WO2011035762A1 - Walzenpresse - Google Patents
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- B30B9/02—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material
- B30B9/20—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using rotary pressing members, other than worms or screws, e.g. rollers, rings, discs
- B30B9/207—Roller-and-ring presses
Definitions
- the invention relates to a roller press with a rotatably mounted outer drum, an eccentrically arranged in the outer drum, rotatably mounted press roll, one of the press nip formed by the press roll and feeding material
- Feeding device and a product to be discharged from the discharge device Moreover, the invention relates to a method for operating such a roller press.
- the transfer of a large part of the easily fermentable plant ingredients contained in the plant in the press juice are on the one hand dissolved substances such as glucose and on the other hand undissolved substances such as starch.
- the aim is to substantially reduce the content of the mineral plant constituents in the pressed material.
- the transfer of the undissolved, but also the dissolved plant ingredients in the press juice designed as difficult because they are included in the cell structure of the plants of lignocellulose.
- belt filter presses are suitable for the separation of surface water, but not for the separation of water from the cell structure of the biomass, since the necessary pressures can not be achieved with a belt filter press.
- Screw presses either with a conical screw in a conical screen jacket or a cylindrical screw with a conical core and / or decreasing pitch in a cylindrical screen jacket, however, have the disadvantage that they lead to relatively large layer thicknesses in the biomass, regardless of the design. With increasing thickness of the layer and increasing compaction of the biomass in the screw namely the flow of water is hindered.
- the compacted in the screw biomass acts as a filter for undissolved plant ingredients and prevents transfer of these important for the energetic utilization of the press juice substances in the press juice.
- Roller presses with internal and / or external pressure rollers, with smooth and perforated roller surfaces result in small biomass layer thicknesses in the press nip, whereby a perforation of the rollers also significantly improves the removal of the press juice.
- very high compression pressures are required for breaking up the cell structure of the biomass, resulting in blockage of the roller perforation.
- rollers with the structure mentioned at the outset have proven to be cheaper, as they are known, for example, from DE 43 37 890 C2 and DE 32 18 634 A1.
- these roller presses designed for sludge dewatering or drainage of bark are only conditionally suitable for dehydrating silages, in which a digestion of the cells is also to take place.
- the object of the invention is therefore to provide a roller press, can be dehydrated with the silage in a single step under cell disruption to a high degree and at the same time a large proportion of plant ingredients can be discharged.
- the object is achieved with the roller press with the features of claim 1.
- the subclaims reflect advantageous embodiments of the invention.
- the basic idea of the invention is to use a conventional roller press with an internal press roll, which has a long pressing zone and a long pressing time which is advantageous for the drainage of silages, whereby the outer drum and the inner press roll are operated at different peripheral speed, whereby shearing forces on the silage be exercised, which lead to a disruption of the cell structure.
- FIG. 1 shows a cross section through a roller press according to the invention.
- FIG. 2 shows a horizontal section through the roller press from FIG. 1.
- the roller press 10 consists of a rotatably mounted outer drum 20 and an eccentrically arranged in this to the axis of the drum 20, also rotatably mounted press roll 30th drum 20th and press roll 30 are arranged at a distance from one another such that a press nip remains, to which the pressed material, in particular silage, is arranged from one side to the press roll 30
- Feeder 40 is supplied.
- the feed device 40 which may for example be designed as a screw conveyor, is particularly preferably designed as a vibratory feed trough, i. as a vibrating gutter, from which the crop can fall into the press nip.
- the vibration dosing is preferably bevelled over the length of the press roll 30, so that the pressed material is distributed in the linear conveying direction in the longitudinal direction of the press roll 30 over the length of the press roll 30.
- a take-off device 50 is provided, which passes through the press material passed through the press nip Roller press 10 removed. This is preferably a screw
- Another embodiment of the withdrawal device 50 can be done, for example, as a scratch band.
