-
Die
Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung für elastisch
und/oder plastisch verformbare Ein-Komponenten-Werkstoffe oder für
Mehrkomponenten-Werkstoffe, in denen mindestens ein Werkstoff elastisch
und/oder plastisch verformbar ist, mit einer Zuführvorrichtung,
einem Arbeitsraum und einer Ausgabevorrichtung, wobei im Arbeitsraum
mindestens ein erstes feststehendes Werkzeug und auf einem bewegbaren
Werkzeugträger mindestens ein zweites Werkzeug angeordnet
ist und wobei bei jeder Bewegung des Werkzeugträgers sich
zumindest der Ort des engsten Spalts zwischen dem ersten und dem
zweiten Werkzeug ändert.
-
Aus
der
US 5,695,131 ist
eine derartige Vorrichtung bekannt. Bei einer Relativbewegung beider Werkzeuge
zueinander nähern sich die beiden Werkzeuge aneinander
an, nachdem die Arbeitskanten einander passiert haben. Der Spalt
zwischen den beiden Werkzeugen verringert sich, wodurch das im Arbeitsraum
bearbeitete Werkstück unter hohem Energiebedarf zwischen
den einander gegenüberliegenden Werkzeugflächen
komprimiert wird. Der kürzeste Abstand der Werkzeuge ist
erreicht, sobald das bewegte Werkzeug die der Arbeitskante des feststehenden
Werkzeugs abgewandte Kante erreicht hat.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde,
eine Zerkleinerungsvorrichtung zu entwickeln, die einen geringen,
gleichförmigen Energiebedarf aufweist.
-
Diese
Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
Dazu ist die Länge des engsten Spalts zwischen dem ersten
und dem zweiten Werkzeug gleich dem geringsten Abstand der Arbeitskanten
dieser Werkzeuge.
-
Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
-
1:
Reifenzerkleinerungsvorrichtung;
-
2:
Zuführvorrichtung;
-
3:
Dimetrische Ansicht der Einschub- und der Rückhaltevorrichtung;
-
4:
Antrieb der Einschub- und der Rückhaltevorrichtung;
-
5:
Werkzeugträger mit Werkzeugen;
-
6:
Detail des Arbeitsraums;
-
7:
Ausgabevorrichtung.
-
Die 1 zeigt
eine Zerkleinerungsvorrichtung (1) für elastisch
und/oder plastisch verformbare Ein-Komponenten-Werkstoffe oder für
Mehrkomponenten-Werkstoffe, in denen mindestens ein Werkstoff elastisch
und/oder plastisch verformbar ist. Eine derartige Vorrichtung ist
beispielsweise eine Reifenzerkleinerungsvorrichtung (1).
In dieser werden z. B. als Werkstücke Altreifen, die aus
einem Verbundwerkstoff aus Stahl und vulkanisiertem Gummi bestehen,
zu einem Korngemenge aus Gummi- und Stahlteilen zerkleinert.
-
Die
Reifenzerkleinerungsvorrichtung (1) umfasst eine Zuführvorrichtung
(10), einen Arbeitsraum (80) und eine Ausgabevorrichtung
(180). Der Arbeitsraum (80) ist von einem Gehäuse
(5) umgriffen, in dessen oberen Bereich die Zuführvorrichtung
(10) angeordnet ist. Die Ausgabevorrichtung (180)
begrenzt den Arbeitsraum (80) und umfasst gegebenenfalls
eine unterhalb des Arbeitsraums (80) angeordnete Fördervorrichtung.
Die Zuführvorrichtung (10) kann zusätzlich
mit einer Haube versehen sein.
-
Die
in den 1 und 2 dargestellte Zuführvorrichtung
(10) umfasst einen Einführtrichter (11),
eine Einschub- (21) und eine Rückhaltevorrichtung
(41). Der Öffnungswinkel des Einführtrichters (11)
in der Zeichnungsebene beträgt beispielsweise 33 Grad.
Der sich von oben nach unten verjüngenden Einführtrichter
(11) hat in diesem Ausführungsbeispiel normal
zur Zeichnungsebene eine Länge, die 10 Millimeter größer
als der maximal aufnehmbare Reifendurchmesser. Der maximal aufnehmbare
Reifendurchmesser der hier dargestellten Zerkleinerungsvorrichtung
(1) beträgt 900 Millimeter. Bei einer anderen
Ausführung der Anlage kann der aufnehmbare Reifendurchmesser
bis zu 2000 Millimeter betragen.
-
Die
Einschubvorrichtung (21) umfasst drei z. B. senkrecht übereinander
angeordnete Einschubwalzen (22–24). Unterhalb
dieser Walzen (22–24) ist die Rückhaltevorrichtung
(41) angeordnet, die eine Rückhaltewalze (42)
umfasst. Letztere ist in den Darstellungen der 1 und 2 senkrecht
unter den vorgenannten Walzen (22–24)
angeordnet. Die Walzen (22–24, 42)
begrenzen in diesen Darstellungen die linke Seite des Einführtrichters
(11).
-
Die
rechte Seite des in den 1 und 2 dargestellten
Einführtrichters (11) wird mittels einer Trichterflanke
(12) begrenzt. Auf der Außenseite des Einführtrichters
(11) sind hier drei Hilfswalzen (52–54)
angeordnet.
