstück (3) ortsfest die Kolbenstange (10) befestigt ist, daß die Preßkammer (4) im Preßzylinder (1) und der Preßstempel (6, 7, 15) in der Preßkammer (4) geführt ist, und daß der Preßzylinder (l) in der unteren Hälfte mindestens eine Beschickungs- und Entleerungsöffnung (27) aufweist.

2. Hydraulisch angetriebene Presse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Preßzylinder (1) mit Verstärkungsrippen (9) versehen ist.

Zeichnung