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Zerkleinerungsmaschine für Kunststoffe Die Erfindung bezieht sich
auf die Zerkleinerung von Kunststoffstücken oder -teilen, insbesondere von großen,
sperrigen, spezifisch schweren wie auch leichten Kunststoffabfällen, vorwiegend
aus der Spritzguß- oder der Strangpreßtechnik, jedoch auch aus der Kalandertechnik,
mit Hilfe einer bestimmten Zerkleinerungsmaschine.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Kunststoffstücke
oder -abfälle, z. B. Eimer, Kinderbadewannen, Kühlschrankgehäuse, Preßreste, Kalandergießabfälle
u. dgl. in einem Arbeitsgang und in kürzester Arbeitszeit wieder zu spritz- oder
verarbeitungsfertigem Granulat von etwa 4 mm Korngröße und darunter zu verarbeiten,
was mit den bislang bekannten Maschinen nicht möglich war.
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Die Maschinen der bisherigen Bauart haben oft den Nachteil, daß das
sperrige Aufgabegut, wie Kreuz-, Stern- und Reihenangüsse (Spinnen) oder Preß- oder
Kalandrierreste, im Trichter oder Fallschacht hängenbleibt und von Hand mit einer
Stange od. dgl. nachgestoßen werden muß, was unbequem ist, zu Schäden führen kann,
Zeit kostet und Arbeitsunterbrechungen ergibt.
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So wird in den mit festen und rotierenden Messern arbeitenden Schneidmühlen
das Aufgabegut üblicherweise nur zum Teil erfaßt, besonders wenn der eigentliche
Mahlraum in bezug auf den Aufgaberaum klein ist oder weil die glatte Gehäusewand
über den feststehenden Messern den sperrigen Teilen keinen genügenden Halt gibt.
Die Teile rutschen ab, stauen oder verklemmen sich, oder sie tanzen lediglich auf
den rotierenden Messern, ohne von diesen zur Zerkleinerung auf dem Gegenmesser mitgerissen
zu werden.
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Bei dieser unvollkommenen Arbeitsweise ist erheblicher Zeitverlust
die Folge, außerdem ist die Belastung der Messer wie der Gehäusewand ungleichmäßig,
so daß Gehäuseschäden, wie Risse oder Ausbeulungen der Wand, nicht selten sind.
Zudem arbeiten derartige Mühlen infolge des dauernden Aufschlagens der sperrigen
Teile auf die glatte Gehäusewand mit erheblichem Geräusch.
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Aus anderen technischen Gebieten sind Zerkleinerungsmaschinen bekannt,
die z. B. schweres Aufgabegut, wie Erz, Gestein, Kohlen u. ä., brechen, abscheren
oder zerreiben und daher dementsprechend ausgebildet sind.
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So wird beispielsweise in einer Reibmühle oder auch in einer Schleudermühle
mit sich nach oben vergrößerndem Fallschacht die Zertrümmerung von Steinen, Metallen,
festen Bestandteilen aus Abwässern od. ä. mittels ineinandergreifender Messer vorgenommen,
wobei beide Messer beweglich sind.
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Oder es werden nach einem ähnlichen Prinzip Erze oder Gestein in
einer Vorrichtung mit sich ebenfalls nach oben erweiterndem Aufgabetrichter an durchlaufenden
Brechschienen durch den Rotor abgeschert.
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In einer mit Schneidflügeln ausgerüsteten Zerkleinerungsvorrichtung,
einer Schrupp- oder Schrotmühle für Futtermittel, wird vorgeschlagen, an der Wand
eines sich nach oben vergrößernden Fallschachts an Stelle von Gegenmessern Rückhalteelemente
aus parallel zur Rotorachse verlaufenden, waagerechten Rippen anzuordnen.
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Die mit der Verwendung bisher bekannter Zerkleinerungsmaschinen für
die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe verbundenen, oben im einzelnen
geschilderten Nachteile werden durch die Zerkleinerungsmaschine gemäß der Erfindung
vermieden. Sperriges, spezifisch schweres wie auch leichtes Aufgabegut wird ohne
Stauung oder Verklemmung rasch und wirtschaftlich der gewünschten Zerkleinerung
zugeführt.
