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Die
Erfindung betrifft eine Zerkleinerungseinheit einer Zerkleinerungsvorrichtung
mit mindestens zwei Schneidwerken, wobei jedes Schneidwerk zwei ineinander
greifende, jeweils in einem Tragrahmen in Querwänden gelagerte, angetriebene
Schneidesalzen aufweist.
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Eine
derartige Zerkleinerungseinheit ist als Nachzerkleinerungseinheit
seit dem Oktober 2005 durch die Anmelderin unter der Bezeichnung „VZM 2000" bekannt. Die gebaute
und vertriebene Nachzerkleinerungseinheit besteht aus zwei nebeneinander
in einer Ebene angeordnete Schneidwerke. Die Schneidwerke, deren
Schneidwalzpaare fluchtend zueinander positioniert sind, sind ca.
300 Millimeter voneinander entfernt. Das Schreddergut wird über einen
sich verzweigenden Blechkanal auf beide Schneidwerke verteilt.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Zerkleinerungseinheit
mit mindestens zwei zeitgleich beschickbaren Schneidwerken zu schaffen, mit
der bei einer wartungsfreundlichen, bauraumsparenden Konstruktion
ein großvolumiger
Durchsatz und ein störungsarmer
Betrieb ermöglicht
wird.
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Die
Erfindung wird mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst. Dazu
sind die Tragrahmen der Schneidwerke in Materialflussrichtung hintereinander und – in Schneidwalzenlängsrichtung – seitlich
versetzt zueinander angeordnet. Die Querwand des in Materialflussrichtung
hinten gelegenen Tragrahmes liegt zumindest annähernd fluchtend vor der Querwand
des in Materialflussrichtung vorn seitlich versetzt gelegenen Tragrahmes.
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Bei
der vorliegenden Erfindung können
mehrere Tragrahmen nebeneinander höhen- bzw. tiefengestaffelt
gestapelt werden. Beim Stapeln steht jeweils ein Tragrahmen in einer
eigenen Ebene oder Etage. Ein jeweils in Materialflussrichtung nachgeordneter
Tragrahmen sitzt versetzt unterhalb des vorangehenden Tragrahmens.
Bei zwei aufeinander folgenden Tragrahmen liegt jeweils die beispielsweise rechte
Querwandung des oberen Tragrahmens fluchtend über der linken Querwandung
des folgenden, unteren Tragrahmens. Durch den seitlichen Versatz der
aufeinander folgenden Tragrahmen kann das dem zweiten, also unteren
Schneidwerk zugeteilte Schreddergut seitlich am ersten, also oben
gelegenen Schneidwerk vorbeigeführt
werden.
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Die
versetzt zueinander angeordneten Schneidwerke werden alle über einen
gemeinsamen Trichter oder Zuführkanal
mit Schreddergut versorgt. Die Stapelung lässt bei nur wenigen, Querstegen,
in Form der schmalen Querwandungen, einen großen gemeinsamen Schneidquerschnitt
zu, der gerade im Dauerbetrieb beim Verwenden mehrerer selbstständig arbeitender
Schneidwerke einen großen
Volumendurchsatz erlaubt. Im Gegensatz zu dieser Konstruktion benötigen Einzelschneidwerke
mit vergleichbarem Schneidquerschnitt einen geringeren Volumendurchsatz
bei einem höheren
Energieaufwand. Tritt hier z. B. ein Schneidwalzenblockieren auf, bleibt
die ganze Zerkleinerungseinheit stehen, während beim Gegenstand der Erfindung
nur eines von mehreren Schneidwerken kurzzeitig ausfällt. Der höhere Energiebedarf
ergibt sich unter anderem aus dem größeren Durchmesser der Schneidesalzen. Der
größere Durchmesser,
der zu einer höheren Massenträgheit führt, ist
erforderlich, um die Wellenverformung gering zu halten.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten
Unteransprüchen
und den nachfolgenden Beschreibungen schematisch dargestellter Ausführungsformen:
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1:
Zerkleinerungsvorrichtung mit einer Vor- und einer Nachzerkleinerungseinheit;
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2:
oberes Schneidwerk der Nachzerkleinerungseinheit im Längsschnitt;
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3:
Querschnitt zu 2;
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4:
Kombination zweier Schneidwerke der Nachzerkleinerungseinheit in
der Seitenansicht;
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5:
Ausschnittsvergrößerung zu 3;
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6:
Kombination zweier Schneidwerke mit jeweils einem zweizelligen Rahmen
in der Seitenansicht;
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7:
dimetrische Darstellung der Nachzerkleinerungseinheit nach 6.
