CZ290463B6 - Briketovací lis - Google Patents

Abstract

Prstencov lisovac matrice (3) m nejm n v jedn °ad obvodov ho pl t veden pr choz lisovac otvory (5), s v²hodou v lcov i ku elov a radi ln uspo° dan , jejich pod ln osy (13) prot naj oto nou osu rotoru (6), centr ln vyst°ed n ho v lisovac matrici (3). Lisovac matrice (3) je alespo v obvodov sti d lena nejm n jedn m pod ln²m z pichem (14), proch zej c m osami (13) lisovac ch otvor (5) a/nebo nejm n jednou p° nou t rbinou (11), rozd luj c lisovac matrici na sv rac segmenty (12). Lisovac matrice (3) je ulo ena do nejm n jednoho sv rac ho mechanizmu (8) s regulac sv rac s ly.\

Description

Briketová»' lis

Oblast techniky

Vynález se týká briketovacího lisu podle předvýznaku nároku 1.

Dosavadní stav

Briketování formou peletování je technologie pro zpracování nejrůznějších druhů surovin, především drcených dřevěných či rostlinných odpadů. Při briketování je surovina zhutňována vysokým tlakem bez použití pojivá do kompaktních briket či pelet. K nej progresivnějšímu způsobu briketování patří mechanické lisování na rotačních lisech.

Rotační lisy jsou založeny na vesměs obdobném způsobu lisování pomocí pevné matrice obvykle tvaru kotouče či prstence. Matrice je opatřena svislými průchozími lisovacími otvory. Sypký materiál se nadávkuje ze zásobníku do lisu a je protlačován skrz pevnou matrici jejími lisovacími otvory. Získané brikety či pelety mají definovaný tvar podle nejrůznějších typů otvorů lisovací matrice.

Nevýhodou těchto rotačních briketovacích lisů je lisování přes pevnou matrici, které je vhodné zejména při požadavku vyšších výkonů, např. 600 nebo více kg za hodinu. Proto jsou tyto typy lisů určeny pro oblast s výskytem velkého množství odpadů. Tyto briketovací lisy i způsob lisování na nich jsou poměrně náročné energeticky i investičně.

V českém užitném vzoru č. 5940 je popsán rotační briketovací lis pro zpracování slámy z olejovin, obilovin a drsného dřevního odpadu do briket hranolovitého tvaru. V pracovním stolu je umístěn rotor lisu s kladkami, které protlačují zpracovávaný odpad do matric, uspořádaných po obvodu rotoru. Každá matrice sestává z kostky, vodítka a vahadla, které umožňují měnit potřebný lisovací tlak. Nevýhodou složitého konstrukčního řešení těchto matric je, že zřejmě nejsou vhodné pro briketování pelet menších velikostí, zejména průměrů od 3 do 30 mm.

V polském patentu č. 151 161 je uveden rotační briketovací lis pro briketování jaderné píce, který má v pracovním prostoru pevné horizontální prstencové matrice uloženy na otočném rotoru tři rolny. Tyto rolny protlačují zpracovávaný materiál skrz otvory matrice, které jsou situovány na obvodovém plášti matrice. Do otvorů se vkládají výměnná pouzdra. Každá matrice má výměnné pouzdro sválcovitým ave směru výstupu se zmenšujícím vnitřním otvorem, přitom bezprostředně za výstupem každého výměnného lisovacího pouzdra je umístěno další kalibrační pouzdro s vhodně regulovatelnými rozměry kalibračního otvoru. V popsaném příkladu provedení vynálezu má každé výměnné pouzdro otvor, který má v polovině své délky průměr 42 mm a zbývající část délky otvoru má průměr 35 mm.

