DE102015013058A1

DE102015013058A1 - Cutting set for shredding machines according to the wolf principle

Info

Publication number: DE102015013058A1
Application number: DE102015013058.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-04-06

Abstract

In Zerkleinerungsmaschinen nach dem Wolfprinzip wird der Rohstoff durch eine Förderschnecke in die Bohrungen einer oder mehrerer hintereinander angeordneter ebener Lochscheiben gepresst. Rotierende Messerschneiden in einer ebenfalls ebenen Schneidfläche schneiden die in die Bohrungen der Lochscheibe eindringenden Rohstoffzäpfchen ab. Durch den Förderdruck und die ungünstigen Steifigkeitsverteilungen vor Lochscheibe und Messer ergibt sich eine unterschiedliche axiale Durchbiegung von Messer und Lochscheibe, die zu unzulässig hohem Verschleiß führt. Der neue Schneidsatz soll eine entscheidend höhere Lebensdauer aufweisen, bruchsicherer sein, die Verwendung verschleißbeständiger Werkstoffe zulassen und zu einer Verbesserung der Qualität des gewollten Rohstoffes führen. Gelöst wird die Aufgabe durch einen Schneidsatz, bestehend mindestens aus einem Messer und einer Lochscheibe, der über eine nicht ebene rotationssymmetrische Schneidfläche verfügt. Insbesondere sind die Schneidflächen von Messer und Lochscheibe kegelstumpfförmig ausgeführt. Diese Anordnung hat eine entscheidend höhere Steifigkeit, weist eine geringere axiale Durchbiegung auf, reduziert die maximalen Flächenpressungen auf ein zulässiges Niveau und hat eine größere aktive Arbeitsfläche sowie höhere Produktivität bei gleichzeitig längerer Lebensdauer. Das Anwendungsgebiet sind Hochleistungs-Industriefleischwölfe nach dem Wolfprinzip, aber auch Extrusionsmaschinen.In crushing machines according to the wolf principle, the raw material is pressed by a screw conveyor into the bores of one or more successively arranged flat perforated discs. Rotating knife edges in a likewise flat cutting surface cut off the raw material suppositories that penetrate into the holes of the perforated disc. Due to the delivery pressure and the unfavorable stiffness distributions in front of the perforated disc and knife, a different axial deflection of the blade and perforated disc results, which leads to unacceptably high wear. The new cutting set should have a significantly longer service life, be shatter-proof, allow the use of wear-resistant materials and lead to an improvement in the quality of the desired raw material. The object is achieved by a cutting set consisting of at least one knife and a perforated disc, which has a non-flat rotationally symmetrical cutting surface. In particular, the cutting surfaces of knife and perforated disc are frustoconical. This arrangement has significantly higher stiffness, less axial deflection, reduces maximum surface pressures to acceptable levels, and has a larger active work surface and higher productivity with longer life. The field of application are high performance industrial wolf wolves according to the wolf principle, but also extrusion machines.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schneidsätze für Zerkleinerungsmaschinen für tierische oder pflanzliche Rohstoffe. Besonders vorteilhaft ist sie bei Zerkleinerungsmaschinen, die nach dem Wolfprinzip arbeiten und insbesondere für Hochleistungs-Wolfmaschinen einsetzbar. Ein weiteres vorteilhaftes Anwendungsgebiet sind Lochscheiben für Extrusions-Maschinen. Bekannte Zerkleinerungsmaschinen nach dem Wolf-Prinzip (siehe 1) enthalten in ihrem Grundaufbau prinzipiell drei Funktionsbaugruppen mit den zugeordneten Funktionen:

• Fördern des Rohstoffes
• Druckaufbau im Rohstoff
• Zerkleinern des Rohstoffes.

The invention relates to cutting sets for shredding machines for animal or vegetable raw materials. It is particularly advantageous in crushing machines which work on the Wolf principle and can be used in particular for high-performance wolf machines. Another advantageous application area are perforated disks for extrusion machines. Known crushers according to the Wolf principle (see 1 ) basically contain three function modules with the assigned functions:

• conveying the raw material
• pressure build-up in the raw material
• Mincing the raw material.

Die Förderung (1) des Rohstoffes erfolgt mittels einer rotierenden Förderschnecke (3) durch die Reibung des Rohstoffes mit der Wandung bzw. den Schneckengängen (4). Durch eine Veränderung der Steigung der letzten Schneckengänge und dem zusätzlich möglichen Übergang auf zwei- oder mehrgängige Schnecken (5) wird im Druckraum (9) ein zusätzlicher Druckaufbau im Rohstoff erreicht, um den elastisch-plastischen Rohstoff in die Bohrungen einer verdrehfest und gegen axiale Verschiebung an der äußeren Berandung fixierten ebene Lochscheibe (7) zu pressen.The promotion ( 1 ) of the raw material takes place by means of a rotating screw conveyor ( 3 ) by the friction of the raw material with the wall or the screw flights ( 4 ). By changing the pitch of the last flights and the additional possible transition to two- or multi-flight screws ( 5 ) is in the pressure room ( 9 ) reaches an additional pressure build-up in the raw material to the elastic-plastic raw material in the holes of a rotationally fixed and fixed against axial displacement at the outer boundary flat perforated disc ( 7 ) to press.

Mittels einer Spannmutter (8) wird über einen Hohlzylinder-förmigen Stützring (10) die ebene Lochscheibe (7) gegen das Ringmesser (6) mit ebener Schneidfläche (30) gepresst.By means of a clamping nut ( 8th ) is a hollow cylinder-shaped support ring ( 10 ) the flat perforated disc ( 7 ) against the ring knife ( 6 ) with a flat cutting surface ( 30 ) pressed.

Die Lochscheiben (7) sind bei einer normalen Wolfmaschine prinzipiell eben und bilden somit zusammen mit den rotierenden Messern (6) eine ebene Schneidfläche (30). An diesem Grundprinzip hat sich seit Anbeginn der Entwicklung von Fleischwölfen nichts geändert (vergleiche z. B. DRP 653135 mit DE 20201410567841 ). Die sich in die Bohrungen der ebenen Lochscheiben hinein erstreckenden Rohstoffzäpfchen werden dabei durch die umlaufenden Schneidkanten von Messerbalken (28) mehrflügeliger Messer abgeschnitten. Das erfolgt – wie erwähnt – Prinzip bedingt in einer ebenen Schneidfläche (30).The perforated discs ( 7 ) are in principle flat in a normal wolf machine and thus form together with the rotating knives ( 6 ) a flat cutting surface ( 30 ). This basic principle has not changed since the beginning of the development of meat grinders (see, for example, DRP 653135) DE 20201410567841 ). The raw material suppositories extending into the bores of the flat perforated discs are guided by the peripheral cutting edges of cutterbars (FIG. 28 ) multi-blade knife cut off. This is done - as mentioned - principle conditionally in a flat cutting surface ( 30 ).

Für die Realisierung einer optimalen Schneidfunktion ist ein linienförmiges Aufliegen der Schneidkanten über die gesamte Länge der Messerbalken bzw. die gesamte Fläche der Lochscheibe (7) erforderlich. Durch den Förderdruck, der in Abhängigkeit vom Rohstoff 2 MPa bis 7 MPa (Geflügelfleisch bis Schwarten) beträgt, wird sowohl auf die Lochscheibe (7) wie auch auf die Messerarme eine axiale Kraft F_M ausgeübt, die gleichzeitig zu einer Durchbiegung der Lochscheibe wie auch der Messerbalken führt.For the realization of an optimal cutting function is a linear contact of the cutting edges over the entire length of the cutter bar or the entire surface of the perforated disc ( 7 ) required. Due to the delivery pressure, which is 2 MPa to 7 MPa (poultry meat to rind), depending on the raw material, both on the perforated disc ( 7 ) as well as on the blade arms exerted an axial force F _M , which simultaneously leads to a deflection of the perforated disc as well as the cutter bar.

Das Maximum der axialen elastischen Verschiebung W_LS in der Lochscheibe liegt dabei wegen ihrer Arretierung am Umfang in der Nähe der Lochscheibennabe, während der Maximalwert der axialen Verschiebung der Messerbalken W_M an ihren Rotationsachsen-fernen freien Enden erreicht wird (siehe 2). Diese beiden Durchbiegungen haben einen Spalt W_LS + W_M zwischen Messer und Lochscheibe zur Folge. Das hat zwei Konsequenzen, die die Lebensdauer eines Schneidsatzes – im einfachsten Fall bestehend aus einem Schneidmesser und einer Lochscheibe – drastisch reduzieren:

1. Um einen möglichst hohen Durchsatz zu erreichen, werden die Lochscheiben so ausgelegt, dass die Summe der Querschnittsflächen der Bohrungen bezogen auf den freien Querschnitt der Lochscheibe möglichst groß ist. Typischerweise werden Werte bis zu 80% erreicht. Die verbleibenden Stege zwischen den Bohrungen werden durch die Durchbiegung der Lochscheibe und die Spannungserhöhung in der Nähe der Bohrungsränder so stark belastet, dass Brüche in der Lochscheibe auftreten. Der Bruch kommt zustande durch eine hohe statische Spannung, überlagert durch die mit dem Messer umlaufende zyklische Belastung, so dass der Bruch in der Regel als Ermüdungsbruch oder auch als Gewaltbruch infolge instationärer Betriebszustände ausgebildet ist. Dieser Versagensfall tritt insbesondere an der Endlochscheibe auf: Einerseits werden die Stegbreite und die Radien der Bohrungen am kleinsten und andererseits fehlt ein Gegendruck durch den geförderten Rohstoff.
2. Die mit der Messernabe (29) unmittelbar verbundenen Messerbalken (28) erleiden in ihrer Normalausführung dem gegenüber ihre größte axiale Verschiebung an ihrem größten Abstand zur Drehachse. Dadurch kommt es im Normalfall nur zu einer kreisringförmigen schmalen Kontaktfläche (39) zwischen Messerbalken (28) und Lochscheibe (7) mit Kontaktpressungen, die ein Mehrfaches des Förderdruckes von ca. 2 MPa bis 7 MPa betragen.