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Die 1 zeigt
eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Papier in Form von losen
Blättern,
kompletten Ordnern, Büchern
und Endlospapierstapeln. Die Zerkleinerungsvorrichtung, die für einen
Massenstrom von zwei bis drei Tonnen pro Stunde ausgelegt ist, weist
als zentrale Baugruppen eine Vorzerkleinerungseinheit (13)
und eine Nachzerkleinerungseinheit (30) auf.
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Die
Vorzerkleinerungseinheit (13), die das Papier bzw. die
Ordner in erster Näherung
in ca. 40 mm breite und bis zu 350 mm lange Stücke zerreißt, umfasst einen oben offenen
Trichter (15) und ein nachgeschaltetes Schneidwerk (16)
mit zwei separat angetriebenen Schneidwellen. Einer der Antriebe (17)
ist in 1 zu erkennen. Der Trichter (15) wird über ein
Zuförderband
(11) mit dem unzerkleinerten Schreddergut beschickt. Die
genannten Baugruppen lagern in einem ersten Gestell (14),
das bereichsweise mit Abdeckblechen verkleidet ist.
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Das
vorzerkleinerte Schreddergut wird über ein weiteres abgedecktes
Zuförderband
(21) in einen oben geschlossenen Trichter (31)
der Nachzerkleinerungseinheit (30) gefördert. Das Zuförderband
(21) weist an seinem oberen Ende am Leertrumm mindestens
einen Magnetabscheider auf, der z. B. metallische Beschläge und Ordnerschließmechaniken aussortiert,
bevor sie in den Trichter (31) gelangen. Die aussortierten
Metallteile fallen in Sammelbehälter
(23), die zwischen der Vor- (13) und der Nachzerkleinerungseinheit
(30) unter dem Zuförderband
(21) stehen.
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Die
Nachzerkleinerungseinheit (30) verfügt über zwei Schneidwerke, deren
Tragrahmen (50, 150) nach 1 fluchtend
gestapelt sind. Das hier z. B. zu Streifen von 11 mm Breite und
einer maximalen Länge
von ca. 60 mm zerkleinerte Papier fällt auf ein drittes Zuförderband
(27). Letzteres führt
das endgültige
Schreddergut einer Ballenpresse (28) zu. Der Trichter (31)
und die beiden Schneidwerke, die zu einem Doppelschneidwerk (40)
zusammengefasst sind, werden in einem zweiten, teilweise verkleideten Gestell
(32) gelagert.
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Die
Zerkleinerungseinheit (30) nach Anspruch 1 wird im vorliegenden
Ausführungsbeispiel als
Nachzerkleinerungseinheit verwendet und im Folgenden auch so bezeichnet.
Gemäß 4 besteht die
Nachzerkleinerungseinheit (30) aus zwei Schneidwerken (41) und
(141). Nach 2 hat jedes Schneidwerk (41, 141)
einen Tragrahmen (50, 150), in dem je zwei Schneidesalzen
(42, 43; 142, 143) gelagert
sind. Der einzelne rechteckige Tragrahmen (50) besteht
aus zwei großen
Seitenplatten (53, 54) und zwei kleineren, geteilten
Querplatten (55, 56), die im Folgenden teilweise
als Festlagerstirnplatte (55) und als Loslagerstirnplatte
(56) bezeichnet werden. Die Seitenplatten (53, 54)
und die Querplatten (55, 56) sind formschlüssig und
formsteif miteinander verschraubt. Die Mittellinien der Schneidesalzen
(42, 43) verlaufen parallel zu den Seitenplatten
(53, 54), wobei die einzelnen Schneidesalzen (42, 43)
zu ihren benachbarten Seitenplatten (53, 54) jeweils
den gleichen Abstand aufweisen.
