DE10248259A1

DE10248259A1 - Vorrichtung zum Zerkleinern von Material, und Rotor für eine solche Vorrichtung

Info

Publication number: DE10248259A1
Application number: DE2002148259
Authority: DE
Inventors: Florian Schneider
Original assignee: Ask High Technology Tech Entwi; Ask High Technology Technische Entwicklungen & Co Betriebs-Kg GmbH
Current assignee: Ask High Technology Tech Entwi; Ask High Technology Technische Entwicklungen & Co Betriebs-Kg GmbH
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2022-10-17
Also published as: DE10248259B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 zum Zerkleinern von Material mit einem Sieb 18 und einem damit zusammenwirkenden drehbar angeordneten Rotor 22, mit Rotorarmen 22a, die an ihren der Drehrichtung 36 und dem Sieb 18 zugewandten Kantenbereichen Werkzeugkörper 64 aufweisen, die sich in der Längsrichtung der Rotorarme 22a erstrecken und eine Schneidkante bilden. Um bei Gewährleistung einer einfachen Befestigung eine lange Lebensdauer für die Werkzeugkörper zu erreichen, sind die Werkzeugkörper 64 durch wenigstens eine Schraube 48 am Rotorarm 22a verschraubt, die den Rotorarm 22a in einem Schraubenloch 50 durchfasst und von einem Umfangsbereich des Rotorarms 22a her zugänglich ist, der sich von der dem Sieb abgewandten Seite bis zu der der Drehrichtung 36 abgewandten Seite erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Material gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art und einen Rotor für eine solche Vorrichtung.

Eine derartige Vorrichtung und ein derartiger Rotor sind in der DE 196 49 764 C2 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind in einem Zerkleinerungsbehälter ein Sieb in horizontaler Anordnung stationär und darüber ein mehrarmiger Rotor angeordnet, der um eine etwa mittige und im Bezug zum Sieb vertikal verlaufende Drehachse drehbar gelagert ist. Der Rotor ist über einen Antrieb drehbar. Auf den einander zugewandten Zerkleinerungsseiten, das heißt, an der Oberseite des Siebes und an der Unterseite des Rotors, sind jeweils Zerkleinerungs-Werkzeuge angeordnet, die miteinander zusammenwirken und im Betrieb das Material zerkleinern. Die Werkzeuge des Siebes sind durch Sieblöcher gebildet. Zusätzlich kann das Sieb auch Zerkleinerungs-Werkzeuge einer anderen Art aufweisen, z. B. sich etwa horizontal und radial erstreckende Leisten mit dem Rotor zugewandten und dessen Drehrichtung abgewandten Schneidkanten. Die Werkzeuge des Rotors werden durch Hartmaterialelemente gebildet, die an den Rotorarmen in deren dem Sieb und der Drehrichtung zugewandten Bereichen angeordnet sind und Schneidkanten an den Rotorarmen bilden. Gemäß 13 dieser Druckschrift sind die gesamte der Drehrichtung zugewandte Seite des Rotorarmes überdeckende, im Querschnitt U-förmige Hartmaterialelemente vorgesehen, die einen T-förmigen Steg eines T-förmigen Tragteils übergreifen, wobei der Mittelsteg des Tragteils sich quer zur Rotorachse durch einen Schlitz in den Rotorarm hinein erstreckt und im Inneren des Rotorarmes durch einen Bolzen verstiftet ist.

Der Bolzen ist sowohl auf der dem Sieb zugewandten als auch auf der dem Sieb abgewandten Seite de:s Rotorarms durch Verschleiß-Schutzplatten, ebenfalls Hartmaterialelemente, abgedeckt und somit einer Beanspruchung durch das zu zerkleinernde Material, in dem der Rotor sich bewegt, entzogen.

Bei der bekannten Vorrichtung ist die Ausgestaltung und Befestigung der Hartmetallelemente zwar funktionsfähig, jedoch vielgliedrig. Zudem sind die vorbeschriebene Abdeckung der Tragteilbefestigung und die Hartmetallelemente von komplexer Bauform. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Befestigung sich im Funktionsbetrieb lockert.

Soweit das Sieb betroffen ist, ist mit einem relativ schnellen Abfall der Leistungsfähigkeit zu rechnen, wodurch auch ein erhöhter Energieverbrauch und ein Abfall der Zerkleinerungsqualität einhergeht. Letzteres gilt auch für die Verschleißteile des Rotors.

Zusätzlich zu den durch die Sieböffnungen gebildeten Zerkleinerungs-Werkzeuge können von der Siebfläche abstehende Zerkleinerungs-Werkzeuge in Form von Schneid- oder Störleisten vorgesehen sein, die ebenfalls mit den Werkzeugen des Rotors zusammenwirken. Diese Leisten können in hinterschnittenen Nuten im Sieb formschlüssig gehalten sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Material gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile bei Gewährleistung einer einfachen Befestigung eine lange Lebensdauer für die Werkzeugkörper erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst. Für den erfindungsgemäßen Rotor wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zum einen eine Verschraubung der Werkzeugkörper ein adäquates Befestigungsmittel ist, das eine sichere Befestigung und eine einfache und schnelle Montage bzw. Demontage gewährleistet. Zum anderen liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass der Umfangsbereich der Rotorarme, der sich zwischen ihren dem Sieb und der Drehrichtung abgewandten Seite erstreckt, sich für eine solche Befestigung besonders gut eignet. Zum einen deshalb, weil von diesem Umfangsbereich her eine gute Zu gänglichkeit zum Anziehen und Lösen der Schraubenbefestigung möglich ist. Zum anderen ist die Befestigungsschraube in diesem Umfangsbereich einer Beanspruchung durch das zu zerkleinernde Material weitgehend entzogen, so dass das Material im Betrieb die Schraubenverbindung nicht beanspruchen und z.B. soweit abnutzen kann, dass ein Lösen der Verschraubung erschwert oder unmöglich wird.

