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Die Erfindung betrifft halbfeste, plastische und plastoelastische biologische Rohstoffe fein zerkleinernde und/oder emulgierende Einrichtungen mit wenigstens einer Fördereinrichtung für die Rohstoffe und mindestens einer nachgeordneten die Rohstoffe zerkleinernden und/oder emulgierenden Vorrichtung mit einer Lochscheibe nach wenigstens einem rotierenden Messer.
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Das Wolfen von Fleisch oder anderen biologischen Materialien, welches aus rein verfahrenstechnischer Sicht einen rotatorischen Scherschnitt zwischen feststehender Lochscheibe und rotierendem Messer darstellt, ist einerseits als geniales, andererseits als sehr problembehaftetes Wirkprinzip zu charakterisieren. Genial deshalb, weil es gelingt große Produktmengen gleichmäßig und kontinuierlich zu zerkleinern. Problematisch beim Wolfen im Vergleich zum Messerschnitt sind die natürlicherweise höhere Kompression des Produktes und die beim Zerkleinern im Schneidsatz auftretende Reibung.
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Eine besondere Herausforderung, insbesondere bei hohen Durchsatzleistungen und großen Maschinen, stellt häufig das Durchbiegen der Lochscheiben dar. Dieses Problem wird beispielsweise dahingehend gelöst, dass Vorschneider und Lochscheiben in einer sogenannten starken Ausführung also mit größerer Dicke angeboten werden. Neben der Verringerung der Durchbiegung wird der Verschleiß deutlich reduziert oder verbleibender Verschleiß ist gleichmäßiger.
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Durch die Druckschrift
EP 2 338 602 A2 ist eine Vorschneider- oder Lochscheibe für mehrteilige Schneidsätze bekannt. Dabei wird versucht, die Leistung von Wolfmaschinen durch in den Bohrungen in Durchflussrichtung befindlichen Schneidkanten zu erhöhen. Problematisch sind hierbei der nicht unerhebliche Fertigungsaufwand für diese Scheiben sowie das Risiko des Bruches der in Längsrichtung integrierten Schneidkanten. Damit steigt auch die Gefahr einer Produktkontamination mit Metallteilchen.
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Eine Möglichkeit, die Schneidleistung von Wolfmaschinen zu erhöhen, besteht in der Nutzung von Ringmessern mit hängenden Klingen. Eine derartige Lösung ist durch die Druckschrift
EP 0 931 592 A1 Lochscheiben-Messer-Kombination für Schneidsätze von Fleischwölfen. Damit wird zwar die Schneidkantenlänge der Messer insgesamt erhöht, nicht jedoch die der Gegenschneide in den Bohrungen.
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In der Druckschrift
EP 1 652 584 A1 werden eine Lochscheibe für Schneidsätze von Zerkleinerungsvorrichtungen und ein Schneidsatz mit einer solchen beschrieben. Dabei wird die gesamte Schneidkantenlänge aller Bohrungen dadurch vergrößert, dass durch eine spezielle Anordnung der Bohrungen auf der Lochscheibe möglichst viele Bohrungen einbringbar sind. Dabei bleibt aber die Länge der Messerschneiden sowie der Schnittwinkel ohne Berücksichtigung.
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Aus der Druckschrift
FR 1 306 039 A ist eine Maschine zum Zerkleinern von Fleisch bekannt, die in der Lage ist, entbeintes Fleisch direkt zu verarbeiten, ohne dass dieses Fleisch zuvor durch eine herkömmliche Schneidemaschine oder einen Kutter laufen muss, und die nicht das Erhitzen und Walzen der üblichen Zerkleinerungsmaschinen aufweist. Die Zerkleinerungsmaschine weist Perforationen der Gitter auf, die mit den rotierenden Messern zusammenwirken sollen, die Form von Öffnungen mit einem langgestreckten, ebenen Profil haben, die schräg von der Mitte zum Umfang hin in Bewegungsrichtung der genannten Messer ausgerichtet sind.
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In der Druckschrift
CH 145137A ist eine Fleischschnetzelmaschine beschrieben, die es ermöglicht das Fleischgut trotz schnellem Arbeitsgang in kleine, geschnittene Stücke zu zerschnetzeln. Das Fleischgut soll nicht gequetscht, sondern nur zerschnitten werden, so dass man wesentlich loseres Schnetzelgut erhält, welches nicht nur das Kochen erleichtert, sondern beim Essen weicher empfunden wird; auch ist das Aussehen des stückförmigen Schnetzelgutes gefälliger, als beim breiartig gequetschten Schnetzelgut.