-
Auf
allen Einschubwalzen (22–24) und auf der
Rückhaltewalze (42) sitzen beispielsweise formschlüssig
befestigte, gegenseitig um z. B. eine halbe Teilung versetzte Hakenscheiben
(26–28, 43), vgl. 3.
Die oberste Einschubwalze (22) hat beispielsweise 14 Hakenscheiben
(26), die dritte Einschubwalze (24) hat 12 Hakenscheiben
(28). Die einzelnen Hakenscheiben (26–28; 43)
einer Walze (22–24; 42) haben
voneinander ein Abstand von z. B. 60 Millimeter. Die Hakenscheiben
(26, 27; 27, 28; 28, 43)
zweier benachbarter Walzen (22, 23; 23, 24; 24, 42)
sind in axialer Richtung der Walzen (22, 23, 24, 42)
gegeneinander versetzt.
-
Die
Hakenscheiben (26, 27, 28) der drei Einschubwalzen
(22–24) der Einschubvorrichtung (21) haben
stumpfe Haken (31–33), die entgegen der Drehrichtung
(25) der Hakenscheiben (26–28) – in der 2 ist
diese im Uhrzeigersinn orientiert – zeigen. Die Haken (26–28)
haben somit eine lange (34) und eine kurze Flanke (35),
wobei in der Drehrichtung (25) der Hakenscheiben (26–28)
die langen Flanken (34) vorne liegen. Die langen Flanken
(34) werden im Folgenden als Druckflanken (34)
und die kurzen Flanken (35) als Halteflanken (35)
bezeichnet.
-
Der
Durchmesser der Hakenscheiben (26, 27) der oberen
beiden Einschubwalzen (22, 23) ist z. B. gleich
groß, der Durchmesser der Hakenscheiben (28) der
dritten Einschubwalze (24) beträgt beispielsweise
75% dieses Durchmessers.
-
Der
Durchmesser der Hakenscheiben (43) der Rückhaltewalze
(42) beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
etwa 69 der Durchmesser der Hakenscheiben (26, 27)
der ersten zwei Einschubwalzen (22, 23), so dass
die Umfangsgeschwindigkeit der Hakenscheiben (43) der Rückhaltewalze
(42) entsprechend geringer ist. Die Haken (46)
der Hakenscheiben (43) sind spitz ausgebildet und sind
entgegen der Drehrichtung (45) der Rückhaltewalze
(42) ausgerichtet.
-
Alle
drei Einschubwalzen (22–24) und die Rückhaltewalze
(42) werden beispielsweise mittels eines gemeinsamen Antriebsmotors
(61) mit z. B. nachgeschaltetem Übersetzungsgetriebe
angetrieben, vgl. die 3 und 4. Sie können
aber auch einzeln angetrieben werden. Auf der Getriebeabtriebswelle
(62) sitzen zwei Kettenräder (63, 64),
das jeweils mittels einer Rollenkette (65, 66)
mit einem Kettenrad (36, 37) auf der ersten (22)
und der zweiten Einschubwalze (23) verbunden ist. Auf der
zweiten Einschubwalze (23) sitzt ein zweites Kettenrad (38),
das mittels einer weiteren Rollenkette (67) ein Kettenrad
(39), auf der dritten Einschubwalze (24) antreibt.
Eine weitere Rollenkette (68) verbindet ein weiteres Kettenrad
(29) auf der zweiten Einschubwalze (23) mit einem
Kettenrad (47) auf der Rückhaltewalze (47).
Die letztgenannten Kettenräder (29, 38, 39, 47)
haben beispielsweise die gleiche Zähnezahl, so dass die
Winkelgeschwindigkeit der zwei Einschubwalzen (23, 24)
und der Rückhaltewalze (42) gleich groß ist.
Aufgrund des geringeren Außendurchmessers der Hakenscheiben
(28) der dritten Einschubwalze (24) ist deren
Umfangsgeschwindigkeit geringer als die Umfangsgeschwindigkeit der ersten
beiden Einschubwalzen (22, 23).
-
Um
die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Hakenräder
(26–28) zu erzeugen, können
auch die Durchmesser und/oder die Zähnezahlen der Kettenräder
(63, 64, 36–38, 39, 47) verändert
werden. Beispielsweise können dann zumindest für
die ersten drei Einschubwellen (22–24) identische
Hakenräder eingesetzt werden. Auch andere Antriebsanordnungen
sind denkbar.
-
Die
Hilfswalzen (52–54) haben Hakenscheiben
(56), die durch Schlitze (13) in den Einführtrichter (11)
hineinragen. Die Hakenscheiben (56) haben radial orientierte,
abgeschrägte Haken (57). Alle diese Hilfswalzen
(52–54) werden gemeinsam mittels eines hier
nicht dargestellten Rollenkettentriebs von einem Elektromotor (59)
angetrieben. Im Ausführungsbeispiel ist die Drehrichtung
(53) der Hilfswalzen (52–54) entgegen
dem Uhrzeigersinn orientiert.
-
Die
untere Einschubwalze (24) ist beispielsweise in einem Führungslangloch
(71) um die zweite Einschubwalze (23) schwenkbar.
