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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Holz mit Energiespeicher im Antriebsstrang, ein Verfahren zur Zerkleinerung von Holz zur Herstellung langer Hackschnitzel bei reduziertem Energiebedarf sowie die Verwendung der Wurfscheibe einer solchen Vorrichtung zum Speichern kinetischer Energie.
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Stand der Technik
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Ein beachtlicher Teil erneuerbaren Energien wird heutzutage auf der Grundlage von Energieholzplantagen erwirtschaftet. Unter Energieholz werden dabei vor allem schnellwachsende Holzsorten verstanden, die in einem kurzen Erntezyklus von 1 bis 2, vorzugsweise 3 bis 4 Jahren und in engem Bestand angebaut werden, um so vorteilhaft die optimale Wachstumsphase der Bäume (vorzugsweise Pappeln, Weiden und Robinien) auszunutzen. Am Ende dieser Zeit weisen diese Bäume eine mittlere Höhe von 6 bis 8 m und einen mittleren Stammdurchmesser von 8 bis 10 cm auf. Die Ernte dieser Gehölze stellt noch immer eine technologische Herausforderung dar, gerade hinsichtlich der weiteren Verwendung des Holzes in der Holzwerkstoff- und Zellstoffindustrie oder der energetischen Verwertung.
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In den, der Ernte nachfolgenden Prozessen, wird der Rohstoff Holz häufig in aufgeschlossener sowie homogenisierter Form benötigt. Es hat sich daher etabliert, das Ernteholz in Form von Stammabschnitten (Rundholz) unterschiedlicher Länge, Ästen mit Zweigen oder kleinen ganzen Bäumen in kurze Stücke, sogenannte Hackschnitzel oder Holzhäcksel, zu zerkleinern. Diese Zerkleinerungsprozesse sind in der Regel direkt in den Ernteprozess integriert, um so Lagerplatz und Transportkosten zu sparen.
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Desgleichen wird Waldrestholz oder Dünnholz aus der Durchforstung für die energetische Verwendung genutzt. Auch ein wesentlicher Teil des Holzes für die Holzwerkstoffindustrie, wie die Herstellung von Spanplatten oder Faserplatten, erfordert eine Voraufbereitung in Form der Zerkleinerung zu Hackschnitzeln.
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Die dafür eingesetzten Maschinen weisen eine Zuführvorrichtung, häufig bestehend aus Walzen mit profilierten Zylinderflächen oder metallenen Gliederbändern, eine Schneidvorrichtung sowie eine Wurfeinrichtung, die mittels Zentrifugalbeschleunigung das zerkleinerte Material aus dem Bereich der Trommel in Richtung eines Transportzeuges oder Containers befördert, auf.
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Je nach Wirkungsprinzip ihrer Schneidvorrichtungen werden die verwendeten Maschinen in sogenannte Trommelhacker, Scheibenradhacker oder Schneckenhacker unterschieden, wobei für den Bedarf der industriellen Verwendungen überwiegend leistungsfähige Maschinen mit dem Trommelschneid-Prinzip eingesetzt werden.
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Trommel- und Scheibenhackern ist dabei gemein, dass das zu zerkleinernde Holz über eine feststehende Kante, die sogenannte Gegenschneide, in den Bereich umlaufender Messer geschoben wird. Diese sind beim Trommelhacker am Umfang einer, in einem konzentrischen Gehäuse rotierenden Trommel montiert. Beim Scheibenhacker befinden sie sich in axialer Richtung auf einer rotierenden Scheibe und sind in Richtung der Rotationsbewegung geneigt.
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Die Messer der Hacker bewegen sich dabei in geringsten Abständen an der Gegenschneide vorbei und schneiden bzw. „hacken” den Überstand des nachgeschobenen Materials ab. Dieser Schnittvorgang erfolgt hauptsächlich senkrecht zur Vorschubbewegung und in den meisten Fällen damit auch senkrecht zur Faserrichtung des Holzes. Während in dickerem Hackgut durch die Wirkung der Schneide im Holzkörper auch eine Zerstückelung des Holzes entlang der Faserrichtung resultiert, werden von dünnen Ästen oder dergleichen häufig nur einzelne Stücke abgetrennt. In jedem Fall entsteht ein schüttfähiges Gut von Holz-Hackschnitzeln, das einfach verladen, transportiert, gelagert und weiterverarbeitet werden kann.
