Presse für Brennstoffbriketts: Optionen zur Herstellung von Anlagen zum Pressen von Sägemehl in Eigenregie

Heizen mit Sägespänen oder Hobelspänen – eine in Russland übliche Praxis, die aus europäischen Ländern übernommen wurde. Ihre Beliebtheit ist auf die Billigkeit des Rohstoffs und seinen guten spezifischen Heizwert bei der Verbrennung zurückzuführen. Mit einer selbstgebauten Brikettpresse kann man praktisch umsonst hochwertigen Brennstoff herstellen.

Wir erklären, wie man eine einfache und preiswerte Maschine zur Herstellung von brikettiertem Brennstoff baut. In dem von uns vorgeschlagenen Artikel werden die Konstruktion beschrieben und Tipps zur Montage gegeben. Es werden die Herstellungstechnologie und die Anforderungen an das Ausgangsholzmaterial erläutert.

Technologie der Brikettierung

Die Herstellung von Pellets und Briketts aus Holzabfällen durch Pressen ist ein seit langem etablierter Prozess. Daher muss man bei der Konstruktion einer selbstgebauten Maschine zur Herstellung von qualitativ hochwertigen “Eurobriketts” nichts Neues erfinden, sondern kann auf bereits vorhandene Entwicklungen zurückgreifen.

Beschreibung der Physik des Prozesses

Die Verwendung von losem Holzmaterial zum Heizen findet in kleinen Heizhäusern und Öfen Anwendung. Sägespäne liefern die gleiche Energie wie Holz mit ähnlicher Masse und Feuchtigkeit, jedoch führt ihre Lagerung im natürlichen Zustand zu Schmutz und Staub. Daher werden solche Abfälle zu Briketts verschiedener Formen gepresst.

Mit gewissen Einschränkungen kann man sagen, dass Holz aus Zellulose (Cellulose) und einem bindenden Stoff – Lignin – besteht. Jedes einzelne Sägespan- und Hobelspanstück behält seine Integrität dank dieses Polymers. Um feste Verbindungen zwischen den einzelnen Stücken herzustellen, müssen sie ebenfalls verklebt werden.

Die chemische Zusammensetzung von Holz und des aus Sägespänen gepressten Produkts ist identisch. Aber die physikalische Struktur des Briketts unterscheidet sich von der des massiven Holzes, was zu einer längeren Brenndauer führt.

Beim Pressen werden die Sägespäne einem starken Druck ausgesetzt, wodurch Lignin freigesetzt wird und das Material in der Form zusammenhält. Diese Bindung ist natürlich nicht so fest wie in massivem Holz, aber sie reicht aus, dass das entstandene Brikett nicht auseinanderfällt.

Die Menge an Lignin im Holz bezogen auf die Trockenmasse hängt von der Baumart ab:

• Tanne: 30 %;
• Kiefer: 27 %;
• Fichte: 27 %;
• Espe: 22 %;
• Birke: 19 %.

Je höher der Ligninanteil, desto weniger Druck ist für seine Freisetzung erforderlich. Daher ist es einfacher, selbst Briketts aus Tannensägemehl herzustellen als aus Birkensägemehl.

Neben der klassischen Presse zur Herstellung von Brennstoff aus Schüttgut gibt es auch eine Extrudermaschine. Das Prinzip ihrer Funktionsweise besteht darin, dass das Material unter Einwirkung der Schnecke durch einen sich allmählich verengenden Kanal läuft.

Dadurch entsteht ein sehr hoher Druck. Die Umsetzung dieser Variante zu Hause ist jedoch schwierig und erfordert spezielle Kenntnisse, daher ist es besser, sich für Modelle mit Pressform zu entscheiden.

Verwendung eines Bindemittels

Bei der industriellen Herstellung von Pressbrennstoffen werden Maschinen verwendet, die Drücke im Bereich von 500 – 3000 atm erzeugen. Bei einigen Herstellern (z. B. der deutschen Firma “RUF”) erfolgt die Formung des Briketts durch eine Kombination aus Druck von 2000 atm und Erhitzung des Rohmaterials auf 150 °C. Die Dichte solcher Produkte erreicht 1,2 kg/dm³.

Eine industrielle Presse für Sägemehl ist teuer und hat eine hohe Produktionskapazität. Sie ist für die Herstellung kleiner Mengen von Briketts unwirtschaftlich.

Wenn man eine Presse für Briketts aus vorhandenen Materialien selbst baut, lassen sich solche Eigenschaften nicht erreichen. Daher werden die Produkte auf jeden Fall eine geringere Dichte und eine erhöhte Neigung zum Zerfallen aufweisen.