The maximum of the axial elastic displacement W _LS in the perforated disc is due to its locking circumferentially in the vicinity of the perforated disc hub, while the maximum value of the axial displacement of the cutter bar W _{M is achieved} at their rotation axis-distal free ends (see 2 ). These two deflections have a gap W _LS + W _M between knife and perforated disc result. This has two consequences that dramatically reduce the life of a cutting set - in the simplest case consisting of a cutting blade and a perforated disc:

1. In order to achieve the highest possible throughput, the perforated disks are designed so that the sum of the cross-sectional areas of the bores with respect to the free cross section of the perforated disc is as large as possible. Typically, values of up to 80% are achieved. The remaining webs between the holes are so heavily loaded by the deflection of the perforated disc and the voltage increase in the vicinity of the bore edges, that breaks occur in the perforated disc. The break is caused by a high static stress, superimposed by the circulating with the knife cyclic load, so that the break is usually designed as a fatigue failure or as a fracture due to unsteady operating conditions. This failure occurs in particular at the Endlochscheibe: On the one hand, the web width and the radii of the holes are the smallest and on the other hand lacks a back pressure by the subsidized raw material.
2. The with the knife hub ( 29 ) directly connected cutter bar ( 28 ) suffer in their normal execution compared to their largest axial displacement at its greatest distance from the axis of rotation. As a result, in the normal case, only an annular narrow contact surface ( 39 ) between cutterbars ( 28 ) and perforated disc ( 7 ) with contact pressures which are a multiple of the delivery pressure of about 2 MPa to 7 MPa.

Aus früheren eigenen Untersuchungen zum Gleitverschleißverhalten unter Mischreibungsbedingungen ist bekannt, dass die Flächenpressung z. B. bei gehärteten martensitischen Werkstoffen niedriger sein muss als 7 MPa, um ein Versagen durch lokale Werkstoffschädigung, primär hervorgerufen durch Adhäsion und starke lokale plastische Deformation in Oberflächennähe zu verhindern. Da zu erwarten ist, dass die lokale Flächenpressung im Bereich der kreisringförmigen Kontaktfläche (39) nach dem oben gesagten, diesen Wert deutlich überschreitet, muss es unter normalen Betriebsbedingungen zu einem vorzeitigen Verschleiß der Paarung Messerbalken ←→ Lochscheibe kommen. Das bedeutet, dass der vorzeitige Verschleiß an nach dem Stand der Technik gefertigten Standard-Wolfmaschinen Prinzip bedingt ist.From previous own studies on Gleitverschleißverhalten under mixed friction conditions is known that the surface pressure z. For example, for hardened martensitic materials, it must be lower than 7 MPa to prevent failure by local material damage, primarily caused by adhesion and strong local plastic deformation near the surface. Since it is to be expected that the local surface pressure in the area of the annular contact surface ( 39 ) after the above, exceeds this value significantly, it must come under normal operating conditions to premature wear of the pairing cutter bar ← → perforated disc. This means that the premature wear on according to the prior art manufactured standard wolf machines principle is conditional.

In Abhängigkeit von den eingesetzten Werkstoffen bzw. Werkstoffpaarungen kommt es dabei neben der Abstumpfung der Messerbalken zu drei verschiedenen Versagensbildern in der Lochscheibe:

a) kreisringförmiger Materialabtrag durch Gleitverschleiß auf der Lochscheibenoberfläche
b) Verringerung der Förderfähigkeit der Lochscheibe durch Verformungslippen, die in die Bohrungen hineinreichen und den freien Querschnitt mindern. Das kann zu einer erheblichen Leistungsminderung oder sogar zum Verstopfen des Fleischwolfes führen.
c) Bruch der Lochscheibe durch zyklische oder stationäre Überlastungen.

Depending on the materials or material combinations used, in addition to the dulling of the cutter bar, three different failure patterns occur in the perforated disk:

a) annular material removal by sliding wear on the perforated disc surface
b) Reduction of the eligibility of the perforated disc by deformation lips, which extend into the holes and reduce the free cross-section. This can lead to a significant reduction in performance or even clogging of the meat grinder.
c) Breakage of the perforated disc caused by cyclic or stationary overloads.

Dem versucht man nach dem Stand der Technik durch zwei Maßnahmen zu begegnen:The attempt is made according to the state of the art by two measures:

1. Verwendung dickerer Lochscheiben1. Using thicker perforated discs

Die elastische Durchbiegung der Lochscheibe unter dem Rohstoffdruck hängt sehr stark von ihrer Dicke ab. 3 zeigt exemplarisch, wie die elastische Durchbiegung einer ebenen Kreisringscheibe durch die Wahl deutlich größerer Scheibendicken um mehrere Größenordnungen reduziert werden kann. Bei realen Anwendungen im Fleischwolf ist die Abhängigkeit durch die hohe Lochanzahl allerdings nicht so stark ausgeprägt. Nachteilig bei der Verwendung dicker Lochscheiben in Zerkleinerungsmaschinen nach dem Wolfprinzip wirkt sich jedoch aus, dass mit zunehmender Dicke der Durchtrittswiderstand, den die Lochscheibe dem Rohstoff entgegensetzt, steigt. Das wirkt sich nachteilig auf die Qualität des gewolften Rohstoffes aus (Zerstörung der Rohstoffstruktur, Heraustreten von Fett und Wasser). Diesen nachteiligen Auswirkungen versucht man entgegenzuwirken, indem die Löcher so gestaltet werden, dass ihr Durchmesser gestuft ausgeführt ist (z. B. DE 19802782 C2 ) oder sie konisch ausgelegt werden. Das wiederum erhöht die Fertigungskosten erheblich und führt nach einem verschleißbedingten Überschleifen zu einer Veränderung der Schneidbedingungen und der Feinheit des geschnittenen Rohstoffes.The elastic deflection of the perforated disk under the raw material pressure depends very much on its thickness. 3 shows an example of how the elastic deflection of a flat circular disk can be reduced by the choice of much larger thicknesses by several orders of magnitude. In real applications in the meat grinder, the dependency is not so pronounced due to the high number of holes. A disadvantage of using thick perforated disks in crushing machines according to the wolf principle, however, has the effect that, with increasing thickness, the penetration resistance which the perforated disk opposes to the raw material increases. This has an adverse effect on the quality of the rolled raw material (destruction of the raw material structure, emergence of grease and water). To counteract these adverse effects, the holes are designed so that their diameter is stepped (eg. DE 19802782 C2 ) or they are designed conical. This in turn increases the production costs significantly and leads to a wear-related grinding to a change in the cutting conditions and the fineness of the cut raw material.

2. Verwendung steiferer Messerbalken2. Using stiffer knife bars

Der Durchbiegung der Messerbalken begegnet man durch die Ausführung als Ringmesser. Diese Maßnahme führt zu einer Erhöhung der Steifigkeit der Messer um ca. den Faktor 2 bis 4, kann aber die nachteiligen Auswirkungen der Durchbiegung der Lochscheibe nicht vermeiden.The deflection of the cutter bar is encountered by the design as a ring knife. This measure leads to an increase in the rigidity of the knife by about a factor of 2 to 4, but can not avoid the adverse effects of the deflection of the perforated disc.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Schneidsatz anzugeben, der im schonenderen Zusammenwirken von Lochscheibe und Messer einen Bruch der Lochscheibe infolge unzulässig hoher Spannungen vermeidet, durch eine deutlich verringerte Verschleißintensität eine entscheidend höhere Lebensdauer aufweist, der einfach zu fertigen ist und gegebenenfalls in vorhandene Konstruktionen von Wolfmaschinen ohne prinzipielle Veränderungen integrierbar ist. Damit einhergehend soll eine bessere Qualität des gewolften Rohstoffes auch über längere Einsatzzeiten des Schneidsatzes sichergestellt werden.The aim of the invention is to provide a cutting set, which avoids breakage of the perforated disc as a result of impermissibly high voltages in the gentler interaction of perforated disc and knife, by a significantly reduced wear intensity has a significantly longer life, which is easy to manufacture and possibly in existing constructions of wolf machines without fundamental changes can be integrated. Along with this, a better quality of the rolled raw material should also be ensured over longer periods of use of the cutting set.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl eine Ausbildung der Lochscheibe als auch eine dazu passende Ausbildung des Schneidmessers anzugeben, die zu einer deutlich geringeren axialen Durchbiegung beider Komponenten auch bei der Verwendung dünnerer Lochscheiben führt und damit eine lebensdauerwirksame Absenkung der maximalen Flächenpressung zwischen Lochscheibe und Schneidmesser über die gesamte Kontaktfläche bei gleichzeitig besserer Einhaltung günstigerer Schnittbedingungen für den Rohstoff garantiert.The object of the invention is to provide both a design of the perforated disc and a matching design of the cutting blade, which leads to a significantly lower axial deflection of both components even with the use of thinner perforated discs and thus a lifetime effective reduction of the maximum surface pressure between perforated disc and cutting blade guaranteed over the entire contact surface while better adherence to favorable cutting conditions for the raw material.

