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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 nach Anspruch 11.
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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.
Ruf 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.
Die Schneidkanten bewirken ein Zerkleinern des Materials in dem
durch die Kante eine Turbulenz erzeugt wird, wodurch es zu einer
Zerfaserung und somit Auflösung
des zu zerkleinernden Materials kommt. 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.
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Der
Bolzen ist sowohl auf der dem Sieb zugewandten als auch auf der
dem Sieb abgewandten Seite des Rotorarms durch Verschleiß-Schutzplatten, ebenfalls
Hartmaterialelemente, abgedeckt und somit einer Beanspruchung durch
das zu zerkleinernde Material, in dem der Rotor sich bewegt, entzogen.
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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.
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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.
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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.
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Aus
DE 40 14 669 C2 ist
eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Material mit einem Rotor bekannt,
bei der ebenfalls die Werkzeugkörper
an der Rotorscheibe über
eine Achsstange gelagert sind. Die Achsstange dient als Lager für die freidrehbaren Werkzeugkörper. Die
Werkzeugkörper
sind mit Durchgangsbohrungen versehen. In der in das Innere
16 des
Rohres eingeschwenkten Lage des Werkzeugkörpers fluchten die Durchgangsbohrungen
mit Gewindebohrungen, die in den Rotorscheiben der Rotorwelle angeordnet
sind. Durch Einschwenken der Werkzeugkörper nach innen können diese über eine
Schraube fixiert werden. In dieser Position befinden sie sich außerhalb
des Betriebszustandes. Nachteilig bei dieser Ausführung ist,
dass die Durchgangsbohrungen dem zu zerkleinernden Material zugewandt
und somit dem Verschleiß ausgesetzt
sind.
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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
eines einfachen Auswechselns der Verschleißteile eine lange Lebensdauer
für die
Werkzeugkörper
erreicht wird.
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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.
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Die
Unteransprüche
bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zum einen eine Verschraubung
der Werkzeugkörper
ein adäquates
Befestigungsmittel ist, das eine sichere Befestigung, eine einfache,
schnelle Montage bzw. Demontage und somit ein einfaches Auswechseln
der die Verschleißteile
bildenden Werkzeugkörper
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 Zugänglichkeit
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.
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Nach
der Erfindung ist der Werkzeugkörper in
seinem Betriebszustand durch wenigstens eine Schraube am Rotor arm
verschraubt, die den Rotorarm in einem Schraubenloch durchfasst,
in ein als Sackloch ausgebildetes Gewindeloch im Werkzeugkörper eingreift
und von dem Umfangsbereich des Rotorarms her zugänglich ist, der sich zwischen
den dem Sieb und der Drehrichtung abgewandten Seiten erstreckt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Werkzeugkörper
können
unmittelbar aus Hartmaterial gebildet sein oder aus einem Tragteil
mit einem Hartmaterial bestehen. Unter Hartmaterial wird in dieser
Anmeldung eine Keramik, ein Hartmetall, wie Wolframkarbid, oder
ein ähnlicher
Sinterwerkstoff verstanden. Diese Werkstoffe zeichnen sich dadurch
aus, dass sie hochfest und somit verschleißfest, jedoch schwer zu bearbeiten
sind.
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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.