Die unzureichende Freisetzung von Lignin ausgleichen und eine höhere Festigkeit von Briketts aus Sägespänen erreichen kann man durch Zugabe eines externen Klebstoffs wie:

• Flüssiger Ton. Der erforderliche Massenanteil dieses in Wasser gelösten Bindemittels beträgt 5 bis 10 % des Gesamtgewichts.
• Nasse Wellpappe.
• Der günstigste in Wasser aufgelöste Tapetenkleister.

Das prozentuale Verhältnis von Wellpappe oder Kleister wird experimentell ermittelt, da es von der Größe des Sägemehls, seiner Feuchtigkeit und dem erzeugten Druck in der Form abhängt.

Anforderungen an das verwendete Rohmaterial

Selbst mit Industrieanlagen ist es schwierig, hochwertige Briketts oder Pellets aus Holzabfällen herzustellen, wenn diese dicker als 4 mm sind. Die Korngröße des Materials für selbstgebaute Geräte sollte kleiner sein. Dies liegt am geringeren Druck und am Fehlen einer Erhitzung des Rohmaterials.

Idealerweise sollten der Durchmesser des Sägemehls und die Dicke der Späne nicht größer als 2 mm sein. Die überwiegende Mehrheit der Holzabfälle erfüllt diese Parameter.

Es gibt jedoch Fälle, in denen das Rohmaterial mit kleinen Ästen, Spänen oder Rindenstücken verunreinigt ist. Dann ist vor dem Pressen zur Erzielung einer gleichmäßigen Masse eine Vorbereitung erforderlich – das Material muss durch einen Brecher zerkleinert werden.

Eine Zerkleinerungsmaschine zur Gewinnung von Holzabfällen mit einer Dicke von bis zu 2 mm kann selbst hergestellt werden. Ein gewöhnlicher Gartenhäcksler ist nicht geeignet, da er eine zu große Korngröße liefert.

Um eine gute Dichte des Briketts zu erreichen, sollte man Rohstoffe vermeiden, die mit Gras, Sand oder Erde verunreinigt sind. Die Humusschicht hat im Gegensatz zu Ton keine Bindeeigenschaften, daher würde das gepresste Produkt leicht zerfallen.

Außerdem muss die Bedingung des prozentualen Anteils der Rinde eingehalten werden – dieser sollte nicht mehr als 5 % betragen. Messen lässt sich dies nicht, aber optisch erscheinen Sägespäne mit einem hohen Rindenanteil dunkler. Die Sägespäne müssen trocken sein. Eine erhöhte Feuchtigkeit führt zu einer größeren Porosität des Briketts und zu einer Verringerung seines spezifischen Heizwerts.

Im Sommer kann man das Rohmaterial entweder in der Sonne oder in einem gut belüfteten Raum trocknen. Im Winter sollte die Trocknung in einer Veranda oder einem anderen Nebenraum mit einer leicht positiven Temperatur erfolgen. Für eine intensivere Verdunstung kann man Zwangsbelüftung verwenden.

Die Feuchtigkeit von Sägemehl oder Spänen sollte gemäß der obigen Tabelle gemessen werden. Die Verwendung eines Feuchtigkeitsmessers liefert kein korrektes Ergebnis, da damit nur der Wert an der Oberfläche des Haufens ermittelt werden kann.

Wenn der Druck in einer selbstgebauten Presse zur Herstellung von Briketts aus Sägemehl nicht ausreicht, um Lignin freizusetzen, wird das Rohmaterial nicht getrocknet, sondern im Gegenteil zusammen mit einem zusätzlichen Bindemittel in Wasser eingeweicht. In diesem Fall wird beim Mischen eine bessere Homogenität erreicht, und überschüssige Feuchtigkeit wird beim Stampfen entfernt.

Hauptelemente der Presse

Die Hauptelemente einer gewöhnlichen Presse sind die Pressform (der Behälter, in den das Schüttgut gegeben wird), der Kolben und der druckerzeugende Mechanismus. Diese selbst herzustellen ist nicht schwierig, da sie typisch für Brikettiermaschinen sind.

Aufbau der Pressform

Der Behälter, in den Sägemehl oder Späne gefüllt werden, wird Pressform oder Kammer genannt. Von seiner Geometrie hängen die Parameter des Briketts ab.

Welche Querschnittsform der Behälter hat, so wird auch die Form des Briketts sein. Seine Länge kann jedoch sehr unterschiedlich sein, aber sie darf die Höhe der Pressform nicht überschreiten.

In der Regel wird die Kammer aus einem Abschnitt eines runden oder profilierten Stahlrohrs gebaut. Die Kolbenbasis, die in den Behälter eintaucht, wird aus einer dickwandigen Platte (mindestens 3 mm Dicke) geschnitten.