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Jede
Schneidesalze (42, 43) ist eine an ihren Enden
wälzgelagerte
einteilige Welle. Die erste Schneidesalze (42) sitzt zum
einen über
ein Festlager (49) in der Festlagerstirnplatte (55)
und zum anderen über
ein Loslager in der Loslagerstirnplatte (56). Im Bereich
der Wälzlager
sind die Querplatten (55, 56) horizontal geteilt,
um die Schneidesalzen (42, 43), z. B. zu Wartungszwecken,
ausbauen zu können,
siehe Montagefuge (169) in 3.
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Ggf.
kann die einzelne Schneidesalze auch eine profilierte Welle sein,
auf der ein Satz Schneidräder
drehstarr angeordnet ist. Je nach Schneidradform können zwischen
den Schneidrädern
auch Distanzringe positioniert sein.
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Auf
dem nach 2 linken freien Wellenende der
ersten Schneidesalze (42) sind ein geradverzahntes Stirnrad
(46) und ein Kettenrad (48) angeordnet. Das Stirnrad
(46) und das Kettenrad (48) sitzen über eine
Wellennabenverbindung, z. B. eine doppelte Passfederverbindung,
auf der Schneidesalze (42).
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Die
zweite Schneidesalze (43) ist in den Querplatten (55, 56)
beidseitig schwimmend gelagert. Die Schneidräder dieser Schneid walze (43) zentrieren
sich über
die Lücke
der seitlich benachbarten Schneidräder der ersten Schneidesalze
(42). Auf dem linken freien Ende sitzt ebenfalls über eine
doppelte Passfederverbindung ein Stirnrad (47), das mit dem
Stirnrad (46) der ersten Schneidesalze (42) kämmt.
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Die
in der Loslagerstirnplatte (56) angeordneten Wälzlager
sind über
einen Lagerdeckel (68) abgedichtet. Im oberen Bereich der
Querwände
(55, 56) sind jeweils Ablenkplatten (66)
angeordnet, die in der Regel das querwandnächste Schneidrad und den daneben
liegenden Spalt abdecken.
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Die 3 zeigt
einen Querschnitt durch das obere Schneidwerk (41), das über das
untere Schneidwerk (141), z. B. auf zwei Trägern (33)
des Gestells (32), gelagert ist. Zwischen den einzelnen Schneidesalzen
(42, 43) und den jeweils benachbarten Seitenwänden (53, 54)
sind Abstreifplatten (63) angeordnet. Die Abstreifplatten
(63) einer Seitenwand (53, 54) sitzen
formschlüssig
zwischen zwei Klemmleisten (61, 62), die zusammen
eine T-Nutförmige Kontur
bilden. Die Abstreifplatten (63) umfassen den Wellenkern
(44) in einem Winkelbereich von ca. 168 Winkelgraden. Dort
beträgt
das Spiel zwischen Wellenkern (44) und Abstreifplatte (63)
ca. 0,05 Millimeter. Um eine durch Verschmutzungen verursachte Reibung
der radialen Konturen (45) und (64) von Wellenkern
(44) und Abstreifer (63) zu minimieren, weist
die Kontur (64) zwei Entlastungsausnehmungen (65)
auf, über
die eingeklemmtes Schreddergut in den axialen Spalt zwischen Abstreifplatte
(63) und benachbartes Schneidrad gelangen kann, vgl. 5.
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Die
Entlastungsausnehmungen (65), die eine Tiefe von ca. drei
Millimeter aufweisen, erstrecken sich jeweils auf ca. 35 Winkelgraden
der Kontur (64). Die mittlere Spaltbreite zwischen einer
Abstreifplatte (63) und dem benachbarten Schneidrad beträgt ca. 0,9
Millimeter, so dass dort die Schmutzrückstände problemlos herausfallen
können.
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Die 4 zeigt
zwei hintereinander gestapelte Schneidwerke (41, 141).