Nach der Erfindung ist der Werkzeugkörper durch wenigstens eine Schraube am Rotorarm verschraubt, die den Rotorarm in einem Schraubenloch durchfasst und von dem Umfangsbereich des Rotorarms her zugänglich ist, der sich zwischen den dem Sieb und der Drehrichtung abgewandten Seiten erstreckt.

Im Rahmen der Erfindung können sich deshalb ein Gewindeloch im Werkzeugkörper und ein damit fluchtendes Schraubenloch im Rotorarm parallel oder quer zur Drehachse des Rotors oder im dazwischen liegenden Bereich erstrecken. Dabei kann das Schraubenloch in seinem Eingangsbereich eine Locherweiterung zur versenkten Aufnahme eines Kopfes der Schraube aufweisen oder nicht. Insbesondere dann, wenn das Schraubenloch und die Schraube sich schräg erstrecken, kann ein Schraubenkopf bereits derart einer Beanspruchung durch das zu zerkleinernde Material entzogen sein, dass eine Versenkung nicht erforderlich ist.

Soweit der Werkzeugkörper und seine Befestigung betroffen sind, ist eine kompakte und stabile Bauweise gewünscht. Dies lässt sich durch eine rechteckige Querschnittsform für den Werkzeugkörper erreichen. Eine solche Querschnittsform ermöglicht auch eine stabile und Montage- bzw. Demontage-freundliche formschlüssige Verbindung am Rotorarm dadurch, dass der rechteckige Werkzeugkörper in einer winkelförmigen Aufnahmenut sitzt, wodurch die Befestigung stabilisiert wird und die Belastung der Schraube im Betrieb verringert wird.

Insbesondere dann, wenn die Schraube sich schräg zur Aufnahmenut erstreckt, wird der Werkzeugkörper gegen beide Begrenzungsflächen der Aufnahmenut gespannt, wodurch der Sitz des Werkzeugkörpers weiter verbessert wird.

Eine noch weitere Verbesserung des Sitzes lässt sich durch einen Kantenbruch der der Ausnehmungsecke zugewandten Ecke des Werkzeugkörpers erreichen, der zu einem Freiraum im Eckenbereich der Aufnahmenut führt. Dabei kann auch die Aufnahmenut durch eine Schrägfläche begrenzt sein, wodurch der Rotorarm weniger geschwächt wird.

Insbesondere bei einer vorliegenden Werkzeugkörper-Befestigung eignet sich ein winkelförmiger Rotorarm, der mit einem horizontalen Schenkel und einem vertikalen Schenkel winkelförmig geformt ist. Hierdurch wird bei hinreichender Festigkeit des Rotorarms nicht nur Material eingespart, sondern die Winkelform führt auch zu einem rückseitigen Freiraum hinter dem Rotorarm, in dem im Betrieb die Beanspruchung durch das zu zerkleinernde Material besonders gering ist und deshalb dieser Freiraum sich für eine Positionierung eines Kopfes der Schraube besonders gut eignet.

Im Rotationsbetrieb übt das zu zerkleinernde Material auch auf die dem Sieb abgewandte Vorderkante der Rotorarme eine beträchtliche Verschleißbeanspruchung aus. Es ist deshalb vorteilhaft, auch in diesem Kantenbereich ein Hartmaterialelement anzuordnen, das vorzugsweise in Form einer hochkant, z. B. parallel zur Rotorachse, angeordneten Platte gebildet sein kann, die vorzugsweise ebenfalls durch eine Verschraubung am Rotorarm lösbar befestigt ist. Für ein solches Hartmaterialelement, das ebenfalls durch einen Werkzeugkörper und vorzugsweise aus Hartmetall oder Hartkeramik gebildet sein kann, eignet sich eine sich quer bzw. sekantial zur Rotorachse erstreckende Schraube gut und zwar insbesondere dann, wenn der Rotorarm die vorbeschriebene Winkelform aufweist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerkleinern von Material in vereinfachter Darstellung mit einem Rotor und einem Sieb;
2 eine Teilschnittansicht entlang der Linie II-II in 1;
3 eine Draufsicht auf das Sieb im Bereich des Teilschnittes gemäß 2;
4 eine Teileschnittansicht entlang der Linie IV-IV in 1;
5 eine Unteransicht eines Rotors, z. B. nach 1;
6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 5 eines mit einem Zerkleinerungs-Werkzeug bestückten Rotorarms;
7 eine Unteransicht des Werkzeuges nach 6;
8 eine Draufsicht auf einen Rotor in abgewandelter Ausgestaltung;
9 eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in 8 eines mit einem Zerkleinerungs-Werkzeug und einem Hartmaterialelement bestückten Rotorarms des Rotors nach 8;
10 eine Draufsicht eines Längsabschnitts des Rotorarms nach 9;
11 eine Unteransicht eines Längsabschnitts des Rotorarms nach 9;
12 eine Schnittansicht nach 9 in abgewandelter Ausgestaltung;
13 eine Seitenansicht von rechts des Werkzeugs nach 12;
14 eine Draufsicht auf das Werkzeug nach 12;
15 eine Schnittansicht des Hartmaterialelementes mit Tragteil gemäß 9 in abgewandelter Ausgestaltung;
16 eine Seitenansicht von rechts der Hartmaterialelemente nach 15;
17 eine Draufsicht auf die Hartmaterialelemente nach 15; und
18 eine Schnittansicht des Werkzeugs nach 9 in einer weiteren abgewandelten Ausgestaltung.
Die wesentlichen Teile der in 1 in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichneten Vorrichtung sowie deren Funktion sind aus der DE 39 25 098 C2 oder der DE 196 49 764 C2 zu entnehmen, worauf Bezug genommen wird. Deshalb wird im Folgenden die Vorrichtung 10 nur teilweise dargestellt und teilweise beschrieben.
Die Vorrichtung 10 weist in einem Aufnahmeraum 12 eines Zerkleinerungs-Behälters 14 mit im Schnitt kreisrunder Umfangswand 16 ein Sieb 18 in etwa horizontaler Anordnung in Bezug auf die Umfangswand 16 auf. Das Sieb 18 ist im Aufnahmeraum 12 ortsfest gehalten und weist an seiner Oberseite Zerkleinerungs-Werkzeuge 20a, 20b auf.
Über dem Sieb 18 ist ein Rotor 22 mit mehreren Rotorarmen 22a um eine vertikale Drehachse 24 drehbar gelagert und durch einen nicht dargestellten Antrieb, z. B. durch einen Elektromotor, antreibbar. Der Rotor 22 kann z. B. mit einer Nabe auf einer sich vertikal erstreckenden Welle 26 drehfest sitzen, die in nicht dargestellter Weise in Lagern gelagert und mit dem Antrieb in Antriebsverbindung steht.
Der Rotor 22 weist auf seiner dem Sieb 18 zugewandten Unterseite Zerkleinerungs-Werkzeuge 28a auf, die im Betrieb während der Rotation des Rotors 22 mit den Werkzeugen 20a, 20b des Siebes 18 zusammenwirken und das Material, beispielsweise Altpapier, zerkleinern.
Eine erste Art von Werkzeugen 20a des Siebes 18 können durch die oberen Lochränder der das scheibenförmige Sieb 18 vertikal durchsetzenden Sieblöcher 30 gebildet sein. Zusätzlich kann das Sieb 18 eine zweite Art Werkzeuge 20b aufweisen, die von der im Wesentlichen horizontalen Oberseite des Siebkörpers nach oben abstehen und beim Ausführungsbeispiel durch sich etwa radial erstreckende so genannte Störleisten 32 viereckigen Querschnitts gebildet sind. Die Störleisten 32 sind am Siebkörper 18a lösbar befestigt, z. B. durch eine formschlüssige Verbindung mit einer sich etwa radial erstreckenden Aufnahmenut 34 (4), in der das zugehörige Werkzeug 20b mit einem entsprechend in eine als Hinterschnitt ausgebildete Aufnahmenut 34 mit ihrem divergent geformten Werkzeugfuß aufgenommen ist.
Zur radialen Positionierung der sich über die gesamte oder nur einen Teil der radialen Abmessung des Siebes 18 erstreckenden Werkzeuge 20b ist eine Arretiervorrichtung vorgesehen, z. B. in Form einer Klemmschraube, die das jeweilige Werkzeug 20b radial arretiert (nicht dargestellt). Außerdem können die Werkzeuge 20b aus mehreren radial hintereinander liegend angeordneten Werkzeugabschnitten bestehen. Ausführungsbeispiele sowohl für die Befestigung der Werkzeuge 20b am Siebkörper als auch für die radiale Längsteilung sind in der DE 196 49 764 C2 , 4 bis 8, und DE 39 25 098 C2 , 1 bis 3, beschrieben, auf die Bezug genommen wird.
Die Werkzeuge 20a, 20b bilden mit ihren dem Rotor 22 zugewandten und dessen Drehrichtung 36 abgewandten Kanten stationäre Schneidkanten 38a, die bei den Werkzeugen 20b unmittelbar und bei den Werkzeugen 20a mittelbar mit an den Unterseiten der Rotorarme 22a angeordneten und somit dem Sieb 18 und der Drehrichtung 36 zugewandten bewegbaren Schneidkanten 38b zusammenwirken.
Im Betrieb unterliegen sowohl die Schneidkanten 38a, 38b als auch deren jeweils benachbarte Bereiche einem beträchtlichen Verschleiß, der durch das Material hervorgerufen wird, das mit einem beträchtlichen Schnittdruck in diesen Bereichen wirksam ist und zu Abnutzungen führt. Um die Standzeit der Schneidkanten 38a, 38b zu vergrößern, sind die verschleißgefährdeten Bereiche des Siebes 18 und der Rotorarme 22a mit Hartmaterialelementen besetzt. Die Hartmaterialelemente 44 bilden die Schneidkanten 38a, 38b und sind am Rotor 22 lösbar und austauschbar befestigt.
Bei dem bekannten Sieb 18 ergibt sich das Problem einer Abnutzung im Eingangsbereich der Sieblöcher 30. Es kommt zu einem Verschleiß dergestalt, dass die im Schnitt eckigen Sieblochkanten verrunden. Hierdurch können dann größere Faserpartikel des Materials das Sieb 18 passieren, die Sieblöcher 30 verstopfen und die Zerkleinerungs- bzw. Zerfaserleistung der Vorrichtung 10 vermindern.
Beim Ausführungsbeispiel nach 2 sind die Eingangsbereiche der Sieblöcher 30 durch darin fest eingesetzte Hülsen 40 aus Hartmaterial stabilisiert. Die Hülsen 40 sind materialschlüssig mit den Wandungen der Sieblöcher 30 verbunden, z. B. durch Löten oder Kleben. Vorzugsweise weisen die Sieblöcher 30 in ihren Eingangsbereichen zylindrische Locherweiterungen 30a auf, in denen die entsprechend groß bemessenen Hülsen 40 sitzen und materialschlüssig befestigt sind. Hierdurch können die vorzugsweise runden Hülsen 40 bezüglich ihren Querschnittsabmessungen größer bemessen werden, so dass sie innen den Querschnittsabmessungen der Sieblöcher 30 in ihrem unteren Bereich entsprechen oder nur geringfügig nach innen vorspringen. Durch die Locherweiterungen 30a werden außerdem in den Sieblöchern 30 Stufen gebildet, an denen die Hülsen 40 gegen ein weiteres Einschieben formschlüssig axial nach unten begrenzt sind.
Anstelle von durch Locherweiterungen 30a gebildeten Stufen können die Hülsen 40 jeweils durch einen an ihrem oberen Ende angeordneten Flansch 40a gegen ein weiteres axiales Einschieben formschlüssig gesichert sein, der auf der Oberseite des Siebes 18 aufliegt. Es kann auch jeweils eine Locherweiterung 30a und ein Flansch 40a vorgesehen sein, wie es beim Ausführungsbeispiel der Fall ist. Beim Vorhandensein von Hülsen 40 werden die Schneidkanten 38a durch die Lochränder der Hülsen 40 gebildet.
Es ist besonders vorteilhaft, die Flansche 40a mit einer sechseckigen Form und einer solchen Größe auszubilden, dass einander benachbarte Hülsen 40 an den ebenen Umfangsflächen der Flansche 40a aneinander anliegen oder nur ein geringes Bewegungsspiel zwischen sich aufweisen. Hierdurch wird eine durch die Oberflächen der Flansche 40a gebildete geschlossene Oberfläche des Siebes 18 erreicht. Das Vorhandensein der Flansche 40a führt außerdem zu einer größeren Festigkeit der materialschlüssigen Verbindung, da diese auch zwischen den Flanschen 40a und der Oberfläche des Siebkörpers 18a wirksam oder beim Vorhandensein von sechseckigen Flanschen 40a auch zwischen den ebenen Umfangsflächen der Flansche 40a vorhanden sein kann. Hierdurch wird die Stabilität und Belastbarkeit der materialschlüssigen Verbindung wesentlich vergrößert.
Beim Ausführungsbeispiel nach 5 bis 7, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind die Werkzeuge 28b an den Rotorarmen 22a jeweils durch ein Tragteil 42 und daran materialschlüssig befestigten Hartmaterialelementen 44 gebildet, die die zugehörige Schneidkante 38b bilden, wobei das Tragteil 42 ein Befestigungselement zum lösbaren Befestigen am zugehörigen Rotorarm 22a aufweisen kann. Das Befestigungselement 46 kann wenigstens ein Schraubenloch sein, in das eine Kopfschraube 48 eingeschraubt ist, die den zugehörigen Rotorarm 22a von der dem Sieb 18 abgewandten Seite her in einem Durchgangsloch 50 durchsetzt und deren Kopf vorzugsweise im Rotorarm 22a in eine Locherweiterung versenkt ist, um ihn im Funktionsbetrieb einer Verschleißbeanspruchung zu entziehen.
Um eine einfache und stabile Bauform für das Tragteil 42 zu erhalten, weist es eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform mit zwei im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordneten Anlageflächen 52a, 52b auf.
Das Tragteil 42 ist an seiner in die Drehrichtung 36 weisenden Vorderseite 42a und an seiner Unterseite 42b mit Verschleißteile bildenden quaderförmigen Platten besetzt, die die Hartmaterialelemente 44 bilden. Rückseitig ist das Hartmaterialelement 44 an der in die Drehrichtung 36 gerichteten Seite des zugehörigen Tragarms 22a angesetzt. Das Tragteil 42 weist eine rückseitig und oberseitig offene Aufnahmenut 52 rechteckiger Querschnittsform auf, wodurch ein rückseitig angeordneter Anlagesteg 54 ebenfalls rechteckigen Querschnitts gebildet ist.
Der Rotorarm 22a ist an seiner in die Drehrichtung 36 gerichteten Seite mit einer unterseitig offenen Aufnahmenut 56 versehen, die von einem in die Drehrichtung 36 abstehenden Stützsteg 58 übergriffen ist. In der rückseitig an die in die Drehrichtung 36 gerichteten Seite des Rotorarms 22a angesetzten Position sitzt das Tragteil 42 mit seinem Anlagesteg 54 am Stützsteg 58, wobei es rückseitig am Rotorarm 22a abgestützt ist. Die Kopfschraube 48 durchfasst den Stützsteg 58 im Durchgangsloch 50. Sie ist in ein Gewindeloch 60 im Anlagesteg 54 eingeschraubt, wobei ihr Schraubenkopf in eine Locherweiterung im Stützsteg 58 versenkt ist. Die Weiterung im Stützsteg 58 versenkt ist. Die Höhe H des Rotorarms 22a ist gleich oder kleiner als die Höhe h des Tragteils 42 und die Dicke d der unterseitigen Hartmaterialelemente 44. Diese schließen mit der Rückseite des Tragteils 42 ab, und sie sind somit an der Vorderseite des Rotorsarms 22a abgestützt, wodurch die Stabilität des Werkzeugs 28b vergrößert wird.
Die Schneidkante 38b des Werkzeugs 28b wird durch die Hartmaterialelemente 44 gebildet, die im Bereich der Schneidkantenecke angeordnet sind. Beim Ausführungsbeispiel übergreifen die an der Vorderseite angeordneten Hartmaterialelemente 44 die an der Unterseite angeordneten Hartmaterialelemente 44, so dass Erstere die Schneidkante 38b bilden. Vorzugsweise sind die Hartmaterialelemente 44 an der Vorderseite und an der Unterseite jeweils in zwei sich in der Längsrichtung der Rotorarme 22a erstreckenden Reihen unmittelbar nebeneinander angeordnet. Dabei sind die Hartmaterialelemente 44 als insbesondere quaderförmige Verschleißplatten ausgeführt, deren Länge a größer ist als deren Breite b, wobei diese größer ist als deren Dicke c. Das Verhältnis der Abmessungen c zu b zu a beträgt vorzugsweise etwa 1 : 2 : 4. In den der Schneidkante 38b benachbarten Reihen sind die Hartmaterialelemente 44 vorzugsweise längs dem Rotorarm 22a angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine stabile Befestigung in dem Bereich, in dem der größte Schnittdruck entsteht. In den beiden von der Schneidkante 38b beabstandeten Reihen sind die Hartmaterialelemente 44 vorzugsweise quer angeordnet. Oberseitig und/oder unterseitig schließen die Hartmaterialelemente 44 mit dem Tragteil 42 und vorzugsweise auch mit dem Rotorarm 22a in einer Höhe ab.
Das Tragteil 42 besteht aus hochfestem Material, z. B. aus legiertem Stahl. Die Hartmaterialelemente 44 bestehen aus einem hochverschleißfesten Hartmaterial, z. B. aus Hartmetall oder Hartkeramik. Bei beiden Ausführungen können die Hartmaterialelemente 44 durch Löten oder Kleben mit dem Tragteil 42 verbunden sein.
Das Werkzeug 28b lässt sich komplett vorfertigen. Hierbei ist eine raumsparende und rationelle Vorfertigung möglich, und es bedarf auch nur eines verhältnismäßig kleinen Ofens, da nicht der verhältnismäßig große Rotor 22, sondern nur die mit den Hartmaterialelementen 44 bestückten Tragteile 42 zu erwärmen sind.