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Durch die Druckschrift
DE 102 48 185 A1 wird eine Fleischereimaschine mit einer Pumpe zum Fördern von Lebensmitteln, insbesondere von Fleischwaren, mit einer im Schneckenzylinder eines Gehäuses gelagerten Förderschnecke mit Antrieb sowie einer Materialzufuhr zum und einer Materialabfuhr vom Schneckenzylinder sowie mit mindestens einer Schneideinrichtung vorgeschlagen.
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Die Druckschrift
DE 633 752 A schlägt vor, die an der Arbeitsseite der Löcher gelegene und durch schräge Wandungen derselben gebildete Schneidkante geradlinig oder flachbogenförmig zu gestalten. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass man die geradlinig oder flachbogenförmig gestalteten Schneidkanten der Löcher annähernd radial zur Scheibenmitte verlaufen lässt. Um ferner einen ungehinderten Durchgang des Schneidgutes an der nichtschneidenden Kante der Löcher zu bewirken, ohne dass ein Zerreißen des Schneidgutes stattfindet, wird offenbart, die keine Schneiden aufweisenden Kantenteile der Löcher abzurunden oder abzuflachen.
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Aus der Druckschrift
DD 277 399 A1 geht eine Lochscheibe für Schneidsätze in Fleischwölfen hervor, bei der das Flächenverhältnis von gebohrter zu ungebohrter Fläche dem Verhältnis=0,2...0,3 entspricht und der Gesamtbelegungsgrad mit Durchbrüchen/Bohrung an im wirksamen Messerklingenbereich einen Wert 60%...80% aufweist, wobei die Stege, ein System von Sekundärschneiden bildend, ein Breitenmaß, das in Ableitung aus dem Bohrungsdurchmesser im Bereich 0,125...0.25 x Bohrungsdurchmesser liegt, aufweisen.
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Die Druckschrift
US 3 298 411 A offenbart eine Vorrichtung zum Aufteilen von Materialien, die spezifisch geeignet ist, um Gewebe bis zu seinen subzellularen Komponenten zu teilen, ohne solche Komponenten zu zerstören daraus eine homogenisierte Lösung.
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Durch die Druckschrift
DE 2 601 953 A1 ist vorgeschlagen, eine Schneidzeugplatte für einen Fleischwolf mit in einem Stück eingearbeiteten polygonalen durchgehenden Löchern mittels eines besonderen Verfahrens herzustellen, welches die Pressformung eines pulvrigen Metallgemisches zu einer Schneidzeugplatte von gewünschter Form mit einstückig durchlaufenden polygonalen Löchern und ferner das Sintern dieser Platte umfasst.
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Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Wolfen von halbfesten, plastischen und plastoelastischen biologischen Rohstoffen auftretende Kompression und die beim Zerkleinern auftretende Reibung zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die halbfeste, plastische und plastoelastische biologische Rohstoffe fein zerkleinernden und/oder emulgierenden Einrichtungen mit wenigstens einer Fördereinrichtung für die Rohstoffe und mindestens einer nachgeordneten die Rohstoffe zerkleinernden und/oder emulgierenden Vorrichtung mit einer Lochscheibe nach wenigstens einem rotierenden Messer, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die beim Wolfen der Rohstoffe auftretende Kompression und die beim Zerkleinern auftretende Reibung reduziert und/oder gesteuert sind.
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Dazu sind eine Lochkante wenigstens eines Loches der Lochscheibe und die Schnittkante des Messers zueinander gleichgestaltet. Damit werden die Rohstoffe fein zerkleinert und/oder definiert emulgiert.
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Damit ist ein kontinuierlich arbeitendes Schneidsystem für halbfeste, plastische und plastoelastische biologische Rohstoffe realisiert, welches nach dem Prinzip des rotierenden Scherschnittes arbeitet. Die Rohstoffe sind dabei beispielsweise Lebensmittel wie Fleisch, Fisch oder Gemüse, jeweils roh oder gekocht. Die Einrichtung ist damit für Maschinen geeignet, die nach dem Prinzip des Fleischwolfes arbeiten. Die fein zerkleinernde und/oder emulgierende Vorrichtung besteht dabei aus mindestens einer Kombination von rotierendem Messer und feststehender Lochscheibe.