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Dabei weist das Schüttgut in der Regel Hackschnitzel mit Längen von 1 bis 6 cm auf. Das Hackgut ist somit in diesen Abständen abzulängen, während es kontinuierlich dem Hacker zugeführt wird. Nachteilig ist jedoch, dass der gesamte Hackgutstrang nicht verschiebbar ist, während sich ein Messer im Eingriff in das Holz befindet, wodurch sich die mögliche Anzahl der auf der Trommel bzw. der Schneidscheibe vorhandenen Messer stark reduziert. Gewöhnlich werden Hacker daher mit nur wenigen Messern betrieben, was an den einzelnen Messerschneiden zu extremen Kraftspitzen führt, bei trockenem Hartholz bspw. bis zu 1 kN je 1 mm Schneidenlänge. Daraus ergeben sich ein hoher Energiebedarf für den Schneidvorgang und ein hoher Verschleiß der Messerklingen.
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Zur Überwindung dieser nur kurzzeitig wirkenden Kraftspitzen wird die kinetische Energie aus der Rotation des Systems genutzt. Demzufolge werden die rotierenden Trommeln bzw. Scheiben eines Trommel- bzw. Scheibenhackers gewöhnlich mit großer Eigenmasse, in einigen Fällen sogar mit mehreren Tonnen Gewicht, ausgestattet. Aus der hohen rotierenden Masse folgt ein großes Trägheitsmoment, das gemeinsam mit der Winkelgeschwindigkeit in die kinetische Energie des rotierenden Systems eingeht. Demzufolge werden diese schweren Trommeln bzw. Scheiben bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten gefahren, um dem Hacker eine große kinetische Energie zur Verfügung zu stellen, die über die Messer direkt auf das zu hackende Holz übertragen werden kann.
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In den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen kann somit weder die Masse noch die Rotationsgeschwindigkeit der drehenden Schneideinrichtung reduziert werden, ohne dass sich ein signifikanter Verlust an Schneidleistung einstellt. Dabei führen die hohen Rotationsgeschwindigkeiten jedoch nachteilig zu hohen Schnittfrequenzen, woraus sich mit begrenzten Zuführgeschwindigkeiten des Hackguts (i. d. R. bis zu 4 m/s) eine begrenzte Länge der herstellbaren Hackschnitzel ergibt. Weiterhin ergeben sich aus den großen rotierenden Massen in Verbindung mit dem sequentiellen Eingriff der Messer in das Hackgut stark pulsierende Lagerkräfte und Antriebsmomente. Dies führt nachteilig zu starken Belastungen für die Lager und Antriebselemente der Trommel- oder Scheibenhacker bzw. zu Schäden im antreibenden System, bspw. in Kupplung, Zapfwellengetriebe oder Gelenkwelle von Traktoren, die häufig für den mobilen Einsatz derartiger Holzzerkleinerungsmaschinen verwendet werden.
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Aus dem Stand der Technik sind bislang keine Lösungen bekannt, mit denen die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden können. Bekannt ist lediglich die Verwendung eines einzelnen Antriebes für eine Mehrzahl von Zerkleinerungsvorrichtungen.
