DE10048886A1 - Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut mit einem um eine Drehachse rotierenden Zerkleinerungssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem rotierenden Zerkleinerungssysstem (15) zum zweistufigen Zerkleinern von Aufgabegut. Die erste Zerkleinerungsstufe weist eine um die Drehachse (7) rotierende Scheibe (16) auf, deren Zerkleinerungswerkzeug (18) in Scheibenebene und quer zur Rotationsrichtung (62) ausgerichtet sind, so dass im Zuge der ersten Zerkleinerungsstufe ein im wesentlichen axialer Materialdurchtritt durch die Scheibe (16) erfolgt. Die zweite Zerkleinerungsstufe besteht aus rotierenden Zerkleinerungswerkzeugen (22), die ebenfalls um die Drehachse (7) angeordnet sind und denen das Aufgabegut nach dessen Durchtritt durch die Scheibe (16) in radialer Richtung zugeführt wird. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung vereint daher den Vorgang der Grob- und Feinzerkleinerung innerhalb einer Maschine, was früher in zwei getrennten Maschinen stattgefunden hat. Durch den zweistufigen Zerkleinerungsvorgang wird gegenüber einstufig arbeitenden Zerkleinerungsmaschinen ein sehr ruhiger Maschinenlauf erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ziel der industriellen Zerkleinerung von Aufgabegut ist es für gewöhnlich, ein Zwischenprodukt vorbestimmter Form und Größe herzustellen, das dann als Ausgangsmaterial weiteren Produktionsschritten eines Fertigungsprozesses zugeführt wird. Von zunehmender Bedeutung angesichts schwindender Primärrohstoffe, gesteigerten Umweltbewusstseins und zunehmenden Kostendrucks ist dabei die Aufbereitung von Abfall- und Reststoffen zu Sekundärrohstoffen, die im Zuge der wirtschaftlichen Wiederverwertung erneut Eingang in den Produktionszyklus finden.

Vor allem bei der Zerkleinerung von Rest- und Abfallstoffen werden die Betreiber von Zerkleinerungsanlagen vor eine große Herausforderung gestellt, da diese Stoffe sehr unterschiedlich in Größe, Form und Zusammensetzung sind, so dass sich daraus nur mit großem Aufwand wiederverwendbares Ausgangsmaterial herstellen lässt. Die maßgebenden Faktoren für qualitativ hochwertiges Ausgangsmaterial sind dabei in Abhängigkeit von der späteren Verwendung in erster Linie die Sortenreinheit sowie die Form und die Größe der einzelnen Elemente.

Das Aufgabegut für gattungsgemäße Zerkleinerungsmaschinen ist vielfältiger Herkunft und reicht von Holz, weichen Metallen und Kunststoffen bis hin zu Kautschuk und Lebensmitteln. Entsprechend vielseitig sind die als Stand der Technik in Betracht zu ziehenden Zerkleinerungsvorrichtungen. Eine verbreitete Vorgehensweise bei der Zerkleinerung von Aufgabegut ist der Ablauf in zwei oder mehreren nacheinander abfolgenden Stufen, denen jeweils eigens dafür konzipierte Zerkleinerungsmaschinen zugeordnet sind. In der ersten Zerkleinerungsstufe erfährt das Aufgabegut eine Vorzerkleinerung und wird dabei in verhältnismäßig große, aber im wesentlichen gleichförmige Stücke zerteilt.

Geeignete Maschinen sind beispielsweise Brecher, Hacker, Shredder, Guillotinen oder dergleichen.

Stellvertretend sei hier eine aus der EP 0 527 485 A1 bekannte Vorrichtung genannt, die einen um eine horizontale Achse rotierenden Rotor aufweist, dessen radiale Rotorarme axial ausgerichtete Messer tragen. Das radial zugeführte Stammholz wird von den Messern sukzessive in Hackschnitzel umgewandelt.

Eine weitere Vorrichtung zur Grobzerkleinerung ist aus der DE-OS 20 31 635 bekannt. Sie besteht im wesentlichen aus einer aufrecht rotierenden Scheibe, die in Scheibenebene mit radialen Messern und zugeordneten Durchtrittsspalte versehen ist. Das Aufgabegut kann axial oder schräg den Zerkleinerungswerkzeugen zugeführt werden, wobei es zu Hackschnitzel umgewandelt wird, die im Zuge der Zerkleinerung durch die Spalte auf die Rückseite der Scheibe gelangen und dort abgezogen werden.

