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Verfahren und Maschine zur Zerkleinerung von Drehspänen o. dgl.
Die beim Drehen, Bohren, Hobeln u. dgl. von Metallen aller Art abfallenden Späne bilden gewöhnlich eine lockere, sperrige, schwer zu entwirrende Masse, die, da sie verhältnismässig viel Raum einnimmt, schlecht wegzuschaffen und deshalb in dieser Form nur unvorteilhaft zu verwerten ist. Die Erfindung hat ein Verfahren sowie Einrichtungen zur Ausführung dieses Verfahrens zum Gegenstande, wodurch in sehr wirksamer Weise eine weitgehende Zerkleinerung und damit erhebliche Verdichtung derartiger Massen erreicht wird.
Das Wesen des neuen. Verfahrens besteht in der Verwendung von einer oder mehrerer Walzen, die mit im wesentlichen in ihrer Längsrichtung verlaufenden Messern versehen sind, von welchen die Späneballen erfasst und mehr oder weniger aufgelöst-und entwirrt und dann durch Zusammenwirken der Messerwalzen mit einer oder mehreren anderen gleichartigen Walzen oder mit entsprechend ausgebildeten feststehenden Widerlagern, zweckmässig unter gleichzeitiger Beförderung nach dem Abfuhrende zu, weiter aufgelöst und zertrennt werden.
Nötigenfalls folgt eine weitere Zerkleinerung der Spänestücke mittels einer sich an das Walzensystem anschliessenden Feinzerkleinerungseinrichtung. Das-Auflösen der häufig fest verketteten und verfilzen Späneballen erfolgt bei diesem Verfahren zum Teil dadurch, dass die von den Messern erfassten Späne auf die Messerwalzen aufgewickelt und in Zusammenwirkung mit schraubenförmig verlaufenden feststehenden Abstreichern längs der Walzen stets neuen wirksamen Zerkleinerungsstellen zugeführt werden. Das Entwirren der Späneballen wird vorteilhafterweise durch besondere auf den Messerwalzen angeordnete Greifer unterstützt, die zweckmässig weit über die Messer vorragen und infolgedessen besonders tief in die Späneballen eindringen, sie auseinanderziehen und die Späne ebenfalls den Schnittstellen zuführen.
Das eigentliche Zertrennen der Späne erfolgt beim Vorbeigehen der Messer und zum Teil auch der Greifer an den Messern der Gegenwalze sowie an festen Gegenmessern der Widerlager durch Scheren, Brechen, Quetschen und Reissen.
Zweckmässig verlaufen die Messer der Walze schräg zur Walzenachse und bilden mit entsprechenden Messern der Gegenwalze bzw. des festen Widerlagers spitze Winkel, wodurch ein axialer Schub auf das Arbeitsgut erzielt wird. In diesem Falle laufen die Messer vorteilhafterweise nicht über die ganze Länge der Walzen durch, sondern sie sind mit Unterbrechungen versehen, die ein Ausweichen der etwa zwischen den Messern sich stauenden Späneballen ermöglichen. Diese Unterbrechungen sind in den benachbarten Messerreihen versetzt gegeneinander angeordnet.
Bei Benutzung der erwähnten Greifer zum Auflösen der Späneballen werden diese zweckmässig in den Aussparungen der Messer angebracht und diese Aussparungen bei den entsprechenden Messern der Gegenwalze sowie bei den festen Widerlagern so angeordnet, dass die Greifer bis zum Körper der Walze bzw. des Widerlagers reichen können.
In der Zeichnung ist das neue Verfahren an Hand verschiedener zu seiner Durchführung geeigneter Maschinen und Einzelheiten solcher beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i eine der zur Anwendung gelangenden Messerwalzen in schaubildlicher Darstellung. Fig. 2 ist ein teilweiser Längsschnitt durch eine solche Walze. Die Fig. 3 bis 6 veranschaulichen drei verschiedene Arten der Anordnung der Messerwalzen. Fig. 7 stellt eine weitere Ausführungsform
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einer Zerkleinerungsmaschine in senkrechtem Schnitt und Fig. 8 dieselbe Maschine in wagrechtem Schnitt dar.
Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen weitere Ausführungsformen derselben Maschine und die Fig. 11 bis 13 weitere Ausführungsmöglichkeiten von Einzelheiten derselben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 6 ist die zylindrische Walze 1 am Umfange mit schräg zur Achse verlaufenden Nuten versehen, in die die auswechselbaren Messer 2 eingeschoben werden. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Messer abwechselnd aus zwei bzw. drei Stücken, die unter Belassung von Zwischenräumen 3 derartig aneinandergereiht sind, dass den Zwischenräumen der einen Messerreihe immer volle Teile der benachbarten Messerreihe gegen- überliegen.