Toto konstrukční řešení umožňuje výměnu lisovacího pouzdra po jeho opotřebení, což je vhodné u briket či pelet s většími rozměry, kde jsou lisovací pouzdra více mechanicky namáhána. Kalibrační pouzdro umožňuje změnu lisovacího tlaku během lisování. Tento typ briketovacího lisu umožňuje lisování v podstatě jakýchkoliv průměrů pelet, což je umožněno různými průměry lisovacích pouzder a k nim příslušných kalibračních pouzder. Současně však nutnost velkého množství výměnných a kalibračních pouzder různých průměrů zvyšuje nároky na seřizování lisu při přechodu na jiný průměr. Změnu lisovacích pouzder aknim příslušných kalibračních pouzder je nutno zřejmě provádět i při změně fyzikálních vlastností odpadů, např. pří přechodu z briketování slámy na briketování drceného odpadu tvrdého dřeva.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody stávajícího stavu techniky odstraní nebo podstatně omezí briketovací lis podle tohoto vynálezu s předvýznakem podle nároku 1. jehož podstata spočívá vtom, že obvodovým pláštěm prstencové lisovací matrice vedená nejméně jedna řada lisovacích otvorů má podélné osy uspořádány radiálně ve vzájemných odstupech a protínající otočnou osu rotoru, který je centrálně vystředěný v lisovací matrici. Lisovací matrice je alespoň ve své obvodové části rozříznuta příčně a/nebo podélně tak, že je dělena nejméně jednou příčnou štěrbinou a/nebo nejméně jedním podélným zápichem.

Shodný válcový případně kuželový tvar lisovacích otvorů se dá jednoduše a levně vyrobit a je to optimální tvar pro pelety. Radiální uspořádání lisovacích otvorů využívá maximálně prostoru a umožňuje efektivní protlačování suroviny směrem od rolen a od vnitřního k vnějšímu plášti lisovací matrice. Vzájemné pravidelně odstupy lisovacích otvorů umožňují, že surovina se rovnoměrně pomocí rolen zatlačuje do lisovacích otvorů. Při minimálním bezpečném odstupu lisovacích otvorů na vnitřním plášti se snižuje mechanické zatížení rolen a elektrický motor má pak plynulý chod.

Když je lisovací matrice opatřena na vnějším obvodu podélným zápichem, otevřeným na vnějším plášti prstencové lisovací matrice a procházejícím osou každého lisovacího otvoru, s výhodou o výšce v rozmezí 0,05 až 0,7 ku 1 vzhledem k výšce či průměru lisovacích otvorů, usnadňuje se současná regulace lisovací síly na celou matrici. Ovlivňuje se tak i jakost výsledné brikety či pelety, hlavně specifická hmotnost, protože čím sevřenější je lisovací otvor, tím hutnější je získaná briketa či peleta.

Ke zvýšení mechanické pružnosti i tuhosti lisovací matrice výrazně napomáhá konstrukční uspořádání s nejméně dvěma příčnými štěrbinami, vedenými z vnějšího pláště lisovací matrice a radiálně uspořádanými vzhledem k rotoru a rozdělujícími lisovací matrici na svěrací segmenty.

Příčné štěrbiny mohou mít shodnou délku jako je hloubka podélného zápichu, což zvyšuje lisovací efekt, a příznivě se ovlivní pružnost matrice.

Pokud se týká délky příčné štěrbiny a/nebo podélného zápichu, je možno konstatovat, že pokud tato délka zasahuje od vnějšího pláště k vnitřnímu plášti v rozmezí vzdálenosti, odpovídající 0,1 až 0,9 šířky mezikruží prstence lisovací matrice, potom matrice je na vnitřním obvodu pevná a tím stabilní.

Když je lisovací matrice alespoň na své části děleného vnějšího obvodu uložena do svěracího mechanizmu s regulací svěrací síly, je tak zajištěna její obvodová pružnost.

Svěrací mechanizmus může být tvořen nejméně jedním pevným svěracím rámem a/nebo nejméně jedním suvným svěracím prvkem, což je optimální konstrukční řešení.

Pokud je svěrací prvek tvořen hydraulickým válcem, umožňuje se přenos lisovací síly, která se dá snadno regulovat.

Ve výhodném, odzkoušeném a konstrukčně jednoduchém řešení je ke každému svěracímu segmentu přiřazen jeden svěrací mechanizmus, což se ukázalo jako příznivé řešení výhodné z hlediska regulace lisovací síly.