Gelöst wird die Aufgabe durch die im Hauptanspruch dargestellten Merkmale.The problem is solved by the features presented in the main claim.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Particularly advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Zentraler Erfindungsgedanke ist, wie im Hauptanspruch ausgeführt, die Einführung einer nichtebenen, rotationssymmetrischen Schneidfläche (22) und die daraus folgende erfindungsgemäße Gestaltung von Lochscheibe (13) und Schneidmesser (12). Besonders vorteilhaft ist es, wenn wie in Anspruch 2 ausgeführt, die nichtebene, rotationssymmetrische Schneidfläche (22) als Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet ist. Diese erfindungsgemäße Gestaltung der Schneidfläche (22) nutzt die Tatsache aus, dass eine Kegelschale gegenüber einer außen angreifenden Flächenlast durch ihre Oberflächenkrümmung eine deutlich größere Steifigkeit aufweist als eine ebene Kreislochplatte. In 4 sind die numerischen Ergebnisse einer dazu durchgeführten Berechnung dargestellt. Aus dem Kurvenverlauf kann entnommen werden, dass die maximale Meridianspannung σ_MO in der Oberfläche einer Kegelschale bei Veränderung des Winkels α zwischen der Flächennormalen und der Rotationsachse der Kegelschale von α = 0 (entsprechend ebene Kreislochplatte) um etwa den Faktor 2,5 bei einer Kegelschale mit dem Winkel α = 30° fällt.Central idea of the invention is, as stated in the main claim, the introduction of a non-planar, rotationally symmetrical cutting surface ( 22 ) and the consequent design according to the invention of perforated disc ( 13 ) and cutting blades ( 12 ). It is particularly advantageous if, as stated in claim 2, the non-planar, rotationally symmetrical cutting surface ( 22 ) is formed as a lateral surface of a truncated cone. This inventive design of the cutting surface ( 22 ) exploits the fact that a cone shell with respect to an externally acting surface load by their surface curvature has a significantly greater rigidity than a flat circular hole plate. In 4 the numerical results of a calculation are shown. It can be seen from the curve that the maximum meridional stress σ _MO in the surface of a conical shell changes by approximately a factor of 2.5 for a cone shell when the angle α between the surface normal and the axis of rotation of the conical shell changes from α = 0 (corresponding to a flat circular perforated plate) with the angle α = 30 ° falls.

Bevorzugte Werte für den Winkel α_E der Eintrittskegelfläche der Lochscheibe (13) liegen deshalb wie in Anspruch 2 ausgeführt, im Winkelbereich 5° ≲ α_E ≲ 35° für eine kegelstumpfförmige Lochscheibe (13), deren Spitze zur Antriebsschnecke (2) zeigt oder im Winkelbereich –20° ≲ α_E ≲ –5° für eine Lochscheibe (13), deren Spitze in Transportrichtung (1) des Rohstoffes zeigt. Dieser optimale Winkelbereich ergibt sich dabei aus der positiven Zunahme der Steifigkeit einer Kegeldruckschale mit zunehmendem Winkel α einerseits und andererseits der gleichzeitigen Abnahme der Steifigkeit der Messerträger (25) des Ringmessers (12), da deren Länge mit dem Winkel α_E zunimmt.Preferred values for the angle α _{E of} the entrance cone surface of the perforated disc ( 13 ) are therefore as stated in claim 2, in the angular range 5 ° ≲ α _E ≲ 35 ° for a frusto-conical Perforated disc ( 13 ), whose tip to the drive screw ( 2 ) or in the angular range -20 ° ≲ α _E ≲ -5 ° for a perforated disk ( 13 ) whose tip in the transport direction ( 1 ) of the raw material. This optimum angular range results from the positive increase in the rigidity of a conical pressure shell with increasing angle α on the one hand and on the other hand, the simultaneous decrease in the rigidity of the blade carrier ( 25 ) of the ring knife ( 12 ), since their length increases with the angle α _E.

Im Bereich negativer Winkel α_E ist der vorteilhafte Winkelbereich kleiner, weil mit zunehmendem Winkel |α_E| trotz der Abnahme der Biegespannungen auf die Lochscheibe der Rohstoffdruck zu Zugspannungen führt.In the area of negative angle α _E, the advantageous angle range is smaller because with increasing angle | α _E | despite the decrease in the bending stresses on the perforated disk, the raw material pressure leads to tensile stresses.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Schneidfläche (22) zieht

• eine viel geringere elastische Durchbiegung der Lochscheibe
• ein flächigeres Aufliegen der Messerbalken
• eine verringerte Flächenpressung auf der Kontaktfläche (20) zwischen dem Messer und der Lochscheibe
• eine viel geringere Werkstoffbelastung in den Stegen zwischen den Bohrungen der Lochscheibe
• eine verringerte Taumelneigung der Lochscheibe infolge der mit den Stegen der Arbeitsschnecke umlaufenden Belastung
• und eine teilweise Ableitung der Kräfte des Staudruckes des Rohstoffes an der Lochscheibe auf das Wolfgehäuse

nach sich.The inventive design of the cutting surface ( 22 ) pulls

• a much smaller elastic deflection of the perforated disc
• a more flat resting of the cutter bar
• a reduced surface pressure on the contact surface ( 20 ) between the knife and the perforated disc
• a much lower material load in the webs between the holes of the perforated disc
• A reduced tendency to tumble of the perforated disc due to the surrounding with the webs of the working screw load
• and a partial derivative of the forces of the dynamic pressure of the raw material at the perforated disc on the Wolf housing

after himself.

D mit lassen sich unmittelbar mehrere vorteilhafte Effekte gleichzeitig erreichen:

• Steigerung der Lebensdauer von Lochscheibe und Schneidmesser durch Verringerung der Verschleißintensität in der Kontaktfläche zwischen Messerbalken und Lochscheibe
• Vermeidung von katastrophalen Brüchen in hochbelasteten Lochscheiben
• deutlich bessere zyklische Belastbarkeit
• Nutzbarkeit von Werkstoffen, die bei sehr guter Eignung hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit und der Vermeidung des Zusetzens der Bohrungen der Lochscheibe eine viel zu geringe Belastbarkeit unter Zugbeanspruchung aufweisen, wie z. B. lamellares Gusseisen.

D with directly several beneficial effects can be achieved simultaneously:

• Increasing the service life of the perforated disc and cutting blade by reducing the wear intensity in the contact surface between the cutter bar and perforated disc
• Avoidance of catastrophic fractures in heavily loaded perforated discs
• significantly better cyclic load capacity
• Usability of materials that, with very good suitability in terms of wear resistance and avoiding the addition of the holes of the perforated disc too low load bearing capacity under tensile stress, such. B. lamellar cast iron.

Wirtschaftlich wirkt sich das erfindungsgemäß verringerte Belastungsniveau

• in verringerten Reparatur- und Wartungskosten
• in einem deutlich längeren störungsfreien Betrieb
• in einer höheren Produktivität bei gleichzeitig besserer Produktqualität
• und einer viel besseren Verarbeitbarkeit von schwer zu wolfenden Rohstoffen wie z. B. Schwarten, Sehne, Knorpel usw. aus.

Economically, the inventively reduced load level affects

• in reduced repair and maintenance costs
• in a significantly longer trouble-free operation
• in higher productivity with better product quality
• and a much better processability of difficult-to-exploit raw materials such. As rinds, tendon, cartilage, etc. from.

Alternativ besteht die Möglichkeit, das verringerte Belastungsniveau zu nutzen, um den Anteil der Schneidflächen in der Lochscheibe durch eine Erhöhung der Lochzahl bei Inkaufnahme kleinerer Stegbreiten zu nutzen. Dadurch verringert sich der Staudruck des Rohstoffes und eine schonendere Zerkleinerung von organischen Rohstoffen wird möglich.Alternatively, it is possible to use the reduced load level to use the proportion of the cutting surfaces in the perforated disc by increasing the number of holes at the expense of smaller web widths. This reduces the dynamic pressure of the raw material and a more gentle shredding of organic resources is possible.

