DE10042195A1 - Vorrichtung zur Zerfaserung von stengel-, halm- und/oder blattartigen, nachwachsenden Rohstoffen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Zerfaserung von stengel-, halm- und/oder blattartigen, nachwachsenden Rohstoffen, enthaltend einen Stator (2) und einen Rotor (5), die mit zusammenwirkenden Zerkleinerungswerkzeugen ausgerüstet sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) als Siebtrommel (2.2) ausgebildet ist, die an ihrer Innenwand als Zerkleinerungswerkzeuge radial nach innen gerichtete, zahnartige Vorsprünge (8) aufweist, und daß an der Rotornabe (5a) radial nach außen gerichtete Arme (5.1) angebracht sind, an deren Enden axial gerichtete Trägerleisten (5.2) angeordnet sind, die mit radial nach außen sowie vorzugsweise auch nach innen gerichteten Zerkleinerungswerkzeugen (10) bestückt sind. Diese arbeiten gegen feststehende, zahnleistenartige, nach innen und vorzugsweise auch nach außen gerichtete Zerkleinerungswerkzeuge (7, 8), wodurch eine zweistufige Arbeitsweise erreicht werden kann.

Description

Unter "Zerfaserung" versteht man allgemein die Auflösung eines Stoffes mit Faser­ struktur in Faserbündeln oder Einzelfasern. Der Zerfaserung kommt bisher vor allem in der Papier- und Zellstoffindustrie große Bedeutung zu. Die dabei angewandte me­ chanische Zerfaserung nutzt den Umstand aus, daß die Bindungen zwischen den Fasern schwächer sind als innerhalb der Fasern. Die Beanspruchung soll möglichst nur Schubspannungen in Richtung der Fasern, unterstützt durch dazu senkrechte Zug­ spannungen, erzeugen, während Zugspannungen in Faserrichtung zum Zerreißen der Einzelfasern führen.

Maschinen zur Zerfaserung in der Papier- und Zellstoffindustrie sind zum Beispiel der Holländer und die Scheibenmühle, insbesondere Zahnscheibenmühle mit zwei Zahn­ scheiben, von denen die eine rotiert und die andere still steht.

Die für die Naßzerfaserung vorgesehene Scheibenmühle besteht aus zwei flachen Scheiben oder Hohlkegeln, die auf einer Welle waagerecht oder senkrecht angeordnet sind. Die eine Scheibe (Rotor) rotiert, die andere (Stator) steht still. Die Mahlflächen der Scheiben sind entweder gerippt, oder besitzen bei Zahn-Scheibenmühlen anstelle von Rippen konzentrische, ineinander greifende Zahnringe mit scharfen Kanten.

Es sind weiterhin Kegelstoffmühlen mit einem feststehenden, mit Messern bestückten kegeligem Gehäuse, in welchem sich ein bemesserter Kegelstumpf dreht, bekannt.

In den obigen Fällen handelt es sich um Maschinen zur Naßzerfaserung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Trockenzerfaserung von stengel-, blatt- und/oder halmartigen Rohstoffen zu schaffen, um das erhaltene zerfaserte Material, welches einen nur sehr geringen Staubanteil enthalten soll, an­ schließend zu Pellets verpressen zu können, die als Einstreumaterial für Tiere verwen­ det werden, ohne daß dadurch die Verwendung des zerfaserten Gutes auf dieses Ein­ satzgebiet beschränkt ist.

Dabei soll gewährleistet sein, daß insbesondere bei einer vorgesehenen Verwendung des zerfaserten Gutes für die Herstellung von Einstreumaterial der Staub- bzw. Pul­ veranteil möglichst gering ist, ein erhöhter Staubanteil in als Tier-Einstreumaterial verwendeten Pellets kann zu gesundheitlichen Schäden bei den Tieren führen.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Das axial der Siebtrommel zugeführte, trockene Rohmaterial wird bei umlaufendem Rotor radial nach außen beschleunigt und zwischen den in Umlaufrichtung aneinander vorbeigeführten Zerkleinerungswerkzeugen zerfasert, wobei davon ausgegangen werden kann, daß auf die stengel- oder halmartigen Rohstoffe sowohl Schubspannungen in Richtung der Fasern, unterstützt durch dazu senkrechte Zugspannungen sowie Zugspannungen in Faserrichtung ausgeübt werden. Der Austrag des zerfaserten Ma­ terials erfolgt durch die als Siebtrommel ausgebildete Mantelfläche des Stators, wobei in Abhängigkeit von der Partikelgröße des zerfaserten Gutes die Sieblochgröße in der geeigneten Weise ausgewählt wird, um dadurch die Verweilzeit des Gutes in der Trommel entsprechend zu erhöhen oder herabzusetzen.