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Bei der Zerkleinerung derartiger großer Kunststoffteile kommt es
im wesentlichen auf die Vorzerkleinerung an. Das Wesen der Erfindung liegt daher
in der Anordnung und Ausbildung eines Vorzerkleinerungsraums im Zuführschacht einer
Zerkleinerungsmaschine oberhalb eines mit feststehenden Gegenmessern zusammenarbeitenden,
um eine waagerechte Achse umlaufenden Messerrotors. Die tragenden Merkmale der Erfindung
kennzeichnen sich dabei dadurch, daß der Durchlaßquerschnitt des in seiner Breite
dem Durchmesser des Rotors etwa entsprechenden Fallschachtes größer als sein Einlaßquerschnitt
ist und daß die in Drehrichtung des Rotors liegende, mit dem Umfangkreis des Rotors
in dem Zerkleinerungsraum einen zwickelförmigen Stauraum bildende, feststehende
Wand mit an sich bekannten Rückhalteelementen versehen ist, wobei die Rückhalteelemente
als einzelne mit scharfen Kanten versehene
Nocken ausgebildet sind.
Dabei ist die Ausbildung der Rückhalteelemente als scharfkantige einzelne Nocken
von großer Bedeutung für die angestrebte Wirkung des Erfindungsgegenstandes, weil
Kunststoffe im allgemeinen die Eigenschaft haben, beim Aufbringen von örtlich hohen
Spannungsspitzen den Bruchvorgang, ähnlich wie bei einem spröden Körper, autogen
fortzupflanzen. Die Nocken haben somit beim Erfindungsgegenstand gleichzeitig drei
verschiedenen Zwecken -zu dienen, und zwar sollen sie das zugeführte oder schon
vorzerkleinerte Gut dem Messerrotor gleichmäßig zuführen, des weiteren das Mahlgut
im Stauraum des Messerrotors zurückhalten, und schließlich sollen sie die Kunststoffteile
vorzerkleinern.
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Der Querschnitt des Fallschachts der neuen Zerkleinerungsvorrichtung
ist im Verhältnis zu seinem Einlaßquerschnitt erheblich erweitert, und der Fallschacht
besitzt zum anschließenden Vorzerkleinerungsraum bzw. zum an diesen wiederum anschließenden
Mahlraum hin eine gleichmäßige, gerade oder konische Ausbildung. Hierdurch ist gewährleistet,
daß alles Material, das den Einlaß passiert hat, keine Stauung erfährt, sondern
frei in den Vorzerkleinerungsraum fällt. Des weiteren befindet sich im Vorzerkleinerungsraum
oberhalb der feststehenden Messer vor den rotierenden Messern eine Anzahl der scharfkantigen
Spaltnocken. Diese Spaltnocken sitzen in zwei, drei oder mehr übereinanderliegenden
Reihen unter- und gegeneinander versetzt an der Gehäusewand, haben je nach der Reihe
unterschiedliche Form und Größe und weisen jeweils Ablenk-und Stauflächen auf, die
durch scharfe Schneidkanten voneinander getrennt sind, wobei diese Flächen bzw.
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Kanten derart in bestimmten Winkeln zum Schneidkreis der rotierenden
Messer stehen, daß die obere Fläche eines jeden Nockens das Material bei seinem
Fall in den Stauraum der Messer ablenkt, die untere es in diesem Stauraum zurückhält
und die beiden seitlichen es gleichmäßig dem Rotor zuführen.
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Länge, Breite und Ausladung dieser Spaltnocken werden dabei zum festen
Messer hin kleiner.