Hlavní výhodou konstrukčního řešení briketovacího lisu podle tohoto vynálezu je volitelné zhutnění surovin různých typů a vlastností, regulovatelné během procesu vlastního lisování na jedné lisovací matrici, jejíž lisovací otvory jsou vzájemně optimálně uspořádané, a jejichž otvor

-2 CZ 290463 B6 či průměr lze během procesu lisování vhodným způsobem měnit působením svěrací síly svěracího mechanizmu na podélný zápich. Přitom rovnoměrnost působení svěmé síly zlepšuje rozdělení lisovací matrice na svěrací segmenty příčnými štěrbinami. Briketovací lis podle tohoto vynálezu je dostupný z hlediska investičních nákladů. Jeho obsluha je snadná.

Briketovací lis je určen zejména pro pelety menších velikostí, průměrů 3 až 30 mm a délky 5 až 30 mm. Nejrozšířenější použití briketovacího lisu podle vynálezu lze předpokládat pro zpracování dřevěných odpadů na ekologicky čisté a vysoce výhřevné palivo.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je podrobně popsán na příkladných provedeních, schematicky znázorněných na výkresech, z nichž představuje obr. 1 axonometrický pohled na briketovací lis, obr. 2 axonometrický pohled na lisovací matrici, obr. 3 čelní pohled na lisovací matrici z obr. 2, obr. 4 pohled shora na matrici, obr. 5 příčný řez A-A z obr. 2, obr. 6 podélný řez B-B z obr. 5, obr. 7 alternativní provedení lisovací matrice, obr. 8 čelní pohled na lisovací matricí z obr. 7, obr. 9 příčný řez C-C z obr. 7 a obr. 10 podélný řez D-D z obr. 9.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1 (Obr. 1,2,3,4, 5, 6)

Briketovací lis (obr. 1) má elektrický motor 1 s převodovkou, který je pomocí neznázoměného šroubového spojení připevněn k nosné konstrukci 2, ve které je uložena lisovací matrice 3 ve tvaru prstence prostřednictvím středících nákružků 4. Horizontálně situovaná lisovací matrice 3 je opatřena ve svém obvodovém plášti jednou řadou průchozích lisovacích otvorů 5 ve vzájemných shodných odstupech, radiálně uspořádaných. Uvnitř prstencovité lisovací matrice 3 je na hřídeli převodovky elektrického motoru 1 upevněn rotor 6 se dvěma protilehle orientovanými otočnými rolnami 7, přivrácenými k vnitřnímu plášti prstence lisovací matrice 3. K nosné konstrukci 2 briketovacího lisu jsou připevněny svěrací mechanizmy 8 s regulací svěrací síly lisovací matrice 3 ajejích lisovacích otvorů 5. Každý svěrací mechanizmus 8 je tvořen svěracím rámem 9 a v něm upevněným pohyblivým svěracím prvkem 10, kterým je v konkrétním příkladném provedení hydraulický válec. Svěrací mechanizmy 8 jsou upevněny na obvodu nosné

- j CZ 290463 B6 konstrukce 2 a jsou radiálně uspořádány ve vzájemných pravidelných odstupech vzhledem k ose rotoru 6 i lisovací matrice 3 tak, aby lisovací matrice 3 byla uložena mezi svěracími prvky JO a svěracími rámy 9 svěracích mechanizmů 8.

Lisovací matrice 3 (obr. 2 až 6) je zhotovena zocelí, odolné proti mechanickému namáhání. V konkrétním příkladném provedení má lisovací matrice 3 tvar prstence o vnitřním průměru např. 300 mm, výšky obvodového pláště prstence 30 mm, šířky mezikruží 70 mm a je osazena jednou řadou 80 lisovacích otvorů 5 o průměru 10 mm. Lisovací matrice 3 je opatřena na horní i dolní ploše středícími nákružky 4 (obr. 2, 3) pro její přesné ustavení v otočné ose 15 rotoru 2 a tím i nosné konstrukci 2 briketovacího lisu. Lisovací matrice 3 je rozdělena v příkladném provedení šesti radiálně uspořádanými svislými příčnými štěrbinami 11 na šest svěracích segmentů 12 (obr. 2, 4). Příčné štěrbiny 11 (obr. 2, 6) v příkladném provedení zasahují až k okraji středících nákružků 4. Lisovací matrice 3 má v příkladném provedení válcové lisovací otvory 5 vedeny radiálně z vnějšího pláště na vnitřní plášť tak, aby osa 13 každého lisovacího otvoru 5 směřovala do středu lisovací matrice 3, tedy do jednoho bodu na otočné ose 15 rotoru 2, a aby lisovací otvory 5 na vnitřním plášti byly uspořádány co nejtěsněji vedle sebe (obr. 2, 3, 6). Lisovací matrice 3 je opatřena jedním horizontálně situovaným podélným zápichem 14 (obr. 2 až 6), který prochází osou 13 každého lisovacího otvoru 5, je veden z vnějšího pláště lisovací matrice 3 směrem k jejímu středu a zasahuje zhruba až ke středícím nákružkům 4, v tomto případě obdobně jako příčné štěrbiny U, tedy zhruba do tří čtvrtin šířky mezikruží prstence lisovací matrice 3.