Als besonders geeignet hat sich eine Sieblochgröße im Bereich von etwa 5 × 5 mm für eine Rechteck-Lochung oder einer entsprechenden Öffnungs-Querschnittsfläche bei runder Lochung erwiesen.

Die Reibwerkzeuge an der Innenwand der Siebtrommel sind vorzugsweise als Reib­ werkzeuge in der Art eines Küchenreibeisens mit spitzen und/oder scharfkantigen Vorsprüngen ausgebildet. Die Reibwerkzeuge sind vorzugsweise axial ausgerichtete, vorzugsweise austauschbare Reibleisten.

Eine bevorzugte Weiterbildung der im Anspruch 1 behandelten Vorrichtung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 gekennzeichnet. In diesem Fall sind im wesentli­ chen zwei Zerfaserungsstufen vorhanden, nämlich eine Grobzerfaserung zwischen den nach innen gerichteten Zerkleinerungswerkzeugen des Stators und den radial nach außen gerichteten Zerkleinerungswerkzeugen des Rotors, und eine Feinzerkleinerung zwischen den an der Innenwand des Stators angebrachten Zerkleinerungswerkzeugen und den nach außen gerichteten Zerkleinerungswerkzeugen am Rotor.

Weitere Merkmale sind in Unteransprüchen behandelt.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil-Axialschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung nur des Stators der erfindungsgemäßen Vor­ richtung gemäß Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 eine schematisierte Ansicht nur des Rotors der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung gemäß Linie II-II in Fig. 1.

Auf einem in Fig. 1 schematisiert dargestellten Maschinenrahmen 1 ist der Stator 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelagert. In dem Maschinenrahmen 1 ist weiter­ hin mittels eines Lagers 3 die Welle 4 des Rotors 5 gelagert, der außerdem noch mit­ tels eines Lagers 6 auf dem Boden 2.1 des Stators 2 abgestützt sein kann. Der Antrieb des Rotors 5 erfolgt mittels des Rotors M.

Der Stator 2 enthält eine Siebtrommel 2.2, deren Sieböffnungen beispielsweise einen Querschnitt von 5 × 5 mm oder eine entsprechende Querschnittsfläche bei kreisrunden Sieböffnungen haben. Am oberen Rand der Siebtrommel 2.2 sind mehrere, beispiels­ weise vier radial nach innen gerichtete Arme 2.3 befestigt, deren Länge kleiner ist als der halbe Radius der Siebtrommel 2.2. An den innenliegenden Enden der Arme 2.3 sind axial in die Siebtrommel 2.2 gerichtete Trägerleisten 2.4 befestigt, die radial nach außen gerichtete Zerkleinerungswerkzeuge, vorzugsweise in Form von Sägeblättern 7, trage. An der Innenwand der Siebtrommel 2.2 sind radial nach innen gerichtete Zerkleinerungswerkzeuge 8 und 9 - siehe auch Fig. 2 - angeordnet, die als Reib­ werkzeuge in der Art einer Küchenreibe mit spitzen und/oder scharfkantigen Vor­ sprüngen bzw. Zähnen ausgebildet sind, wobei die Werkzeuge 9 eine Reibe- und Zerfaserungsfunktion und auch eine Rückhaltefunktion haben. Die nach Art eines Küchenreibeisens ausgebildeten spitzen und/oder scharfkantigen Zähne sind vorzugsweise Teile einer axial verlaufenden und austauschbaren Reibleiste.

Der Rotor 5 umfaßt mehrere, vorzugsweise vier an der Rotornabe 5a befestigte, radial nach innen gerichtete Rotorarme 5.1, an deren Enden axial gerichtete Trägerleisten 5.2 angebracht sind, die sowohl mit radial nach innen als auch mit radial nach außen gerichteten Zerkleinerungswerkzeugen, vorzugsweise in Form von Sägeblättern 10 bzw. 11, bestückt sind. Die Sägeblätter 7 des Stators 2 sowie die Sägeblätter 10 und 11 des Rotors 5 sind mittels Schrauben 7.1 so an den Trägerleisten 2.4 bzw. 5.2 befestigt, daß sie zur Veränderung der Spaltbreite zwischen den zusammenwirkenden Zerkleinerungswerkzeugen in radialer Richtung verstellbar sind.

