[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Presse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Es ist eine Presse zum Herstellen von Briketts aus Holzspänen, Baumrinde und anderen
Biomassen bekannt, die einen zylindrischen Stößel aufweist, der eine zugeführte Menge
von Biomasse durch ein konusförmig ausgebildetes Rohr preßt. In diesem erfolgt eine
Verdichtung und anschließend wird das verdichtete Gut durch ein Kühl- und Bremsrohr
gedrückt, in dem es vor dem Ausschütten geglättet wird.
[0003] Während des Preßvorganges im konusförmigen Rohr wird die Biomasse radial von außen
nach innen gerichtet verdichtet. Die Wandreibung im Rohr und der Druck des Stößelschubs
erzeugen eine den Brikettiervorgang unterstützende Temperaturerhöhung der Biomasse,
die deren Moleküle aufschließt und ihnen die Elastizität nimmt, welche die Verfestigung
des Brikettstranges beeinträchtigen würde.
[0004] Abgesehen von der Primärverdichtung der Biomasse durch die Stößelstirnfläche während
der Durchschubperiode über die ganze Querschnittsfläche des Konuseinganges kann die
radiale Verdichtung durch die Verengung des Konusrohres nur unzureichend erfolgen,
denn die vorverdichtete, unter zunehmendem Radialdruck stehende Biomasse bildet tragende
Kreisbögen, die das Durchdringen des Radialschubes bis zur Strangmitte behindert.
Bei größeren Durchmessern des Brikettstranges kann es nicht ausbleiben, daß die inneren
Partien weniger Dichte aufweisen und daß auch weniger Wärme von den Außenpartien kommend,
die Mitte erreicht. Hierdurch leidet der homogene Zusammenhalt der Briketts.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Presse zu schaffen, die eine gleichmäßige Dichte
und Haltbarkeit der erzeugten Briketts bei herabgesetzter Antriebsleistung des Stößelantriebs
gewährleistet.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
[0007] Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch
die Ausbildung des Stößels mit einem Dorn geringeren Durchmessers, der sich mit seiner
Spitze bis in die engste Zone des Verdichtungsrohres erstreckt, eine sekundäre Verdichtung
der Biomasse teilweise oder vollständig radial von innen nach außen gerichtet erfolgt.
Als Folge der radialen Verdichtung von innen nach außen weist der Brikettstrang eine
zentrale Bohrung von der Dornspitze entsprechenden Durchmessers auf, so daß nach
einer Ablängung des Stranges in Einzelstücke Hohlbriketts von hohem spezifischen
Gewicht entstehen, die beispielsweise in Abhängigkeit von der Querschnittsform des
Preßrohres runde, quadratische oder dreieckige Außenformen aufweisen können.
[0008] Auf die Mitte der Stößelstirnfläche ist ein konischer Dorn von etwa einem Drittel
des Stößeldurchmessers am Fuß und ungefähr einem Viertel des Stößeldurchmessers am
Vorderende aufgesetzt, dessen Länge sich bis in die engste Zone des Konusrohres erstreckt.
Je nach dem Grad der Konizität des Verdichtungsdorns kann die des Preßdorns vermindert
werden. Bei starker Konizität des Verdichtungsdorns kann das Preßrohr ohne Konizität
ausgeführt sein. Das Preßrohr kann auch mit gleichbleibendem rechteckigen oder dreikantigem
Innenquerschnitt in die Werkzeugaufnahme eingesetzt werden, wobei sie gegen Verdrehung
gesichert sein muß. Entsprechend dem Querschnitt des Rohres wird der Umfang der Stößelspitze
über die Länge der Eintauchtiefe des Stößels in das Preßrohr profilgerecht rechteckig
oder dreieckig abgeflacht, während der größere hintere Teil des Stößels den kreisrunden
Querschnitt behält und damit dessen Durchgang zum Antriebsgehäuse leicht abzudichten
ist.
[0009] Der Verdichtungsdorn heizt sich bei seiner Arbeitsleistung auf und bedarf einer
Wärmeableitung, die über den Stößel, seine Einspannung und seine Führung erfolgt.
Da der Weg des Wärmeflusses von der thermisch besonders belasteten Dornspitze bis
zur Einspannung sehr lang ist, der Querschnitt des Dorns relativ klein ist und das
Wärmeleitvermögen von Stahl für die Wärmeführung nicht ausreicht, ist ein die Wärme
ableitendes Hilfsmittel, beispielsweise ein in eine zentrale Bohrung des Dorns eingepreßter
Kupferstab, der bis in den Stößel hineingeführt ist, oder eine Füllung des Dorns mit
Natrium vorgesehen.
