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Vömichtung zum Zerspation von kleinstückigem Holz Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Zerspanen von kleinstückigern Holz, vorzugsweise Hackschnitzel
aus Rundholz, Ästen und Reisig, Schwarten5 Spreißeln, Furnierabfällen5 groben
Spä-
nen, und zum Zerkleinern und/oder _gleichzeitigem kontinuierlichem Beimischen
verschiedener Spansor# ten zum Zweck der Bereitung rm;es vorzugsweise für die Spanplattenherstellung
geeigneten Spangemisches mit bereits vor der Tröcknung, Bunkerung und Beleimung
weitgehend homogenisierter Teilchengroi; ß-e und Feuchtigkeitsgehalt.
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Es "sind bereits Verfahren und Vorrichtungen sowohl zur Zerspanung
von stuckigem Holz' insbesondere von Hackschnitzeln,- bekannt3 als auch solche zum
Zerkleinern und Mischen der Spänesortenz Die meist 30 bis 40 mm langen
Holzstückchen werden mit Hilfe der Fliehkraft von rotierenden Flügelrädern Lind/oder
periodisch arbeitenden Druckelementen an mit Schneidemessern bestückie Messerscheiben
oder Messerringe gedrückt und bei willkürlicher Paserlage und impulsför m-igem
oder mange14aftem, stetigen Schnittdruck, welcher der unterschiedlichen Größe der
Holzstäbchen wegen zunächst nur auf einzelne wenige von ihnen wirken- kann5 zerspan.t.
Das so erhaltene Spangut weist hohen Fein- und Staubanteil auf und ist für die Mittelschicht
von Qualitätsspanplatten allein nicht geeignet, Zur qualitativen Verbes= serung
der so erhaltenen Späne werden in der Regel großflächige, etwa 30
mm lange Schneidspäne von Flachscheibenzerspanern hinzugefügt, wobei die
in Spanlänge, -breite und #dicke als gut befundenen Späne zur Vermeidung unerwünschter
Spanverkürzungen und Staubanfalles vor dem Zerkleinern der großflächigen Späne ausgesichtet
und nach dem Zerkleinerungsvorgang wieder _ hinzugegeben werden. Schließlich
werden noch, Holzspäne und sonstige Holzpartikelchen unterschiedlicher Teilchengröße
da# zugegeben, die teils in bekannten Mühlen zerkleinert werden, teils einer Zerkleinerung
nicht mehr bedürfen. Das Mischen oder Verteilen dieser Spansorten erfolgt in der
Regel einmal derart, daß nach dem Zerspanen bzw. Entladen der Transportfahrzeuge
die Förderwege der versthiedenen Spansorten zusam# mengeführt oder mit IUfe von
i3endelklappen,_ Ab# weisblechen od, dgl. aufgespalten und ineinander übergeführt
'werden, zum anderen auch so, daß für jede Spansorte mindestens ein
Mischbunker bereitsteht, über deren Austrag das Mischungsverhältnis gesteuert wird;
Zur Ausführung dieser bekannten Verfahren hat man beispielsweise ZerspanungsmaschInen
für kleinstückiges Holzj bei denen das zu zerspanende Gut. von einem rotierenden
Flügelrad herumgewirbelt und von der Zentrifugalkraft gegen einen mit Messern bestückten
zylindrischen Ring gedrückt wird. Der Messerring solcher Maschinen, dessen Messerschneiden
nach innen gerichtet sind, steht entweder still oder rotiert entgegengesetzt zur
Bewegungs-richtung der Holzstückchen. Von denen durch die Fliehkraft von innen gegen
den Messerring gedrückten Holz' stückchen werden durch die Messer je nach
deren überstand über die Innenfläche des Messern ges Spänchen abgeschnittefi. Zur
Erzeugung eines ausreichenden Schnittdruckes muß die Drehzahl des Flügelrades sehr
hoch sein oder zusätzlich- der Messerring in entgegengesetzter Richtung rotieren,
was zu einer hohen Schnittgeschwindigkeit und üifolge der nicht festgehalteneni
sondern quasi lose zwischen den Flügeln des. Flügelrades rotierenden Hoizstück=
chen zu einer unerwunscht intensiven Zerspanungs-. arbeit führt. Die Folgen davon
sind ein ständiges Schaben5 Schlagen und Reißen in allen Richtungen zum Faserverlauf
der Holzstückchen. Das Ergebnis ist ein Spangut mit sehr hohem Fein- und Staubaliteil.