Das obere Schneidwerk (41) kontaktiert mit seiner Loslagerstirnplatte (56)
die Loslagerstirnplatte (156) des unteren Schneidwerks
(141). Die Tragrahmen (50, 150) werden
mit Hilfe von z. B. vier Stäben
(58) gegeneinander abgestützt. Nach 7 sind
die Schneidwerke (41, 141) mit elektrischen Antrieben
(70, 170) ausgestattet. Letztere werden über Adapterplatten
(79, 179) an den Tragrahmen (50, 150)
befestigt. Für
die Stäbe
(58), nach 4, werden dort entsprechende Aussparungen
vorgesehen.
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Die
Mittellinien der Schneidesalzen (42, 43) des oberen
Schneidwerkes (41), vgl. 4, liegen
in einer Ebene (5), die um einen Vertikalabstand (7)
von ca. 300 Millimeter parallel höhenversetzt gegenüber einer
durch die Mittellinien der Schneidesalzen (142, 143)
des unteren Schneidwerks (141) gebildeten Ebene (6)
liegt. Quer zu den Ebenen (5, 6) ist die Materialflussrichtung
(1) orientiert. Letztere entspricht bei der Vorrichtung
nach 1 der Schwerkraftrichtung. In der Schneidwalzenlängsrichtung
(3) ist das letzte Schneidrad des oberen Schneidwerks (41) vom
letzten Schneidrad des unteren Schneidwerks (141) um den
horizontalen Abstand (8) von weniger als 70 Millimeter
entfernt.
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Bei
der Tragrahmenanordnung nach den 2 und 4 fluchten
die Seitenplatten (53, 54; 153, 154)
ebenfalls miteinander.
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Die 6 und 7 zeigen
ein gegenüber den 2 bis 5 modifiziertes
Doppelschneidwerk (40). Die einzelnen Schneidwerke (41, 141)
haben einen zweizelligen Tragrahmen (50, 150), vgl. 7.
Der obere Tragrahmen (50) weist zwei zumindest annähernd gleich
große
Zellen (51, 52) auf, wobei in der ersten Zelle
(51) die Schneidesalzen (42, 43) des
ersten Schneidwerks (41) angeordnet sind. Die zweite Zelle
(52) ist leer. Die dritte Querwand (57) des Tragrahmens
(50) weist keine Lagerbohrungen auf. Oben auf der mittleren
Querwand (56) ist ein dachförmiges Ablenkblech (59)
angeordnet.
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An
der in 7 vorn liegenden Seitenwandung (53) des
oberen Tragrahmens (50) ist ein Getriebe (72)
und ein z. B. 9,2 kW-Elektromotor
(71) über
die Adapterplatte (79) angeflanscht. Die Baugruppe aus
Elektromotor (71) und Getriebe (72) ist im Ausführungsbeispiel
42% länger
als eine Zelle (51, 52) des Tragrahmens (50).
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Die
Ausgangswelle des Getriebes (72) trägt ein Kettenradritzel (73).
Letzteres ist mit dem großen, auf
der vorderen Schneidesalze (42) sitzenden Kettenrad (48) über eine – hier nicht
dargestellte – Zweifachrollenkette
verbunden. Das Kettengetriebe (73, 48) hat eine Übersetzung
von 0,395 ins Langsame. Das Getriebe (72) übersetzt
mit einem Faktor 0,056 ebenfalls ins Langsame.
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Direkt
unterhalb des oberen Tragrahmes (50) ist der untere, z.
B. baugleiche Tragrahmen (150) fluchtend positioniert.
Beide Tragrahmen (50, 150) sind über vier
gleiche Knotenbleche (81) formsteif an den außen liegenden
Querwänden
(55, 57; 155, 157) miteinander
verbunden, vgl. 7. Im unteren Tragrahmen (150)
befindet sich unterhalb der leeren Zelle (52) des oberen
Tragrahmes (50) die Zelle mit den Schneidesalzen (142, 143),
vgl. 2. Die Zelle, die unterhalb des oberen Schneidwerks (41)
liegt, ist leer. Die leeren Zellen der beiden Tragrahmen (50, 150)
dienen u. a. der vertikalen Führung
des Schredderguts, wobei deren Querschnitt eine Länge hat,
die größer ist
als die Länge der
einzelnen Schneidesalze zwischen dem ersten und dem letzten Schneidrad
und breiter ist als die maximale Breite zweier ineinander greifender
Schneidesalzen.
