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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Holzhackschnitzeln, insbesondere zur Nachzerkleinerung von in Scheiben- oder Trommelhackern vorzerkleinerten Hackschnitzeln, vorzugsweise als in die Hacker integrierte oder diesen als zweite Zerkleinerungsstufe nachgeschaltete Vorrichtung bzw. Prozessstufe.
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Ein beachtlicher Teil erneuerbarer Energien wird heutzutage auf der Grundlage von Energieholzplantagen erwirtschaftet. Unter Energieholz werden dabei vor allem schnellwachsende Holzsorten verstanden, die in einem kurzen Wachstumszyklus von 1 bis 2, vorzugsweise 3 bis 4 Jahren in engem Bestand angebaut werden, um so vorteilhaft die optimale Wachstumsphase dieser Bäume auszunutzen. Am Ende dieser Zeit weisen diese Bäume, wie Pappeln, Weiden und Robinien, 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 nachfolgenden Prozessen wird der Rohstoff Holz häufig in aufgeschlossener homogenisierter Form benötigt. Es hat sich daher etabliert, das Holz in Form von Stammabschnitten (Rundholz) unterschiedlicher Längen, Asten mit Zeigen oder kleinen ganzen Bäumen in kurze Stücke, sogenannten 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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Die dafür eingesetzten Maschinen werden nach ihrem Wirkungsprinzip, vor allem in sogenannte Trommelhacker, Scheibenradhacker oder Schneckenhacker unterschieden, wobei für den Bedarf der industriellen Verwendungen überwiegend leistungsfähige Maschinen mit dem Trommelschneid-Prinzip eingesetzt werden. Den 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 radialer 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 Äste 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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Nachteilig entstehen bei diesen bekannten Zerkleinerungsprozessen häufig Hackschnitzel mit einer Vielzahl unterschiedlicher Längen, was zu einem inhomogenen Schüttgut und damit zu einer Beeinträchtigung der oben genannten positiven Eigenschaften führt. Die Gründe dafür werden unter anderem in der mangelnden Ausrichtung des Hackguts, insbesondere der Schräglage von Ästen und Zweigen hinsichtlich der Vorschubrichtung zur Schneidvorrichtung aber auch in der ungenügenden Arretierung des Hackguts an der Gegenschneide vermutet. Weiterhin können Endstücke des Hackguts, die von einer Vorschub- bzw. Einzugseinrichtung nicht mehr sauber geführt werden können, zwischen dieser und der Gegenschneide in eine Querlage geraten, so dass dann Späne längs zur Faser geschnitten werden.
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Somit entsteht ein Schüttgut, dessen Hauptanteil zwar im einem, von den Maschineneinstellungen bedingten Bereich gewünschter Längen vorliegt, jedoch auch Anteile deutlich kleinerer Längen sowie auch Hackschnitzel, die mehr als die 10fache Länge aufweisen, enthalten kann. Die Ursachen für die Entstehung dieser Unter- und der Übergrößen sind bei dem einmaligen Schnitt, also der ersten Zerkleinerungsstufe, mit technischen Mitteln nicht zu beheben. Vor allem die Übergrößen stören die nachfolgenden Verarbeitungsstufen und den Fördervorgang, so z. B. auch bei der Beschickung von Feuerungssystemen, speziell mit den im Gesamtprozess vorteilhaften Rohrschneckenförderern.
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Aus dem Stand der Technik sind bislang zwei verschiedene Lösungsansätze zur Beseitigung der hauptsächlich störenden Übergrößen bekannt. Zum einen werden Siebeinrichtungen in den Zerkleinerer integriert, um nicht ordnungsgemäß zerkleinertes Hackgut zu separieren und erneut der ursprünglichen Zerkleinerungsstufe zuzuführen.
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So offenbart die
DE 198 48 354 A1 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Holzhackschnitzeln mit definierten Materialgrößen, wobei das Hackgut zunächst in Hackschnitzel zerkleinert und anschließend einer Siebtrommel mit zwei getrennten Siebbereichen zugeführt wird. In der Siebtrommel werden so zuerst Kleinteile und im zweiten Teil die zur Wärmerzeugung geeigneten Hackschnitzel ausgetragen. Die Kombination einer Hackvorrichtung, bspw. eines Trommelhackers, mit einer derartigen Siebvorrichtung, erlaubt somit die Abscheidung von Hackschnitzeln einer gewissen Mindestgröße von Holzmehl und kleinkörnigen Zerkleinerungsprodukten. Die Produktion solcher Untergrößenfraktionen kann jedoch mit dieser Vorrichtung bzw. diesem Verfahren nicht von vollständig vermieden werden. Die Ausbeute an Hackschnitzeln aus einer bestimmten Menge Hackgut bleibt durch das Holzmehl und die Kleinteile somit nachteilig reduziert.