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In bekannten Maschinen, die nach dem Prinzip des Fleischwolfes arbeiten, werden Messer und Lochscheiben mit kreisrunden Öffnungen nacheinander angeordnet. Das jeweilige Messer rotiert über der entsprechenden Lochscheibe. Das Produkt, welches durch seitlichen Schubdruck teilweise in die Öffnungen der Lochscheibe eingedrungen und somit fixiert ist, wird zwischen feststehender Bohrungskante und rotierendem Messer abgeschert. Bei kreisrunden Öffnungen der Lochscheibe gibt es nur einen Punkt, bei dem Bohrungskante und Messerschneide senkrecht zueinander stehen.
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Für jeden Schneidprozess, den damit verbundenen Energieverbrauch sowie die zu erwartende Schneidgüte ist der Auftrittswinkel der Schneide auf den Rohstoff von ausschlaggebender Bedeutung. Der geringste Energieverbrauch und die beste Schneidgüte wird bei einem senkrechten Auftritt der jeweiligen Schneide auf das Produkt erreicht, da dabei weniger Reibung und damit auch weniger Produktquetschungen auftreten. Die Intensität und die Effizienz eines Schneidprozesses sind unter anderem von der Schneidkantenlänge abhängig.
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Es hat sich gezeigt, dass in einer Wolfmaschine zwei Typen von Schneidprozessen stattfinden. Einerseits erfolgt ein Einschneiden des Rohstoffes in Förderrichtung des Rohstoffes ausschließlich durch die Kanten der Löcher in den Lochscheiben und damit auch eine Fixierung der sich in den Löchern der Lochscheibe gebildeten Rohstoffzäpfchen. Je länger also die Schneidenkontur eines Loches ist, desto intensiver erfolgt der Einschnitt oder desto größer ist die Eindringtiefe der Zäpfchen und damit der Durchsatz. Beim zweiten Schneidvorgang, nämlich dem Abschneiden der in den Löchern befindlichen Rohstoffzäpfchen durch das rotierende Messer, gelten die gleichen Prämissen. Je länger die Schneidkante, desto mehr Rohstoff kann geschnitten werden.
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Kreisrunde Öffnungen in den Lochscheiben besitzen also zwei ganz wesentliche Nachteile. Bei konstantem Flächeninhalt beschreibt ein Kreis eine Fläche mit dem geringsten Umfang im Vergleich zu anderen Formen. Damit ist im vorliegenden Anwendungsfall die Schneidkantenlänge in herkömmlichen Lochscheiben von Wolfmaschinen ein Minimum. Andererseits ist der Auftrittswinkel zwischen Rohstoff und Werkzeugen in Form von Messer und Lochkante nur in einem Punkt rechtwinklig. Damit steigt der Energieverbrauch und die Schnittgüte sinkt.
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Die Einrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass an Stelle kreisrunder Öffnungen/Bohrungen in Lochscheiben für Wolfmaschinen Öffnungen mit anderer Querschnittsform eingebracht sind. Die Löcher und die Schnittkante des Messers sind dazu zueinander gleichgestaltet. Das betrifft insbesondere die Lochkante, auf die ein Bereich der Schnittkante des Messers beim Schnitt zubewegt wird. Diese Lochkante ist damit korrespondierend zum Bereich der Schnittkante angeordnet. Damit sind Bereiche der Schnittkante des Messers und Lochkante so ausgebildet, dass bei der Rotation des Messers über der Lochscheibe jeweils mindestens zwei Punkte der Schneidkanten von Lochkante und rotierendem Messer in Kraftrichtung parallel zueinander stehen. Eine Emulgierung wird durch die Reibung zwischen den Kanten schnell laufender Messer und der Oberfläche und den Lochkanten feststehender Lochscheiben realisiert.
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Erfindungsgemäß weist die Lochscheibe zudem in Lochkreisen oder spiralförmig angeordnete Langlöcher auf, die weiterhin in den Lochkreisen oder der Spirale äquidistant benachbart oder versetzt zueinander angeordnet sind. Bei Langlöchern ist die Schneidkante verlängert, so dass sich somit die Schneidintensität erhöht. Bei sinkendem Energieverbrauch wird der Durchsatz erhöht und die Schnittqualität verbessert. Letzteres ist besonders für die Herstellung von Hackfleisch für eine Frischvermarktung oder aber eine Rohwurstproduktion wichtig. Durch geringere Zellquetschung und Zerstörung wird die Haltbarkeit und Hygiene des Produktes verbessert.
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Die Langlöcher sind damit vom Zentrum aus strahlenförmig oder bei versetzter Anordnung nicht strahlenförmig in der Lochscheibe angeordnet. Bei einer versetzten Anordnung werden einseitige Belastungen von Antrieb als Motor und Werkzeugen als Lochkanten und Schneidkante vermieden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.