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Bei einer anderen Zerspanungsmaschine werden die kleinstückigen Holzstückchen
durch periodisch arbeitende Druckeleinente auf eine mit Messern bestückte Scheibe
gepreßt, so daß die Holzstückchen nach dem Einfüllen über einen zentriscli angeordneten
Trichter während des Zerspanungsvorganges keine nennenswerten Bewegungen ausführen
können. Eine Abwandlung dieser Art besteht darmi-, daß die a.siale Hubbewegung der
Druckelemente oder der Messerscheibe zwecks Erzeugung des Schnittdruckes durch einen
von der Messerscheibenmitte sich nach außen verjüngenden Zwischenraum ersetzt wird,
def die Holzstückchen veranlassen soll, mit Hi . lfe der durch rotierende
Mitnehinerflügel erzeugten Fliehkraft nach außen zu gleiten, um zerspant zu werden.,
Desgleichen
sind auch Spanzerkleinerungsmaschinen mit Saugluftgebläse bekannt. Man arbeitet
z. B. mit horizontal angeordneten Zahnscheiben, wobei das zu zerkleinemde Gut von
oben durch einen zentrisch angeordneten Einfüllstutzen zwischen die gezahnten Mahlscheiben
aufgegeben wird, um durch mehr oder weniger großen Abstand derselben auf einen bestimmten
Feinheitsgrad zerkleinert zu werden. Auch sind Maschinen mit zentrischen Einfüllstutzen
bekannt, bei denen die Zahnscheiben durch bekannte horizontal oder vertikal angeordnete
Messerringe mit innerhalb derselben angebrachten Anschlagsegmenten und rotierenden
Mitnehmerflügeln ersetzt sind. Bei Schlägermühlen befindet sich auf einer horizontal
in einem unterseitig von Rund- oder Schlitzlochsieben abgeschlossenem Gehäuse gelager-.ten
Welle ein meist kreuzförmig ausgebildeter Rotor, an dessen Umfang Flachstähle, die
sogenannten Schläger, pendelnd angeordnet sind. Das von oben senkrecht zur Welle
auf den Schlägerrotor aufgegebene Spangut wird von den Schlägern erfaßt und durch
die scharfkantigen Sieblochungen geschlagen, wobei der Feinheitsgrad der zerkleinerten
Späne im wesentlichen von der Zahl und Größe der Sieblochungen bestimmt wird. Eine
Weiterführung dieses Gedankens besteht im wesentlichen darin, am Um-fang
des Maschinengehäuses nach innen ragende scharfkantige Bolzen anzubringen, mit dem
Ziel, daß durch die beweglichen oder starr angeordneten Schlagwerkzeuge des Rotors
;in Verbindung mit den scharfkantigen Bolzen ein zusätzlicher Zerkleinerungseffekt
erzielt wird. Die bisher erwähnten Spanzerkleinerungsmaschinen benötigen zu ihrem
Betrieb Saugluftgebläse.
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Maschinen ohne Saugluftgebläse haben einen vertikal gelagerten, mit.
besonders hoher Drehzahl in einem Schlitzlochsiebmantel laufenden Rotor, der genen
Rotorschaufeln versehen mit leicht geschwung ist. Die seitlich von oben aufgegebenen
Späne werden von den kantigen Rotorschaufeln mit Hilfe der Fliehkraft durch den
Siebmantel, gequetscht und fallen nach unten auf eine meist mechanische Fördereinrichtung.
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Schließlich werden in einer bekannten zweistufigen Maschine mit hohlzylindrischer
rotierender Scheibe, deren Messerschneiden an der inneren Umfangfläche angeordnet
sind, langstückige Holzabfälle zerspant. Zwecks Zerkleinerung gelangen die erzeugten
Späne iinrnittel ar nach dem Austreten durch die Spanauswurflücken entweder zwischen.
gezahnte, am Umfang der hohlzylindrischen Scheibe und des Gehäuses befestigte Reißelemente
oder in eine sogenannte Messermühle mit eigenem Antrieb, wobei im letzteren Fall
die Späne radial zur Welle in das Mühlengehäuse eintreten und sogleich beim Eintritt
von den Messerklingen zerschnitten werden. Die nachgeschaltete Messermühle hat noch
weitere radial zur Welle gerichtete öffnungen zum Zuführen von Fumierabfällen und
Abfallspänen.
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Die bis jetzt bekannten Verfahren der Spänebereitung zeigen im Fertigungsablauf,
besonders des Großbetriebes mit seiner breiteren Rohstoffbasis, hohen Fördergeschwindigkeiten
und Durchlaufmengen, erhebliche Mängel, die oft Qualitätsverbesserungen des Erzeugnisses
entgegenwirken. So entstehen z. B. im Fall des Zerspanens und nachfolgenden Mischens
verschiedener Spansorten durch Zusammen-
führen derer Förderwege nach wie
vor neben großwelligen Spangernischänderungen noch ständig ruckartig sich einstellende
Ungleichmäßigkeiten im Spangemisch, wie Feuchtenester, Mengen mit besonders hohem
Fein- oder Grobspananteil oder verschiedener Dichte und verschiedenen Schüttgewichtes.
Nicht selten treffen mehrere dieser Einflüsse zusammen, und es entsteht Ausschuß,
da der Fertigungsbetrieb nicht in der Lage ist, diese Mängel schnell genug zu kompensieren.
Die Ursache der Mängel ist in dem angewendeten bekannten und beschriebenen Verfahren
der Spänebereitung zu suchen. Zur Erzeugung hoher Durchsatzmengen müssen bei einer
geforderten, nicht zu unterschreitenden Spanquahtät, die neben der Spandicke im
wesentlichen durch den Begriff des Schlankheitsgrades als Verhältnis von Spanlänge
zu Spandicke oder der durchschnittlichen Spanlänge und des Feingut- und Staubanteiles
gekennzeichnet ist, bislang mehrere Zerspaner und Holzzerkleinerungsmaschinen der
verschiedenen Bauarten eingesetzt werden, z. B. Flachscheibenzerspaner, Prallzerspaner,
Abfallverwertungszerspaner, deren Unterhaltung und Betrieb zu dem hohe Kosten verursachen.
