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Die Erfindung betrifft einen Scheibenhacker zum Zerkleinern von stückigem Aufgabegut, insbesondere von Holz, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Scheibenhacker sind allgemein bekannt und dienen der Erzeugung von Hackschnitzel aus stückigem Aufgabegut wie zum Beispiel Stammholz oder Restholz, um daraus Hackschnitzel als Rohstoff für eine weitere industrielle Nutzung herzustellen. Ein großer Anteil der erzeugten Hackschnitzel wird einer thermischen Verwertung zugeführt, das heißt, die Hackschnitzel werden als regenerativer Brennstoff in Heizkraftwerken oder privaten Haushalten verfeuert. Daneben ist eine Verwendung der Hackschnitzel zur Herstellung hochwertiger Holzprodukte wie MDF-Platten und Spanplatten von Interesse. Voraussetzung hierfür ist, dass die erzeugten Hackschnitzel vorbestimmte Qualitätsmerkmale im Hinblick auf Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit der Hackschnitzel erfüllen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 2 031 635 A1 ist ein Scheibenhacker bekannt mit einer innerhalb eines Gehäuses rotierenden, mit Messern bestückten Hackscheibe. Die Hackscheibe sitzt drehfest auf einer Welle, die von einem Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben ist. Das Aufgabegut wir der Hackscheine über seitliche Schächte im spitzen Winkel zur Scheibenebene zugeführt.
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In der
DE 42 38 089 A1 ist ein Scheibenspaner zur Herstellung von Spänen beschrieben, der als Zerkleinerungsaggregat eine mit Messern versehene, um eine horizontale Achse rotierende Messerscheibe aufweist. Das Aufgabegut wird der Scheibe in einem Zuführwinkelwinkel von maximal 34° zugeführt, um eine verbesserte Spanqualität zu erhalten.
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Auf dem Gebiet von Entrindern und Doppelwellenshreddern ist es aus den Schriften
US 5 070 920 A ,
DE 20 51 756 A ,
DE 30 41 395 A1 und
DE 690 09 740 T2 zudem bekannt, walzenförmige Zerkleinerungswerkzeuge aus einer Anzahl scheibenförmiger Werkzeuge zusammenzusetzen, die eine quadratische oder sechseckige Öffnung aufweisen, mit der sie auf einer Antriebswelle sitzen.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Scheibenhacker bereitzustellen, mit dem auf wirtschaftliche Art und Weise Hackschnitzel hoher Güte herstellbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch einen Scheibenhacker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Zur Übertragung der Antriebskraft von der Rotorwelle auf die Hackscheibe besitzt die Rotorwelle gemäß der Erfindung einen im Querschnitt polygonal ausgebildeten Lagersitz für die Hackscheibe. In Verbindung mit einer komplementär geformten zentrischen Durchgangsöffnung in der Hackscheibe wird das vorhandene Antriebsmoment über große Kontaktflächen übertragen. Das hat den Vorteil, dass auch sehr hohe Antriebskräfte möglich sind, die eine Steigerung der Maschinenleistung bedingen und dadurch die Wirtschaftlichkeit eines erfindungsgemäßen Scheibenhackers verbessern. Als vorteilhaft haben sich dabei Lagersitze mit punkt- oder achsensymmetrischen Querschnitten erwiesen wie zum Beispiel quadratische, hexagonale oder oktogonale Querschnitte.
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Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn der Lagersitz einen umlaufenden Lagerflansch aufweist, gegen den die Hackscheibe zu ihrer Befestigung an der Rotorwelle mit ihrer Rückseite gespannt ist. Der Lagerflansch bildet dabei eine räumlich definierte Referenzfläche, von der ausgehend die Schneiden der Hackmesser auf eine gemeinsame Schnittebene eingestellt werden. So ist es möglich, an allen Hackmessern einheitliche geometrische Verhältnisse während des Hackvorgangs zu reproduzieren, was dazu führt, dass die Hackschnitzel in Form und Größe einheitlich sind.