In vielen Fällen reicht der Zerkleinerungsgrad des so zerkleinerten Aufgabeguts noch nicht aus, so dass es einer weiteren Zerkleinerung bedarf, die in nachgeschalteten Vorrichtungen durchgeführt wird. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 198 48 233 A1 bekannt, die einen Hackschnitzelzerspaner offenbart, der ein innerhalb eines Gehäuses rotierendes Schlagradsystem aufweist. Dieses besteht aus einem Rotor, der umfangseitig mit axial ausgerichteten Schlagplatten bestückt ist. Unter Einhaltung eines Ringspalts ist der Rotor von einem gegenläufig rotierenden Messerring umgeben. Die zugeführten Hackschnitzel gelangen in radialer Richtung in die Zerkleinerungszone, wo sie zwischen Schlagplatten und Messerring zerkleinert werden.

Eine weitere Vorrichtung zur Feinzerkleinerung ist aus der DE 198 35 144 A1 bekannt. Dort wird das Aufgabegut von einem rotierenden Schlägerrad gegen eine geriffelte Mahlbahn geschleudert, womit ein äußerst effektiver Aufschluss des Aufgabeguts erzielt wird. Nach ausreichender Feinung wird das Material über Siebe aus der Zerkleinerungszone ausgetragen.

Bekannte Vorgehensweisen sehen also die Zerkleinerung des Aufgabeguts in zwei Stufen unter Einsatz zweier unabhängig voneinander arbeitender Zerkleinerungsvorrichtungen vor. Dadurch kann man zwar qualitativ hochwertiges Endgut herstellen, man muss aber infolge zweier vorzuhaltender Vorrichtungen wirtschaftliche Nachteile in Kauf nehmen. Durch den Bedarf und Einsatz zweier Zerkleinerungsmaschinen zur vollständigen Zerkleinerung müssen neben dem Kostenaufwand für Anschaffung, Instandhaltung und Betrieb zusätzliche Maßnahmen hinsichtlich der erforderlichen Zwischenbunkerkapazitäten, Transportmittel und zusätzlichen Platzbedarfs berücksichtigt werden.

Zur Umgehung dieser Nachteile sind für spezielle Anwendungsfälle auch schon Maschinen entworfen und hergestellt worden, mit denen sich innerhalb eines Gehäuses eine Zerkleinerung des ursprünglichen Aufgabeguts auf die Feinheit des letztendlich gewünschten Endproduktes bewerkstelligen lässt. So ist in Verbindung mit der Zerkleinerung von Hohlprofilen, beispielsweise PE-Rohren, eine Vorrichtung bekannt, die einen rotierenden walzenförmigen Rotor aufweist, der gleichmäßig über seinen Umfang verteilt axial ausgerichtete Messer aufweist. Dem Messerflugkreis in geringem Abstand radial gegenüberliegend sind ortsfeste Statormesser sowie Siebflächen angeordnet. Die Zerkleinerung des Aufgabeguts erfolgt zunächst zwischen Rotor- und Statormessern, wobei das so vorzerkleinerte Gut so lange im Arbeitsbereich der Messer bleibt, bis eine Zerkleinerung unter den Lochdurchmesser der Siebfläche erfolgt ist. Bei derartigen Vorrichtungen findet also eine Vor- und Nachzerkleinerung gleichzeitig mit denselben Werkzeugen innerhalb derselben Maschine statt. Das bietet zunächst den Vorteil dass man mit nur einer Zerkleinerungsvorrichtung auskommt und daher eine recht kosten- und platzsparende Möglichkeit der Zerkleinerung gefunden hat. Die einstufige Zerkleinerung hat jedoch auch zur Folge, dass dieselben Zerkleinerungswerkzeuge die gesamte Zerkleinerungsarbeit, also Grob- und Feinzerkleinerung leisten müssen. Da die einzelnen Zerkleinerungsstufen von unterschiedlichen Zielsetzungen ausgehen, wäre es wünschenswert, die Zerkleinerungswerkzeuge jeweils auf die damit verbundenen Vorgaben abzustimmen, was in den meisten Fällen zu unterschiedlichen Zerkleinerungswerkzeugen in den verschiedenen Stufen führen würde. Dies ist mit der oben beschriebenen Vorrichtung nicht möglich, die daher ein Kompromiss der aus technischer Sicht unterschiedlichen Forderungen darstellt.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Verzicht auf den Einsatz mehrerer Vorrichtungen mit den damit einhergehenden Nachteilen innerhalb einer Zerkleinerungsvorrichtung qualitativ hochwertiges Zerkleinerungsgut zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine zweistufige Zerkleinerung, was bisher nur mit mehreren Vorrichtungen verwirklicht wird, innerhalb einer Vorrichtung durchzuführen. Gegenüber dem Einsatz mehreren Maschinen hat dies zunächst den wirtschaftlichen Vorteil, dass zusätzliche Kosten für die Anschaffung weiterer Maschinen sowie den damit verbundenen Platzbedarf sowie der mit dem Betrieb weiterer Maschinen entstehende Kosten nicht mehr anfallen.

Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Zerkleinerungswerkzeuge einer jeden Stufe auf die besonderen Anforderungen hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften des herzustellenden Zerkleinerungsguts angepasst werden können. Dadurch lässt sich die Qualität des Zerkleinerungsgutes hinsichtlich Form und Größe, aber auch der Sortenreinheit steigern. Darüber hinaus führt die optimale Abstimmung der Zerkleinerungswerkzeuge auf das Aufgabegut zu einer Leistungssteigerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, eine erfindungsgemäße Vorrichtung im kontinuierlichen Betrieb zu fahren. Da die Zerkleinerungsleistung der ersten Stufe der Zerkleinerungsleistung der zweiten Stufe entspricht, ist damit ein kontinuierlicher Materialdurchsatz gewährleistet. Daraus ergeben sich konstante Belastungen für eine erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung, auf die die Maschinenkonstruktion ausgelegt sein muss. Überdimensionierungen, die auf die Auslegung einer Maschine auf Spitzenbelastungen zurückgehen, werden dadurch verhindert.

Erfindungsgemäß wird für die erste Zerkleinerungsstufe, in der die Vorzerkleinerung stattfindet, eine rotierende Scheibe vorgesehen, die mit Zerkleinerungswerkzeugen bestückt ist. In Frage kommen hierfür beispielsweise Hackscheiben oder Trägerscheiben mit radial auskragenden Messerträgern, wie sie seit kurzer Zeit bekannt sind. Gegebenenfalls kann die Länge der Messer durch in Umlaufrichtung ausgerichtete Ritzmesser unterteilt sein, um so die Spanlänge zu bestimmen. Diesen Scheiben wird das Aufgabegut axial oder schräg zur Drehachse zugeführt. Die Größe des abzutrennenden Stücks wird durch den Überstand der Schneide über die Scheibenebene definiert. Der Schnitt erfolgt im Scherenschnitt gegenüber einer starren Gegenkante. Auf diese Weise lässt sich vorzerkleinertes Gut jeder gewünschten Größenordnung herstellen. Es besteht daher die Möglichkeit, in der ersten Zerkleinerungsstufe das Aufgabegut optimal auf die weitere Zerkleinerung in der zweiten Bearbeitungsstufe einzustellen, was mit Ursache für das qualitativ hochwertige Endprodukt und die hohe Maschinenleistung ist.

Darüber hinaus stellt sich durch die Verwendung einer Scheibe automatisch ein räumlicher Trenneffekt zwischen den beiden Zerkleinerungsstufen ein, der gewährleistet, dass nur vorzerkleinertes Aufgabegut der zweiten Stufe zugeführt wird.

Bei der ersten Zerkleinerungsstufe findet somit ein etwa axialer Durchtritt des Materialstroms durch die Scheibe statt, im Zuge dessen es vorzerkleinert wird. Durch die Kreisbewegung der Scheibe um die Drehachse wird der Materialstrom anschließend in radiale Richtung umgelenkt und dabei den rotierenden Zerkleinerungswerkzeugen der zweiten Zerkleinerungsstufe zugeführt.

Die zweite Zerkleinerungsstufe besitzt Zerkleinerungswerkzeuge, die ebenfalls um dieselbe Drehachse rotieren. In Abhängigkeit des herzustellenden Endprodukts sind erfindungsgemäß eine Vielzahl von Lösungen für die zweite Zerkleinerungsstufe vorgeschlagen, die alle in Kombination mit der ersten Zerkleinerungsstufe zu dem außergewöhnlichen Zerkleinerungsergebnis führen. Zu unterscheiden ist grundsätzlich zwischen einer zweiten Zerkleinerungsstufe, bei der ein innenliegender Rotor die Zerkleinerung gegenüber starren oder gegenläufigen äußeren Zerkleinerungswerkzeugen betreibt und andererseits zweier konzentrischer Scheiben oder Ringscheiben mit sich axial gegenüberliegenden Wirkflächen, von denen mindestens eine durch Rotation Relativbewegungen gegenüber der anderen ausführt.

Die zuerst genannte Gruppe ersetzt nachgeschaltete Zerkleinerungsmaschinen, wie zum Beispiel Messerringzerspaner, Schläger-, Prallteller- und Schneidmühlen, die zweitgenannte Gruppe beispielsweise Stiftmühlen und Refiner. Durch die sich daraus ergebenden Kombinationsmöglichkeiten lässt sich mit nur einer Vorrichtung jeder gewünschte Feinheitsgrad und jede Form des Endprodukts erzielen.