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Eine vergleichbare Lösung für einen Scheibenhacker wird in der
WO 2007/046719 A1 beschrieben. Die Siebtrommel wird dabei durch die Schneidscheibe und eine, zu dieser planparallelen weiteren Scheibe gebildet, die an ihrer Peripherie über eine Sieblöcher aufweisende Mantelfläche verbunden sind. In dem Zwischenraum der beiden Scheiben sind weiterhin Auswerfer angeordnet, die gemeinsam mit den Scheiben rotieren und das Material unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft radial nach außen befördern. In radialer Richtung zwischen den Auswerfen und der Mantelfläche sind weiterhin feststehende Leitbleche angeordnet, die bereits ausreichend zerkleinertes Hackgut von den Auswerfern übernehmen und zu der bzw. durch die Siebfläche führen. Holzschnitzel mit Überlänge werden durch das Zusammenwirken der Auswerfer und der Leitbleche weiter zerkleinert. Aufgrund der feststehenden Teile und den relativ kleinen Austrittsöffnungen der Mantelfläche ist diese Vorrichtung lediglich zur Herstellung sehr kleiner Hackschnitzel geeignet.
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Aus dem Stand der Technik sind Zerkleinerungsstufen bekannt, bei denen ein Siebkorb halbrund den Trommelraum eines Trommelhackers umgibt. Während die bereits Sollmaß besitzenden Hackschnitzel dieses Sieb passieren können, werden Überlängen zurückgehalten. Von den umlaufenden Messern des Hackers werden diese dann mitgerissen, auf die Gegenschneide geworfen und somit erneut in den Schneidprozess einbezogen. Auf diese Weise werden jedoch auch bereits Nennmaß aufweisende Schnitzel erneut erfasst und weiter zerkleinert, wodurch sich der Anteil an Untergrößen oder Feinanteil erhöht und unnötig Energie verbraucht wird. Hackschnitzel mit Überlängen bleiben willkürlich und unregelmäßig ausgerichtet und können vereinzelt auch längs durch die Sieblöcher geschoben werden, insbesondere da ihr Querschnitt um ein Vielfaches kleiner ist als ihre Länge. Bereits wenige dieser Überlängen können nachfolgende Prozesse jedoch empfindlich stören.
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Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind Lösungen, bei denen zusätzliche Zerkleinerungsstufen zur Vor- oder Nachzerkleinerung des Hackguts in die Hacker integriert werden.
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So wird in der
DE 100 488 86 A1 eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut beschrieben, bei der in einem Scheibenhacker zwei Zerkleinerungsstufen hintereinander geschaltet sind. Dabei ist die erste Zerkleinerungsstufe mit einem Materialtransport vorrangig parallel zur Rotationsachse der Scheibe verbunden, während die zweite Zerkleinerungsstufe mit einem Materialtransport in radialer Richtung korrespondiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der ersten Scheibe eines gewöhnlichen Scheibenhackers eine zweite konzentrische Scheibe nah beabstandet gegenüberliegend angeordnet, wobei die sich zugewandten Scheibenflächen mit Profilierungen oder sich kämmenden Stiften versehen sind, die eine weitere Zerkleinerung der Holzschnitzel bewirken. Diese Lösung ist nachteilig nur in einem Scheibenhacker anwendbar und benötigt zusätzlich angetriebene Elemente.
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Die
DE 296 11 773 U1 offenbart einen Häcksler, basierend auf dem Prinzip eines Scheibenhackers, der im Bereich des Auswurfs und am Rand der Messerscheibe eine zusätzliche Zerkleinerungsvorrichtung aufweist. Diese Zerkleinerungsvorrichtung kann dabei aus einem Gitter oder beabstandet zueinander stehenden Messern bestehen, gegen die das Hackgut von den, auf der rotierenden Messerscheibe befestigten Auswerfern geworfen wird. Gemäß dieser Schrift soll so ein verbesserter Aufschluss von gehäckselten Gartenabfällen erreicht werden können, um deren Kompostierbarkeit zu erleichtern. Aufgrund der stationären Anbringung der Messer im Bereich des Auswurfs des Scheibenhackers ist diese Vorrichtung nicht für das Hacken gröberen Holzschnitts geeignet, da es leicht zu Verstopfungen und Blockaden durch feststeckende Holzteile kommen kann.