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Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Scheibenhackers ergibt sich aus einer Antriebseinheit mit einem Primärantrieb, der für den Antrieb des Zerkleinerungsrotors während des Zerkleinerungsbetriebs verantwortlich ist, und einem Sekundärantrieb, der den Rotor in allen anderen Fällen antreibt. Auf diese Weise ist es möglich, den Primärantrieb gezielt auf die spezifischen Erfordernisse des Zerkleinerungsbetriebs ausrichten zu können. Hingegen übernimmt der Sekundärantrieb den Antrieb während der Beschleunigung, dem Abbremsen oder dem schrittweisen Nachstellen des Rotors, und kann wiederum an die Besonderheiten dieser Vorgänge angepasst sein. Vor allem bei Hackscheiben großen Durchmessers und großen Gewichts kommt dieser Vorteil besonders zum Tragen, da aufgrund der Massenträgheit des Rotors die Beschleunigungs- und Abbremskräfte enorm sind.
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Vorzugsweise umfasst der Sekundärantrieb einen Hydraulikmotor, der bereits beim Anfahren des Rotors ein maximales Drehmoment bereit stellt und beim Nachstellen des Rotors für Wartungs- und Reparaturarbeiten eine exakte Positionierung des Rotors erlaubt, zum Beispiel beim schrittweisen Nachstellen des Rotors in die Messerwechselposition für den Wechsel der Hackmesser.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besitzt das Getriebe eine Antriebswelle, zu der sowohl Primärantrieb als auch Sekundärantrieb koaxial angeordnet sind und auf die beide Antriebe direkt einwirken. Dadurch vereinfacht sich der konstruktive Aufwand der Antriebseinheit mit dem Vorteil, die Herstellungskosten für einen erfindungsgemäßen Scheibenhacker möglichst niedrig zu halten.
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Um die für den Hackvorgang relevanten geometrischen Rahmenbedingungen auf der Statorseite einstellen zu können, sind die ortsfesten Gegenmesser in starren Aufnahmen gelagert und stützen sich dort mittelbar über eine Justiereinrichtung an Anschlagflächen in den Aufnahmen ab. Auf diese Weise ist es möglich, den axialen Spalt zwischen den Hackmessern und den Gegenmessern exakt einstellen zu können. Durch Einhalten der optimalen Schnittgeometrie lassen sich auf diese Weise Hackschnitzel mit einer ausgezeichneten Oberflächenbeschaffenheit erzeugen.
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Um die Zugänglichkeit zu den Gegenmessern zu erleichtern, ist erfindungsgemäß eine verschließbare Klappe vorgesehen, die im Zuführschacht auf Höhe der Gegenmesser angeordnet ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden.
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Es zeigt
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1a eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Scheibenhacker mit geschlossenem Gehäuse,
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1b den in 1 dargestellten Scheibenhacker mit offenem Gehäuse,
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2 einen Schnitt durch den in 1 dargestellten Scheibenhacker entlang der dortigen Line II-II,
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3 eine Draufsicht auf den in 1 dargestellten Scheibenhacker einschließlich Antriebseinheit,
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4a eine Ansicht auf die Vorderseite der Hackscheibe des in 1 dargestellten Scheibenhackers,
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4b eine Ansicht auf die Rückseite der in 4a dargestellten Hackscheibe, und
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5 eine Detaildarstellung des in 2 mit V gekennzeichneten Bereichs.