Der gewünschte Effekt, Zerkleinerungsgut vorbestimmter Güte herzustellen, ergibt sich somit aus dem Zusammenwirken der ersten und zweiten Zerkleinerungsstufe. Dabei wird im Zuge der Vorzerkleinerung ein Zwischenprodukt hinsichtlich Form und Größe geschaffen, das sich für die vorbestimmte Nachzerkleinerung besonders eignet und somit sowohl den Wirkungsgrad der Vorrichtung als auch die Qualität des Endprodukts steigert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Scheibe der ersten Zerkleinerungsstufe gleichzeitig ein Teil der zweiten Zerkleinerungsstufe bildet. Eine solche Ausführungsform ist Bestandteil des Ausführungsbeispiels, es ist jedoch nicht darauf beschränkt. So kann auch der Rückseite der Scheibe in geringem axialem Abstand eine weitere konzentrische Scheibe gegenüberliegen, wobei die sich zugewandten Scheibenflächen mit Profilierungen oder sich kämmenden Stiften versehen sind, die im Zuge einer Relativbewegung zueinander die weitere Zerkleinerungsarbeit vornehmen. Durch die bewusste Integration der Zerkleinerungswerkzeuge der ersten Stufe in den Zerkleinerungsapparat der zweiten Stufe gelingt es, sowohl eine äußerst kompakte und daher platzsparende als auch effiziente Zerkleinerungsmaschine herzustellen. Da einzelne Teile doppelte Funktion übernehmen, reduziert sich die Anzahl der beweglichen Teile, die in der Regel dem größten Verschleiß unterworfen sind, auf ein Minimum.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht eine zweite Zuführmöglichkeit in dem den Rotor umgebenden Teil des Maschinengehäuses vor. Das eröffnet die Möglichkeit, in besonderen Fällen geeignetes Aufgabegut direkt der zweiten Zerkleinerungsstufe zuzuführen, ohne dass diese zuvor die erste Zerkleinerungsstufe durchlaufen müssen. Dadurch werden die Zerkleinerungswerkzeuge der ersten Stufe vor unnötigem Verschleiß bewahrt und gleichzeitig der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung vergrößert.

Eine konsequente Weiterentwicklung der Erfindung sieht zusätzlich zu den beiden Zerkleinerungsstufen eine dritte Zerkleinerungsstufe vor. Diese weist kranzförmig und axial ausgerichtete Zerkleinerungswerkzeuge auf, die auf einem Schneidenflugkreis außerhalb der zweiten Zerkleinerungswerkzeuge rotieren. Vorteilhafterweise sind die Zerkleinerungswerkzeuge der dritten und zweiten Stufe miteinander kombiniert, so dass damit kein zusätzlicher Rotationsapparat von Nöten ist. Der Materialstrom gelangt nach Durchlaufen der zweiten Zerkleinerungsstufe radial in die dritte Zerkleinerungszone und wird dort gegenüber feststehenden Mahl-, Prall- oder Siebflächen bearbeitet.

Von besonderer Bedeutung ist vorliegende Erfindung für die Zerkleinerung strangförmiger Hohlprofile, wie zum Beispiel von PE-Rohren. Diese Profile werden bisher innerhalb einer Maschine in den eingangs beschriebenen Schneidmühlen zerkleinert. Dabei erfolgt die Grobzerkleinerung durch erstmaliges Abschneiden bzw. Abschlagen eines Abschnitts des zwangsgeführten Aufgabeguts durch die am Rotor angebrachten Rotormesser, die mit am Gehäuse angeordneten Statormessern zusammenwirken. Die nachfolgende Feinzerkleinerung wird ebenfalls von den Rotormessern und Statormessern vorgenommen, bis eine Zerkleinerung unter den Lochdurchmesser der sie umgebenden Siebbahn erfolgt ist.

Zu Anfang des Zerkleinerungsvorgangs überwiegt dabei die Grobzerkleinerung, wobei sich der Zulauf zum Zerkleinerungsraum und auch die Zuführrinne mit vorzerkleinertem Gut füllt. In diesem Stadium findet eine kontinuierliche Zuführung des Aufgabeguts statt, bis die über den Antriebsmotor leistungsabhängig gesteuerte Zuführung mit Erreichen eines entsprechenden Füllgrades stoppt. Im weiteren Verlauf wird in einen diskontinuierlichen Betriebsmodus übergegangen, der immer nach Abfallen der Leistungsaufnahme unter einen Minimalwert durch Vorschieben der strangförmigen Hohlprofile die Grobzerkleinerung fortsetzt. Nachteil eines derartigen Betriebs sind die starken Schwankungen im Energiebedarf, die durch die hohen Spitzenbelastungen beim ersten Abschlagen eines Profilabschnitts verursacht werden. Dies führt einerseits zu einem unrunden Maschinenlauf, andererseits aber auch zu sehr großen und schweren Maschinen, deren Teile einem erhöhten Verschleiß unterworfen sind.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei der Zerkleinerung von Hohlprofilen mit großem Durchmesser, die einen überproportional größeren Rotordurchmesser der Schneidmühle erforderlich machen. Beim erstmaligen Zerkleinern des Hohlprofils muss dieses von den Zerkleinerungsmessern entgegen der materialimmanenten Rückstellkräfte infolge elastischen Verhaltens zusammengedrückt werden, bevor der Schneid- bzw. Schlagvorgang im Bereich des Gegenmessers erfolgen kann.

