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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Das Anwendungsgebiet vorliegender Erfindung liegt vor allem im Bereich der mechanischen Verfahrenstechnik zur Bearbeitung von schüttfähigem Aufgabegut, beispielsweise von Kunststoffen oder faserhaltigen Stoffen, wobei im Zuge der Bearbeitung vor allem ein Zerkleinern oder Umwandeln des Aufgabeguts stattfindet.
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Zum Zwecke der Zerkleinerung dienen beispielsweise Refiner oder Mühlen aller Art, bei denen das Aufgabegut an Mahl-, Prall- oder Siebflächen aufgeschlossen wird. Daneben sind Messerringzerspaner bekannt, die eine Zerkleinerung des Aufgabeguts im Wege des Schneidens durchführen. Bei der Umwandlung von Ausgangsstoffen wird das Aufgabegut in eine von der Ausgangsform abweichende Form gebracht. Beispielhaft seien hier Kompaktoren erwähnt, die das Aufgabegut unter Aufbringung von Druck und Friktion zu größeren Einheiten verdichten, gegebenenfalls unter Einbindung weiterer Materialien.
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Als gemeinsame Merkmale besitzen gattungsgemäße Vorrichtungen ein Gehäuse, das einen Bearbeitungsraum umschließt, in dem eine Bearbeitung des Aufgabeguts durch um eine Rotationsachse rotierende Bearbeitungswerkzeuge stattfindet. Zu diesem Zweck wird das Aufgabegut in Form eines Materialstroms durch die Vorrichtung geführt und gelangt dabei in den Bereich der Bearbeitungswerkzeuge.
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Während des Betriebs einer gattungsgemäßen Vorrichtung sind die Bearbeitungswerkzeuge einem natürlichen Verschleiß unterworfen, infolgedessen sowohl die Maschinenleistung sinkt als auch die Qualität des herzustellenden Produkts leidet. Aus diesem Grund ist es erforderlich in regelmäßigen Intervallen die Bearbeitungswerkzeuge durch neue zu ersetzen, wozu die Zugänglichkeit zum Vorrichtungsinneren gegeben sein muss. Daneben machen eine regelmäßige Wartung und Reinigung gattungsgemäßer Vorrichtungen sowie außerplanmäßige Reparaturen die Zugänglichkeit zum Bearbeitungsraum erforderlich.
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Die Zugänglichkeit zum Bearbeitungsraum ist bei bekannten Vorrichtungen gewährleistet, indem die dem Rotor axial gegenüberliegende Gehäuseseite mit einer von einem Deckel verschließbaren Öffnung versehen ist. Bei Vorrichtungen mit vertikaler Rotationsachse und horizontalem Gehäusedeckel besteht eine Möglichkeit die Öffnung freizulegen darin, den Deckel mit einem Kran abzuheben. Diese Vorgehensweise erweist sich allerdings als sehr langsam und aufwändig und erfordert zudem einen erheblichen freien Raum im Bereich über der Vorrichtung.
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Bei Vorrichtungen mit horizontal oder vertikal angeordnetem Deckel ist es auch schon bekannt, die Öffnung durch ein Aufschwenken des Deckels um eine Achse nach Art einer Tür aufzuschwenken. Eine solche, beispielsweise aus der
DE 202 08 606 bekannte Lösung zeichnet sich durch die Einfachheit der Konstruktion und deren Zuverlässigkeit aus, ist jedoch nur dort anwendbar, wo ausreichend Platz für die Schwenkbahn des Gehäusedeckels beim Öffnen vorhanden ist. Der benötigte Platz entspricht dabei mindestens dem Durchmesser des Deckels.
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Bei einem um eine horizontale Achse verschwenkbaren Gehäusedeckel muss zudem der Deckel beim Öffnen mit einem Teil seines Gewichts gehoben werden. Ist dies bei kleineren Vorrichtungen unter Umständen noch von Hand zu bewerkstelligen, so wird für größere Vorrichtungen hierzu jedoch immer ein Kran oder dergleichen notwenig sein mit den bereits beschriebenen Nachteilen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gute Zugänglichkeit des Zerkleinerungsraumes auch dann zu gewährleisten, wenn nur wenig Platz am Aufstellungsort der Vorrichtung zur Verfügung steht. Eine weitere Aufgabe besteht darin das Öffnen der Vorrichtung auf einfache und bequeme Art und Weise zu erreichen.