Daneben müssen zur Ergänzung, der auf diesen Maschinen erzeugten Späne noch sogenannte
»Fremdspäne«, d. h. Hobel- und Frässpäne u. dgl., verarbeitet werden. Die
Maschinen haben durchweg verschieden lange Messerstandzeiten, und die Dauer des
Stillstandes beim Messerwechsel reicht im Durchschnitt von 15 bis
90 Minuten. Aus diesen und anderen Gründen ist es nicht möglich, den Messerwechsel
an allen Maschinen zu gleicher Zeit vorzunehmen. Es fallen daher immer einzelne
oder mehrere Maschinen mit ihren hinsichtlich der Holzart, Spanform und Feuchtigkeit
von einander verschiedenen Spansorten aus, wodurch die ruckartigen Spangemischveränderungeft
entstehen. Diese Erscheinung wird sehr oft noch verstärkt durch die stark unterschiedliche
Teilchengröße der Fremdspäne. Im Fall des Zerspanens und nachfolgenden Mischens
verschiedener Spansorten mit Hilfe des Dosierens aus je einem Mischbunker
für jede Spansorte treten die eben geschilderten Mängel bei ausreichender Zahl und
Größe der Mischbunker zwar nicht in vollem Umfang in Erscheinung, die Gefahr des
plötzlichen, kurzfristigen Auftretens von Feuchtenestern und Mengen mit hohem Fein-
oder Grobspananteil und Schüttgewichtsschwankungen sind jedoch nicht ausgeschlossen,
da auch bei mehreren Spansorten in den verschiedenen Mischbunkern oft ungünstige
Einflüsse gleichzeitig auftreten und sich summieren, so daß - ungeachtet
der Verhältnisse bei der Trocknung - sehr häufig bei der Beleimung und an
der Formstation plötzliche und unbeherrschbare Gewichtsschwankungen als Folge der
Dichte-, Teilchengrößen- und Feuchteschwankungen auftreten, die die Bestrebungen,
verschiedene Qualitätseigenschaften der Spanplatten zu heben, vereiteln. Im Fall
des Arbeitens mit Mischbunkern kommt als Nachteil deren großer Raumbedarf inmitten
des Fertigungsablaufes hinzu.
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Nach mehrfach gemachten Erfahrungen ist es mit den bis jetzt bekannten
Zerspanungsmaschinen und Vorrichtungen allein nicht möglich, Späne für die Mittelschicht
von Qualitätsspanplatten herzustellen. Die bisher aus Hackschnitzeln erzeugten und
von Staub befreiten Späne weisen einen zu hohen Feinanteil auf, so daß die geforderte
Mindestdurchschnittslänge als Qualitätsgrenzwert um etwa 20 bis 25 1/o unterschritten
wird und'demzufolge der Schlankheitsgrad
zu niedrig ausfällt. Diese
Feststellung gilt für alle Zerspanungsmaschinen zum Zerkleinern von kleinstückigem
Holz, die den Schnittdruck vorwiegend mittels der von den Flügelrädem oder rotierenden
Mitnehmerflügeln bewirkten Fliehkraft erzeugen, wobei die Holzstückchen während
des Zerspanens mehr oder weniger stark in der beschriebenen Art an den -Messem,
z. B. eines Messerringes, vorbeigewirbelt werden, so daß der Zerspanungsschnitt
willkürlich zum Faserverlauf erfolgt.
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Nur etwa 20% der bereits vom Staub befreiten Späne mit einer Länge
von etwa 13 bis 30 mm sind annähemd faserparallel geschnitten.
Diese Tatsachen in Verbindung mit dem durch die Absiebung des Staubes eintretenden
hohen Materialverlust und dem hohen Bedarf an elektrischer Energie infolge des mit
I-Elfe der Fliehkraft erzeugten Schnittdruckes und der unerwünscht intensiven Zerspanungsarbeit
mit den großen Schnittkräften stirnseitig oder schiefwinklig zum Faserverlauf der
Holzstückchen, macht die Hackschnitzelzerspanung mit den bisher verwendeten Maschinen
sehr kostspielig. Der laufende Aufwand wird noch gesteigert durch die technologischen
und wirtschaftlichen Nachteile, die der notwendige Einsatz von mehrertn Zerspanungsmaschinen
verschiedener Bauart mit sich bringt, z. B. unterschiedliche Messer und Messerschärfverfahren,
unterschiedliche Stillstandszeiten für Messerwechsel, umfanreiches Ersatzteillager
und vielfältige Fördermittel. Bei der bereits erwähnten Zerspanungsmaschine wird
zwar der Versuch unternommen, die Holzstückchen mittels Druckelementen an der Messerscheibe
festzuhalten, so daß sie keine nennenswerten Bewegungen machen können, doch es fehlt
noch ein Element, das das überwiegende Teil der Holzstückchen faserparallel oder
annähernd faserparaUel und zerspanungsgerecht ausrichtet und vor allem einer Mehrzahl
von HoIzstückchen besseren Halt gibt.
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Bei den Spanzerkleinerungsmaschinen liegen die Verhältnisse ähnlich.'Die
Zerkleinerung von Spänen mit Hilfe der bekannten und beschriebenen Maschinen
ergibt ebenfalls Materialverluste in Gestalt anfallenden Staubes von mitunter beträchtlichen
Mengen, und zwar auch bei Spansorten, die nur einen geringen Anteil großflächiger,
also zu zerkleinernder, Späne enthalten. Unterhulchungen ließen erkennen, daß auf
Grund der Eigenart der bekannten Zerklemierungswerkzeuge, die das zu zerkleinernde
Gut durch Schlitzlochsiebkörbe oder -siebmäntel schlagen und drücken oder an scharfen
Kanten zerschneiden, nicht nur großflächige , Späne, sondern auch ein Teil
der kleinen Späne zu Staub zerrieben und zerquetscht werden. -Die Spanlänggenverkürzung,
verursacht durch eine für derzeitige Begriffe gute Spanzerkleinerungs-C
CD
maschine, beträgt bei Mittellagenflachspänen aus gesundem Holz immerhin
etwa 45 1/o der'Spanlängevor der Spanzerkleinerung. Sieht man diese Tatsachen im
Zusammenhang mit der praktischen Forderung, die Spänebereitungsverfahren zu verbessern,
so erkennt man, daß es notwendig ist, zweckgerechtere Zerspanungselemente und -einheiten
zu schaffen.
