DE102006003526A1 - Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien, insbesondere faserförmiger Materialien, mit einem in einem Stator (1) um eine Achse (2) drehbaren Rotor, wobei der Stator (1) mindestens ein zum Rotor hin gerichtetes Schneidwerkzeug (3) und zur Aufnahme des Schneidwerkzeugs (3) eine vorzugsweise radial ausgebildete Ausnehmung (4) aufweist, ist im Hinblick auf eine sichere Zerkleinerung der Materialien mit konstruktiv einfachen Mitteln derart ausgestaltet und weitergebildet, dass ein in der Ausnehmung eingesetztes Schneidwerkzeug (3) durch Verspannen gegen eine angrenzende Wandung (5) festlegbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien, insbesondere faserförmiger Materialien, mit einem in einem Stator um eine Achse drehbaren Rotor, wobei der Stator mindestens ein zum Rotor hin gerichtetes Schneidwerkzeug und zur Aufnahme des Schneidwerkzeugs eine vorzugsweise radial ausgebildete Ausnehmung aufweist.
• Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt und existieren in unterschiedlichen Ausführungsformen. Beispielsweise ist eine derartige Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien in der WO 02/055 205 A1 beschrieben.
• Die bekannten Vorrichtungen finden ihre Anwendung beispielsweise in Form von Schneidmühlen, die für die Zerkleinerung von unterschiedlichen Produkten geeignet sind. Dabei werden beispielsweise auch weiche und faserförmige Materialien, insbesondere Zellulose, Holz und Papier, zerkleinert. Im Hinblick auf ein sicheres Zerkleinern oder Zermahlen derartiger faserförmiger Materialien muss meist ein sehr geringer kreisringförmiger Spalt zwischen Rotor und Stator gewählt werden. Spaltbreiten in der Größenordnung von 100μm sind hier üblich, wobei sich der Rotor vorzugsweise mit hoher Drehzahl dreht.
• Zur genauen Vorgabe der Spaltbereite ist eine entsprechend exakte Justierung und Positionierung des Schneidwerkzeugs oder der Schneidwerkzeuge auf dem Stator erforderlich.
• Bei den herkömmlichen Vorrichtungen zum Zerkleinern beliebiger Materialien ist problematisch, dass der Befestigungsvorgang der Schneidwerkzeuge und das Verklemmen der Schneidwerkzeuge mit herkömmlichen Klemmmitteln meist zu einer Verschiebung der Schneidwerkzeuge in radialer Richtung hinsichtlich der Achse führt. Mit anderen Worten wird ein anfangs exakt in die Ausnehmung eingesetztes Schneidwerkzeug durch die Festlegung oder Verklemmung des Schneidwerkzeugs aus dieser exakt vorgegebenen Position wieder verschoben. Dies hat letztendlich eine Veränderung der Spaltbreite zwischen Rotor und Schneidwerkzeug zur Folge, was meist zu unbefriedigenden Zerkleinerungsergebnissen führt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine sichere Zerkleinerung der Materialien mit konstruktiv einfachen Mitteln erreicht ist.
• Die voranstehende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist die Vorrichtung derart ausgestaltet und weitergebildet, dass ein in der Ausnehmung eingesetztes Schneidwerkzeug durch Verspannen gegen eine angrenzende Wandung festlegbar ist.
• In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass durch ein besonders sicheres Verspannen des Schneidwerkzeugs in seiner Ausnehmung die voranstehende Aufgabe auf überraschend einfache Weise gelöst wird. Danach ist im Konkreten ein in der Ausnehmung eingesetztes Schneidwerkzeug durch Verspannen gegen eine angrenzende Wandung des Stators festlegbar. Dies hat den Vorteil, dass während des Festlegens des Schneidwerkzeugs quasi keine Kraftkomponente wirkt, die das Schneidwerkzeug aus der Ausnehmung heraus oder in die Ausnehmung hinein verschiebt. Bei einer radial ausgebildeten Ausnehmung wirkt im Wesentlichen eine in tangentialer Richtung verlaufende Kraftkomponente in Richtung Wandung des Stators. Hierdurch ist ein Verrutschen oder Verschieben des Schneidwerkzeugs in der Ausnehmung weitestgehend vermieden. Hierdurch lassen sich vorgegebene Spaltbreiten zwischen Rotorkörper und Stator bzw. Schneidwerkzeug besonders sicher einhalten. Mit der vorliegenden Erfindung ist damit quasi ein neuartiges Werkzeugbefestigungssystem für die feststehenden Schneidwerkzeuge einer Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien angegeben.
