-
Die
Erfindung betrifft eine Zerkleinerungseinheit einer Zerkleinerungsvorrichtung
zum Zerkleinern von Aufgabegut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
-
Gattungsgemäße Zerkleinerungseinheiten werden
beispielsweise in Messerringzerspanern mit feststehendem oder rotierendem
Messerring verwendet und dienen dort unter anderem zur Zerkleinerung von
Holz, das in Form von Baumstämmen
oder auch Hackschnitzeln vorliegen kann. Die dabei erzeugten Späne dienen
als Ausgangsstoff für
die Spanplattenindustrie oder zur Herstellung von höherwertigen OSB-Produkten.
-
Sowohl
bei der Herstellung von Spanplatten als auch von OSB-Produkten werden
die Späne
in eine Form gestreut, mit Leim benetzt und unter Aufbringung von
Hitze und Druck zu plattenförmigen Bauteilen
gepresst. Entscheidend für
die Festigkeit und Wirtschaftlichkeit derartiger Produkte ist dabei die
Spanqualität.
Diese wird wesentlich von der Güte der
Schnittflächen
mitbestimmt. Sind die Schnittflächen
glatt, reduziert sich dadurch die zu benetzende Oberfläche der
Späne,
wodurch für
das Verleimen weniger Bindemittel benötigt wird. Daneben bilden glatte
Schnittflächen
größere Kontaktflächen bei
der Verleimung, die zu einem besseren Verbund der Späne untereinander
und dadurch zu einer höheren
Festigkeit des fertigen Bauteils führen.
-
Ein
weiterer Faktor hinsichtlich der Spanqualität, der vor allem bei OSB-Produkten
zum Tragen kommt, ist das Erfordernis einer einheitliche Geometrie.
Durch einheitliche Spanabmessungen gelingt es, die Späne mit vorbestimmter
Ausrichtung in die Form zu streuen, wodurch sehr hohe Festigkeiten
in Tragrichtung erzielbar sind. Während die Spandicke über den
Schneidenüberstand
und die Spanlänge über Ritzermesser
leicht herzustellen ist, erfordert das Herstellen einer konstanten
Spanbreite erhöhten Aufwand.
-
Beim
Abheben eines Spanes vom zu zerspanenden Restholz mit Hilfe eines
Zerspanmessers dringt die Schneide des Zerspanmessers um das Maß des Schneidenüberstandes
in das Aufgabegut ein und schält ähnlich einem
Hobel einen Span ab. Dabei bildet sich unmittelbar vor der Schneide
des Zerspanmessers ein vorauseilender Keilriss zwischen Restholz
und abzuhebendem Span. Als problematisch erweist sich dabei, dass
der Keilriss die Ausbildung einer glatten Schnittfläche verhindert
und entsprechend der Form und dem Verlauf der Längsfasern des Aufgabeguts zu
einer Rauigkeit in der Schnittfläche
führt.
Dadurch entsteht ein erhöhter Leimbedarf
bei der Herstellung von Spanplatten oder OSB-Produkten, die zusätzlich niedrigere
Festigkeiten aufweisen.
-
Um
der Ausbildung eines Keilrisses und den damit einhergehenden negativen
Auswirkungen entgegenzuwirken, sind bereits Versuche unternommen worden,
den Bereich des Keilrisses auf den unmittelbaren Schneidenbereich
zu beschränken.
Beispielsweise ist aus der
DE
32 05 759 C1 ein Zerspaner bekannt, der einen Messerkorb
aufweist, in dem Messerträger
mit dazugehörigen
Zerspanmessern kranzförmig
angeordnet sind. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Messerträger bilden
mit dem Messerrücken des
einen Messerträgers
und der unteren Längskante
des voraus angeordneten Messerträgers
einen Spandurchtrittsspalt. Die hintere Kante des voraus angeordneten
Messerträgers
wird auch als Drucklippe bezeichnet, die einen radialen Druck auf
den zu zerspanenden Körper
ausübt
und auf diese Weise das Maß der
Ausbildung eines Keilrisses verringert. Dennoch kann auf diese Weise
eine Rissspaltbildung nicht unterbunden werden, so dass zwar eine
Verbesserung der Spanoberfläche
gegenüber
einer Zerspanung ohne Drucklippe feststellbar ist. Die so erzeugten
Späne weisen
aber immer noch eine gewisse Rauigkeit in der Schnittfläche auf,
die zu den bereits beschriebenen Nachteilen führt.