Die Wahl negativer Winkel α_E < 0 entsprechend Variante b in Anspruch 2 eröffnet die Möglichkeit, anstelle einer kegelstumpfförmigen Schneidfläche deren Spitze zur Arbeitsschnecke hin gerichtet ist, auch die umgekehrte Anordnung mit der Spitze der Schneidfläche in Transportrichtung des Rohstoffes zu realisieren. Die Anordnung kann genutzt werden, wenn die Separation von harten Bestandteilen wie Sehnen, Knorpel, Knochenresten o. ä. nicht am äußeren Umfang sondern zentral abgeführt werden soll. Obwohl die Steifigkeit dieser Anordnung ebenfalls deutlich größer ist als die einer ebenen Kreislochscheibe, werden die äußeren Meridianspannungen aber nicht so effektiv abgesenkt wie im Fall α > 0. Dementsprechend ist, wie im Fall b) des Anspruches 2 aufgeführt, der vorteilhafte Wertebereich für α deutlich kleiner.The choice of negative angles α _E <0 according to variant b in claim 2 opens up the possibility, instead of a frusto-conical cutting surface whose tip is directed towards the working screw, to realize the reverse arrangement with the tip of the cutting surface in the transport direction of the raw material. The arrangement can be used if the separation of hard components such as tendons, cartilage, bone remains o. Ä. Should not be removed centrally on the outer circumference. Although the rigidity of this arrangement is also significantly greater than that of a flat circular disk, the outer meridional stresses are not lowered as effectively as in the case α> 0. Accordingly, as shown in the case b) of claim 2, the advantageous range of values for α clearly smaller.

In Anspruch 3 ist der Normalfall der Auslegung der Lochscheibe mit konstanter Dicke dargelegt. Diese Variante ist die fertigungstechnisch einfachste. Unter Berücksichtigung der sich mit dem Abstand zur Rotationsachse ändernden Krümmung und der von der konkreten Auslegung der Messerarme abhängigen Änderung des Anpressdruckes zwischen Messerarmen und Lochscheibe können aber auch wie in Anspruch 4 dargelegt, extrem hoch belastete Lochscheiben dadurch noch vorteilhafter gestaltet werden, dass ihre Dicke von der Rotationsachse zur äußeren Berandung hin zu oder abnimmt. Die erfindungsgemäße Ausführung einer Lochscheibe, deren Oberfläche nicht senkrecht zur Förderrichtung (1) bzw. der Transportrichtung (11) des Rohstoffes vor dem Ringmesser (12) liegt, bietet erweiterte Möglichkeiten, durch die Wahl der Richtung der Bohrungen in Bezug zur Oberflächennormalen der Lochscheibe bzw. zur Förderrichtung (1) den Ablauf und die Effektivität des Schneidens der Rohstoffzäpfchen zu beeinflussen. Dementsprechend kann der Winkel α_B zwischen der Bohrungsachse der Bohrungen in der Lochscheibe (13) in Bezug zum Winkel α der Flächennormalen der kegelstumpfförmigen Schneidfläche (13) in dem in Anspruch 5 definierten Wertebereich gewählt werden. Während die Wahl des Wertes α_B = α_E auf eine möglichst preisgünstige Fertigung abzielt, wird beim Wert α_B = 0 der Rohstofffluss am wenigsten gestört. Gleichzeitig ergeben sich günstigere Abschneidebedingungen für die Zäpfchen. Die Lagerbuchse (38) der Antriebsschnecke (2) ist ein hochbelastetes Bauteil. Obwohl sich wegen der verringerten Taumelneigung der erfindungsgemäßen Lochscheibe schon eine geringere Lagerbelastung ergibt, kann diese nochmals verringert werden, wenn die Lagerbuchse (38) entsprechend Anspruch 6 länger ausgeführt ist als die Dicke der Lochscheibe (13) in Lagerbuchsennähe. Wegen der verringerten Axialverschiebung der erfindungsgemäßen Lochscheibe kann der Lagerbuchsenbund der Lagerbuchse (38), so wie in Anspruch 7 ausgeführt, auch als Sackloch ausgebildet sein und das Ende der Schneckenwelle (2) komplett oder zumindest teilweise umfassen. Ersteres ist aus Sicht der Hygiene und der schnellen Reinigbarkeit der Zerkleinerungsmaschine vorteilhaft.In claim 3, the normal case of the design of the perforated disc with a constant thickness is set forth. This variant is the simplest in terms of production technology. Taking into account the changing with the distance to the rotation axis curvature and dependent on the specific design of the blade arms change the contact pressure between blade arms and perforated disc but also as set forth in claim 4, extremely high-loaded perforated discs can be made even more advantageous that their thickness of the axis of rotation to the outer boundary towards or decreases. The inventive design of a perforated disc whose surface is not perpendicular to the conveying direction ( 1 ) or the transport direction ( 11 ) of the raw material in front of the ring knife ( 12 ), offers extended possibilities, by the choice of the direction of the holes in relation to the surface normal of the perforated disc or to the conveying direction ( 1 ) to influence the process and the effectiveness of cutting the raw material suppositories. Accordingly, the angle α _B between the bore axis of the holes in the perforated disc ( 13 ) with respect to the angle α of the surface normal of the frustoconical cutting surface ( 13 ) in which in claim 5 defined range of values can be selected. While the choice of the value α _B = α _E aims at the lowest possible production possible, the value of α _B = 0 is the least disturbed of the raw material flow. At the same time there are more favorable cutting conditions for the suppositories. The bushing ( 38 ) of the drive screw ( 2 ) is a highly loaded component. Although due to the reduced tendency to tumble of the perforated disc according to the invention already results in a lower bearing load, this can be further reduced when the bearing bush ( 38 ) is designed longer according to claim 6 than the thickness of the perforated disc ( 13 ) near the bearing book. Because of the reduced axial displacement of the perforated disc according to the invention, the bearing bush collar of the bearing bush ( 38 ), as stated in claim 7, also be formed as a blind hole and the end of the worm shaft ( 2 ) completely or at least partially. The first is advantageous from the point of view of hygiene and the quick cleanability of the crusher.

Wie in Anspruch 8 ausgeführt, kann als Werkstoff wie üblich ein martensitisch härtbarer Stahl verwendet werden, die Härte der Lochscheibe mit Härtewerten zwischen 55 und 63 HV vorteilhafterweise und lebensdauerverlängernd aber etwas höher gewählt werden als bisher üblich. Dabei wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, dass durch die geringeren Werte der belastungsbedingten Zugspannungen in der Lochscheibe zugunsten der Härte auf etwas Zähigkeit im Wärmebehandlungszustand des Werkstoffes verzichtet werden kann. Dieser geänderte Härtebereich wirkt sich in einer größeren Verschleißbeständigkeit aus. Die Härte kann dabei wahlweise durch eine Vergütungsbehandlung oder eine nur die Schneidfläche umfassende Randschichthärtung erreicht werden.As stated in claim 8, can be used as a martensitic hardenable steel material as usual, the hardness of the perforated disc with hardness values between 55 and 63 HV advantageously and life extending but slightly higher than hitherto usual. It is made use of the knowledge that can be dispensed with in the heat treatment state of the material by the lower values of stress-induced tensile stresses in the perforated disc in favor of the hardness to some. This changed hardness range has a greater wear resistance. The hardness can be achieved either by a tempering treatment or only the cutting surface comprehensive surface hardening.

Wegen der verringerten Biegebeanspruchung ergeben sich auch bessere Bedingungen, um die Lochscheiben mit einer Randschichthärtung, so wie in Anspruch 8 ausgeführt, zu einer weiteren Lebensdauersteigerung zu führen. Trotz des erhöhten Härteniveaus in der Lochscheibe ist es vorteilhaft, noch eine Stufung zur Härte der Messerbalken einzuhalten. Vorteilhafte Härtedifferenzen zwischen Lochscheibe und Messerflügel sind in Anspruch 9 genannt.Because of the reduced bending stress, there are also better conditions for guiding the perforated disks with a surface hardening, as stated in claim 8, to a further increase in life. Despite the increased level of hardness in the perforated disc, it is advantageous to still maintain a gradation to the hardness of the cutter bar. Advantageous hardness differences between perforated disc and blade wings are mentioned in claim 9.

Wegen der Vermeidung von belastungsbedingten Zugspannungen in der erfindungsgemäß ausgeführten Lochscheibe (13) ist auch die Verwendung einer Reihe weiterer sehr vorteilhafter Werkstoffe möglich, die bisher wegen der Bruchgefahr nicht oder nur unzureichend eingesetzt werden konnten. So z. B. liefert lamellares Gusseisen überraschend gute Ergebnisse hinsichtlich seines Verschleißverhaltens, neigt aber wegen seiner geringen Zugbelastbarkeit zu vorzeitigen Brüchen. Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Lochscheibe (13) treten keine belastungsbedingen Zugspannungen in ihrer Funktionsfläche mehr auf, so dass das Potenzial dieses Werkstoffes erstmals ausgenutzt werden kann.Because of the avoidance of stress-related tensile stresses in the inventively designed perforated disc ( 13 ), the use of a number of other very beneficial materials is possible, which could not be used or insufficient because of the risk of breakage. So z. B. provides lamellar cast iron surprisingly good results in terms of its wear behavior, but tends to premature fractures because of its low tensile strength. Due to the inventive design of the perforated disc ( 13 ) no stress-related tensile stresses in their functional surface more, so that the potential of this material can be exploited for the first time.