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Auch in der
EP 0089 571 A2 wird ein zweischeibiger Scheibenhacker zum Zerkleinern von Schwachholz beschrieben, wobei zusätzlich eine Vor- und Nachzerkleinerung des Holzes vorgesehen ist. Die Vorzerkleinerung erfolgt durch die, an dem geschlossenen Gehäuse des Hackers angebrachten Schlagleisten. Das so vorzerkleinerte Holz wird dann durch die erste Scheibe, die eine konventionelle Schneidscheibe ist, weiter zerkleinert und tritt durch eine Öffnung in der Scheibe in den Zwischenraum zwischen den Scheiben ein. In diesem Zwischenraum sind Auswurfflügel vorgesehen, die das Hackgut unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft in radialer Richtung zur Auswurföffnung befördern. Diese Auswurföffnung wird durch die zwischen den Brechkämmen der Nachzerkleinerungsvorrichtung befindlichen Zwischenräume gebildet. Somit ist auch bei dieser Vorrichtung die Gefahr von Blockaden und damit verbundenen Folgeschäden an den Antriebsteilen erhöht, der mit einer aufwendigen Vorzerkleinerung begegnet werden muss.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung für Trommel- und Scheibenhacker zu schaffen, mit der Holzhackschnitzel mit Übermaß mit geringem Energieaufwand sicher nachzerkleinert werden können, ohne die bereits Nennmaß aufweisenden Stücke weiter zu zerkleinern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, vorzugweise Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Homogenisieren von Holzhackschnitzeln weist eine erste und mindestens eine weitere Zerkleinerungsstufe auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Zerkleinerungsstufe
- – ein rotationssymmetrisches oder nahezu rotationssymmetrisches Gehäuse,
- – mindestens einen, in dem Gehäuse konzentrisch rotierenden Mitnehmer mit Schlitzungen am radial außenliegenden Ende sowie
- – mit diesen Schlitzungen kämmende Messer und/oder Zahnleisten umfasst,
- – wobei der radiale Eingriff der Messer und/oder Zahnleisten in das Gehäuse sowie in die Schlitze der Mitnehmer in Rotationsrichtung zunimmt und
- – diese an ihrem in Rotationsrichtung hinteren Ende die Schlitzungen der Mitnehmer nahezu formschlüssig ausfüllen.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Homogenisierung von Holzhackschnitzeln eine erste Zerkleinerungsstufe auf, in der Holzpflanzen in Holzhackschnitzel zerkleinert werden, wobei sich neben Hackschnitzeln gewünschter Länge auch solche mit deutlichem Übermaß im Zerkleinerungsgut befinden. Erfindungsgemäß werden diese Holzschnitzel einer weiteren Zerkleinerungsstufe zugeführt und in deren rotationssymmetrischem oder nahezu rotationssymmetrischem Gehäuse durch konzentrisch zu diesem rotierende, geschlitzte Mitnehmer erfasst und in eine Rotationsbewegung versetzt, wobei sich die Holzschnitzel unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft radial nach außen in Richtung des Gehäuses bewegen.
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Dort werden die Holzschnitzel von den geschlitzten Mitnehmern über mit diesen kämmende, und in deren Bewegungsraum radial eingreifende Messern und/oder Zahnleisten geschoben. Der Eingriff der Messer und/oder Zahnleisten in das Gehäuse nimmt dabei in Rotationsrichtung langsam zu, so dass die Holzschnitzel nur allmählich in deren Wirkungsbereich gelangen. Bereits Nennmaß aufweisende Holzschnitzel werden dadurch in die Zwischenräume zwischen den Messern oder Zahnleisten eingeregelt und vorteilhaft nicht auf Untermaß zerkleinert. Auf zwei oder mehr Messern bzw. Zahnleisten aufliegende überlange Holzschnitzel hingegen werden gegen die Schneiden der Bogenmesser oder Zähne der Zahnleisten gedrückt und allmählich durchtrennt. Die Durchtrennung ähnelt dabei einem Sägeprozess, bei dem die Messer oder Zahnleisten langsam in die Hackschnitzel eingreifen, diese fixieren und kontrolliert durchtrennen. Ein Aufschlagen der Zahnleisten bzw. Messer auf den Holzschnitzeln und damit verbunden deren Splittern oder deren unkontrollierte Beschleunigung während der Nachzerkleinerung kann somit vorteilhaft minimiert werden.
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Vorteilhaft wird durch die keilförmige Ausbildung der Messer bzw. Zahnleisten somit zum einen eine weitere Zerkleinerung der bereits Nennmaß aufweisenden Holzschnitzel vermieden und der Anteil der Untergrößenfraktionen gering gehalten. Zum anderen wird die Ausbeute an Holzschnitzeln mit den gewünschten Ausmaßen erhöht und der Anteil an Übergrößen reduziert. Die in der zweiten Zerkleinerungsstufe zerteilten Holzschnitzel werden vorzugsweise direkt durch die weitere Bewegung der Mitnehmer zusammen mit den zwischen den Bogenmessern liegenden kleineren Holzschnitzeln aus dem Gehäuse herausgeschleudert.
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Die ausrichtende Funktion der Messer bzw. Zahnleisten kann weiterhin dadurch unterstützt werden, dass die einzelnen Messer bzw. Leisten verschiedene Anstiege aufweisen. Dadurch werden über diese hinweg geschobene Holzstücke in eine Drehbewegung versetzt und – vorausgesetzt sie weisen keine Überlänge auf – in die Zwischenräume zwischen den Messern bzw. Leisten eingeregelt. Weiterhin können die Leisten bzw. Messer verschiedene Orientierungen aufweisen und vorteilhaft senkrecht zur Rotationsachse ausgerichtet sein oder aber beidseitig leicht von dieser Orientierung abweichen. Dabei sind die Schlitze der Mitnehmer entsprechend breit gestaltet, um in jedem Fall ein Kämmen mit den geneigten Messern bzw. Leisten zu gestatten.
