DE202016008674U1

DE202016008674U1 - Horizontale Zerkleinerungsmaschine mit Motorkraftstoffverbrauchssteuerung

Info

Publication number: DE202016008674U1
Application number: DE202016008674.0U
Authority: DE
Original assignee: Astec Industries Inc
Current assignee: Astec Industries Inc
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2026-12-09
Also published as: DE112016005668T5; WO2017100405A1; US20170165674A1; US10758910B2; CA3007638A1; KR102403975B1; BR112018011600A2; CA3007638C; CN108472658A; BR112018011600B1; KR20180091075A

Abstract

Horizontale Zerkleinerungsmaschine, die ausgelegt ist, um Material zu verarbeiten, wobei die Zerkleinerungsmaschine Folgendes umfasst:
(a) einen Rahmen,
(b) einen Zuführtrichter, der ausgelegt ist, um das Material, das zu verarbeiten ist, aufzunehmen,
(c) einen Zuführförderer, der dem Zuführtrichter zugeordnet und ausgelegt ist, um das Material in eine Verarbeitungsrichtung zu bewegen,
(d) einen Zerkleinerungszylinder, der ausgelegt ist, um sich um eine im Allgemeinen horizontale Zerkleinerungsachse zu drehen,
(e) eine Zuführwalzenanordnung, die an dem Rahmen an dem hinteren Ende des Zuführtrichters und vor dem Zerkleinerungszylinder montiert ist, wobei die Zuführwalzenanordnung eine Zuführwalze aufweist, die ausgelegt ist, um sich um eine im Allgemeinen horizontale Achse in eine erste Richtung, die das Material hin zu dem Zerkleinerungszylinder drängt, und eine zweite Richtung, die das Material von dem Zerkleinerungszylinder weg drängt, zu drehen,
(f) eine Steuerung, die Folgendes ist:
(i) an der Zuführwalze wirkangebracht und ausgelegt, um die Drehgeschwindigkeit der Zuführwalze zu steuern,
(ii) an dem Zuführförderer wirkangebracht und ausgelegt, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers zu steuern,
(iii) ausgelegt, um die Drehgeschwindigkeit der Zuführwalze und die Geschwindigkeit des Zuführförderers zu steuern, um ein vorbestimmtes Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit zu erhalten.

Description

QUERVERWEISE AUF BEKANNTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der US-amerikanischen provisorischen Patentanmeldung Nr. 62/265,104 , die am 9. Dezember 2015 eingereicht wurde.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Zerkleinerungsmaschine zum Umwandeln von Baumstümpfen, Stämmen und Gestrüpp in Schnitzel und ein System zum Steuern des Betriebs der Zerkleinerungsmaschine, insbesondere, wenn sie zum Zerkleinern von relativ gleichförmig bemessenen Zuführmaterialien benutzt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Zerkleinerungsmaschine ist eine selbstangetriebene oder tragbare Maschine, die benutzt wird, um Bäume, Gestrüpp und andere Materialien durch Reißen, Schreddern, Schlagen oder Scheren dieser Materialien auf eine relativ gleichförmige Partikelgröße zu reduzieren. Eine horizontale Zerkleinerungsmaschine hat typischerweise einen Trichter für Zuführmaterial an dem vorderen Teil der Maschine und einen Zuführmechanismus zum Vorrücken von Material von dem vorderen Trichter zu einem Zerkleinerungsmechanismus in eine im Allgemeinen horizontale Richtung. Der Zuführmechanismus kann einen Zuführförderer an dem Boden des Trichters und eine oder mehrere Zuführwalzenanordnungen, die sich über und vor dem Zerkleinerungsmechanismus befinden, aufweisen. Der Zerkleinerungsmechanismus umfasst normalerweise eine Trommel oder Reihe von Scheiben, die Schneidkomponenten haben, die um den Umfang angeordnet sind. Ein Gitter befindet sich auch typischerweise hinter der Zerkleinerungstrommel oder den Zerkleinerungsscheiben, um eine Steuermaßnahme über die Partikelgröße des Materials, das reduziert wird, bereitzustellen. Eine Ausgaberutsche oder ein Ausgabeförderer befindet sich benachbart zu und hinter dem Zerkleinerungsmechanismus, um Material, das durch den Zerkleinerungsmechanismus reduziert wurde, von der Maschine weg zu leiten oder zu fördern. Eine Antriebsquelle, die einen Verbrennungsmotor und einen Hydraulikreis, der einen oder mehrere Hydraulikmotoren enthält, aufweisen kann, ist bereitgestellt, um den Zerkleinerungsmechanismus, Zuführmechanismus und (falls bereitgestellt) den Ausgabeförderer anzutreiben und zu betreiben.