-
Aus
der
US 5 485 873 A ist
ebenfalls ein Messerringzerspaner bekannt, der zum Zerspanen von
Langholz geeignet ist, das axial in den Zerkleinerungsraum eingeführt und
durch Querverschieben des rotierenden Messerrings zerspant wird.
-
Der
Messerring selbst besitzt einen dem zuvor beschriebenen Messerkorb ähnlichen
Aufbau mit zwischen zwei axial beabstandeten Ringscheiben kranzförmig angeordneten
Messerträgern,
auf denen jeweils ein Zerspanmesser angeordnet ist. Auch hier bilden
jeweils zwei aufeinanderfolgende Messerträger mit Zerspanmesser einen
axialen Durchtrittsspalt, durch welchen das zerspante Aufgabegut
gelangt und im weiteren aus dem Zerspaner ausgetragen wird. Um ein
Verstopfen des Durchtrittsspalts zu verhindern, erweitert sich der
Durchtrittsspalt hinter der Drucklippe in äußerst starkem Maße, so dass
die Wirkung des Durchtrittsspalts, nämlich einen Durchlass in vorbestimmter
Größe zu schaffen,
sich nur in der Spaltebene einstellt. Das führt dazu, dass bei der Zerkleinerung
von kleinstückigem
Aufgabegut wie z. B. bei Hackschnitzeln auch Teile größerer Dimension als
die Spaltbreite durch den Spalt gequetscht werden, was einerseits
zur Zersplitterung des Aufgabeguts führen kann. Andererseits geschieht
es häufig, dass
infolge der Elastizität
des Aufgabeguts zu große Teilstücke durch
den Spalt gelangen und so die fertigen Späne in Größe und Form stark schwanken.
-
Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Zerkleinerungseinheiten
derart weiterzubilden, dass die mit ihnen erzeugten Späne eine
höhere
Qualität
aufweisen.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Zerkleinerungseinheit mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Der
Grundgedanke der Erfindung liegt darin, durch Schaffung eines dreidimensionalen
Führungskanals
als Durchtrittsspalt den zu erzeugenden Span sowohl in dem Bereich
hinter der Schneide als auch in dem Bereich vor der Schneide zu
führen
und halten.
-
Im
Gegensatz zu einem flächigen
Durchtrittsspalt bietet ein erfindungsgemäßer Führungskanal somit einen dreidimensionalen
Halt für
den Span, wodurch sich weitestgehend kontrollierte Schnittverhältnisse
im Schneidenbereich erreichen lassen. Dadurch gelingt es, das Voreilmaß des Rissspalts
konstant weiter zu verringern mit der Folge, dass Späne eine
glattere Oberfläche
aufweisen.
-
Ein
anderer Vorteil eines erfindungsgemäßen Führungskanals ergibt sich aus
der Möglichkeit, nun
auch zu zerkleinernde Reststücke
im Wege des Schneidens weiter zu zerkleinern. Auch diese Erscheinung
ist auf den verbesserten Halt des Zerkleinerungsgutes während des
Schneidevorgangs zurückzuführen. In
der Folge entstehen beim Zerkleinerungsvorgang weniger Splitter,
und der dreidimensionale Durchtrittsspalt führt zu einer exakten Sortentrennung
des zerkleinerten Gutes, so dass sich daraus eine große Sortenreinheit
ergibt. Beide Vorteile führen
zu sehr hochwertigen Spänen.
