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Die
Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung für Verpackungsmaterialien.
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Die
Entsorgung der beim Verpackungsabfall anfallenden Materialien, insbesondere
die Entsorgung der hochwertigen Kunststoffe ist wegen deren Steifigkeit
im unzerkleinerten Zustand mit einem sehr hohen Platzbedarf verbunden.
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Doch
nicht nur der Transport, sondern auch das Recycling der Kunststoffe
erfordert zwangsläufig eine Zerkleinerung der beim Verpackungsabfall
anfallenden Kunststoffabfälle.
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Im
Stand der Technik ist es beispielsweise üblich die aus
hochwertigen Kunststoffen bestehenden und zwangsläufig
beim Verpackungsabfall anfallenden Verpackungsbänder mittels
Stanzen zu zerkleinern.
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Dabei
werden die Verpackungsbänder den Stanzen oftmals sogar
manuell, d. h. Zentimeter um Zentimeter zugeführt.
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Eine
derartige Zerkleinerung des Verpackungsabfall ist jedoch sehr zeitaufwändig
und daher uneffektiv.
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Daher
sind im Stand der Technik auch unterschiedliche Vorrichtungen entwickelt
worden um beispielsweise Bänder bzw. Bandstreifen für
ein Recycling aufzubereiten.
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So
ist beispielsweise aus der
DE
1921316 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern
von Werkstoffstücken bekannt geworden, bei der mittels
zweier miteinander kämmender Schneidwalzenpaare eine mehrfache
Zerkleinerung der Bandmaterialien bewirkt werden soll.
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Dabei
werden die sich im Eingriff überlappenden, schraubenlinienförmigen
Schneiden von kämmenden Zähnen, und die Wälzflächen
von deren Zahnflanken gebildet. Ein gegenseitiges Antreiben der
Schneidesalzen wird zudem über die in Eingriff stehenden
Zähne bewirkt.
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Ein
wesentlicher Nachteil dieser Bauform besteht nun darin, dass insbesondere
bei höheren Drehzahlen das zu zerkleinernde Material „ausfasert" (d.
h. nicht mehr vollständig getrennt wird) und dann teilweise
in die Messerspalte hineingezogen wird.
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Dabei
drückt nun dieses nicht abgetrennte Material die Schneidspalte
auf, so dass sich das dann nachfolgend zugeführtes Material
in den rotierenden Messern „komplett verheddert" und dann
ein Abschalten der Anlage erzwingt. Neben einem sehr hohen Fertigungsaufwand
erfordert diese Lösung daher dann zudem auch noch einen
sehr hohen Instandsetzungsaufwand der mit hohen Stillstandszeiten
verbunden ist.
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Mittels
der in der
DE 38 40
598 C2 vorgestellten Lösung wurde nun versucht
die aus der Lösung nach der
DE 1921316 A1 resultierenden Nachteile zu beseitigen,
indem hier nur eine mit schraubenlinienförmigen Schneiden versehene
Schneidwalze gegen eine gehärtete, glatt geschliffene,
ggfs. polierte Gegenwalze angepresst wird, wobei die Schneidwalze zudem
mit einer 10% bis 20% höheren Umlaufgeschwindigkeit gegenüber
der Gegenwalze umläuft. Diese Vorrichtung bewirkt einerseits
einen entlang der Berührungslinie beider Walzen über
die Gegenwalze wandernden Schneidpunkt in dem durch die Schneidwalze
das Bandmaterial aufgrund deren höheren Umlaufgeschwindigkeit
nicht nur auf Scherung sondern auch auf Zug beansprucht wird.
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Die
Herstellung dieser Anlage erfordert jedoch einerseits einen sehr
hohen Fertigungsaufwand und ist (wenn auch gegenüber der
Vorgängerlösung mit einem etwas geringeren Instandhaltungsaufwand)
aber dennoch, mit einem sehr hohen Wartungsaufwand für
den Schneidwerkzeugwechsel, das stetige Nachschärfen der
Messer und das Nachjustieren der Schneidspalte verbunden, da bei
diesen sehr geringen Schneidspalten (nahe Null) jeglicher Verschleiß der
Schneiden (Verschleißvolumen) sehr stark die Schneidspalte
vergrößert, so dass dann dort die Messer nicht
mehr Schneiden sondern nur noch Quetschen und „Verheddern",
wodurch es dann zu Schneidenausfällen mit hohen Werkzeugkosten kommen
kann.