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Durch die Erfindung werden alle diese Mängel behoben, indem erlIndungsgemäß
- zwei je mit einer eigenen Einzugs- und Dosiervorrichtung ausgestattete
ZerWeinerungsaggregate in einer Maschine derart hintereinander angeordnet sind,
daß entsprechend der jeweiligen Teilchengröße und -form des zur Verarbeitung gelangenden
Materials dieses wahlweise in das erste oder zweite Aggregat oder durch beide Aggregate
gleichzeitig in beliebiger Kombination hindurchführbar ist.
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Zweckmäßig sind die beiden je mit einer eigenen Einzugs- und
Dosiervorrichtung ausgestatteten Zerkleinerungsaggregate in einer Maschinenanlage
vertikal Übereinander angeordnet und unabhängig voneinander aus dem Arbeitsfluß
seitlich herausschwenkbar. Dadurch wird praktisch ein neues Spaübereitungsverfahren
ermöglicht, das insbesondere in der Spanplattenindustrie große Vorteile erreichen
läßt. Verschiedene Rohstoffsortimente lassen sich in größerem Umfang wirtschaftlicher
zu qualitativ besseren Spänen verarbeiten, als dies bisher möglich war. Es lassen
sich auch solche Sortimente in die Rohstoffbasis aufnehmen, die bisher nicht genutzt
werden konnten. Ein solches Spänebereitungsverfahren ermöglicht besonders dem Großbetrieb
mit seinen hohen Durchsatzmengen, die großen Schwierigkeiten bei der Trocknung von
Spangemischen mit schneR# wechselnder, in weiten Bereichen schwankender Feuchtigkeit
und mit dem Ziel einer konstanten Endfeuchtigkeit, sehr stark herabzumindern oder
ganz zu umgehen und die starre Zwischenbunkerung von beträchtlicher Kapazität für
die Mischung der verschiedenen Spansorten zu vermeiden, und bewirkt dadurch einen
flexibleren und gleichzeitig kontinuierlichen Fertigungsablauf, der eine sehr große
Kontinuität und Gleichmäßigkeit des Spangemisches gewährleistet und damit zu gleichmäßigerer
und besserer Qualität des Erzeugnisses führt, wie z. B. Quellung, Rohdichte, Biege-,
Querzug- und Kantenfestigkeit.
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Mit der erfindungsgemäßen Anlage ist ein Zerspanen von kleinstückigem
Holz und gleichzeitiges NE-schen mehrerer Spansorten möglich, wobei in der ersten
Stufe der Zerspanungsmaschine kleinstückiges Holz zu Spänen verarbeitet und gleichzeitig
die nachgeschaltete zweite Stufe mit sogenannten Fremdspänen oder dünnem, kleinstückigem
Holz, wie z. B. Hackschnitzel aus Furnierabfällen, derart beschickt wird, daß neben
dem Zerspanen bzw. Spalten der großflächigen Späne aller aufgegebenen Spansorten
*in der zweiten Stufe zur gleichen Zeit ein intensives Vormischen der Spansorten
erreicht wird, so daß die Qualität der erfindungsgemäß erzeugten Spangemische einmal
dadurch eine erhebliche Verbesserung erfährt, daß z. B. nur die. großflächigen Späne
aller aufgegebenen Spansorten zerspant bzw. gespalten werden und so - unabhängig
von der unterschiedlichen Teilchengröße der verschiedenen Spansorten und der Teilchengrößenschwankung
hinerhalb der jeweiligen Spansorte ein Spangemisch mit konstanter Teilchengröße
entsteht, zum anderen wird die Qualität der erfindungsgemäß erzeugten Spangemische
beispielsweise dadurch beträchtlich verbessert# daß durch den Mischungsvorgang im
Fall unterschiedlicher Feuchte der verschiedenen Spansorten eine konstante Feuchtigkeit
des Spangemisches, im Fall zusätzlicher Feuchteschwankungen innerhalb der jeweiligen
Spansorte eine annähernd konstante Spangemischfeuchtigkeit erreicht wird.
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Die praktische Forderung, auch bei der Erzeugung von unterschiedlichen
Teilgernischen auf mehreren Zerspanungsmaschinen und nachfolgendem Zus2rnmenführen
mehrerer Förderwege zum Zweck des Vermischens der Teilgemische, bei den so entstandenen
endgültigen Spangemischen größere Unregelmäßigkeiten der bereits genannten Art zu
ver-
.meiden oder möglichst herabzusetzen, wird dadurch erfüllt,
daß es erfindungsgemäß, möglich gemacht ist infolge des Auswechselns der Messer
der Zerspanungselemente unmittelbar an der Zerspanungsmaschine, die Stillstandszeiten
für den Messerwechsel ini Vergleich zu bisher bekannten Zerspanungsmaschinen auf
etwa die Hälfte herabzusetzen. Die so hergestellten Spangemische ermöglichen zufolge
der besseren Verraischung ungleichmäßig feuchter Späne der verschiedenen Spansorten,
den Trocknungsvorgang genauer und automatisch zu regeln, und ermöglichen zufolge
der intensiven Vermischung von Spansorten mit ungleichmäßiger und schwankender Teilchengröße,
spezifischem Gewicht bzw. Schüttgewicht bei gleichzeitiger ZerspanÜng bzw. Zerspaltung
der großflächigen Späne die so erzeugten homogeneren Spangemische gleichmäßiger
zu beleimen und an den Formstationen genauer einzustreuen.