Die Produktionsrate eines horizontalen Zerkleinerers ist maximal, wenn der Zuführmechanismus betrieben wird, um das Verarbeiten von Material durch die Maschine zu maximieren, ohne zum Stillstand aufgrund von Überzufuhr beizutragen oder diesen zu verursachen. Die Produktionseffizienz eines horizontalen Zerkleinerers ist maximal, wenn der Zuführmechanismus betrieben wird, um einen Materialstrom auf eine kontinuierliche vorbestimmte Rate zu begrenzen, die die größte Produktionsmenge pro verbrannter Kraftstoffeinheit ergibt. Ein Motorüberlasten wird vermieden, wenn der Zuführmechanismus betrieben wird, um einen Materialstrom zu begrenzen, wodurch die Leistung, die erforderlich ist, um das Material zu reduzieren, kleiner oder gleich der zulässigen kontinuierlichen Leistungsabgabe des Motors ist. Wenn Zuführmaterialien von variierenden Größen unter Verwendung von herkömmlichen Maschinen und Verfahren zerkleinert werden, ist es unmöglich, durch Steuern der Zuführrate die Produktionseffizienz zu maximieren oder den Leistungsbedarf zu regulieren. Zuführraten-Steuerverfahren können jedoch eingesetzt werden, um Produktionsraten und -effizienzen zu maximieren, ohne den Motor zu überlasten, wenn Zuführmaterialien mit gleichförmig kleiner Partikelgrößenordnung zerkleinert werden.
Ein Zerkleinern, um zuvor reduziertes Material auf eine noch kleinere Partikelgröße zu reduzieren, wird als Nachzerkleinern bezeichnet. Da bei einer Nachzerkleinerung zuvor reduziertes Material verarbeitet wird, kann die Produktionsrate und -effizienz einer Zerkleinerungsmaschine, die an der Nachzerkleinerung beteiligt ist, durch Steuern der Zuführrate maximiert werden, ohne den Motor zu überlasten. Ein Nachzerkleinern erzeugt das wünschenswerteste Produkt, wenn dem Zerkleinerungsmechanismus bei einer konstanten Rate zugeführt wird, um die Zerkleinerungskammer mit Material gefüllt, aber nicht überfüllt, zu halten. Diese Zuführrate wird als „Drosselzuführen“ bezeichnet und ist insbesondere wichtig, wenn ein Nachzerkleinern von Holzmaterialien benutzt wird, um Mulch zu erstellen, vor allem Mulch, auf den ein Farbstoff oder anderes Additiv aufgetragen wird. Ein Drosselzuführen bei der Erstellung von Mulch wird im Allgemeinen sicherstellen, dass der Farbstoff oder das Additiv gleichförmig in dem Mulchendprodukt verteilt wird.
Die Zuführrate einer Zerkleinerungsmaschine, die am Nachzerkleinern beteiligt ist, kann ferner für eine maximale Effizienz oder zum Begrenzen des Motor-Leistungsbedarfs gesteuert werden. Diese Zuführratensteuerung wird als „reguliertes Zuführen“ bezeichnet. Ein reguliertes Zuführen ermöglicht, dass der Motor bei einer gesteuerten Rate betrieben wird, wodurch eine Kraftstoffnutzung optimiert und die Betriebsdauer des Motors maximiert wird.
Ein gesteuertes Zuführen in einer Zerkleinerungsmaschine kann durch Fixieren der Zuführwalzenanordnung in einer festen Höhe in Bezug auf den Zerkleinerungsmechanismus oder durch Benutzen eines Livellierstabs über der Zuführwalzenanordnung, um die Höhe des Zuführstroms in den Zerkleinerungsmechanismus zu begrenzen, erreicht werden. Ein Fixieren der Zuführwalzenanordnung in einer gehobenen Position kann die Sicherheitsmerkmale der Zuführwalzenanordnung jedoch beeinträchtigen und ein Livellierstab ist eine hinzugefügte Komponente der Maschine. Des Weiteren erlaubt keine dieser bekannten Verfahren zum Erreichen eines gesteuerten Zuführens eine Steuerung der maximalen kontinuierlichen Leistungsabgabe des Motors, um die Motorlebensdauer zu erhöhen und die Kraftstoffeffizienz zu maximieren. Folglich wäre es wünschenswert, wenn andere Systeme und Mechanismen zum Aufrechterhalten eines Drosselzuführens oder regulierten Zuführens während des Betriebs einer Zerkleinerungsmaschine bereitgestellt werden könnten.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Einer der Vorteile einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, dass sie ein System zum Aufrechterhalten eines Drosselzuführens oder regulierten Zuführens einer Zerkleinerungsmaschine bereitstellt, das sicher zu betreiben ist und keinen Livellierstab oder andere Strukturkomponenten erfordert, die zu der Maschine hinzuzufügen sind, abgesehen von Komponenten, die einer Steuerung zugeordnet sind. Weitere Vorteile und Merkmale dieser Erfindung werden aus einer Untersuchung der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen.