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All
diese Arbeiten erfordern neben den Wartungsarbeiten zudem stets
ein Abschalten/Reinigen der Anlage mit den zwangsläufig
dann daraus resultierenden Ausfallzeiten und Fertigungsverlusten.
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Mittels
einer Zuführvorrichtung wird dort das Bandmaterial einer
Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt welche aus einem fest
angeordneten Gegenmesser und einem drehbar gelagerten, umlaufenden Messer
besteht. Bei dieser Vorrichtung wird nach jedem Umlauf des kontinuierlich
umlaufenden Messers das während einer Umlaufzeit des Messers
jeweils über den Schneidspalt hinweg transportierte Bandmaterial
abgeschlagen.
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Die
Zuführvorrichtungen für die zu zerkleinernden
Verpackungsbänder bestehen dabei aus einem Walzenpaar,
deren obere Walze mit einem Antrieb versehen ist und deren untere
Walze federnd gelagert an die obere Walze angepresst, d. h. über die
Reibkraft „mitgenommen" wird.
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Diese
Zerkleinerungsvorrichtungen mit einem fest stehenden Gegenmesser
haben den Nachteil, dass mittels dieser Vorrichtungen gerade die hochfesten
Verpackungsbänder aus Kunststoff nur sehr schwer zerkleinert
werden können, da infolge des fest voreinzustellenden Schneidspaltes
die Kunststoffbandabschnitte mit zunehmender Abnutzung der Schneidkanten „ausfasern"
oder „eingequetscht werden", so dass keine glatten Schnittkanten
mehr ausbildet werden, wodurch sich zwangsläufig nicht
nur der Energieverbrauch der Zerkleinerungsvorrichtung merklich
erhöht, sondern auch diese zusätzlich eingebrachte
Energie zu einer deutlichen Erwärmung des zerkleinerten
Materials führt, so dass die Anlage dann zwangsläufig
abgeschaltet, die Messer gewechselt und der Schneidspalt neu eingestellt
werden muss.
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Im
Stand der Technik sind auch Kombinationen aus Messerwalzen (ähnlich
einem Walzenfräser) und stationären Gegenmessern
bekannt.
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So
beschreibt beispielsweise die
DE 93 11 356 U1 eine Vorrichtung zum Zerkleinern
von Verpackungsbändern mit einem Bandvorschub, einer Schneidwalze
und ein mit der Schneidwalze zusammenwirkendes, stationäres
Gegenmesser.
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Auch
diese Zerkleinerungsvorrichtungen mit einem ebenfalls fest stehenden
Gegenmesser hat ebenfalls den Nachteil, dass gerade die hochfesten Verpackungsbänder
aus Kunststoff auch mittels dieser Vorrichtung nur sehr schwer zerkleinert
werden können, da infolge des fest voreinzustellenden Schneidspaltes
die Kunststoffbandabschnitte mit zunehmender Abnutzung der Schneidkanten „ausfasern"
oder „eingequetscht werden", so dass sich die ausgefaserten
Bänder dann an der Schneidwalze „verheddern" und
ein Abschalten der Anlage für die erforderlichen Instandsetzungsarbeiten
erzwingen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Zerkleinerungsvorrichtung
für Verpackungsmaterialien, wie zum Beispiel Verpackungsbänder
aus Kunststoff, zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile des
Standes der Technik beseitigt, fertigungstechnisch einfach und kostengünstig
herstellbar ist, den Energieverbrauch im gesamten Zerkleinerungsprozess
minimiert, eine Erwärmung des zerkleinerten Materials unterbindet,
das Material bei langer Standzeit der Werkzeugsätze stets
zuverlässig und glatt (d. h. ohne jegliche Ausfaserungen, ohne
Einquetschten und/oder „Verheddern" des Verpackungsmaterials)
trennt und dabei neben dem Wartungs- und Instandhaltungsaufwand
auch die Wartungs- und instandhaltungsbedingten Stillstandszeiten
minimiert.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Zerkleinerungsvorrichtung für
Verpackungsmaterialien nach den Merkmalen des Hauptanspruches der
Erfindung gelöst, die einen „tatsächlichen" Schneidspalt „Null"
mittels eines „vorgespannten Scherenschnitts" realisiert.