Die sich längs der Schneidkante 38b erstreckende Länge des Werkzeugs 28b kann sich jeweils über die gesamte Länge des Rotorarms 22a erstrecken. Es ist vorteilhaft, das Werkzeug 28a quer zur Schneidkante 38b in mehrere, vorzugsweise gleich lange, Werkzeugabschnitte 28a1 zu unterteilen. Hierdurch werden Spannungen verringert, die unter anderem durch einen Verzug des Werkzeugs 28b entstehen können. Die Länge L der Werkzeugabschnitte 28a1 beträgt jeweils ein Mehrfaches, vorzugsweise das drei- bis siebenfache, insbesondere das fünffache, der Länge a der Hartmaterialelemente 44, so dass auch die Länge L bezüglich der Länge a diesem Verhältnis vorzugsweise entspricht.
Beim Ausführungsbeispiel nach 1 und 5 sind die Rotorarme 22a der Drehrichtung 36 entgegengesetzt geneigt angeordnet, wobei ihre geraden der Drehrichtung 36 zugewandten Vorderseiten mit einer das innere Ende der Vorderseite schneidenden Diametralebene einen spitzen Winkel W1 von etwa 40 bis 60° einschließen können.
Beim Ausführungsbeispiel nach 8 und 9, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist sowohl die Ausgestaltung des Rotors 22 selbst als auch sein Besatz mit Hartmaterialelementen 44 in mehrerer Hinsicht unterschiedlich.
Die Rotorarme 22a können im Gegensatz zur etwa rechteckigen Querschnittsform gemäß 6 und 7 eine winkelförmige Querschnittsform aufweisen mit einem unteren horizontalen Armschenkel 22b und einem oberen vertikalen Armschenkel 22c, deren Scheitel im Bereich der Schneidkante 38b liegt.
Eine andere Variante des Rotors 22 besteht darin, dass die der Drehrichtung 36 zugewandte Vorderseite der Rotorarme 22a der Drehrichtung 36 entgegengesetzt gekrümmt ist. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach 1 und 5, bei dem während der Rotation der Winkel W1 mit zunehmendem Abstand von der Drehachse abnimmt, lässt sich durch eine Krümmung eine verringerte Winkelabnahme oder ein im Wesentlichen konstanter Winkel W2 über die gesamte Länge der Schneidkante 38b erreichen. Da durch den Winkel W2 der Schneidkante unter anderem der Schnittdruck bestimmt ist, wird durch eine gekrümmte Ausgestaltung nach 8 ein ruhiger bzw. vergleichmäßigter Lauf des Rotors 22 erreicht.
Eine weitere Variante der Ausgestaltung besteht darin, dass die der Drehrichtung 36 zugewandte Vorderseite der Rotorarme 22a wenigstens im Bereich der Unterkante bzw.
Schneidkante 38b oder auch im Bereich des oberen Randes 62 mit Hartmaterialelementen bestückt sind.
Beim Ausführungsbeispiel nach 9 bis 11 sind die unteren und oberen Werkzeuge 28c, 28d jeweils durch einen einteiligen Werkzeugkörper 64, 66 aus Hartmaterial, z. B. Hartmetall oder Hartkeramik, gebildet, die jeweils durch wenigstens eine Kopfschraube 48 von der dem Sieb 18 und/oder der Drehrichtung 36 abgewandten Seite her verschraubt sind und jeweils eine im Wesentlichen etwa rechteckige Querschnittsform aufweisen.
Der die Schneidkante 38b bildende Werkzeugkörper 64 sitzt in einer Aufnahmenut 68 des Rotorarms 22b, die zum Sieb 18 und in die Drehrichtung 36 offen ist und durch eine horizontale und eine vertikale Stützfläche 70, 72 begrenzt ist, an denen der Werkzeugkörper 64 mit einer oberseitigen Anlagefläche 74 und einer rückseitigen Anlagefläche 76 anliegt und abgestützt ist. Beim Ausführungsbeispiel entspricht die Querschnittsform und -größe der Aufnahmenut 68 der Querschnittsform und -größe des Werkzeugkörpers 64, so dass seine Unterseite 78 und seine Vorderseite 80 mit der Unterseite und der Vorderseite des Tragarms 22a etwa abschließen, wobei er durch die Kopfschraube 48 in der Aufnahmenut 68 gehalten und gegen die Stützflächen 70, 72 abgestützt ist. Das Durchgangsloch 50 und das Gewindeloch 60 erstrecken sich schräg zur Schneidkante 38b hin geneigt. Hierdurch sind sie an die Winkelform des Rotorarms 22a angepasst, so dass das Durchgangsloch 50 sich vom Innenscheitel der Winkelform erstrecken kann. Außerdem ist die schräge Anordnung der Verschraubung deshalb vorteilhaft, weil sie eine Verspannung gegen beide Anlageflächen 74, 76 bewirkt.
Um zum einen das Einarbeiten des Gewindelochs 60 im Werkzeugkörper 64 zu vereinfachen und zum anderen den Rotorarm 22a möglichst wenig zu schwächen, ist die Aufnahmenut 68 in ihrem Eckenbereich durch eine Schrägfläche 82 verkleinert, und der Werkzeugkörper 64 weist in seinem der Schneidkante 38b gegenüberliegenden Kantenbereich eine Schrägfläche 84 auf. Es ist vorteilhaft, die Schrägflächen 82, 84 so auszubilden, dass im an den Anlageflächen 74, 76 anliegenden Montagezustand zwischen den Schrägflächen 82, 84 ein kleiner Abstand vorhanden ist. Beim Ausführungsbeispiel beträgt der Neigungswinkel des Durchgangslochs 50 und des Gewindesacklochs 60 etwa 30 bis 60°, insbesondere etwa 35 bis 45°, wobei die Schrägflächen 82, 84 an diese Neigung angepasst sind.
Der z. B. flacher als der Werkzeugkörper 64 ausgebildete und eigentlich das Hartmaterialelement bildende Werkzeugkörper 66 sitzt ebenfalls in einer Aufnahmenut 86, die zur Oberseite und zur Drehrichtung 36 des Rotorarms 22a hin offen ist und durch eine horizontale und vertikale Stützfläche 88, 90 für den Werkzeugkörper 66 begrenzt ist, an denen letzterer mit Anlageflächen 92, 94 anliegt. Auch der Werkzeugkörper 66 ist durch wenigstens eine Kopfschraube 48 von hinten verschraubt, die ein horizontales Durchgangsloch 50 im Rotorarmschenkel 22c durchfasst und in ein Gewindesackloch 60 im Werkzeugkörper 66 einfasst. Im Eckenbereich der Aufnahmenut 86 kann auch der Werkzeugkörper 66 durch eine Schrägfläche gebrochen sein, um eine satte Anlage an den Stützflächen 88, 90 zu erreichen. Vorzugsweise in einem horizontalen Abstand hinter dem Werkzeugkörper 64 kann der horizontale Rotorarmschenkel 22b eine nach hinten offene Ausnehmung 96 aufweisen, um einen Freiraum zwischen ihm und dem Sieb 18 in seinem hinteren Bereich zu schaffen.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die durch die Werkzeugkörper 64, 66 gebildeten oberen und unteren Werkzeugkörper 28c, 28d aus mehreren sich in der Längsrichtung des Rotorarms 22a erstreckenden Werkzeugabschnitte 28c1, 28d1, die sich jeweils gerade erstrecken und an ihren einander zugewandten Stirnseiten so stumpfwinklig abgeschrägt sind, dass sie bei einer der Krümmung des zugehörigen Rotorarms 22a folgenden Anordnung an ihren Stirnseiten 98 aneinander anliegen und dadurch ein durchgehendes, durch Teilungsfugen unterteiltes Werkzeug 28c, 28d bilden.