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Durch die Ausbildung des Fallschachtes in Verbindung mit den in dem
Vorzerkleinerungsraum angebrachten scharfkantigen Nocken wird in diesem ein bis
in den eigentlichen Mahlraum bzw. bis zu dem feststehenden Messer hinreichender
Stauraum gebildet. Die Spaltnocken mit ihren vorzugsweise gehärteten Ablenk- und
Stauflächen sowie ihren Schneidkanten können einzeln an der Gehäusewand angebracht
sein, wodurch sie diese zugleich verstärken, jedoch auch an einer Platte, die an
der Gehäusewand befestigt ist. Sowohl die Nocken wie auch die Platten lassen sich
rasch und bequem auswechseln, z. B. um Nocken einer bestimmten Form und Abmessung
gegen Nocken anderer Form usw. auszutauschen oder um schadhafte Nocken auszuwechseln
Durch die Ablenkflächen der Spaltnocken wird das Mahlgut in die Mitte des Arbeitsraums
gelenkt und hierdurch unter Vergrößerung der Zerkleinerungszone in gleichmäßiger
Verteilung auf die Messerkanten geführt, wodurch diese gleichmäßig belastet werden
und sich die Standzeit der Messer entsprechend erhöht. Die Stauflächen der Spaltnocken
bewirken sodann das sichere Anstauen oder Festhalten, außerdem das Anreißen, Vorbrechen
oder Aufspalten des Mahlgutes dadurch, daß die rotierenden Messer das Gut gegen
die Stauflächen und Schneidkanten der
Nocken schleudern, so daß das Mahlgut durch
die Wucht des Aufpralls oder Schlages gespalten wird.
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Die Spaltnocken leisten hierbei eine zusätzliche, sehr erhebliche
Zerkleinerungsarbeit.
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In ähnlicher Weise wie oberhalb der stehenden Messer können auch
unterhalb davon Spaltnocken angebracht sein, die das Mahlgut, bevor es das Sieb
passiert, weiterzerkleinern und in den Sog und Stau der rotierenden Messer zurückwerfen.
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Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird der Durchsatz des
Mahlgutes rückstaufrei, zuverlässig und rasch bewirkt, die Durchsatzleistung mithin
erheblich erhöht.
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Außerdem werden die bei glatten Wänden sonst auftretenden Beschädigungen
der Gehäusewandung, wie Ausbeulungen, Risse u. ä., vermieden, da der von dem Mahlgut
ausgeübte Druck von den Spaltnocken bzw. deren Schneidkanten gleichmäßig aufgenommen,
verteilt und damit sogleich aufgehoben wird.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Spaltnocken
besteht darin, daß das Mahlgeräusch infolge der gleichmäßigen Aufnahme von Druck
und Schlag zwischen den Messerkanten und den Arbeitsflächen oder Schneidkanten der
Spaltnocken beträchtlich vermindert wird; die Spaltnocken verstärken die Gehäusewand
und nehmen dieser dadurch die an glatter Wand sonst auftretenden Schwingungen. Hierdurch
ist es möglich, derartige Mühlen unmittelbar an die Spritzgußmaschine oder den Extruder
anzusetzen, während die Mahlvorrichtungen bisher üblicherweise in besondere schalldichte
Zerkleinerungskammern gesetzt werden mußten. Die Erfindung führt daher auch zu einer
beträchtlichen Verkürzung der Transportwege.
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Mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Zerkleinerungsmaschine
ist es demnach möglich, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Mühlen auch
sperriges und schweres sowie sperriges und leichtes Mahlgut aus harten thermoplastischen
Kunststoffen technisch einwandfrei und in kurzer Zeit auf ein gleichmäßiges, feines
wie auch grobes Produkt zu vermahlen, wie z. B. Abfälle aus Hart- und Weichpolyvinylchlorid,
schlagfestem Polystyrol, Polyäthylen, Zelluloseester u. ä., wobei die neue Einrichtung
zu erheblichen Leistungssteigerungen führt und auf Grund ihres mannigfaltig möglichen
Aufbaues für alle Arten von thermoplastischen Kunststoffabfällen wie auch von Duroplasten
verwendet werden kann.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
ergeben sich aus den zeichnerischen Darstellungen von Ausführungsbeispielen der
Erfindung sowie aus der folgenden Beschreibung. Es zeigt Fig. 1 einen Seitenschnitt
durch eine Zerkleinerungsmaschine gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Längsmittelschnitt
einer Zerkleinerungsmaschine gemäß der Erfindung, F i g. 3 einen Seitenschnitt einer
Nockenplatte, F i g. 4 eine Ansicht der Nockenplatte gemäß der Fig. 3, Fig. 5 eine
Aufsicht von oben auf die Nockenplatte gemäß der F i g. 4 Fig.6 einen Seitenschnitt
einer in das Gehäuse eingebauten oberen Nockenplatte, F i g. 7 einen Seitenschnitt
einer unteren Gehäusewand mit Nocken.
