199207. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés tüzelőanyagként felhasználható minibálák kialakítására
1 HU 199207 B 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés tüzelőanyagként felhasználható minibálák kialakítására, különösen mezőgazdasági és faipari szilárd, éghető melléktermékek és hulladékok brikcltálására. A találmány segítségével szilárd tüzelésű kazánokban elégethető minibálákat állítunk elő. A mezőgazdaságban, az erdőgazdaságban és számos más ipari tevékenység során olyan növényi melléktermékek és hulladékok keletkeznek, amelyek eltávolítása és hasznosítása problémát jelent. A probléma megoldására javasolt ismert eljárások és berendezések többnyire tüzelőanyagként történő hasznosításon alapulnak. Az ismert berendezések egyik csoportja speciális tüzelőberendezés, amely alkalmas az eltüzelendő anyag olyan formában történő fogadására, ahogyan azt betakarították. Ez a megoldás viszonylag nagy ráfordítással jár, mivel valamennyi felhasználási helyen speciális kazánt kell telepíteni. Az ismert megoldások másik csoportjánál az eltüzelendő anyagokból egyirányú préseléssel úgynevezett pogácsákat alakítanak ki, amelyek közönséges szilárd tüzelésű kazánokban is eltüzelhetők. A megoldás hátránya, hogy a pogácsák kialakításához viszonylag nagy nyomásra van szükség, Így az egységnyi préselt anyag kialakításához felhasznált energia is viszonylag magas. A 3 520 886 számú NSZK közrebocsátási iratból papírhulladékok brikettálására alkalmas berendezés és eljárás ismerhető meg. A berendezésnek aprító- és adagolócszköze, valamint préskararája, présszerszáma, daraboló- és kitolószerkezete van. A présszerszámot, a darabolóeszközt és a kitolószerkezetet egymásra merőleges irányban ható hidraulikus munkahengerek működtetik. A tömörítés egyetlen irányban, a présszerszám munkafelületére merőlegesen történik. A présszerszám a darabolóeszközzel együttműködve hasábalakú papirblokkokat állít elő, amelyeket a kitolószerkezet a darabolóeszköz kiemelése után a présformából (préskamrából) kitol. A megoldás hátránya, hogy az egyirányú préselésnél a kívánt tömörség eléréséhez igen nagy préselőnyomást kell alkalmazni, ami jelentős hely- és energiaigényű berendezés alkalmazását teszi szükségessé. Olyan anyagok brikettálására, amelyek a préselést követően .kirugózásra' hajlamosak, az egyirányban végrehajtott préselés nem célravezető, hiszen a tömöritóanyag a préselést követően a préselési irányban jelentős mértékű kirugózást végez. A fenti megoldás hiányossága tehát, hogy csak bizonyos anyagfajták, különösen áztatott papirzúzalék brikettálására alkalmazható, és nem alkalmas például a tüzelőanyagként felhasználható, növényi eredetű hulladékanyagokból készült brikettek előállítására. A találmánnyal célunk olyan megoldás kidolgozása, amelynek segítségével főleg növényi szilárd melléktermékekből és hulladékanyagokból kötözés nélkül, viszonylag alacsony ráfordítással és energiafelhasználással szilárd tüzelésű kazánokban - a kazánok átalakítása nélkül - eltüzelhető brikettek, minibálák állíthatók elő, amelyek a kazánba automatikusan adagolhatok. A találmány a préseléssel tömöritett anyagok nemlineárisán viszkoelasztikus viselkedésének vizsgálatára irányuló kutatási és kísérleti eredményeken alapul. A tapasztalatok szerint a préseléssel tömörített anyagok kirugózásának, relaxációjának nagyságát és jellegét nagymértékben az határozza meg, hogy a préselési energiát az anyaggal hogyan közöltük. Egyirányú préselés esetén - egyirányú .energiabevezetés' - a préstermék kirugózása is döntően, mintegy 95%-ban ebben az irányban jelentkezik, ami a préstei— mék tartóssága szempontjából kedvezőtlen, hiszen a kirugózás irányában a termék szilárdsági tulajdonságai leromlanak, és az anyag anizotrop tulajdonságokat vesz fel. Annak érdekében tehát, hogy a kívánt szilárdsági tulajdonságok minden irányban meglegyenek, rendkívül nagy préselési végnyomást (mintegy 80-100 MPa) kell alkalmazni. Ha az egyirányú préselés helyett háromirányú préseléssel tömöritünk, nem lesz .kitüntetett' térirány, az energiaközlés a tér három irányában közel egyenletesen oszlik el. Ennek eredményeképpen a tömörített anyag tömörítés utáni viselkedése is mindhárom irányban azonos lesz, és ez lehetővé teszi, hogy lényegesen alacsonyabb préselési végnyomást alkalmazva is izotróp tulajdonságokat mutató présterméket állitsunk elő. Kísérleteink szerint háromirányú préseléssel végrehajtott tömörítés útján például búzaszalmából már 30-40 MPa, fenyőfaforgácsnál pedig már 20 MPa a maximális préselési nyomást alkalmazva megfelelően tartós préstermék állítható elő. A kitűzött feladatot a fentiek alapján olyan eljárás kidolgozásával oldottuk meg, amelynek során ömlesztett, aprított kiindulási anyagot, előnyösen növényi eredetű mellékterméket és/vagy hulladékanyagokat préskamrába vezetünk, és a találmány szerint egymásra merőleges préselőelemek segítségével háromirányú préseléssel négyszögletes hasábbá tömöritjük. A hasábot előnyösen a tömörítéssel egyidejűleg minibálákra szeleteljük, majd a minibálákat a préskamrából kitoljuk. Kiindulási anyagként előnyösen előtömöritett .kisbálákat' is alkalmazhatunk. A háromirányú préselést a három iránynak megfelelően célszerűen három lépésben végezzük, és a tömöritett hasáb felszeletelését a második vagy a harmadik préselési irányban mozgatott jjréselőelemmel együttműködő vágószerkezet segítségével hajtjuk végre. Az összepréselt minibálákat a kitolás után előnyösen 40-60 másodpercig pihentet5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