Alternativ können auch andere hoch verschleißbeständige Werkstoffe wie z. B. Ferro-Titanit, Hartmetalle oder Sinterwerkstoffe verwendet werden. Insbesondere die Verwendung von Sinterwerkstoffen bietet neben dem Vorteil der preisgünstigen Herstellung einer kegelstumpfförmigen Lochscheibe, den Vorzug, dass der Sinterkörper mit einem Schmiermittel getränkt werden kann, das den Verschleiß weiter reduziert. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die gesinterte und geschliffene Lochscheibe (13) mit Rindertalg penetriert wird.Alternatively, other highly wear-resistant materials such. As ferro-titanite, hard metals or sintered materials can be used. In particular, the use of sintered materials offers, in addition to the advantage of inexpensively producing a frusto-conical perforated disc, the advantage that the sintered body can be impregnated with a lubricant that further reduces wear. It is particularly advantageous if the sintered and ground perforated disc ( 13 ) is penetrated with beef tallow.

Durch die vergrößerte aktive Schneidfläche (18) auf der Lochscheibe (13) ergeben sich erweiterte Möglichkeiten der geometrischen Anordnung der Bohrungen (23) auf der Schneidfläche. So ist es z. B. möglich, wie es Anspruch 10 vorschlägt, die Bohrungen entlang von Linien aufzureihen, die gegenüber einem Meridianschnitt der Lochscheibe (13) geneigt oder gekrümmt sind. Das reduziert die Druckpulsationen im Rohstoff und führt zu einer verringerten Belastung des Schneidsatzes ohne gegenüber einer normalen Ausführung des Schneidsatzes nach dem Stand der Technik an Produktivität einzubüßen.Due to the enlarged active cutting surface ( 18 ) on the perforated disc ( 13 ) there are extended possibilities of the geometric arrangement of the bores ( 23 ) on the cutting surface. So it is z. B. possible, as proposed in claim 10, to line up the holes along lines, which are opposite to a meridian section of the perforated disc ( 13 ) are inclined or curved. This reduces the pressure pulsations in the raw material and results in reduced loading of the cutting set without sacrificing productivity over a normal prior art cutting set.

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Rohstoffstrom nicht senkrecht auf die Oberfläche der Lochscheibe (13) trifft, wird sich während des Schneidens die Tendenz des Wanderns vom gröberen, festeren oder schwerer schneidbaren Rohstoffbestandteilen im Fall α > 0 nach außen und im Fall α ≤ 0 nach innen ergeben. Das kann vorteilhaft dahingehend ausgenutzt werden, dass die Lochscheibe als Trennlochscheibe ausgestaltet ist. Die Funktion als Trennlochscheibe kann noch dadurch unterstützt werden, dass – so wie in Anspruch 11 formuliert – die Lochscheibe auf ihrer der Schneidfläche (22) zugewandten Seite spiralig nach außen verlaufende Ausleitkanäle aufweist. Zur Abnahme der separierten Massen ist für den Fall α > 0 ein Auslass im Wolfgehäuse (3) vorgesehen.Characterized in that in the inventive arrangement of the raw material flow is not perpendicular to the surface of the perforated disc ( 13 ), the tendency of wandering from coarser, firmer or heavier cuttable raw material constituents to the outside in the case of α> 0 and in the case of α ≤ 0 to the inside during cutting will result. This can advantageously be exploited to the effect that the perforated disc is designed as a separating perforated disc. The function as a perforated disc can be further supported by the fact that - as formulated in claim 11 - the perforated disc on its the cutting surface ( 22 ) facing side has spirally outwardly extending Ausleitkanäle. For the removal of the separated masses, an outlet in the Wolf housing (in the case α> 0) ( 3 ) intended.

Als unmittelbarer Wirkpartner der Lochscheibe kommt auch dem Schneidmesser eine besondere Bedeutung zu. Analog zu den Verhältnissen beim normalen Fleischwolf mit ebenen Schneidflächen, kann sowohl die Standzeit der Messer erhöht und der Energiebedarf zum Schneiden gesenkt werden, wenn die Messer als Ringmesser ausgeführt sind (siehe Anspruch 12) und das Ringmesser mit einem äußeren Ring versehen ist (siehe 6a), der sich vollflächig auf dem äußeren Ring der Lochscheibe abstützt. Der Winkel α_MR der Gleitfläche des äußeren Ringes (14) des Ringmessers (12) braucht keinesfalls gleich dem Winkel α gewählt werden. Vorteilhafte Wertebereiche des Winkels α_MR in Bezug zum Winkel α der Kegelstumpffläche der Lochscheibe sind im Anspruch 13 aufgeführt. Durch kleinere Winkel α_MR < α (siehe 6b) kann eine zusätzliche Stützung gegen eine radiale Streckung der Messerbalken infolge des Rohstoffdruckes erreicht werden.As a direct partner of the perforated disc and the cutting blade is of particular importance. Analogous to the conditions in the normal meat grinder with flat cutting surfaces, both the life of the knife can be increased and the energy required for cutting can be reduced if the knife are designed as a ring knife (see claim 12) and the ring knife is provided with an outer ring (see 6a ), which is fully supported on the outer ring of the perforated disc. The angle α _{MR of} the sliding surface of the outer ring ( 14 ) of the ring knife ( 12 ) needs never be chosen equal to the angle α. Advantageous value ranges of the angle α _MR in relation to the angle α of the frustoconical surface of the perforated disc are listed in claim 13. By smaller angles α _MR <α (see 6b ), an additional support against a radial extension of the cutter bar due to the raw material pressure can be achieved.

Für den Rohstofffluss erweist es sich als vorteilhaft, dass durch den ebenen Abschluss der Antriebsschnecke (2) und die kegelstumpfförmige Ausführung des Ringmessers (12) ein Druckausgleichsraum (15) entsteht, der zu einem radialen Druckausgleich im Rohstoff führt und dadurch zu einer gleichmäßigeren und geringeren Belastung des Rohstoffes und einer höheren Schneidleistung beiträgt.For the raw material flow, it proves to be advantageous that by the flat completion of the drive screw ( 2 ) and the frustoconical design of the ring knife ( 12 ) a pressure equalization room ( 15 ), which leads to a radial pressure compensation in the raw material and thereby contributes to a more uniform and lower load on the raw material and a higher cutting performance.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt insbesondere durch

• die größere Arbeitsfläche der Lochscheibe bei gleichem Innendurchmesser des Wolfgehäuses
• und die mögliche höhere Lochdichte in der Lochscheibe durch die veringerten Belastungen

eine deutlich höhere Schneidleistung und damit Rohstoffdurchsatz pro Zeiteinheit. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, dass eine Vierstromverteilerschnecke vorgesehen ist, die für ihre hohe Förderleistung bekannt ist. Gleichzeitig werden die Spannungsspitzen bei der Förderung des Rohstoffes verringert und die taumelnde Belastung der Messerbalken und der Lochscheibe reduziert.The inventive solution allows in particular by

• The larger working surface of the perforated disc with the same inner diameter of the Wolf housing
• and the possible higher hole density in the perforated disc due to the reduced loads

a significantly higher cutting performance and thus raw material throughput per unit time. This can be taken into account by providing a four-flow distributor screw, which is known for its high capacity. At the same time, the spikes in the extraction of the raw material are reduced and the tumbling load on the cutter bar and perforated disc is reduced.

Ausführungsbeispieleembodiments

Der Erfindungsgedanke wird mittels zweier nachfolgender Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen sind der erfindungsgemäße Schneidsatz einschließlich der Lochscheibe (5), des Schneidmessers (6) sowie der Ergebnisse der dazugehörigen Rechnungen (4) dargestellt.The inventive idea is explained in more detail by means of two subsequent embodiments. In the accompanying drawings, the cutting set according to the invention including the perforated disc ( 5 ), the cutting blade ( 6 ) and the results of the associated invoices ( 4 ).

Beispiel 1:Example 1:

Der Übersichtlichkeit halber wird der erfindungsgemäße Schneidsatz, im Wesentlichen bestehend aus einer Lochscheibe (13) und einem zugeordneten Ringmesser (12), gemeinsam eine kegelstumpfförmige Schneidfläche (22) bildend, ohne Einschränkung der Allgemeinheit an einem zweiteiligen Schneidsatz erläutert. Ohne Verletzung des Erfindungsgedankens kann die Erfindung auch auf mehrteilige Schneidsätze, einschließlich Vorschneidsätze angewendet werden.For clarity, the cutting set according to the invention, consisting essentially of a perforated disc ( 13 ) and an associated ring knife ( 12 ), together a frustoconical cutting surface ( 22 ), without limiting the generality explained on a two-piece cutting set. Without prejudice to the inventive concept, the invention can also be applied to multi-part cutting sets, including pre-cutting sets.