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Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird das Öffnen des Gehäuses in zwei Schritten ausgeführt. Zunächst wird der Deckel aus der Ebene der Gehäusewand angehoben und dann in einem zweiten Schritt in der Ebene des angehobenen Deckels seitlich verschoben. Sowohl das Anheben des Deckels als auch dessen seitliches Verschieben kann durch Ausführen einer Schwenk- oder Linearbewegung bewerkstelligt werden. Beispielsweise kann ein Heben des Deckels durch einen Schwenkvorgang um eine horizontale Achse erreicht werden. Demgegenüber ist jedoch ein lineares Anheben des Deckels bevorzugt, wie es im Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.
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Ebenso liegt im Rahmen der Erfindung ein lineares seitliches Verschieben des Deckels während des zweiten Schrittes. Die Erfindung bevorzugt jedoch ein seitliches Verschwenken des Deckels um eine zur Deckelebene vertikale Achse. Dadurch gelingt eine äußerst kompakte Bauweise mit dem Vorteil eines nur geringen Platzbedarfs. insbesondere der Platzbedarf vor dem Gehäusedeckel bleibt dank der Erfindung sehr gering.
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Um den Platzbedarf beim Öffnen des Gehäuses weiter zu optimieren, sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einen zusätzlichen dritten Schritt vor, bei dem der Deckel nach oder bereits während des seitlichen Verschiebens um eine in der Ebene des Deckels liegende und im Bereich des Schwerpunkts verlaufende Achse gedreht wird. Dies ermöglicht nach Anheben und Verschieben des Deckels dessen Drehen um beispielsweise 90 Grad, so dass er während des Wechsels der Zerkleinerungswerkzeuge äußerst platzsparend neben der Vorrichtung verstaut werden kann.
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Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht aber ebenso ein Drehen des Deckels um 180 Grad während der Durchführung des dritten Schrittes. Vor allem bei Vorrichtungen, mit an der Innenseite des Deckels angeordneten Bearbeitungswerkzeugen, kommt diese Eigenschaft besonders vorteilhaft zum Tragen, da nach Ausführung des dritten Schrittes die Bearbeitungswerkzeuge von oben besonders gut zugänglich sind.
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Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Erfindung bei der die Trennebene zwischen dem Deckel und dem Gehäuse im Außenumfang der Vorrichtung verläuft, und zwar mit Abstand zur Innenseite des Deckels. Das heißt, dass ein Teil des Gehäuseumfang einen Teil des Deckels darstellt und so eine ringförmige Einfassung der Deckelfläche bildet. Die dadurch erzielte Verstärkung des Deckels ermöglicht es der Hubvorrichtung den Deckel ohne weitere Maßnahmen lediglich von einem Kontaktpunkt am Deckelrand aus anzuheben.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
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1 eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
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2 eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte Vorrichtung,
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3 eine Vorderansicht auf die in 1 dargestellte Vorrichtung,
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4 einen Schnitt durch die in 2 dargestellte Vorrichtung entlang der Linie IV-IV,
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5 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Hubvorrichtung entlang der in 4 dargestellten Linie V-V,
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6 einen Horizontalschnitt durch die in 5 dargestellte Hubvorrichtung entlang der Linie VI-VI,
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7a bis c die in 1 dargestellte Vorrichtung nach einem ersten Schritt beim Öffnen der Vorrichtung, die
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8a und b die in 1 dargestellte Vorrichtung nach einem zweiten Schritt beim Öffnen der Vorrichtung und die
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9a und b die in 1 dargestellte Vorrichtung nach einem dritten Schritt beim Öffnen der Vorrichtung.
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Die 1 bis 3 geben einen Überblick über eine erfindungsgemäße Vorrichtung, während 4 deren inneren Aufbau zeigt. Man sieht zunächst einen rechteckförmigen Maschinengrundrahmen 1, der eine Plattform 2 trägt, auf der die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form einer Scheibenmühle 3 aufgebaut ist. Mit 4 ist eine senkrecht zur Plattform 2 verlaufende Achse bezeichnet. Eine dazu koaxial verlaufende zylindrische Wellenlagerung 5 ist an der Oberseite der Plattform 2 angeordnet. Die Wellenlagerung 5 trägt an ihrem oberen Ende ein in etwa scheibenförmiges, senkrecht zur Rotationsachse 4 ausgerichtetes Gehäuse 6, das durch eine senkrecht zur Rotationsachse 4 verlaufende, den Außenumfang des Gehäuses 6 schneidende Trennebene 49 in einen oberen und einen unteren Gehäuseteil unterteilt ist. Der obere Gehäuseteil bildet dabei einen Deckel 7, der mittels Schrauben 8 lösbar am unteren Teil des Gehäuses 6 befestigt ist. Der Deckel 7 weist in seinem Zentrum eine kreisförmige Öffnung 9 auf, in welche zur Beschickung der Scheibenmühle 3 mit Aufgabegut ein Rohrstutzen 10 (nur 4) mündet. Der Materialaustrag erfolgt über einen tangential aus dem Gehäuse 6 mündenden Materialauslass 11.