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Eine weitere von der Spanplattenindustrie aus den Fertigungsbedingungen
abgeleitete Forderung einer C CD
höheren Mengenleistung der einzelnen Zerspanungsmaschine
für kleinstückiges Holz wird z. B. einmal dadurch erreicht, daß in der erfindungsgemäßen
Zerspanungsmaschine in der ersten Stufe die Holzstückchen in ausreichender Menge
frei fallend auf eine Verteilvorrichtung gelangen und von dort, im Gegensaiz zu
den bis jetzt bekannten Zerspanungsverfahren für kleinstückiges Holz, auf den ganzen
Umfang verteilt zwischen einen konischen Messerring und die diesen umfassenden,
mit Einlaufkanten, Einlaufecken, mit Gegenmesserkanten und Gleitflächen versehenen
Gegenmessersegmente dosiert werden, wobei zur etwa erforderlichen Kühlung der Zerspanungselemente
Luft oder Wassernebel vorgesehen ist; zum anderen dadurch, daß die anschließende
zweite Stufe mit ihrem großen Förderquerschnitt und -den zum Zweck der Spanzerkleinerung,
des Mischens und Förderns darin angeordneten speichenförmigen Zerspanungselementen,
von den Spänen oder dünnen Holzstückchen in freiem Fall und nötigenfalls von einer
Luftströmung beschleunigt dercheilt wird, wobei die Zerspanung bzw. Zerspaltung
der großflächigen Späne von einer Vielzahl mehrreihig auf den speichenförmigen Spaltmesserträgem
angeordt2 ID neten Schneid- oder Spaltspitzen erfolgt.
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Die aus - Gründen der Spangleichmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit
erhobrne, Forderung, zur Herstellung qualitativ hochwertiger Mittellagen-Spangemische
nur Zerspanungsmaschinen der gleichen Bauart, nämlich die der erfmdungsgemäßen,
einzusetzen und auf Flachscheiben- und Messerwellenzerspaner und darüber hinaus
auf eine Mehrzahl von aufwendigen und sperrigen Mischbunkern zu verzichten, wird
dadurch erfüllt, daß es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zerspanungsvorrichtung möglich
ist, bei der sonst üblichen Spanqualität eine beachtliche Erhöhung des Schlankheitsgrades
bzw. bei der gleichen Dicke eine Erhöhung der Spanlänge der aus kleinstückigem Holz
erzeugten Späne zu erreichen. Die Spanlängenverbesserung wird-im wesentlichen dadurch
ermöglicht, daß mehrere günstige Umstände in ihrer surn ari cben Wirkung genutzt
werden. So wird beispielsweise ein Anteil der Spanlängenverbesserung dadurch erreicht,
daß das kleinstückige Holz in der ersten Stufe bei optimaler und gleichmäßiger Schnittgeschwindigkeit
zerspant wird, wobei die Holzstückchen zu einem Großteil faserparallel an den Messering
anlaufen und von den Gegenmessersegmenten in weit höherem Maß festgehalten werden,
als dies bei den bekannten vergleichbaren Zerspanungsverfahren und -maschinen der
Fall ist, so daß ein gleichmäßigerer Schnittdruck und ein größerer Anteil an langfaserigen
und faserparallel oder annähernd faserparallel geschnittenen Spänen entsteht.
Ein weiterer Anteil der Spanlängenverbesserung kommt dadurch zustande, daß in der
zweiten Stufe im Gegensatz zu den bekannten Spanzerkleinerungsverfahren mit
ihrem Kurzfasser- und Staubanfall ein materialschonendes, gleichsam verlustfreies
Spalten der großflächigeren Späne stattfindet, wobei der Energiebedarf um eine Größenord-nung
niedriger ist als bei den Schneid- und Quetschvorg ,ängen. Darüber hinaus wird ein
weiterer Anteil an Spanlängenverbesserung dadurch erzielt, daß, wiederum im Gegensatz
zu den bekannten Spanzer-Ideinerungsverfahren, bei allen der zweiten Stufe beaufschlagten
Spansorten nur die großflächigen Späne gespalten werden, die kleinen dagegen unbehelligt
hindurchgleiten. Erreicht wird dies dadurch, daß von der Vielzahl der gegenläufigen
Spalt- oder- Schneidspitzen jeweils nur ein Paar sich nahe aneinander vorbeibewegen
und -von Paar zu Paar größere, variierbare Abstände angeordnet sind, durch welche
die genügend kleinen Teilchen der impulsartig gespalteten Späne unbehindert und
verhistlos hindurchgleiten können.
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Der Erfindungsgedanke, der noch andere Ausführungsbeispiele zuläßt,
ist in den Zeichnungen wiedergegeben, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt
durch die Maschinenanlage, F i g. 2 eine Draufsicht auf F i
g. 1,
F i g. 3 einen Teilschnitt durch das obere Zerkleinerungsaggregait,
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Gegenmessersegmentes des oberen
Zerkleinerungsaggregates, F i g. 5 einen Teilschnitt der Späneleitflächen
des oberen Zerkleinerungsaggregates, F i g. 6 eine Draufsicht auf F i
g. 5,
F i g. 7 eine teilweise Draufsicht auf ein Teil des Spaltmesserzusatzes
des zweiten Zerkleinerungsaggregates, F i g. 8 einen Längsschnitt durch den
Spaltmessersatz des. unteren Aggregates, F i g. 9 eine Darstellung über das
Zusammenwirken der einzelnen Messer des Spaltmesserzusatzes und F i g. 10
eine- schematische Darstellung der Vorrichtung zum Herausheben des Megserringes
und des Spaltmessersatzes.
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Wie insbesondere F i g. 1 erkennen läßt, sind in einer Maschinenanlage
2 Zerkleinerungsaggregate I und II übereinander angeordnet. Das obere Aggregat I
besteht aus den von Messerring 1 und Gegenmesserring 2 gebildeten Zerspaner
und einer davor-Oreschalteten Kegelschnecke 4, die von einem zylin-C drischen Gehäuse
5 =schlossen ist.