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Das Mahlgut, z. B. mehrere größere, knäuelweise in- und aneinanderhängende
Angüsse oder sperrige,
dünnwandige Hohlkörper aus großen Spritzgußmaschinen
oder Preß- und Gießreste aus Extrudern und Kalandern, wird entsprechend der Fig.
1 nach Aufgabe und freiem Fall durch den im Verhältnis zum Aufgabeeinlaß lb stark
erweiterten Fallschacht la hindurch in den Vorzerkleinerungsraum 2 von den Ablenkflächen
3 a der Spaltnocken 3 im Arbeitsraum gleichmäßig verteilt. Im Schneidkreis wird
das Mahlgut von den mit der Welle 4 rotierenden Messern 5 erfaßt und gegen die mit
den Spaltnocken 3 besetzte Wand 7 geschleudert. Die Nocken halten mit ihren Spitzen
und mit den scharfen, gehärteten Kanten, insbesondere aber mit den Stau- oder Rückhalteflächen
3 b das Mahlgut fest, das nunmehr in dem im Vorzerkleinerungsraum und anschließenden
Mahlraum gebildeten zwickelförmigen Stauraum an- oder aufgerissen wird; kleines
Gut wird zurückgeworfen; die Ablenkfiächen 3 a bzw. 3 c der Spaltnocken leiten währenddessen
die nachfolgenden Teile wiederum in den Schneidkreis der Messer, so daß diese auf
die von den Arbeitsflächen 3b der Spaltnocken zurückgeschleuderten ersten Teile
des Mahlgutes auftreffen und beide wieder in den Stau der Messer gerissen werden.
Die scharfen, gehärteten Kanten oder Schneiden der nächstkleineren Spaltnocken reißen
das gegen diese geschleuderte und schon vorgebrochene Mahlgut erneut auf, halten
es fest oder werfen es durch die Wucht des Anpralls auf die unter günstigen Winkel
eingestellten Arbeitsflächen der Schneidnocken wieder zurück in den Stau und Sog
der rotierenden Messer und so weiter, bis das vorzerkleinerte Gut beim Vorbeigang
der rotierenden Messer 5 an den festen Messern 6 a, 6 b, endgültig auf die gewünschte
Feinheit zerkleinert wird.
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Der durch den Anprall des Mahlgutes an den Stau-und Schneidnocken
entstehende starke Druck wird an den Spitzen oder Schneidkanten der Nocken aufgefangen
und auf einen benachbarten Nocken oder einen darüber oder darunter befindlichen
Nocken verteilt. Die gesamte Wucht des Aufpralls eines schweren Teiles belastet
also nicht die Gehäusewand, sondern im wesentlichen einzelne Punkte der hervorstehenden
Schneid- oder Spaltnocken, wie aus F i g. 2 hervorgeht, die den Längsmittelschnitt
der in F i g. 1 gezeigten Zerkleinerungsmaschine wiedergibt.
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In den Fig. 3, 4 und 5 ist das Beispiel für eine obere, auswechselbare
Nockenplatte 7a schematisch dargestellt, bei der Form und Größe der einzelnen Nocken
mit ihren Ablenkflächen 3 a bzw. 3 c den Stauflächen 3b und den begrenzenden scharfen
Schneidkanten zu sehen sind, insbesondere die Unterschiede der Längen, Breiten und
Ausladungen, d. h. der Ablenk- und Arbeitswinkel der Nocken sowie deren Versetzung;
auch erkennt man die fortschreitende Verringerung der Abmessungen zum stehenden
Messer 6 a hin.
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Der Seitenschnitt der F i g. 6 gibt den Einbau einer solchen Nockenplatte
7 a in den Arbeitsraum wieder, während der Seitenschnitt der Fig. 7 untere Spaltnocken
3 mit ihren Ablenk- und Stauflächen 3 a und sowie die diese begrenzenden scharfen
Schneidkanten vor dem festen Messer 6b für bereits über dem Siebboden angelangtes
grobkörniges Mahlgut darstellt.