Bei der Herstellung der Pressform muss das Verhältnis der folgenden Größen berücksichtigt werden:

• Querschnittsfläche der Pressform (s, cm²);
• auf den Kolben ausgeübter Druck (u, kgf);
• spezifischer Druck auf das Rohmaterial (p, kgf/cm²).

Diese Größen sind durch die Beziehung verbunden:

p = u / s

Briketts, die mit einem zusätzlichen Bindemittel hergestellt werden, behalten ihre Form gut, wenn sie bei einem spezifischen Druck von mehr als 150 atm. (1 atm. ≈ 1 kgf/cm²) geformt werden. Ausgehend von der möglichen Kraft, die der Kolben erzeugen kann, wird die Querschnittsfläche der Kammer berechnet.

Wenn beispielsweise ein hydraulischer Wagenheber mit 10 Tonnen vorhanden ist, dann gilt:

s < u / p = 10000 / 150 = 67 cm².

Für diese Bedingungen eignet sich ein quadratisches Profilrohr mit einer Seitenlänge von 80 mm oder ein Rundrohr mit einem Nenndurchmesser von bis zu 90 mm.

Die Länge des resultierenden Briketts (l) hängt von der Höhe der Pressform (h), der Dichte des Rohmaterials im trockenen (q₁) und im brikettierten (q₂) Zustand ab:

l = h * (q₁ / q₂)

Außerdem kann man nach der ersten Pressung erneut Späne in den Behälter geben und den Vorgang wiederholen. Auf diese Weise kann die Länge des entstehenden Produkts fast bis zur Höhe der Presskammer gebracht werden.

Während des Pressvorgangs wird Feuchtigkeit aus dem Briketts freigesetzt. Damit diese ungehindert entweichen kann, wird die Kammer mit kleinen, aber dicht beieinander liegenden Löchern perforiert.

Der Wasserabfluss aus der Kammer kann durch Löcher gewährleistet werden, die mit einem 2-3 mm Bohrer für Metall hergestellt werden.

Nach der Formung des Briketts muss es aus der Form entnommen werden. Die Verwendung einer Feder und eines falschen Bodens, wie oft im Internet empfohlen, ist unpraktisch. Der hohe Druck drückt die Feder vollständig zusammen, wodurch sie im Laufe der Zeit verformt wird und ihre Eigenschaften verliert.

Daher sollte man entweder einen abnehmbaren Boden der Pressform anfertigen und das Brikett ausstoßen oder einen zerlegbaren Behälter bauen. Im zweiten Fall muss dafür ein zusätzlicher Mantel aus Rundmaterial angefertigt werden.

Verfügbare Methoden zur Druckerzeugung

Es gibt drei verbreitete Methoden, um Druck zu erzeugen, die sich gut für eine selbstgebaute Presse zur Herstellung von Brennstoffbriketts eignen: die Verwendung eines Hebels, eines hydraulischen Wagenhebers oder einer Spindel. Jede davon ist auf ihre Weise gut und ihre praktische Umsetzung ist nicht sehr kompliziert.

Einsatz von Muskelkraft und Hebel

In der Regel wird als Hebel ein Metallrohr verwendet. Es sollte sich unter der Muskelkraft eines Menschen nicht verbiegen. Zum Beispiel eignet sich ein verstärktes Wasserrohr mit einem Durchmesser von 40 oder 50 mm und einer Wandstärke von 4 – 4,5 mm gut.

Formel zur Berechnung der Druckkraft des Kolbens (m) in Abhängigkeit von der durch den Menschen aufgebrachten Kraft (M), dem Abstand vom Kolben zum Befestigungspunkt des Hebels (l) und seiner Gesamtlänge (L).

Die Länge des Hebels und der Abstand vom Drehpunkt zur Verbindung mit dem Kolben werden nicht nur im Hinblick auf die Erreichung des erforderlichen Drucks gewählt. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Eintauchtiefe des Kolbens in den Behälter (h, cm).

Sie wird nach der Formel berechnet:

h = R * (l / L)

Hier ist R (cm) die Höhe, auf die das Ende des Hebels abgesenkt wird.

Sie sollten die Konstruktion so gestalten, dass die Eintauchtiefe des Kolbens ausreicht, um das Brikett ohne wiederholtes Pressen und vorheriges Nachfüllen von Material zu formen. Dies erhöht die Produktionsgeschwindigkeit erheblich.

Die erforderliche Eintauchtiefe des Kolbens (h, cm) kann berechnet werden, wenn man die ursprüngliche Trockendichte (q₁) und die Brikettdichte (q₂) des Rohmaterials sowie die Höhe des Bechers (H) kennt:

h = H * (1 – q₁ / q₂)

Falls aus irgendeinem Grund ein Fehler aufgetreten ist (in der Regel aufgrund einer falschen Bestimmung des Werts der anfänglichen Rohdichte) und die Eintauchtiefe des Kolbens nicht ausreicht, um dem Produkt die erforderliche Härte zu verleihen, muss nicht die gesamte Konstruktion umgebaut werden.