- the size ratio of drum 20 to press roller 30 and the distance from the drum 20 and press roller 30 are now set so that the most effective pressing with a long press zone and a relatively long residence time can be achieved in the press zone.
- the drum is designed and the press nip dimensioned such that at the lowest possible material thickness, a good discharge of the press juice is possible.
- a suction gate which acts on the openings 24, in particular in the region of the pressing zone with a negative pressure.
- the openings in the inner wall 22 of the drum are in turn preferably designed such that the openings are arranged as radial or axial slots, which widen conically in the direction of the channels 26.
- At least one scraper 52 is provided in the area of the extraction device 50, which removes adhering material to be pressed and removes the protruding parts from the fibers pressed into the openings 24 of the drum 20, and removes them
- Triggering device 50 feeds, wherein the pressed into the openings 24 part of the fibers is discharged in a new circulation in the press zone with the press juice. As a result, a blockage of the openings 24 is avoided.
- a further scraper 54 may be provided, which strips off adhering to the press roller fibers from the press roll and the trigger device 50 feeds.
- the pressing force is preferably applied with a (not shown) hydraulic system in the form that the pressing pressure is kept constant and the press nip adapts to the pressed material. If, for example, pressed material with a high dry matter content is supplied to the press nip, the press roll deviates.
- the pressing force is preferably infinitely adjustable.
- the invention provides that the drum 20 and the press roller 30, as indicated in Fig. 1 by short and long arrows, with different
- Circumferential speed are operated, the resulting shear forces are able to break the cell structure of the ensiled plant fibers well, so that at the same time the liberated liquid and phytonutrients can be removed via the arranged in the drum 20 openings 24 and channels 26.
- the drive of the drum 20 and the press roller 30 can be realized by separate drives, such as. indicated in Fig. 1 by the rollers on which the drum 20 is mounted and which bring the drum to rotate, wherein the axis of the press roll 30 is connected to a stand-alone drive.
- a single drive can be provided, which drives both drum 20 and press roller 30 with different peripheral speed via corresponding translations.
- Advantage of the invention is an improved cell disruption and thus a higher yield of erupted with the press juice soluble and insoluble plant ingredients, which allows a better energy recovery of the press juice and the pressed material.
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Abstract
Walzenpresse (10) mit einer drehbar gelagerten äußeren Trommel (20), einer in der äußeren Trommel (20) exzentrisch angeordneten, drehbar gelagerten Presswalze (30), einer dem von Trommel (20) und Presswalze (30) gebildeten Pressspalt Pressgut zuführenden Zuführungseinrichtung (40) und einer Pressgut abführenden Abzugseinrichtung (50), gekennzeichnet durch wenigstens einen die Trommel (20) und die Presswalze (30) mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten antreibenden Antrieb.
Description
Walzenpresse
Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse mit einer drehbar gelagerten äußeren Trommel, einer in der äußeren Trommel exzentrisch angeordneten, drehbar gelagerten Presswalze, einer dem von Trommel und Presswalze gebildeten Pressspalt Pressgut zuführenden
Zuführungseinrichtung und einer Pressgut abführenden Abzugseinrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Walzenpresse.
Zur energetischen Verwertung von Biomassen sind verschiedene mit einander verknüpfte Verfahren bekannt, z.B. Silierung durch Lagerung unter Luftabschluss und
Konservierung durch die sich dann bildende Milchsäure, Trennung der Silagen in einen Presssaft und ein Pressgut durch eine mechanische Entwässerung der Silagen, Vergärung des so gewonnenen Presssafts in einer Biogasanlage und Trocknung des Pressgutes mit der Abwärme aus der Biogasanlage zur Herstellung eines Brennstoffes.