Die Unterschiede zum Stand der Technik werden durch den Vergleich der 5 mit der 1 deutlich. Die Lebensdauer der Schneidsätze herkömmlicher Industriefleischwölfe kann auch durch Ausnutzung aller nach dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen nicht wesentlich gesteigert werden, ohne das Fleischwolfprinzip gänzlich zu verlassen. Letzteres hätte aber große betriebswirtschaftliche wie auch eigenschaftsmäßige Nachteile für den Nutzer bzw. hinsichtlich der Eigenschaften des gewollten Produktes. Deshalb wird zu einem Schneidsatz mit nicht ebener Schneidfläche (22) übergegangen. Die nichtebene, rotationssymmetrische Schneidfläche (22) bildet einen Kegelstumpf.The differences with the prior art are made by comparing the 5 with the 1 clear. The life of the cutting sets conventional industrial mincers can not be significantly increased by exploiting all known in the prior art measures without leaving the meat grinder principle entirely. However, the latter would have great economic as well as property disadvantages for the user or in terms of the properties of the desired product. Therefore, to a cutting set with non-level cutting surface ( 22 ). The non-planar, rotationally symmetric cutting surface ( 22 ) forms a truncated cone.

Der äußere Durchmesser der Welle der Antriebsschnecke beträgt 52 mm. Als Winkel α der Kegelstumpffläche (22) wird 28° gewählt. Ein Wert in diesem Bereich ist ein guter Kompromiss zwischen der Absenkung der maximalen relativen Meridianspannung an der Außenseite der Kegelschale (hier Lochscheibe (13), siehe auch 4), der Zunahme der Zerkleinerungsleistung des Fleischwolfes infolge der Zunahme der aktiven Schneidfläche auf der Lochscheibe einerseits und einer möglichst preisgünstigen Fertigung andererseits.The outer diameter of the shaft of the drive worm is 52 mm. As angle α of the frustoconical surface ( 22 ) 28 ° is selected. A value in this range is a good compromise between the lowering of the maximum relative meridian stress on the outside of the cone shell (here perforated disc ( 13 ), see also 4 ), the increase in the crushing performance of the meat grinder due to the increase of the active cutting surface on the perforated disc on the one hand and the lowest possible production on the other hand.

In der Nähe des Lagerbuchsenbundes (21) weist die Lochscheibe (13) eine Dicke von 20 mm auf, die sich bis zum äußeren Durchmesser auf 15 mm verringert.In the vicinity of the bearing bush federation ( 21 ) shows the perforated disc ( 13 ) has a thickness of 20 mm, which reduces to 15 mm to the outer diameter.

Um einen ausreichend hohen Förderdruck bei dem höheren Durchsatzvermögen der Lochscheibe mit der kegelstumpfförmigen Schneidfläche zu erreichen, ist die Antriebsschnecke (2) an ihrem dem Schneidsatz zugewandten Ende zweigängig als Vierstromverteilerschnecke (5) ausgeführt. Vermittels eines Zweikants ist die Nabe bzw. Messerbuchse (26) des Ringmessers (12) verdrehfest mit der umlaufenden Antriebsschnecke (2) verbunden. Das Ringmesser (12) ist so ausgeführt, dass es eintrittsseitig über eine ebene Fläche im Kontakt mit der Antriebsschnecke (2) verfügt und austrittsseitig, wie erwähnt, kegelstumpfförmig ausgeführt ist und über den gleichen Winkel α = α_E = 28° wie auch die Eintrittsseite der Lochscheibe verfügt. Vermittels einer oder zweier angefräster Flächen ist die Messerbuchse (26) des Ringmessers (12) verdrehfest mit der Nabe der Antriebsschnecke (2) verbunden. Die Lochscheibe ist drehfest angeordnet und wird durch Anziehen der Spannmutter (8) durch den Stützring (14) über seine kegelstumpfförmige Auflagefläche mit einer einstellbaren Kraft auf den Lagerbuchsenbund (21) und die äußere kreisringförmige Berandung des Ringmessers (12) gedrückt.In order to achieve a sufficiently high delivery pressure at the higher throughput capacity of the perforated disc with the frusto-conical cutting surface, the drive screw ( 2 ) at its end facing the cutting set zweigängig as four-flow distributor screw ( 5 ). By means of a two-edged is the hub or knife bush ( 26 ) of the ring knife ( 12 ) rotationally fixed with the rotating drive screw ( 2 ) connected. The ring knife ( 12 ) is designed so that it is on the inlet side over a flat surface in contact with the drive screw ( 2 ) and the outlet side, as mentioned, is frusto-conical and has the same angle α = α _E = 28 ° as well as the inlet side of the perforated disc has. By means of one or two milled surfaces the knife bush ( 26 ) of the ring knife ( 12 ) rotationally fixed with the hub of the drive screw ( 2 ) connected. The perforated disc is arranged rotatably and by tightening the clamping nut ( 8th ) through the support ring ( 14 ) over its frusto-conical bearing surface with an adjustable force on the bearing bush collar ( 21 ) and the outer annular boundary of the ring knife ( 12 ).

Durch die Wahl des Winkels α kann sowohl die Zerkleinerungsleistung als auch die Belastung des Schneidsatzes an die konkreten Einsatzbedingungen und die Lebensdauererfordernisse angepasst werden. Mit zunehmendem Wert des Winkels α nimmt wie in 4 gezeigt, die äußere maximale Meridianspannung σ_MO in der Lochscheibe (13) ab. Gleichzeitig nimmt die Durchsatzmenge des Fleischwolfes mit der sich mit dem Winkel α vergrößernden aktiven Schneidfläche der Lochscheibe (13) zu. Andererseits nimmt auch die Länge der Messerflügel (17) und damit deren Neigung zur Durchbiegung zu, so dass im Bereich zwischen 20° ≲ α ≲ 30° ein Optimum für die Standzeit des Schneidsatzes liegt, falls nicht zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden sollen.By the choice of the angle α both the crushing performance and the load of the cutting set can be adapted to the specific conditions of use and the service life requirements. As the value of the angle α increases, as in FIG 4 shown, the outer maximum meridional stress σ _MO in the perforated disc ( 13 ). At the same time, the throughput quantity of the meat grinder increases with the active cutting surface of the perforated disc which increases with the angle α (FIG. 13 ) too. On the other hand, the length of the blade wings ( 17 ) and thus their tendency to sag, so that in the range between 20 ° ≲ α ≲ 30 ° is an optimum for the life of the cutting rate, if additional measures should not be taken.

Entsprechend dem Kräfteparallelogramm der auf die Außenseite der konischen Lochscheibe wirkenden Kräfte wird bei α > 0 auch ein Teil der Kraft infolge des Förderdrucks des Rohstoffes auf die Wand des Druckrohrs (3) des Fleischwolfs abgeleitet. Durch die Gegenkraft des Druckrohres (3) wird die konische Lochscheibe zusätzlich zu der Abstützung durch den Stützring (14) gegenüber Verkippen bzw. umlaufende elastische Durchbiegung infolge der mit den Messerflügeln bzw. den Förderschneckengängen umlaufenden Förderdruck geschützt.According to the parallelogram of forces acting on the outside of the conical perforated disc forces at α> 0 and a part of the force due to the delivery pressure of the raw material on the wall of the pressure tube ( 3 ) derived from the meat grinder. Due to the counterforce of the pressure tube ( 3 ), the conical perforated disc in addition to the support by the support ring ( 14 ) are protected against tilting or circumferential elastic deflection as a result of the conveyor pressure circulating with the blade wings or the conveyor screw flights.

Die Lagerbuchse (38) der Lochscheibe (13) hat eine größere Erstreckung in Vorschubrichtung des Rohstoffes als die Lochscheibe dick ist. Das trägt vorteilhafterweise zu einer zusätzlichen Verringerung der Kippneigung der Lochscheibe bei.The bushing ( 38 ) of the perforated disc ( 13 ) has a greater extension in the feed direction of the raw material than the perforated disc is thick. This advantageously contributes to an additional reduction in the tilt tendency of the perforated disc.

Beispiel 2:Example 2:

Das Ausführungsbeispiel 2 macht mit besonders günstigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schneidmessers mit einer kegelstumpfförmigen Schneidfläche bekannt (siehe 5, 6a und 6b). Die Schneidflächen bilden einen Kegelstumpf mit dem Winkel α. Ein Stützring bzw. Messerring (19) stützt die Messerflügel gegenüber der Außenringfläche der Lochscheibe (13) ab. Zur Erhöhung der Schnittleistung weist das Ringmesser zusätzlich zu den Messerträgern (25) noch hängende Messer (31) auf, die an dem Messerring (19) angebracht sind. Das Abschneiden der Rohstoffzäpfchen wird durch die Schnittkanten der Messereinsätze (32) des Ringmessers (12) bewirkt. Die Messereinsätze (32) sind sowohl auf den durchgehenden Messerträgern (25) wie auch auf den hängenden Messern (31) angebracht. Zur leichteren Auswechselbarkeit können sie angeschraubt sein.The embodiment 2 makes with particularly favorable embodiments of the cutting blade according to the invention with a frusto-conical cutting surface known (see 5 . 6a and 6b ). The cutting surfaces form a truncated cone with the angle α. A support ring or knife ring ( 19 ) supports the blade wings with respect to the outer ring surface of the perforated disc ( 13 ). To increase the cutting performance, the ring knife in addition to the knife carriers ( 25 ) still hanging knives ( 31 ) on the knife ring ( 19 ) are mounted. The cutting of the raw material suppositories is determined by the cut edges of the blade inserts ( 32 ) of the ring knife ( 12 ) causes. The knife inserts ( 32 ) are on both the continuous blade carriers ( 25 ) as well as on the hanging knives ( 31 ) appropriate. For easier replaceability they can be screwed on.