Hierzu ist z. B. eine pneumatische Zylinder-Kobeneinheit mit dem
Mitnehmer (72) verbunden.
-
Auch
die Rückhaltewalze (42) ist um die zweite Einschubwalze
(23) schwenkbar. Der Antrieb hierfür befolgt z.
B. mittels des Mitnehmers (73) und einer hier nicht dargestellten
pneumatischen Zylinder-Kolbeneinheit. Diese Zylinder-Kolbeneinheiten halten
beispielsweise die dritte Einschubwalze (24) und die Rückhaltewalze
(42) mit einem konstanten Druck in den 1 und 2 dargestellten
Lage. Übersteigt der Druck in einer der Zylinder-Kolbeneinheit
beispielsweise einen Schwellenwert von 4 bar, wird die entsprechende
Walze (24; 42) geschwenkt. Der maximale Schwenkwinkel,
den die beiden schwenkbaren Walzen (24, 42) aus
ihrer in der Darstellung der 1 gezeigten
Ruhelage ausgeschwenkt werden können, beträgt
z. B. 12 Grad im Uhrzeigersinn.
-
Im
Arbeitsraum (80) sind im Ausführungsbeispiel drei
feststehende Gruppen (141–143) von Werkzeugen
(151) und 36 auf einem bewegbaren Werkzeugträger
(91) befestigte Werkzeuge (111; 112)
angeordnet. Der in der 5 dargestellte Werkzeugträger
(91) ist in diesem Ausführungsbeispiel eine im
Gehäuse (5) rotierbar gelagerte Walze (91), deren
größter Durchmesserbereich z. B. 500 Millimeter
beträgt. Ihre Gesamtlänge beträgt z.
B. 1340 Millimeter, die Länge des größten
Durchmesserbereiches (92) ist in diesem Ausführungsbeispiel
870 Millimeter. An den zu den abgestuften Lagersitzen (93, 94)
orientierten Stirnseiten (96) des maximalen Durchmesserbereichs
(92) sind jeweils vier Vorsprünge (97)
mit einer Länge von z. B. 15 Millimetern und einer Breite
von 40 Millimetern angeordnet. Diese Vorsprünge (97)
schließen mit einer Radialen auf die Mittelachse (95)
der Walze (91) beispielsweise einen Winkel von 30 Grad
entgegen der Rotationsrichtung (99) ein.
-
Außerhalb
des Lagersitzes (94) sitzt z. B. mit einer Passfederverbindung
gesichert ein Zahnscheibe (98), die beispielsweise von
einem Elektromotors z. B. mittels eines Zahnriementriebs antreibbar
ist.
-
Der
große Durchmesserbereich (92) der Walze weist
z. B. 36 Einsenkungen (103) auf, in denen jeweils ein z.
B. quaderförmiger Werkzeugklotz (105) sitzt. Die
Einsenkungen (103) sind in der Längsrichtung der
Walze (91) in diesem Ausführungsbeispiel in zwölf
Reihen (121–132) angeordnet, die zueinander
jeweils einen Abstand von z. B. 67 Millimetern haben. Jeweils drei
um je 120 Grad zueinander versetzte Einsenkungen (103)
sind entlang einer Umfangslinie angeordnet. Die einzelnen Reihen
(121–132) der Einsenkungen sind gegeneinander versetzt.
Beispielsweise sind die Einsenkungen (103) der ersten beiden
Reihen (121, 122) um 30 Grad zueinander versetzt,
die Einsenkungen (103) der dritten Reihe (123)
sind um 60 Grad gegenüber den Einsenkungen der zweiten
Reihe (122) versetzt. Die Einsenkungen (103) der
vierten Reihe (124) sind um 30 Grad gegenüber
den Einsenkungen (103) der dritten Reihe (123)
versetzt und die Einsenkungen der fünften Reihe sind um
50 Grad gegenüber den Einsenkungen (103) der vierten
Reihe (124) versetzt, etc. Insgesamt sind die Einsenkungen
(103) so jeweils um 10 Grad zueinander versetzt, wobei
sich in der Darstellung der 5 in der
Längsrichtung zwei nach rechts orientierte Reihen (121, 122; 125, 126; 129, 130)
von Einsenkungen (103) und zwei nach links orientierte
Reihen (123, 124; 127, 128; 131, 132)
von Einsenkungen (103) abwechseln.
-
Alle
Einsenkungen (103) haben identische Abmessungen und sind
taschenförmig ausgebildet, wobei die in der Rotationsrichtung
vorne liegende Kante (104) an die Umfangsfläche
(106) angrenzt. Die Bodenflächen (107)
haben im Ausführungsbeispiel eine Länge von 124
Millimetern und eine Breite von 70 Millimetern. Sie tangieren einen
mit der Walze (91) koaxialen gedachten Zylinder, dessen
Durchmesser 95% des Außendurchmessers der Walze (91)
beträgt.
-
In
den Bodenflächen (107) sind Gewindeeinsenkungen
eingebracht, in denen die Werkzeugklötze (105)
z. B. mittels Innensechskantschrauben (109) befestigt sind.