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In
beiden Stapelvarianten sind die in den Querwänden (55, 56; 155, 156)
sitzenden Wälzlager zu
Wartungs- und Demontagezwecken von außen her gut zugänglich.
Zum Ausbau einer Schneidwelle (42, 43) des oberen
Schneidwerks (41) werden nach Abbau verschiedener Leitbleche
der Antrieb (70) inklusive der Adapterplatte (79)
entfernt und der Lagerdeckel (68) der Loslagerstirnplatte
(56) abgeschraubt. Nach einem Entfernen aller Schrauben,
die den jeweils oberen Teil der Fest- (55) und der Loslagerstirnplatte
(56) an den Seitenplatten (53, 54) und dem
jeweils unteren Teil der Fest- (55) und der Loslagerstirnplatte
(56) halten, können
die oberen Teile der genannten Querplatten (55, 56)
nach oben herausgezogen werden. Ggf. wird eine Seitenplatte (53) oder
(54) zusätzlich
geringfügig
gelöst.
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Eine
vergleichbare Vorgehensweise ist zur Demontage der unteren Schneidwellen
(142, 143) vorgesehen. Nach einem Wegrücken des
Zuförderbandes
(27), vgl. 1, können hier die unteren Teile der
die Wälzlager
tragenden Querplatten (155, 156) nach unten herausgenommen
werden, da die Träger (33)
des Gestells (32), auf denen der Tragrahmen (150)
des unteren Schneidwerks (141) aufsitzt, weit genug auseinander
liegen. Die Schneidesalzen (142, 143), einschließlich ihrer
Wälzlager
und Räder (146–148),
können
mit Hilfe eines Krans auf die Zinken eines Gabelstablers abgesenkt
werden, der an der Stelle abgestellt ist, an der vorher das Zuförderband
(27) stand.
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Da
die Tragrahmen (50, 150) nicht ausgebaut werden
müssen,
kann bei einer derartigen Demontagemöglichkeit in wenigen Stunden
ein Satz Schneidesalzen ausgetauscht werden.
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Der
große
Schreddergutmassenstrom wird u. a. auch durch eine entsprechende
Steuerung der Antriebe (70, 170) der beiden Schneidwerke
(41, 141) erreicht. Dazu wird kontinuierlich die
Drehzahl der das Kettenrad (48, 148) tragenden
Schneidwelle (42, 142) mittels eines Tachogenerators
(75) überwacht,
vgl. 7. Einer der Tachogeneratoren (75, 175)
sitzt hier unterhalb des Kettenrads (48) am unteren Tragrahmen
(150). Er ist z. B. über
ein Zugmittelgetriebe (76) mit der Schneidwelle (42)
gekoppelt.
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Blockieren
während
des Betriebes der Vorrichtung die jeweiligen Schneidesalzen für einige
Sekunden, so wird bei dem entsprechenden Antrieb die Drehrichtung
für mehrere
Sekunden umgekehrt. Das Rückwärtsdrehen
wird vom Tachogenerator (75, 175) erfasst und
der Steuerung zurückgemeldet,
um dort wieder auf die andere Drehrichtung umzuschalten.
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Durch
das enge Nebeneinanderliegen der beiden Nachzerkleinerungsschneidwerke
(41, 141) ergibt sich im Zusammenhang mit der
Beschickung im Betrieb ein nützlicher
Puffereffekt. Wenn eines der beiden Schneidwerke (41, 141)
blockiert, füllt
sich während
des zuvor genannten teilweise mehrmaligen Vor- und Zurückdrehens
der Schneidesalzen der gemeinsame Trichter (31). Ab einer
bestimmten Trichterfüllhöhe, hier
sind es z. B. 460 mm, rutscht das zu zerkleinernde Schreddergut über das
Ablenkblech (59) in das jeweils weniger ausgelastete Schneidwerk.
