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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien, insbesondere faserförmiger Materialien.
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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.
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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 100 μm sind hier üblich, wobei sich der Rotor vorzugsweise mit hoher Drehzahl dreht.
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Zur genauen Vorgabe der Spaltbereite ist eine entsprechend exakte Justierung und Positionierung des Schneidwerkzeugs oder der Schneidwerkzeuge auf dem Rotor erforderlich.
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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 des Rotorkörpers 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 Schneidwerkzeug und Stator zur Folge, was meist zu unbefriedigenden Zerkleinerungsergebnissen führt.
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Aus der
EP 0 344 348 B1 ist eine Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien mit einem Rotorkörper mit mehreren Schneidwerkzeugen bekannt. Der Rotorkörper weist zur Aufnahme der Schneidwerkzeuge im Wesentlichen radial ausgebildete Ausnehmungen auf. Ein in eine Ausnehmung eingesetztes Schneidwerkzeug ist durch Verspannen einer angrenzenden Wandung festlegbar.
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Bei der bekannten Vorrichtung ist zur Verspannung der Wandung ein Spannelement mit einem Exzentermittel in einer zweiten Ausnehmung angeordnet. Beim Verspannen der Wandung bzw. Festlegen des Schneidwerkzeugs findet eine Verschiebung der Wandung gegen das Schneidwerkzeug statt, wobei sich das Spannelement gegen eine Innenwandung der zweiten Ausnehmung abstützt.
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Die bekannte Vorrichtung ist dahingehend nachteilig, dass das Verspannen der Wandungen insgesamt zu erheblichen Verspannungen im Rotorkörper führt. Dies hat häufig übermäßige Belastungen von Lagern des Rotorkörpers und damit einen hohen Verschleiß der Lager zur Folge. Des Weiteren besteht die Gefahr einer Verschlechterung des Schneidergebnisses bei einem verspannten und daher nicht rund laufenden Rotorkörper.
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Aus der
DE 39 12 940 A1 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von bahnförmigem Gut mit einem Rotorkörper bekannt. Dabei weist der Rotorkörper am Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen auf, in der sich jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Keilnutsteine zum Festklemmen von Schneidwerkzeugen befinden. Zum Halten und Verstellen der einzelnen Keilnutsteine dienen Halteschrauben, die mit einem Rechtsgewindeabschnitt und einem Linksgewindeabschnitt ausgebildet sind. Die Keilnutsteine lassen sich dadurch sowohl entspannen als auch in Löserichtung durch die Halteschraube bewegen, wobei jede Längsnut zur Aufnahme von zwei Schneidwerkzeugen ausgebildet ist. Es handelt es sich hierbei um einen in der Ausnehmung ausgebildeten Klemmmechanismus, wobei die Längsseitenwände der Ausnehmung als Widerlager für die Schneidwerkzeuge ausgebildet sind.
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Die
DE 42 28 410 C2 zeigt eine Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien mit in der Ausnehmung eines Rotorkörpers eingespannten Schneidwerkzeugen mit mindestens einer Spannfläche, gegen die ein Spannkeil anliegt, der eine Durchgangsbohrung aufweist, in die eine Schraube eingreift, die den Spannkeil mit dem Rotorkörper lösbar verbindet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der ein sicherer und möglichst verschleißarmer Betrieb und eine sichere Zerkleinerung der Materialien mit konstruktiv einfachen Mitteln möglich ist.
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Die voranstehende Aufgabe ist durch eine Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, nämlich durch eine Vorrichtung mit einem in einem Stator um eine Achse drehbaren Rotor, wobei der Rotor mindestens einen Rotorkörper mit mindestens einem Schneidwerkzeug aufweist, wobei der Rotorkörper zur Aufnahme des Schneidwerkzeugs eine vorzugsweise radial ausgebildete Ausnehmung aufweist, wobei ein in der Ausnehmung eingesetztes Schneidwerkzeug durch Verspannen mindestens einer angrenzenden Wandung festlegbar ist und wobei der Rotorkörper mindestens eine Aussparung, Nut oder Bohrung zum Spannungsausgleich aufweist.
