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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung sowie
ein dafür
vorgesehenes Zerkleinerungswerkzeug, welches zur Anordnung an einen
Rotor der Zerkleinerungsvorrichtung vorgesehen ist. Das Zerkleinerungswerkzeug
weist ein Grundteil mit wenigstens einer Schneide auf und wirkt
zum Zerkleinern von Material mit einem Gegenmesser der Zerkleinerungsvorrichtung
zusammen.
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Stand
der Technik
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Zerkleinerungsvorrichtungen
für Abfälle oder Recyclingstoffe,
wie etwa Holz, Papier, Kunststoff, aber auch für Industrie-, Haus- und Gewerbemüll weisen
einen drehbaren Rotor mit mehreren nebeneinander angeordneten Werkzeughaltern
auf. Die an den Werkzeughaltern angeordneten Werkzeuge werden bei
einer Drehbewegung des Rotors an einem Gegenmesser vorbeigeführt. Durch
die komplementäre
Anordnung bzw. Ausgestaltung des Gegenmessers zu den am Rotor angeordneten
Werkzeugen bildet sich bei der Drehbewegung des Rotors ein definierter
Schnittspalt zwischen den Werkzeugen und dem Gegenmesser, sodass
eine schneidende und zerreißende,
mithin zerkleinernde Wirkung gegenüber dem Rotor zugeführten Material
erreicht wird.
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So
sind beispielsweise aus der
DE
39 32 345 C3 Zerkleinerungsvorrichtungen für Abfälle bekannt, die
einen Rotor aufweisen, der über
seine Arbeitsbreite eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Umfangsrippen
mit etwa V-förmigem
Profil aufweist. Hierbei ist jede Umfangsrippe durch eine Tasche
in der Form eines Prismas unterbrochen, in welcher Werkzeughalter
mit zwei planen Auflageflächen
befestigt ist. An den Werkzeughaltern ist stirnseitig ein Werkzeug
befestigt, dessen Größe so bemessen
ist, dass es mit seinen Seitenflächen
an den Begrenzungsflächen
des Prismas anliegt und mit anderen Seitenflächen gleichmäßig radial über das
Profil der Umfangsrippe übersteht.
Die Taschen und die zugehörigen
Werkzeuge sind spiralförmig über den
Rotorumfang verteilt, und jeder Umfangsrippe ist ein Werkzeug zugeordnet.
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Problem
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den für die Zerkleinerung
erforderlichen Kraft- und Arbeitsaufwand zu verringern und einen höheren Grad
an Zerkleinerung des zu zerkleinernden Materials zu erreichen. Des
Weiteren hat die Erfindung zur Aufgabe, den Materialdurchsatz einer Zerkleinerungsvorrichtung
zu erhöhen
und den Verschleiß der
Zerkleinerungswerkzeuge zu minimieren.
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Erfindung
und vorteilhafte Wirkungen
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels eines Zerkleinerungswerkzeugs
gemäß Patentanspruch
1 und einer Zerkleinerungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 20 gelöst. Weitere vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Das
erfindungsgemäße Zerkleinerungswerkzeug
ist zur Anordnung an einen Rotor einer Zerkleinerungsvorrichtung
bestimmt, die für
Abfälle
und Recyclingstoffe, insbesondere für Holz, Papier, Kunststoff
sowie Industrie-, Haus- und Gewerbemüll ausgelegt ist. Das Zerkleinerungswerkzeug
weist ein Grundteil mit wenigstens einer Schneide auf, wobei dieser
wenigstens einen Schneide bezogen auf die Drehrichtung des Rotors
eine Spalteinrichtung vorauseilend zugeordnet ist. Mittels der erfindungsgemäßen, am
Zerkleinerungswerkzeug vorgesehenen Spalteinrichtung wird beim bestimmungsgemäßen Einsatz
des Werkzeugs in der Zerkleinerungsvorrichtung ein Vorbrechen, Vorzerkleinern
oder Vorspalten des zu zerkleinernden Materials erreicht.
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Die
Spalteinrichtung ist bezogen auf die Drehrichtung des Rotors der
Schneide des Grundteils des Zerkleinerungswerkzeugs vorauseilend
angeordnet, sodass das zu zerkleinernde Material im Betrieb der
Zerkleinerungsvorrichtung zunächst
ein Vorbrechen oder Vorspalten erfährt, bevor es durch die ggf.
mit einem Gegenmesser der Zerkleinerungsvorrichtung zusammenwirkenden
Schneide weiter zerkleinert wird.
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Durch
die von der Spalteinrichtung des Zerkleinerungswerkzeugs bewirkte
Vorzerkleinerung kann der für
die eigentliche Zerkleinerung erforderliche Kraft- oder Arbeitsaufwand
des Rotors deutlich reduziert werden. In gleicher Art und Weise
können daher
die beim Zerkleinerungsvorgang am Rotor auftretenden Belastungsspitzen
sowie die Gefahr von Verklemmungen während des Betriebs erheblich
minimiert werden.
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Darüber hinaus
hat die am Zerkleinerungswerkzeug vorgesehene Spalteinrichtung ein
aggressiveres Einzugsverhalten des Materials in den Rotorbereich
zur Folge, was sich positiv auf den Materialdurchsatz der Zerkleinerungsvorrichtung
auswirkt.