ANMERKUNGEN ZUR INTERPRETATION
Die Verwendung der Begriffe „ein/e“, „der/die/das“ und ähnlicher Begriffe im Kontext der Beschreibung der Erfindung sind auszulegen, um sowohl den Singular als auch den Plural abzudecken, soweit hierin nichts anderweitig angegeben oder klar durch den Kontext widerlegt wird. Die Begriffe „umfassen“, „haben“, „aufweisen“ und „enthalten“ sind als offenendige Begriffe auszulegen (d.h., dass sie „aufweisend, aber nicht darauf begrenzt“ bedeuten), soweit nichts anderes vermerkt wird. Die Begriffe „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“ und andere derartige Begriffe sind relative Modifikatoren, die zulässige Abwandlungen von dem so veränderten Merkmal angeben sollen. Die Verwendung dieser Begriffe beim Beschreiben eines physischen oder funktionalen Merkmals der Erfindung soll dieses Merkmal nicht auf den absoluten Wert, den der Begriff verändert, begrenzen, sondern eine Annäherung des Werts dieses physischen oder funktionalen Merkmals bereitstellen. Alle Verfahren, die hierin beschrieben werden, können in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, soweit hierin nichts anderes spezifiziert oder klar durch den Kontext angegeben wird.
Begriffe, die sich auf Anbringungen, Kopplungen und dergleichen beziehen, wie etwa „verbunden“ und „miteinander verbunden“, beziehen sich auf eine Beziehung, wobei Strukturen aneinander entweder direkt oder indirekt durch eingreifende Strukturen sowie bewegbare und starre Anbringungen oder Beziehungen gesichert oder angebracht werden, soweit hierin nichts anderes spezifiziert oder klar durch den Kontext angegeben wird. Der Begriff „wirkverbunden“ ist eine derartige Anbringung, Kopplung oder Verbindung, die es den entsprechenden Strukturen erlaubt, aufgrund dieser Beziehung wie beabsichtigt betrieben zu werden.
Die Verwendung eines oder aller Beispiele oder beispielhafter Ausdrücke (z.B. „wie etwa“ und „vorzugsweise“) hierin soll die Erfindung und die bevorzugten Ausführungsformen davon lediglich besser darstellen und keine Beschränkung des Umfangs der Erfindung bilden. In der Spezifikation ist nichts auszulegen, um irgendein Element als wesentlich für die Praxis der Erfindung anzugeben, soweit dies nicht ausdrücklich erwähnt wird. Mehrere Begriffe sind hierin ausdrücklich definiert. Diesen Begriffen ist ihre breiteste Interpretation zuzuschreiben, die wie folgt mit diesen Definitionen in Einklang steht:
Der Begriff „über“ und ähnliche Begriffe, wenn sie unter Bezugnahme auf eine relative Richtung an oder in Bezug auf eine horizontale Zerkleinerungsmaschine oder eine Komponente oder einen Abschnitt einer derartigen Maschine benutzt werden, betreffen eine relative Richtung, die von der Fläche, auf der die Maschine platziert ist, um Material zu verarbeiten, weiter entfernt ist.
Der Begriff „Verarbeitungsrichtung“ betrifft die Bewegungsrichtung eines Stamms oder anderen Materials, das während eines Verarbeitens in einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine zu reduzieren ist.
Der Begriff „vorderes Ende“ und ähnliche Begriffe betreffen das Ende einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine oder einer Komponente oder eines Abschnitts einer derartigen Maschine, das dem Punkt, an dem das Zuführmaterial, das zu verarbeiten ist, in die Maschine eingeführt wird, am nächsten ist.