Beim Ausführungsbeispiel weisen die Werkzeugkörper 64, 66 die stumpfwinklig abgeschrägten Stirnseiten 98 auf. Der stumpfe Winkel W3, den die Stirnflächen 98 mit den Anlageflächen 76 bzw. 94 einschließen, ist durch die Größe der Krümmung der Vorderseite des Rotorarms 22a bestimmt und beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 93°. Dies gilt im Wesentlichen sowohl für den Werkzeugkörper 64 als auch für den Werkzeugkörper 66.
Die der Drehrichtung 36 zugewandte Stützfläche 70, 88 kann in der Längsrichtung des Rotorarms 22a entsprechend seiner Krümmung gekrümmt sein (siehe 10 und 11) oder sich im Bereich der Werkzeugabschnitte 28c1, 28d1 gerade erstrecken und aus so genannten ebenen Facettenflächen bestehen (nicht dargestellt).
Bei einer durchgehend gekrümmten Stützfläche 70, 88 liegen die Werkzeugkörper 64, 66 mit ihren Anlageflächen 76, 94 zwar nicht flächig an der Stützfläche 70, 88 an, jedoch erhalten sie eine stabile Position und Befestigung dadurch, dass sie an ihren Stirnflächen 98 aneinander anliegen und dadurch kippfest befestigt sind oder am den vorhandenen Spalt auszufüllenden Lot oder Kleber anliegen. Wenn dagegen die Stützflächen 70, 88 aus ebenen Längsabschnitten bestehen, deren Länge der Länge der Werkzeugkörper 64, 66 entspricht, liegen die Werkzeugkörper 64, 66 flächig an den ebenen Längsabschnitten der Stützfläche 70, 88 mit geringer Flächenpressung an.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, auch die Werkzeuge 28c, 28d bzw. Werkzeugabschnitte 28c1, 28d1 mit Hartmaterialelementen 44 zu besetzen, wobei die Werkzeugkörper 64, 66 im Sinne des Ausführungsbeispiels nach 12 bis 17 Tragteile für die Hartmaterialelemente 44 bilden. In einem solchen Fall können die Werkzeugkörper 64, 66 aus weniger verschleißfestem Material bestehen, z. B. aus legiertem Stahl, wobei die Hartmaterialelemente 44 aus hochverschleißfestem Material bestehen, wie z. B. Hartmetall oder Hartkeramik.
Dabei weisen das untere Werkzeug 28c bzw. die unteren Werkzeugabschnitte 28c1 Hartmaterialelemente 44 an ihrer Unterseite und an ihrer der Drehrichtung 36 zugewandten Vorderseite auf. Dagegen weisen die oberen Werkzeuge 28d bzw. Werkzeugabschnitte 28d1 die Hartma terialelemente 44 nur an ihren der Drehrichtung 36 zugewandten Vorderseiten auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Tiefen der Aufnahmenuten 68, 86 und die zugehörige Abmessung der Werkzeuge 28c, 28d bzw. Werkzeugabschnitte 28c1 bzw. 28d1 so aufeinander abgestimmt sein, dass auch die Hartmaterialelemente 44 teilweise oder vollständig versenkt angeordnet sind.
Auch bei diesen Ausführungsbeispielen können mehrere Hartmaterialelemente 44 in der Längsrichtung des Rotorarms 22a nebeneinander angeordnet sein, wobei die Werkzeugabschnitte 28c1, 28d1 sich über mehrere, z. B. drei, nebeneinander angeordnete Hartmaterialelemente 44 erstrecken können.
Bei allen Ausführungsbeispielen kann das Hartmetall durch Tantalith oder Wolframkarbide gebildet sein.
Bei den Ausführungsbeispielen sind die Werkzeuge 28 oder Hartmaterialelemente 44 von hinten, d. h. von der bezüglich der Zerkleinerungszone abgewandten Seite her bzw. von der dem Sieb 18 und/oder der Drehrichtung 36 abgewandten Seite her, mit dem Rotorarm 22a verschraubt, siehe 6 und 9, wobei der Schraubenkopf in eine Locherweiterung versenkt sein kann. Hierdurch ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen befinden sich die Schraubenköpfe nicht im eigentlichen Arbeitsbereich der Zerkleinerungs-Werkzeuge, wodurch die Schraubenköpfe weniger beansprucht und verschlissen werden. Außerdem bedarf es keiner Versenkung der Schraubenköpfe in den Hartmaterialelementen, wodurch nicht nur der betreffende Einarbeitungsaufwand entfällt, sondern diese Elemente auch weniger geschwächt werden.
Da die Einarbeitung eines Gewindes in ein Hartmaterialteil 44 aufwendig und schwierig ist, ist es bei allen Ausführungsbeispielen möglich und vorteilhaft, die Gewindelöcher 60 in den Hartmetallteilen 44 und Werkzeugkörper 64, 66 durch Sintern zu bilden, was gemeinsam mit dem Hartmaterialelement 44 in einem Sintervorgang erfolgen kann.
Eine andere Alternative gemäß 18 besteht darin, die Hartmaterialteile 44 und Werkzeugkörper 64, 66 mit einem Loch 100 ohne Gewinde vorzufertigen und eine Gewindebuchse 102 mit einem der Schraube 48 entsprechenden Gewinde in die als Loch 100 materialschlüssig zu befestigen, z. B. einzukleben oder einzulöten. Ein so vorgefertigtes Hartmaterialteil kann z. B. ein Hartmaterialelement oder einen Werkzeugkörper 64, 66 bilden.
Die quaderförmige Form der Hartmaterialelemente 44, insbesondere in dem angegebenen Abmessungsverhältnis a : b : c, ermöglicht es außerdem, bei Verwendung nur einer Art oder gleicher Hartmaterialelemente 44 unterschiedliche große Flächen am jeweiligen Träger der Hartmaterialelemente 44 zu belegen. Dabei ist es auch möglich, die jeweilige Tragfläche so an die Abmessungen a, b der Hartmaterialelemente 44 anzupassen, dass die Tragfläche bzw. der Träger den Rändern der belegten Fläche und somit auch mit den Rändern der belegten plattenförmigen Hartmaterialelemente 44 abschließt.
Beim Ausführungsbeispiel nach 6 und 7 beträgt die in die Drehrichtung 36 gerichtete Abmessung 42b des Tragteils 42 die Summe der Abmessungen a und b. Die Hö he 42a des Tragteils 42 entspricht der Summe aus den Plattenabmessungen a und b abzüglich der Plattendicke c. Wie 6 zeigt, ergibt sich dabei nicht nur eine Überdeckung der betreffenden Tragflächen des Tragteils 42, sondern auch einer Plattenschicht, hier der unteren Plattenschicht, wobei das überdeckende Hartmaterialelement 44 die Schneidkante 28b bildet und von dem benachbarten Hartmaterialelement 44 gestützt wird. Die Länge L des Werkzeugs 28b bzw. Werkzeugabschnitts 28b1 beträgt ein Mehrfaches der Länge a oder der Breite b des Hartmaterialelements 44, wobei die in zwei oder mehr Reihen angeordneten Hartmaterialelemente 44 um 90° verdreht angeordnet sein können.
Das gleiche Bemessungs- und Anordnungsprinzip lässt sich auch bei den mit Hartmaterialelementen 44 bestückten Werkzeugkörpern 64, 66 gemäß 12 bis 17 verwirklichen, bei denen die Tragteilabmessungen 42a, 42b ebenfalls ein Mehrfaches der Dicke c beträgt des Hartmaterialelements, wobei sich die Tragflächen am Träger und die durch die Hartmaterialelemente 44 gebildeten Belegungsflächen einander decken.