• Folglich ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien eine Vorrichtung angegeben, bei der eine sichere Zerkleinerung der Materialien mit konstruktiv einfachen Mitteln erreicht ist.
• Weiterhin im Hinblick auf ein besonders sicheres Zerkleinern der Materialien könnten mehrere Ausnehmungen für mehrere Schneidwerkzeuge entlang des inneren Umfangs des Stators ausgebildet sein. Hierdurch ist ein besonders hoher Durchsatz an zu zerkleinernden Materialien ermöglicht.
• Im Hinblick auf ein besonders sicheres Zerkleinern der Materialien könnte mindestens eine Ausnehmung zum Einsetzen von mindestens zwei Schneidwerkzeugen ausgebildet sein. Auch hierdurch ist eine Erhöhung des Durchsatzes an zu zerkleinernden Materialien ermöglicht.
• Im Hinblick auf eine besonders sichere Befestigung der Schneidwerkzeuge könnte jeder Ausnehmung ein Spannelement zugeordnet sein. Ein derartiges Spannelement könnte mindestens eine konische Hülse, konische Buchse oder konische Leiste aufweisen. Hierdurch ist ein sicheres Verspannen der Schneidwerkzeuge ermöglicht.
• In weiter vorteilhafter Weise könnte das Spannelement mindestens zwei keilförmige Leisten mit vorzugsweise symmetrischen Keilwinkeln aufweisen. Hierdurch lassen sich insbesondere Schneidwerkzeuganordnungen mit zwei Schneidwerkzeugen besonders sicher festlegen.
• In weiter vorteilhafter Weise könnte das Spannelement mindestens einen vorzugsweise symmetrischen Doppelkeil aufweisen. Ein derartiger symmetrischer Doppelkeil könnte besonders wirkungsvoll mit keilförmigen Leisten zusammenwirken, um eine besonders sichere Verspannung der Schneidwerkzeuge oder des Schneidwerkzeugs gegen eine angrenzende Wandung zu realisieren.
• Zur Verspannung der Leisten und damit zur Bewegung der Leisten relativ zum Stator könnte mindestens eine Leiste ein Gewinde aufweisen oder mit einer Gewindehülse gekoppelt sein. Hierdurch ist der Einsatz einer Spann- oder Druckschraube ermöglicht, wobei das Spannelement eine derartige durch einen vorzugsweise radial ausgebildeten Durchgang des Stators führbare Spann- oder Druckschraube aufweisen könnte. Hierdurch ist ein sicheres Verspannen der Leisten gegen beispielsweise einen symmetrischen Doppelkeil ermöglicht, um die Schneidwerkzeuge gegen die Wandung zu verspannen.
• Zur sicheren Positionierung des Schneidwerkzeugs in der Ausnehmung und gegebenenfalls auch zum Gegenlagern des Schneidwerkzeugs beim Verspannen, um eine Bewegung des Schneidwerkzeugs in radialer Richtung während des Verspannens zu verhindern, könnte mindestens einem Schneidwerkzeug eine vorzugsweise radial in den Stator einschraubbare und auf das Schneidwerkzeug wirkende Justierschraube zu radialen Positionierung des Schneidwerkzeugs zugeordnet sein. Hierzu könnte in dem Stator ein geeignetes Gewinde für die Justierschraube ausgebildet sein.
• In konstruktiv besonders einfacher Weise könnte die Ausnehmung oder könnten die Ausnehmungen als Nuten oder Bohrungen ausgebildet sein.