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Des
Weiteren wird die gesamte Zerkleinerungseinrichtung durch die erfindungsgemäße Spalteinrichtung
am Zerkleinerungswerkzeug deutlich robuster gegenüber Fremdkörpern, die
beispielsweise an Holzabfällen
in Form von Steinen, Betonresten, Nägeln oder dergleichen, typischerweise
an Althölzern
anhaften.
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Durch
die Spalteinrichtung wird in vorteilhafter Weise eine Vorzerkleinerung
des zu zerkleinernden Materials erreicht, so dass der gesamte Zerkleinerungsprozess
im Wesentlichen zweistufig, beispielsweise in einer noch groben
Vorzerkleinerung und einer sich daran anschließenden feineren Nachzerkleinerung
abläuft.
Ein derartiger zweistufiger Zerkleinerungsprozess bewirkt insbesondere
einen höheren
und gleichmäßigeren
Zerkleinerungsgrad des zu zerkleinernden Materials.
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Nach
einer ersten vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist die Spalteinrichtung zum Grundteil des Zerkleinerungswerkzeugs
hin im Querschnitt verbreiternd ausgebildet. Demzufolge ist die Spalteinrichtung
in einer vom Grundteil abgewandten Richtung im Querschnitt verjüngend ausgebildet,
sodass sich beim Auftreffen der Spalteinrichtung auf das zu zerkleinernde
Material eine optimale und vorteilhafte Spaltwirkung einstellen
kann.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Spalteinrichtung bezogen auf die Drehrichtung
des Rotors spitz und/oder keilförmig
zuläuft.
Im Betrieb der Zerkleinerungsvorrichtung trifft daher die Spalteinrichtung
mit ihrem keilförmig
und/oder spitz ausgebildeten Ende auf das zu zerkleinernde Material,
welches in Folge der Querschnittsverbreiterung der Spalteinrichtung
gespalten, zerteilt und/oder zumindest bereichsweise auseinandergetrieben
wird.
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Entsprechend
der spitz- oder keilförmig
und zum Grundteil hin querschnittsverbreiternd ausgebildeten Spalteinrichtung
weist diese wenigstens eine Keil- oder Spaltfläche auf, die sich vorzugsweise
zum Grundteil hin kontinuierlich vergrößert und so zu einer möglichst
effektiven Spaltwirkung der Spalteinrichtung beiträgt.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Spalteinrichtung zumindest zwei Keil- oder
Spaltflächen
aufweist, die bezogen auf die Drehrichtung des Rotors aufeinander
zulaufen. Hierbei sind insbesondere Ausgestaltungen der Spalteinrichtung
mit unterschiedlich großen
und/oder unterschiedlich zu einer Tangentialen der Drehrichtung
des Rotors geneigten Keil- oder Spaltflächen denkbar.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Spalteinrichtung eine kegelstumpfartige,
tetraederförmige
oder pyramidenförmige
Geometrie auf. Derartige Geometrien mit relativ hoher Symmetrie
sind zum einen kostengünstig
herstellbar und eignen sich aufgrund ihrer spitz- oder keilförmig zulaufenden
Kontur besonders gut als Spalteinrichtung für das Zerkleinerungswerkzeug.
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Die
erfindungsgemäße Spalteinrichtung
ermöglicht
somit eine vorteilhafte Vorzerkleinerung oder ein Vorspalten des
Materials, bevor die mindestens eine Schneide des Zerkleinerungswerkzeugs
in das Material eindringt.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die wenigstens eine Schneide des Zerkleinerungswerkzeugs
im Wesentlichen geradlinig, konvex oder aber konkav gekrümmt ausgebildet.
Die konkrete Ausgestaltung und Kontur der Schneide kann insbesondere
an die Beschaffenheit des zu zerkleinernden Materials als auch an
die Geometrie und Ausgestaltung des Gegenmessers der Zerkleinerungsvorrichtung
angepasst werden. Hierdurch kann ein erforderliches oder gewünschtes
Schnittverhalten der Zerkleinerungseinrichtung je nach Wahl und
Ausgestaltung der Schneide des Zerkleinerungswerkzeugs eingestellt werden.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass am Grundteil zumindest zwei unter Bildung zumindest
einer Schneidecke aneinander angrenzende Schneiden vorgesehen sind.
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Besonders
vorteilhaft ist hierbei, wenn das Werkzeug mit einer von Schneiden
gebildeten Schneidecke bezüglich
des Rotors radial nach außen weist.
Der Winkel der Schneidecke bzw. der Winkel der beiden die Schneidecke
bildenden Schneiden des Schneidwerkzeugs ist hierbei an die Ausgestaltung
der Zähne
des Gegenmessers der Zerkleinerungsvorrichtung angepasst. Mit einer
radial außen zu
liegen kommenden Schneidecke ergeben sich so für jedes Zerkleinerungswerkzeug
zwei unterschiedlich ausgerichtete Schnittspalten.
