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Die
Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Bei
ihr ist der Synchronmotor direkt drehschlüssig mit der Rotorwelle verbunden.
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Die
bekannte Zerkleinerungsmaschine kann sich durch die elektronische
Drehzahlsteuerung des Rotors unterschiedlichen Zerkleinerungsbedingungen
gut anpassen, wiwe sie in normalem Zerkleinerungsgut vorkommen.
Sie kann einerseits mit hohem Drehmoment arbeiten, sie kann andererseits
mit hoher Drehzahl arbeiten.
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Die
bekannte Zerkleinerungsmaschine benötigt beim Arbeiten mit kleinen
Drehzahlen, insbesondere dann, wenn sie fast stillstehend gegen
einen sehr harten Gegenstand im Zerkleinerungsgut arbeitet, sehr
viel Strom. Entsprechend leistungsfähige Netzinstallationen, die
einige tausend A bereitstellen können,
sind nur an solchen Orten vorhanden, an denen schon bei der Planung
mit entsprechendem Stromverbrauch gerechnet wurde.
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Zerkleinerungsmaschinen
werden heute aber zunehmend an unterschiedlichen Orten eingesetzt,
um Abfall in Bruchstücke
vorgegebener Größe zu zerlegen,
die dann als quasi-homogenes Material gefördert, gegebenenfalls brikettiert,
transportiert und weiterbehandelt werden können.
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An
diesen Orten ist oft ein leistungsfähiger Netzanschluß nicht
gegeben.
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Durch
die vorliegende Erfindung soll eine Zerkleinerungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß sie einerseits weiterhin
die vorteilhaften Eigenschaften des drehzahlsteuerbaren Antriebes
aufweist, andererseits aber mit einem Netzanschluß betrieben
werden kann, wie er üblicherweise
an industriellen Arbeitsplätzen
angefunden wird, wo mit Anschlußleistungen
von einigen hundert kW gerechnet wird.
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Diese
Aufgabe ist erfindundgsgemäß gelöst durch
eine Zerkleinerungsmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsmaschine
wird davon Gebrauch gemacht, daß man das
hohe Drehmoment beim Zerkleinern von Abfall in der Regel nur kurzfristig
braucht, um besonders harte Anteile im Zerkleinerungsgut zu zerkleinern.
Dieses Drehmoment kann erfindungsgemäß durch einen verglichen mit
dem Stand der Technik kleineren Synchronmotor erbracht werden, der über ein
Untersetzergetriebe auf den Rotor arbeitet. Bei Verwendung eines
Untersetzergetriebes, welches ein Übersetzungsverhältnis von
4:1 aufweist, kann man somit einen Synchronmotor verwenden, der
nur ein Viertel des maximalen Drehmoments erbringt verglichen mit einem
Synchronmotor, der direkt an den Rotor angeschlossen das gleiche
Drehmoment erbringen muß. Entsprechend
weniger Strom wird vom Synchronmotor benötigt.
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Unter
anderen Betriebsbedingungen als beim Zerkleinern sehr harter Gegenstände kann
man den Unterschied zwischen der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsmaschine
und der Zerkleinerungsmaschine nach dem Stand der Technik dadurch
ausgleichen, daß man
den Synchronmotor der Zerkleinerungsmaschine mit entsprechend dem
Untersetzungsverhältnis
des Getriebes vergrößerter Frequenz
laufen läßt. Dies
ist mit den zum Betreiben von Synchronmotoren verwendeten Frequenzumformer möglich, wobei
die aus dem Netz gezogene Leistung im Rahmen bleibt, da die Zerkleinerungsmachine
unter diesen Bedingungen nicht gegen harten Widerstand arbeitet.
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Die
erfindungsgemäße Zerkleinerungsmaschine
läßt sich
somit so charakterisieren, daß sie
bei normale Festigkeit aufweisendnem Zerkleinerungsgut mit gleicher
Drehzahl des Rotors arbeitet wie die bekannte Zerkleinerungsmaschine,
wobei sie aber mit einem kleineren Synchronmotor und geringerem Anschlußwert auskommt.
Beim Erbringen von hohem Drehmoment proftiert sie aber von dem Untersetzergetriebe.
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Die
Verwendung eines kleineren Synchronmotors hat den weiteren Vorteil,
daß dieser
nur weniger kostet und auch weniger Kühlprobleme stellt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Verwendet
man als Untersetzergetriebe einen Keilriementrieb, wie im Anspruch
2 angegeben, so ist diesem eine gewisse Elastizität zwischen
Eingangswelle und Ausgangswelle eigen. Derartige Getriebe sind auch
preiswert mit in weitem Rahmen wählbarem Übersetzungsverhältnis erhältlich.