-
In
Verbindung mit einer Spanbrecherleiste im Bereich des Messerrückens, wie
sie vor allem bei Langholzzerspanern zur Erzeugung dreidimensionaler
Späne mit
konstant gleichbleibenden Abmessungen verwendet werden, kann der
erzeugte Span gezielt auf die Spanbrecherleiste ausgerichtet werden, wodurch
sichergestellt wird, dass der Span nach Erreichen einer vorbestimmten
Breite gebrochen wird und nicht an der Spanbrecherleiste vorbeistreicht.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist auch eine konische Erweiterung des Führungskanals
in Durchtrittsrichtung des Spanes in Grenzen möglich, um den Spanabfluss sicherzustellen.
Die konische Erweiterung findet jedoch dort ihre Grenzen, wo das
Halte- und Führungsvermögen des Führungskanals
verloren geht. Zur Einhaltung dieser Bedingung sieht die Erfindung
einen maximalen Öffnungswinkel
von 20° vor.
Eine bevorzugte Ausführungsform
weist einen maximalen Öffnungswinkel von
5° auf.
Bei den in den Unteransprüchen
angegebenen Maßen
darf nicht außer
Acht gelassen werden, dass diese in Abhängigkeit von Holzart und Holzfeuchte
sowie Umfangsgeschwindigkeit der Schneidwerkzeuge und Anstellwinkel
der Zerspanmesser variieren können.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 einen
vertikalen Längsschnitt
durch einen Langholzzerspaner mit rotierendem Messerkorb,
-
2 einen
Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Messerkorb und
-
3 einen
Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
-
1 stellt
einen vertikal geführten
Längsschnitt
durch einen Langholzzerspaner dar. Man sieht zunächst einen ortsfesten Unterbau 1,
an dessen Oberseite in Darstellungsebene verlaufende Schienen 2 angeordnet
ist. Die Schienen 2 dienen als Laufbahn für den Maschinengrundrahmen 3,
der auf den Rädern 4 in
Richtung des Pfeiles 5 quer verschieblich angeordnet ist.
Fest mit dem Unterbau 1 verbunden ist eine Zylinderkolbeneinheit 6,
deren beweglicher Kolben 7 auf den Maschinengrundrahmen 3 wirkt
und so das Querverfahren des Maschinengrundrahmens 3 besorgt.
Der Maschinengrundrahmen 3 weist ferner eine Plattform 8 auf,
die einen Elektromotor 9 trägt.
-
Ferner
ist am Maschinengrundrahmen 3 ein haubenförmiges Gehäuse 10 befestigt,
das zur Aufnahme eines frei um eine horizontale Achse drehbaren
Messerkorbes 11 dient. Während die Rückwand des Gehäuses 10 geschlossen
ist und zur Lagerung der Antriebswelle des Messerkorbes 11 dient,
weist die Vorderseite des Gehäuses 10 eine
kreisförmige Öffnung auf,
durch welche der Zerkleinerungsraum 12 frei zugänglich ist.
Der Zerkleinerungsraum 12 wird nach oben von einem Kreisbogensegment 13 begrenzt,
dessen gekrümmte
Seite in geringem Abstand zum Messerkorb verläuft. Im unteren Bereich begrenzt
eine ausstreifende Bodenkonstruktion 14 den Zerkleinerungsraum 12,
die ebenso wie das Kreisbogensegment 13 ortsfest mit dem
Gehäuse 10 verbunden
ist. Die in Darstellungsebene linke Begrenzungsfläche des
Zerkleinerungsraums 12 wird von einer axial in den Zerkleinerungsraum 12 ragenden,
im Querschnitt konvexen Gegenlage 15 gebildet, die ortsfest
gegenüber
dem Maschinenunterbau 1 angeordnet ist und somit der Querbewegung
des Maschinengrundrahmens 3 nicht folgt. Die gegenüberliegende
Seite des Zerkleinerungsraums 12 wird schließlich von
der Innenseite des Messerkorbes 11 gebildet und stellt
gleichzeitig die Zerkleinerungsbahn dar.