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Seitlich der Scheibenmühle 3 ist auf der Plattform 2 ein Antrieb in Form eines Elektromotors 17 befestigt, dessen Wellenende sich durch die Plattform 2 hindurch in den Bereich des Grundrahmens 1 erstreckt und über nicht weiter dargestellte Riemen die Scheibenmühle 3 antreibt.
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Der innere Aufbau der Scheibenmühle geht aus 4 hervor. Dort wird gezeigt, dass die Wellenlagerung 5 mit den Lagergruppen 13 die in der Rotationsachse 4 verlaufende Antriebswelle 12 aufnimmt. Das untere Ende der Antriebswelle 12 erstreckt sich ebenfalls durch eine Öffnung in der Plattform 2 in den Bereich des Grundrahmens 1, wo es eine Mehrrillenscheibe 14 trägt. Die Mehrrillenscheibe 14 ist über nicht weiter dargestellte Riemen mit dem Antrieb 17 verbunden.
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Das andere Ende der Antriebswelle 12 endet in dem vom Gehäuse 6 umschlossenen Zerkleinerungsraum 15. Dort sitzt eine Tragscheibe 16 drehfest auf dem Ende der Antriebswelle 12. Die Tragscheibe 16 ist umfangseitig an ihrer dem Deckel 7 zugewandten Seite mit ersten Zerkleinerungswerkzeuge 18 in Form von Segmenten oder eines Werkzeugringes bestückt. Die Einheit aus Antriebswelle 12, Tragscheibe 16 und erste Zerkleinerungswerkzeugen 18 bilden somit den Rotor.
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Unter Einhaltung eines Mahlspalts liegen den ersten Zerkleinerungswerkzeugen 18 zweite Zerkleinerungswerkzeuge 19 axial gegenüber. Die zweiten Zerkleinerungswerkzeuge 19 besitzen ebenfalls Segment- oder Ringform und sind ortsfest auf der Innenseite des Deckels 7 befestigt. Bei einer Rotation der Tragscheibe 16 findet somit eine Relativbewegung zwischen den Zerkleinerungswerkzeuge 18 und 19 statt, die die Mahlung des Aufgabeguts im Mahlspalt bewirkt. Mittels der Justierschrauben 20 (1 bis 3), die auf der Oberseite des Deckels 7 im umfangsnahen Bereich angeordnet sind, lässt sich der Mahlspalt in seiner Weite einstellen.
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Die 1 bis 4 zeigen zudem eine Hub- und Drehvorrichtung 21, die auf der Plattform 2 zwischen Antrieb 17 und Scheibenmühle 3 aus der Mitte der Plattform 2 heraus zum Rand hin versetzt angeordnet ist. Die Hub- und Drehvorrichtung 21 umfasst einen Fuß 22, der starr mit der Plattform 2 verbunden ist und einen Kopf 23, der fest mit dem Deckel 7 verbunden ist. Der Kopf 23 ist gegenüber dem Fußteil 22 höhenverstellbar und verschwenkbar.
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Der genauere Aufbau der Hub- und Drehvorrichtung 21 wird anhand der 4 bis 6 näher erläutert. Der Fuß 22 besitzt einen senkrecht zur Plattform 2 angeordneten Hohlzylinder 25, dessen Längsachse mit 24 bezeichnet ist und dessen stirnseitige Enden offen sind. Innerhalb der Hohlzylinders 25 ist ein Kolben 26 gleitend gelagert, dessen oberes Ende über das Ende des Hohlzylinders 25 hinausragt. Dadurch ist sowohl eine Längsverschieblichkeit des Kolbens 26 gegenüber dem Hohlzylinder 25 als auch ein Schwenken um die Achse 24 möglich.