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Die Langlöcher sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 im Querschnitt nierenförmige Langlöcher, die in Längsrichtung nach außen weisend angeordnet sind. Bei nach außen weisenden derartigen Langlöchern ergibt sich eine bogenförmige Schnittkante. In Verbindung mit einem Messer mit einer bogenförmigen Schnittkante sind beim Abscheren die Schnittkante des Messers und eine Lochkante des Langloches korrespondierend verlaufend zueinander angeordnet. Bei der Rotation des Messers über der Lochscheibe stehen jeweils mindestens zwei Punkte der Schneidkanten von Langloch und rotierendem Messer in Kraftrichtung parallel zueinander. Die Schneidkante der Bohrungen ist verlängert und damit die Schneidintensität erhöht.
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Die Langlöcher sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 geradlinig ausgebildete Langlöcher, die radial nach außen weisend angeordnet sind.
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Das Messer besitzt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 eine geradlinige oder bogenförmige Schneidkante. Insbesondere in Verbindung mit einer Lochscheibe mit im Querschnitt nierenförmig ausgebildeter Langlöcher ist eine gleichgestaltete Realisierung gegeben.
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Günstigerweise weist das Messer nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 mehrere Messerbalken auf, so dass eine erhöhte Schnittleistung gegeben ist.
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Die Messerbalken und die Schnittkanten der Messerbalken sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 bogenförmig ausgebildet. Daran angepasste Lochkanten sind leicht zu realisieren. Das ist beispielsweise durch die im Querschnitt nierenförmig ausgebildeten Langlöcher gegeben. Darüber hinaus können die Messerbalken und die Schnittkanten der Messerbalken so ausgebildet werden, dass die Messerbalken und Lochscheibenkanten in einem definierten Winkel zueinander stehen. Damit lässt sich der Eintrag von Reibung steuern.
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Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 sind die wenigstens eine Förderschnecke aufweisende oder als Pumpe realisierte Fördereinrichtung und das Messer an einen Antrieb oder jeweils an einen Antrieb gekoppelt. Weiterhin befindet sich das Messer in einem hohlzylinderförmig ausgebildeten Hohlraum eines Gehäuses.
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In Transportrichtung der Rohstoffe sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 nach der ein Rückströmen verhindernden Fördereinrichtung die Rohstoffe zerkleinernde und/oder emulgierende Vorrichtungen mit jeweils einer Lochscheibe nach wenigstens einem rotierenden Messer angeordnet. Die Messer der Vorrichtungen sind weiterhin an einen Antrieb oder jeweils an einen Antrieb und die Fördereinrichtung an einen weiteren Antrieb gekoppelt, wobei der Transport der Rohstoffe sowohl durch als auch zwischen den Vorrichtungen nur durch den aus der Fördereinrichtung resultierenden Vorschub der Rohstoffe erfolgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine halbfeste, plastische und plastoelastische biologische Rohstoffe fein zerkleinernde und/oder emulgierende Einrichtung,
- 2 eine bekannte (Stand der Technik) die Rohstoffe zerkleinernde und/oder emulgierende Vorrichtung mit einer Lochscheibe nach wenigstens einem rotierenden Messer,
- 3 eine Lochscheibe mit sowohl radial nach außen verlaufenden als auch versetzt zueinander angeordneten Langlöchern,
- 4 eine Vergleichsvorrichtung mit sowohl einer Lochscheibe mit im Querschnitt nierenförmigen Langlöchern als auch einem Messer mit bogenförmig verlaufenden Messerbalken, und
- 5 eine Vorrichtung mit sowohl im Querschnitt nierenförmigen und nach außen weisenden Langlöchern als auch einem Messer mit bogenförmig verlaufenden Messerbalken.
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Eine halbfeste, plastische und plastoelastische biologische Rohstoffe fein zerkleinernde und/oder emulgierende Einrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus wenigstens einer Fördereinrichtung für die Rohstoffe 7 und mindestens einer nachgeordneten die Rohstoffe 7 zerkleinernden und/oder emulgierenden Vorrichtung mit einer Lochscheibe 2 nach wenigstens einem rotierenden Messer 3.