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Die
gleichen Vorteile bietet ein gemäß Anspruch
3 vorgesehener Kettentrieb, wobei dieser zur Übertragung noch größerer Kräfte und
Drehmomente geeignet ist.
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Die
Verwendung eines Zahnradgetriebes (vgl. Anspruch 4) ist im Hinblick
auf kompakte Abmessung des Getriebes von Vorteil.
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Verwendet
man gemäß Anspruch
5 ein Planetengetriebe, so lassen sich besonders große Untersetzungsverhältnisse
bei kompaktem Aufbau des Getriebes realisieren.
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Auch
die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist im Hinblick
auf ein hohes Untersetzungsverhältnis
bei kompaktem Aufbau des Untersetzergetriebes von Vorteil.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 wird erreicht,
daß beim
Auftreten sehr hoher Widerstände
im Zerkleinerungsgut der Antriebsstrang zwischen dem Synchronmotor
und dem Rotor aufgebrochen wird, bevor dort eine mechanische Beschädigung eintritt.
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Dabei
ist die Anordnung gemäß Anspruch
8 deshalb von Vorteil, weil trägheitsbedingte
Beschädigungen
des Getriebes vermieden werden.
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Anspruch
9 gibt verschiedene bevorzugte Formen für Kupplungen an, die dem Schutz
des Antriebsstranges dienen. Dabei ist die Hülsenkupplung im Hinblick auf
ihren besonders kompakten Aufbau von Vorteil.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
In dieser zeigt die einzige Figur die schematische Darstellung einer
Zerkleinerungsmaschine.
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Die
in der Zeichnung wiedergegebene Zerkleinerungsmachine hat ein insgesamt
mit 10 bezeichnetes Gehäuse,
welches aus dicken, geeignet gekanteten Stahlblechteilen zusammengeschweißt ist.
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An
Seitenwänden 12 des
Gehäuses
ist über nicht
wiedergegebene Lager eine insgesamt mit 14 bezeichnete
Zerkleinerungswalze gelagert. Diese trägt leistenförmige Messerkörper 16, 18,
die mit ebenfalls leistenförmigen
gehäusefesten
Gegenmessern 19, 20 zusammenarbeiten.
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Eine
in der Zeichnung links gelegene Seitenwand 22 trägt eine
schräg
nach unten abfallende Leitwand 24.
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Über einer
Bodenwand 26 ist ein Zustellschieber 28 verschiebbar,
der als hohles Kastenteil ausgebildet ist und durch einen doppeltwirkenden
Arbeitszylinder 30 hin- und herbewegbar ist. Seine Oberseite
arbeitet mit einer Schutzwand 32 zusammen, die an eine
in der Zeichnung rechts gelegene Wand 34 des Gehäuses angeschlossen
ist. Die seitlichen Wände
des Zustellschiebers 28 laufen unter kleinem Spiel vor
den Seitenwänden 12.
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Eine
sich an das obere Ende der Wand 34 anschließende Endwand 36 des
Gehäuses 10 bildet den
letzten Teil der Umfassung eines Vorratsraumes 38, in welchen
das zu zerkleinernde Gut gegeben wird.
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Zwischen
den Gegenmessern 19, 20 ist ein teilzylindrisches
Lochsieb 39 angeordnet, welches außerhalb der gestrichelt n eingezeichneten
Bahn der Spitzen der Messerkörper 16, 18 liegt.
Schräg
abfallende untere Trichterwände
leiten die durch das Lochsieb 39 fallenden Schnitzel nach
unten zu einer Sammelrinne 40, in welcher eine Förderschnecke 42 läuft. Dieser
ist ein Schneckenantrieb 44 zugeordnet.
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Zum
Drehen der Zerkleinerungswalze 14 ist ein Synchron motor 46 vorgesehen,
der über
ein Untersetzergetriebe 48 und eine lösbare Kupplung 50 auf
die Zerkleinerungswalze 14 arbeitet.
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Der
Synchronmotor 46 ist durch die Frequenz der auf ihn gegebenen
Speisespannung in seiner Drehzahl steuerbar. Zu seiner Speisung
dient ein in der Frequenz steuerbarer Frequenzumformer 52, der über eine
Netzleitung 54 an das öffentliche
50 Hz-Netz angeschlossen ist.
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Eine
Steuerleitung 56 verbindet den Frequenzumformer 52 mit
einer Steuereinheit 58 der Zerkleinerungsmaschine.
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Über die
Steuerleitung 56 erhält
der Frequenzumformer 52 einen Sollwert für die einzustellende
Ausgangsfrequenz.