Dadurch ist keine exakt definierte Schnittführung möglich, so dass der Rotor unterschiedlich große Teile zur weiteren Zerkleinerung abschneidet. Da bei diesem Vorgang die Schneiden eines Rotors auf einem Flugkreis liegen, d. h. die Schneiden einer Kreisbewegung folgen, dem das Aufgabegut radial zugeführt wird, ändert sich der Schnittwinkel während eines Schnittes durch das Aufgabegut stetig, so dass ein optimaler Schnittwinkel nicht eingehalten werden kann.

Demgegenüber sieht die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung eine zweistufige Zerkleinerung des Aufgabeguts innerhalb einer Maschine vor. Durch horizontales und bezüglich der Drehachse schräges Zuführen des Aufgabeguts lässt sich ein ziehender Schnitt im optimalen Schnittwinkel bei gleichzeitiger Abstützung des Aufgabeguts an der Scheibe erzielen. Dadurch wird ein Abschlagen des Aufgabeguts bei der ersten Zerkleinerungsstufe verhindert. Statt dessen schneiden die Zerkleinerungswerkzeuge durch das Aufgabegut und tragen so zu einer gleichmäßigen und schonenden Zerkleinerung bei. Die aufrecht rotierende Scheibe der ersten Stufe bewirkt eine räumliche Trennung zur zweiten Stufe, so dass wechselseitige Beeinträchtigungen weitgehend ausgeschlossen sind. Für die nachfolgende Feinzerkleinerung gelten die bereits erwähnten Vorteile.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der in Fig. 2 dargestellten Linie I-I,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der in Fig. 1 dargestellten Linie II-II,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Materialeinlauf,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform im Bereich eines zweiten Materialeinlaufs,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung entlang der in Fig. 6 dargestellten Linie V-V und

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform entlang der dortigen Linie VI-VI.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Quer- und Längsschnitt dargestellt. Man sieht ein mit dem Untergrund 1 fest verbundenes Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 besitzt in etwa trommelförmige Gestalt und weist an seiner Unterseite einen Auslass 3 für das zerkleinerte Gut auf, der in einen durch den Untergrund 1 führenden Kanal 4 mündet. Der untere Bereich des Gehäuses 2 ist konstruktiv verstärkt, so dass es in der Lage ist, die beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auftretenden Kräfte in den Untergrund 1 einzuleiten.

Sowohl die Vorderwand 5 als auch die Rückwand 6 des Gehäuses 2 weisen im Bereich der Rotationsachse 7 jeweils einen kreisförmigen Durchbruch auf, in den die Lagergruppen 8 und 9 mit den Pendellagern 10 und 11 eingesetzt sind. Die Pendellager 10 und 11 nehmen eine horizontale Welle 12 auf, die mit ihrem vorderen Ende in der Lagergruppe 8 endet und dort stirnseitig mit einer Abschlusskappe 13 abgedeckt ist. Das gegenüberliegende Ende der Welle 12 kragt über die Lagergruppe 9 aus und bildet dabei den Sitz für eine Mehrrillenscheibe 14, die über nicht dargestellte Riemen mit einem ebenfalls nicht dargestellten Elektroantrieb verbunden ist.

Im Inneren des Gehäuses 2 sitzt auf der Welle 12 ein rotierendes Zerkleinerungssystem 15. Das Zerkleinerungssystem 15 besitzt eine der Vorderwand 5 zugewandte Hackscheibe 16, die fest mit der Welle 12 verbunden ist. Wie vor allem aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Hackscheibe 16 vier quer zur Rotationsrichtung 62 verlaufende Durchtrittsspalte 17 auf, in deren Bereich die gleich ausgerichteten Hackmesser 18 angeordnet sind. Die Anzahl der Hackmesser 18 mit zugeordneten Durchtrittsspalte 17 kann in Abhängigkeit des Aufgabeguts und des gewünschten Zerkleinerungsergebnisses auch größer oder kleiner sein. Die Hackmesser 18 weisen einen Schneidenüberstand über die Ebene der Hackscheibe 16 in Richtung der Gehäusevorderwand 5 auf.

Der Rückwand 6 zugewandt sitzt auf der Welle 12 in axialem Abstand eine koaxiale Trägerscheibe 19 gleichen Durchmessers. Die Trägerscheibe 19 bildet mit ihrer geschlossenen Fläche einen Abschluss zur Rückwand 6 des Gehäuses 2. Sowohl die Hackscheibe 16 als auch die Trägerscheibe 19 weisen an ihrem äußeren Umfang in bestimmten Abständen keilförmige Ausnehmungen auf, in deren Bereich jeweils die Messerträger 20 die beiden Scheiben 16 und 19 in axialer Richtung miteinander verbinden. Auf den Messerträgern 20 sind mit Hilfe einer Klemmplatte 21 die Rotormesser 22 befestigt, wobei die Schneiden der Rotormesser 22 einen Überstand zum Gehäuse 2 hin aufweisen. Der von den Schneiden der Messer 22 beschriebene Flugkreis ist durch die strichpunktierte Linie 23 angedeutet.