Wichtig beim dem Verfahren ist die Überführung eines großen Teils der in der Pflanzen enthaltenen leicht vergärbaren Pflanzeninhaltsstoffe in den Presssaft. Dies sind einerseits gelöste Stoffe wie Glukose und andererseits ungelöste Stoffe wie Stärke. Mit Rücksicht auf die Brenneigenschaften des produzierten Brennstoffes wird angestrebt, den Gehalt der mineralischen Pflanzeninhaltsstoffe in dem Pressgut weitgehend zu reduzieren. Generell gestaltet sich die Überführung der ungelösten, aber auch der gelösten Pflanzeninhaltsstoffe in den Presssaft als schwierig, weil diese in der Zellstruktur der Pflanzen aus Lignozellulose eingeschlossen sind.
Daher ist es notwendig, die Zellstruktur der silierten Pflanzen unter mechanischer Einwirkung aufzuschließen, diese weitgehend zu entwässern und dabei organische und anorganische Pflanzeninhaltsstoffe auszutragen, wobei prinzipiell verschiedene Vorrichtungen zur mechanischen Entwässerung zur Verfügung stehen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE
Beispielsweise eignen sich Bandfilterpressen für die Abscheidung von Oberflächenwasser, jedoch nicht die für die Abscheidung von Wasser aus der Zellstruktur der Biomassen, da die hierfür notwendigen Drücke nicht mit einer Bandfilterpresse erreicht werden können.
Schneckenpressen, entweder mit einer konischen Schnecke in einem konischen Siebmantel oder einer zylindrischen Schnecke mit konischem Kern und/oder abnehmender Steigung in einem zylindrischen Siebmantel, haben hingegen den Nachteil, dass diese unabhängig von der Bauform zu relativ großen Schichtdicken bei der Biomasse fuhren. Mit zunehmender Dicke der Schicht und zunehmender Verdichtung der Biomasse in der Schnecke wird nämlich der Abfluss von Wasser behindert. Zusätzlich wirkt die in der Schnecke verdichtete Biomasse als Filter für ungelöste Pflanzeninhaltsstoffe und verhindert ein Überführen dieser für die energetische Verwertung des Presssafts wichtigen Stoffe in den Presssaft.
Walzenpressen mit innen- und/oder außenliegenden Anpresswalzen, mit glatten und perforierten Walzenoberflächen wiederum ergeben zwar kleine Biomasse-Schichtdicken im Pressspalt, wobei auch eine Perforation der Walzen auch die Abfuhr des Presssaftes wesentlich verbessert. Allerdings sind für ein Aufbrechen der Zellstruktur der Biomasse sehr hohe Pressdrücke erforderlich, die zu einer Verstopfung der Walzenperforation führen.
Als günstiger haben sich daher Walzen mit dem eingangs genannten Aufbau erwiesen, wie sie beispielsweise aus der DE 43 37 890 C2 und der DE 32 18 634 AI bekannt sind. Allerdings sind diese für die Schlammentwässerung oder die Entwässerung von Rinden konzipierten Walzenpressen nur bedingt für die Entwässerung von Silagen geeignet, bei denen nämlich auch ein Aufschluss der Zellen erfolgen soll.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Walzenpresse zu schaffen, mit der Silagen in einem einzigen Schritt unter Zellaufschluss in einem hohen Maße entwässert und gleichzeitig ein großer Anteil an Pflanzeninhaltsstoffen ausgetragen werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Walzenpresse mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Grundgedanke der Erfindung ist es, eine herkömmliche Walzenpresse mit innenliegender Presswalze, die eine für die Entwässerung von Silagen vorteilhafte lange Presszone und einer langen Presszeit aufweist, einzusetzen, wobei die äußere Trommel und die innere Presswalze mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden, wodurch Scherkräfte auf die Silage ausgeübt werden, die zu einem Aufbrechen der Zellstruktur führen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten besonders vorteilhaft ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Walzenpresse nach der Erfindung; und
Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die Walzenpresse aus Fig. 1.
Das in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine besonders bevorzugt ausgestaltete Walzenpresse 10. Die Walzenpresse 10 besteht aus einer drehbar gelagerten äußeren Trommel 20 und einer in dieser zur Achse der Trommel 20 exzentrisch angeordneten, ebenfalls drehbar gelagerten Presswalze 30. Trommel 20 und Presswalze 30 sind derart zueinander beabstandet angeordnet, dass ein Pressspalt verbleibt, dem das Pressgut, insbesondere Silage, von einer zu einer Seite der Presswalze 30 angeordneten
Zuführungseinrichtung 40 zugeführt wird.