Bei der Gegenwalze bzw. dem Widerlager sind die Messer in der durch die gestrichelten Linien (Fig. i) angedeuteten Weise entgegengesetzt schräg gerichtet, so dass bei einer Relativbewegung der Walzen im Sinne des Pfeiles I ausser der Scherwirkung der zusammenarbeitenden Messerkanten ein Schub in Richtung des Pfeiles II auf das Arbeitsgut auftritt, der das letztere nach und nach an den Messerstücken vorbeiführt und ihm so die Möglichkeit gibt, bei drohenden Verstopfungen durch diese Lücken auszuweichen. Dadurch, dass die Lücken versetzt gegeneinander angeordnet sind, wird der Neigung langer Späne, sich auf die Walzen aufzuwickeln, wirksam vorgebeugt.
Um das Hängenbleiben der Späne und dadurch bedingte Verstopfungen zu vermeiden, sind die Messerstücke an den der Schubrichtung des Arbeitsgutes entgegenstehenden Enden in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise abgeschrägt. Die dadurch gebildeten schrägen Anläufe sind meisselartig geschärft. Wenn man auf das Abführen des Gutes am Walzenende verzichtet, brauchen die Messer der Walzen nicht durchgehend in einer Richtung zu verlauf' & i, sondern können nach Art der Zähne bei Pfeilzahnrädern angeordnet sein.
Fig. 3 zeigt schematisch ein in normaler Weise zusammenarbeitendes Walzenpaar a, b.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist eine dritte Walze c von grösserem Durchmesser hinzugefügt, die mit der einen Walze b des ersten Paares zusammenarbeitet. Auf diese Weise kann eine stufenweise Zerkleinerung des Arbeitsgutes erfolgen. Fig. 5 veranschaulicht das Zusammenarbeiten einer Messerwalze a mit einer ebenfalls mit Messern ausgerüsteten feststehenden Backe cl, die zweckmässig um einen Punkt e in der Nähe der Arbeitsstelle schwingbar gelagert ist, um die Maulweite der Maschine, die Entfernung der arbeitenden Teile voneinander usw. leicht einstellen zu können. In entsprechender Weise können auch die Walzen bei den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 gegeneinander einstellbar sein.
Die Drehrichtungen miteinander arbeitender Walzen sind bei'sämtlichen Ausführungsformen entgegengesetzt, und zwar derart, dass die Messer an der Einführungsstelle für das Arbeitsgut sich zueinander bewegen.'Zur Erzielung der für die Scherwirkung erforderlichen Relativgeschwindigkeit müssen die Umfangsgeschwindigkeiten in diesem Falle verschieden sein.
Die Eigenart der in Fig. 6 dargestellten Bauweise besteht darin, dass die Zuführung des Gutes auf dem einen Ende der verhältnismässig lang gehaltenen und zweckmässig nur auf der betreffenden Seite gelagerten Walzen erfolgt. Zu diesem Zwecke ist der Fülltrichter f über dem linken Ende der Walzen a, b angeordnet, während das rechte Ende ganz frei ist. Das Arbeitsgut wandert, soweit es nicht gleich zerkleinert wird und nach unten durch die Walzen hindurchfällt, in der Pfeilrichtung längs der Walzen und gelangt so nach und nach in den wirksamen Bereich der Messer, ohne dass ein Verstopfen zu befürchten ist. Auf demselben Wege können auch etwaige Fremdkörper, wie Bolzen, Schrauben und sonstige grobe Metallstücke ausweichen und am freien Ende der Walzen besonders aufgefangen werden.
Durch entsprechende Verbindung mehrerer Walzen gemäss Fig. 4 lässt sich jeder gewünschte Feinheitsgrad des Arbeitsgutes erreichen, ohne dass es, wie bisher, nötig ist, Gruppen mehrerer Einzelmaschinen aufzustellen. Die etwa erwünschte weitere Zerkleinerung kann auch in einer sich an das Abfuhrende der Maschine anschliessenden besonderen Zerkleinerungseinrichtung erfolgen, wie sie weiter unten bei, Besprechung der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform beschrieben wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Messerwalzen 1 zweckmässig lotrecht gelagert, und zwar in einem Gehäuse ?', dem das Arbeitsgut durch einen seitlich sich anschliessenden Trichter 8 im wesentlichen auf der ganzen Länge der Walze, und zwar in mehr radialer Richtung, zugeführt wird.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Messerwalzen 1 vorhanden, die an ihrem Umfange ebenfalls mit zur Längsrichtung derart schräg verlaufenden Messern so besetzt sind, dass die Messer der beiden Walzen an den Berührungsstellen spitze Winkel miteinander bilden. Die beiden Walzen sind durch Zahnräder 9 miteinander verbunden und werden so angetrieben, dass sie auf der dem Einfülltlichter zugekehrten Seite sich voneinander fort- bewegen. Das Gehäuse 7 ist im Innern mit schraubenförmig verlaufenden, den Messern 2 der Walzen 1 dicht gegenüberstehenden Rippen 5 besetzt, die die von den Walzen mit herumgeführten
Späne abwärts befördern. Durch entsprechend steile Stellung und Ausbildung scharfer Kanten kann man diese Rippen auch zusammen mit den Walzenmessern eine Schneidwirkung ausüben lassen.