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Aus den 5 und 6 geht zusätzlich hervor, dass in der oberen Hälfte des Kolbens 26 in dessen Außenumfang eine erste achsparallele Längsnut 27 begrenzter Länge eingeformt ist. Eine weitere entsprechende Längsnut 28 befindet sich auf gleicher Höhe und im Winkelabstand α (6) zur ersten Längsnut 27. Der Winkel α ist abhängig von der Größe der gewollten Schwenkbewegung.
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Der ersten Längsnut 27 radial gegenüberliegend sieht man eine sich radial durch die Wandung des Hohlzylinders 25 erstreckende Bohrung 29, in welcher ein zur Achse 24 hin federbelasteter Rastbolzen 30 verschieblich gelagert ist. Infolge der Vorspannung wird das innen liegende Ende des Rastbolzens 30 in der als Bolzenrast wirkenden Längsnut 27 gehalten und verhindert so eine Schwenkbewegung des Kolbens 26 gegenüber dem Hohlzylinder 25 um die Achse 24. Dagegen ist eine axiale Längsbewegung des Kolbens 26 innerhalb des Hohlzylinders 27 im Umfang der Länge des Längsnut 27 möglich. Durch Zug am äußeren Ende des Rastbolzens 30 entgegen der Federkraft gibt der Rastbolzen 30 die Längsnut 27 frei und erlaubt somit eine ungehinderte Bewegung des Kolbens 26 im Hohlzylinder 25.
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An der Unterseite der Plattform 2 in dem vom Grundrahmen 1 umschlossenen Bereich ist unterhalb des Fußes 22 eine Konsole 31 angeschweißt, deren zur Plattform 2 planparallele Lagerfläche 32 eine koaxial zur Achse 24 ausgerichtete hydraulische Zylinderkolbeneinheit 33 trägt. Deren beweglicher Kolben 34 erstreckt sich mit seinem freien Ende in eine zentrische Ausnehmung 35 an der unteren Stirnseite des Kolbens 26 an deren Grund ein koaxiales Drehlager 36 angeordnet ist. Dadurch wird eine Entkoppelung der Zylinderkolbeneinheit 33 von einer Drehbewegung des Kolbens 26 um die Achse 24 erreicht. Durch Beaufschlagung der Zylinderkolbeneinheit 33 mit Druck führt der Kolben 34 und damit der Kolben 26 eine Hubbewegung aus.
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Der Kopf 23 der Hub- und Drehvorrichtung 21 umfasst einen senkrecht zur Achse 24 ausgerichteten Hohlzylinder 37 mit einer Längsachse 46, dessen in Darstellungsebene linkes stirnseitiges Ende von einem Verschluss 38 bedeckt ist. Aus der unteren Umfangshälfte des Hohlzylinders 37 ragt ein zur Achse 24 koaxialer Rohrstutzen 39, der form- und kraftschlüssig auf das obere Ende des Kolbens 26 gesteckt und daran befestigt ist. Der Kolben 26, der Rohrstutzen 39 und der Hohlzylinder 37 bilden somit eine starre Einheit.
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Im Hohlzylinder 37 ist ein Kolben 40 gleitend gelagert und gegen eine axiale Verschiebung innerhalb des Hohlzylinders 37 gesichert. Der Kolben 40 besitzt etwa mittig drei auf einem Umfangskreis liegende sacklochartige Vertiefungen 41, 42 und 43, die einen gegenseitigen Winkelabstand von jeweils 90 Grad aufweisen. Die oben liegende Vertiefung 41 fluchtet mit einer sich radial durch den Hohlzylinder 37 erstreckenden Bohrung 44, in der ein wie bereits im Zusammenhang dem Hohlzylinder 25 beschriebener federbelasteter Rastbolzen 45 sitzt, dessen inneres Ende in die Vertiefung 41 eingreift und dadurch ein Verdrehen des Kolbens 40 in dem Hohlzylinder 37 blockiert. Erst nach teilweisem Herausziehen des Rastbolzens 45 entgegen der Federkraft wird die Vertiefung 41 freigegeben und der Kolben 40 kann eine Drehbewegung um seine Längsachse 46 ausführen. Nach einer Drehung um 90 Grad beziehungsweise 180 Grad rastet der Bolzen 45 infolge der Federkraft selbsttätig in die weiteren Vertiefungen 42 beziehungsweise 43 ein und fixiert den Kolben 40 in diesen Positionen.