Man kann entweder die Höhe des Bechers verringern oder das Brikett in zwei oder drei Durchgängen pressen, indem man Sägespäne nachfüllt.

Anwendung eines hydraulischen Wagenhebers

Zur Erzeugung eines hohen Drucks werden hydraulische Geräte wie die üblichen Flaschenwagenheber verwendet. In der Regel sind solche Hydraulikgeräte in einem Haushalt mit einem Auto oder anderen Maschinen vorhanden, jedoch kann ihre Tragfähigkeit unzureichend sein.

Die Konstruktion einer typischen hydraulischen Presse besteht aus einem Rahmen und einem beweglichen Balken, auf den der Wagenheber gesetzt wird. Die Rückstellung des Systems in die Ausgangsposition erfolgt durch die Wirkung von Federn.

Wagenheber sind nicht teuer. So sind Modelle mit einer Kapazität von 30-40 Tonnen für weniger als 50 € erhältlich. Mit diesen Werten können bereits Briketts mit großem Querschnitt oder mehrere (3-5) Exemplare in normaler Größe hergestellt werden.

Um mehrere Briketts gleichzeitig herzustellen, werden die erforderliche Anzahl Pressformen in einer Reihe aufgestellt. Der mittlere bewegliche Rahmen muss stabil sein, damit er sich mit der Zeit nicht durchbiegt. Am besten wird er aus einem I-Träger oder einem dickwandigen Profilrohr gefertigt.

Der Pressvorgang selbst dauert länger als bei einer Hebelkonstruktion. Die Verwendung eines leistungsstarken hydraulischen Wagenhebers ermöglicht jedoch einen viel höheren spezifischen Druck auf das Werkstück. Die Briketts werden gleichmäßiger und dichter und haben bereits ein ansprechendes Aussehen.

Schraubenmechanismus zum Pressen

Das Funktionsprinzip einer manuellen Schraubenpresse ist dem einer Hebelpresse ähnlich, nur dass die aufgebrachte Kraft in einem Winkel von 90° übertragen wird. Je größer der Durchmesser des Griffs und je kleiner die Steigung der Gewindespindel, desto größer ist der Druckverstärkungsfaktor.

Die Schraubenpresse für Sägespäne ähnelt einem Gerät zum Entsaften. Der darin erzeugte Druck ist jedoch viel größer. Daher muss auch die Festigkeit des Schraubenmechanismus höher sein.

Eine solche Konstruktion ermöglicht auch einen höheren Druck als eine Maschine auf Hebelbasis. Ihr wesentlicher Nachteil ist die im Vergleich zu den vorgestellten Varianten langsamste Arbeitsgeschwindigkeit.

Zu den Vorteilen zählen jedoch:

• Einfachheit der Konstruktion;
• die Möglichkeit, eine solche Presse kostengünstig mit geringfügigen Anpassungen für die Brikettierung zu kaufen;
• kleine Größe.

Bei der Arbeit mit einer Spindelpresse sollte man sie nicht “bis zum Anschlag” verwenden, wenn die körperliche Kraft nicht mehr ausreicht, um den Mechanismus zu drehen. In diesem Fall wirkt auf das Gewinde auf der einen Seite die vom Menschen ausgeübte Kraft und auf der anderen (im 90°-Winkel) die Widerstandskraft des entstehenden Brikettes. Dies führt zu schnellem Verschleiß des Gewindes oder zum Abreißen.

Um nicht zu übertreiben und den Mechanismus nicht zu beschädigen, sollte man anhand von Probestücken ein ausreichendes Ergebnis erzielen und entweder einen Anschlag installieren oder mit einem Marker eine Markierung auf dem Gewinde anbringen, die die maximal zulässige Position anzeigt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Herstellung einer selbstgebauten Hebelpresse. Fertigung der Hauptteile und Beschreibung des Funktionsprinzips:

Nachbearbeitung der Maschinenkonstruktion und der eigentliche Brikettierprozess:

Maschine zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Briketts auf Basis eines hydraulischen Wagenhebers:

Es ist nicht schwierig, eine Maschine zur Brikettierung von Sägespänen selbst zu bauen. Zur Auswahl stehen Hebel-, Hydraulik- oder Spindelprinzipien zur Druckerzeugung. Man muss jedoch bedenken, dass die Qualität der hergestellten Produkte nicht nur vom zusammengebauten Mechanismus, sondern auch von der Vorbereitung des Rohmaterials abhängt.

Ein richtig eingestellter Prozess hilft, den eigenen Haushalt mit hochwertigem und günstigem Brennstoff zu versorgen und sogar dessen Verkauf zu ermöglichen.

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