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Die 1a, 1b, 2 und 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Scheibenhacker 1 in unterschiedlichen Ansichten und Schnitten. Der Scheibenhacker 1 besitzt ein Gehäuse 2, das aus einem Unterteil 3 und einem haubenartigen Oberteil 4 zusammengesetzt ist. Das Gehäuse 2 weist eine Vorderwand 5 und dazu planparallele Rückwand 6 auf, die über einen zylindrischen Gehäusemantel 7 verbunden sind und auf diese Weise einen nach unten offenen, sich entlang einer Achse 8 erstreckenden Zerkleinerungsraum 9 umschließen. Über einen sektorförmigen Abschnitt ist das Gehäuseoberteil 4 von einem Gehäusesegment 10 gebildet, das angetrieben von einer Zylinderkolbeneinheit 11 um die Achse 12 geschwenkt werden kann, um das Gehäuse 2 zu öffnen, beispielsweise für Wartungs- oder Reparaturarbeiten. Das Gehäuseunterteil 3 ist durch eine Anzahl rippenförmiger Aussteifungsbleche 13 verstärkt.
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Im Übergangsbereich zwischen Unterteil 3 und Oberteil 4 ist jeweils an der Außenseite der Vorderwand 5 und Rückwand 6 eine Konsole 14 befestigt, auf denen jeweils ein Drehlager 15, 16 zur Aufnahme eines um die Achse 8 rotierenden Zerkleinerungsrotors 17 angeordnet ist. Der Zerkleinerungsrotor 17 besitzt eine Rotorwelle 18, deren der Vorderwand 5 zugeordnetes Wellenende vom dortigen Drehlager 16 gestützt ist und deren anderes Ende durch das Drehlager 15 hindurchgeführt an einen vor allem unter 3 näher beschriebenen Antrieb angeschlossen ist.
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Der innerhalb des Gehäuses 2 verlaufende Wellenabschnitt bildet einen Lagersitz 19 für eine orthogonal zur Achse 8 ausgerichtete Hackscheibe 20, die mit ihrer zentrischen Durchgangsöffnung 21 auf den Lagersitz 19 aufgesteckt ist. Zur exakten axialen Positionierung der Hackscheibe 20 weist der Lagersitz 19 einen den Wellenumfang umlaufenden Lagerflansch 22 auf, gegen den die Hackscheibe 20 mittels Schrauben 23 (4a) gespannt ist und der die axiale Aufstecktiefe der Hackscheibe 20 begrenzt. Zur Übertragung des Antriebsmoments von der Rotorwelle 18 auf die Hackscheibe 20 ist der Lagersitz 19 als Sechskant ausgebildet und die Durchgangsöffnung 21 der Hackscheibe 20 besitzt einen dazu komplementären Umriss. Auf diese Weise ergeben sich verhältnismäßig große Kraftübertragungsflächen, die in der Lage sind, auch große Antriebkräfte ohne eine Überbeanspruchung des Materials überzuleiten.
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Die genauere Ausgestaltung der Hackscheibe 20 geht zudem aus den 4a und 4b hervor. Die Hackscheibe 20 besitzt eine Anzahl linear verlaufender, von der Scheibenvorderseite 25 zur Scheibenrückseite 26 reichender Durchtrittsspalte 24, die sich sternförmig vom achsnahen inneren Scheibenbereich zum umfangsnahen äußeren Scheibenbereich erstrecken (4b). Auf der Scheibenvorderseite 25 ist entlang eines jeden Durchtrittsspalt 24 ein Hackmesser 27 angeordnet, das mit einem vorbestimmten Schneidenüberstand aus der Ebene der Hackscheibe 20 hervorsteht und die frisch gewonnenen Hackschnitzel in den Durchtrittsspalt 24 leitet. Die Schneiden aller Hackmesser 27 liegen somit auf einer einheitlichen, zur Scheibenebene planparallelen Ebene.
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Für die mit Pfeil 34 angedeutete Beschickung des Scheibenhackers 1 mit Aufgabegut ist an der Vorderwand 5 des Gehäuses 2 etwa mittig unterhalb des Drehlagers 15 eine Gehäuseöffnung 28 vorgesehen, in die ein horizontal und im spitzen Winkel zur Scheibenebene verlaufender Zuführschacht 29 mündet. Der Gehäuseöffnung 28 gegenüberliegend weist der Zuführschacht 29 eine Öffnung 30 auf, die über eine um eine Achse 31 schwenkbare Klappe 32 verschließbar ist. Das Öffnen und Schließen der Klappe 32 erfolgt mittels einer Zylinderkolbeneinheit 33, die sowohl am Gehäuse 2 als auch an der Klappe 32 angelenkt ist.