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Vorzugsweise
weist das Zerkleinerungswerkzeug entweder vier im Wesentlichen gleichlange und
in Form eines Quadrats zueinander ausgerichtete Schneiden oder aber
drei Schneiden auf, die nach Art eines Dreiecks zueinander angeordnet
sind. Insbesondere wenn das Grundteil des Zerkleinerungswerkzeugs
eine den Schneiden entsprechende Geometrie aufweist und zum Beispiel
nach Art eines Quaders mit vier Seitenflächen ausgebildet ist, können sämtliche
Kanten der Stirnseiten des quaderartig vorgesehen Grundteils als
Schneiden ausgebildet sein, von denen vorzugsweise jeweils die beiden
radial außen
liegenden Kanten mit dem Gegenmesser zur Bildung entsprechender
Schnittspalten zusammenwirken.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Schneide im Wesentlichen
ringförmig
am Grundteil ausgebildet sein kann. Bei einer solchen Ausgestaltung
ist anstelle von Schneidecken, die durch aneinander angrenzende
Schneiden gebildet werden, eine im Wesentlichen ring- oder ellipsenförmige Schneide
vorgesehen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat
das Grundteil selbst eine der Schneidenanordnung entsprechende Geometrie. Von
daher kann das Grundteil eine im Wesentlichen rechteckig, dreieckig
oder rund ausgestaltete Grundfläche
aufweisen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die wenigstens eine
bzw. dass die mehreren Schneiden selbst eine seitliche Begrenzung
des Grundteils bilden. So ist insbesondere die in Drehrichtung des Rotors
weisende Flächennormale
der Grundfläche des
Grundteils seitlich von den Schneiden begrenzt, wobei an dieser
Grundfläche
auch die Spalteinrichtung angeordnet oder vorgesehen ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind die Spalteinrichtung und das Grundteil des Zerkleinerungswerkzeugs
mittels einer Schraubverbindung miteinander verbindbar. Je nach
Abnutzungsgrad, der für
das Grundteil, die Schneiden und für die Spalteinrichtung durchaus
unterschiedlich sein kann, können
Spalteinrichtung und Grundteil beliebig ausgetauscht und erneuert
werden.
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Zudem
ermöglicht
eine Schraubverbindung zwischen Spalteinrichtung und Grundteil,
dass das erfindungsgemäße Zerkleinerungswerkzeug
individuell an unterschiedliche Anforderungen, insbesondere hinsichtlich
der Beschaffenheit des zu zerkleinernden Materials angepasst werden
kann. So ist vor allem denkbar, dass ein an das Gegenmesser der Zerkleinerungsvorrichtung
angepasstes Grundteil mit einer Vielzahl unterschiedlich ausgestalteter
Spalteinrichtungen kombinierbar ist.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
das Zerkleinerungswerkzeug mittels der Schraubverbindung an einem
Werkzeughalter des Rotors der Zerkleinerungsvorrichtung befestigbar.
Diese Schraubverbindung verbindet vorzugsweise das Grundteil des
Zerkleinerungswerkzeugs mit dem dafür vorgesehenen Werkzeughalter des
Rotors.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass sowohl die Spalteinrichtung als auch das Grundteil
mittels der Schraubverbindung am Rotor befestigbar sind. Von daher
können
mit einer einzigen Schraubverbindung Grundteil und Spalteinrichtung
des Zerkleinerungswerkzeugs miteinander verbunden und gleichzeitig am
Rotor der Zerkleinerungsvorrichtung befestigt werden. Zusätzliche
Verbindungsmittel für
die Spalteinrichtung sind daher nicht erforderlich, sondern es können bereits
bestehende, für
das Grundteil des Zerkleinerungswerkzeugs vorhandene Verbindungsmittel,
wie etwa ein Schraubbolzen, verwendet werden.
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Nach
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung können
das Grundteil und die Spalteinrichtung des Zerkleinerungswerkzeugs
auch einstückig miteinander
verbunden sein. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Spalteinrichtung
und das Grundteil integrale Bestandteile eines Zerkleinerungswerkzeugs
sind. Gegenüber
einer lösbaren
Befestigung der Spalteinrichtung am Grundteil kann diese einstückige Ausgestaltung
des Zerkleinerungswerkzeugs kostengünstiger hergestellt werden.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Spalteinrichtung und das Grundteil mittels
eines thermischen und/oder chemischen Fügeprozess, etwa mittels Verschweißen miteinander
verbunden sind.
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Bei
sämtlichen
dieser, die Verbindung zwischen Spalteinrichtung und Grundteil des
Zerkleinerungswerkzeugs betreffenden Ausführungsformen ist insbesondere
vorgesehen, dass zumindest das Grundteil des Werkzeugs mittels einer Schraubverbindung
am Werkzeughalter des Rotors der Zerkleinerungsvorrichtung lösbar anordenbar
ist. Zum einen kann daher das erfindungsgemäße Zerkleinerungswerkzeug im
Bedarfsfall ausgewechselt werden. Zum anderen ermöglicht die
lösbare
Verbindung des Zerkleinerungswerkzeugs am Rotor, dass auch Rotoren
von im Stand der Technik bekannten Zerkleinerungsvorrichtungen mit
den erfindungsgemäßen Zerkleinerungswerkzeugen
in vorteilhafter Art und Weise nachgerüstet werden können.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Spalteinrichtung bezogen
auf die wenigstens eine Schneide des Grundteils in etwa zentrisch
angeordnet. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die Spalteinrichtung
auch bezogen auf das gesamte Grundteil in etwa zentrisch angeordnet
ist. Vorzugsweise weist die Spalteinrichtung eine sowohl durch ihr
Zentrum als auch durch ihre Spitze verlaufende Symmetrieachse auf,
die bei einer zentrischen Anordnung von Spalteinrichtung und Grundteil
vorzugsweise auf einer Mittelachse des Grundteils zu liegen kommt,
durch welche typischerweise auch die Schraubverbindung zur Befestigung
am Werkzeughalter des Rotors verläuft. Bei alternativen Ausführungsformen
kann hingegen auch eine nicht zentrische Anordnung der Spalteinrichtung
am Zerkleinerungswerkzeug vorgesehen werden.