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In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass durch eine geschickte Ausgestaltung des Rotorkörpers die voranstehende Aufgabe auf überraschend einfache Weise gelöst wird. Im Konkreten weist der Rotorkörper mindestens eine Aussparung, Nut oder Bohrung zum Spannungsausgleich auf, Diese Aussparung, Nut oder Bohrung nimmt einen wesentlichen Anteil der durch das Verspannen und Festlegen im Rotorkörper erzeugten Verspannung auf, so dass übermäßige Belastungen in Lagern des Rotorkörpers weitestgehend vermieden werden können. Der Verschleiß wird hierdurch insgesamt reduziert und ein gutes Schneidergebnis bleibt erhalten.
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Folglich ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien eine Vorrichtung angegeben, bei der ein sicherer und möglichst verschleißarmer Betrieb und eine sichere Zerkleinerung der Materialien mit konstruktiv einfachen Mitteln erreicht sind.
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Weiterhin im Hinblick auf ein besonders sicheres Zerkleinern der Materialien könnten mehrere Ausnehmungen für mehrere Schneidwerkzeuge entlang des Umfangs des Rotorkörpers ausgebildet sein. Hierdurch ist ein besonders hoher Durchsatz an zu zerkleinernden Materialien ermöglicht.
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Die Ausnehmungen zur Aufnahme von Schneidwerkzeugen könnten äquidistant ausgebildet sein. Hierdurch werden Unwuchten beim Betrieb der Vorrichtung vermieden.
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Im Hinblick auf ein besonders sicheres Festlegen und Verspannen des Schneidwerkzeugs in der Ausnehmung könnte mindestens einer Ausnehmung eine zweite Ausnehmung zum Einsetzen eines Spannelements zugeordnet sein. Durch das Einsetzen des Spannelements könnte die zwischen einer Ausnehmung für das Schneidwerkzeug und einer zweiten Ausnehmung für das Spannelement liegende Wandung gegen das Schneidwerkzeug verspannt werden. Zur besonders sicheren Verspannung mehrerer Schneidwerkzeuge im Rotorkörper könnte jeder Ausnehmung eine zweite Ausnehmung zum Einsetzen eines Spannelements zugeordnet sein.
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Weiterhin im Hinblick auf eine besonders sichere Verspannung der Schneidwerkzeuge könnte die zweite Ausnehmung oder könnten die zweiten Ausnehmungen jeweils zwischen zwei Ausnehmungen für die Schneidwerkzeuge ausgebildet sein. Somit ist eine ausreichende Verspannbarkeit angrenzender Wandungen im Hinblick auf die Schneidwerkzeuge erreicht.
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Eine besonders sichere Verspannung angrenzender Wandungen könnte dadurch erreicht sein, dass die zweite Ausnehmung oder zweiten Ausnehmungen konisch zum Einsetzen eines konischen Spannelements ausgebildet ist oder sind. Damit ist eine angrenzende Wandung während des Einsetzens eines Spannelements in eine zweite Ausnehmung besonders sicher gegen ein in einer benachbarten Ausnehmung angeordnetes Schneidwerkzeug druckbar.
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Im Hinblick auf ein konstruktiv besonders einfaches Spannelement könnte das Spannelement eine konische Hülse, konische Buchse oder konische Leiste aufweisen. Eine derartige Hülse, Buchse oder Leiste könnte besonders sicher mit einer konischen zweiten Ausnehmung zusammenwirken.
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Weiterhin im Hinblick auf eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung könnte das Spannelement eine in den Rotorkörper schraubbare Spann- oder Druckschraube aufweisen. Eine derartige einschraubbare Spann- oder Druckschraube könnte während des Einschraubens eine konische Hülse, konische Buchse oder konische Leiste mit ihrem Kopf in die zweite Ausnehmung hineinpressen. Dabei könnte eine angrenzende Wandung in Richtung benachbarter Ausnehmung und damit in Richtung benachbartes Schneidwerkzeug zum Verspannen des Schneidwerkzeugs ausweichen. Hierzu könnte der Rotorkörper im Bereich der zweiten Ausnehmung in besonders einfacher Weise ein vorzugsweise radial ausgebildetes Gewinde für die Spann- oder Druckschraube aufweisen.