-
Die
Werkzeugklötze (105) umfassen die rotierbaren
Werkzeuge (111, 112). Hierbei liegt ein Werkzeug
(111) in der Rotationsrichtung (99) des Werkzeugträgers
(91) vor einem Werkzeug (112). Die Werkzeuge (111, 112)
haben jeweils eine in der Rotationsrichtung (99) vorne
liegende Arbeitskante (115), eine Arbeits- (116)
und eine Freifläche (117), vgl. 6.
Die jeweilige Arbeitskante (115) ist z. B. gerade ausgebildet
und liegt beispielsweise parallel zur Mittelachse (95)
der Walze (91). Alle Arbeitskanten (115) sind
somit Mantellinienabschnitte eines zur Mittelachse (95)
des Werkzeugträgers (91) koaxialen gedachten Zylinders
(119). Die Arbeitskanten (115) können
aber auch gebogen oder schräg ausgeführt sein,
solange jeder Punkt der Arbeitskanten (115) ein Punkt der
Mantelfläche des gedachten Zylinders (119) ist.
Der von der Arbeits- (116) und der Freifläche (117)
eingeschlossene Keilwinkel (118) beträgt z. B.
90 Grad. Im Ausführungsbeispiel sind damit die Arbeitsflächen
(116) der rotierbaren Werkzeuge (111, 112)
in der Rotationsrichtung (99) um einen Winkel von 14 Grad
zu einer Radialen zur Mittelachse (95) des Werkzeugträgers
(91) versetzt. Der Keilwinkel (118) kann auch
kleiner sein, wobei jedoch die Freifläche (117)
den gedachten Zylinder (119) nicht schneidet und die Arbeitsfläche
(116) keinen entgegen der Rotationsrichtung (99)
gerichteten Winkel mit einer Radialen zur Mittelachse (95)
des Werkzeugträgers (91) einschließt.
-
Die
feststehenden Werkzeuge (151) sind beispielsweise im Gehäuse
(5) befestigte Platten (146) mit einer integrierten
Anschlagleiste (147). Sie ragen mit ihren der Anschlagleiste
(147) abgewandten Ende in Richtung des rotierbaren Werkzeugträgers
(91). Im Ausführungsbeispiel sind jeweils drei feststehende
Werkzeuge (151) nebeneinander angeordnet und bilden eine
Werkzeuggruppe (141–143). Eine Werkzeuggruppe
(141–143) kann aber auch ein einzelnes
Werkzeug (151) oder z. B. fünf nebeneinander angeordnete
feststehende Werkzeuge (151) umfassen. Die erste Gruppe
(141) von Werkzeugen (151) ist in der Darstellung
der 1 in der Rotationsrichtung um einen Winkel von
20 Grad zur Vertikalen in der Rotationsrichtung (99) versetzt,
die zweite Gruppe (142) von Werkzeugen (151) ist
in der Rotationsrichtung (99) um einen Winkel von 175 Grad zur
ersten Werkzeuggruppe (141) versetzt.
-
Der
von der dritten (143) und der zweiten Werkzeuggruppe (142)
eingeschlossene Winkel beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
128 Grad. Die feststehenden Werkzeuge (151) sind damit
so angeordnet, dass ihre Winkelteilung kein ganzzahliges Vielfaches
der Winkelteilung der rotierbaren Werkzeuge (111, 112)
ist.
-
Die
Werkzeuge (111, 112; 151) sind beispielsweise
aus einem gehärteten Werkzeugszahl für Kaltarbeit
hergestellt, z. B. X153CrMoV12 mit der Werkstoffnummer 1.2379.
-
Jedes
der feststehenden Werkzeuge (151) hat eine entgegen der
Rotationsrichtung (99) des Werkzeugträgers (91)
orientierte Arbeitskante (155), in der eine Arbeitsfläche
(156) und eine Freifläche (157) aneinander
angrenzen. Der Keilwinkel (158) dieser Werkzeuge (151)
beträgt z. B. 90 Grad. Dieser Keilwinkel (158)
kann bei gleicher Lage der Arbeitsfläche (156)
auch kleiner sein. Die Werkzeuge (151) sind einzeln in
radialer Richtung und in der Winkellage einstellbar. Im Ausführungsbeispiel
sind sie so eingestellt, dass ihre z. B. geraden Arbeitskanten (155)
miteinander fluchten und zumindest annähernd parallel liegen
zu den Arbeitskanten (115) der rotierbaren Werkzeuge (111, 112).
Auch die Arbeitskanten (155) der feststehenden Werkzeuge
(151) können schräg oder gebogen ausgeführt
sein, solange jeder ihrer Punkte ein Mantelflächenpunkt
eines zum rotierbaren Werkzeugträger (91) gedachten
koaxialen Zylinders ist. Die Arbeitsflächen (156)
der feststehenden Werkzeuge (151) sind im Ausführungsbeispiel
so ausgerichtet, dass diese mit der Rotationsachse (95) des
rotierbaren Werkzeugträgers (91) in einer gemeinsamen
Ebene liegen. Die Summe der Längen aller Arbeitskanten
(115) der rotierbaren Werkzeuge (111, 112)
ist im Ausführungsbeispiel gleich der Summe der Länge
aller Arbeitskanten (155) der feststehenden Werkzeuge (151).