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Nach
einem weiteren unabhängigen
Aspekt betrifft die Erfindung eine Zerkleinerungsvorrichtung zum
Zerkleinern von Material, insbesondere von Abfällen und Recyclingstoffen,
zum Beispiel aus Holz, Papier oder Kunststoff, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung
zumindest einen Rotor aufweist, an welchem die erfindungsgemäßen Zerkleinerungswerkzeuge angeordnet
sind. Diese wirken bei der Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern
des Materials mit einem Gegenmesser der Zerkleinerungsvorrichtung
zusammen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung
sind im Bereich des Gegenmessers in Axialrichtung des Rotors voneinander
beabstandete und sich gegenüber
einer Bodenfläche
abhebende Zuführschrägen oder
-rampen vorgesehen. Diese Zuführschrägen, die
sich an dem dem Rotor zugewandten Ende der materialführenden
Bodenfläche
der Zerkleinerungsvorrichtung befinden, dienen einem Anheben von
zu zerkleinernden Gegenständen,
die somit in unmittelbarer Nähe
des Rotors nur punktuell an den Zuführschrägen aufliegen.
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Durch
diese punktuelle Auflage insbesondere von langen, sperrigen oder
großvolumigen
zu zerkleinernden Teile werden für
eine Vorzerkleinerung oder für
ein Spalten optimale Voraussetzungen geschaffen. Dadurch, dass diese
Teile nicht vollflächig, sondern
nur punktuell in der Nähe
des Rotors am Gegenmesser oder an der Bodenfläche aufliegen, wird der für das Spalten
oder Zerkleinern der sperrigen Gegenstände aufzubringende Kraft- und
Energieaufwand sowie die Blockierungsneigung des Rotors in vorteilhafter
Weise minimiert. Zudem ändert
sich die Ausrichtung des zu zerkleinernden langen oder sperrigen
Teils, wenn die Spalteinrichtung des Zerkleinerungswerkzeugs an
diesen zwischen zwei Zuführschrägen angreift.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Zerkleinerungswerkzeuge an spiralartig über den
Umfang des Rotors verteilt angeordneten Werkzeughaltern angeordnet
sind. Durch die spiralartige, d.h. über die Axialrichtung des Rotors
in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der einzelnen Zerkleinerungswerkzeuge kämmen diese
im Betrieb der Zerkleinerungsvorrichtung zeit- und ortsversetzt
mit dem Gegenmesser, sodass eine möglichst gleichmäßige Belastung
des Rotors und des Rotorantriebs gewährleistet werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die einzelnen Zerkleinerungswerkzeuge im Bereich
von als im Wesentlichen V-förmigen
Vertiefungen ausgebildeten Taschen am Rotor angeordnet sind. Die
V-förmigen
Taschen sind hierbei ebenso wie die darin angeordneten Werkzeughalter
spiralartig über
den Umfang des Rotors vorgesehen. Das Zerkleinerungswerkzeug ist
hierbei derart innerhalb der Tasche am Rotor angeordnet, dass zumindest
eine seiner Schneiden zumindest bereichsweise gegenüber dem
Umfang des Rotors übersteht. Für den Rotor
können
Umfangsrippen mit einem in etwa V-förmigen Profil vorgesehen sein.
Es genügt jedoch,
wenn die als Werkzeugaufnahme fungierenden Taschen nur bereichsweise
in Umfangsrichtung des Rotors V-förmig in diesen eingelassen
sind.
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Weitere
Ausführungsformen
betreffen auch quadratisch, rechteckig, rund oder gewölbt ausgebildete
Vertiefungen im Rotor, die zur Aufnahme von Werkzeughaltern vorgesehen
sind. Hierbei kann der Werkzeughalter vor allem auch mit einer flachen
Seitenwandung in der am Rotor dafür vorgesehenen Vertiefung zu
liegen kommen.
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Durch
den erfindungsgemäßen Einsatz
der am Zerkleinerungswerkzeug vorgesehenen Spalteinrichtung kann
der Materialdurchsatz sogar unter Verbesserung einer Zerkleinerungswirkung
in vorteilhafter Weise erhöht
werden. Dies kann sich ferner auch in einer Vergrößerung der
Maschenweite eines den Rotor zumindest im Bereich seiner Materialauswurfseite
umschließenden
Gitters niederschlagen. Da aufgrund der am Zerkleinerungswerkzeug
vorgesehenen Spaltvorrichtung das Endprodukt naturgemäß in einer
geringeren Größe vorliegt,
sind die Anforderungen hinsichtlich einer Siebfunktion dieses Gitters
geringer als bei solchen aus dem Stand der Technik bekannten und
in ihrer Wirkungsweise vergleichbaren Vorrichtungen.