Der Begriff „vor“ und ähnliche Begriffe, wie hierin benutzt, um eine relative Position oder Richtung an oder in Verbindung mit einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine oder einer Komponente einer derartigen Maschine zu beschreiben, betreffen eine relative Position oder Richtung hin zu dem vorderen Ende der Maschine.
Der Begriff „hinteres Ende“ und ähnliche Begriffe betreffen das Ende einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine oder einer Komponente oder eines Abschnitts einer derartigen Maschine, das von dem vorderen Ende der Maschine, der Komponente oder des Abschnitts davon am weitesten entfernt ist.
Der Begriff „hinter“ und ähnliche Begriffe, wie hierin benutzt, um eine relative Position oder Richtung an oder in Verbindung mit einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine oder Komponente einer derartigen Maschine zu beschreiben, betreffen eine relative Position oder Richtung hin zu dem hinteren Ende der Maschine.
Der Begriff „Aktor“ betrifft eine elektrische, hydraulische, elektro-hydraulische, pneumatische oder mechanische Vorrichtung, die geeignet ist, um eine Kraft auf eine Komponente einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine in Bezug auf das Gehäuse, den Rahmen oder eine andere Komponente der Maschine aufzubringen.
Der Begriff „linearer Aktor“ betrifft einen Aktor, der eine Kraft erzeugt, die in eine gerade Linie gerichtet ist. Allgemeine Beispiele für „lineare Aktoren“ umfassen doppeltwirkende hydraulische oder pneumatische Aktoren, die einen Zylinder, einen Kolben innerhalb des Zylinders und eine Stange, die an dem Kolben angebracht ist, aufweisen. Durch Erhöhen des Drucks innerhalb des Zylinders auf einer Seite des Kolbens (über den auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens), wird sich die Stange von dem Zylinder erstrecken oder in den Zylinder zurückziehen.
Der Begriff „Motor-Steuermodul“ betrifft irgendeine Vorrichtung oder Komponente, die geeignet ist, um Informationen an eine Steuerung für die horizontale Zerkleinerungsmaschine zu kommunizieren, die mit einem Motor ausgestattet ist, den die Steuerung benutzen kann, um die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors zu bestimmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung umfasst eine horizontale Zerkleinerungsmaschine, die ausgelegt ist, um Material zu verarbeiten. Die Zerkleinerungsmaschine weist einen Rahmen und einen Zuführtrichter auf, der ausgelegt ist, um das Material, das zu verarbeiten ist, aufzunehmen. Ein Zuführförderer ist dem Zuführtrichter zugeordnet und ausgelegt, um das Material in eine Verarbeitungsrichtung zu bewegen. Ein Zerkleinerungszylinder ist ausgelegt, um sich um eine im Allgemeinen horizontale Zerkleinerungsachse zu drehen, und eine Zuführwalzenanordnung ist an dem Rahmen an dem hinteren Ende des Zuführtrichters und vor dem Zerkleinerungszylinder montiert. Die Zuführwalzenanordnung weist eine Zuführwalze auf, die ausgelegt ist, um sich um eine im Allgemeinen horizontale Achse in eine erste Richtung, die das Material hin zu dem Zerkleinerungszylinder drängt, und eine zweite Richtung, die das Material von dem Zerkleinerungszylinder weg drängt, zu drehen. Eine Steuerung ist an der Zuführwalze wirkangebracht und ausgelegt, um die Drehgeschwindigkeit der Zuführwalze zu steuern. Die Steuerung ist auch an dem Zuführförderer wirkangebracht und ausgelegt, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers zu steuern. Des Weiteren ist die Steuerung ausgelegt, um die Drehgeschwindigkeit der Zuführwalze und die Geschwindigkeit des Zuführförderers zu steuern, um ein vorbestimmtes gewünschtes Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit zu erhalten.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist eine Antriebseinheit mit einem Motor und einem Motor-Steuermodul auf, das mit der Steuerung wirkverbunden und ausgelegt ist, um der Steuerung ein Signal zu kommunizieren, das die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors anzeigt. Die Steuerung ist auch an dem Motor wirkangebracht und ausgelegt, um mindestens einige Aspekte des Betriebs des Motors zu steuern. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung ausgelegt, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers proportional zu der Kraftstoffverbrauchsrate des Motors einzustellen.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sowie der beste Modus, der den Erfindern bekannt ist, zum Ausführen der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und es folgt eine ausführliche Beschreibung davon. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass die Erfindung auf die bestimmte beschriebene Ausführungsform oder auf die Verwendung in Verbindung mit der Vorrichtung, die hierin dargestellt wird, begrenzt wird. Daher umfasst der Umfang der Erfindung, der von den Erfindern betrachtet wird, alle Äquivalente des Gegenstands gemäß den Ansprüchen sowie verschiedene Änderungen und alternative Ausführungsformen, die normalerweise dem Fachmann auf dem Gebiet, das die Erfindung betrifft, in den Sinn kommen. Die Erfinder erwarten, dass Fachleute solche Veränderungen einsetzen, die ihnen angemessen erscheinen, einschließlich der Ausführung der Erfindung in einer anderen Weise als der ausdrücklich hierin beschriebenen. Zudem ist jede Kombination der Elemente und Komponenten der Erfindung, die hierin beschrieben werden, in jeder möglichen Variation von der Erfindung umschlossen, soweit hierin nichts anderes angegeben oder klar durch den Kontext ausgeschlossen wird.