Sie beträgt hier 2520 Millimeter. Diese Länge
entspricht damit zumindest annähernd der Summe aus der
Um fangslänge des maximalen Durchmesserbereichs (92)
des Werkzeugträgers (91) und der Länge
dieses Bereichs (92).
-
In
der 6 ist ein Detail des Arbeitsraums (80)
mit einem feststehenden (151) und einem rotierbaren Werkzeug
(111) dargestellt. Bei einer Rotation des Werkzeugträgers
(91) wandert die Arbeitskante (115) des rotierbaren
Werkzeugs (111) entlang der Mantelfläche des gedachten
Zylinders (119). Bei einer Bewegung des rotierbaren Werkzeugs
in Rotationsrichtung (99) in die in der 5 dargestellte
Lage nähert sich das rotierende Werkzeug (111)
und das feststehende Werkzeug (151) aneinander an. Der kürzeste
Abstand der Werkzeuge (111, 151) ist der Abstand
zwischen den jeweiligen Arbeitskanten (115, 155).
In der dargestellten Position begrenzen die beiden Arbeitskanten
(115, 155) den engsten Spalt (161) zwischen
dem rotierenden (151) und dem feststehenden Werkzeug (151).
Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt in dieser Position
die Arbeitskante (115) des rotierbaren Werkzeugs (111)
in der Ebene, in der die Arbeitsfläche (156) des
feststehenden Werkzeugs (151) und die Rotationsachse (95)
des rotierbaren Werkzeugträgers (91) liegt. Der
Abstand der Werkzeuge (111, 151) beträgt
nun beispielsweise 0,1 Millimeter, er kann aber bis zu einem Millimeter betragen.
-
Bei
einer Fortsetzung der Rotation des rotierbaren Werkzeugs (111)
in der Rotationsrichtung (99) wandert die Arbeitskante
(115) weiter entlang der Mantelfläche des gedachten
Zylinders (119). Die Radiale durch die Rotationsachse (95)
und die Arbeitskante (115) trifft nun auf die Freifläche
(157) des feststehenden Werkzeugs (151). Der Abstand
zwischen den Werkzeugen (111, 151) wird größer.
Gleichzeitig ändert sich – zumindest bezogen auf
das feststehende Werkzeug (151) und das Gehäuse
(5) – die Lage des momentan engsten Spalts (161)
zwischen den Werkzeugen (111, 151). Damit wird
bei jeder Bewegung des Werkzeugträgers (91) der
Ort des engsten Spaltes (161) zwischen den beiden Werkzeugen (111, 151)
verändert.
-
In
der Reifenzerkleinerungsvorrichtung (1) des Ausführungsbeispiels
sind die feststehenden (151) und die rotierbaren Werkzeuge
(111, 112) so verteilt, dass zu jedem Zeitpunkt
maximal eine Arbeitskante (115) eines einzigen rotierbaren
Werkzeugs (111; 112) in der Ebene der Arbeitsfläche
(156) des feststehenden Werkzeugs (151) liegt.
Der kürzeste Abstand wird damit im Ausführungsbeispiel von
2,8% der Summe der Länge aller Arbeitskanten (115, 155)
begrenzt. Die Länge der den kürzesten Abstand
begrenzenden Arbeitskanten (115, 155) kann bis
zu 5% der Summe der Längen aller Arbeitskanten (115, 155)
betragen.
-
Bei
einer gebogenen Ausführung der Arbeitskanten (115; 155)
der feststehenden und/oder der rotierbaren Werkzeuge (151; 111, 112) ändert sich
bei einer Rotation der Ort des engsten Spaltes (161) zwischen
den Werkzeugen (151; 111, 112) z. B. in
axialer Richtung des Werkzeugträgers (91). In
diesem Fall ist der Abstand der Werkzeuge (151; 111, 112)
in dem Winkelsegment konstant, in dem die Arbeitskanten (115, 155)
aneinander passieren.
-
In
der 7 ist die Ausgabevorrichtung (180) dargestellt.
Sie umfasst zwei Siebe (181, 182), die z. B. koaxial
zum rotierbaren Werkzeugträger (91) zwischen der
ersten (141) und der zweiten (142) und zwischen
der zweiten (142) und der dritten Gruppe (143)
feststehender Werkzeuge (151) angeordnet sind. Das erste
Sieb (181) überstreicht somit im Ausführungsbeispiel
ein Winkelsegment von 160 Grad, das zweite (182) von 113
Grad. Der Abstand der Siebe (181, 182) vom Werkzeugträger
(91) beträgt beispielsweise ein Zehntel des Durchmessers
des Werkzeugträgers (91). Der Abstand der Siebe
(181) zum Werkzeugträger (91) kann sich
in der Rotationsrichtung (99) verkleinern, wobei der größte
Abstand beispielsweise in der Rotationsrichtung (99) unmittelbar
hinter der jeweiligen Gruppe (141–143)
feststehender Werkzeuge (151) liegt. Die Siebe (181, 182) haben
im Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Durchbrüchen
(183) gleichen Querschnitts, z. B. 25 Millimeter. Die Siebe
(181, 182) sind von Leitblechen (184, 185)
umgeben.