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Das in Darstellungsebene rechte Ende des Kolbens 40 ragt aus dem Hohlzylinder 37 heraus und trägt ein kraftschlüssig daran befestigtes Winkelstück 47, das wiederum mittels der Schrauben 48 starr am Rand des Deckels 7 fixiert ist. Bewegungen des Kopfes 23 der Hub- und Drehvorrichtung 21 werden somit direkt an den Deckel 7 weitergegeben.
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Beim Betrieb der Scheibenmühle 3 wird das Aufgabegut über den Rohrstutzen 10 dem Zerkleinerungsraum 15 aufgegeben. Das Aufgabegut gelangt dabei zunächst zum zentralen Bereich der Tragscheibe 6, wo es infolge der wirkenden Fliehkräfte in den Mahlspalt getrieben und dort zwischen den Zerkleinerungswerkzeugen 18 und 19 zerkleinert wird. Anschließend wird es über den Materialauslass 11 tangential aus dem Zerkleinerungsraum 15 abgezogen. Dieser Betriebszustand ist in den 1 bis 5 gezeigt.
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Natürlicher Verschleiß, Reparaturen, regelmäßige Wartung oder Reinigung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung machen es erforderlich, die Vorrichtung in regelmäßigen Zeitintervallen zu öffnen, um dadurch Zugang zum Zerkleinerungsraum 15 zu erhalten. Dies geschieht durch Entfernen des Deckels 7 vom Gehäuse 6.
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Dazu werden nach Stillstand des Rotors die Schrauben 8 gelöst, so dass der Deckel 7 nur noch lose auf dem Gehäuse 6 aufliegt. Durch Beaufschlagung der Zylinderkolbeneinheit 33 mit Druck, was manuell oder motorisch geschehen kann, wird in einem ersten Schritt der Kolben 26 im Hohlzylinder 25 axial nach oben geschoben und damit der Kopf 23 der Hub- und Drehvorrichtung 21 und in der Folge der Deckel 7 angehoben. Während des Hubs, der nur wenige Zentimeter zu betragen braucht, gleitet der Rastbolzen 30 mit seinem inneren Ende innerhalb der Längsnut 27. Diesen Zustand zeigen die 7a bis c.
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Nach Beendigung des Hubvorgangs folgt in einem zweiten Schritt das Freilegen der Zugangsöffnung 50. Dazu wird der Bolzen 30 aus seiner Raststellung gezogen und der Kolben 26 mitsamt dem Kopf 23 der Hub und Drehvorrichtung 21 und dem Deckel 7 horizontal um die Achse 24 über den Rand der Plattform 2 hinaus verschwenkt bis der Rastbolzen 30 selbsttätig in die Längsnut 28 eingreift und den Kopf 23 in dieser Schwenkstellung arretiert. Die 8a und b geben diesen Zustand wieder.
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Will man den Deckel 7 nur platzsparend verstauen, während im Zerkleinerungsraum 15 Arbeiten zu erledigen sind, wird in einem dritten Schritt der Kolben 40 nach Lösen des Bolzens 45 aus seiner Raststellung um seine Längsachse 46 gedreht. Nach einer Winkeldrehung von 90 Grad greift der Rastbolzen 45 selbsttätig in die Vertiefung 42 ein, wobei der Deckel 7 eine vertikale Position einnimmt, in der er lediglich mit nur wenig mehr als seinem halben Durchmesser über die Ebene der Öffnung 50 übersteht. In dieser Position kann der Deckel 7 erforderlichenfalls um ein Stück zurück in Richtung der Scheibenmühle 3 geschwenkt werden, wodurch sich insgesamt eine äußerst kompakte Anordnung ergibt.
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Sind hingegen die an der Rückseite des Deckels 7 angeordneten Zerkleinerungswerkzeuge 19 zu ersetzen oder sonstige Arbeiten in diesem Bereich nötig, so wird im dritten Schritt der Deckel 7, wie in den 9a und b dargestellt, um 180 Grad gedreht, wobei der Rastbolzen 45 in die Vertiefung 43 eingreift. Dies entspricht einem vollständigen Wenden des Deckels 7, nach der die Zerkleinerungswerkzeuge 19 und die übrige Innenseite des Deckels 7 von oben frei zugänglich sind und daher vom Personal in einer ergonomisch günstigen Haltung gewechselt werden können. Das anschließende Schließen der Scheibenmühle 3 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