Die Zufuhrungseinrichtung 40, die beispielsweise als Förderschnecke ausgebildet sein kann, ist besonders bevorzugt als Vibrationsdosierrinne ausgebildet, d.h. als eine vibrierende Rinne, von der das Pressgut in den Pressspalt fallen kann. Hierzu ist die Vibrationsdosierrinne bevorzugt über die Länge der Presswalze 30 angeschrägt, sodass das Pressgut bei linearer Förderrichtung in Längsrichtung der Presswalze 30 über die Länge der Presswalze 30 verteilt wird.
Auf der anderen Seite der Presswalze 30, gegenüber der Zuführungseinrichtung 40 ist eine Abzugseinrichtung 50 vorgesehen, die das den Pressspalt durchlaufene Pressgut aus der
Walzenpresse 10 entfernt. Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine als Schnecke
ausgebildete Welle, die das Pressgut zur weiteren Verarbeitung aus der Walzenpresse 10 fördert. Eine andere Ausgestaltung der Abzugseinrichtung 50 kann beispielsweise als Kratzband erfolgen.
Das Größenverhältnis von Trommel 20 zu Presswalze 30 und der Abstand von Trommel 20 und Presswalze 30 sind nun derart eingestellt, dass ein möglichst effektiver Pressvorgang mit langer Presszone und relativ langer Verweilzeit in der Presszone erreicht werden kann.
Insbesondere ist die Trommel so ausgeführt und der Pressspalt derart bemessen, dass bei einer möglichst geringen Materialdicke eine gute Abfuhr des Presssaftes ermöglicht ist.
Hierfür weist die Trommel 20 und / oder die Presswalze (hier nicht dargestellt) Öffnungen 24 auf, die mit den Kanäle 26 verbunden sind, über die die Flüssigphase abgeführt wird.
Insbesondere ist eine Absaugkulisse vorgesehen, die die Öffnungen 24 insbesondere im Bereich der Presszone mit einem Unterdruck beaufschlagt.
Die Öffnungen in der Innenwandung 22 der Trommel sind wiederum bevorzugt derart ausgelegt, dass die Öffnungen als radiale oder axiale Schlitze angelegt sind, die sich in Richtung der Kanäle 26 konisch verbreitern.
Insbesondere ist im Bereich der Abzugseinrichtung 50 wenigstens ein Abstreifer 52 vorgesehen, der anhaftendes Pressgut entfernt und die überstehenden Teile von den in die Öffnungen 24 der Trommel 20 hineingepressten Fasern entfernt, und sie der
Abzugseinrichtung 50 zuführt, wobei der in die Öffnungen 24 hineingepresste Teil der Fasern bei erneutem Umlauf im Bereich der Presszone mit dem Presssaft abgeführt wird. Hierdurch wird eine Verstopfung der Öffnungen 24 vermieden.
Darüber hinaus kann auch ein weiterer Abstreifer 54 vorgesehen sein, der an der Presswalze anhaftende Fasern von der Presswalze abstreift und der Abzugseinrichtung 50 zuführt.
Die Presskraft wird vorzugsweise mit einem (nicht dargestellten) hydraulischen System in der Form aufgebracht, dass der Pressdruck konstant gehalten wird und sich der Pressspalt dem Pressgut anpasst. Wird beispielsweise Pressgut mit einem hohen Trockensubstanzgehalt dem Pressspalt zugeführt, weicht die Presswalze aus. Die Presskraft ist bevorzugt stufenlos einstellbar.
Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Trommel 20 und die Presswalze 30, wie in Fig. 1 durch kurze und lange Pfeile angedeutet, mit unterschiedlicher
Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden, wobei die daraus resultierenden Scherkräfte die Zellstruktur der silierten Pflanzenfasern gut aufzubrechen vermögen, sodass gleichzeitig die frei werdende Flüssigkeit und Pflanzeninhaltsstoffe über den in der Trommel 20 angeordneten Öffnungen 24 und Kanäle 26 abgeführt werden kann.
Konstruktiv kann der Antrieb der Trommel 20 und der Press walze 30 durch voneinander getrennte Antriebe realisiert werden, wie z.B. in Fig. 1 durch die Rollen angedeutet, auf denen die Trommel 20 gelagert ist und die die Trommel zur Drehung bringen, wobei die Achse der Presswalze 30 mit einem eigenständigen Antrieb verbunden ist. Alternativ kann aber auch nur ein einziger Antrieb vorgesehen sein, der über entsprechende Übersetzungen sowohl Trommel 20 als auch Presswalze 30 mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit antreibt.
Vorteil der Erfindung ist ein verbesserter Zellaufschluss und somit ein höherer Ertrag an mit dem Presssaft ausgeschwemmten löslichen und unlöslichen Pflanzeninhaltsstoffen, der eine bessere energetische Verwertung des Presssafts und des Pressgutes ermöglicht.
Claims
ANSPRÜCHE
1. Walzenpresse (10) mit einer drehbar gelagerten äußeren Trommel (20), einer in der äußeren Trommel (20) exzentrisch angeordneten, drehbar gelagerten
Press walze (30), einer dem von Trommel (20) und Presswalze (30) gebildeten Pressspalt Pressgut zuführenden Zuführungseinrichtung (40) und einer Pressgut abführenden Abzugseinrichtung (50), gekennzeichnet durch wenigstens einen die Trommel (20) und die Presswalze (30) mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten antreibenden Antrieb.
2. Walzenpresse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (22) der Trommel (20) Öffnungen (24) und einen mit den Öffnungen (24) kommunizierenden, den Presssaft aus der Walzenpresse (10) abführenden Kanal (26) aufweist.
3. Walzenpresse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Außenwand der Presswalze (30) Öffnungen und einen mit den Öffnungen kommunizierenden, den Presssaft aus der Walzenpresse (10) abführenden Kanal aufweist
4. Walzenpresse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an den Kanal (26) der Trommel (20) und/oder der Presswalze (30) Unterdruck anlegende Absaugkulisse (60).
5. Walzenpresse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnungen (24) nach außen konisch erweitern.
6. Walzenpresse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Bereich der Abzugseinrichtung (50) angeordneten Abstreifer (52, 54) zum Abstreifen von an der Trommel (20) oder an der Presswalze (30) anhaftendem Pressgut.
7. Walzenpresse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zuführungseinrichtung (40) eine Vibrationsdosierrinne ist.
8. Walzenpresse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abzugseinrichtung (50) eine Schnecke ist.
9. Walzenpresse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine hydraulische Einrichtung zum Verstellen des den Pressspalt definierenden Abstands von Presswalze (20) zu Trommel (30).
10. Walzenpresse (10) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine
Regelungseinrichtung zum Einstellen der Presskraft.
11. Walzenpresse (10) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine
Regelungseinrichtung zum Einstellen der Presskraft in Abhängigkeit vom Trockensubstanzgehalt des Pressguts.
Verfahren zum Betreiben einer Walzenpresse (10) mit einer drehbar gelagerten äußeren Trommel (20), einer in der äußeren Trommel (20) exzentrisch angeordneten, drehbar gelagerten Presswalze (30), einer dem von Trommel (20) und Presswalze (30) gebildeten Pressspalt Pressgut zuführenden
Zuführungseinrichtung (40) und einer Pressgut abführenden Abzugsvorrichtung (50), dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (20) und die Presswalze (30) mit unterschiedlichen
Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Presssaft aus der Walzenpresse (10) abgesaugt wird.
Applications Claiming Priority (2)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10779673 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10779673 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |