DE102016009092A1

DE102016009092A1 - Messer mit Druckraum für nach dem Wolfwirkprinzip arbeitende Zerkleinerungsmaschinen

Info

Publication number: DE102016009092A1
Application number: DE102016009092.8A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Haack; Oliver Haack
Original assignee: Inofex Fleisch Lebensmitteltechnik und Technologie GmbH
Current assignee: Power Tools De GmbH
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messer mit Druckraum für nach dem Wolfwirkprinzip arbeitende Zerkleinerungsmaschinen. Das als Druckraummesser bezeichnete Ringmesser (1, 2) ist so gestaltet, dass im Schneidteilgehäuse (3) ein Stützsystem (4) zur Aufnahme der Spannkräfte für die Gewährleistung der Schneidbedingungen der Werkzeuge durch die Spannmutter, eine Stützfläche (5) für das Messer (1) vor dem Vorschneider (6) und ein definierter Raum (7) zur Arbeitsschnecke (8) in Endposition mit einem Abstandshalter (4) zur Arbeitsschnecke vorhanden sind. Das Funktionsprinzip der mechanischen Rohstoffübergabe vom letzten Schneckengang an den Schneidsatz wird durch einen Druckspeicherraum (7), also einen räumlichen Abstand zwischen Schnecke und Schneidsatz ersetzt. Die von der Arbeitsschnecke (8) zugeführte Rohstoffmenge erzeugt so in Verbindung mit dem stoffverdichtenden Fördervorgang der volumenverringernden Schneckengänge und den rotierenden Impulsschüben der oder des letzten Schneckenganges (9) eine Komprimierung des Rohstoffs und somit ein Druckpolster. Das Druckraummesser gewährleistet ein neues Leistungsmerkmal der Rohstoffverarbeitung mit einer vollständigen Ausnutzung aller Bohrungen der Lochscheibe als Zerkleinerungswerkzeug mit einer 20 bis 30% höheren Verarbeitungsleistung bei ca. 25% geringerem Energiebedarf und gleichzeitiger Qualitätsverbesserung des Endproduktes.