Figurenliste
Die aktuell bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden in den beigefügten Zeichnungen wie folgt dargestellt, in denen durchweg gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen:

1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine, die mit dem Steuersystem der Erfindung ausgestattet ist, die Folgendes zeigt: (a) die Drehrichtung ihrer Zuführwalze während eines normalen Betriebs, (b) den vertikalen Bewegungsbereich des Zuführwalzenträgers und damit der Zuführwalze und (c) die Drehrichtung des Zerkleinerungszylinders.
2 ist eine Draufsicht der Maschine, die in 1 gezeigt ist.
3 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines Abschnitts der Maschine, die in 1 und 2 dargestellt ist, die die Platzierung und Drehrichtung ihrer Zuführwalze relativ zu einem Zuführstrom von gleichförmig bemessenem Zuführmaterial zeigt.
4 ist eine grafische Darstellung von ausgewählten Betriebsparametern für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

BESCHEIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen, die als Teil der gesamten schriftlichen Beschreibung dieser Erfindung zu betrachten sind. Die gezeichneten Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und bestimmte Merkmale der Erfindung können der Klarheit und Prägnanz halber im Maßstab oder etwas in schematischer Form übertrieben gezeigt sein.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist Maschine 10 eine horizontale Zerkleinerungsmaschine, die ausgelegt ist, um Stämme, Stümpfe, Gestrüpp oder andere Holzmaterialien zu verarbeiten. Das Material, das zu verarbeiten ist, wird auf einem Zuführförderer 12 platziert, der sich an dem Boden von Zuführtrichter 14 befindet und diesem zugeordnet ist. Förderer 12 wird durch ein herkömmliches Antriebssystem betrieben, um das Material in Verarbeitungsrichtung D (nach rechts, wie in 1 gezeigt) zu Zuführwalzenanordnung 16 zu tragen. Dieses Antriebssystem ist ausgelegt, um Förderer 12 sowohl in eine Vorwärts- als auch in eine Rückwärtsrichtung (d.h. jeweils nach rechts und links, wie in 1 gezeigt) und bei variablen Geschwindigkeiten anzutreiben. Zuführwalzenanordnung 16 ist schwenkbar an dem Rahmen 18 der Maschine an dem hinteren Ende von Zuführtrichter 12 und über und vor Zerkleinerungsmechanismus 20 montiert. Zuführwalze 22 von Zuführwalzenanordnung 16 wird durch ein herkömmliches Antriebssystem betrieben, um Zuführwalze 22 in sowohl eine Richtung im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn (wie in 1 und 3 gezeigt ist) um eine im Allgemeinen horizontale Drehachse 23, die senkrecht zu der Seite ist, wie in 3 gezeigt ist, und bei variablen Geschwindigkeiten anzutreiben. Zuführwalze 22 ist ausgelegt, um sich in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn (wie in 1 gezeigt) zu drehen, wenn die Maschine in ihrem normalen Betriebsmodus betrieben wird, um Material in dem Zuführtrichter in Kontakt mit dem Zerkleinerungsmechanismus zu drängen. Zerkleinerungsmechanismus 20 umfasst einen horizontal montierten Zerkleinerungszylinder 24 mit Schneidelementen 26, die auf seiner ringförmigen Fläche angeordnet sind, wie in 3 gezeigt. Zerkleinerungszylinder 24 ist ausgelegt, um sich in eine Richtung im Uhrzeigersinn (wie in 1 gezeigt) um eine im Allgemeinen horizontale Zerkleinerungsachse 25 zu drehen (in 3 senkrecht zu der Seite ausgerichtet gezeigt).