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So beschreibt die
DE 88 10 996 U1 eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Ästen, Zweigen und dergleichen, die ein separates Schnitzelwerk für Äste und ein separates Häckselwerk für den übrigen feineren Abfall, wie Blätter und feine Zweige, aufweist. Die beiden Schneid- bzw. Häckselvorrichtungen sind dabei durch eine koaxial zur Gehäusewandung rotierende Schwungscheibe getrennt, die das Gehäuse in zwei unabhängige Kompartiments teilt und über eine Welle das Häcksel- und das Schnitzelwerk antreibt. Dadurch wird zum einen verhindert, dass harte oder zähe Begleitstoffe des Häckselgutes an die scharfen Messerschneiden des Schnitzelwerks gelangen und diese verschleißen. Zum anderen kann durch den gemeinsamen Antrieb der auf einer Welle angeordneten Schneid- bzw. Häckselvorrichtung mittels Schwungscheibe auf einen Treibriemen verzichtet werden. Die Bereitstellung eines optimalen Antriebsmoments für beide Vorrichtungen ist aufgrund des verschiedenen Hackguts von Schnitzel- und Häckselwerk mit einem einzelnen getriebelosen Antrieb nicht möglich.
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Die
EP 1 145 764 B1 beschreibt ebenfalls einen Häcksler mit einer Hack- und einer Häckseleinrichtung, bei dem eine Vielzahl von Häckselelementen in Form einer archimedischen Schraube um eine gemeinsame Antriebsachse angeordnet ist. Die Häckselelemente werden dabei über eine Schwungscheibe angetrieben, an der gleichzeitig eine Vielzahl von Schnitzelelementen befestigt ist. Die kinetische Energie der Schwungscheibe wird somit für das Häckseln und das Hacken von Holzmaterial verwendet. Da die Schwungscheibe gleichzeitig Trägerin der Hackeinrichtung ist, ist auch mit dieser Vorrichtung die Erzeugung längerer Hackschnitzel nicht möglich, da eine Reduzierung der Rotationsgeschwindigkeit zwangsläufig mit einer Reduktion der zum Hacken zur Verfügung stehenden Energie einhergeht.
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Mit der
EP 1 008 389 A1 wird ein Scheibenhacker vorgestellt, bei dem an einer Schneidscheibe eine Vielzahl von Schneidelementen angeordnet ist, die an mehreren Stellen ihres Umfangs Messerschneiden aufweisen; besonders bevorzugt sind kreisförmige Schneidelemente. Somit müssen die Schneidelemente im Verschleißfall nicht getauscht sondern nur einfach gedreht werden, wodurch sich die Ausfallzeiten der Maschine minimieren sollen. Auch bei diesem Scheibenhacker liegt somit ein hoher Verschleiß der Schneidelemente vor, da die zum Hacken nötige Energie direkt aus der Rotation der Hackscheibe gewonnen wird. Ein langsameres Rotieren der Schneidelemente zum Erzeugen längerer Hackschnitzel ist auch bei diesem Scheibenhacker zwangläufig mit einer geringeren Hackleistung verbunden.
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In der
AT 385 231 B wird eine Trommelhackmaschine betrieben, die eine verlässliche Abfuhr zerkleinerten Holzes aus dem Schneidbereich ermöglichen soll. Bei dieser Maschine wird ein, in einem Gehäuse angeordneter Rotor mit umfänglich an diesem befestigten Hackmessern über eine Riemenscheibe angetrieben. Auf der Rotorachse sind die Flügelarme eines Gebläses drehfest angeordnet, die an ihren freien Enden mit Schwunggewichten ausgestattet sind, und mit ihrer Schwungmasse Spitzenbelastungen eines Antriebsmotors überbrücken, der zugleich den Rotor und die Flügelarme antreibt. Aufgrund der drehfesten Anordnung von Gebläse und Hackmessern auf einer gemeinsamen Rotorachse, erfolgt deren Bewegung, insbesondere hinsichtlich der Winkelgeschwindigkeit, im Gleichlauf. Dies ist energetisch nachteilig, da eine schnelle Rotation der Hackmesser stets eine ebenso schnelle Rotation der schweren Schwunggewichte erfordert. Somit sind insbesondere kleine Hackschnitzel nur mit geringer Wirtschaftlichkeit erzeugbar.