-
Die
Siebe (181, 182) und Leitbleche (184, 185)
sind an Trägern (186, 187) befestigt,
die z. B. in Gelenkwellen (188, 189) schwenkbar
gelagert sind. In der Darstellung der 1 sind beide
Träger (186, 187) z. B. verriegelt. Um
die Träger (186, 187) mit den Sieben
(181, 182) aufzuschwenken, kann nach dem Entriegeln
z. B. ein Seil oder eine Kette in der Öse (191)
angeschlagen werden und die Ausgabevorrichtung (180) mittels
der Antriebseinheiten (192, 193) geöffnet
werden. Nach dem Öffnen kann der Arbeitsraum (80)
gereinigt werden und/oder die Werkzeuge (151, 111, 112)
ausgetauscht werden, etc.
-
Unterhalb
der Siebe (181, 182) kann z. B. eine Fördervorrichtung
und ein Magnetabscheider angeordnet sein.
-
Um
z. B. aus einem Altreifen ein Korngemenge herzustellen, wird der
Reifen unzerteilt oder vorzerkleinert z. B. mittels eines Transportbandes
in den Einführtrichter (11) der Zuführvorrichtung
(10) gegeben. Die Einschubwalzen (22–24)
und die Hilfswalzen (51–54) rotieren
in ihrer jeweiligen Drehrichtung (25, 55). Die
Einschubvorrichtung (21) erfasst den Reifen oder die Reifenteile
und schiebt diese in Richtung des Arbeitsraums (80). Dieses
Einschieben unterstützen die Hilfswalzen (51–54),
die den Reifen an der Trichterflanke (12) entlang fördern.
Die Hakenscheiben (26 – 56) drücken gegen
den Reifen, ohne in den Reifen einzudringen. Die Umfangsgeschwin digkeit
der Hakenscheiben (28) der dritten Einschubwalze (24)
ist geringer als Umfangsgeschwindigkeit der Hakenscheiben (26, 27)
der ersten beiden Walzen (22, 23) so dass die
Einschubgeschwindigkeit des Reifens verringert wird. Die spitzen
Haken (46) der Rückhaltewalze (42) greifen
in den Reifen ein. Aufgrund ihrer geringen Umfangsgeschwindigkeit – im
Ausführungsbeispiel beträgt die Umfangsgeschwindigkeit
der Haken (46) z. B. 69% der Umfangsgeschwindigkeit der
Hakenscheiben (26) der Einschubwalze (22) – verzögern
sie den Reifen. Der Reifen tritt in Rotationsrichtung (99)
des Werkzeugträgers (91) unmittelbar hinter dem
oberen Scheitelpunkt in den Arbeitsraum (80) ein.
-
Falls
der Reifen klemmen sollte, steigt der Druck an den Zylinder-Kolbeneinheiten
z. B. auf einen Druck über dem eingestellten Schwellenwert
an. Die unterste Einschubwalze (24) und/oder die Rückhaltewalze
(42) werden dann einzeln oder gemeinsam um die zweite Einschubwalze
(23) geschwenkt. Die Steuerung kann automatisch oder manuell
erfolgen. Bei einer automatischen Steuerung kann diese z. B. pneumatisch,
hydraulisch, mittels eines Federelements, etc. erfolgen. Bei einer
manuellen Steuerung werden die Walzen (24, 42)
einzeln oder gemeinsam z. B. mittels einer Kurbel oder einer Schraube
eingestellt. Nach dem Ausschwenken wandert der Reifen u. a. aufgrund
seiner Schwerkraft in Richtung des Arbeitsraums (80).
-
Die
Drehzahl des rotierbaren Werkzeugträgers (91)
beträgt beispielsweise 300 Umdrehungen pro Minute. Die
Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitskanten (115) der rotierbaren
Werkzeuge (111, 112) ergibt sich damit zu 9 Meter
pro Sekunde.
-
Sobald
der Reifen in den Arbeitsraum (80) gelangt, wird er von
den rotierenden Werkzeugen (111, 112) mitgenommen.
Diese ziehen den Reifen in Richtung der feststehenden Werkzeuge
(151).
-
Hierbei
wird der Reifen zwischen den Werkzeugen (111, 112)
und der Rückhaltewalze (42) gedehnt. Die z. B.
zwei Werkstoffe des Verbundmaterials, aus dem der Reifen hergestellt,
werden hierbei unterschiedlich stark verformt. Während
das Gummi eine weite elastische und plastische Dehnung zulässt,
erlauben die Stahldrähte vor dem Bruch nur eine geringere
elastische und plastische Dehnung. Die beiden Werkstoffe des Verbundwerkstoffs
werden somit auseinandergerissen. Teile des Reifens liegen nun an
der Arbeitsfläche (116) des rotierenden Werkzeugs
(111) an und werden in Richtung des feststehenden Werkzeugs
(151) gefördert. Beim Passieren der beiden Arbeitskanten
(115, 155) werden die Stahlteile des Reifens abgeschert,
während die Gummiteile mittels des Spalts (161)
zwischen den Arbeitskanten (115, 155) gehalten
und in Umfangsrichtung gedehnt werden. Die Gummiteile werden auseinandergerissen.