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Der
Einsatz der erfindungsgemäßen Zerkleinerungswerkzeuge
ist keinesfalls auf Zerkleinerungsvorrichtungen mit nur einem Rotor
begrenzt. Auch für
Doppelwellen oder Mehrwellenmaschinen mit mehreren Rotoren oder
Walzen ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Zerkleinerungswerkzeuge ebenfalls
vorteilhaft. Bei solchen Zerkleinerungsvorrichtungen, bei denen
oft kein Zwangsvorschubsystem für
das zu zerkleinernde Material in Form eines pneumatisch oder hydraulisch
betätigten
Schiebers vorhanden ist, zeichnen sich die erfindungsgemäßen, eine
Spalteinrichtung aufweisenden Zerkleinerungswerkzeuge insbesondere
durch ihr zuverlässiges
Einzugsverhalten für
das zu zerkleinernde Material aus.
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In
diesem Zusammenhang können
die Zerkleinerungswerkzeuge in entgegengesetzten Richtungen bezogen
auf die Drehrichtung des Rotors ausgerichtet sein. Hierbei weisen
die Spalteinrichtungen eines ersten Satzes von Zerkleinerungswerkzeugen
im Wesentlichen in die entgegengesetzte Richtung als diejenigen
eines zweiten Satzes von Zerkleinerungswerkzeugen. Dies ermöglicht insbesondere einen
Betrieb der Zerkleinerungsvorrichtung mit zwei unterschiedlichen
Drehrichtungen des Rotors, wobei ein Satz von Zerkleinerungswerkzeugen
jeweils für eine
der beiden Drehrichtungen des Rotors vorgesehen ist.
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Solche
entgegengesetzten Anordnungen von Zerkleinerungswerkzeugen am Rotor
sind insbesondere für
Einwellen- und Mehrwellenvorrichtungen von Vorteil, die z.B. bei Überlast
einen Reversiervorgang einleiten, d.h. Drehrichtungsänderungen
der Rotoren vornehmen.
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Die
Erfindung ist keinesfalls auf Anwendungen innerhalb von Zerkleinerungsvorrichtungen
mit nur einem Rotor beschränkt,
sondern kann universell auch bei Mehrwellenmaschinen eingesetzt
werden. In Zerkleinerungsvorrichtungen mit Zwangseinzugvorrichtungen,
wie etwa Einzugswalzen, können
dem Einzugsaggregat nachgeschaltete Rotoren in entsprechender Art
und Weise Verwendung finden.
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Ausführungsbeispiele
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Weitere
Ziele, Vorteile, Merkmale sowie vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder
bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller
Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Zerkleinerungsvorrichtung,
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2 eine
erste Ausführungsform
eines Zerkleinerungswerkzeugs im Querschnitt,
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3 eine
Ausführungsform
des Zerkleinerungswerkzeugs mit konkav gewölbter Schneide,
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4 eine
weitere Ausführungsform
des Zerkleinerungswerkzeugs mit konvex gewölbter Schneide,
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5 ein
einstückig
ausgebildetes Zerkleinerungswerkzeug,
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6 ein
Zerkleinerungswerkzeug und Werkzeughalter mit quadratischem Grundteil,
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7 ein
Zerkleinerungswerkzeug und Werkzeughalter mit dreieckigem Grundteil,
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8 ein
Zerkleinerungswerkzeug und Werkzeughalter mit rundem Grundteil,
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9 eine
schematische Darstellung der Anbindung des Zerkleinerungswerkzeuges
am Rotor,
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10a und 10b die
Einzelteile eines Zerkleinerungswerkzeuges gemäß der 2,
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10c eine Darstellung des Zerkleinerungswerkzeuges
gemäß 2 in
Draufsicht von oben,
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11 einen
vergrößerten Ausschnitt
der 1 im Bereich des Rotors,
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12 das
Gegenmesser in Draufsicht,
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13 den
Rotor im Querschnitt,
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14 den
Rotor im Längsquerschnitt,
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15 den
Rotorumfang in einer abgewickelten Darstellung und
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16 eine schematische Darstellung einer Zwei-Wellenvorrichtung.
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In
der schematischen Darstellung einer Zerkleinerungsvorrichtung 1 gemäß 1 ist
ein Aufgabetrichter 16 oberhalb eines materialführenden
Bodens 11 vorgesehen, in dessen Bereich, angedeutet durch
den Doppelpfeil, ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter Materialschieber 15 einem
Zerkleinerungsrotor 10 das durch den Trichter 16 der
Vorrichtung 1 zugeführte
Material 14 vorzugsweise lastabhängig zuführt. Die Abfälle 14,
wie etwa Holz, Papier, Kunststoff sowie Industrie-, Haus- und Gewerbemüll, werden
hierbei vorzugsweise unsortiert in den Aufgabetrichter 16 gegeben.
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An
dem dem Rotor 10 zugewandten Endabschnitt des Bodens 11 ist
ein Gegenmesser 12 vorgesehen, welches mit der spiralartig über den
Umfang des Rotors 10 angeordneten, in den 2 bis 5 dargestellten
Zerkleinerungswerkzeugen 2, 3, 4, 5 kämmt und
an die Geometrie bzw. an die Ausgestaltung dieser Zerkleinerungswerkzeuge 2, 3, 4, 5 zur
Bildung von Schnittspalten ausgebildet ist.