Mit der geometrischen Gestaltung des Stützringes (14) kann sehr positiv sowohl auf die Funktionalität als auch die Lebensdauer des Schneidwerkzeuges Einfluss genommen werden. Variante A in 6b zeigt die einfachste Ausführungsform, bei der der Messerträger (25) bis hin zu seiner zylindrischen Umrandung den eingangsseitigen Winkel α = α_E = α_MR der Lochscheibe aufweist. Die Abstützfläche (33) stützt sich gleitend und mit ausreichend geringen Flächenpressungen auf dem äußeren Rand der Lochscheibe (13) ab.With the geometric design of the support ring ( 14 ) can be positively influenced both on the functionality and the life of the cutting tool. Variant A in 6b shows the simplest embodiment, in which the knife carrier ( 25 ) has up to its cylindrical border the input-side angle α = α _E = α _{MR of} the perforated disc. The support surface ( 33 ) is supported slidingly and with sufficiently low surface pressures on the outer edge of the perforated disc ( 13 ).

Diese Abstütz-Ringfläche (33) kann aber auch, wie in Variante C bzw. B in 6b gezeigt, ausgeführt werden. Insbesondere die Variante C hat mit der Wahl des Winkels α_MR < 0 beim Wert des Winkels α > 0° den Vorteil, dass sich der Stützring (14) auf dem Außenring der Lochscheibe (13) dergestalt abstützt, dass einer radialen Streckung infolge des Rohstoffdruckes entgegengewirkt wird. Dadurch nimmt gleichzeitig die Reibung zwischen Ringmesser (12) und der Innenwand des Druckrohres (3) ab. Gleichzeitig wird eine bessere Führung der Messerflügel (17) gegenüber der Lochscheibe (13) erreicht.This support ring surface ( 33 ) can also, as in variant C or B in 6b shown to be executed. In particular variant C has with the choice of the angle α _MR <0 at the value of the angle α> 0 ° the advantage that the support ring ( 14 ) on the outer ring of the perforated disc ( 13 ) is supported in such a way that a radial extension due to the raw material pressure is counteracted. As a result, the friction between the ring knife ( 12 ) and the inner wall of the pressure tube ( 3 ). At the same time a better guidance of the blade wings ( 17 ) opposite the perforated disc ( 13 ) reached.

Zur Verringerung des Gleitverschleißes zwischen dem Messerring (19) des Ringmessers (12) und den äußeren Flächen der Lochscheibe (13), ist es sehr vorteilhaft, in der äußeren Beandung des Messerringes eine Ausnehmung vorzusehen, die wie in 6b, Variante D oder E gezeigt, einen Verschleißschutzring (35) aufnimmt. Der Verschleißschutzring (35) unterliegt keinerlei Biegebeanspruchung, hat darüber hinaus keine Schneidfunktion zu erfüllen und kann deshalb aus besonders ausgewählten verschleißbeständigen Werkstoffen hergestellt werden. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, ihn aus einem gehärteten Sinterwerkstoff herzustellen, der vor seinem Einsatz mit einem organischen Gleitmittel, wie z. B. Rindertalg getränkt wird. Dieses Gleitmittel übernimmt gleichzeitig eine Notschmierfunktion, was die Lebensdauer der Paarung Ringmesser/Lochscheibe weiter steigert. Ohne Verletzung des Erfindungsgedankens können die Messerträger (25) des erfindungsgemäßen Ringmessers (12) auch spiralförmig anstelle gerade ausgeführt werden. Dadurch kann ein ziehender Schnitt verwirklicht werden, der bei weiterer Erhöhung der Schneidleistung zu einem schonenden Schneiden des Rohstoffes beiträgt.To reduce the sliding wear between the blade ring ( 19 ) of the ring knife ( 12 ) and the outer surfaces of the perforated disc ( 13 ), it is very advantageous to provide a recess in the outer surface of the knife ring, which, as in 6b , Variant D or E shown, a wear protection ring ( 35 ). The wear protection ring ( 35 ) is not subject to any bending stress, moreover has no cutting function to fulfill and can therefore be made of specially selected wear-resistant materials. It proves to be particularly advantageous to produce it from a hardened sintered material, which prior to its use with an organic lubricant such. B. beef tallow is soaked. At the same time, this lubricant adopts an emergency lubrication function, which further increases the service life of the pairing ring knife / perforated disc. Without violation of the inventive concept, the knife carrier ( 25 ) of the ring knife according to the invention ( 12 ) are also performed spiral instead of straight. As a result, a pulling cut can be realized, which contributes to a gentle cutting of the raw material while further increasing the cutting performance.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Transportrichtung RohstoffTransport direction raw material
22: Schneckenwelle; AntriebsschneckeWorm shaft; drive worm
33: Wolfgehäuse; DruckrohrWolf housing; pressure pipe
44: Schneckengangsnail's pace
55: Beginn zweiter Schneckengang bei einer VierstromverteilerschneckeStart of second flight with a four-flow distributor screw
66: Ringmesser; SchneidmesserRing diameter; cutting blade
77: Lochscheibe; hier: EndlochscheibePerforated disc; here: Endlochscheibe
88th: Fixierring; Spannmutterfixing ring; locknut
99: Druckraumpressure chamber
1010: Stützringsupport ring
1111: Transportrichtung Rohstoff vor RingmesserTransport direction Raw material before ring knife
1212: Ringmesser mit kegelstumpfförmiger SchneidflächeRing knife with frustoconical cutting surface
1313: Lochscheibe (hier: Endlochscheibe) mit kegelstumpfförmiger SchneidflächePerforated disk (here: Endlochscheibe) with frustoconical cutting surface
1414: Stützring mit kegelringförmiger Auflagefläche für Lochscheibe 13 Supporting ring with conical ring-shaped support surface for perforated disc 13
15 15: DruckausgleichsraumPressure equalization chamber
1616: Rotationsachse Schneckenwelle; Drehachse; Symmetrieachse der Lochscheibe 13 Rotation axis worm shaft; Axis of rotation; Symmetry axis of the perforated disc 13
1717: Messerflügel des Ringmessers 6 bzw. 12 Knife wing of the ring knife 6 respectively. 12
1818: kegelmantelförmige Schneidflächecone-shaped cutting surface
1919: Messerring des Ringmessers 12 Knife ring of the ring knife 12
2020: Kontaktfläche zwischen Messerring 19 und Lochscheibe 13 Contact surface between knife ring 19 and perforated disc 13
2121: Lagerbuchse bzw. Lagerbuchsenbund für Lochscheibe 13 Bearing bush or bearing bush collar for perforated disc 13
2222: kegelstumpf- oder zylinderschalenförmige Schneidflächetruncated cone or cylindrical shell-shaped cutting surface
2323: Bohrungen in Lochscheibe 13 Holes in perforated disc 13
2525: Messerträger des Ringmessers 12 Knife carrier of the ring knife 12
2626: Messerbuchse des Ringmessers 12 Blade of the ring knife 12
2727: Messerträger StandardmesserKnife holder standard knife
2828: Messerbalken StandardmesserBlade standard knife
2929: Messernabe StandardmesserKnife hub standard knife
3030: theoretisch ebene Schnittflächetheoretically flat cut surface
3131: hängende Messerhanging knives
3232: Messereinsätze des Ringmessers mit kegelstumpfförmiger Schneidfläche 22 Knife inserts of the ring knife with frustoconical cutting surface 22
3333: radiale Verlängerung der kegelstumpfförmigen Schneidfläche 22; hier zugleich Abstütz-Ringfläche für Variante Aradial extension of the frusto-conical cutting surface 22 ; At the same time supporting ring surface for variant A
3434: AbstützringflächeAbstützringfläche
3535: VerschleißschutzringWear protective ring
3636: Gegendruckfläche des VerschleißschutzringsCounterpressure surface of wear protection ring
3737: Gegendruckfläche des MesserringsCounterpressure surface of the knife ring
3838: Lagerbuchse, LagerbuchsenbundBushing, bearing bush collar
3939: kreisringförmige Kontakt- bzw. Auflagefläche zwischen Standardmesser und Lochscheibecircular contact or bearing surface between standard blade and perforated disc
αα: Winkel zwischen der Flächennormalen der kegelstumpfförmigen Schneidfläche 13 und der Rotationsachse 16 Angle between the surface normal of the frusto-conical cutting surface 13 and the rotation axis 16
α_B α _B: Winkel zwischen Bohrungsachse der Bohrungen in der Lochscheibe und der Rotationsachse 16 Angle between the bore axis of the holes in the perforated disc and the axis of rotation 16
α_E α _E: Winkel zwischen der eingangsseitigen Flächennormalen der kegelstumpfförmigen Schneidfläche 13 und der Rotationsachse 16 Angle between the input-side surface normal of the frusto-conical cutting surface 13 and the rotation axis 16
α_A α _A: Winkel zwischen der ausgangsseitigen Flächennormalen der kegelstumpfförmigen Schneidfläche 18 und der Rotationsachse 16 Angle between the output surface normal of the frusto-conical cutting surface 18 and the rotation axis 16
α_MR α _MR: Winkel zwischen der eingangsseitigen Flächennormalen der kegelstumpfförmigen Kontaktfläche 20 zwischen dem Ringmesser 12 und der Lochscheibe 13 im Bereich des Messerings 19 Angle between the input-side surface normal of the frusto-conical contact surface 20 between the ring knife 12 and the perforated disc 13 in the area of the knife ring 19
σ_MO σ _MO: maximale relative Meridianspannung in der äußeren Oberfläche einer kegelstumpfförmigen Kreislochscheibemaximum relative meridional stress in the outer surface of a frusto-conical circular disk
dd: Dicke der KreislochscheibeThickness of the circular disk
F_M F _M: Kraft infolge Förderdrucks des Rohstoffes auf die Messerbalken des StandardmessersForce due to delivery pressure of the raw material on the cutterbars of the standard blade
F_LS F _LS: Kraft infolge Förderdrucks des Rohstoffes auf die Lochscheibe nach Ausführung nach Stand der TechnikForce due to delivery pressure of the raw material on the perforated disc according to the prior art
r_a r _a: Außenradius der KreislochscheibeOuter radius of the circular disk
r_i _i: Innenradius der KreislochscheibeInner radius of the circular disk
WW: elastische Durchbiegung einer Kreisringscheibeelastic deflection of a circular disk
W_LS W _LS: elastische Durchbiegung der Lochscheibe 7 eines Schneidsatzes nach dem Stand der Technikelastic deflection of the perforated disc 7 a cutting set according to the prior art
W_M W _M: elastische Durchbiegung der Messerbalken 28 eines Standardmessers nach dem Stand der Technikelastic deflection of the cutter bar 28 a standard knife according to the prior art

