DE1942531A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Holzspaenen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Holzspänen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerspanen von kleinstückigen Holzabfällen, wie Hackschnitzel, in dünne Späne, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Spanplatten Verwendung finden.
• Diese Späne sollen möglichst gleich dünn sein und eine gewisse Faserlänge besitzen, was erreicht wird durch Schnitte parallel oder annähernd parallel zum Faserverlauf.
• Dies bereitet keine Schwierigkeit, wenn Holzstücke größerer Länge zur Verfügung stehen, insbesondere Stammholz, das nur in geeigneter Weise quer zu seiner Länge gegen einen Messerträger bewegt werden muß, wobei die Spanlänge dem gewählten Ritzmesserabstand oder der Zahnteilung bei Messern mit unterbrochener Schneide entspricht. Diese Längeren Holzstücke werden in lotrecht oder schrägstehende Zufuhrschächte eingelegt und mittels Ketten oder Walzen dem jeweiligen rotierenden Messerträger zugeführt. Bei Zuführung von unten oder seitlich können neben Ketten und Walzen auch Druckstempel Verwendung finden.
• Der gleichmäßigen Zuführung von Abfallhülzern gegen eine Messerscheibe dient auch eine bekannte Anordnung, bei der schräg zur Ebene der Messerscheibe einmündende Zuführschächte die Abfallhölzer auf rechenförmig ineinandergreifende Vorschubfinger zweier Kolben abgeben, von welchen der eine senkrecht zur Umlaufebene das Holz zuführt, während der andere in Umlaufrichtung das Holz gegen das Gegenmesser spannt. Die zugeführten Holzteile müssen sich dabei über mehrere Rechenzähne hinweg erstrecken, wenn das Holz faserparallel und klemmungsfrei der Messerscheibe zugeführt werden soll. Hackschnitzel oder andere kleinstückige Abfallhölzer können auf diese Weise nicht zerspant werden, da sie sich zwischen den Zähnen mit ihrer Faserrichtung senkrecht zur Messerscheibe einstellen können.
• Faser-Rundholz und Scheitholz ist teuer und steht nicht in ausreichender Menge zur Verfügung. Deshalb muß die Spanplattenindustrie mehr und mehr auf die Verarveitung von Holzabfällen sehr unterschiedlicher Art und Größe übergeben.
• Diese Abfälle werden deshalb zweckmäßigerweise auf die in der Zellstoffindustrie seit eh und äe üblichen Hackschnitzel einheitlicher Größe, ca. 5 x 20 x 20 mm, zerkleinert.
• Die so erhaltenen Hackschnitzel werden bei einer bekannten Zerspanungsvorrichtung von einem umlaufenden Schlagkreuz herumgewirbelt, durch die Zentrifugalkraft gegen einen, über seinen inneren Umfang mit Messern bestückten Ring geschleudert und durch das Vorbeiführen an dem Messerring zerspant.
• Dabei ergeben sich folgende Mängel: 1. Um einen genügenden Anlagedruck des Schnitzels gegen den Messerring zu erreichen, muß das Flügelrad mit einer sehr hohen Geschwindigkeit rotieren, was andererseits überaus hohe Schnittgeschwindigkeit für die Zerspanung am Messerring mit sich bringt.
• 2. Dazu kommt noch, daß der herumgewirbelte Schnitzel in weder beliebigen Lage, also faserparallel oder senkrecht zur Faser, am Messerring zur Zerspanung kommen kann.
• Durch diese beiden Umstände, also die überhöhte Schnittgeschwindigkeit einerseits und die vielfach ungünstige Lage des Schnitzels zum esser während des Schneidvorgangs andererseits, entstehen 3. sehr viel feines Spangut, 4. hoher esserverbrauch, 5. hoher Kraftbedarf und G. kurze Standzeiten der esser.
• Um die Spangualität zu verbessern, hat man schon über einer ebenen Messerscheibe einen mit versenkbaren Mitnehmerflügeln versehenen, rotierenden Druckteller angebracht, der gegenüber der I;lesserscheibe periodisch axiale Hubbewegungen ausführt. Dadurch kann zwar die Schnittgeschwindigkeit etwas herabgesetzt werden. Da aber auch hierbei die Hackschnitzel durch fliehkraft nach außen geschleudert werden, ist es unmöglich, diesen eine bestimmte Orientierung zu geben, so daß die Nachteile 2 und 6 auch dort unverändert auftreten.
• Aufgabe der Erfindung ist es hiergegen, auch unorientiert zugefiihrte Hackschnitzel. weitgehend faserparallel oder annähernd faserparallel mit einer optimalen echnittgeschwindigkeit zu zerspanen.