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Die Kegelschnecke 4 hat in ihrem oberen spitz ansteigenden kegeligen
Teil Schneckengänge 6 und im unteren Teil 4' in entgegengesetzter Steigung
verlaufende Schneckengänge 7. Die ganze Schnecke sitzt auf einer vertikalen
Welle 8, die über ein Getriebe 9,
10 von einem Motor
11 aus angetrieben wird. Die Schnecke läuft entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn
um, so daß im oberen Teil des Gehäuses 5 die aufgegebenen
Holzstückchen
12 nach oben hin aufgelockert werden, während die in entgegengesetzter Richtung
ansteigenden Schneckengänge 7 im unteren Teil 4'- der Schnecke eine zwangläufige
Zuführung der Holzstückchen in die Schneidstelle hin bewirken. Die Aufgabe der gegebenenfalls
vorzerkleinerten Holzstückchen 12 erfolgt von oben her in das offene Ende des zylindrischen
Gehäuses 5.
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Das Gehäuse 5 sitzt mittels eines Trägers 13, 14 auf
einer Führungssäule 15. Im Innern der Tragsäule 15 ist eine Hubspindel
16 gelagert, die über ein Getriebe 17, 18 von einem Motor
19 aus angetrieben ist und auf der sich der Gehäuseträger 13,- 14 mittels
einer Mutter 20 führt.
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Bei m- Drehen der Hubspindel 16 wird folglich der Gehäuseteil
5 m it der darin gelagerten -Kegelschnecke nach oben hin vom Maschinenunterteil
abgehoben, do daß er - seitlich- weggeschwenkt werden kann. Dies 'ist notwendig,
-wenn der noch später zu beschreibende- Ivlesserring -oder , die Gegenmesser
ausgewechs elt- werden sollen.
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Das obere Zerkleineruiig-saggre7gat, das aus dem Messerning
1 und dem G#genmesserring 2 mit den Gegenmessersegmenten 3 besteht,
ist in F i g. 3 und 4 im einzelnen -nochmals dargestellt,. Mer ist
ersichtlich, daß der auf seinem äußeren Umfang kegelige Messerring 1 gerade
Schneidmesser 21 trägt, die im Abstand voneinander angeordnet sind. An Stelle der
geraden Messer lassen sich aber zwecks Erzielung eines ziehenden Schnittes Messer
mit einer gekrümmten Schneidenlinie bzw. Messerschneide verwenden. Der Messerring
1 wird dabei von einer im Maschinengehäuse gelagerten vertikalen Welle 22
getragen. Andererseits faßt der Messerring 1 mit seinen Messern 21 in die
in F i g. 4 perspektivisch dargestellten Gegenmessersegmente ein. Der Einfachheit
halber ist nur ein einziges dieser Gegemiaessersegmente wiedergegeben.- Selbstverständlich
sind mehrere solcher Segmente über den Innenumfang des Gegenmesserringes 2 verteilt
angeordnet. Jedes Segment 3 ist aus mehreren Gegenmesserlamellen
23
aufgebaut, die mit ihrer oberen Begrenzung in der KegeLmantelfläche 24
liegen, der sich auch die Schneckengänge 7 der Kegelschnecke 4' anpassen.
In dieser Kegelmantelfläche 24 bilden die Gegenmesserlamellen 23 Einlaufkanten
25 und Einlaufecken 26.
Sie gehen dann in die Gleitfläch6n
27 über, die sich radial versetzt von unten nach oben auffächern. Die, Messer
21 des Messerringes ziehen nur an der innersten Gegenmesserkante 28 vorbei,
während die radial nach außen versetzt liegenden weiteren Gegenmesserkanten
29 lediglich ein Widerlager für die Holzstückchen bilden. Durch die gestaffelte
Anordnung der einzelnen Gegenmesser erfolgt schon vor dem eigentlichen Schneidvorgang
ein im wesentlichen faserparaHeles Ausrichten der einzelnen Holzstückchen. Unterhalb
des Messerringes 1 sitzt an einem die Welle 22 lose umgebenden Lager
30 ein Leittrichter 31, der die Aufgabe hat die durch die Spalte
32 des Messerringes 1 hindurchtretenden Späne nach unten abzuleiten.
Zu diesem Zweck sind auf dem äußeren Umfang des Leittrichters 31 entsprechend
gekrümmte Leitbleche 33 aufgesetzt.
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Im Innem des Trichters 31 sitzt ein weiterer triebterförmiger
Einsatz 34 (F i g. 5), der sich derInnenwand des Trichters 31 genau
anschmiegt und in dem Trichter 31 vermittels eines Verstelltriebes
35, 36, 37
von außen her verstellbar ist. Sowohl im Außentrichter
31 als auch in dem Innentrichter 34 sind Luftdurchtrittsschlitze
38 bzw. 39 vorgesehen, die bei einer gegenseitigen Verdrehung der
beiden Trichter 31 und 34 mehr oder weniaer in Deckune, kommen und die die
Aufgabe haben, den vertikal durch die Anlage hindurchströmenden Luftstrom in seiner
Stärke zu regulieren.
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Um der Luft einen, Durchgang durch die Anlage zu gestatten, hat auch
der Messerring 1 auf seiner Oberseite Luftdurchtrittsöffnungen 40 und die
Kegelschnecke in ihrem Boden öffnungen 41 und in ihrem oberen Teil Lufteintritte
42. Die Luftdurchströmung in der eingezeichneten Pfeilrichtung wird durch ein noch
zu beschreibendes Gebläse bzW. durch entsprechende Ausgestaltung des Spaltme-ssersatzes
bewirkt.