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In der
US 2 869 793 wird eine Holzzerkleinerungsvorrichtung beschrieben, bei der schwere Beschädigungen aufgrund von Lastspitzen an den Zerkleinerungsmitteln vermeidbar sein sollen. Hierzu wird ein Zerkleinerungsmechanismus vorgeschlagen, der sich selbsttätig vom Antrieb trennt, wenn besonders harte, schlecht zerkleinerungsfähige Objekte zu Lastspitzen führen. Hierzu sollen insbesondere die als Zerkleinerungsmittel verwendeten und an einem drehbaren Rotorelement befestigten Schneidzähne unter Überlastung lösbar sein. Nachteilig ist, dass diese Vorrichtung nach einer Lastspitze aufgrund der abgelösten Teile bzw. der unterbrochenen Kraftübertragung zeitweilig nicht gebrauchsfähig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Holz vorzuschlagen, bei der unabhängig von der eigentlichen Schneidvorrichtung genügend kinetische Energie für den Hackvorgang bereitgestellt werden und die Beanspruchung der Antriebselemente, wie Kupplungen, Getriebe oder Gelenkwellen minimiert wird. Gleichzeitig soll der Trommel- bzw. Scheibenhacker gegenüber bekannten Hackern ein vergleichbares oder reduziertes Gewicht aufweisen und die wirtschaftliche Erzeugung langer Hackschnitzel ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, des Verfahrensanspruchs 11 sowie des Verwendungsanspruchs 13. Vorzugsweise Weiterbildungen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zerkleinerung von Holz weist als Zerkleinerungsvorrichtung eine rotierende Schneideinrichtung in Form einer Schneidtrommel oder Schneidscheibe auf. Eine Schneidtrommel weist dabei an ihrem Umfang in radialer Richtung abstehende Schneidmesser auf, während eine Schneidscheibe an mindestens einer ihrer Deckflächen mit in axialer Richtung geneigten Messern versehen ist. Die zu zerkleinernden Holzschnitzel werden zunächst durch die Drehung der Zerkleinerungsvorrichtung gehackt und anschließend durch dieselbe Bewegung aus dem Schneidraum entfernt. Dieser Zerkleinerungsvorrichtung schließt sich nachgeordnet eine rotierende Wurfscheibe an, die der Beschleunigung und Weiterbeförderung des zerkleinerten Holzes, bspw. hin zu einem nachgeordneten Container oder Transportfahrzeug, dient.
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Erfindungsgemäß ist die Zerkleinerungsvorrichtung mit der Wurfscheibe über Übertragungselemente, die bevorzugt verdrehsteif ausgebildet sind, verbunden und wird über diese Verbindung angetrieben. Durch die Kraftübertragung von der Wurfscheibe auf die Zerkleinerungsvorrichtung kann somit auf den Einbau eines zusätzlichen Antriebs verzichtet und dadurch vorteilhaft Gewicht und Bauraum gespart werden.
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Die Übertragungselemente zwischen Wurfscheibe und Schneidvorrichtung sind in Form eines Rollenkettenantriebs ausgebildet. Dies ermöglicht vorteilhaft eine weitgehend freie Anordnung der Wurfscheibe relativ zur Schneidvorrichtung, bei einer gleichzeitig verlust- und verschleißarmen Übertragung großer Energien. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn aufgrund des zur Verfügung stehenden Bauraums eine gewinkelte Anordnung der Komponenten notwendig ist. Für den Fall, dass Wurfscheibe und Schneidvorrichtung mit annähernd parallelen Rotationsachsen zueinander angeordnet sind, sind die Übertragungselemente alternativ als Kardanantrieb ausgeführt. Dies ermöglicht im Vergleich zum Rollenkettenantrieb vorteilhaft einen wartungsfreieren Betrieb der Zerkleinerungsvorrichtung. Besonders für kleinere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung, bei denen an die Verdrehfreiheit des Übertragungselements geringere Anforderungen gestellt werden (z. B. bei Häckslern oder bei Kleingeräten für den Privatgebrauch), ist ein Zahnriemenantrieb als Verbindung zwischen Wurfscheibe und Schneidvorrichtung vorteilhaft einsetzbar. Kombinationen der zuvor genannten Übertragungselemente mit einem Zahnrad- oder Winkelgetriebe, entweder zur Übersetzung oder bei letztgenanntem auch zur Richtungsänderung der Rotationsachse, sind ebenfalls vorteilhaft verwendbar. Durch eine Getriebeverbindung zwischen Wurfscheibe und Schneidvorrichtung lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit der Schneidtrommel oder Schneidscheibe bei nur geringen Energieverlusten vorteilhaft weiter reduzieren.