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Unterhalb,
bzw. im Bereich der Materialauswurfsseite des Rotors 10 ist
ferner ein den Rotor zumindest bereichsweise umschließendes Gitter 13 vorgesehen,
durch welches das zerkleinerte Material einer Nachbehandlung bzw.
einer Weiterverarbeitung zugeführt
werden kann. Dieses Gitter 13 kann gegenüber den
aus dem Stand der Technik bekannten Gittern relativ grobmaschig
ausgebildet werden, da die Zerkleinerungsvorrichtung 1 eine
hinreichend kleine Größe des zerkleinerten
Materials zur Verfügung
stellt.
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Über die
Arbeitsbreite des Rotors 10 sind in Umfangsrichtung versetzt
angeordnete Bearbeitungswerkzeuge 2 vorgesehen, welche
vorzugsweise in einer V-förmigen,
in den Umfang 30 des Rotors 10 eingearbeiteten
Tasche 50 an einem Werkzeugshalter 20 befestigt
werden können.
Eine Querschnittsdarstellung eines am Rotor 10 befestigten Zerkleinerungswerkzeugs 2 zeigt 9.
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Das
in 2 dargestellte Bearbeitungswerkzeug besteht im
Wesentlichen aus einem Grundteil 22 und aus einem zentrisch daran
angeordneten Zerkleinerungs-, Vorbrech- oder Spaltvorsatz 24,
der vorliegend als Kegelstumpf, aber auch in Form eines Tetraeders
oder pyramidenartig spitz zulaufend ausgebildet sein kann. Das Grundteil 22 des
Zerkleinerungswerkzeugs 2 ist mittels einer durch einen Schraubbolzen 26 und
ein entsprechendes Gegengewinde 28 des Grundteils 22 gebildeten
Schraubverbindung lösbar
am Werkzeughalter 20 befestigt.
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Diese
zum Befestigen des Werkzeugs 2 am Werkzeughalter 20 vorgesehene
Schraubverbindung 26 kann ferner dazu genutzt werden, den
Spalt-, Vorbrech-, oder Zerkleinerungsvorsatz 24 lösbar und auswechselbar
am Grundteil 22 zu befestigen. Dies ermöglicht eine variable, flexible
und universelle Anpassung des gesamten Werkzeuges an die Beschaffenheit
des zu zerkleinernden Materials 14. Zudem können die
Einzelteile 22, 24 des Werkzeuges 2 je nach
Abnutzungsgrad oder Verschleiß variabel
ausgetauscht werden.
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9 veranschaulicht
insbesondere die Anbindung des in den 3 und 6 näher dargestellten
Zerkleinerungswerkzeugs 3 an den Rotor 10 im Bereich
einer Aufnahmetasche 50. Im Betrieb der Zerkleinerungsvorrichtung 1 bewegt
sich der hier ansatzweise dargestellte Rotor 10 im Uhrzeigersinn, d.h.
nach rechts. Woraus folgt, dass das im Bereich des Gegenmessers 12 zu
liegen kommende und zu zerkleinernde Material 14 zunächst von
der Spitze der Spalteinrichtung 24 gespalten wird, bevor
es einer weiteren Zerkleinerung durch die am Grundteil 34 vorgesehene
Schneide, im Zusammenwirken mit dem Gegenmesser 12 weiter
zerkleinert wird.
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Bezüglich der
Drehrichtung des Rotors 10 ist die Spalteinrichtung 24 somit
gegenüber
der zugeordneten Schneide 36 vorauseilend angeordnet, sodass
das Material 14 zunächst
mittels der Spalteinrichtung 24 gespalten oder vorzerkleinert
wird, bevor es durch die mit dem Gegenmesser 12 kämmende Schneide 36 des
Grundteils 34 einer Nachzerkleinerung unterzogen wird.
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Das
in 2 dargestellte Zerkleinerungswerkzeug 2 weist
eine im Wesentlichen eben ausgebildete Grundfläche 23 auf, an deren
Rand die zumindest eine Schneide 32 vorgesehen ist. Die
Geometrie der Grundfläche 23 des
Grundteils 22 kann je nach Anforderung und je nach Ausbildung
des Gegenmessers 12 variabel gestaltet werden. So sind
gemäß 6 quadratische
oder rechteckige Grundflächen 38 eines
Grundteils 34 sowie dreieckige Grundflächen 47 eines Grundteils 46 nach 7 und
nach 8 auch im Wesentlichen kreisrunde oder elliptisch
ausgebildete Grundflächen 49 eines
Grundteils 48 denkbar.
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Vorzugsweise
weist das Grundteil 22, gemäß der 2 und 5 mehrere
randseitige Schneiden 32 auf, die in ihrem Kreuzungsbereich eine
Schnittecke 33 bilden. Bei einer quadratischen oder rechteckigen
Ausgestaltung der Grundfläche 23, 38, 44 der
in den 2 bis 6 dargestellten Grundteile 22, 34, 40 können an
sämtlichen
der vier seitlichen Begrenzungsflächen Schneiden 32, 36, 42 vorgesehen
sein. Insbesondere bei einer zentrischen Anordnung am Werkzeughalter 20 ist
hierdurch bei Abnutzung einzelner Schneiden 32, 36, 42 ein
Drehen des Werkzeugs 2, 3, 4, 5 bzw.
des Grundteils 22, 34, 40 möglich, sodass
die gemäß 9 unten
liegenden Schneiden, die in Anlagestellung mit einer in etwa V-förmigen Tasche 50 sind,
auch nach oben in eine Arbeitsposition gedreht werden können, sodass diese
zumindest bereichsweise über
den Umfang 30 des Rotors 10 hinausragen und somit
zur Zerkleinerung des Materials 14 mit dem Gegenmesser 12 unter
Bildung von Schnittspalten kämmen
können.
