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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Zerkleinern von Material gemäß der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art und ein Sieb für eine solche
Vorrichtung.
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Eine derartige Vorrichtung und ein
derartiges Sieb 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
werden durch Sieblöcher
gebildet.
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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
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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 Hartmaterialelemente zwar
funktionsfähig,
jedoch vielgliedrig. Zudem ist die vorbeschriebene Abdeckung der
Tragteilbefestigung und die Hartmaterialelemente 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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Es kommt zu einem Verschleiß dergestalt, dass
die im Schnitt eckigen Sieblochkanten verrunden. Hierdurch können dann
größere Faserpartikel des
Materials das Sieb passieren, die Sieblöcher verstopfen und die Zerkleinerungs-
bzw. Zerfaserleistung der Vorrichtung vermindern.
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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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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zum Zerkleinern von Material gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Art sowie ein Sieb für eine solche Vorrichtung derart
weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile eine
einfache Bauweise mit hoher Lebensdauer erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen
gelöst.
Für das
Sieb wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis
zugrunde, dass das angestrebte Ziel durch Sieblochränder erreicht
werden kann, die aus einem Hartmaterial mit einer entsprechenden
Härte und
Verschleißfestigkeit bestehen.
Das Sieb insgesamt aus einem entsprechenden Hartmaterial zu fertigen,
wäre aufwändig und
teuer. Deshalb liegt der Erfindung im weiteren die Erkenntnis zugrunde,
nur für
den Eingangsbereich der Sieblöcher
ein entsprechend hochwertiges Material zu verwenden. Der übrige Teil
des Siebes kann dabei aus einem hinreichend tragfesten Material
bestehen, z. B. aus legiertem korrosionsfesten Stahl.
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Nach der Erfindung sind an den Sieblocheingängen Lochränder aus
Hartmaterial mit Lochrandkanten an den Siebkörper angesetzt und, insbesondere
materialschlüssig
mit dem Siebkörper
verbunden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung
ist Material-sparsam und lässt
sich deshalb preiswert verwirklichen, weil die Menge des hochwertigen
Hartmaterials nur einem geringen Teil der Menge des Siebes entspricht
und bereits deshalb die erfindungsgemäße Ausgestaltung kostengünstig herstellbar
ist. Aber auch die Anbringung der Lochränder an den Siebkörper durch
eine materialschlüssige
Verbindung, z. B. durch Löten
oder Kleben, lässt
sich mit einem geringen Arbeits- und Zeitaufwand verwirklichen,
so dass auch diesbezüglich
eine kostengünstige
Herstellung erreicht wird. Im Übrigen
zeichnet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung
auch durch eine hohe Festigkeit aus, weil bei einer materialschlüssigen Verbindung
eine hohe Verbindungsfestigkeit erreicht wird, und bei einer Löt- oder Klebverbindung
die gesamten, aneinander anliegenden Anlageflächen der Teile zur Verbindung
herangezogen werden können, wodurch
sich eine großflächige und
feste Verbindung ergibt.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
besteht darin, dass sie nicht nur bei einem Neubau der Vorrichtung
oder Sieb verwirklicht werden kann, sondern auch als Nachrüstung einer bereits
benutzten Vorrichtung oder eines bereits benutzten Siebes. Von Bedeutung
ist auch, dass vor einer Verbindung der Lochränder mit dem Siebkörper keine
großen
Vorbereitungsmaßnahmen
getroffen werden müssen,
insbesondere keine spanabhebende Vorbereitung. Zur Realisierung
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
bedarf es lediglich des Ansatzes der als Vorfertigungsbauteile vorgefertigten
ringförmigen
Lochränder
an den Siebkörper
und der formschlüssigen
Verbindung. Für
eine Nachrüstung kann
das Sieb aus der Vorrichtung ausgebaut werden. Es ist jedoch auch
möglich,
das Sieb im eingebauten Zustand erfindungsgemäß nachzurüsten.
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Im Betrieb der Vorrichtung bzw. des
Siebes werden nicht nur die Lochränder bei der Zerkleinerungswirkung
beansprucht, sondern auch die den Lochrandkanten folgenden Eingangsbereiche
der Sieblöcher.
Es ist deshalb vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Lochränder durch an die Sieblöcher angepasste
Hülsen
zu bilden und die Hülsen
passend in die Sieblöcher
einzusetzen und mit den Wandungen der Sieblöcher zu verbinden. Hierdurch
lässt sich
ein längerer
Eingangsbereich der Sieblöcher
erfindungsgemäß stabilisieren.
Außerdem
werden große
Verbindungsflächen
erreicht, so dass auch eine stabile Befestigung erreicht wird.
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Zu einer stabilen Befestigung trägt auch
bei, wenn die Sieblöcher
in ihren Eingangsbereichen eine Locherweiterung-aufweisen und die
Hülsen
an die Locherweiterung und insbesondere auch an deren Tiefe so angepasst
sind, dass die Hülsen
bis zur Oberfläche
des Siebkörpers
reichen und vorzugsweise an der Stufenfläche der Locherweiterung anliegen,
wodurch sie axial formschlüssig
abgestützt
sind.
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Zur weiteren Stabilisierung der Hülsen selbst und
ihrer axialen Abstützung
trägt bei,
wenn die Hülsen
in ihren Eingangsbereichen einen Außenflansch aufweisen, mit dem
sie auf der Oberfläche
des Siebkörpers
aufliegen können.
Diese Ausgestaltung führt auch
zu einer vergrößerten Anlagefläche an der
Hülse,
so dass die materialschlüssige
Verbindung noch großflächiger ausgeführt werden
kann.
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Es ist im Weiteren vorteilhaft, die
Umfangsform der Flansche der Lochränder bzw. der Ringe oder Hülsen so
groß und
in einer solchen Form auszubilden, dass einander benachbarte Lochränder bzw.
die Flansche benachbarter Ringe oder Hülsen seitlich aneinander liegen,
wodurch sich die gesamte Fläche
des Siebkörpers
im Bereich der Sieblöcher abdecken
lässt.
Außerdem
führt diese
Ausgestaltung zu einer Stabilisierung der Befestigung, weil die
aneinander liegenden Teile sich gegenseitig abstützen können und deshalb im Betrieb
geringeren Belastungen unterliegen. Diese Ausgestaltungen lassen
sich insbesondere dann in einfacher Weise ausbilden, wenn die Sieblöcher einen
regelmäßigen und
insbesondere gleichen Abstand voneinander aufweisen, wie es an sich
bekannt ist. Eine einfache und formgünstige sowie einfach herstellbare
Form der Lochränder
bzw. der Ringe oder Flansche ist dann vorhanden, wenn die Um fangsform
rechteckig oder quadratisch oder sechskantförmig ist.
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Die vorbeschriebenen Vorteile gelten
nicht nur für
eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
sondern auch für
ein erfindungsgemäßes Sieb.
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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 28a auf,
die im Betrieb während
der Rotation des Rotors 22 mit den Werk zeugen 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 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 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.
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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 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 28b vergrößert wird.
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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.
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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 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.
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Die sich längs der Schneidkante 38b erstreckende
Länge des
Werkzeugs 28b kann sich jeweils über die gesamt 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.
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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 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.
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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.
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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 28c, 28d aus mehreren
sich in der Längs richtung
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.
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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 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 Hartmaterialelemente 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 Werk zeugabschnitte 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 Höhe 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.
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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
- 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