Briketovací lis pracuje následovně :

K. briketování určená surovina, např. drcený truhlářský odpad ve formě pilin, hoblin, nebo pilařský odpad ve formě pilin, drcených přířezů, má mít maximální obsah vlhkosti do 12% hmotn. Při překročení této hranice vlhkosti je nutné surovinu předsoušet z důvodů hladkého průběhu lisovacího procesu.

Surovina určená k peletování je uložena v neznázoměném zásobníku, odkud je dopravována dávkovačem např. regulovaným šnekovým podavačem do pracovního prostoru uvnitř prstencové lisovací matrice 3, v níž je uložen rotor 6 s rolnami 7. Lisovací matrice 3 je vystředěna vůči osově situovanému rotoru 6 a vzhledem k nosné konstrukci 2 prostřednictvím středících nákružků 4, které mimoto zabezpečují mechanickou pevnost lisovací matrice 3, zejména na straně přivrácené jejímu vnitřnímu plášti. Rotor 6 se otáčí pomocí elektrického motoru 1 s převodovkou, odvalováním rolen 7 se nadávkovaná surovina rozhrnuje po vnitřním obvodu prstencové lisovací matrice 3, a současně se surovina vtlačuje do lisovacích otvorů 5, kde postupuje ve směru os 13 lisovacích otvorů 5 k vnějšímu plášti lisovací matrice 3. Aby se při vlastním průchodu suroviny lisovacími otvory 5 zajistily potřebné lisovací síly rotoru 6 s rolnami 7, je nutné pomocí svěracích mechanizmů 8 dosáhnout potřebné třecí a brzdicí síly pro lisovací efekt a peletování v lisovacím otvoru 5.

Tyto potřebné třecí a brzdicí síly se vyvinou požadovanou změnou průměrů lisovacích otvorů 5 lisovací matrice 3 během lisování pelet, díky podélnému zápichu 14 lisovací matrice 3. Toho se dosáhne tak, že lisovací matrice 3 je po vnějším obvodu svírána během lisování silou svěracího mechanizmu 8, a to shora pohyblivým svěracím prvkem 10 a zdola svěracím rámem 9. Podélný zápich 14 během lisování pelet při větší svěrací síle zmenšuje lisovací otvor 5 a při menší svěrací síle zvětšuje lisovací otvor 5, a to ve směru osy 13 k vnějšímu plášti lisovací matrice 3. Aby žádoucí změna průměrů lisovacích otvorů 5 během lisování byla plynulá, je lisovací matrice 3 opatřena příčnými štěrbinami 11, rozdělujícími lisovací matrici 3 na v příkladném provedení šest svěracích segmentů 12, a každému svěracímu segmentu 12 je přiřazen jeden svěrací mechanizmus 8. Svěrací segmenty 12 tak během lisování pomocí svěracích mechanizmů 8 svírají všechny lisovací otvory 5 lisovací matrice 3 současně. Přitom rozdělení lisovací matrice 3 na

-4CZ 290463 B6 svěrací segmenty 12 rovnoměrně rozloží působení svěracích sil jednak na lisovanou surovinu, jednak též na materiál lisovací matrice 3.