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Durch die Aufhebung der direkten Kopplung der Zerkleinerungsvorrichtung an den Antriebsstrang wirken die stark pulsierenden Schneidkräfte nicht mehr direkt zurück auf die Antriebsmittel, so dass Schäden bzw. Verschleißerscheinungen am antreibenden System, wie bspw. einer Kupplung, einer Gelenkwelle oder einem Zapfwellengetriebe eines Traktors, vermieden bzw. minimiert werden.
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Die Wurfscheibe weist weiterhin erfindungsgemäß mindestens eine gleiche oder bevorzugt eine größere Masse als die Schneidtrommel oder Schneidscheibe und/oder einen größeren Radius als diese auf. Aufgrund des größeren Durchmessers und der zum Weiterschleudern des zerkleinerten Holzes erforderlichen hohen Drehzahl hat die Wurfscheibe ein günstigeres Verhältnis von Masse zu Trägheitsmoment. Somit kann der Zerkleinerungsvorrichtung durch die Wurfscheibe mehr kinetische Energie bereitgestellt werden, als durch die Schneidtrommel oder Schneidscheibe. Dafür werden vorteilhaft keine zusätzlichen Bauteile, wie bekannte Schwungräder, für die Energiespeicherung benötigt.
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Bevorzugt weist die Wurfscheibe ein größeres Trägheitsmoment als die Schneidvorrichtung auf. Dies kann durch eine höhere Masse, einen größeren Radius aber auch durch eine besondere Masseverteilung des Wurfrades realisiert werden. Das Trägheitsmoment ist maßgeblich für den Betrag der bei einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit gespeicherten Energie. Bei gleicher Rotationsgeschwindigkeit von Wurfscheibe und Schneidvorrichtung wird daher von der Wurfscheibe eine größere Menge an kinetischer Energie freigesetzt. Diese steht über die, bevorzugt verdrehfreie Verbindung zwischen Wurfscheibe und Schneidvorrichtung für die Zerkleinerung des Holzes zur Verfügung. Vorteilhaft ist die zur Zerkleinerung des Holzes zur Verfügung stehende Energie somit von der Rotation der Schneidvorrichtung entkoppelt. Dies ermöglicht einen Betrieb der Schneidvorrichtung mit geringeren Umfangsgeschwindigkeiten und damit die Herstellung längerer Hackschnitzel, von Längen über 6 cm, bevorzugt über 8 cm, besonders bevorzugt über 12 cm, bei niedrigen Einzugsgeschwindigkeiten sowie eine Reduzierung der zum Hacken benötigten Energie.
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Besonders bevorzugt weist die Wurfscheibe eine Masse auf, die im Verhältnis von mindestens 1,5 zu 1, bevorzugt im Verhältnis von 2 zu 1 und besonders bevorzugt im Verhältnis von 3 zu 1 oder mehr zur Masse der rotierenden Schneideinrichtung, insbesondere zur Masse der rotierenden Schneidtrommel oder Schneidscheibe, steht. Dadurch wird vorteilhaft ein hohes Trägheitsmoment der Wurfscheibe und somit ein großer Betrag an kinetischer Energie sichergestellt. Ebenfalls bevorzugt steht der Radius der Wurfscheibe in einem Verhältnis von 1,2 zu 1, bevorzugt 1,5 zu 1 und besonders bevorzugt in einem Verhältnis von 2 zu 1 oder mehr zum Radius der rotierenden Schneideinrichtung. Vorteilhaft weist die Wurfscheibe so ein wesentlich höheres Trägheitsmoment als die Schneidvorrichtung auf. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Wurfscheibe ein Trägheitsmoment auf, das im Verhältnis von 2,1 zu 1, bevorzugt im Verhältnis 4 zu 1 und besonders bevorzugt im Verhältnis 10 zu 1 zum Trägheitsmoment der rotierenden Schneideinrichtung steht.