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Die 1 zeigt eine halbfeste, plastische und plastoelastische biologische Rohstoffe fein zerkleinernde und/oder emulgierende Einrichtung 1 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die Fördereinrichtung umfasst wenigstens eine Förderschnecke 4. Diese und das Messer 3 sind an einen Antrieb 5 oder jeweils an einen Antrieb gekoppelt. Der Antrieb 5 ist dazu ein bekannter Elektromotor. Das Messer 3 befindet sich in einem hohlzylinderförmig ausgebildeten Hohlraum in Form eines Rohrstückes 6, in dem die Förderschnecke 4 endet. Über der Förderschnecke 4 befindet sich ein freier Raum für die zu bearbeitenden Rohstoffe 7, die damit mittels der Förderschnecke 4 in das Rohrstück 6 und weiter zur und durch die, die Rohstoffe 7 zerkleinernde und/oder emulgierende Vorrichtung, transportiert werden. Das erfolgt ausschließlich durch den aus der Förderschnecke 4 resultierenden Vorschub der Rohstoffe 7 selbst. Mit einer derartigen Anordnung ist ein Rückströmen von Rohstoffen 7 verhindert. Anstatt der Förderschnecke 4 kann auch eine an einen Antrieb gekoppelte Doppelschnecke oder eine Pumpe verwendet werden. Die 2 zeigt eine bekannte (Stand der Technik), die Rohstoffe 7 zerkleinernde und/oder emulgierende Vorrichtung mit einer Lochscheibe 2, nach wenigstens einem rotierenden Messer 3 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Eine bekannte Vorrichtung weist eine Lochscheibe 2 mit kreisförmigen Löchern 8 nach einem Messer 3 mit geradlinig ausgebildeten Messerbalken 9 auf.
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Die 3 zeigt eine Lochscheibe mit sowohl radial nach außen verlaufenden als auch versetzt zueinander angeordneten Langlöchern in einer prinzipiellen Darstellung.
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Im Gegensatz dazu sind bei der Vorrichtung eine Lochkante wenigstens eines Loches der Lochscheibe 2 und die Schnittkante des Messers 3 zueinander gleichgestaltet und/oder eine oder die Lochkante wenigstens eines Loches und die Schnittkante des Messers 3 in Schnittrichtung in einem Winkel größer 0 und kleiner/gleich 90° zueinander angeordnet, so dass die Rohstoffe 7 fein zerkleinert und/oder emulgiert werden.
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Die Lochscheibe 2 weist in Lochkreisen 11 angeordnete Langlöcher auf, die in den Lochkreisen 11 benachbart äquidistant oder versetzt zueinander angeordnet sind. Die Langlöcher sind geradlinig ausgebildete Langlöcher 10, die radial nach außen weisend angeordnet sind. Die 3 zeigt dazu nur einige derartige Langlöcher 10 der Lochscheibe 2 beispielhaft.
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Die 4 zeigt eine Vergleichsvorrichtung mit sowohl einer Lochscheibe 2 mit im Querschnitt nierenförmigen Langlöchern 12, als auch einem Messer 3 mit bogenförmig verlaufenden Messerbalken 13.
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Die Langlöcher sind darin im Querschnitt nierenförmige Langlöcher 12, die in Längsrichtung in Umfangsrichtung des Lochkreises 11 verlaufend angeordnet sind. Das Messer 3 besitzt mehrere Messerbalken 13, die und deren Schnittkanten bogenförmig ausgebildet sind. Die Schnittkanten, bestehend aus Kanten der nierenförmigen Langlöcher 12 und der bogenförmig verlaufenden Messerbalken 13, sind wesentlich verlängert.
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Die 5 zeigt eine Vorrichtung mit sowohl im Querschnitt nierenförmigen und nach außen weisenden Langlöchern 12, als auch einem Messer 3 mit bogenförmig verlaufenden Messerbalken 13 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die Langlöcher sind in einer weiteren Ausführungsform im Querschnitt nierenförmige Langlöcher 12, die in Längsrichtung nach außen weisend angeordnet sind. Das Messer 3 besitzt mehrere Messerbalken 13, die und deren Schnittkanten bogenförmig ausgebildet sind. Die Schnittkanten, bestehend aus Kanten der im Querschnitt nierenförmigen Langlöcher 12 und der bogenförmig verlaufenden Messerbalken 13, sind im Wesentlichen gleichgestaltet und während des Schnittes korrespondierend zueinander angeordnet. Die zu scherenden Rohstoffe 7 stehen in Kraftrichtung senkrecht zu den Schneidkanten als Langlochkante und Messerkante.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- fein zerkleinernde und/oder emulgierende Einrichtung
- 2
- Lochscheibe
- 3
- Messer
- 4
- Förderschnecke
- 5
- Antrieb
- 6
- Rohrstück
- 7
- Rohstoff
- 8
- kreisförmiges Loch
- 9
- geradliniger Messerbalken
- 10
- geradliniges Langloch
- 11
- Lochkreis
- 12
- nierenförmiges Loch
- 13
- bogenförmiger Messerbalken