• Zu diesem Zweck werden Hackschnitzel erfindungsgemäß durch Zusammenpressen zwischen gegenüberliegenden, im wesentlichen parallelen Flächen längs dieser Flächen ausgerichtet, und dann wird das so gebildete Schichtpaket entlang einer der Pressflächen zerspant.
• Soweit eine waagerechte Auflagefläche verwendet ist, wird schon durch Aufschütten auf diese %Achse eine begrenzte Orientierung erzielt. Durch das anschließende Pressen werden jedenfalls die Hackschnitzel so flach aufeinandergedrückt, daß sie hautpsächlich parallel zu den Pressflächen zu liegen kommen Beim anschließenden Spanvorgang entlang einer Pressfläche erhält man daher überwiegend längs der Ebene der Hackschnitzel und vor allem längs der Faserrichtung geschnittene Späne, die dadurch eine weitgehend gleichmäßige Spanstärke und günstige Faserlänge aufweisen.
• Es kann dabei mit einer mittleren Schnittgeschwindigkeit von ca. 30 m/sek gearbeitet werden, und durch die faserparallel orientierte Schnittlage ergeben sich Beine Schnittkräfte, die bei günstiger Beanspruchung der Messer höhere Staeiten ergeben.
• Im Prinzip können Press- und Schnittvorgang an unterschiedlichen Vorrichtungen räumlich getrennt ausgeführt werden, wenn vorgepreßte Hackschnitzelpakete sich weiterfördern lassen. Besser erscheint es jedoch, die Hackschnitzel unmittelbar gegen eine iderlaerfläche eines als Scheibe oder Trommel ausgeführten Messerträgers zu pressen. Eine waagerecht liegende Messerscheibe hat dabei noch den Vorteil, daß man die Hackschnitzel auf die wViderlagerfläche ausschütten kann, so daß die Schnitzel sich selbsttätig weitgehend faserparallel zur Schnittrichtung auf der Messerscheibe einstellen, bevor eine zusätzliche Orientierung durch den anschließenden Fressvorgang erfolgt.
• Zweckmäßigerweise wird ein den Pressdruck ausübendes andruckorgan in periodischen Zeitabständen abgehoben, es werden neue Hackschnitzel von der Seite her zugeführt, und dann wird der Pressdruck erneut aufgebracht. Von diesen Nachfüllvorgängen abgesehen, kann dann praktisch ununterbrochen gearbeitet-werden Eine Vorrichtung zum Herstellen von Holzspänen aus unorientiert zugeführten Hackschnitzeln, insbesondere zum Ausüben des vorgeschilderten Verfahrens, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Antriebsorgan mit großer Presskraft gegen eine Widerlagerfläche eines umlaufenden t¢esserträgers bewegbares Andruckorgan in einem gestellfesten Führungsschacht geführt ist, der eine seitliche Öffnung zum Nachfiillen neu-er flackschnitzel besitzt und abtriebsseitig durch eine mit den Spanmessern des Messerträgers zusammenwirkende Abschlußleiste (Gegenmesser) abgeschlossen ist.
• Der Spalt zwischen Abschlußleiste und Spanmesserschneide wird so klein wie möglich gehalten, so daß nur dünne Spanteile über der Messerscheibe weitergehen können, während alle maßhaltig geschnittenen Späne durch den Messerschlitz abgeführt werden.
• Das Andruckorgan ist vorzugsweise durch einen Schubmotor wie einen Drucknittelzylinder verschiebbar, der es zum Nachfüllen der Hackschnitzel periodisch kurzzeitig in seine Aus;,angsstellung zurückbringt.
• Mehrere Pressvorrichtungen werden erfindungsgemäß, um außermittige Kräfte zu vermeiden, symmetrisch zur Umlaufachse gegen den gleichen Messerträger wirkend vorgesehen. Ihre Anzahl kann zum Ausnutzen der von den Spanmessern bestrichenen Fläche beliebig groß sein; sie sollen jedoch möglichst paarweise gegenüberliegend angeordnet werden, wobei die Andruckorgane eines Vorrichtungspaares jeweils gleichzeitig zurückfahrbar sind, ohne daß die Achsensymmetrie der verschiedenen auf die Li!esserscheibe oder -trommel einwirkenden Presskräfte aufgehoben wird. Die Steuerung kann selbsttätig zeit- oder vorschubabhängig vorgenommen werden. ei mehreren Vorrichtungspaaren ist jedoch darauf zu achten, daß die Itückfahrsteuerung für die einzelnen Paare mit zeitlichem Abstand abwechselnd betätigt wird, um die Belastung des Messerträgers zu vergleichmäßigen.