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Ebenfalls bevorzugt weist die Wurfeinrichtung eine besondere Masseverteilung auf, die zu einem, gegenüber der Schneidvorrichtung erhöhtem Trägheitsmoment führt. Damit ist bei vergleichbaren Massen und/oder Radien von Wurfscheibe und Schneidvorrichtung ein erhöhtes Trägheitsmoment der Wurfscheibe realisierbar. Der Abstand eines Massepunktes zum Drehzentrum geht als quadratischer Faktor in das Trägheitsmoment ein. Somit sind besonders solche Masseverteilungen vorteilhaft, bei denen mehr Masse am Rand der Scheibe als in der Nähe ihres Zentrums konzentriert ist. Daher weist die Wurfscheibe besonders bevorzugt an ihrem radial äußeren Rand eine Verstärkung, bspw. in Form eines durchgehenden oder segmentierten, massiven Rings, auf. Dieser Ring kann auf verschiedene Weise, bspw. durch Schmieden, Gießen oder durch Verschweißen eines zusätzlichen ringförmigen Stahlteiles an der Wurfscheibe hergestellt werden.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung ist die Wurfscheibe so konstruiert, dass sie außerhalb eines konzentrischen oder annähernd konzentrischen Gehäuses rotiert und lediglich die an der Scheibe befestigten Auswerferplatten in das Gehäuse hineinragen. Dies ermöglicht, insbesondere durch eine Anordnung der Auswerferplatten in radialer Richtung beabstandet zum Rand der Wurfscheibe, eine Trennung der Funktion der Wurfscheibe als Speicher kinetischer Energie und als Mittel zum Transport des zerkleinerten Holzes. Eine Ausführung der Wurfscheibe mit größerem Radius hat somit keine Auswirkung mehr auf die von den Auswerferplatten benötigte Zeit für einen Umlauf oder auf die mit diesen erreichbaren Tangentialgeschwindigkeiten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Wurfscheibe über eine Getriebewelle direkt angetrieben. Damit wird eine besonders verschleißarme Kraftübertragung mit geringem Energieverlust realisiert. Ebenfalls bevorzugt ist ein indirekter Antrieb über eine, mit einem ersten Getriebeabgang eines Eingangsgetriebes verbundene, elastische Kupplung zwischen Wurfscheibe und Antriebsstrang. Dies ermöglicht vorteilhaft eine bedarfsabhängige Übertragung der Energie von der Wurfscheibe zur Schneidtrommel bzw. Schneidscheibe.
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Besonders bevorzugt wird der Antriebsstrang, insbesondere die Gelenkwelle oder das Eingangsgetriebe, dabei an die Zapfwelle eines Traktors oder an die Welle eines Elektro- oder Verbrennungsmotors angeschlossen. Ersteres ermöglicht den Betrieb der Erntevorrichtung über den Motor des die Vorrichtungen tragenden Fahrzeugs. Die zweite Möglichkeit bietet sich insbesondere für einen stationären Betrieb an.