• Je nach Erfordernis könnten die Nuten parallel oder in einem vorgebbaren Winkel zur Achse ausgebildet sein. Hierbei kann darauf abgestellt werden, welche Neigung das Schneidwerkzeug oder Messer zur Rotorachse beim Betrieb der Vorrichtung einnehmen soll.
• Im Hinblick auf eine Kühlung der Vorrichtung und vorzugsweise der Schneidwerkzeuge könnte im Stator und/oder im Spannelement mindestens ein Kühlkanal für ein Kühlmedium ausgebildet sein.
• Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine sichere Festlegung feststehender Schneidwerkzeuge am Stator realisiert. Die Festlegung erfolgt über ein Verspannen oder Verklemmen oder Verkeilen in im Wesentlichen tangentialer Richtung. Radiale Kraftkomponenten sind dabei weitestgehend vermieden.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien können aufgrund des erfindungsgemäßen und sehr platzsparenden Festlegens der Schneidwerkzeuge in ihren Ausnehmungen ungewöhnlich viele Schneidwerkzeuge an einem Stator festgelegt werden. Dies ist bei herkömmlichen Festlegungsmechanismen nicht der Fall. Aufgrund der besonders vielen Schneidwerkzeuge oder Messer ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein besonders hoher Durchsatz hinsichtlich der zu zerkleinernden Materialien realisierbar.
• Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
• 1 in einer schematischen Darstellung – ausschnittsweise – einen Stator eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien und
• 2 in einer schematischen Seitenansicht, teilweise geschnitten, ein Maschinengehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien.
• 1 zeigt in einer schematischen und teilweise geschnittenen Darstellung einen Teil des Stators 1 des Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien. In dem Stator 1 ist ein um eine Achse 2 – siehe 2 – drehbarer Rotor angeordnet. Der Stator 1 weist mehrere zum Rotor hin gerichtete Schneidwerkzeuge 3 und zur Aufnahme der Schneidwerkzeuge 3 radial ausgebildete Ausnehmungen 4 auf. Im Hinblick auf ein sicheres Zerkleinern der schneidbaren Materialien ist ein in der Ausnehmung 4 eingesetztes Schneidwerkzeug 3 durch Verspannen gegen eine angrenzende Wandung 5 festlegbar.
• Entlang des inneren Umfangs des Stators 1 sind mehrere Ausnehmungen 4 für mehrere Schneidwerkzeuge 3 ausgebildet. Dabei sind im Konkreten in jeder Ausnehmung 4 zwei Schneidwerkzeuge 3 in Form von Messern angeordnet.
• Jeder Ausnehmung 4 ist ein Spannelement 6 zugeordnet, mit dem die beiden Schneidwerkzeuge 3 gegen eine angrenzende Wandung 5 verspannbar sind. Das Spannelement 6 weist an seinem vorderen Ende zwei keilförrmige Leisten 7 mit zur radialen Richtung symmetrischen Keilwinkeln auf. Weiter innen in der Ausnehmung 4 sind zwei weitere keilförmige Leisten 7 angeordnet. Zwischen diesen beiden Paaren von keilförmigen Leisten 7 ist auf beiden Seiten, jeweils zu einem Schneidwerkzeug 3 hin gerichtet jeweils ein symmetrischer Doppelkeil 8 angeordnet. Den vorderen Leisten 7 ist des Weiteren eine Gewindehülse 9 zugeordnet, die mit den vorderen Leisten 7 gekoppelt ist.
• Zum Verspannen der Schneidwerkzeuge 3 weist das Spannelement 6 eine Spann- oder Druckschraube 10 auf, die durch einen radial ausgebildeten Durchgang des Stators 1 geführt und in die Gewindehülse 9 geschraubt ist. Dabei liegt der Kopf der Spann- oder Druckschraube 10 am Stator 1 an.