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Bei den verwendeten Messern handelt es sich bevorzugt um Bogenmesser, deren Schneidkante als sichelförmige scharfe Schneide ausgebildet ist. Bei den Zahnleisten ist die wirksame Schneidkante bevorzugt in Form einer Folge diskret ansteigender Zähne ausgebildet.
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Die Messer und/oder Leisten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ragen bevorzugt durch das Gehäuse hindurch. Das Gehäuse weist dazu Öffnungen auf, durch welche die Messer bzw. Zahnleisten in das Gehäuse hinein bewegt werden können. Weiterhin bevorzugt sind die Messer bzw. Zahnleisten außerhalb des Gehäuses oder am Gehäuse befestigt bzw. angelenkt und nur die Schneiden bzw. Zähne der Messer bzw. Zahnleisten ragen durch die Öffnungen des Gehäuses in dessen Inneres. Die Messer bzw. Zahnleisten sind somit einfach von außen austauschbar und können je nach Bedarf ersetzt werden.
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Besonders bevorzugt sind die Messer bzw. Zahnleisten mit ihrem in Rotationsrichtung vorderen Ende gelenkig bzw. drehbar am Gehäuse befestigt. An ihrem, in Rotationsrichtung hinterem Ende, werden sie bevorzugt mittels eines einstellbaren Rückstellmittels, besonders bevorzugt einer federbelasteten Klinke, unter Vorspannung gehalten und dadurch in den Gehäuseinnenraum gedrückt. Durch das Rückstellmittel kann vorzugsweise die, auf das Hackgut durch die Interaktion von Messern bzw. Leisten und Mitnehmern applizierte Kraft veränderlich eingestellt werden.
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Wird diese Kraft überschritten, bewegen sich die Leisten bzw. Messer durch den von dem Hackgut ausgeübten Druck aus dem Gehäuse heraus. So kann bspw. bei einer zeitlich inhomogenen Beaufschlagung der Messer bzw. Leisten mit Hackgut ein übermäßiger Verschleiß der Schneidkanten bei hohen Hackgutdichten vermieden werden.
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Ebenso bevorzugt und gegebenfalls zusätzlich zu dem Rückstellmittel stützen sich die Messer bzw. Leisten auf einen Balken mit Scherstift als Sollbruchstelle oder einer Bruchplatte ab. Dadurch kann ebenfalls ein Herausfahren der Messer bzw. Leisten aus dem Gehäuse erfolgen, wenn der, auf diesen ausgeübte Druck einen Grenzwert überschreitet. Vorteilhaft werden dadurch eine Blockierung der Zerkleinerungsstufe durch Fremdgut, wie bspw. Steine oder Erde, sowie damit verbundene Schäden am Antriebstrang vermieden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Zerkleinerungsstufe in Form eines, in einem nahezu zylinderförmigen Gehäuse konzentrisch rotierenden geschlossenen Zylinders ausgebildet. Bevorzugt ist das Gehäuse vollständig zylinderförmig. An dem rotierenden Zylinder sind weiterhin ein oder mehrere radial abstehende Mitnehmer angebracht, die den Raum zwischen dem vorzugsweise konzentrischen Zylinder und dem gleichfalls zylindrischen Gehäuse nahezu vollständig ausfüllen. An ihrem radial äußeren Ende weisen diese Mitnehmer Schlitzungen auf, die mit an der Innenseite des Gehäuses angebrachten Leisten bzw. Messern die radial nach innen zeigen und deren Eingriff in Rotationsrichtung des Zylinders zunimmt, kämmen. Dabei können ein oder mehrere solcher Sets von Messern bzw. Leisten entlang des Umfangs des Gehäuses angeordnet sein. Bevorzugt erstrecken sich die Sets der Messer bzw. Zahnleisten und/oder die Mitnehmer in axialer Richtung über die gesamte Breite des zylinderförmigen Gehäuses. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kann vorteilhaft das gesamte Volumen zwischen dem rotierenden Zylinder und dem Gehäuse erfasst werden, so dass es nicht zu Ansammlungen von Hackgut in Totvolumen kommt.
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Weiterhin bevorzugt wird diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als eine zweite Zerkleinerungsstufe einer ersten Zerkleinerungsstufe nachgeordnet, die in Form eines zylindrischen, mit scharfen Schneiden bestückten rotierenden Trommelschneidapparates ausgebildet ist. Der geschlossenen Zylinder der Nachzerkleinerungsstufe rotiert dabei bevorzugt um eine Rotationsachse, die zu der des Trommelhackers nahezu parallel ist. Weiterhin bevorzugt weist der Zylinder der zweiten Zerkleinerungsstufe eine von der ersten Trommel abweichende Umfangsgeschwindigkeit auf. Vorteilhaft können dabei die erste und zweite Zerkleinerungsstufe getrennt und mit den tatsächlich für die Erst- bzw. Nachzerkleinerung benötigten Leistungen angetrieben werden. Somit kann vorteilhaft Energie eingespart werden. Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Nachzerkleinerungseinrichtung in dieser bevorzugten Ausführungsform besonders einfach mit bereits bestehenden ersten Zerkleinerungsstufen kombinierbar.