• Der Zuführschacht kann an der Nachfüllseite trichterartig, verbreitert sein, und zwar wird diese Verbreiterung zweckmäßigerweise entgegen der Umlaufrichtung vorgesehen und kann sich bis an den Messerträger heran erstrecken. Der esserträger Wirkt dann mit, die zugeführten Hackschnitzel in Richtung auf das Gegenmesser mitzunehmen und dadurch in den Pressbereich hineinzubringen. hine exakte Begrenzung des Führungsschachtes entgegen der Umlaufrichtung ist jedenfalls nicht notwendig.
• Sofern mehrere Pressvorrichtungen vorgesehen sind, empfiehlt es sich, die Nachfüllöffnung aller J£ührungsschächte zu einem gemeinsamen mittleren t rratsraum hin zu öffnen, und zwar wird die iTachfüllöffnung zweckmäßigerweise in der Wand der Verbreiterung des Führungsschachtes vorgesehen. fan kommt dann mit einer zentralen Beschickung aus, die eine verhältnismäßig einfache, gleichmäßige Verteilung der Hackschnitzel ermöglicht.
• do kann im Vorratsraum wenigstens ein Förderorgan vorgesehen werden, das die eingefüllten Hackschnitzel zu den Nachfüllöffnungen hin fördert. Hierzu läßt sich ein zentrisch zur messerwelle langsam umlaufender Rührkegel verwenden, der die im mittleren Bereich zugeführten Hackschnitzel gleichmäßig zu seinem Umfang hin ablenkt und Verstopfungen bzw. Brückenbildung verhindert. Ein Antriebsmotor für das Förderorgan kann z.B. abgedeckt in einem über dem Vorratsraum angeordneten Einfülltrichter angebracht werden.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein eine ebene Messerscheibe aufnehmendes Gehäuse dicht über der Scheibe durch eine Lagerplatte abgeschlossen, die nur von den Führungsschächten durchdrungen wird und Press- und Zuführvorrichtungen in einem geschlossenen Aufbau trägt.
• Bei Verwendung einer Messertrommel können dagegen die Pressvorrichtungen, radial nach außen wirkend, sternförmig zur Umlaufachse innerhalb des Trommelteiles angeordnet werden.
• Die Zeichnung gibt die Erfindung beispielsweise wieder. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialachnitt durch eine erste erfindungsgemäß aust,efiihrte Zers-panungsvorri chtung, vig. 2 einen Umfangs-Teilschnitt nach der Linie II-II in Fi. 1, Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht, etwa nach der linie III-III in ig. 1 und Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform mit Messertrommel.
• Im Maschinengestell 1 ist in Lagern 2 und 3 drehbar, eine Messerscheibenwelle 4 gelagert, die durch Keilriemen an einen nicht gezeigten Antriebsmotor angeschlossen ist. Die Welle trägt fest aufgekeilt eine allgemein mit 6 bezeichnete Messerscheibe mit einer Uabe 7 und einem kranz 8, de durch sternförmig angeordnete Stege ? verbunden sind.
• .ittels nicht gezeigter Exzenter-Spannorgane sind zwischen iabe 7 und Kranz 8 abwechselnd Messerbalken 10 und Füllsegmente 11 eingespannt. Jeder Ljesserbalken 10 besitzt Spanmesser 12. Die Schneidmesser verlaufen in Längsrichtung der Messerhalken, also radial zur Achse der Welle 4 und ragen um eine vorgeeoebene Spandicke über die gemeinsame obere Abschluß ebene 14 der Teile 10 und 11 vor. Unterhalb der Messer 12 sind nicht eingezeichnete Spanaustrittskanäle vorgesehen, die einen Durchtritt der geschnittenen Späne durch die Messerscheibe 6 ermöglichen.
• Auf einer oberen Gestell-Abschlußplatte 15, die auch das Lager 3 tragt, ist ein allgemein mit 16 bezeichneter Gestellaufsatz angebracht, der aus dünnerem Blech zusammengeschwexBt ist und am oberen Ende einen Einfülltrichter 17 besitzt, unter dem sich ein zylindrischer Nachfüllbehälter 18 befindet, Innerhalb des Trichters 17 ist auf einer Sterntraverse 19 ein durch eine Haube 20 abgeschirmter Getriebemotor 21 angebracht, der eine Welle 22 antreibt, welche zusätzlich im Lager 3 gelagert ist. Auf dieser sehr langsam umlaufenden Welle ist ein Zuführkegel 23 aufgekeilt, der mittels eines Ringlagers 24 am Lager 3 abgestützt ist und dessen Außenseite 25 so-aufgerauht bzw, mit Vertiefungen und Erhebungen versehen ist, daß sie einen Auflockerungseffekt auf die dort einzufüllenden Schnitzel ausüben kann.