Description

Es gehört zum Stand der Technik, dass bei Wolfmaschinen mit mehrteiligen Schneidsätzen zusätzliche Messer zwischen dem Ende der Arbeitsschnecke und dem eingebauten Schneidsatz angeordnet werden können. Jedoch ist diese mögliche Variante der Anwendung in der Industrie nicht realisiert, weil sie nicht wirkungsvoll ist. Es gibt keinen definierten werkzeuglosen Raum zwischen dem Ende der Arbeitsschnecke und den aktiven Schneidelementen, bestehend aus den Messern eines Werkzeugsystems. Sich an der Arbeitsschnecke abstützende, sogenannte Schrotmesser dienen meist der Grobzerkleinerung bei zweiteiligen Schneidsatzkombinationen. Auch sind Schneidsysteme bekannt, die nur aus einem Messer und der Endlochscheibe bestehen. Hier wird die Spannkraft für den Schneidsatz als Stützkraft gegen die Schnecke erzeugt. Vorstellbar ist auch eine Kombination eines mehrteiligen Schneidsatzes mit einem Schrotmesser. Das entspricht jedoch keinem gesonderten werkzeuglosen Druckraum, bei dem die Spannkräfte für den Schneidsatz nur im Schneidteilgehäuse und ohne Mitwirkung der Schnecke erzeugt werden. In der täglichen Praxis gibt es die mehrteiligen Schneidsatzkombinationen mit Schrotmessern, die der Schnecke direkt nachgeordnet im Zusammenwirken mit dem folgenden Vorschneider und anderen Werkzeugen mit einem zuordenbaren Vorteil nicht.
Anwendungsversuche haben bisher, bedingt durch den zusätzlichen Strömungswiderstand des Messerkörpers im geförderten Massestrom zwischen Schnecke und Schneidsatz sowie dem verlängerten Strömungskanal durch den Schneidsatz bis zum Produktaustritt aus der Endlochscheibe infolge größerer Länge des Schneidsatzes nur Leistungsnachteile gezeigt.
Ziel der Erfindung ist, neuerungsgemäß mit einem vergrößerten Raum zwischen dem Ende der Arbeitsschnecke und der Position des ersten Schneidsatzteiles in Form eines Messers die rein mechanische Rohstoffübergabe von der Schneckenganggeometrie unmittelbar im kürzesten Abstand zum Schneidsatz aufzuheben und durch eine andere Methode der Erzeugung der Verarbeitungsenergie zu ersetzen. Durch die Anwendung des speziellen, Druckraummesser genannten Ringmessers sollen im Schneidteilgehäuse der Wolfmaschine neue Funktionsbereiche integriert werden, die wesentlich zur Leistungssteigerung der Maschine durch eine neue Form der Erzeugung der Zerkleinerungsenergie unter Ausnutzung der stofflichen und verfahrenstechnischen Eigenschaften des Wirkprinzips beitragen.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen Druckspeicherraum in einem der Arbeitsschnecke nachgeordneten werkzeuglosen Raum vor dem Schneidsatzsystem zu gestalten, der die aus den Kräften des Förderstromes der Rohstoffzuführung, sowie die bei der Komprimierung des Rohstoffes durch die Schneckenförderung entstehende Energie speichert und gezielt für den Zerkleinerungsprozess verwenden kann. Bei geringerem Energiebedarf sollen somit die Verarbeitungsleistung durch vollständige Einbeziehung der Scheibenflächen gesteigert und die Qualität des Endproduktes verbessert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß wie nachfolgend beschrieben gelöst.
Das Messer (1) mit einem Ring (2) ist so gestaltet, dass im Schneidteilgehäuse (3) ein Stützsystem (4) zur Aufnahme der Spannkräfte des Schneidsatzes für die Gewährleistung der Schneidbedingungen der Werkzeuge durch die Spannmutter, eine Stützfläche (5) für das Messer (1) vor dem Vorschneider (6) und ein definierter Raum (7) zur Arbeitsschnecke (8) in Endposition mit einem Abstandshalter (4) zur Arbeitsschnecke vorhanden sind. Dabei können Messer (1) und Ring (2) mit Stützfläche (5) und Abstandshalter (4) sowohl aus einem zueinander gehörigen Gesamtteil als auch aus einzelnen Funktionsteilen bestehen.
Der ringförmige Druckraum (7) enthält bedarfsabhängig Funktionselemente (12) zur Förderunterstützung bzw. auch zur Festigkeitsminderung des Rohstoffes während dessen Verweilzeit, in der der Raum zur Druckerhöhung gefüllt wird, sowie der Passage des Druckraumes. Diese erfüllen keinen Schneidvorgang im Sinne des Schneidsatzes, sondern sollen teilweise die stofflichen Festigkeitsstrukturen locker, um den Eindringwiderstand zu verringern. Der Rohstoff unterliegt hier keinen fördermechanischen Belastungen mehr. Er wird im Druckraum (7) gesammelt. Die von der Arbeitsschnecke (8) zugeführte Rohstoffmenge erzeugt in Verbindung mit dem stoffverdichtenden Fördervorgang der volumenmindernden Schneckengänge und den rotierenden Impulsschüben der oder des letzten Schneckenganges (9) eine Komprimierung des Rohstoffs gegen den Widerstand des Werkzeugsystems und somit ein ansteigendes Druckpolster bis zu der Druckhöhe, bei der das Eindringen des Rohstoffes in die Öffnungen der Scheiben erfolgt. Das Eindringverhalten ist abhängig von der Größe der Scheibenbohrungen. Die Kompressionskräfte entstehen einerseits aus dem abnehmenden Schneckengangvolumen bis zum Ende der Schnecke und andererseits aus einer größeren Fördermenge als der Schneidsatz mit seinem Zerkleinerungswiderstand bei der Rohstoffverarbeitung abnehmen kann. Auch spielen dabei die Rohstoffbeschaffenheit, der Zerkleinerungswiderstand und die erforderliche stoffliche Strukturzerstörung zum Erreichen der Endproduktkörnung eine Rolle. Die kombiniert zusammengesetzte Verarbeitungsenergie erzeugt als Druckenergie im Schneidsatz einen höheren Wirkungsgrad. Aus dem Messerdruckraum werden alle Messerräume, die in Wirkverbindung mit den Lochscheiben stehen, gleichmäßig durch den Druckanstieg im gesamten Speicherraum nur in Richtung des Schneidsatzes befüllt. Dieser richtungsgebundene Abfluss ergibt sich aus dem kontinuierlichen Förderstrom der Arbeitsschnecke (8). Ein Rückfluss in der Arbeitsschnecke ist damit nicht möglich.
Die notwendige Positionierung des Messers zur Arbeitsschnecke zwecks Vermeidung von Messerstellungswiderständen entfällt.
Das Wirkprinzip von mechanischer Schubfüllung mit einer geringen Rohstoff-Druckspeicherkapazität der Messerräume und nachschiebenden Massen wird abgelöst durch ein System mit einem hohen Druckspeicherungspotential des Rohstoffs, welches zur Verarbeitung genutzt wird.
Die Verarbeitungsenergie setzt sich zusammen aus dem Massenschub des geförderten Rohstoffs, dem Druck aus der Rohstoffverdichtung und der pulsierenden mechanisch erzeugten Druckerhöhung durch den letzten Schneckengang.
Der energetische Abflusspunkt ergibt sich aus dem entstehenden Anpressdruck auf das Werkzeugsystem in seinen Kombinationen mit dem Zerkleinerungswiderstand und den biomechanischen, elastischen Festigkeitseigenschaften des Rohstoffes, bei denen der im Druckraum gespeicherte Druck so groß ist, dass die Struktur des Rohstoffes an den Schneidkanten der Lochscheiben zerstört wird und als Fleischzapfen in die Bohrungen eindringt.
Es besteht also ein funktionaler Zusammenhang zwischen den stofflichen Festigkeitskennwerten, dem Zerkleinerungswiderstand des Werkzeugsystems, insbesondere der Lochscheiben und der Höhe des Drucks.
Das Funktionsprinzip der mechanischen Rohstoffübergabe vom letzten Schneckengang an den Schneidsatz wird bei häufiger Störung durch die undefinierte Messerstellung durch einen Druckspeicherraum (7), also einen räumlichen Abstand zwischen Schneidsatz und Schnecke ersetzt. Bei dieser Form der Erzeugung der Arbeitsenergie sind definierte Messerstellungen zur Schnecke nicht mehr erforderlich Mit der Möglichkeit der Druckspeicherung steht die Erzeugung der Zerkleinerungsenergie nicht mehr starr mit der Fördergeometrie der Arbeitsschnecke mit den unzureichenden und geometrieabhängigen unterschiedlichen Füllungsgraden der Messerräume in Verbindung. Sinkender Messerraumdruck infolge eines keilförmigen mechanischen Förderpunktes der Schnecke kann ausgeschlossen werden. Alle Messerräume werden gleichmäßig ohne Druckunterschiede mit höheren Messerraumdruck mit Rohstoff aus dem Druckspeicherraum befüllt.
Das Druckraummesser gewährleistet so ein physikalisch völlig anderes, neues Leistungsmerkmal der Rohstoffverarbeitung mit einer vollständigen Ausnutzung aller Bohrungen der Scheibe als Zerkleinerungswerkzeug mit einer 20 bis 30% höheren Verarbeitungsleistung bei ca. 25% geringerem Energiebedarf und gleichzeitiger Qualitätsverbesserung des Endproduktes.
Die um ca. 50% geringere Abnahme der geförderten Menge durch den Schneidsatz während der Kraftübertragung wirkt nicht mehr gegen die Förderkräfte, die als Scherkräfte auf den Rohstoff zwischen Schneckengehäuse, Rohstoffeinspannung als kraftübertragende Komponente und Schneckengangaußendurchmesser funktionieren, sondern der Rohstoff Fleisch wird innerhalb des Schneckengehäuses mit der Schnecke (8) schonend in Richtung des Schneidsatzes mit Druckraummesser verdichtend rotierend bewegt.
Am Ende der Schnecke geht der Rohstoff in den Bereich des Druckraums (7) vom Druckraummesser über.
Der Masseüberschuss erzeugt also im Druckspeicherraum ein eigenes Energiepotential in Richtung der Werkzeugkombination ohne seine eigene Zerstörung zuzulassen. Das verbessert insgesamt den Wirkungsgrad der Maschine.
Die wahlweise Anordnung von Einrichtungen zur Aufnahme von technischen Daten im Druckspeicherraum (7) und deren Verknüpfung mit der Maschinensteuerung ermöglicht die Einflussnahme auf die Verarbeitungsparameter während des Betriebes der Maschine.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Erfindungsansprüchen und der Zeichnung.
Die Zeichnung nach 1 zeigt einen Schnitt durch das Schneidteilgehäuse (3) mit Druckraummesser (1), Messerring (2), den weiteren Teilen des Schneidsatzes (6, 11, 12) und die Arbeitsschnecke (8).
Bezugszeichenliste