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Der Übertragungselemente der Schneidvorrichtung greifen bevorzugt und je nach Antriebsart der Wurfscheibe entweder, an einem, im Drehpunkt der Wurfscheibe befindlichen Kettenrad oder einem zweiten Getriebeabgang des Antriebsstrangs, insbesondere des Eingangsgetriebes, mit einer bevorzugt verdrehsteifen Kupplung an. Wird die Wurfscheibe direkt angetrieben, bietet sich die erste Möglichkeit mit einem zur Wurfscheibe selbst konzentrischen Kettenrad an. Wird die Wurfscheibe bereits über ein Getriebe angetrieben, wird durch die zweitgenannte Lösung eine bedarfsgemäße Übertragung von Bewegungsenergie auf die Schneidvorrichtung ermöglicht.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Holzzerkleinerung unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Wurfscheibe, insbesondere mit höherer Masse und/oder größerem Radius und/oder größerem Trägheitsmoment, eine höhere Winkelgeschwindigkeit als die rotierende Schneideinrichtung aufweist. So weist die Wurfscheibe auch eine höhere Drehzahl als die Schneideinrichtung auf, die bevorzugt im Verhältnis von mindestens 1,5:1, bevorzugt im Verhältnis 2:1 und besonders bevorzugt im Verhältnis 3:1 zur Drehzahl der Schneideinrichtung steht. Weiterhin bevorzugt wird die Wurfscheibe mit einer Eingangsdrehzahl von mindestens 800 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt mindestens 1000 Drehungen pro Minute und besonders bevorzugt mindestens 1500 Umdrehungen pro Minute, angetrieben. Aufgrund des bevorzugt größeren Radius und/oder der größeren Masse der Wurfscheibe im Vergleich zur Schneidvorrichtung wird durch die Wurfscheibe eine hohe, zum Hacken des Holzes nutzbare kinetische Energie bereitgestellt. Vorteilhaft kann so die Schneidvorrichtung ohne Verluste an der zur Zerkleinerung des Holzes zur Verfügung stehenden Energie mit einer geringeren Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden, um somit auch die Herstellung längerer Hackschnitzel zu ermöglichen.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung einer, in bekannten Zerkleinerungsmaschinen für Holz häufig bereits enthaltenen Wurfscheibe zum Antrieb einer, bevorzugt vorgeordneten Schneidvorrichtung, insbesondere einer Schneidtrommel oder Schneidscheibe. Dabei fungiert die Wurfscheibe, die erfindungsgemäß bevorzugt ein höheres Trägheitsmoment aufweist, als die Schneidvorrichtung, als Speicher für den Antrieb der Schneidvorrichtung verwendeter, kinetischer Energie. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Entkopplung der Antriebsmittel von der Schneidvorrichtung, die beim Hacken des Holzes extremen Drehmomentspitzen ausgesetzt ist. Dadurch werden stark sequentielle Lagerkräfte sowie Beanspruchungen im Antriebsstrang vermieden, was zur Verschleißarmut und somit zu verringertem Wartungsbedarf dieser Komponenten und damit zu einem wirtschaftlicheren Betrieb der Holzzerkleinerungsmaschinen führt. Weiterhin wird so ein Betrieb der Schneidvorrichtung mit kleineren Drehzahlen ermöglicht, ohne die zum Hacken zur Verfügung stehende Energie zu reduzieren.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und durch Ausführungsbeispiele erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. Dabei zeigen:
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1: einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Trommelhackers mit einer, über eine Rollenkette durch die Wurfscheibe angetriebenen Hacktrommel,
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2: eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Trommelhackers mit einer, über eine Rollenkette durch die Wurfscheibe angetriebenen Hacktrommel,
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3: eine Draufsicht des Antriebs eines erfindungsgemäßen Trommelhackers durch eine Wurfscheibe über Rollenkette und Zahnradgetriebe,
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4: den Antrieb eines erfindungsgemäßen Trommelhackers durch eine Wurfscheibe über Rollenkette und Zahnradgetriebe in einer Seitenansicht,
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5: eine Draufsicht des Antriebs eines erfindungsgemäßen Trommelhackers durch eine Wurfscheibe über eine durchgehende Welle und Winkelgetriebe und
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6: eine außerhalb eines Gehäuses angeordnete Wurfscheibe mit radial nach innen versetzten Wurfschaufeln.