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Ebenso bevorzugt ist die Ausbildung der zweiten Zerkleinerungsstufe als einer, in einem nahezu zylinderförmigen Gehäuse konzentrisch rotierenden Scheibe mit in axialer Richtung abstehenden Mitnehmern. Die Scheibe rotiert dabei parallel zu einer Grundfläche des nahezu zylinderförmigen Gehäuses. Die Tiefe des Gehäuses bzw. die Ausdehnung von dessen Mantelfläche in axialer Richtung entspricht dann vorzugsweise in etwa der axialen Ausdehnung der Mitnehmer sowie der axialen Ausdehnung von Messer- bzw. Zahnleisten-Sets. So wird auch in dieser Ausführungsform die Entstehung von Totvolumen vermieden. Die radiale Ausdehnung der rotierenden Scheibe im Verhältnis zur radialen Ausdehnung des Gehäuses kann bei dieser Ausführungsform vorteilhaft vernachlässigt werden, da die Mitnehmer in radialer Richtung über die Scheibe überstehen oder nur einen Teil derselben ausmachen können. Die Mitnehmer sind weiterhin bevorzugt in ungefähr radialer Richtung orientiert.
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Vorteilhaft kann bei dieser Ausführungsform die rotierende Masse der Vorrichtung vermindert werden, da die Größe der Mitnehmer und damit die Größe des von ihnen durchstrichenen Volumens relativ unabhängig von der Größe der rotierenden Scheibe gewählt werden kann. Diese Ausführungsform ist somit insbesondere für energiesparendes Arbeiten und für das Zerkleinern von weniger festem Hackgut, wie dünneren Stämmen, Ästen oder Zweigen geeignet.
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Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung mit in einem, annähernd rotationsymmetrischen Gehäuse konzentrisch rotierenden Zylinder, wird das gesamte Volumen zwischen Zylinder und Gehäuse von den Mitnehmern durchstriffen und von den Messern bzw. Zahnleisten an ihrem in Rotationsrichtung hinteren Ende ausgefüllt. Im Gegensatz dazu, besteht bei einer rotierenden Scheibe mit in axialer Richtung abstehenden Mitnehmern die Gefahr, dass die Zentrifugalkraft zur Beschleunigung der Hackschnitzel gegen die Messer bzw. Zahnleisten nicht ausreicht und diese entlang der Mitnehmer in Richtung des Rotationszentrums geschoben und nur unzureichend zerkleinert werden. Um dem entgegenzuwirken, weisen die Mitnehmer bei dieser Ausführungsform bevorzugt jeweils eine in Rotationsrichtung ausgedehnte Auskragung auf, die mit dem in Rotationsrichtung hinteren Ende der Messer und/oder Zahnleisten bündig abschließt. Dadurch wird eine ausreichende Gegenkraft erzeugt, mit der die Hackschnitzel gegen die Messer bzw. Zahnleisten gedrückt werden und somit vorteilhaft eine ausreichende Nachzerkleinerung gewährleistet.
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Weiterhin vorteilhaft kann die Ausführungsform mit einer rotierenden Scheibe in sogenannte Wurfgebläse zur Hackschnitzelförderung integriert werden. Holzhackschnitzel werden, nachdem sie den Trommelraum verlassen haben, mit sogenannten Wurfgebläsen beschleunigt und auf Transporteinrichtungen geschleudert. Das Wirkungsprinzip ist mit der Auswurfvorrichtung der Scheibenradhacker identisch, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nachzerkleinerung in einem Scheibenradhacker auch für Wurfgebläse zur Hackschnitzelförderung anwendbar ist.
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In dieser Ausführungsform weist die Zerkleinerungsvorrichtung bevorzugt eine schnell rotierenden Scheibe auf, mit der die Holzstücke über die Mitnehmer auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden, die den Wurf in einen mehrere Meter entfernten Container oder in ein Transportfahrzeug ermöglicht.
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Die rotierende Scheibe kann weiterhin auch außerhalb des Gehäuses montiert sein, so dass nur die Mitnehmer in axialer Richtung in das Gehäuse hineinragen. Somit kann das im Gehäuse für die Nachzerkleinerung von Holz zur Verfügung stehende Volumen vorteilhaft weiter vergrößert werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung ist die erste Zerkleinerungsstufe der Zerkleinerungsvorrichtung durch einen Scheibenhacker in Form mindestens einer, in einem zylinderförmigen oder nahezu zylinderförmigen Gehäuse parallel zu dessen Grundfläche konzentrisch rotierenden Scheibe ausgebildet. Direkt auf oder über ein oder mehrere Messerträger sind auf dieser mindestens einen Scheibe in axialer Richtung abstehende und in Rotationsrichtung geneigte Messer befestigt. Die erste und die zweite Zerkleinerungsstufe sind somit vorteilhaft in einem einzelnen Gehäuse integriert, wobei auf der mindestens einen, mit Messern versehenen Scheibe auch jeweils die Mitnehmer der zweiten Zerkleinerungsstufe in der bereits beschriebenen Weise angebracht sind.