• Diametral gegenüberliegend sind außen am fiachfüllbehälter 18 ührungkästen 26 für rechteckförmige Kolben 27 mit einer ebenen Andruckplatte 28 angebracht, die durch Zylinderaggregate 29 parallel zur Achse der elle 4 auf- und abbewegt werden können.
• In Umlaufrichtung der beiden Wellen gemäß den Pfeilen 30 und 31 in Fig. 3 ist vor dem Bereich der beiden Kolben ein Linführschacht 32 mit einer keilförmig geneigten Wand 33 angeordnet. Im Bereich des Einführschachtes besitzt die Zulinderwand 18 jeweils eine Durchbrechung 34, und am Ende des Führungsschachtes 26 sind in der Platte 15 auswechselbar Messerbalken 35 angebracht, deren Abstand von der Fläche 14 nur wenig größer ist als der tierstand der Messer 13, so daß zwischen dem hiesser 12 und dem IViesserbalken 35 ein ausreichender Schnittspalt verbleibt.
• Im Betrieb werden von einem nicht gezeigten Förderorgan Holzschnitzel 36 in den Trichter 17 eingefüllt. -Dabei handelt es sich in der Regel um vorzerkleinertes Abfallholz, das schon Abmessungen von etwa 20 x 20 x 5 mm haben, aber auch größer sein kann. Die Faserrichtung innerhalb solcher Holzschnitzel verläuft dabei etwa parallel zu deren Hauptebene. In Fig. 1 hätten die Schnitzel richtigerweise so dargestellt sein sollen, wie dies in Fig. 3 geschehen ist.
• Diese Schnitzel fallen durch den Traversen-Stern 19 hindurch auf die Fläche 25 des Kegels 23 und werden durch dessen langsame Umdrehung stets so aufgerührt, daß sie nicht festbacken können und nach außen gegen die Zylinderwand 18 gefördert werden, durch der-en öffnungen 34 sie in die Zuführachächte 32 und den Führungsschacht 26 gelangen.
• Die Kolben 27 befinden sich zunächst in ihrer oberen Endstellung. Die dann eingeschütteten Hackschnitzel richten sich schon selbsttätig auf der Abschlußebene 14 annähernd parallel zu dieser aus.
• Daraufhin werden die Kolben 27 durch die Zylinderaggregate 29 mit angemessenem Druck langsam nach unten beengt, wodurch sie die Schnitzel 36 zwischen der Platte 28 und der tF;iderlarerfläche 14 so zusammendrücken, wie dies bei 37 in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Durch diesen Druck richten sich die länglichen quaderförmigen Schnitzel selbsttätig weitgehend parallel zur ebene 14 aus.
• Dieses Schnitzelpaket wird von unten her abgespant, wobei über 90 % der Hackschnitzel faserparallel zerspant werden, wodurch ein optimales Spanngut mit hoher Gleichmäßigkeit der Spanstärke und ein grober Anteil an langen Fasern erzeugt wird, während der Anteil der cluer zur Faserrichtung geschnittenen Teile vernachlässigbar klein bleibt.
• Die Zylinderaggjregate 29 werden durch Endschalter oder auch durch Zeitschalter so gesteuert, daß sie von beit zu Zeit kurz nach oben in ihre Lndstellung mit großer Geschwindigkeit zurückfahren, damit die Holzschnitzel nachrücken und beim folgenden Niedergehen der Kolben in der beschriebenen Weise verdichtet werden. Dies erfolgt zweckmäßigerweise nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd. Anstelle des einen Anpressaggregat-Paares können natürlich mehrere Paare, über den Umfang verteilt, abgebracht werden. Sie sind jedoch stets symmetrisch zur Wellenachse anzuordnen.
• Die Anpressaggregate können jeweils auch sternförmig von innen nach außen gegen eine Messertrommel wirken. Im Prinzip ist es auch möglich, andere Förder- oder Anpressorgane zu verwenden. Z.B. können die Andruckorgane durch Gewindespindeln bewegt werden. Man kann auch entsprechende Schneckenförderer verwenden. Die beste Spangestaltung ergibt sich jedoch nach derzeitiger Auffassung durch ein direktes Pressen zwischen parallelen Platten.