Das zu zerkleinernde Schreddergut rutscht im Ausführungsbeispiel
bei den üblichen
Maschinenvibrationen ab einem Schüttwinkel von ca. 40 Winkelgraden.
Dementsprechend hoch ist die Oberkante der am Leertrumm des Zuförderbandes
(21) anliegenden Abstreifbürste des Trichters (31)
angeordnet.
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Selbstverständlich können die
Tragrahmen (50, 150), bzw. die Ebenen (5, 6)
bei einer Schwerkraftförderung
des Schredderguts gegen die Vertikale um 0 bis 30 Winkelgrade geschwenkt
werden. Die Querwände
(55–57; 155–157)
bleiben dabei in der Vertikalen. Bei einer Zwangsförderung
des Schredderguts sind auch größere Schwenkwinkel
denkbar.
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In
den Figuren sind Massennormteile wie Schrauben und Ketten großteils nicht
dargestellt.
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- 1
- Materialflussrichtung
- 3
- Schneidwalzenlängsrichtung
- 5,
6
- Ebene
der Schneidwellenmittellinien
- 7
- Vertikalabstand
- 8
- Horizontalabstand
- 11
- Zuförderband,
eins
- 13
- Vorzerkleinerungseinheit
- 14
- Gestell
- 15
- Trichter,
offen
- 16
- Schneidwerk
- 17
- Antrieb
- 21
- Zuförderband,
zwei
- 22
- Bandabdeckung
- 23
- Metallsammelbehälter
- 27
- Zuförderband,
drei
- 28
- Ballenpresse
- 30
- Nachzerkleinerungseinheit,
Zerkleinerungseinheit
- 31
- Trichter,
geschlossen
- 32
- Gestell
- 33
- Träger
- 40
- Doppelschneidwerk
- 41
- Schneidwerk,
oben
- 42
- Schneidesalze,
eins, oben,
- 43
- Schneidesalze,
zwei; oben
- 44
- Wellenkern
- 45
- Kontur,
radial
- 46
- Stirnrad
von Schneidwelle, eins
- 47
- Stirnrad
von Schneidwelle, zwei
- 48
- Kettenrad
- 49
- Festlager
- 50
- Tragrahmen
- 51
- Zelle,
erste; mit Schneidwerk
- 52
- Zelle,
zweite; leer
- 53
- Seitenwand,
groß;
vorn
- 54
- Seitenwand,
groß;
hinten
- 55
- Querwand,
Festlagerstirnwand, geteilt
- 56
- Querwand,
Loslagerstirnwand, geteilt
- 57
- Querwand
- 58
- Stäbe
- 59
- Ablenkblech,
dachförmig
- 61,
62
- Klemmleisten
- 63
- Abstreifplatten
- 64
- Kontur,
radial
- 65
- Entlastungsausnehmung
- 66
- Ablenkplatten
- 67
- Unterkante
- 68
- Lagerdeckel
- 69
- Montagefuge
- 70
- Antrieb
- 71
- Elektromotor
- 72
- Getriebe
- 73
- Kettenradritzel
- 75
- Tachogenerator
- 76
- Zugmittelgetriebe
- 79
- Adapterplatte
- 81
- Knotenbleche
- 141
- Schneidwerk,
unten
- 142
- Schneidesalze,
eins; unten,
- 143
- Schneidesalze,
zwei; unten
- 146
- Stirnrad
von Schneidwelle, eins
- 147
- Stirnrad
von Schneidwelle, zwei
- 148
- Kettenrad
- 150
- Tragrahmen,
unten
- 151
- Zelle,
erste; mit Schneidwerk
- 152
- Zelle,
zweite; leer
- 153
- Seitenwand,
groß;
unten, vorn
- 154
- Seitenwand,
groß;
unten, hinten
- 155
- Querwand,
Festlagerstirnwand, geteilt
- 156
- Querwand,
Loslagerstirnwand, geteilt
- 157
- Querwand,
unten
- 167
- Oberkante
- 168
- Lagerdeckel
- 169
- Montagefuge
- 170
- Antrieb
- 175
- Tachogenerator
- 179
- Adapterplatte