Beim Auseinanderreißen wird der Querschnitt der Gummiteile
verändert, gegebenenfalls wird das einzelne Gummiteil zusätzlich
gequetscht. Die Stahlteile des Reifens liegen beispielsweise weiter
an den Arbeitsflächen (116, 156) an und tragen
somit zusätzlich zum Zerreißen der Gummiteile
bei. Gleichzeitig werden die Gummiteile und die Stahlteile voneinander
getrennt. Hierbei werden auf die Werkzeuge (111, 112, 151)
im Wesentlichen Kräfte nur in Umfangsrichtung, also auf
die Arbeitsflächen (116, 156) aufgebracht.
Die Freiflächen (117, 157) bleiben weitgehend
unbelastet, so dass nur geringe radiale Kräfte auf die
Lagerungen entstehen.
-
Sobald
die Arbeitskante (115) des ersten rotierenden Werkzeugs
(111) die Arbeitskanten (155) der ersten Gruppe
(141) feststehender Werkzeuge (151) passiert hat,
nähert sich die Arbeitskante (115) des nächsten
rotierenden Werkzeugs (112) dieser Gruppe (141)
feststehender Werkzeuge (151). Auch beim Passieren dieser
Arbeitskanten (115, 155) werden Reifenteile zerkleinert.
Beim Passieren der Arbeitskanten (115, 155) ist für
eine kurze Zeitdauer eine erhöhte Antriebsleistung erforderlich.
Da jedoch zu einem Zeitpunkt maximal 5% der Länge aller
Arbeitskanten (115, 155) miteinander zusammenwirken,
sind die Schwankungen der Leistungsaufnahme sehr gering. Die hohe
Anzahl der Werkzeuge (111, 112, 151)
führt damit zu einer großen Anzahl an Leistungsspitzen
und Leistungssenken geringer Amplitude. Im Ausführungsbeispiel
sind es pro Umdrehung des Werkzeugträgers (91)
108 Leistungsspitzen und Leistungssenken. Somit besteht beim Betrieb
ein weitgehend konstanter, niedriger Leistungsbedarf. Dementsprechend
hat die Vorrichtung (1) einen geringen Energiebedarf.
-
Bei
einer schrägen oder gebogenen Ausführung der Arbeitskanten
(115, 155) kann die Amplitude der erforderlichen
Leistungsaufnahme gegebenenfalls weiter gesenkt werden.
-
Die
zerkleinerten Reifenteile werden von den rotierenden Werkzeugen
(111, 112) weiter in der Rotationsrichtung (99)
gefördert. Hierbei werden die zerkleinerten Reifenteile
u. a. aufgrund der Zentrifugalkraft entlang der Arbeitsfläche
(116) in Richtung der Siebe (181, 182)
gefördert. Bei der Passage der nächsten Gruppe
(142) feststehenden Werkzeuge (151) werden die
Reifenteile weiter zerkleinert. Diese Reifenteile können
durch den Zerkleinerungsvorgang erwärmen und verbacken.
Haben die so entstandenen Reifenteile einen Querschnitt, der kleiner
ist als der Durchmesser eines Siebdurchbruchs (183), durchtreten
sie das Sieb (181, 182) und werden mittels der
Leitbleche (184, 185) z. B. in Richtung des Transportbandes
und des Magnetabscheiders gefördert. Auf dem Transportband
bildet sich ein Korngemenge aus Gummi- und aus Stahlkörnern,
deren maximaler Querschnitt dem freien Querschnitt eines Siebdurchbruchs
(183) entspricht.
-
Das
im Arbeitsraum (80) geförderte Material wird mittels
der versetzt angeordneten Werkzeugklötze (105)
axial in z. B. drei Bereiche konzentriert, die z. B. zwischen der
zweiten (122) und dritten (123), sechsten (126)
und siebten (127) und der zehnten (130) und elften
Werkzeugreihe (131) liegen. Da keine zwei nebeneinander
angeordnete rotierende Werkzeuge (111, 112) zeitlich
nacheinander in Eingriff kommen, wird der Werkzeugträger
(91) weitgehend gleichmäßig belastet.
-
Die
seitlich am Werkzeugträger (91) angeordneten Vorsprünge
(97) verhindern bei der Rotation des Werkzeugträgers
(91) ein Eindringen von Reifenteilen in die Lagerungsbereiche.
Möglicherweise eingedrungene Reifenteile werden durch den
bei der Rotation des Werkzeugträgers (91) entstehenden Luftzug
zurück in den Arbeitsraum (80) gefördert.
-
Zwischen
den rotierenden Werkzeugen (111, 112) und den
Sieben (181, 182) können sich beim Betrieb
der Vorrichtung (1) Reifenteile ansammeln, die noch nicht
auf das erforderliche Kornmaß zerkleinert sind. Diese Reifenteile
werden bei der weiteren Rotation wieder mitgerissen und weiter zerkleinert. Aufgrund
der großen Siebfläche wird selbst bei der Blockierung
eines Siebs (181; 182) der Austrag der zerkleinerten
Reifenteile nicht behindert. Somit ist zur weiteren Bearbeitung
keine Erhöhung der Antriebsleistung – und damit
keine zusätzliche Energie – für den rotierbaren
Werkzeugträger (91) erforderlich.