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Bevorzugt erfolgt in einer solchen Vorrichtung die Einstellung der an der rotierenden Scheibe befestigten Messer zur Einstellung eines geringen Abstandes zur Gegenschneide mit einer tangential angeordneten Schraube, die mittels einer Scheibe aus Kunststoff gesichert ist.
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Bei der Integration der beiden Zerkleinerungsstufen in einem Gehäuse muss berücksichtigt werden, dass die Holzstücke durch das Hacken mit den, auf der Scheibe angeordneten Messern in Richtung der Rotationsachse beschleunigt werden. Dadurch kommt es zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Hackschnitzel im Gehäuse mit einer Häufung von Hackschnitzeln an der Grundseite des Gehäuses, die der rotierenden Scheibe gegenüberliegt bzw. gemeinsam mit dieser die Messer und/oder Bogenleisten einschließt. Dies führt zu einer inhomogenen Belastung der Messer bzw. Leisten der zweiten Zerkleinerungsstufe, die somit einem ungleichmäßigen Verschleiß ausgesetzt sind. Letztlich leidet auch die Qualität der Nachzerkleinerung an dieser Ungleichverteilung der Hackschnitzel.
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Um einer inhomogenen Verteilung von Hackschnitzeln in axialer Richtung des Gehäuses entgegenzuwirken, weist die Zerkleinerungsvorrichtung vorzugsweise ein Leitblech auf, das an der Innenseite des Gehäuses, insbesondere an der Grundfläche angebracht ist, die der Scheibe gegenüberliegt. Dieses Leitblech schließt mit der Rotationsachse der Schneidscheibe einen, zu dieser rotierenden Scheibe geöffneten Winkel ein. Dadurch werden Holzschnitzel, die zunächst aufgrund der Rotationsbewegung der Mitnehmer an das Leitblech transportiert werden, durch diese in Richtung der Scheibe zwangsgeführt. Dadurch werden die von den Hackmessern abgetrennten (oder über eine Fördereinrichtung zugeführten) Holzstücke vorteilhaft quer zur Bewegungsrichtung gleichmäßig verteilt, die langen Stücke quer zur Bewegungsrichtung ausgerichtet und an die an der Scheibe befestigten Mitnehmer geleitet.
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Eine weitere Möglichkeit, um der ungleichmäßigen Verteilung der Holzschnitzel im Gehäuse der Zerkleinerungsvorrichtung entgegenzuwirken, besteht darin, über die Messer gebogene Leitbleche an der Scheibe zu befestigen, die von dieser in axialer oder annähernd axialer Richtung abstehen und jeweils einen umgebogenen Teil aufweisen, der mit der Rotationsachse einen in Richtung der Hackmesser geöffneten Winkel kleiner 90° einschließt. Durch diese Leitbleche werden von den Hackmessern abgetrennte Holzstücke, die in Richtung der gegenüberliegenden Seite beschleunigt wurden, aufgefangen und entsprechend der Biegung der Leitbleche umgelenkt. Besonders bevorzugt weisen die Leitbleche verschiedene Biegungen auf, um die Holzschnitzel in verschiedenen Abständen zur Scheibe auf die Gehäusewand umzuleiten. Weiterhin vorteilhaft ist es, dass derartige Leitbleche eine Umlenkung und Ausrichtung der Holzstücke quer zur Bewegungsrichtung ermöglichen und somit die Effektivität der Messer bzw. Leisten zusätzlich erhöhen.
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Weiterhin bevorzugt ist der zweiten Zerkleinerungsstufe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Querfördereinrichtung, bspw. eine Förderschnecke oder eine aerodynamisch geformte Leiteinrichtung, nachgeordnet. Diese befördert die Holzschnitzel aus der zweiten Zerkleinerungsstufe zu einer Auswurfeinrichtung, durch die sie mit einem weiteren Transportmittel, bspw. einem Transportband, einem LKW oder einem Waggon zugeführt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. Dabei zeigen:
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1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung, aufweisend einen Trommelhacker als erste Zerkleinerungsstufe und einen konzentrisch zu einem Gehäuse rotierenden Kreiszylinder als zweite Zerkleinerungsstufe, mit offenem Gehäuse,
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2: einen waagerechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, aufweisend einen Trommelhacker als erste Zerkleinerungsstufe und einen konzentrisch zu einem Gehäuse rotierenden Kreiszylinder als zweite Zerkleinerungsstufe, in einer Draufsicht,
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3: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung, aufweisend einen Trommelhacker als erste Zerkleinerungsstufe und einen konzentrisch zu einem Gehäuse rotierenden Kreiszylinder als zweite Zerkleinerungsstufe sowie eine an die zweite Zerkleinerungsstufe angeschlossener Leiteinrichtung, mit offenem Gehäuse,
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4: einen waagerechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung, aufweisend einen Trommelhacker als erste Zerkleinerungsstufe und einen konzentrisch zu einem Gehäuse rotierenden Kreiszylinder als zweite Zerkleinerungsstufe sowie eine an die zweite Zerkleinerungsstufe angeschlossene Leiteinrichtung, in einer Draufsicht,
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5: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung mit in einem Gehäuse und auf einer Scheibe integrierter erster und zweiter Zerkleinerungsstufe mit offenem Gehäuse,
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6: einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung mit in einem Gehäuse und auf einer Scheibe integrierter erster und zweiter Zerkleinerungsstufe in einer Ansicht und
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7: einen waagerechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung mit in einem Gehäuse und auf einer Scheibe integrierter erster und zweiter Zerkleinerungsstufe in einer Draufsicht.