Lisovací matrice 3 briketovacího lisu má tedy proměnlivou geometrii průměru lisovacího otvoru 5 v jedné nebo více řadách po jejím obvodu během lisování. Změn průměrů lisovacích otvorů 5 lisovací matrice 3 se během lisování dále využívá při regulaci lisovací síly pro různé druhy suroviny nebo jejich proměnlivých vlastností. Při posunu pelet se tak vyvozují potřebné odpory suroviny, čímž dochází k regulovanému lisovacímu efektu při peletování. Po překonání nastavené svěmé síly svěracího mechanizmu 8 je slisovaná surovina postupně vytlačována výstupy lisovacích otvorů 5 na vnějším plášti lisovací matrice 3 ve formě pelet.

Potřebnou tlakovou energii k pracovnímu rotoru 6 zajišťuje elektrický motor 1 s převodovkou. Automatický cyklus pracovního pohybu rotoru 6 zajišťuje a hlídá řídicí systém briketovacího lisu. Základním charakteristickým znakem nového konstrukčního řešení je, že mechanickohydraulická peletovací soustava má lisovací matrici 3 s regulací lisovacího tlaku a tím je možno zpracovat různé suroviny odlišných vlastností bez speciálních matric 3 dle suroviny a bez složitého seřizování. Tím se podstatně snižují provozní náklady briketovacího lisu.

Automatický cyklus briketovacího lisu zabezpečuje řídicí systém pomocí analogových snímačů elektrického proudu, a tento řídicí systém ovládá frekvenční měnič dávkovače suroviny. Před spuštěním do automatického provozu jsou svěrací síly nastaveny na nastavený hydraulický tlak. Spuštěním automatického cyklu se briketovací lis automaticky nastaví do výchozí polohy. Výchozí pracovní poloha automatického cyklu je definována tím, že svěrací síla pohyblivého svěracího prvku 10, v tomto případě hydraulického válce a svěracího rámu 9 svěracího mechanizmu 8, se automaticky uvolní a zároveň se spustí elektrický motor 1 s převodovkou, který pohání rotor 6 s rolnami 7. Po určitém časovém intervalu řídicí systém spustí dávkovači mechanizmus suroviny a hydraulický agregát, který vyvodí požadovanou svěrací sílu na svěracím mechanizmu 8. Dle analogového snímače proudu se sleduje zatížení elektrického motoru 1, které je nastaveno na určitou hranici a do dosažení této hranice řídicí systém zvyšuje pomocí frekvenčního měniče otáčky dávkovacího mechanizmu suroviny. Pokud se zatížení elektrického motoru 1 stále zvyšuje, řídicí systém začne regulovat sílu ve svěracím mechanismu pomocí hydraulického řídícího ventilu tlaku tak, aby byla slisovaná surovina po překročení nastavené síly na svěracím mechanismu vysunuta z lisovacích otvorů 5 lisovací matrice 3. Při vlastním peletování a při vysunutí pelet z lisovací matrice 3 se může vliv náhlých změn jakosti suroviny v některých případech projevovat zvětšováním síly potřebné k protlačení pelet lisovacími otvory 5 lisovací matrice 3, tzn. zvětšuje se zatížení elektrického motoru 1, a tím dochází ke změně svěrací síly. Řízený hydraulický svěrací prvek 10 s řídicím systémem v tomto případě umožní zvyšování nebo snižování hydraulického tlaku a tím zvyšování nebo snižování svěrací síly svěracího mechanismu 8 tak, aby vytlačování suroviny z lisovací matrice 3 bylo plynulé. Řízení této svěrací síly je umožněno lisovací matricí 3 podle tohoto vynálezu, a tím je umožněno na stejném briketovacím lisu a stejné lisovací matrici 3 peletovat různé suroviny odlišných vlastností.

Při vlastním lisování má briketovací lis v přepočtu na jednotku výkonu průměrnou spotřebu odběru elektrické energie 6,5 kW na 100 kg pelet.

Peletováním se sníží objem zpracované suroviny 8 až 10 krát. Získané dřevěné pelety o průměru 10 mm nasekané na délku např. 20 mm mají téměř dvojnásobnou výhřevnost než hnědé uhlí.

S obsahem popela menším než 1 % při spalování ve vhodném kotli poskytují vysokou účinnost a velký komfort při vytápění. Významná je také možnost objemového zhutnění surovin před jejich skládkováním.