-
Das
Aufgabegut in Form von Baumstämmen 16 ragt
wie die Gegenlage 15 mit dem freien Teil seiner Länge axial
in den Zerkleinerungsraum 12 hinein. Der außerhalb
des Zerkleinerungsraums 12 liegende Teil der Baumstämme 16 befindet
sich in einer nicht dargestellten Zuführvorrichtung, an deren Ende
es für
den Zerspanvorgang fest eingespannt wird. Zusätzlich sind im Zerkleinerungsraum 12 nicht
dargestellte Niederdrücker
vorhanden, die die Baumstämme 16 im
Zerkleinerungsraum 12 während
des Zerspanvorgangs halten.
-
Die
Zerkleinerung der Baumstämme 16 erfolgt
durch Querfahren des Maschinengrundrahmens 3 bei rotierendem
Messerkorb 11, wobei aufgrund der feststehenden Gegenlage 15 die
Baumstämme 16 gegen
die Zerkleinerungsbahn gedrückt
und dort in Eingriff mit den Zerkleinerungswerkzeugen gebracht werden.
-
Der
Messerkorb 11 besteht aus zwei konzentrischen und im Abstand
zueinander angeordneten Ringscheiben, von denen in den 1 und 2 aufgrund
der Schnittführung
lediglich die hintere zu sehen und mit 17 gekennzeichnet
ist. Die Innenseiten der beiden Ringscheiben 17 sind durch
gleichmäßig über den
Umfang verteilte, axial ausgerichtete Messerträger 18 verbunden,
wodurch ein in sich steifer Messerkorb 2 entsteht.
-
Die
genauere Anordnung der Messerträger 18 untereinander
und im Bezug auf die Ringscheiben 17 sowie der nähere Aufbau
der Messerträger 18 gehen
aus 2 hervor.
-
In 2 ist
ein Abschnitt eines erfindungsgemäßen Messerkorbes dargestellt.
Mit 17 ist wiederum die nabenseitige Ringscheibe bezeichnet,
von deren Innenseite senkrecht die Messerträger 18 abstehen. Die
Messerträger 18 bestehen
im wesentlichen aus jeweils einem Grundträger 19, der auf seiner
zum Zerkleinerungsraum 12 weisenden Seite mit einem Verschleißschuh 20 versehen
ist. Jedem Verschleißschuh 20 ist
an seinem in Umlaufrichtung 21 hinteren Ende eine Drucklippe 22 zugeordnet.
-
Jeder
Messerträger 18 weist
an seiner im Umlaufrichtung 21 vorderen Seite eine schräg in den Zerkleinerungsraum 12 mündende Ausnehmung 23 auf,
die zur Aufnahme einer Messereinheit 24 bestimmt ist. Die
Messereinheit 24 wird von einer Halteplatte 25 gebildet,
auf der das Zerspanmesser 26 einstellbar befestigt ist.
Beim Einsetzen der Messereinheit 24 in die Ausnehmung 23 liegt
der hintere Längsrand
der Messereinheit 24 an der Anschlagleiste 27 an,
die eine feste Bezugsfläche
zur Gewährleistung des
erforderlichen Schneidenüberstands
bildet.
-
Zur
Befestigung der Messereinheit 24 in der Ausnehmung 23 wird
mit Hilfe einer Druckklappe 28 eine kraftschlüssige Klemmung
erzeugt. Die von der Druckklappe 28 auf die Messereinheit 24 ausgeübte Klemmkraft
wird von einem leistenförmigen
Fliehkeil 29 erzeugt, der sich nahezu über die gesamte axiale Länge des
Grundträgers 19 erstreckt
und in einer im Grundträger 19 vorgesehenen,
parallele Seitenwände
aufweisenden Führungsnut 30 radial
beweglich geführt
ist. Zwischen dem Boden der Führungsnut 30 und
dem Fliehkeil 29 ist eine Druckfeder 31 eingeschaltet,
deren Federkraft den Fliehkeil 29 permanent nach außen drückt.