[0010] Bei der radialen Verdrängungs- und Verdichtungsarbeit des mit dem Stößel oszillierenden
Dorns treten an seiner Umfangsfläche infolge seiner Keilwirkung enorme Pressungen
auf. Würde die Beschickung in den Eingang des Preßrohres nicht völlig gleichmäßig
erfolgen, so würde der Dorn bei seinem Vorlaufhub so hohe einseitige Druckkräfte erhalten,
daß er sich aus der zentralen Mitte herausbiegt. Um dieses zu vermeiden, ist der nach
dem Rücklauf des Stößels freiwerdende Raum der Stößelbahn in der vor dem Preßrohr
liegenden Vorkammer allseits um den Verdichtungsdorn herum mit Biomasse aufzufüllen.
Dieses wird durch doppelte, von beiden Seiten der Stößelpresse an die Vorkammer herangeführte
Beschickungskanäle mit entsprechenden Förderein richtungen erreicht. Unterstützt
wird die Füllung des periodisch vom Stößel freigegebenen und verdrängten Hohlraumes
dadurch, daß der Stößelhub groß genug bemessen ist, um der Stirnfläche des Stößels
auch eine rückwärtige Eintauchtiefe zu geben, wodurch erstens Biomasse in die freigelegte
Stößelbahn gesaugt wird und zweitens ein ausreichender Zeitquerschnitt für den Eintritt
der geförderten Biomasse in die Stößelbahn geschaffen ist.
[0011] Die in die Stößelbahn im kurzen Zeitraum ihrer Öffnung gelangte Biomasse hat einen
mehr oder weniger großen Luftanteil. Eine dicht vor der Öffnung des Preßrohres in
die obere Wand der Spänekammer eingelassene Entlüftungsbohrung sorgt für den Austritt
des Luftanteils aus der Stößelbahn, wenn die Stirnfläche des Stößels die Biomasse
in Richtung Preßrohr verschiebt. Eine ventilähnliche Einrichtung im angeschlossenen
Entlüftungsrohr verhindert das Ansaugen von Beiluft in die Stößelbahn beim Rücklauf
des Stößels.
[0012] Die Stößelpresse umfaßt im wesentlichen einen oszillierend angetriebenen Stößel
1, der gegenüberstehend eines Preßrohres 2 angeordnet ist und dem eine Spänekammer
21 vorgeschaltet ist. Dieser Kammer 21 sind Beschickungsschächte 19,20 zugerichtet,
in denen Förderschnecken 22 angeordnet sind, die die Kammer 21 von zwei gegenüberliegenden
Seiten mit Biomasse beschicken. In der Oberwand 23 der Kammer 21, unmittelbar vor
der Eintrittsöffnung des Preßrohres 2 und oberhalb der Stößelbewegungsbahn 20 liegend,
ist eine Entlüftungsleitung 30 mit einem Ventil 24 angeordnet.
[0013] Der Stößel umfaßt einen, im Antriebsgehäuse 14 geführten und im Querschnitt runden
Schaft 1a, an den sich ein Stößelkopf 12 anschließt, der an seiner Stirnseite 5 mit
einem axial vorstehend angeordneten Dorn 8 verbunden ist. Dieser weist einen kleineren
Durchmesser auf als der Stößelkopf 12 und wird bei einem Preßvorgang in das Preßrohr
2 hineinbewegt, wo es die aus der Kammer 21 mitgeführte Biomasse radial und axial
zu Briketts zusammenpreßt.
[0014] Das Preßrohr 2 kann, wie die Zeichnung beispielsweise darstellt, einen polygonalen
Querschnitt, wie dreieckig, viereckig oder dergleichen, aufweisen, wobei es pyramidenförmig
ausgeführt ist und sich in Preßrichtung des Stößels 1 verengt. Anschließend an das
Preßrohr 2 ist ein weiteres Rohr vorgesehen, das den Endquerschnitt 9 des Preßrohres
2 aufweist und als Kühlrohr 3 ausgeführt ist, aus dem über eine Öffnung 6 der mit
einer zentralen Öffnung 15 versehene Brikettstrang austritt.
[0015] Bei einer solchen Ausführung des Preßrohres 2 ist der Dorn 8 vorzugsweise über die
Länge der Eintauchtiefe in das Preßrohr 2 konisch ausgeführt. Der anschließende Stößelkopf
12 ist viereckig ausgeführt. Dieser weist im Preßrohr einen etwa entsprechend gleichgroßen
viereckigen Aufnahmeraum 4a mit der Eintrittsöffnung 4 auf, in die der Kopf 12 bei
einem Preßvorgang eintaucht.
[0016] Nach einer weiteren Ausführungsform kann der Dorn 8 auch eine dem Preßrohr 2 kongruente
Querschnittsform aufweisen, d.h. bei einem viereckigen Innenquerschnitt des Preßrohres
2 ist der Dorn 8 ebenfalls im Querschnitt viereckig ausgeführt.
[0017] Auch kann da Preßrohr 2 konisch ausgeführt sein, wobei der Dorn 8 dann eine entsprechende
konische Form aufweist.