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Ein
Stromfühler 60 ermittelt
den in der Speiseleitung des Synchronmotors 46 fließenden Strom. Anhand
des Ausgangssignals des Stromfühlers 60 kann
die Steuerschaltung 56 erkennen, gegen welche Last die
Zerkleinerungswalze 14 arbeitet.
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Überschreitet
der durch den Stromfühler 60 gemessene
Strom einen vorgegebenen maximal zulässigen Wert, so hält die Steuerleitung 56 den
Synchronmotor 44 an und steuert ihn dann für eine vorgegebene
Zeitspanne in Rückwärtsrichtung
an. Hierdurch werden harte Anteile im Zerkleinerungsgut, welche
sich zwischen den Messerkörpern 16, 18 und den
Gegenmessern 19, 20 verkeilt haben, wieder gelockert
und in der Regel anders orientiert, so daß bei einem anschließend wieder
eingeleiteten Bewegen der Zerkleinerungswalze 14 in der
richtigen, in der Zeichnung durch einen Pfeil angegebenen Richtung andere
Schneidverhältnisse
in den durch die Messerkörper 16, 18 und
die Gegenmesser 19, 20 gebildeten Schneidspalten erhalten
werden und die harten Anteile im Zerkleinerungsgut dann doch gebrochen oder
geschnitten werden können.
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Stellt
die Steuereinheit 58 fest, daß die von der Zerkleinerungswalze 14 erbrachte
Zerkleinerungsleistung unter einem vorgegebenen Sollwert liegt,
so steuert sie einen Arbeitszylinder 62 derart an, daß dieser
aus dem Vorratsraum 32 nachgerutschtes Zerkleinerungsgut
gegen die Zerkleinerungswalze 14 drückt.
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Dadurch,
daß der
Synchronmotor 46 über das
Untersetzergetriebe 48 auf die Zerkleinerungswalze 14 arbeitet,
kann diese mit sehr großem
Drehmoment beaufschlagt werden und auch sehr hartes Gut zwischen
den Messerkörpern 16, 18 und
den Gegenmessern 19, 20 zerkleinern, obwohl der
Synchronmotor 44 keine extrem große Anschlußleistung benötigt. In
der Praxis kann der Synchronmotor 44 eine Anschlußleistung
im Bereich von größemordnungsmäßig 100
kW aufweisen, wie sie an industriellen Einsatzorten in der Regel
problemlos zur Verfügung
steht.
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Für das Untersetzergetriebe 48 sind
je nach spezieller Einsatzart unterschiedliche Getriebe denkbar:
Keilriemengetriebe, Kettengetriebe, Zahnradgetriebe, insbesondere
Planetengetriebe und auch hydraulische Getriebe.
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Das
Untersetzergetrieben 48 kann auch eine Hintereinanderschaltung
unterschiedlicher der vorgenannten Getriebe sein.
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Hat
sich die Zerkleinerungswalze 14 beim Zerkleinern von normalem
Zerkleinerungsgut verhältnismäßig rasch
gedreht und kommt ein großes
Stück Metalle
kurzfristig in den Zerkleinerungsspalt, so wird die Zerkleinerungswalze 14 abrupt
gestoppt. Um bei derartigen Schlag belastungen Beschädigungen
des Untersetzergetriebes 48 auszuschließen, ist die Kupplung 50 vorgesehen.
Es kann sich hierbei um eine mit Formschluß arbeitende Kupplung handeln, z.
B. eine Klauenkupplung, eine unter Reibschluß arbeitende Kupplung oder
eine hydraulische Kupplung.
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Von
der Baugröße her ist
dabei eine Hülsenkupplung
bevorzugt, die ein hülsenförmiges inneres Kupplungsteil
und ein hülsenförmiges äußeres Kupplungsteil
aufweist, welches das innere Kupplungsteil unter sehr geringem radialem
Spiel umgibt. Das innere hülsenförmige Kupplungsteil
ist hohl und hat eine geringfügig
radial verformbare Umfangswand. Bei Druckbeaufschlagung seines Inneren
verspannt sich das innere Kupplungsteil fest reibschlüssig mit
dem äußeren Kupplungsteil.
Wird der Druck im Inneren des inneren Kupplungsteils entlastet,
lassen sich die beiden Kupplungsteile gegeneinander drehen.
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Da
eine sehr geringe radiale Verformung des inneren Kupplungsteils
zum Herstellen des Reibschlusses mit dem äußeren Kupplungsteil reicht, braucht
zum Wiederlösen
der Kupplung auch nur eine sehr kleine Flüssigkeitsmenge aus dem Inneren des
inneren Kupplungsteiles abgeführt
zu werden. Die Kupplung trennt somit auch. besonders rasch.