1: Messer
2: Ring
3: Schneidteilgehäuse
4: Stützsystem und Abstandshalter
5: Stützfläche für Messer
6: Vorschneider
7: Druckraum
8: Arbeitsschnecke
9: letzter Schneckengang
10: vergütete Anlagefläche
11: Folgescheibe
12: Funktionselemente

Claims

Messer mit Druckraum für nach dem Wolfwirkprinzip arbeitende Zerkleinerungsmaschinen, nachfolgend Druckraummesser genannt, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer (1) mit einem Ring (2) so gestaltet ist, dass im Schneidteilgehäuse (3) ein Stützsystem (4) zur Aufnahme der Spannkräfte für die Gewährleistung der Schneidbedingungen der Werkzeuge durch die Spannmutter, eine Stützfläche (5) für das Messer (1) vor dem Vorschneider (6) und ein definierter Raum (7) zur Arbeitsschnecke (8) in Endposition mit einem Abstandshalter (4) zur Arbeitsschnecke gebildet werden.
Druckraummesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Messer (1) und Ring (2) mit Stützfläche (5) und Abstandshalter (4) sowohl aus einem zueinander gehörigen Gesamtteil als auch aus einzelnen Funktionsteilen bestehen kann.
Druckraummesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauminhalt zwischen Endposition der Arbeitsschnecke (8) und Messerkörper (1) im Schneidteilgehäuse (3) einem definierten maschinengrößenabhängigen Volumen der Fördermenge des letzten Schneckenganges (9) zwischen 0,1 bis 10 Liter entspricht und das Volumenverhältnis zwischen Arbeitsschnecke zu Messerraum 1:2 bis 1:4 beträgt.
Druckraummesser nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelbereich des Messers eine vergütete Anlagefläche (10) angeordnet ist, welche den Messerkörper (1) vor dem Vorschneider (6) abstützen und die Schneidbedingungen zur Folgescheibe (11) gewährleisten kann.
Druckraummesser nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Funktionsteile immer die Abstützfunktion für das Messer (1) und zum Spannen des Schneidsatzes übernehmen kann.
Druckraummesser nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messeraufnahmeraum mit dem innen liegenden Messer gemeinsam mit dem Abstandsraum eine geschliffene Oberfläche aufweist und im Einbauzustand eine Maßtoleranz von 0,0 bis 0,5 mm vorliegt.
Druckraummesser nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Messerdruckraum (7) sowohl Rohstoff zuführende als auch festigkeitsmindernde Funktionselemente (12) angeordnet sein können, ohne das Wirkprinzip nachteilig zu beeinflussen.
Druckraummesser nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (7) zur Aufnahme von technischen Daten und deren Verknüpfung mit der Maschinensteuerung geeignet ist.
Druckraummesser nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer zur optimalen Funktion in keiner Weise an seine Stellung zur Arbeitsschnecke und deren Übergabegeometrie gebunden ist.