Příklad 2 (Obr. 7, 8, 9, 10)

V alternativním provedení lisovací matrice 3 (obr. 7 až 10) obsahuje dvě řady lisovacích otvorů 5 nad sebou, čímž se zvýší výkonnost briketovacího lisu, pracujícího obdobným výše popsaným způsobem.

Uvedená příkladná provedení briketovacího lisu neomezují další možné varianty konstrukčního řešení briketovacího lisu, v rámci rozsahu myšlenky nároků tohoto vynálezu.

Průmyslová využitelnost

Řešení je určeno pro zpracování dřevěných odpadů, včetně drcených dřevěných odpadů, ale též papírových odpadů, případně slámy z obilovin atp., zejména do menších briket či pelet, např. válec o průměru 3 až 30 mm a délky 5 až 30 mm..

Claims (11)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Briketovací lis pro zpracování dřevěného či rostlinného odpadu do briket či pelet zahrnuje prstencovou lisovací matrici (3) s průchozími lisovacími otvory (5), uvnitř lisovací matrice (3) je na hřídeli převodovky elektrického motoru (1) s převodovkou upevněn rotor (6) srolnami (7), vyznačující se tím, že lisovací otvory (5), vedené v nejméně jedné řadě obvodovým pláštěm prstencové lisovací matrice (3), mají podélné osy (13) uspořádány radiálně ve vzájemných odstupech a protínají otočnou osu rotoru (6), centrálně vystředěného v lisovací matrici (3), která je alespoň v obvodové části dělena nejméně jednou příčnou štěrbinou (11) a/nebo nejméně jedním podélným zápichem (14).

2. Briketovací lis podle nároku 1, vyznačující se tím, že lisovací otvory (5) mají shodný tvar, válcový či kuželový, a jsou uspořádány na vnitřním plášti prstencové lisovací matrice (3) v minimálních bezpečných odstupech.

3. Briketovací lis podle nároku 1 nebo 2, vy z n a č u j í c í se t í m , že podélný zápich (14) je otevřený na vnějším plášti prstencové lisovací matrice (3) a prochází osami (13) jedné řady lisovacích otvorů (5).

4. Briketovací lis podle nároku 3, vyznačující se tím, že podélný zápich (14) má výšku vzhledem k výšce či průměru lisovacích otvorů (5) v rozmezí 0,05 až 0,7 ku 1.

5. Briketovací lis podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že lisovací matrice (3) je příčně dělená nejméně dvěma příčnými štěrbinami (11), radiálně uspořádanými vzhledem k otočné ose rotoru (2) a rozdělujícími lisovací matrici (3) na svěrací segmenty (12).

6. Briketovací lis podle nároku 3 a/nebo 5, vyznačující se tím, že příčné štěrbiny (12) mají shodnou délku jako je délka podélného zápichu (14) od vnějšího pláště k vnitřnímu plášti prstencové lisovací matrice (3).

-6CZ 290463 B6

7. Briketovací lis podle nároku 3 a/nebo 5, vyznačující se tím, že délka příčné štěrbiny (12) a/nebo podélného zápichu (14) zasahuje od vnějšího pláště k vnitřnímu plášti v rozmezí vzdálenosti, odpovídající 0,1 až 0,9 šířky mezikruží prstence lisovací matrice (3).

8. Briketovací lis podle některého z nároků 1 až 7, vy z n a č uj í c í se t í m , že lisovací matrice (3) je alespoň na své části děleného vnějšího obvodu uložena do nejméně jednoho svěracího mechanizmu (8) s regulací svěrací síly.

9. Briketovací lis podle nároku 8, vyznačující se tím, že svěrací mechanizmus (8) je tvořen nejméně jedním pevným svěracím rámem (9) a/nebo nejméně jedním suvným svěracím prvkem (10).

10. Briketovací lis podle nároku 9, v y z n a č uj í c í se t í m , že svěrací prvek (10) je tvořen hydraulickým válcem.

11. Briketovací lis podle nároku 5 a některého z nároků 8 až 10, vy z n a č uj í c í se tím, že každému svěracímu segmentu (12) je přiřazen jeden svěrací mechanizmus (8).