10: Vorrichtung
12: Aufnahmeraum
14: Zerkleinerungsbehälter
16: Umfangswand
18: Sieb
18a: Siebkörper
20a: Zerkleinerungs-Werkzeug
20b: Zerkleinerungs-Werkzeug
22: Rotor
22a: Rotorarm
22b: horizontaler Armschenkel
22c: vertikaler Armschenkel
24: Drehachse
26: Welle
28a: Zerkleinerungs-Werkzeug
28b: Zerkleinerungs-Werkzeug
28c1: Werkzeugabschnitt
28d: Werkzeug
28d1: Werkzeugabschnitt
30: Siebloch
30a: Locherweiterung
32: Störleiste
34: Aufnahmenut
36: Drehrichtung
38a: stationäre Schneidkante
38b: bewegbare Schneidkante
40: Hülse
40a: Flansch
42: Tragteil
42a: Vorderseite
42b: Unterseite
44: Hartmaterialelement
46: Befestigungselement
48: Kopfschraube
50: Durchgangsloch
52: Aufnahmenut
54: Auflagesteg
56: Aufnahmenut
58: Stützsteg
60: Gewindeloch
62: oberer Rand
64: Werkzeugkörper
66: Werkzeugkörper
68: Aufnahmenut
70: Stützfläche
72: Stützfläche
74: Anlagefläche
76: Anlagefläche
78: Unterseite
80: Vorderseite
82: Schrägfläche
84: Schrägfläche
86: Aufnahmenut
88: Stützfläche
90: Stützfläche
92: Anlagefläche
94: Anlagefläche
96: Ausnehmung
98: Stirnfläche
100: Loch
102: Hülse
a: Länge
b: Breite
c: Dicke
L: Länge
W1: Winkel
W2: Winkel
W3: Winkel