• Beim Betätigen der Spann- oder Druckschraube 10 bleibt diese relativ zum Stator 1 in radialer Richtung ortsfest. Die Gewindehülse 9 bewegt sich jedoch gemeinsam mit den ihr zugeordneten Leisten 7 in die Ausnehmung 4 hinein, wobei die Leisten 7 gegen den Doppelkeil 8 gedrückt werden. Der Doppelkeil 8 drückt wiederum gegen die hinteren Leisten 7, wobei der Doppelkeil 8 gleichzeitig zu den Schneidwerkzeugen 3 hin gedrückt wird. Hierdurch ist ein Verspannen der Schneidwerkzeuge 3 in quasi tangentialer Richtung gegen eine angrenzende Wandung 5 realisiert. Die hinteren Leisten 7 stützen sich in analoger Weise wie die Spann- oder Druckschraube 10 am Stator 1 ab. Bewegt werden lediglich die vorderen Leisten 7 mit der Gewindehülse 9 sowie die Doppelkeile 8. Zur Verhinderung eines Bewegens der Schneidwerkzeuge 3 während des Verspannens in die Ausnehmung 4 hinein, werden die Schneidwerkzeuge 3 mittels einer Justierschraube 11 gekontert, die in den Stator 1 hineingeschraubt ist.
• Beim Verspannen der Schneidwerkzeuge 3 ergeben sich damit nahezu ausschließlich Spannkräfte in zur Anlagefläche des Werkzeugs 3 senkrechter Richtung.
• Die Ausnehmungen 4 sind als Nuten ausgebildet, die parallel oder in einem vorgebbaren Winkel zur Achse 2 ausgebildet sein können.
• Zur Kühlung der Vorrichtung und insbesondere des Bereichs der Schneidwerkzeuge 3 sind im Stator 1 Kühlkanäle 12 ausgebildet, durch die ein geeignetes Kühlmedium, beispielsweise Wasser, geführt werden kann.
• 2 zeigt in einer schematischen Vorderansicht das Maschinengehäuse einer Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien mit einem wie in 1 gezeigten Stator 1. Um die Achse 2 ist ein hier nicht gezeigter Rotor drehbar, wobei der sich bei der Vorrichtung ergebende Schneidkreis 13 durch eine strichpunktierte Linie um die Achse 2 herum angedeutet ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Spaltbreiten zwischen Rotor und Schneidwerkzeug 3 exakt einhaltbar.
• Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
• Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien, insbesondere faserförmiger Materialien, mit einem in einem Stator (1) um eine Achse (2) drehbaren Rotor, wobei der Stator (1) mindestens ein zum Rotor hin gerichtetes Schneidwerkzeug (3) und zur Aufnahme des Schneidwerkzeugs (3) eine vorzugsweise radial ausgebildete Ausnehmung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Ausnehmung (4) eingesetztes Schneidwerkzeug (3) durch Verspannen gegen eine angrenzende Wandung (5) festlegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ausnehmungen (4) für mehrere Schneidwerkzeuge (3) entlang des inneren Umfangs des Stators (1) ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausnehmung (4) zum Einsetzen von mindestens zwei Schneidwerkzeugen (3) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ausnehmung (4) ein Spannelement (6) zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (6) mindestens eine konische Hülse, Buchse oder Leiste (7) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (6) mindestens zwei keilförmige Leisten (7) mit vorzugsweise symmetrischen Keilwinkeln aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (6) mindestens einen vorzugsweise symmetrischen Doppelkeil (8) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leiste (7) ein Gewinde aufweist oder mit einer Gewindehülse (9) gekoppelt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (6) eine durch einen vorzugsweise radial ausgebildeten Durchgang des Stators (1) führbare Spann- oder Druckschraube (10) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Schneidwerkzeug (3) eine vorzugsweise radial in den Stator (1) einschraubbare und auf das Schneidwerkzeug (3) wirkende Justierschraube (11) zur radialen Positionierung des Schneidwerkzeugs (3) zugeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) oder Ausnehmungen (4) als Nuten oder Bohrungen ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten parallel zur Achse (2) ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten in einem vorgebbaren Winkel zur Achse (2) ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Stator (1) und/oder im Spannelement (6) mindestens ein Kühlkanal (12) für ein Kühlmedium ausgebildet ist.