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Vorteilhafte
Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen zu einer
der möglichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Lösung.
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Nachfolgend
soll nun die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit zwei Figuren näher erläutert
werden.
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Bei
dem hier ausgewählten Ausführungsbeispiel wird
die erfindungsgemäße Lösung in Verbindung
mit einer Zerkleinerungsvorrichtung für Bandmaterial eingesetzt.
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Es
zeigen dabei:
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1:
eine erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung
für Bandmaterial 1 mit einem Grundgestell 2 im
Teilschnitt in einer räumlichen Darstellung und
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2:
die Ansicht der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung
für Bandmaterial (1) aus der Richtung Z gemäß 1 (nach
Demontage der Materialzuführvorrichtung).
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In
der 1 ist die erfindungsgemäßen
Zerkleinerungsvorrichtung für Bandmaterial 1 im
Teilschnitt räumlich dargestellt.
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Die 2 zeigt
die Ansicht der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung
für Bandmaterial (1) (nach Demontage der Materialzuführvorrichtung) aus
der Richtung Z gemäß 1.
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Diese
in den 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße
Zerkleinerungsvorrichtung für Bandmaterial 1 mit
einem Grundgestell 2 in dem eine Hauptwelle 3 drehbar
gelagert ist, einem parallel zur Wellenachse 4 der Hauptwelle 3 in
einer Statormesseraufnahme 5 angeordneten Statormesser 6,
einer am Grundgestell 2 angeordneten Materialzuführvorrichtung 7 in
Form einer Bandvorschubvorrichtung und einem auf der Hauptwelle 3 angeordneten Schneidrotor 8 mit
mehreren umlaufenden Rotormessern 9 denen jeweils eine
Schneidenkante 10 zugeordnet ist, die derart am Schneidrotor 8 angeordnet
ist, dass diese Schneidenkante 10 scherenschnittartig mit
der Schneidkante 11 des Statormessers 6 in Wirkverbindung
tritt.
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Wesentlich
bei der hier vorgestellten erfindungsgemäßen Lösung
ist, dass der Abstand zwischen der Wellenachse 4 der Hauptwelle 3 und
der Schneidkante 11 des Statormessers 6 im Montagezustand
kleiner ist als der radiale Abstand von der Wellenachse 4 der
Hauptwelle 3 bis zur Schneidenkante 10 des Rotormessers 9.
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Erfindungsgemäß ist
dabei weiterhin, dass die Statormesseraufnahme 5 gegenüber
dem Grundgestell 2 elastisch verschiebbar so gelagert ist,
dass die Schneidkante 11 des Statormessers 6 aus
dem Montagezustand heraus, d. h. von der Wellenachse 4 der
Hauptwelle 3 hinweg verschoben werden kann.
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Kennzeichnend
ist auch, dass im Bereich der zuerst in Eingriff tretenden Schneidenkante 10 des Rotormessers 9 ein
oberhalb der Schneidkante 11 des Statormessers 6 angeordneter,
bis zur Schneidkante 11 führender Abweiser 12 derart
fest mit der Statormesseraufnahme 5 verbunden ist, dass
durch den Abweiser 12 das gesamte Statormesser 9 mit seiner
Schneidkante (11) exakt derart verschoben werden kann,
dass dieses bei einem Schneidspalt „Null" mit einer Anpresskraft,
d. h. „vorgespannt" mit der Schneidenkante 10 des
Rotormessers 9 zusammengeführt wird und ab da
scherenschnittartig mit der Schneidenkante 10 des umlaufenden
Rotormessers 9 zusammenwirkt, d. h. erfindungsgemäß einen „vorgespannten
Scherenschnitt" ausführt
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Durch
das erfindungsgemäße Zusammenwirken der einzelnen
Baugruppen der erfindungsgemäßen Anordnung beim „vorgespannten
Scherenschnitt" wird bei minimaler Schnittkraft ein glatter und sauberer
Schnitt geführt.