An den Messerwalzen sind an einzelnen Stellen in Unterbrechungen der Messer weit über diese vorstehende zahnartige Greifer 4 befestigt. Diese ragen gemäss der Zeichnung bis dicht
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an die Gehäusewand und an die Kernzylinder der Gegenwalzen. In ihrer Bewegungsebene besitzen die Gehäuserippen 5 entsprechende Durchlassöffnungen 6 ; ebenso müssen die beim Umlauf in den Bereich eines Greifers kommenden Messer der Gegenwalze in dessen Bewegungsebene mit Durchbrechungen 3 versehen sein. Die durch die Greifer 4 beim Eingreifen in die Ballen erfassten Späne werden aussen herum um die Walzen gezogen und von der Rückseite her zwischen die Walzen geführt, wobei durch das Zusammenwirken der auf den Walzen angeordneten Messer 2 mit den Messern der entsprechenden Gegenwalze bzw. der Rippen 5 das Abschneiden erfolgt.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführung laufen die beiden Walzen mit derselben Drehgeschwindigkeit. In diesem Falle können bei entsprechender Stellung der Messer der beiden Walzen zueinander diese auch schraubenradartig ineinander greifen und auf diese Weise eine Scherwirkung auf die sich um die Walze wickelnden Späne ausüben. Bei der aus Fig. 8 ersichtlichen Ausbildung der Messer, wo deren Enden innerhalb zweier sich berührenden Zylinderflächen liegen ; müssten die Walzen wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit verschiedener Umdrehungszahl umlaufen, um eine Scherwirkung zu erzielen.
Die Anordnung gemäss Fig. 9 stimmt mit der in den Fig. 7 und 8 dargestellten grundsätzlich überein. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Messer hier nicht radial in Nuten zylindrischer Walzen, sondern auf den ebenen Flächen vierkantiger Körper 1 befestigt sind.
Vorteilhaft kann man die Messerwalzen in dem Gehäuse so anordnen, dass von der Einzugsseite nach'der Abschneidstelle hin der Abstand zwischen Walze und Wand sich allmählich verkleinert. Dadurch werden die Späneballen bei der Drehung der Walze zusammengepresst ;sie quellen aus den Kanälen zwischen den Leitrippen des Gehäuses hervor, und das Hervorquellende wird durch die Messer abgetrennt. In Fig. 10 ist eine derartige Anordnung dargestellt, bei der die Walze exzentrisch in einem zylindrischen Gehäuse gelagert ist. Die zylindrische Form des Gehäuses bietet besondere Vorteile, da die Bearbeitung vereinfacht wird und die Ersatzteile, z. B. die Stahlbelagstücke der Rippen, alle gleich geformt sein können.
Auch die Greifer 4 können als Schneidorgane ausgebildet sein, die mit den Kanten der Durchbrechungen 6 zusammenwirken können. Um dabei eine doppelseitige Schneidwirkung zu erzielen, die ein Abtrennen kurzer Stücke von der Breite der Greifer entsprechender Länge ermöglicht, werden die Kanten zweckmässig in der aus Fig. 1I, 12 oder 13 ersichtlichen Weise ausgebildet. Nach Fig. 12 ist die Durchbrechung 6 an das Ende der Rippe 5 verlegt. Bei der Ausführung nach Fig. 11, wo die Durchbrechung in der Rippe selbst liegt, ist die obere Schneid- kante entsprechend abgesetzt, während nach Fig. 13 die Fortsetzung der Rippe auf kurze Strecke in anderer Richtung, symmetrisch zu dem Ende des die andere Schneidbacke bildenden Rippenstückes verläuft.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Maschine ist in das Abfuhrende des Gehäuses 7 noch eine besondere Einrichtung eingebaut, die dazu dient, das durch die beschriebene Einrichtung vorzerkleinerte Gut noch feiner zu zerkleinern, wie es für gewisse Zwecke erwünscht ist. Diese Einrichtung besteht aus auf den Achsen der Messerwalzen 1 sitzenden fräserartigen Mahlkörpern 10, deren Schneiden 11 mit messerartigen steilen Schraubenrippen 12 eines den Körper 10 umgebenden zylindrischen Hohlkörpers 13 zusammenwirken. Diese Einrichtungen sind verhältnismässig empfindlich gegen das Eindringen von Fremdkörpern, insbesondere gehärteten Schraubenbolzen und anderen Stahlabfällen, wie sie in den Spänehaufen in Fabrikbetrieben häufig vorkommen.