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Entlang des unteren horizontalen Randes und des sich in Rotationsrichtung 45 anschließenden vertikalen Randes der Gehäuseöffnung 28 verlaufen mit den Hackmessern 27 zusammenwirkende Gegenmesser 35. Wie vor allem 5 zeigt sind zu diesem Zweck in diesen Bereichen Aufnahmen vorgesehen, die jeweils in Form eines starren Lagerbalkens 36 mit der Vorderwand 5 des Gehäuses 2 verschweißt sind und deren der Gehäuseöffnung 28 zugewandte Seite von einer schrägen Lagerfläche 37 gebildet ist. Entlang des der Gehäuseöffnung 28 abgewandten Randes der Lagerfläche 37 verläuft zur Bildung einer Anschlagfläche 38 ein leistenförmiger Ansatz 39.
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Das Gegenmesser 35 liegt mit seiner planen Seite vollflächig auf der Lagerfläche 37 auf und ist über eine Klemmleiste 40 und eine Anzahl von Klemmschrauben 41 auf dem Lagerbalken 36 fixiert. Damit dabei die Gegenmesser 35 im exakten axialen Abstand zu den Hackmessern 27 angeordnet sind, ist an der der Anschlagfläche 38 zugewandten Rückseite der Gegenmesser 35 eine Justiereinrichtung vorgesehen, die sich an der Anschlagfläche 38 abstützt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Justiereinrichtung aus zwei in seitlichem Abstand angeordneten Einstellschrauben 42, die jeweils mit ihrem Gewindeabschnitt in Gewindebohrungen an der Rückseite der Gegenmesser 35 eingreifen und sich mit ihrem Schraubenkopf an der Anschlagfläche 38 abstützen. Durch geeignet weites Ein- bzw. Ausschrauben der Einstellschrauben 42 kann der Abstand der Gegenmesser 35 von der Anschlagfläche 38 und damit der Abstand der Schneiden der Gegenmesser 35 von den Hackmessern 27 eingestellt werden. Das Festlegen der Einstellschrauben 42 in der korrekten Einschraubtiefe kann über eine Kontermutter oder über eine geeignete Anzahl Distanzplättchen zwischen der Rückseite der Gegenmesser 35 und des Schraubenkopfes vorgenommen werden.
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Die Zugänglichkeit zu den horizontalen Gegenmessern 35 im Bereich des Bodens 43 des Zuführschachts 29 wird über eine dort vorgesehene Öffnung gewährleistet, die von einer abnehmbaren ersten Abdeckplatte 44 ausgefüllt ist. Mit ihrem vorderen Rand schließt die erste Abdeckplatte 44 spaltfrei an das Gegenmesser 35 an, während sich der gegenüberliegende hintere Rand am Öffnungsrand abstützt. Zur Abstützung der ersten Abdeckplatte 44 senkrecht zur Darstellungsebene ist am Lagerbalken 36 ein die erste Abdeckplatte 44 etwa mittig unterstützendes Stützblech 46 vorgesehen und der hintere Rand der ersten Abdeckplatte 44 durch Anordnung einer Rippe 47 verstärkt.
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Im Bereich der vertikalen Gegenmesser 35 wird deren Schutz durch eine zweite abnehmbare Abdeckplatte 48 bewirkt, die in die Klappe 32 integriert ist und im Zuge des Öffnens der Klappe 32 die vertikalen Gegenmesser 35 freigibt. Die zweite Abdeckplatte 48 besteht aus einem Blech, das auf der Außenseite der Klappe 32 entlang des dem Scharnierbereich zugewandten Klappenrandes senkrecht zur Klappenebene biegesteif angeschweißt ist und im Zuge des Verschließens der Gehäuseöffnung 28 die vertikalen Gegenmesser 35 bedeckt.