-
Außerhalb
der Führungsnut 30 weist
der Fliehkeil 29 eine einseitige Keilfläche 32 auf, an der die
Druckklappe 28 mit einer entsprechenden Gleitfläche anliegt.
Die Druckklappe 28 ist auf ihrer Innenseite mit einer Hohlkehle 33 versehen,
in die eine am Grundträger 19 angebrachte
Scharnierleiste 34 eingreift. Am anderen Ende der Druckklappe 28 ist
eine weitere Scharnierleiste 35 angeformt, die mit einer auf
der Oberseite einer Klemmleiste 36 vorgesehenen Hohlkehle 37 ein
Kippgelenk bildet. Die Unterseite der Klemmleiste 36 liegt
breitflächig
auf dem Rücken
des Zerspanmessers 26 auf, wobei eine in der Ausnehmung 23 im
Grundträger 19 eingespante Blattfeder 38 die
Klemmleiste 36 gegen das Zerspanmesser 26 vorspannt.
-
Der
Rücken
eines Zerspanmessers 26 eines jeden Messerträgers 18 bildet
mit der Drucklippe 22 des im Umlaufrichtung 21 voraus
angeordneten Messerträgers 18 einen
Durchtrittsspalt in Form eines Führungskanals 39.
Der Führungskanal 39 stellt
mit seinen vom Messerrücken
und der Drucklippe 22 gebildeten Längsseiten sicher, dass ein
im Entstehen begriffener Span auch hinter der Schneide des Zerspanmessers 26 gehalten
ist. Durch den beidseitigen Halt des zu erzeugenden Spans sowohl
vor als auch hinter der Schneide des Zerspanmessers 26 wird
der Schneidvorgang erheblich verbessert und dadurch die Qualität der erzeugten
Späne gesteigert.
-
Der
durch den Führungskanal 39 abfließende Span
wird aufgrund der dreidimensionalen Ausbildung des Führungskanals
gezielt auf die Stirnseite 40 der Klemmleiste 36 ausgerichtet.
Die Stirnseite 40 ist zur Erzeugung einer einheitlichen
Spanbreite als Brecherleiste ausgebildet, indem sie den Span in
einem Maße
umlenkt, das über
das elastische Biegeverhalten des Spanes hinausgeht. Die so erzeugten Späne weisen
eine Breite auf, die dem Abstand der Stirnseite 40 der
Klemmleiste 36 zur Schneide des Zerspanmessers 26 entspricht.
-
Der
in 3 dargestellte Ausschnitt zweier Messerträger entspricht
weitestgehend dem unter 2 beschriebenen Messerträger, so
dass für
gleiche Bauteile auf gleiche Bezugszeichen zurückgegriffen wird. Der in 3 dargestellte
Messerträger 18 unterscheidet
sich lediglich in der Ausbildung der Klemmleiste 41 sowie
des Verschleißschuhs 42.
Die Klemmleiste 41 weist eine stirnseitige Führungsfläche 43 auf,
bei der der abfließende
Span nicht gebrochen wird, so dass sich daraus eine maximale Spanbreite
ergibt. Darüber
hinaus erstreckt sich der Verschleißschuh 42 bis zur
in Umlaufrichtung 21 hinteren Kante des Messerträgers 18,
so dass der Führungskanal 39 in
diesem Fall vom Rücken
des Zerspanmessers 26 und der zu diesem Zweck gefasten Kante
des Verschleißschuhs 42 gebildet
wird.
-
Der
Rahmen der Erfindung beschränkt
sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel mit einem rotierenden
Messerkorb, der durch eine Seitwärtsbewegung
in Eingriff mit dem Aufgabegut gebracht wird. Ebenso sind von der
Erfindung feststehende oder rotierende Messerkörbe umfasst, die mit einem
innenliegenden rotierenden Schlagradsystem zusammenwirken, wie auch
Scheibenzerkleinerer, bei denen die Messerträger radial in einer Zerkleinerungsebene
liegen und eine ringscheibenförmige Zerkleinerungsbahn
bilden.