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Ausführungsbeispiel 1
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Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trommelhackers ist schematisch in 1 als Längsschnitt und in 2 als Draufsicht dargestellt. Das zu zerkleinernde Holz in Form von runden Stammabschnitten, Stangen oder kleinen Bäumen wird auf das Zuführband 1 aufgelegt und mit der Einzugswalze 2, die auf die Hölzer drückt, in Richtung Schneidtrommel 5 geschoben. Die Presswalze 3 mit deutlich kleinerem Durchmesser sichert ein Halten der Hölzer in der Nähe der Schneidtrommel 5, die das über die Gegenschneide 4 hinaus geschobene Stück mittels der Messer 6 abtrennt. Infolge der Drehung der Trommel 5 werden die abgetrennten Holzstücke in Richtung des Auswurfschachtes 7 geworfen, von dort in eine Querförderschnecke 8 geleitet und danach von dieser Schnecke in die Wurfeinrichtung, bestehend aus Wurfscheibe 9 und daran befestigten Auswerferplatten 10, geschoben. Die drehende Bewegung der Wurfscheibe 9 beschleunigt die Holzstücke und befördert diese in den Auswurfschacht 11 zur Weiterleitung an einen Container oder ein Sammelfahrzeug.
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Der Antrieb der Wurfscheibe 9 erfolgt von einer Gelenkwelle kommend über das Winkelgetriebe 13 und eine elastische Kupplung 14. Gleichzeitig wird mittels Kettenrädern und Rollenkette 12 die Schneidtrommel 5 angetrieben. Die an den Messern 6 beim Schneiden des Holzes auftretenden Kräfte werden mit Hilfe der kinetischen Energie der Wurfscheibe 9, übertragen durch den Rollenkettentrieb 12, überwunden. Am Winkelgetriebe 13 und an den davor angeordneten Antriebmitteln auftretende Drehmomentspitzen werden so minimiert.
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Ausführungsbeispiel 2
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Antrieb der Schneidtrommel 5 als Seitenansicht und in 4 die zugehörige Draufsicht gezeigt. Die Energieübertragung zwischen Schleuderscheibe 9 und der Schneidtrommel 5 erfolgt mit dem Rollenkettentrieb 12 auf ein Zahnradgetriebe 15, an dem die Schneidtrommel 5 direkt befestigt ist.
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Ausführungsbeispiel 3
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Ein weiteres Beispiel für die Zuordnung der Wurfeinrichtung 9 zur Schneidtrommel 5 zeigt 5. Die Wurfscheibe 9 wird direkt über eine durchgehende Welle des Winkelgetriebes 13 angetrieben, während am zweiten Getriebeabgang über eine verdrehsteife Kupplung 16 und den Rollenkettentrieb 12 die Schneidtrommel 5 angetrieben wird. In diesem Fall übertragen das Winkelgetriebe 13 und der Rollenkettentrieb 12 die kinetische Energie der Wurfscheibe 9 auf die Schneidtrommel 5.
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Ausführungsbeispiel 4
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Das Ausführungsbeispiel 4 zeigt als Weiterentwicklung des Ausführungsbeispiels 3 die Anordnung der Wurfscheibe 9, wie in 6 gezeigt, außerhalb des Gehäuses 17. Die Auswerferplatten 10 ragen dabei in das Gehäuse 17 hinein und beschleunigen die, durch die seitliche Öffnung 19 zugeführten Hackstücke. So kann die Umfangsgeschwindigkeit reduziert und den Anforderungen an die Auswurfenergie angepasst werden, während die Wurfscheibe 9 eine hohe kinetische Energie speichert. Die kinetische Energie der Wurfscheibe 9 wird zudem durch einen, an der Wurfscheibe 9 konzentrisch angeordneten, massiven Ring 18 erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zuführband
- 2
- Einzugswalze
- 3
- Presswalze
- 4
- Gegenschneide
- 5
- Schneidtrommel, Schneideinrichtung
- 6
- Messer
- 7
- Auswurfschacht
- 8
- Querförderschnecke
- 9
- Wurfscheibe
- 10
- Auswerferplatte
- 11
- Auswurfschacht
- 12
- Rollenkette, Rollenkettenantrieb
- 13
- Winkelgetriebe
- 14
- elastische Kupplung
- 15
- Zahnradgetriebe
- 16
- verdrehsteife Kupplung
- 17
- Gehäuse
- 18
- massiver Ring
- 19
- seitliche Öffnung des Gehäuses