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Infolge
dieses erfindungsgemäßen „vorgespannten
Scherenschnittes" wird es nun möglich mit minimalem Instandhaltungsaufwand
das hoch zuverlässig, glatt und ohne jegliche Ausfaserungen
kontinuierlich zu trennen, wobei ein Einquetschten und/oder „Verheddern"
des Bandmaterials im/am Zerkleinerungswerkzeug gänzlich
vermieden werden kann.
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Gleichzeitig
wird durch diesen erfindungsgemäßen, kontinuierlich „sauberen" „vorgespannten Scherenschnitt"
der Energieverbrauch des gesamten Zerkleinerungsprozesses minimiert
und dabei auch gleichzeitig die in den Zerkleinerungsanlagen von Kunststoffen
gefürchtete Erwärmung des zerkleinerten Materials
vermieden.
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Die
erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung ist
zudem fertigungstechnisch sehr einfach aufgebaut und auch sehr kostengünstig herstellbar und
darüber hinaus mit minimalem Wartungs- und Instandhaltungsaufwand
bei minimierten Wartungs- und instandhaltungsbedingten Stillstandszeiten
zu betreiben
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Vorteilhaft
ist in diesem Zusammenhang, wenn wie im Ausführungsbeispiel
dargestellt, am Statormessers 6 noch ein weiterer Abweiser 12 im Bereich
der gegenüberliegenden Schneidenkante 10 des Rotormessers 9 angeordnet
ist. Dieser bewirkt, dass das Statormessers 6 während
des Scherenschnittes vom Rotormesser 9 zumindest stets
in zwei Punkten „gehalten" wird.
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Dabei
kann die Statormesseraufnahme 5 selbst entweder biegeelastisch
oder auch federelastisch am Grundgestell 2 angeordnet sein.
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Wie
in der 2 dargestellt, wurde im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine elastische Lagerung in Form einer federelastischen Kipplagerung
der Statormesseraufnahme 5 am Grundgestell 2 realisiert.
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Als
Federn 14 wurden hier Tellerfedern eingesetzt.
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Doch
andere Versuchsreihen mit einer geringfügig veränderten
Anordnung (gegenüber den 1 und 2)
haben gezeigt, dass bereits eine elastische Auslegung der Schrauben
zur Befestigung der Statormesseraufnahme 5 am Grundgestell 2 in Verbindung
mit einem verringerten Abstand zwischen der Wellenachse 4 und
der Schneidkante 11 des Gegenmessers ausreicht um die für
die erfindungsgemäßen Wirkungen erforderlichen
Arbeitshübe selbst ohne Einsatz von zusätzlichen
Federn 14 zu realisieren.
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Vorteilhaft
ist in diesem Zusammenhang jedoch auch, wenn in dem Bereich des
Rotormessers 9 (mit dem dieses während des Umlaufes
der schräg gestellten Schneidenkanten 10 des Schneidrotors 8 zuerst
den Abweiser 12 berührt) ein dem Radius der benachbarten
Schneidenkante 10 entsprechender radialer Messerführungsbereich 13 angeordnet
ist, wobei sich dieser, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt,
als dreieckige bzw. prismenförmige Zylindermantelfläche
am Rotormesser 9 vorteilhafterweise bis zum gegenüberliegenden
Ende der schräg gestellten Schneidenkanten (10)
erstreckt und dabei parallel zur Schneidkante 11 am Rotormesser
endet.
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Dadurch
kann neben einer zusätzlichen Führung der Schneidenkante 10 des
Rotormessers 9 gegenüber der Schneidkante des 11 des
Statormessers 6 während des gesamten Schneidvorganges
zudem noch eine „gleichmäßige Entlastung"
des federelastisch vorgespannten Arbeitshubes des Statormessers 6 gewährleistet
werden.