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Den Antrieb der Hackscheibe 20 besorgt eine erfindungsgemäße Antriebseinheit wie sie 3 in einer Draufsicht zeigt. Die Antriebseinheit umfasst einen Elektromotor 49 als Primärantrieb, dessen Welle koaxial zur Antriebswelle 51 eines Getriebes 52 ausgerichtet ist und über eine erste Kupplung 50 unmittelbar auf die Antriebswelle 51 einwirkt. Die Abtriebswelle 53 des Getriebes 52 ist wiederum über eine zweite Kupplung 54 mit der die Hackscheibe 20 antreibenden Rotorwelle 18 gekoppelt. Die beiden Kupplungen 50 und 54 bestehen jeweils aus zwei sich koaxial gegenüberliegenden Kupplungsscheiben, an deren sich zugewandten Seiten abwechselnd elastische Mitnehmer und Öffnungen angeordnet sind. Durch einen gegenseitigen Versatz der Kupplungsscheiben in Umfangsrichtung ordnen sich beim Zusammenführen der Kupplungsscheiben die Mitnehmer der einen Kupplungsscheibe in den Öffnungen der anderen Kupplungsscheibe an. Aufgrund der dabei entstehenden Verzahnung können Drehmomente übertragen werden. Innerhalb des Getriebes 52 wird die Drehzahl des Elektromotors 49 in einem Verhältnis von 5:1 bis 6:1 untersetzt in eine Drehzahl von ca. 300 U/min auf der Abtriebsseite, was der Drehzahl der Hackscheibe 20 entspricht.
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Auf der gegenüberliegenden Seite des Getriebes 52 ist ein Hydraulikmotor 55 als Sekundärantrieb angeordnet, dessen zur Antriebswelle 51 koaxiale Welle direkt mit der Antriebswelle 51 gekoppelt ist. Der Hydraulikmotor 55 ist über Hydraulikleitungen 56 an ein Hydraulikaggregat 57 mit Pumpen und Ölbehälter angeschlossen.
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Um den erfindungsgemäßen Scheibenhacker 1 in den Betriebszustand zu versetzen, wird die Hackscheibe 20 mit Hilfe des Sekundärantriebs auf die Drehzahl beschleunigt, mit der der Scheibehacker 1 später im Zerkleinerungsbetrieb betrieben wird. Während der Beschleunigung ist der Primärantrieb ausgeschaltet, das heißt der Läufer des Elektromotors 49 bleibt passiv und wird lediglich zusammen mit der Hackscheibe 20 vom Hydraulikmotor 55 in Rotation versetzt. Ist die vorbestimmte Betriebsdrehzahl erreicht, wird der Sekundärantrieb ab- und der Primärantrieb zugeschaltet. Der Sekundärantrieb wird während des Zerkleinerungsbetriebs also vom Primärantrieb mit angetrieben, ohne einen eigenen Anteil zum Antrieb der Hackscheibe 20 zu leisten. Erst in der Phase des Abbremsens der Hackscheibe 20 wird der Hydraulikmotor 55 wieder zugeschaltet, nachdem der Primärantrieb zuvor ausgeschaltet worden ist. Das dabei vom Hydraulikmotor 55 im Kreislauf gepumpte Hydrauliköl besorgt den Abbremsvorgang.
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Sind Wartungs- oder Reparaturarbeiten an der Hackscheibe 20 vorzunehmen, beispielsweise wenn abgenutzte Hackmesser 27 durch nachgeschärfte zu ersetzten sind, so kann der Sekundärantrieb auch für das schrittweise Nachstellen der Hackscheibe in die jeweilige Messerwechselposition genutzt werden, ohne dass hierfür der Primärantrieb aktiviert werden muss.