Material, das durch den Zerkleinerungsmechanismus verarbeitet wird, geht durch Gitter 28 und auf Ausgabeförderer 30 zur Entfernung aus der Maschine. Antriebseinheit 32, die vorzugsweise Verbrennungsmotor 34 und einen herkömmlichen Hydraulikkreis, der einen oder mehrere Hydraulikmotoren (nicht gezeigt) enthält, aufweist, ist bereitgestellt, um Zerkleinerungszylinder 24, das Antriebssystem für Zuführförderer 12, das Antriebssystem für Zuführwalze 22 und das Antriebssystem für Ausgabeförderer 30 anzutreiben und zu betreiben.
Das Steuersystem weist Steuerung 36 auf, die an dem Motor-Steuermodul 38 wirkangebracht ist, das mit der Steuerung wirkverbunden und ausgelegt ist, um der Steuerung ein Signal zu kommunizieren, das die Kraftstoffverbrauchsrate von Motor 34 anzeigt. Steuerung 36 ist auch an Motor 34, die Antriebssysteme für Zuführförderer 12 und Zuführwalze 22 und an einen Hebemechanismus wirkangebracht, der vorzugsweise einen oder mehrere lineare Aktoren 40 zum Einstellen der vertikalen Position der Zuführwalze 22 umfasst. Steuerung 36 befindet sich in der Station 42 des Bedieners von Maschine 10 (in 1 gezeigt) und ist ausgelegt, um zumindest einige Aspekte des Betriebs von Motor 34, des Betriebs der Antriebssysteme für Zuführförderer 12 und Zuführwalze 22 und des Hebemechanismus zum Einstellen der vertikalen Position von Zuführwalze 22 zu steuern. Die Steuerung kann von Station 42 des Bedieners oder entfernt über Fernsteuerung 44 (in 1 gezeigt) betrieben werden. Vorzugsweise betreibt die Steuerung das Antriebssystem zum Drehen von Zuführwalze 22 und das Antriebssystem für Zuführförderer 12 während normalen Betriebsbedingungen, so dass das Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit etwa 1,5 beträgt, wenn die Drehgeschwindigkeit der Zuführwalze in eine lineare Geschwindigkeit (U/min × 2πr (RPM × 2πr)) umgewandelt wird und beide Geschwindigkeiten im Sinne eines linearen Abstands pro Zeiteinheit ausgedrückt werden.
Vorzugsweise wird Steuerung 36 die Geschwindigkeit von Zuführförderer 12 proportional zu der Motor-Kraftstoffverbrauchsrate einstellen, wenn die Maschine betrieben wird. 4 stellt einen bevorzugten Betriebsmodus der Erfindung dar, für den gute Ergebnisse erzielt wurden, durch Auswählen einer vorbestimmten Anlauflast-Kraftstoffverbrauchsrate R_START, die etwa 20 % der maximalen Nennkraftstoffverbrauchsrate des Motors beträgt, einer vorbestimmten Mindestbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate R_MIN, die etwa 80 % der maximalen Nennkraftstoffverbrauchsrate des Motors beträgt, und einer vorbestimmten Maximalbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate R_MAX, die etwa 93 % der maximalen Nennkraftstoffverbrauchsrate des Motors beträgt. Natürlich können andere Raten ausgewählt werden, solange R_MAX größer ist als R_MIN und R_MIN größer ist als R_START.