-
Aufgrund
des gleichförmigen Leistungsbedarfs werden die Werkzeuge
(111, 112, 151) weitgehend gleichmäßig
beansprucht. Die Arbeitskanten (115, 155) und
Arbeitsflächen (116, 156) der feststehenden
(151) und der rotierbaren Werkzeuge (111, 112)
unterliegen zumindest annähernd der gleichen Verschleißbeanspruchung.
Die weitgehend unbelasteten Freiflächen (117, 157) werden
nur im geringen Maße auf Verschleiß beansprucht.
Sollte z. B. ein rotierbares Werkzeug (111; 112)
abgenutzt sein, kann im Ausführungsbeispiel nach dem Öffnen
des Arbeitsraums (80) der entsprechende Werkzeugklotz (105)
um 180 Grad gedreht werden. Die neue Arbeitskante (115)
ist nun beispielsweise die Kante, die bisher entgegen der Rotationsrichtung
(99) orientiert war.
-
Statt
eines Reifens kann mit der beschriebenen Vorrichtung auch ein anderer
elastisch und/oder plastisch verformbarer Ein-Komponentenwerkstoff zerkleinert
werden. Auch eine Zerkleinerung eines Mehrkomponentenwerkstoffs,
bei dem z. B. nur ein Werkstoff elastisch und/oder plastisch verformbar
ist, ist denkbar.
-
Der
bewegbare Werkzeugträger (91) kann anstatt als
Walze (91) auch als Bandförderer, Kettenförderer,
etc. ausgeführt sein. Die feststehenden Werkzeuge (151)
haben dann beispielsweise alle den gleichen Abstand von diesem Werkzeugträger (91).
-
- 1
- Zerkleinerungsvorrichtung,
Reifenzerkleinerungsvorrichtung
- 5
- Gehäuse
- 10
- Zuführvorrichtung
- 11
- Einführtrichter
- 12
- Trichterflanke
- 13
- Schlitze
- 21
- Einschubvorrichtung
- 22
- erste
Einschubwalze, obere Einschubwalze
- 23
- zweite
Einschubwalze, mittlere Einschubwalze
- 24
- dritte
Einschubwalze, untere Einschubwalze
- 25
- Drehrichtung
von (22–24)
- 26
- Hakenscheiben
von (22)
- 27
- Hakenscheiben
von (23)
- 28
- Hakenscheiben
von (24)
- 29
- Kettenrad
auf (23)
- 31–33
- Haken
von (26–28)
- 34
- lange
Flanke, Druckflanke
- 35
- kurze
Flanke, Halteflanke
- 36
- Kettenrad
auf (22)
- 37
- Kettenrad
auf (23)
- 38
- Kettenrad
auf (23)
- 39
- Kettenrad
auf (24)
- 41
- Rückhaltevorrichtung
- 42
- Rückhaltewalze
- 43
- Hakenscheiben
von (42)
- 45
- Drehrichtung
von (42)
- 46
- Haken
von (43)
- 47
- Kettenrad
auf (42)
- 52–54
- Hilfswalzen
- 55
- Drehrichtung
von (52–54)
- 56
- Hakenscheiben
von (52–54)
- 57
- Haken
von (56)
- 59
- Elektromotor
- 61
- Antriebsmotor
- 62
- Getriebeabtriebswelle
- 63
- Kettenrad
- 64
- Kettenrad
- 65
- Rollenkette
- 66
- Rollenkette
- 67
- Rollenkette
- 68
- Rollenkette
- 71
- Führungslangloch
- 72
- Mitnehmer
- 73
- Zapfen
- 80
- Arbeitsraum
- 91
- bewegbarer
Werkzeugträger, rotierbarer Werkzeugträger, rotierbare
Walze
- 92
- maximaler
Durchmesserbereich
- 93,
94
- Lagersitze
- 95
- Mittelachse
von (91), Rotationsachse
- 96
- Stirnseiten
- 97
- Vorsprünge
- 98
- Zahnscheibe
- 99
- Bewegungsrichtung,
Rotationsrichtung
- 103
- Einsenkungen
- 104
- Kante
von (103)
- 105
- Werkzeugklotz
- 106
- Umfangsfläche
von (91)
- 107
- Bodenflächen
von (103)
- 109
- Innensechskantschrauben
- 111,
112
- bewegbare
Werkzeuge, rotierbare Werkzeuge
- 115
- Arbeitskante
- 116
- Arbeitsfläche
- 117
- Freifläche
- 118
- Keilwinkel
- 119
- Zylinder
- 121–132
- Reihen
von (103; 111, 112)
- 141–143
- Gruppen
von Werkzeugen (151)
- 146
- Platten
- 147
- Anschlagleisten
- 151
- feststehende
Werkzeuge
- 155
- Arbeitskanten
- 156
- Arbeitsflächen
- 157
- Freiflächen
- 158
- Keilwinkel
- 161
- engster
Spalt
- 180
- Ausgabevorrichtung
- 181
- Sieb
- 182
- Sieb
- 183
- Durchbrüche,
Siebdurchbrüche
- 184
- Leitbleche
- 185
- Leitbleche
- 186
- Träger
- 187
- Träger
- 188
- Gelenkwelle
- 189
- Gelenkwelle
- 191
- Öse
- 192
- Antriebseinheit
- 193
- Antriebseinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-