[0018] Ferner ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß das Preßrohr 2 einen
polygonalen Querschnitt mit über seine Länge gleichbleibender Querschnittsfläche
aufweist und der Dorn eine mit dieser Form korrespondierende Querschnittsfläche besitzt.
[0019] Der Hub des Stößels 1 sollte ein solches Maß aufweisen, daß sich genügend Biomasse
um den Dorn 8 herum zu fördern läßt, damit der Dorn 8 beim Vorstoßen zum Pressen gleichmäßig
radial belastet wird. Insbesondere soll der Hub des Stößels 1 länger als die Breite
des Beschickungsschachtes 19 der Kammer 21 sein.
[0020] Zur Ableitung von Wärme während des Preßvorganges vom Dorn 8 ist in diesem ein hochwärmeleitendes
Material eingebettet, das z.B. aus einem zentralen Kupferstrang 18 oder einer Natriumfüllung
besteht.
[0021] In der Rückwand der mit Biomasse beschickten Spänekammer 21 sind außer einer vom
Stößelschaft durchdrungenen Staubdichtung noch zwei weitere nebeneinanderliegende
Ölabdichtungen 25 und 26 zum Antriebsgehäuse 14 hin vorgesehen, zwischen denen ein
ringförmiger Hohlraum 27 angeordnet ist, der von einem kontinuierlichen Ölstrom
durchflossen ist, welcher eine Zuführleitung 28 und eine Ablaßleitung 29 aufweist.
1. Presse zum Herstellen von Hohlbriketts aus einer Biomasse mit einem oszillierend
angetriebenen Stößel, der gegenüberstehend eines Presserohres angeordnet und dem eine
beschickbare Spänekammer vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel
(1) einen in Preßrichtung axial vorstehenden Verdichtungsdorn (8) umfaßt, der einen
kleineren Durchmesser als der Stößelkopf (12) aufweist, sich ins Preßrohr (2) erstreckt
und mit dem Dorn (8) einen in radialen Richtungen beaufschlagbaren Verdichtungsraum
(4b) bildet.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßrohr (2) einen sich
in Arbeitsrichtung des Stößels (1) pyramidenförmig verengenden und im Querschnitt
polygonalen Verdichtungsraum (4b) umfaßt, an dem sich ein Rohr (3) mit querschnittsgleichem
Ausstoßraum und gleichbleibender Querschnittsfläche anschließt.
3. Presse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende
des Stößels (1) mit dem Verdichtungsdorn (8), zumindest über die Länge der Eintauchtiefe
in das Preßrohr (2) konisch ausgeführt ist und in einem polygonal ausgeführten Stößelkopf
(12) endet, der einen entsprechend querschnittsgleichen Verdichtungsraum (4b) im Preßrohr
(2) aufweist.
4. Presse nach den Ansprüchen 1,2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere
Ende des Stößels (1) mit dem Verdichtungsdorn (8), zumindest über die Länge der Eintauchtiefe
in das Preßrohr (2), einen mit diesem kongruenten Querschnitt aufweist.
5. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsdorn (8) konisch
ausgeführt ist und mit einem Preßrohr (2) gleichbleibenden Querschnitts über seine
gesamte Länge zusammenarbeitet.
6. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsraum (4b) des
Preßrohres (2) über seine Länge im Querschnitt eine gleichbleibende polygonale Form
aufweist und der Verdichtungsdorn (8) eine mit dieser Form korrespondierende Querschnittsfläche
besitzt.
7. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spänekammer (21) wenigstens
zwischen zwei Beschickungsschächten (19) mit integrierten Fördereinrichtung (22)
angeordnet ist.
8. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der Spänekammer (21) eine Entlüftungsleitung (30) verbunden ist, die unmittelbar
vor der Eintrittsöffnung (4a) des Preßrohres (2) und oberhalb der Bewegungsbahn (20)
des Stößels (1) angeordnet ist.
9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlüftungsleitung (30)
ein Ventil (24) angeordnet ist.
10. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hub des Stößels (1) länger ist als die Breite des Beschickungsschachtes (19)
der Spänekammer (21).
11. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß im Verdichtungsdorn (8) des Stößels (1) ein hochwärmeleitendes Material (18)
eingebettet ist.
12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das hochwärmeleitende Material
im Verdichtungsdorn (8) aus einem zentralen Kupferstrang (18) besteht.
13. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das hochwärmeleitende Material
im Verdichtungsdorn (8) aus einer Natriumfüllung besteht.
14. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Rückwand der Spänekammer (21) eine vom Stößelschaft durchdrungende Staubdichtung
und weitere nebeneinanderliegende Öldichtung (25,26) zum Antriebsgehäuse (14) vorgesehen
sind, die zwischen sich einen ringförmigen Hohlraum (27) aufweisen, der von einem
kontinuierlichen Ölstrom durchflossen ist, welcher eine Zuführleitung (28) und eine
Ablaßleitung (29) aufweist.