Die obere Hälfte des Gehäuses 2 wird von einer geschlossenen Haube 64 gebildet, die das Zerkleinerungssystem 15 in geringem Abstand umschließt. Die untere Hälfte des Gehäuses 2 nimmt zwischen der Vorderwand 5 und der Rückwand 6 zwei Siebbahnen 24 und 25 auf, die in unmittelbarer Nähe entlang des Schneidenflugkreises 23 verlaufen und sich jeweils etwa über ein Viertel des Schneidenflugkreises 23 erstrecken. Die Siebbahnen 24 und 25 sind an ihren Hochpunkten gelenkig am Gehäuse 2 befestigt, so dass durch Lösen der Befestigung im Tiefpunkt 65 die Siebbahnen 24 und 25 zu Wartungs- und Reparaturarbeiten seitlich weggeschwenkt werden können. Unterhalb der Siebbahnen 24 und 25 sieht man geneigte Leitbleche 26 und 27, die trichterförmig in den Auslass 3 münden.

Im Übergangsbereich zwischen der oberen und unteren Hälfte des Gehäuses 2 bilden auf jeder Seite jeweils ein axial angeordnetes Rahmenprofil 67 und 68 das Tragelement für die Statormesser 30, 30' und 31, 31', die mit Hilfe von Klemmplatten 32, 32', 33 und 33' in ihrer bestimmungsgemäßen Position fixiert sind. Die Statormesser 30, 30', 31 und 31' reichen mit ihren zur Drehachse 7 gewandten wirksamen Kanten bis nahe an den Schneidenflugkreis 23 und wirken so als Gegenmesser für die rotierenden Rotormesser 22.

Die Vorderwand 5 des Gehäuses 2 weist schließlich im unteren Bereich eine Öffnung auf, in die eine Materialzuführung 28 mit kastenförmigem Querschnitt mündet. Sowohl der Boden 29 als auch die Wand 34 der Materialzuführung 28 weisen Gegenmesser 35 und 36 auf, die mit den Hackmessern 18 die Zerkleinerung des Aufgabeguts bewirken (siehe auch Fig. 3). Der Vorschub des Aufgabeguts innerhalb der Materialzuführung 28 kann beispielsweise über nicht dargestellte Einzugswalzen erfolgen.

In Fig. 4 ist die bereits in den Fig. 1 bis 3 beschriebene Zerkleinerungsvorrichtung dargestellt, die um einen zusätzlichen Materialeinlauf 37 ergänzt ist. Der Materialeinlauf 37 besteht aus einem trichterförmigen Gebilde, das in eine umfangseitige Ausnehmung im Gehäuse 2 eingesetzt ist. Dadurch wird eine Möglichkeit geschaffen, das Aufgabegut direkt den Rotormessern 22 und Statormessern 30, 30', 31 und 31' zuzuführen, ohne damit die Hackscheibe 16 beaufschlagen zu müssen.

Der in der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 ablaufende Zerkleinerungsvorgang stellt sich folgendermaßen dar. Über die Materialzuführung 28 werden strangförmige Hohlprofile, beispielsweise PU-Rohre, der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt. Dabei gelangen diese zunächst in den Arbeitsbereich der Hackscheibe 16, die die erste Zerkleinerungsstufe bildet. Beim Vorschub der Hohlprofile finden diese ihren den Vorschub begrenzenden Anschlag an der Oberfläche der Hackscheibe 16. Die über die Oberfläche der Hackscheibe 16 überstehenden Hackmesser 18 gelangen im Zuge der Rotation in den Bereich der Materialzuführung 28 und schneiden dort dem Messerüberstand entsprechende Abschnitte des zugeführten Hohlprofils ab. Diese Abschnitte gelangen durch die Durchtrittsspalte 17 in das Innere der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung, wobei sie zwischen der Hackscheibe 16 und der Trägerscheibe 19 in radialer Richtung nach außen in die peripheren Bereiche des Zerkleinerungssystems 15 geleitet werden. Dort werden sie einer zweiten Zerkleinerungsstufe unterzogen, indem sie von den rotierenden Rotormessern 22 erfasst und an den Statormessern 30, 30', 31 und 31' weiter zerkleinert werden. Dieser zweite Zerkleinerungsvorgang dauert so lange an, bis das Aufgabegut unter den Lochdurchmesser der Siebbahnen 24 und 25 zerkleinert worden ist, so dass es durch die Siebe hindurchtritt und über den Auslass 3 in den Abzugskanal 4 gelangt.

Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der zudem eine dritte Zerkleinerungsstufe verwirklicht ist, ist in den Fig. 5 und 6 im Quer- und Längsschnitt dargestellt. Im Inneren eines Maschinengehäuses 38 trägt eine in Drehrichtung 39 rotierende Hauptwelle 40 über eine drehfest mit ihr verbundene Nabe 41 eine fest an dieser sitzende Hackscheibe 42 mit ihren Hackmessern 43 sowie eine fest an ihr sitzende Abschlussscheibe 44. Die Abschlussscheibe 44 und die Hackscheibe 42 sind über die axialen Förderluftschaufeln 45 miteinander verbunden, die über die Vorderseite der Hackscheibe 42 hinausragen und mit diesem Ende einen Verstärkungsabschlussring 46 tragen. Die Förderluftschaufeln 45 sind jeweils an ihrer axial verlaufenden Außenkante mit einem nachstellbaren Messer 47 bestückt.

Dieses System kreist in einem in gleich oder vorzugsweise in gegenläufiger Richtung 48 rotierenden Messerhohlkorb 49, der mit einem Nabensystem 50 drehfest verbunden ist. Dieses ist als Hohlwelle 51 über die Hauptwelle 40 in Gegenrichtung drehbar angeordnet. Der Antrieb hierfür erfolgt über einen weiteren nicht gekennzeichneten Antrieb. Der Messerkranz 52 des Messerhohlkorbes 49 besteht aus den Messerträgersegmenten 69, die einerseits die gewünschte flachspanig einstellbaren Spanmesser 53 tragen und andererseits teilweise nach außen in die Ansätze 54 übergehen. Diese sind die Halterungen für je ein einstellbares Spanzerteilermesser 55 und sind im vorliegenden Fall für eine Gegenläufigkeit 48 des Messerhohlkorbes 49 eingezeichnet.

Der Messerhohlkorb 49 mit Zubehör kreist in einem im Maschinengehäuse 38 eingespannten ringförmigen Sieb 56, das in seinem Verlauf durch im Maschinengehäuse 38 eingesetzte geriffelte Prallplatten 57 unterbrochen wird.

Das Gehäuse 38 hat im vorliegenden Beispiel seine Auslassöffnung 58 nach unten, die aber im Falle einer pneumatischen Materialaustragung auch mehr oder weniger nach oben angeordnet sein kann. Die Materialzufuhr erfolgt über eine hier beispielsweise schräg von oben in das Gehäuse einmündende Einlaufschurre 59, die in Berücksichtigung des Lagers 60 der Hauptwelle 40 außermittig angeordnet sein muss. Die Materialaufgabe mit Hilfe der Einlaufschurre 59 ermöglicht auch das Zuführen von kurzstückigem Material zu der ersten Zerkleinerungsstufe.

Die erste Zerkleinerungsstufe der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Vorrichtung wird von der Hackscheibe 42 mit ihren Hackmessern 43 und ihren Durchtrittsspalten 61 gebildet.

Die zweite Zerkleinerungsstufe wird auf der einen Seite von dem rotierenden Flügel- oder Schlägerrad gebildet, das sich aus der Hackscheibe 42, der Abschlussscheibe 44 sowie den Förderluftschaufeln 45, auf die die Messer 47 aufgeschraubt sind, gebildet. Auf der anderen Seite gehört zur zweiten Zerkleinerungsstufe der um das Flügel- oder Schlägerrad rotierender Messerhohlkorb 49 mit seinem Nabensystem 50 und dem Messerkranz, bestehend aus den Messerträgersegmenten 52 und den Spanmessern 53.

Die dritte Zerkleinerungsstufe besteht schließlich aus den am äußeren Umfang des Messerhohlkorbs 49 angeordneten Spanzerteilermessern 55, die auf den von einzelnen Messerträgersegmenten 69 ausgehenden Ansätzen 54 angeordnet sind. Diese Spanzerteilermesser 55 rotieren mit dem Messerhohlkorb 49 und schließen das Aufgabegut gegenüber den am Maschinengehäuse 38 sitzenden geriffelten Riffel- und Prallplatten 57 und des ringförmigen Siebes 56 auf.

Die Wirkungsweise der in den Fig. 5 und 6 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Das Aufgabegut wird beispielsweise über die schräg von oben in das Maschinengehäuse 38 einmündende Einlaufschurre 59 zugeführt. Die in der Schurrenmündung vorbeikreisende Hackscheibe 42 erfasst dieses Material in eingestellter Hacklänge und zerhackt bzw. zerschnitzelt es im Scherenschnitt. Die Schnitzel fallen zum großen Teil durch die von den Hackmessern 43 überdeckten Öffnungen 61 in den Innenraum des Zerspanerflügelrades.