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In 3 ist
eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Zerkleinerungswerkzeugs 3 dargestellt.
Im Gegensatz zu dem in 2 gezeigten Zerkleinerungswerkzeug 2 ist
hier das Grundteil 34 des Zerkleinerungswerkzeugs 3 mit
einer konkav gewölbten
Schneide 36 ausgestattet. Die dazugehörige Grundfläche 38 ist
dementsprechend gewölbt,
sodass die von den einzelnen Schneiden 36 des Werkzeugs 3 gebildeten
Schneidecken 37 in Drehrichtung des Rotors 10 gegenüber einem
zentralen Bereich der Grundfläche 38 leicht
vorstehen.
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Die
Spalteinrichtung 24 mit ihrer Spalt- oder Keilfläche 25 ist
gegenüber
der in 2 dargestellten Geometrie nahezu unverändert. Sowohl
das Grundteil 34 als auch die Spalteinrichtung 24 sind
mittels des Schraubbolzens 26 lösbar am Werkzeughalter 20 befestigt.
Durch Lösen
der Schraubverbindung 26 kann daher entweder die keilförmig ausgebildete Spalteinrichtung 24 separat
oder in Kombination mit dem Grundteil 34 vom Werkzeughalter 20 abgenommen
werden.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Zerkleinerungswerkzeugs 4, bei welchem das Grundteil 40 eine
im Wesentlichen konvexe Wölbung aufweist.
Die Schneide 42 dieses Grundteils 40 ist daher
unter Bildung einer konvexen Grundfläche 44 und einer in
Rotationsrichtung des Rotors 10 zurückgesetzten Schneidecke 43 im
Wesentlichen konvex gewölbt.
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Die
in den 3 und 4 dargestellten Wölbungen
der Schneiden 36, 42 können an die Beschaffenheit
des zu zerkleinernden Materials 14 in vorteilhafter Weise
angepasst werden. In gleicher Weise sind auch unterschiedliche Ausgestaltungen der
Spalteinrichtung 24 und insbesondere unterschiedliche Dimensionierung
in der Spalteinrichtung 24 mit unterschiedlich geneigten
oder unterschiedlich spitz zulaufenden Spalt- bzw. Keilflächen 25 denkbar.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsform
eines Zerkleinerungswerkzeugs 5 dargestellt, bei welchem
ein im Wesentlichen quaderförmiges
Grundteil 22 mit einer ebenen und im Wesentlichen geradlinig verlaufenden
Schneide 32 fest mit einer Vorspalteinrichtung 24 verbunden
ist. Hierbei können
die keilartig ausgebildete Spalteinrichtung 24 und das
Grundteil 22 beispielsweise miteinander verschweißt sein. Weitere
Ausführungsformen,
insbesondere einstückige
Ausführungsformen
von Grundteil 22 und Spalteinrichtung 24, sind
ebenfalls denkbar.
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Die 10a bis 10c geben
das in 2 gezeigte Zerkleinerungswerkzeug in einer Explosionsdarstellung
wieder. 10a zeigt die vom Grundteil 22 gelöste Spalteinrichtung 24 mit
ihren seitlichen Spaltflächen 25.
In der Draufsicht gemäß 10c ist ferner zu erkennen, dass die im Wesentlichen
kegelstumpfartig ausgebildete Spalteinrichtung 24 im Fußbereich
ihres oberen und unteren Seitenrands leicht abgeflacht ist, um zum
Auswechseln der Spalteinrichtung einem Montagewerkzeug eine Angriffsfläche zu bieten.
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11 zeigt
einen größeren Ausschnitt
aus 1, in welchem die Wirkungsweise des Rotors 10 mit
den daran angeordneten Zerkleinerungswerkzeugen 3 verdeutlicht
wird. Der in Horizontalrichtung bewegliche Schieber bringt das über den
Einfülltrichter 16 eingebrachte
Material in den Bereich des Gegenmessers 12, welches mit
den über
den Umfang des Rotors 10 verteilt angeordneten Werkzeugen 3 im Betrieb
der Vorrichtung kämmt.
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12 zeigt
ferner ein kammartig und gezackt ausgebildetes Gegenmesser 12 in
Draufsicht, welches vorzugsweise in mehreren Modulen unterteilt über die
Breite des Rotors 10 auf dem der Verstärkung der Vorrichtung dienenden
Amboss 17 angeordnet ist. Die Geometrie der Grundteile 34 der umfangsseitig
am Rotor 10 angeordneten Werkzeuge 3 ist an die
Ausgestaltung der einzelnen zum Rotor hin vorgesehenen Zacken 56 des
Gegenmessers angepasst. Ferner sind Zuführschrägen 52, 54 an
der Oberseite des Gegenmessers 12 vorgesehen, die in Axialrichtung,
das heißt über die
Arbeitsbreite des Rotors 10 voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Die
Höhe dieser
Zuführschrägen 52, 54 nimmt
in Richtung zum Rotor 10 hin zu. Wenn im Zerkleinerungsbetrieb
nun besonders großes,
langes oder sperriges Material 14 auf mehr als nur einer
der Zuführschrägen 52, 54 punktuell
zu liegen kommt, liegt das Material nicht vollflächig am Gegenmesser sondern
unter Bildung eines Hohlraums lediglich an den Zuführschrägen 52 und 54 auf.
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Aufgrund
einer solch punktuellen Auflage des Materials 14 und der
Ausgestaltung des am Werkzeughalter 20 des Rotors 10 befestigten
Werkzeugs 3 kann durch die gegenüber dem Grundteil und der Schneide
des Grundteils 34 vorauseilende Spalteinrichtung 24 zunächst ein
Spalten und somit ein Vorzerkleinern des Materials 14 erfolgen,
bevor das Schneiden aufweisende Grundteil 34 des Werkzeugs 3 unter
Bildung von Schnittspalten mit dem Gegenmesser 12 zur vollständigen und
vorgegebenen Zerkleinerung des Materials 14 kämmt. Durch die
Zuführschrägen 52, 54 wird
somit nicht nur die Spaltung des Materials 14, sondern
auch seine Ausrichtung bezüglich
des Rotors und des Gegenmessers 12 in vorteilhafter Weise
realisiert bzw. verändert.
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13 zeigt
ferner eine isolierte Darstellung des Rotors 10 in einem
Querschnitt senkrecht zur Achse des Rotors 10.
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14 zeigt
eine weitere Querschnittsdarstellung des Rotors 10 entlang
der Rotorachse. Hierbei ist deutlich zu erkennen, wie die über den
Umfang verteilt angeordneten Werkzeuge 3 zumindest mit
einer Schneidecke 37 und bereichsweise mit ihren Schneiden 36 vom
Umfang 30 des Rotors 10 hervorstehen und so mit
dem kammartig ausgebildeten Gegenmesser 12 zur Zerkleinerung
des Materials 14 kämmen
können.
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In 15 ist
ferner der Umfang des Rotors 10 nach Art einer Abwicklung
dargestellt, wobei die Umfangsrichtung des Rotors 10 in
der Vertikalen wiedergegeben ist. Es ist hierbei deutlich zu erkennen, dass
die Zerkleinerungswerkzeuge 3 spiralartig versetzt zueinander
angeordnet sind, so dass im Betrieb der Zerkleinerungsvorrichtung
jeweils nur einige wenige Zerkleinerungswerkzeuge 3 gleichzeitig
mit dem zu zerkleinernden Material 14 zusammenwirken.
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16 zeigt weiterhin eine Zwei-Wellen-Zerkleinerungsvorrichtung 58,
bei der zwei miteinander kämmende
Rotoren 60 und 62 vorgesehen sind. Diese Rotoren 60, 62 sind
insbesondere für
zwei Betriebsmodi mit unterschiedlichen Drehrichtungen ausgelegt.
Zunächst
arbeiten die Rotoren 60, 62 zueinander, das heißt zur Mitte
der Vorrichtung 58 hin. Der Rotor 60 dreht hierbei
im und der Rotor 62 gegen den Uhrzeigersinn. Das von oben
zugeführte
Material wird hierbei zwischen den miteinander kämmenden Rotoren und ihren Zerkleinerungswerkzeugen 3 zumindest
vorzerkleinert. Eine weitere Zerkleinerung findet dann im Bereich
der Gegenmesser 68 und 70 statt.
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Für den Fall,
dass es zwischen den beiden Rotoren 60, 62 zu
einem Materialstau kommt, der den Rotoren 60, 62 ein
ungleich höheres
Drehmoment abverlangt, kann nun ein Reversiervorgang eingeleitet
werden, bei welchem die Rotoren 60, 62 in umgekehrter
Drehrichtung drehen. Das Material 14 wird dann zu den Außenwänden transportiert,
wo es an den dort vorgesehenen Gegenmessern 64, 66 schließlich zerkleinert
werden kann. Auf diese Art und Weise kann ein Zerkleinerungsvorgang
sehr effizient gestaltet werden, da hier auch beim Reversiervorgang
Material zerkleinert werden kann.
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- 1
- Zerkleinerungsvorrichtung
- 2
- Zerkleinerungswerkzeug
- 3
- Zerkleinerungswerkzeug
- 4
- Zerkleinerungswerkzeug
- 5
- Zerkleinerungswerkzeug
- 10
- Rotor
- 11
- Boden
- 12
- Gegenmesser
- 13
- Gitter
- 14
- Material
- 15
- Schieber
- 16
- Einfülltrichter
- 17
- Amboss
- 20
- Werkzeughalter
- 22
- Grundteil
- 23
- Grundfläche
- 24
- Spalteinrichtung
- 25
- Spalt-/Keilfläche
- 26
- Schraubbolzen
- 28
- Innengewinde
- 30
- Rotorumfang
- 32
- Schneide
- 33
- Schneidecke
- 34
- Grundteil
- 36
- Schneide
- 37
- Schneidecke
- 38
- Grundfläche
- 40
- Grundteil
- 42
- Schneide
- 43
- Schneidecke
- 44
- Grundfläche
- 46
- Grundteil
- 47
- Grundfläche
- 48
- Grundteil
- 49
- Grundfläche
- 50
- Tasche
- 52
- Zuführschräge
- 54
- Zuführschräge
- 56
- Zacken
- 58
- Zwei-Wellen-Maschine
- 60
- Rotor
- 62
- Rotor
- 64
- Gegenmesser
- 66
- Gegenmesser
- 68
- Gegenmesser
- 70
- Gegenmesser