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Unterhalb des oben beschriebenen Zerkleinerungsaggregates sitzt ein
weiteres Zerkleinerungsaggregat 11, das in F i g. 7 bis
9 im einzelnen in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Dieses Aggregat ist
von einem zylindrischen Gehäuse 43 umschlossen und besteht aus im Abstand übereinander
angeordneten Spaltmesserträgern 44, die auf einer Buchse 45 der Welle 22 sitzen,
und aus ortsfesten Messerträgem 46, die am inneren Umfang des Gehäuses 43 fest eingespannt
sind. Die Messerträger 44 und 46 greifen dicht ineinander ein -und tragen auf den
einander zugekehrten Seiten Spaltmesser 47, die die aus F i g. 7
bis
9 ersichtliche Form und Anordnung aufweisen. Die Messerträger 44 und 46 sind
in der Umfangrichtung gekrümmt und haben den aus F i g. 9 ersichtlichen Querschnitt,
der bewirkt, daß Luft in axialer Richtung nach unten durchgedrückt wird.
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Die schrägen Begrenzungsflächen der Messerträger 44 und 46 bewirken
außerdem ein zwangläufiges Hindurchfördern des Schneidgutes durch die gesamte MesseranOrdnung.
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Oberhalb der oben beschriebenen Spaltmesseranordnung sitzt auf der
Außenseite des Maschinengehäuses -48 verdrehbar ein ringförmiger,- kegeliger Trog
49, der auf seiner Innenseite mit Leitflächen 50
versehen ist und von einem
Motor 51 aus über die Getrieberäder 52, 53 in Drehung versetzt werden
kann. In der Wandung 48 des Maschinengästelles sind öffnungen 54 mit nach innen
reichenden Rutschen 55 angebracht. Auf der Außenseite sind Ab-
streifer
56 vorgesehen, die ebenso wie die Rutschen 55 verstellbar sein können
und die die Aufgabe haben, das in dem umlaufenden Trog 49 enthaltene Zerspanungsgut
in das Innere des Maschinengehäuses überzuführen.
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Hieraus folgt, daß das untere Aggregat 11 vom
oberen Aggregat
1 mit Span aterial versorgt und/ oder über den Trog 49 beschickt
wird. Je nach Art des durchzuführenden Arbeitsganges kann das Zerkleinerungsaggregat
11 also von zwei Stellen her gleichzeitig oder wahlweise von der einen oder anderen
Seite aus mit verschiedenem oder gleichem Zerspanungsgut beschickt werden.
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Unterhalb des Zerkleinerungsaggregates II ist ein genügend großer
Raum 57 für die Späne vorgesehen, in dem oberhalb des Bodens 58 rotierende
Abstreifflügel 59, von dem Motor 60 aus gesondert angetrieben, umlaufen,
die die Aufgabe haben, das Spanmaterial durch eine nicht weiter dargestellte Öffnung
im Maschinengehäuse bzw. im Boden desselben nach außen abzuführen.
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Wi c bereits vorher beschrieben, sitzt das obere Aggregat
1 schwenkbar auf einer vertikalen Tragsäule
15. Um
nach Wegschwenken des Gehäuses 5
mit der Kegelschnecke-4 den Messerring
1 aus der Maschine herausheben zu können, ist auf der Tragsäule
15 noch ein wegschwenkbarer Träger 61 mit einer Wechselvorrichtung
62-,63 vorgesehen. F i g. 10
zeigt gerade den herausgehobenen Messerring
1, der in der Wechselvorrichtung 62, 63 hängt.
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Unabhängig davon sitzt auf der gleichen Tragsäule 15 noch ein
weiterer wegsch#venkbarer Träger 64, der in seinem höher gelegenen Ende eine Tragspindel
65 und einen dafür vorgesehenen Antriebsmotor 66
aufnimmt. Mit Hilfe
dieser entsprechend langen Tragspindel und emier nicht weiter dargestellten Greifvorrichtung
läßt sich der Spaltmessersatz der Zerspanungsstufe H aus dem Maschinengehäuse 43,
48 nach oben hin motorisch herausheben und anschließend wegschv#enken.
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In der ersten Stufe der erfindungsgemäßen Zerspanungsmaschine werden
Holzstückchen, insbesondere Hackschnitzel, vorzugsweise mit Hilfe einer zu einem
horizontal angeordneten konischen Messerring in entgegengesetzter Richtung rotierenden
Kegelschnecke zwischen diesen und die denselben umfassenden Gegenmessersegmente
dosiert. Um dabei unerwünschte Kräfte zwischen Kegelschnecke und Gehäusewandun-
zu vermeiden, ist die Kegelschnecke mit gegenläufigen Schneckengängen versehen.
Die Abmessungen der Schneckengänge, die Steigung und Steigungsrichtung sind so gewählt,
daß bei Rotation der Kegelschnecke die eingbfüllten Holzstückehen von den oberen
Schneckengängen ständig nach oben aufgelockert werden, wobei gleichzeitig ausreichende
Mengen von Holzstückchen an der Gehäusewanduno, auf die unteren Schneckengänge hinabgleiten
und zur Dosierung gelangen.