Claims

Vorrichtung (10) zum Zerkleinern von Material, insbesondere zum Zerkleinern von Papierstoff-Ausgangsmaterialien, wie Altpapier, Zellstoff und dergleichen, mit einem Sieb (18) und einem damit zusammenwirkenden drehbar angeordneten Rotor (22), mit Rotorarmen (22a), die an ihren der Drehrichtung (36) und dem Sieb (18) zugewandten Kantenbereichen Werkzeugkörper (64) aufweisen, die sich in der Längsrichtung der Rotorarme (22a) erstrecken und eine Schneidkante bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugkörper (64) jeweils durch wenigstens eine Schraube (48) am Rotorarm (22a) verschraubt sind, die den Rotorarm (22a) in einem Schraubenloch (50) durchfasst und von einem Umfangsbereich des Rotorarms (22a) her zugänglich ist, der sich von der dem Sieb abgewandten Seite bis zu der der Drehrichtung (36) abgewandten Seite erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Werkzeugkörpern (64) jeweils ein zu dem Umfangsbereich hin offenes Gewindeloch (60) angeordnet ist, mit dem das Schraubenloch (50) im zugehörigen Rotorarm (22a) fluchtet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenloch (50) eine eingangsseitige Locherweiterung aufweist, in der ein Kopf der Schraube (48) wenigstens teilweise versenkt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugkörper (42) im oberen Bereich ihrer Rückseite jeweils eine rechteckförmige Aufnahmenut (52) aufweisen, in die ein im oberen Bereich des Rotorarms (22a) in die Drehrichtung (36) vorspringender Stützsteg (58) einfasst, wobei das Schraubenloch (50) im Stützsteg (58) angeordnet ist und das Gewindeloch (60) im Tragteil (42) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugkörper (64) jeweils eine rechteckförmige Querschnittsform aufweisen und in einer rechteckförmigen Aufnahmenut (68) der Rotorarme (22a) sitzen, die in der Drehrichtung (36) und zum Sieb (18) hin offen ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass. die Schraubenlöcher (50) und die Gewindelöcher (60) sich in die Drehrichtung (36) geneigt erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorarme (22a) mit einem vertikalen Schenkel (22c) und einem rückseitig abstehenden horizontalen Schenkel (22b) winkelförmig geformt sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmenut (68) in ihrem Eckenbereich eine schräge Begrenzungsfläche (82) aufweist und der zugewandte Kantenbereich des Werkzeugkörpers (64) durch eine sich im Wesentlichen parallel zur Begrenzungsfläche (82) erstreckende Schrägfläche (84) gebrochen ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorarme (22a) im Bereich ihrer oberen der Drehrichtung (36) zugewandten Kantenbereiche lösbar befestigte Hartmaterialelemente (44) aufweisen, die in Aufnahmenuten (86) sitzen und deren einander zugewandten Stirnflächen (98) mit ihren rückseitigen Anlageflächen (94) ebenfalls stumpfe Winkel (W3) einschließen.
Rotor (22) für eine Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit Rotorarmen (22a), die an ihren der Drehrichtung (36) und dem Sieb (18) zugewandten Kantenbereichen Werkzeugkörper (64) aufweisen, die sich in der Längsrichtung der Rotorarme (22a) erstrecken und eine Schneidkante (38b) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugkörper (64) jeweils durch wenigstens eine Schraube (48) am Rotorarm (22a) verschraubt sind, die den Rotorarm (22a) in einem Schraubenloch (50) durchfasst und von einem Umfangsbereich des Rotorarms (22a) her zugänglich ist, der sich von der dem Sieb abgewandten Seite bis zu der der Drehrichtung (36) abgewandten Seite erstreckt.