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Ausführungsbeispiel 1
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Ein erstes Ausführungsbeispiel ist schematisch in 1 als Seitenansicht mit offenem Gehäuse 1 und in 2 als Draufsicht auf einen waagerechten Schnitt dargestellt. In dem Gehäuse 1 ist eine, in bekannter Weise über Wälzlager abgestützte Trommel 2 drehbar angeordnet. Eine Zuführeinrichtung 3 besitzt als wesentliche Elemente mindestens zwei Walzen 4, die mit weiteren profilierten Walzen oder Gliederbändern gegensinnig rotierend das zu zerkleinernde Holz in Richtung der rotierenden Trommel 2 schieben. Die an den Messerträgern befestigten Schneiden 5 sind so angeordnet, dass die scharfen Schneidkanten in einer gedachten Mantelfläche liegen, so dass sie in geringem Abstand an der feststehenden Gegenschneide 6 vorbei das überstehende Holz schneiden können.
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Die abgeschnittenen Holzstücke werden von den Schneiden 5 im Boden des Gehäuses 1 gesammelt und am Ausgang 7 in die unmittelbar folgende zweite Zerkleinerungsstufe abgeworfen. Diese zweite Zerkleinerungsstufe besteht aus dem Gehäuse 8, dem über Wälzlager im Gehäuse gelagerten Zylinder 9 sowie den daran befestigten Mitnehmern 10 und den Bogenmessern bzw. Zahnleisten 11. Die Zahnleisten oder Bogenmesser 11 sind am vorderen Ende über ein Gelenk 13 mit dem Gehäuse 8 verbunden und ragen in den Bewegungsraum 12 der Mitnehmer 10 hinein.
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Am oberen Ende stützen sich die Zahnleisten oder Bogenmesser 11 auf Scherstifte ab, die in einem Querträger 14 angeordnet sind, so dass sie bei Überlastung, z. B. durch Steine oder metallische Fremdkörper, den Scherstift brechen und nach außen ausweichen. Auf diese Weise wird eine Blockierung des Zylinders 9 vermieden und ein Bruch im Antriebsstrang verhindert.
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Nach dem Verlassen des Bereiches der Bogenmesser 11 gleiten die Hackstücke auf den Mitnehmern 10 sukzessive an den äußeren Rand und werden in die Querfördereinrichtung 15 geworfen.
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Diese Querfördereinrichtung 15, z. B. eine Förderschnecke, schiebt die Hackstücke in die Wurfeinrichtung 16, die als wesentliches Funktionselement eine schnell rotierende Scheibe 17 mit daran befestigten Auswerferplatten 18 beinhaltet. Die in den Bereich der rotierenden Scheibe 17 gelangenden Holzstücke werden von den Auswerferplatten 18 erfasst und aus dem Gehäuse 17 in Pfeilrichtung herausgeschleudert.
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Ausführungsbeispiel 2
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Die 3 und 4 zeigen eine schematische Darstellung einer zweiten Möglichkeit der Zuordnung der zweiten Zerkleinerungsstufe mit dem Gehäuse 8, dem Zylinder 9 und den daran befestigten Mitnehmern 10 sowie mit den Zahnleisten oder Bogenmessern 11 zur vorangehenden ersten Zerkleinerungsstufe sowie einer nachgeordneten Fördereinrichtung. Dabei gelangen die von den Mitnehmern 10 ausgeworfenen Hackstücke über einen räumlich gekrümmten Leitkanal 19 direkt in die Wurfeinrichtung 16. Die 4 zeigt eine weitere Ausführung der Wurfeinrichtung: Die Schleuderscheibe 20 ist außerhalb des Gehäuses 21 angeordnet. Nur die Auswerferplatten 22 ragen in das Gehäuse 21 mit geringerem Außenradius hinein.
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Ausführungsbeispiel 3
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Ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung mit in einem Gehäuse 23 und auf einer Scheibe 24 integrierter erster und zweiter Zerkleinerungsstufe ist schematisch in 5 als Schnitt parallel zur Scheibe 24, in 6 als Ansicht (Draufsicht) auf einen vertikalen mittigen Schnitt und in 7 eine Seitenansicht mit offenem Gehäuse 23 dargestellt.