• Nach-Fig. 4 ist eine Messertrommel 6' mit Spanmessern 12' in bekannter Weise auf z.B. ebenfalls lotrechter Welle 4' angebracht. Führungsschächte 26' mit Andruckplatten 28' und Druckmittelzylindern 29' sind dagegen z.B. von oben her gestellfest angebracht. Die Spanmesser ragen radial nach innen etwas über die zylindrische Widerlagerfläche 14' vor und wirken mit den gestellfesten Messerleisten 35' zusammen.
• Hier kann unmittelbar von oben eingefüllt werden, wobei zweckmäßigerweise wiederum ein gemeinsamer Nachfüllraum bzw.
• Einfülltrichter mit einem entsprechenden Förderorgan verwendet wird. Auch dabei können beliebig viele paarweise entgegengesetzt angeordnete Pressorgane vorgesehen werden.
• Zwar wird dabei durch das Einschütten schon eine Vororientierung bewirkt, und die Widerlaterfläche ist leicht gewölbt.
• Beim Pressvorgang wird jedoch praktisch die gleiche, anhand der Figuren 1 bis 3 erläuterte Orientierung erreicht.

Claims (16)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfa}lren zum Herstellen von Holzspänen, insbesondere für Spanplatten, aus unorientiert zugeführten Hackschnitzeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Hackschnitzel durch Zusammenpressen zwischen gegenüberliegenden, im wesentlichen parallelen Flächen Ins dieser Bläschen ausgerichtet werden und daß dann das so gebildete Schichtpaket entlang einer der Pressflächen zerspant wird.

2. Verfahren nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hackschnitzel unmittelbar gegen eine Widerlagerfläche eines als Scheibe oder Troinmel ausgeführten lesserträgers getresst werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Pressdruck ausübendes Andruckorgan in periodischen Zeitabständen abgehoben wird, daß neue Hackschnitzel von der weite her zugeführt werden und daß dann der Pressdruck erneut aufgebracht wird.

4. Vorrichtung zum Herstellen von Holz spänen aus unorientiert zugeführten Hackschnitzeln, insbesondere zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Antriebsorgan (29) mit großer Presskraft gegen eine Widerlagerfläche (14) eines umlaufenden Sesserträgers (6) bewegbares Andruckorgan (28) in einem gestellfesten Führungsschacht (26) gefiihrt ist, der eine seitliche Öffnung (32, 34) zum Nachfiillen neuer Hackschnitzel besitzt und abtriebsseitig durch eine mit den Spanmessern (12) des Messerträgers zusammenwirkende Messerleiste (35) abgeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Andruckorgan durch einen Schubmotor wie einen Druckmittelzylinder (29) verschiebbar ist, der es zum Nachfüllen der tiackschnitzel periodisch kurzzeitig in seine Ausgangsstellung zurückbringt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, aaß mehrere-1-ressvorrichtungen (26 - 29) symmetrisch zur Umlaufachse gegen den gleichen Messerträger (6) wirkend vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach A.snruch 5 und 6, gekennzeichnet durch eine paarweise gegenüberliegende Anordnung der Pressvorrichtungen, wobei die Andruckorgane (28) eines Vorrichtungspaares jeweils gleichzeitig zurückfahrbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführschacht (26) an der lnachfüllseite trichterartig verbreitert ist (32).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung (32) des Führungsschachtes entgegen der Umlaufrichtung vorgesehen ist und sich bis an den Messerträger (6) heran erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der Anspriiche 4 bis 9, für mehrere Pressvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachfüllöffnungen (32,34) aller Führungsschächte (26) zu einem gemeinsamen mittleren Vorratsraum (18) geöffnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachfüllöffnung (34) in der Wand der Verbreiterung (32) des Führungsschachtes vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorratsraum wenigstens ein Förderorgan (23) vorgesehen ist, das die eingefüllten Hackschnitzel zu den Nachfüllöffnungen (34) hin fördert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Förderorgans als zentrisch zur Messerwelle langsam umlaufender Rührkegel (23).

14. Vorrichtung nach anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor (21) für das Förderorgan, abgedeckt in einem über dem Vorratsraum angeordneten Sinfülltrichter (17), angebracht ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine ebene Messerscheibe (6) aufnehmendes Gehäuse (1) dicht über der Scheibe F ch enn agerplatte (15) abgeschlossen ist, die nur von den Bührut schächten (26) durchdrungen wird und Press- und Zuführvorrichtungen in einem geschlossenen Aufbau (16) trägt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Messertrommel (6') die Pressvorrichtungen (28',29') radial nach außen wirkend sternförmig zur Umlaufachse (4') innerhalb des Trommelteiles angeordnet sind.

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