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In konstruktiv weiter besonders einfacher Weise könnte die Ausnehmung oder könnten die Ausnehmungen oder könnte die zweite Ausnehmung oder könnten die zweiten Ausnehmungen als Nuten oder Bohrungen ausgebildet sein.
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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 zur Rotorachse beim Betrieb der Vorrichtung einnehmen soll.
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Im Hinblick auf einen besonders sicheren Spannungsausgleich im Rotorkörper hat der Rotorkörper mindestens eine Aussparung, Nut oder Bohrung. Je nach Erfordernis sind mehrere Aussparungen, Nuten oder Bohrungen entlang des Umfangs des Rotorkörpers ausgebildet.
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Zur Realisierung besonders vielseitiger Vorrichtungen zum Zerkleinern beliebiger Materialien könnten mehrere Rotorkörper auf eine Rotorwelle angeordnet sein. Hierdurch ist die Größe und damit auch dar Durchsatz einer Vorrichtung auf einfache Weise vorgebbar.
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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 Rotor bzw. Rotorkörper 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.
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Das Verspannen der Schneidwerkzeuge kann dabei durch einen Druck auf die Seitenflächen der Werkzeuge erfolgen. Dabei erfolgt ein Verkeilen oder Verspannen mit im Wesentlichen tangentialen Kraftkomponenten.
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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 Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 in einer teilweise geschnittenen Darstellung einen Abschnitt eines Rotors eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerkleinern beliebiger Materialien,
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2 in einer schematischen Seitenansicht eine Rotorwelle mit mehreren Rotorkörpern des Ausführungsbeispiels und
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3 in einer schematischen Stirnansicht einen gesamten Rotorkörper des Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abschnitt eines um eine Achse 1 drehbaren Rotors 2, wobei der Rotor 2 einen Rotorkörper 3 mit mehreren Schneidwerkzeugen 4 aufweist und wobei der Rotorkörper 3 zur Aufnahme der Schneidwerkzeuge 4 radial ausgebildete Ausnehmungen 5 aufweist, die als Nuten ausgebildet sind. im Hinblick auf eine sichere Zerkleinerung der Materialien ist ein in einer Ausnehmung 5 eingesetztes Schneidwerkzeug 4 durch Verspannen mindestens einer angrenzenden Wandung 6 festlegbar.
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Entlang des Umfangs des Rotorkörpers 3 sind mehrere Ausnehmungen 5 für mehrere Schneidwerkzeuge 4 äquidistant ausgebildet. Zwischen den Ausnehmungen 5 ist jeweils eine zweite Ausnehmung 7 zum Einsetzen eines Spannelements 8 angeordnet. Die zweiten Ausnehmungen 7 sind zum Einsetzen eines konischen Spannelements 8 ebenfalls konisch ausgebildet. Das Spannelement 8 weist eine konische Hülse 9 und eine in den Rotorkörper 3 schraubbare Spann- oder Druckschraube 10 auf. Beim Hineinschrauben der Spann- oder Druckschraube 10 in den Rotorkörper 3 wird die Hülse 9 in die zweite Ausnehmung 7 hineingepresst, wodurch die Wandung 6 gegen das Schneidwerkzeug 4 gedrückt wird und dieses festlegt.
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Die zweiten Ausnehmungen 7 sind in radialen Nuten des Rotorkörpers 3 ausgebildet. Die Spann- oder Druckschrauben 10 sind in Gewinde 11 eingeschraubt. Des Weiteren weist der Rotorkörper 3 Nuten 12 zum Spannungsausgleich auf.
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2 zeigt den Rotor 2 in einer schematischen Seitenansicht. Dabei ist erkennbar, dass auf einer Rotorwelle 13 mehrere Rotorkörper 3 angeordnet sind, die um die Achse 1 drehbar sind.
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3 zeigt den Rotorkörper 3 aus 1 in einer schematischen Vorderansicht. Dabei sind die in Nuten ausgebildeten zweiten Ausnehmungen 7 in gestrichelten Linien dargestellt.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achse
- 2
- Rotor
- 3
- Rotorkörper
- 4
- Schneidwerkzeug
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Wandung
- 7
- zweite Ausnehmung
- 8
- Spannelement
- 9
- Hülse
- 10
- Spann- oder Druckschraube
- 11
- Gewinde
- 12
- Nut
- 13
- Rotorwelle