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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:
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1 eine Draufsicht einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Zerkleinern von Material in vereinfachter Darstellung mit einem
Rotor und einem Sieb;
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2 eine Teilschnittansicht
entlang der Linie II-II
in 1;
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3 eine Draufsicht auf das
Sieb im Bereich des Teilschnittes gemäß 2;
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4 eine Teileschnittansicht
entlang der Linie IV-IV in 1;
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5 eine Unteransicht eines
Rotors, z. B. nach 1;
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6 eine Schnittansicht entlang
der Linie VI-VI in 5 eines
mit einem Zerkleinerungs-Werkzeug
bestückten
Rotorarms;
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7 eine Unteransicht des
Werkzeuges nach 6;
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8 eine Draufsicht auf einen
Rotor in abgewandelter Ausgestaltung;
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9 eine Schnittansicht entlang
der Linie IX-IX in 8 eines
mit einem Zerkleinerungs-Werkzeug
und einem Hartmaterialelement bestückten Rotorarms des Rotors
nach 8;
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10 eine Draufsicht eines
Längsabschnitts
des Rotorarms nach 9;
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11 eine Unteransicht eines
Längsabschnitts
des Rotorarms nach 9;
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12 eine Schnittansicht nach 9 in abgewandelter Ausgestaltung;
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13 eine Seitenansicht von
rechts des Werkzeugs nach 12;
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14 eine Draufsicht auf das
Werkzeug nach 12;
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15 eine Schnittansicht des
Hartmaterialelementes mit Tragteil gemäß 9 in abgewandelter Ausgestaltung;
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16 eine Seitenansicht von
rechts der Hartmaterialelemente nach 15;
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17 eine Draufsicht auf die
Hartmaterialelemente nach 15;
und
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18 eine Schnittansicht des
Werkzeugs nach 9 in
einer weiteren abgewandelten Ausgestaltung.
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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.
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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.
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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.
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Der
Rotor 22 weist auf seiner dem Sieb 18 zugewandten
Unterseite Zerkleinerungs-Werkzeuge 28 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.
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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.
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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.
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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.
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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 44 besetzt. Die Hartmaterialelemente 44 bilden
die Schneidkanten 38a, 38b und sind am Rotor 22 lösbar und
austauschbar befestigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 5 bis 7, bei dem gleiche oder vergleichbare
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind die Werkzeuge 28 an
den Rotorarmen 22a durch mehrere Werkzeugkörper 64 gebildet,
die 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 ist
ein Schrau benloch, 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.
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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.
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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.
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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 als Sackloch ausgebildetes
Gewindeloch 60 im Anlagesteg 54 eingeschraubt,
wobei ihr Schraubenkopf in eine Locherweiterung 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 28 vergrößert wird.
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Die
Schneidkante 38b des Werkzeugs 28 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.
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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.
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Das
Werkzeug 28 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.
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Die
sich längs
der Schneidkante 38b erstreckende Länge des Werkzeugs 28 kann
sich jeweils über
die gesamte Länge
des Rotorarms 22a erstrecken. Es ist vorteilhaft, das Werkzeug 28 quer
zur Schneidkante 38b in mehrere, vorzugsweise gleich lange,
Werkzeugabschnitte 28a1, siehe 7, zu unterteilen. Hierdurch werden Spannungen
verringert, die unter anderem durch einen Verzug des Werkzeugs 28 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 9 bis 11 sind die unteren und oberen
Werkzeuge 28 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.
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Der
die Schneidkante 38b umfassende 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.
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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.
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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.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
bestehen die durch die Werkzeugkörper 64, 66 gebildeten oberen
und unteren Werkzeugkörper 28 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 28 bilden.
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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.
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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).
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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.
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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.
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Dabei
weisen das untere Werkzeug 28 bzw. die unteren Werkzeugabschnitte 28c1 Hartmaterialelemente 44 an
ihrer Unterseite und an ihrer der Drehrichtung 36 zugewandten
Vorderseite auf. Dagegen weisen die oberen Werkzeuge 28 bzw.
Werkzeugabschnitte 28d1 die Hartmate rialelemente 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.
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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.
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Bei
allen Ausführungsbeispielen
kann das Hartmetall durch Tantalith oder Wolframkarbide gebildet
sein.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 38b bildet und von dem benachbarten Hartmaterialelement 44 gestützt wird. Die
Länge L
des Werkzeugs 28 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.
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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.
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- 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
- 28
- Zerkleinerungs-Werkzeug
- 28a1
- Werkzeugabschnitt
- 28b1
- Werkzeugabschnitt
- 28c1
- Werkzeugabschnitt
- 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