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Wesentlich
ist weiterhin, dass das in der Statormesseraufnahme 5 angeordnete
Statormesser 6 von mehreren nebeneinander angeordneten
Wendeschneidplatten 15 gebildet wird.
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Diese
Wendeschneidplatten 15 sind einerseits kostengünstig,
haben zudem eine hohe Standzeit und gewährleisten in verbindung
mit der erfindungsgemäßen Lösung des „vorgespannten
Scherenschnittes", dass die Schneidenkanten 10 der Rotormesser 9 bei
jedem Schnitt an der Schneidkante 11 des Statormessers 6 abgezogen,
d. h. nachgeschärft werden.
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Kennzeichnend
ist in diesem Zusammenhang weiterhin, dass auch die Abweiser 12 von
hochkant aufgestellten Wendeschneidplatten 15 gebildet werden
die beidseitig des Statormessers 6 an speziellen, an der
Statormesseraufnahme 5 angeordneten Abweiseraufnahmelaschen 16 befestigt
sind. Diese erfindungsgemäße Anordnung ist sehr
kostengünstig, sehr zuverlässig, verschleißarm
und über lange Zeiträume funktionssicher.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, dass ein Rotormesser 9 von jeweils einem
mit dem Schneidrotor 8 verschraubten, gehärteten
Messerblock 17 gebildet wird. Dies ermöglicht
neben einer sehr einfachen und kostengünstigen Fertigung
auch eine kostengünstige und einfache Instandhaltung.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, dass die Materialzuführvorrichtung 7 für
das Bandmaterial 1 aus einem Walzenpaar besteht, deren
obere Walze die Antriebswalze 18 mit einem Antriebsrad 19 versehen
ist und deren untere Walze federnd gelagert an die obere Walze angepresst
wird, d. h. über die Reibkraft „mitgenommen" wird.
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Diese
Anordnung zur Zuführung des zu zerkleinernden Bandmaterials 1 zur
erfindungsgemäßen Schneidenanordnung ermöglicht
einen kostengünstigen und zuverlässigen Transport.
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Kennzeichnend
ist dabei, dass sowohl auf der Hauptwelle 3 wie auch auf
der Welle der Antriebswalze 18 der Bandvorschubvorrichtung
Antriebsräder 19 derart angeordnet sind, dass
diese die über Zugmittel miteinander in Wirkverbindung
treten können.
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Dadurch
ist ein einfacher, synchroner und zudem sicherer Antrieb der Bandvorschubvorrichtung
gewährleistet.
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Selbstverständlich
können in Verbindung mit der erfindungsgemäßen
Lösung auch andere Materialzuführvorrichtung eingesetzt
werden, um beispielsweise mittels aus dem Stand der Technik bekannten Schnecken-
oder Rollenzuführungen auch „lose Formen" von
Verpackungsmaterial, d. h. geometrisch nicht exakt bestimmtes Verpackungsmaterial,
anderen dem Oberbegriff der Erfindung zuzuordnenden Zerklereinerungsmaschinen
zuzuführen, deren Rotor- und Statormesser den erfindungsgemäßen „tatsächlichen"
Schneidspalt „Null" mittels eines „vorgespannten
Scherenschnitts" realisieren.
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- 1
- Bandmaterial
- 2
- Grundgestell
- 3
- Hauptwelle
- 4
- Wellenachse
- 5
- Statormesseraufnahme
- 6
- Statormesser
- 7
- Materialzuführvorrichtung
- 8
- Schneidrotor
- 9
- Rotormesser
- 10
- Schneidenkante
- 11
- Schneidkante
- 12
- Abweiser
- 13
- Messerführungsradius
- 14
- Federn
- 15
- Wendeschneidplatten
- 16
- Abweiseraufnahmelaschen
- 17
- Messerblock
- 18
- Antriebswalze
- 19
- Antriebsrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1921316
A1 [0008, 0012]
- - DE 3840598 C2 [0012]
- - DE 8016484 U1 [0015]
- - DE 9115134 U1 [0015]
- - DE 9311356 U1 [0020]