Legende Figuren:Legend figures:

1: Schnitt durch eine Zerkleinerungsmaschine nach dem Wolf-Prinzip entsprechend dem Stand der Technik 1 : Section through a crusher according to the Wolf principle according to the prior art

2: Prinzipdarstellung der elastischen Durchbiegung einer ebenen Lochscheibe und der entgegengesetzten elastischen Durchbiegung der Messerbalken 2 : Schematic representation of the elastic deflection of a flat perforated disc and the opposite elastic deflection of the cutter bar

3: Elastische Durchbiegung W einer ebenen Kreisringscheibe in Abhängigkeit von deren Dicke d, Parameter:
Außenradius der Kreisringscheibe: r_a = 100 mm
Innenradius der Kreisringscheibe: r_i = 15 mm
außen und innen drehbar gelagert
angreifende Kraft: F = 5,5 kN
E-Modul: E = 2,1·10⁵ MPa
Querdehnzahl: γ = 0,3 3 : Elastic deflection W of a flat circular disk as a function of its thickness d, parameters:
Outer radius of the annular disc: r _a = 100 mm
Inner radius of the annular disk: r _i = 15 mm
rotatably mounted outside and inside
attacking force: F = 5.5 kN
E modulus: E = 2.1 · 10 ⁵ MPa
Transverse strain number: γ = 0.3

4: Verringerung der maximalen relativen Meridianspannung σ_MO in der äußeren Oberfläche der Kegelschale in Abhängigkeit vom Winkel α zwischen der Flächennormalen der kegelstumpfförmigen Schneidfläche 13 und der Rotationsachse 16 4 : Reduction of the maximum relative meridional stress σ _MO in the outer surface of the cone shell as a function of the angle α between the surface normal of the frusto-conical cutting surface 13 and the rotation axis 16

5: Schnitt durch eine Ausführung des erfindungsgemäßen Schneidsatzes einer Zerkleinerungsmaschine nach dem Wolf-Prinzip 5 : Section through an embodiment of the cutting set according to the invention of a crushing machine according to the wolf principle

6: Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Ringmessers mit kegelstumpfförmiger Schneidfläche

a) Draufsicht und Querschnitt mit durchgehendem Messerträger 25 und hängendem Messern 31
b) Ausführung des äußeren Messeringes mit verschiedenen Formen der Abstützringfläche 34

6 : Schematic representation of the ring knife according to the invention with a frusto-conical cutting surface

a) top view and cross section with continuous blade carrier 25 and hanging knives 31
b) Design of the outer knife ring with different forms of Abstützringfläche 34

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 20201410567841 [0004]
DE 19802782 C2 [0010]

Claims

Cutting set for shredding machines according to the Wolf principle, consisting of at least one pairing of a cutting blade ( 6 ) with a perforated disc ( 13 ), characterized in that the cutting surface formed by it ( 22 ) of the cutting set forms a non-flat, rotationally symmetrical surface whose axis coincides with the axis of rotation of the worm shaft ( 16 ) matches.

Cutting set according to claim 1, characterized in that the non-planar rotationally symmetrical cutting surface ( 22 ) is formed as a lateral surface of a truncated cone and that the angle α _E between the surface normal of the cutting surface ( 22 ) and axis of rotation of the worm shaft ( 16 ) in the angular range a) 5 ° ≲ α _E ≲ 35 ° or in the angular range b) -20 ° ≲ α _E ≲ -5 °.

Cutting set according to claims 1 or 2, characterized in that the perforated disc ( 13 ) is the same thickness over its entire diameter.

Cutting set according to claims 1 to 3, characterized in that for the value of the angular difference between the input-side angle α _E and the output-side angle α _{A of} the perforated disc ( 13 ) in case a) 5 ° ≲ α _E ≲ 35 ° α _A - 5 ° ≲ α _E ≲ α _A + 5 ° and in case b) -20 ° ≲ α _E ≲ -5 ° | α _Α - 5 ° | ≲ αE ≲ | α _A + 5 ° |

applies.

Cutting set according to the preceding claims 1 to 3 or 1 to 2 and 4, characterized in that the bores ( 23 ) the perforated disc ( 13 ) at an angle α _B for which the following applies: 0 ° ≤ | α _B | ≲ α _E.

Cutting set according to the preceding claims, characterized in that the perforated disc ( 13 ) a bearing bush collar ( 38 ) whose length along the axis of rotation of the worm shaft ( 16 ) is greater than the thickness d of the perforated disc ( 13 ).

Cutting set according to the preceding claims, characterized in that the free end of the worm shaft ( 2 ) by means of a bearing bush ( 21 ) of the perforated disc ( 13 ) is held and centered and the bearing bush collar ( 38 ) is executed as a blind hole and the end of the worm shaft ( 2 ) preferably completely.

Cutting set according to the preceding claims, characterized in that the perforated disc ( 13 ) consists of a martensitic hardenable steel and by a tempering treatment or a cutting surface ( 22 ) has extensive surface hardening with a preferred surface hardness of 55 ≲ HV ≲ 63.

Cutting set according to the preceding claims, characterized in that at least the input side of the perforated disc ( 13 ) has a hardness which is 20 to 100 HV lower than the surface hardness of the blade wings ( 17 ) of the cutting blade ( 12 ).

Cutting set according to claims 1 and 2, characterized in that the axes of the bores ( 23 ) of the perforated disc ( 13 ) are arranged so that they on the cutting surface ( 22 ) are lined up along lines which are opposite to a meridian section through the perforated disc ( 13 ) are inclined or curved.

Cutting set according to the preceding claims, characterized in that the cutting surface ( 22 ) facing surface of the perforated disc ( 13 ) spirally outwardly extending discharge channels and the Wolf housing ( 3 ) has a corresponding outlet.

Cutting set according to claims 1 and 2, characterized in that the cutting knife as a ring knife ( 12 ) with the same non-planar, rotationally symmetrical cutting surface ( 22 ) like the ring knife ( 12 ) facing side of the perforated disc ( 13 ) is formed and the outer ring of the ring diameter ( 12 ) on the outer ring of the perforated disc ( 13 ) is supported.

Cutting set according to claims 1, 2 and 12, characterized in that the support of the ring knife ( 12 ) on the perforated disc ( 13 ) on a circular ring surface ( 33 ) whose angle α _MR to the axis of rotation of the worm shaft ( 16 ) for the case a) 5 ° ≲ α _E ≲ 35 ° in the angular range -30 ° ≲ α _MR ≲ 0 ° and for the case b) -20 ° ≲ α _E ≲ -5 ° in the angular range 0 ° ≲ α _MR ≲ 5 ° is.

Cutting set according to claims 1, 2 and 13, characterized in that the outer ring of the ring knife ( 12 ) a support ring ( 14 ), which is geometrically formed so that it positive fit a wear protection ring ( 35 ) carries a highly wear-resistant material.