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In dem Gehäuse 23 ist eine über Wälzlager abgestützte Scheibe 24 drehbar angeordnet. Eine Zuführeinrichtung 25 besitzt als wesentliche Elemente mindestens zwei Walzen 26, die gegensinnig rotierend das zu zerkleinernde Holz in Richtung der rotierenden Scheibe 24 schieben. Die beiden, an der Scheibe 24 mittels Schrauben befestigten Hackmesser 27 greifen schräg durch eine Öffnung in der Scheibe 24 hindurch, so dass sie in geringem Abstand an der feststehenden Gegenschneide 28 vorbei das überstehende Holz schneiden können.
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An der Scheibe 24 sind weiterhin zwei radial angeordnete Mitnehmern 29 befestigt, die mit Schlitzen versehen in das Paket aus mehreren Bogenmessern 30 eingreifen. Bereits Nennmaß aufweisende Hackschnitzel werden zwischen jeweils zwei Messern 30 hindurchgeschoben, während längere Stücke quer zur Bewegungsrichtung der Platte 24 liegend sukzessive von einem oder mehreren Bogenmessern 30 gesägt oder geschnitten werden.
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Die Bogenmesser werden unten am Gelenkpunkt 32 gehalten und ragen durch das geschlitzte Bodenblech 31 in den Arbeitsraum der umlaufenden Mitnehmern 29 hinein, so dass sie über einen möglichst großen Weg dieser Mitnehmer 29 allmählich in das Paket von Hackschnitzeln, das die Mitnehmern 29 vor sich herschieben, eingreifen und eine Bewegung der bereits Nennmaß aufweisenden Hackstücke in den Raum zwischen zwei Bogenmesser 30 ermöglichen. Um eine ausreichende Gegenkraft für die Zerkleinerung der Hackschnitzel an den Messern bzw. Zahnleisten 30 zu gewährleisten, weisen die Mitnehmer 29 jeweils eine in Rotationsrichtung ausgedehnte Auskragung 35 auf, die mit dem in Rotationsrichtung hinteren Ende der Messer bzw. Zahnleisten 30 nahezu bündig abschließt. Am oberen Ende stützen sich die Bogenmesser 30 auf Scherstifte ab, die in einem Querträger 33 angeordnet sind, so dass sie bei Überlastung, z.B. mit Steinen oder metallischen Fremdkörpern, den Scherstift brechen und nach außen ausweichen. Auf diese Weise wird eine Blockierung der rotierenden Scheibe 24, die eine hohe kinetische Energie enthält, vermieden.
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Die Dynamik des Schneidvorganges der Hackesser 27 bewirkt ein Schleudern der abgeschnittenen Holzstücke quer zur Bewegungsrichtung der Hackmesser 27 bis an die gegenüberliegende Gehäusewand und somit eine ungleichmäßige Verteilung auf den Mitnehmern 29. Um diese Erscheinung zu kompensieren, wird ein Leitblech 34 im Gehäuse fest montiert. Über dessen schräge Fläche gleiten die Hackstücke zurück in Richtung der Scheibe 24. Somit ermöglicht das Leitblech 34 gleichzeitig eine Vororientierung der überlangen Stücke in Querrichtung.
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Nach dem Verlassen des Bereiches der Bogenmesser 30 gleiten die Hackstücke auf den Auswerferplatten 34 sukzessive an den äußeren Rand und werden nach oben geschleudert und aus dem Gehäuse 23 des Scheibenradhackers herausgefördert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Trommel
- 3
- Zuführeinrichtung
- 4
- Walzen
- 5
- Schneiden
- 6
- Gegenschneide
- 7
- Ausgang
- 8
- Gehäuse
- 9
- Zylinder
- 10
- Mitnehmern
- 11
- Zahnleisten/Bogenmesser
- 12
- Bewegungsraum
- 13
- Gelenk
- 14
- Querträger
- 15
- Querfördereinrichtung
- 16
- Wurfeinrichtung
- 17
- Scheibe
- 18
- Auswerferplatten
- 19
- Leiteinrichtung
- 20
- Schleuderscheibe
- 21
- Gehäuse
- 22
- Auswerferplatten
- 23
- Gehäuse
- 24
- Scheibe
- 25
- Zuführeinrichtung
- 26
- Walzen
- 27
- Hackmesser
- 28
- Gegenschneide
- 29
- Mitnehmer
- 30
- Zahnleisten/Bogenmesser
- 31
- Bodenblech
- 32
- Gelenkpunkt
- 33
- Querträger
- 34
- Leitblech
- 35
- Auskragung
- 36
- Schlitzungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19848354 A1 [0009]
- WO 2007/046719 A1 [0010]
- DE 10048886 A1 [0013]
- DE 29611773 U1 [0014]
- EP 0089571 A2 [0015]