Die Siebtrommel kann, wie dargestellt, eine Zylindertrommel sein; sie kann jedoch auch als Konustrommel mit sich zum Trommelboden erweiterndem oder verjüngen­ dem Querschnitt ausgebildet sein.

Die Bauhöhe und der Durchmesser der Siebtrommel werden in Abhängigkeit von dem zu zerfaserndem Material, dem gewünschten Stoffdurchsatz und dem angestrebten Zerfaserungsgrad ausgelegt.

Die Trommelachse kann relativ zur Vertikalen einen Winkel zwischen 0° und 90° ein­ schließen.

Die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors 5 im Bereich der Tragleisten 5.2 kann zwi­ schen 5 m/s und 25 m/s liegen, und zwar wiederum in Abhängigkeit von dem zu zerfa­ sernden Material, dem gewünschten Stoffdurchsatz und dem angestrebten Zerfase­ rungsgrad. Die Umfangsgeschwindigkeit sollte jedoch in Abhängigkeit von dem zu zerfasernden Rohstoff auf einen solchen Wert eingestellt werden, daß nur ein relativ geringer Staubanteil anfällt.

Der Rotor 2 ist vorzugsweise in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet, das eine Zerfaserungsgut-Austragsöffnung aufweist, die vorzugsweise an eine Entstau­ bungsanlage, vorzugsweise in Form eines Fliehkraftabscheiders angeschlossen ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich im wesentlichen sämtliche nach­ wachsenden stengel-, halm- und/oder blattartigen Pflanzen wie Getreide-, Raps- und Maisstroh sowie Luzerne, Heu und so weiter verarbeiten.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Zerfaserung von stengel-, halm- und/oder blattartigen, nachwach­ senden Rohstoffen, enthaltend einen Stator (2) und einen Rotor (5), die mit zu­ sammenwirkenden Zerkleinerungswerkzeugen ausgerüstet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stator (2) als Siebtrommel (2.2) ausgebildet ist, die an ihrer In­ nenwand als Zerkleinerungswerkzeuge radial nach innen gerichtete, zahnartige Vorsprünge (8, 9) aufweist, und daß an der Rotornabe (5a) radial nach außen ge­ richtete Arme (5.1) angebracht sind, an deren Enden axial gerichtete Trägerleisten (5.2) angeordnet sind, die mit radial nach außen gerichteten Zerkleinerungswerk­ zeugen (10) bestückt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Rand der Siebtrommel (2.2) radial nach innen gerichtete Arme (2.3) befestigt sind, deren Länge kleiner ist als der halbe Trommelradius und an deren Enden axial in die Siebtrommel (2.2) gerichtete Trägerleisten (2.4) angebracht sind, die radial nach außen gerichtete Zerkleinerungswerkzeuge (7) tragen, und daß an den Trägerlei­ sten (5.2) des Rotors (5) radial nach innen gerichtete Zerkleinerungswerkzeuge (11) befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Trägerleisten (2.4 bzw. 5.2) angebrachten Zerkleinerungswerkzeuge die Form von Sägeblättern (7 bzw. 10, 11) haben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Trägerlei­ sten (2.4 bzw. 5.2) befestigten Zerkleinerungswerkzeuge in radialer Richtung ver­ stellbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenwand der Siebtrommel (2.2) angebrachten Zerkleinerungswerkzeuge als Reibwerkzeuge in der Art eines Küchenreibeisens mit spitzen und/oder scharfkanten Vorsprüngen ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenwand der Siebtrommel angebrachten Zerkleinerungswerkzeuge als axial gerichtete, vor­ zugsweise austauschbare Reibleisten ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenwand der Siebtrommel (2.2) angebrachten Zerkleinerungswerkzeuge als spitze und/oder scharfkantige Zähne ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenwand der Siebtrommel (2) angebrachten Zerkleinerungswerkzeuge (9) als axial verlau­ fende Verzögerungsleisten (Stopperleisten) ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel (2.2) eine Zylindertrommel ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel eine Konustrommel ist und die Trägerleisten (2.4 bzw. 5.2) der Neigung des konischen Trommelmantels folgen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommelachse relativ zur Vertikalen unter einem Winkel von 0° bis 90° ausgerichtet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel in­ nerhalb eines Gehäuses angebracht ist, das eine Zerfaserungsgut-Austragsöffnung aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an die Fasergut- Austragsöffnung eine Entstaubungsanlage, vorzugsweise in Form eines Fliehkraft­ abscheiders, angeschlossen ist.