Die meisten Betriebsstörungen bei Spänezerkleinerungsmaschinen der beschriebenen Art haben ihre Ursache in dem Eindringen solcher Fremdkörper in die Feinzerkleinerungseinrichtung. Gemäss der Erfindung wird dieser Übelstand in sehr einfacher und wirksamer Weise dadurch behoben, dass die obere Fläche der Schneidwerkzeuge des Mahlkörpers 10 mit derjenigen der Schneidwerkzeuge des feststehenden Hohlkörpers. 13 in eine Ebene gebracht werden. Diese Flächen wirken dann gewissermassen als Rost und Ablagerungsstelle für die Fremdkörper, die von den Messern 11 nicht mehr erfasst werden können. Von Zeit zu Zeit können nach Stillsetzen der Maschine die angesammelten Fremdkörper von Hand entfernt werden.
Ein weiterer Übelstand bei Maschinen der beschriebenen Art besteht in der durch die starke Verengung des unteren Gehäuseteils bedingten Gefahr der Verstopfung. Die vorzerkleinerten Späne setzen sich einerseits infolge ihres Gewichts, andrerseits infolge des Druckes der sich an den Schraubengängen 5 entlang schiebenden, noch unzerteilten Späneballen oberhalb der Feinzerkleinerungsvorrichtung leicht fest, wodurch Betriebsstörungen entstehen können. Dieser Übelstand wird durch die in Fig. 7 dargestellten bolzenartigen Vorsprünge M, die oberhalb des Fräserkopfes 10 zwischen diesem und den unteren Enden der Messer 2 auf der Walze 1 angeordnet sind, vermieden.
Die Bolzen 14, die natürlich auch als Nasen ausgebildet sein oder beliebige andere Form haben sowie mit der Walze aus einem Stück bestehen können, bewirken ein Durcheinanderrühren und-wühlen der Späne, so dass diese nicht zur Ruhe kommen und so ein geregelter Abfluss zu der Einrichtung für die Feinzerkleinerung bzw. wenn eine solche nicht vorhanden ist, ins Freie erzielt wird.
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Unterhalb des Fräserkopfes 10 ist noch ein konisch ausgebildeter Ring-M ei sichtlich Dieser Ring, der aus gehärtetem Stahl besteht und fest auf der Walzenachse sitzt, lässt zwischen seinem äusseren Rande und dem entsprechenden Teile des Gehäuses einen schmalen ringförmigen Spalt 16 frei, durch den das endgültig zerkleinerte Gut abfliessen kann. Diese Einrichtung ermöglicht eine Regelung des Grades der Endzerkleinerung, da dieser Grad abhängig ist von der Durchtrittsweite des Ringschlitzes 16, die ihrerseits durch Wahl eines Ringes 15 von anderer Stärke beliebig geändert werden kann. Bei engerem Ringspalt stauen sich die Späne oberhalb des Ringes 15 und werden von der Fräsereinrichtung 10 wiederholt erfasst, bis sie fein genug sind, um durch den Spalt auszutreten.
Der Ring 15 kann auch unmittelbar an das untere Ende der Messerwalze 1 angeschlossen werden, in welchem Falle eine besondere Einrichtung zum Nachzerkleinern unter Umständen ganz in Fortfall kommen kann. Die Änderung der Durchtrittsweite des Ringspaltes 16 könnte natürlich statt durch Einsetzen von verschieden starken Ringen 15 auch durch Verwendung verschieden weit nach aussen vorspringender, den Ring 15 umgebender Gehäuseteile erzielt werden.
Wird der konische Ring 15 oberhalb der Feinzerkleinerungseinrichtung angeordnet, so ergibt sich gleichzeitig der Vorteil, dass sich Fremdkörper ohne weiteres in dem ringförmigen freien Raum oberhalb des Konus ablagern können, ohne zu Zerstörungen'der Schneidwerkzeuge Veranlassung zu geben.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Verfahren zum Zerkleinern von Metallspänen o. dgl., gekennzeichnet durch die Verwendung einer Walze oder von Walzen, die im wesentlichen in der Längsrichtung verlaufende Messer besitzen und von gleichartigen Walzen oder feststehenden Widerlagern, die mit ersteren zusammenwirken, so dass sowohl die Späneballen eingezogen und aufgeschlossen als auch die eingezogenen Späne zerkleinert werden.