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Die den Messerring umfassenden Gegenmessersegmente, die vom Messerschneidenflugkreis
bis zur Gehäusewandung entgegen der Drehrichtung des Messerringes aufgefaltet sind,
sind derart ausgebildet, daß sie mehrfache Zwecke erfüllen. Die den eindosierten
Holzstückchen als Widerlager dienenden vorzugsweise geradlinig unter einem bestimmten
Winkel C zur Drehrichtung C des Messerringes geneigten Gegenmesserkanten bewirken
gemeinsam mit der Lage der Messerschneiden des Messerringes, daß die eingelaufenen
Holzstückchen durch die in Drehrichtung des Messerringes je nach- Lage der
Messerschneiden horizontal oder schräg nach unten wirkende Schnittkraftkomponente
leicht nach unten eingezogen werden und daß andererseits keine Verkeilung der Holzstückchen
in Richtung der sich abgestuft verengenden Gegenmessersegniente entsteht.
Die im oberen Teil- der Gegenmüssersegmente in Drehrichtung der Kegelschnecke schräg
von oben nach unten verlaufenden, über die Einlaufecken in die Gegenmesserkanten
übergehenden Einlaufkanten sorgen in Verbindung mit den parallel zum Messerflugkreis
ausgebildeten Gleitflächen dafür, daß das größte Teil der Hackschnitzel schnittgerecht
an den Messerring anläuft, wobei erforderlichenfalls der unterste Schneckengäncr
leichten, nach unten gerichteten Druck auf das:zu zerspanende Gut ausübt. Dabei
ist die Einzug§geschwindigkeit der Holzstückchen eine Funktion des Einlaufwinkels
der Gegenmesserkanten sowie des Winkels der Messerschneiden zur Tangente der Basis
des Messerringes, d. h. der durch beide Winkel-in der Richtung festgelegten
effektiven Schnittkraftkomponenten. Aus Gründen des einfachen Schärfens der Messer
beträgt der Winkel der Messerschneidenlinien zur Tangente der Basis des Messerringes
9011, so daß die Schneidlinie der Messer geradlinig verläuft. Die in dieser Weise
nicht faserparallel abgeschnittenen Flachspäne mit wenig Fein- und Staubanteil erhalten
durch den Zerspanungsschnitt einen axial gerichteten Impuls und werden von Leitflächen
mit oder ohne Saugluftunterstützung nach unten abgelenkt, bevor der Sog des Messerringes
und die nach Erschöpfung des Impulses nach außen wirkende Fliehkraft die Späne veranlaßt,
sich in Drehrichtung des Messerringes zu bewegen. Im Messerring sind Gegenm sser
zwecks Spandickenbegrenzung angeordnet.
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In der zweiten Stufe, unterhalb der ersten, befindet sich auf derselben
Hauptantriebswelle ein aus mehreren speichenförmig durchbrochenen Scheiben auforebauter
Spaltmesserrotor, auf dessen Speichen eine Vielzahl von Schneid- oder Spaltspitzen
befestigt sind. Zwischen die rotierenden Spaltmesserscheiben ragen von außen feststehende,
ähnlich ausgebildete Spaltmesserscheiben, deren Speichen derart mit Spaltspitzen
besetzt sind, daß bei Rotation des Spaltmesserrotors jeweils zwei Spaltspitzen in
entgegengesetzter Richtung sich unmittelbar aneinander vorbeibewegen, so daß die
großflächigen der von der ersten Stufe in freiem Fall aufgegebenen Späne in Faserrichtung
gespalten werden. Der unbehelligte Durchgang der kleinen Späne wird dadurch erzielt,
daß zwischen den sich unmittelbar aneinander vorbeibe.wegenden Spaltspitzenpaaren
Abstände angeordnet sind. An Stelle der Spaltspitzen können auch Messerschneiden
angeordnet sein, so daß z. B. längere Mastenschälspäne auf 30 bis 40 mrn
Länge abgeschnitten werden. Die Speichen des Spaltmesserrotors sind zweckmäßigerweise
gebogen, so daß zur Kompensierung der Fliehkraft axial gerichtete Impulse entstehen.
Die Vorderkante der Speichen ist nach unten abgeschrägt, wodurch bei Rotation eine
geringe, nach unten gerichtete Luftströmung erzielt wird, die durch einen unten
am Spaltmesserrotor angebrachten Ventilatorflügel verstärkt werden kann. Daneben
ist die Durchsatzleistungr der unteren Stufe durch Verdrehen der Spaltmesserscheiben
auf der Buchse des Spaltmesserrotors dargestellt regelbar, daß durch eine stärker
oder schwächer förderschneckenförmig eingestellte Speichenanordnung bei konstanter
Drehzahl die Spanteilchen schneller oder langsamer durch die zweite Stufe hindurchgefördert
werden.
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Zwischen den beiden Stufen befinden sich am Umfano, des unteren Gehäuses
vier Dosieröffnungen zum Aufgeben der Fremdspäne. Das Dosieren erfolgt über einen
Ringtrogförderer mit schrägaestelltem Boden, wobei durch am unteren Gehäuse befestigte,
feststehende oder elektromagnetisch in Vibration versetzte Einlenkklippen in Verbindung
mit schräggestellten Abstreifflächen das Spangut des Ringtrogförderers durch die
Dosieröffnungen auf die zweite Stufe aufgegeben wird.
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Die notwendige Reduzierung der Stillstandszeiten infolge Messerwechsel
wird dadurch erreicht, daß an der beide Stufen verbindenden Führungssäule und an
dem Oberteil derartige horizontal und vertikal bewegliche Vorrichtungen zum Auswechseln
von Messerring und Spaltmessersatz angebracht sind, die gestatten, den an den Vorrichtungen
vorbereiteten, mit geschärften Messern bestückten Ersatzmesserring
bzw.
Spaltmessersatz durch rasches. Hochfahren des Oberteiles an der Führunggssäule mit
Hilfe der Verstellwelle Wegschwenken desselben und Lösen des Messerringes, beide
Messerringe bzw. Spaltmessersätze sehr schnell aeaeneinander auszutauschen.
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