Anschließend werden die gesamten Schnitzel aus dem Inneren des Flügelrades heraus von den Förderluftschaufeln 45 unter Einwirkung der Zentrifugalkraft gegen den Messerring des in gleicher oder vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung rotierenden Messerhohlkorbs 49 gedrückt und zerspant. Die Späne haben bereits eine vorbestimmte Dicke, die durch die Einstellung der Zerspanmesser 53 gegenüber einem Kreis bestimmt ist, der durch die Außenschnittkanten der Messer 47 des Flügelrades gegeben ist.

Diese Späne dringen nun zur weiteren Zerkleinerung durch die Schlitze 63 zwischen den Messerträgersegmenten 69 in einen Ringraum 66, der nach außen im Umfang gesehen von dem im Maschinengehäuse 38 eingespannten Ringsieb 56 begrenzt wird. Nachdem die Späne hier durch die mitlaufenden Spanzerteilermesser 55, die auf den Ansätzen 54 der Messerträgersegmente 69 angeordnet sind, erfasst sind, gehen sie als feine flache schmale Späne vorbestimmter Dicke durch die Maschen des Siebes 56 hindurch und fallen an der Auslassöffnung 58 des Gehäuses 38 an. Ihre Größe wird in vergleichmäßigender Art von der gewählten Maschenweite des Siebes 56 bestimmt.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut mit einem um eine Drehachse (7) rotierenden Zerkleinerungssystem (15), dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinerungssystem (15) eine erste Zerkleinerungsstufe aufweist mit einer um die Drehachse (7) rotierenden Scheibe (16), die in Scheibenebene mit quer zur Rotationsrichtung (62) ausgerichteten Zerkleinerungswerkzeugen (18) versehen ist, wobei im Zuge der Zerkleinerung ein im wesentlichen axialer Materialdurchtritt durch die Scheibe (16) stattfindet und dass die Vorrichtung eine zweite Zerkleinerungsstufe aufweist mit ebenfalls um die Drehachse (7) rotierenden Zerkleinerungswerkzeugen (22), denen das Aufgabegut in radialer Richtung zugeführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zerkleinerungsstufe eine Hackscheibe (16) oder Tragscheibe mit radial auskragenden Messerträgern aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zerkleinerungsstufe zusammenwirkende erste und zweite Zerkleinerungswerkzeuge (22, 30, 31) aufweist, deren wirksame Kanten Relativbewegungen zueinander ausführen, indem die ersten Zerkleinerungswerkzeuge (22) und/oder die zweiten Zerkleinerungswerkzeuge (30, 31) um die Drehachse (7) rotieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen Kanten axial oder im wesentlichen radial oder in einem Winkel von 45° bis radial ausgerichtet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Zerkleinerungswerkzeuge der ersten Zerkleinerungsstufe von Schlagplatten, Messern (22), Hämmern oder Stiften gebildet werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Zerkleinerungswerkzeuge wirksame Kanten oder wirksame Flächen aufweisen, die im Abstand und entlang der ersten Zerkleinerungswerkzeuge angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Zerkleinerungswerkzeuge von Messern (30, 31), Sieben (24, 25), profilierten Flächenelementen, Stiften und Gegenhämmer gebildet werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Zerkleinerungswerkzeuge rotieren und die zweiten Zerkleinerungswerkzeuge gegenläufig rotieren oder ortsfest angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkreis (23) der ersten Zerkleinerungswerkzeuge (22) innerhalb des Flugkreises der zweiten Zerkleinerungswerkzeuge liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkreis (23) der ersten Zerkleinerungswerkzeuge (22) axial gegenüber dem Flugkreis der zweiten Zerkleinerungswerkzeuge liegt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (16) der ersten Zerkleinerungsstufe einen Teil der zweiten Zerkleinerungsstufe bildet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (16) mit einer zweiten in axialem Abstand gegenüberliegenden Scheibe (19) einen Rotor bildet, der an seinem Umfang axial ausgerichtete Schlagplatten oder Messer (22) aufweist, die die beiden Scheiben (16, 19) miteinander verbinden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass den Schlagplatten oder Messer (22) Siebflächen (24, 25) und/oder Messer (30, 31) zugeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Zerkleinerungsstufe eine dritte Zerkleinerungsstufe nachgeschaltet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungswerkzeuge der dritten Stufe koaxial zu den Zerkleinerungswerkzeugen der ersten und/oder zweiten Zerkleinerungsstufe angeordnet und in axialer Richtung ausgerichtet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungswerkzeuge der zweiten Zerkleinerungsstufe von weiteren Zerkleinerungswerkzeugen oder Wirkflächen unter Einhaltung eines Ringspalts umgeben sind, mit denen sie zusammenwirken.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste als auch die zweite Zerkleinerungsstufe, vorzugsweise auch die dritte Zerkleinerungsstufe denselben Antrieb besitzen.