Wenn der Motor gestartet wird und der Motor Kraftstoff bei einer Rate verbraucht, die kleiner oder gleich R_START ist, d.h. bei einer Kraftstoffverbrauchsrate innerhalb des Bereichs „A“, der in 4 gezeigt ist, wird die Steuerung das Antriebssystem für Zuführförderer 12 betreiben, um Material aus Zuführtrichter 14 hin zu Zuführwalzenanordnung 16 zu bewegen. Dann, wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate von R_START auf eine Rate ansteigt, die nicht größer ist als R_MIN, d.h. bei einer Kraftstoffverbrauchsrate mit Bereich „B“, der in 4 gezeigt ist, wird Steuerung 36 den Hebemechanismus veranlassen, Zuführwalzenanordnung 16 auf eine vorbestimmte gehobene Position zu heben, wie etwa zum Beispiel, den Boden von Zuführwalze 22 um 25 Zoll über die Fläche von Zuführförderer 12 zu heben und ihn in der gehobenen Position zu halten. Wenn die Zuführwalzenanordnung gehoben wird, wird die Drehrichtung der Zuführwalze umgekehrt, wie durch Vergleichen von 1 und 3 gezeigt wird, und die Steuerung stellt die Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit und/oder die Zuführförderer-Geschwindigkeit ein, um das Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit auf ein vorbestimmtes niedrigeres Verhältnis zu verringern. Vorzugsweise wird das Verhältnis von Zuführwalze-Geschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit in diesem Nachzerkleinerungsmodus auf etwa 0,7 reduziert. Diese Einstellungen veranlassen die Zuführwalze, den oberen Abschnitt des Zuführstroms von dem Zerkleinerungsmechanismus-Einlass weg zu drücken, anstatt hin zu ihm. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate auf R_START verringert wird, wird die Steuerung die Zuführwalzenanordnung auf ihre ursprüngliche Position absenken und ihre Drehrichtung wieder derart umkehren, dass sie Material hin zu dem Zerkleinerungsmechanismus leitet. Die Steuerung wird auch die Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit und/oder die Zuführförderer-Geschwindigkeit einstellen, um das Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit auf seinen normalen Betriebswert zurückzuführen, d.h. auf einen Wert von etwa 1,5. Wenn ein Farbstoff oder anderes Additiv in dem Nachzerkleinerungsmodus aufgetragen wird, ist die Steuerung auch an ein herkömmliches Additivversorgungssystem (nicht gezeigt) wirkangebracht und ausgelegt, um die Auftragung des Additivs durch Additiv-Düse 46 (in 3 gezeigt) derart zu steuern, dass es nur in den Zuführstrom proportional zu der Material-Zuführrate eingeführt wird und nur, wenn Zuführmaterial auf dem Zuführförderer vorhanden ist.
Wenn die Steuerung bestimmt, dass Motor 34 Kraftstoff bei einer Rate verbraucht, die größer ist als R_MIN, aber nicht größer ist als R_MAX, d.h. bei einer Kraftstoffverbrauchsrate innerhalb von Bereich „C“, der in 4 gezeigt ist, wird Steuerung 36 die Geschwindigkeit von Zuführförderer 12 proportional zu der Kraftstoffverbrauchsrate von Motor 34 einstellen. Daher wird in dieser Ausführungsform der Erfindung, wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate zwischen der vorbestimmten Mindestbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate R_MIN und der vorbestimmten Maximalbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate R_MAX zunimmt, Steuerung 36 die Geschwindigkeit von Zuführförderer 12 proportional verringern. Ähnlich wird, wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate innerhalb der Raten, die durch Bereich „C“ von 4 angezeigt werden, abnimmt, Steuerung 36 die Geschwindigkeit von Zuführförderer 12 proportional erhöhen. Wenn die Steuerung bestimmt, dass Motor 34 Kraftstoff bei einer Rate verbraucht, die größer ist als R_MAX, d.h. bei einer Kraftstoffverbrauchsrate innerhalb von Bereich „D“, der in 4 gezeigt ist, wird Steuerung 36 den Zuführförderer anhalten, bis die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate unter R_MAX fällt, wobei die Steuerung an diesem Punkt den Zuführförderer in die Vorwärtsrichtung neustarten wird.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst daher ein System zum Steuern und Aufrechterhalten einer Drosselzufuhr- oder regulierten Zufuhrbedingung einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine. Dieses Steuersystem weist eine Steuerung, Mittel zum Bestimmen von Echtzeit-Motor-Kraftstoffverbrauchsraten, einen Hebemechanismus zum Heben der Zuführwalze und einen Drehantrieb zum Drehen der Zuführwalze in beide Drehrichtungen auf, um wahlweise Material hin zu oder weg von dem Zerkleinerungsmechanismus zu leiten. Das Steuersystem weist auch einen Antriebsmechanismus für den Zuführförderer auf, der ausgelegt ist, um den Zuführförderer bei einer variablen Geschwindigkeit und in sowohl eine Vorwärtsals auch in eine Rückwärtsrichtung anzutreiben. Bei einem normalen Betrieb, wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate nicht größer ist als R_START, wird die Steuerung den Zuführförderer-Antriebsmechanismus und den Drehantrieb für die Zuführwalze veranlassen, bei Geschwindigkeiten zu arbeiten, die ein vorbestimmtes gewünschtes Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit erzeugen. Die Steuerung wird auch die Zuführwalze veranlassen, sich in die Drehrichtung zu drehen, die Material hin zu dem Zerkleinerungsmechanismus leitet. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate über R_START zugenommen hat, wird die Steuerung den Hebemechanismus veranlassen, die Zuführwalzenanordnung auf eine vorbestimmte gehobene Position zu heben und sie in der gehobenen Position zu halten. Wenn die Zuführwalzenanordnung gehoben wird, wird die Drehrichtung der Zuführwalze umgekehrt, um Material weg von dem Zerkleinerungsmechanismus zu leiten, und die Zuführförderer-Geschwindigkeit und/oder die Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit werden eingestellt, um das Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit auf eine vorbestimmte niedrigere Stufe zu verringern. Zudem wird die Steuerung den Zuführförderer-Antriebsmechanismus betreiben, um den Zuführförderer bei einer Geschwindigkeit anzutreiben, die proportional zu der Motor-Kraftstoffverbrauchsrate ist. Diese Einstellungen veranlassen die Zuführwalze, den oberen Abschnitt des Zuführstroms von dem Zerkleinerungsmechanismus-Einlass weg zu drücken anstatt hin zu ihm, und sie können verhindern, dass der Motor bei einem Arbeitszyklus arbeitet, der außerhalb des empfohlenen Bereichs liegt. Wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate auf eine Rate zwischen R_MIN und R_MAX zunimmt, wird die Steuerung den Zuführförderer veranlassen, sich als Reaktion darauf proportional zu verlangsamen. Wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate in dem Bereich zwischen R_MIN und R_MAX abnimmt, wird die Steuerung den Zuführförderer veranlassen, als Reaktion darauf proportional zu beschleunigen. Wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate zunimmt, um größer als R_MAX zu sein, wird die Steuerung den Zuführförderer anhalten, bis die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate unter R_MAX fällt, wobei die Steuerung an diesem Punkt den Zuführförderer in die Vorwärtsrichtung neustarten wird.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass dieses Steuersystem dem Motor einer horizontalen Zerkleinerungsmaschine erlaubt, bei einer gesteuerten Kraftstoffverbrauchsrate zu arbeiten, und dem Zerkleinerungsmechanismus der Maschine, unter einer kontinuierlich regulierten Zufuhr- oder Drosselzufuhrbedingung zu arbeiten. Wenn Additive zu dem Produkt in dem Nachzerkleinerungsmodus hinzugefügt werden, sind die Additive gleichförmig verteilt. Die regulierte Zufuhrbedingung ermöglicht dem Maschinenbediener, eine maximale Kraftstoffersparnis und Motorlebensdauer zu erhalten. Die Drosselzufuhrbedingung ermöglicht dem Maschinenbediener, durch Erzeugen einer gleichförmigeren Produkt-Partikelgröße eine bevorzugte Produktqualität zu erhalten. In vielen Fällen können sowohl die Vorteile der regulierten Zufuhrbedingung als auch diejenigen der Drosselzufuhrbedingung erreicht werden.
Obwohl diese Beschreibung viele Einzelheiten enthält, sind diese nicht auszulegen, um den Umfang der Erfindung zu beschränken, sondern lediglich um Darstellungen der aktuell bevorzugten Ausführungsform davon sowie den besten Modus zum Ausführen der Erfindung, der von den Erfindern betrachtet wird, bereitzustellen. An der Erfindung, wie hierin beschrieben, können verschiedene Änderungen und Anpassungen vorgenommen werden, wie für Fachleute auf dem Gebiet, das die Erfindung betrifft, verständlich sein werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/265104 [0001]

Claims

Horizontale Zerkleinerungsmaschine, die ausgelegt ist, um Material zu verarbeiten, wobei die Zerkleinerungsmaschine Folgendes umfasst: (a) einen Rahmen, (b) einen Zuführtrichter, der ausgelegt ist, um das Material, das zu verarbeiten ist, aufzunehmen, (c) einen Zuführförderer, der dem Zuführtrichter zugeordnet und ausgelegt ist, um das Material in eine Verarbeitungsrichtung zu bewegen, (d) einen Zerkleinerungszylinder, der ausgelegt ist, um sich um eine im Allgemeinen horizontale Zerkleinerungsachse zu drehen, (e) eine Zuführwalzenanordnung, die an dem Rahmen an dem hinteren Ende des Zuführtrichters und vor dem Zerkleinerungszylinder montiert ist, wobei die Zuführwalzenanordnung eine Zuführwalze aufweist, die ausgelegt ist, um sich um eine im Allgemeinen horizontale Achse in eine erste Richtung, die das Material hin zu dem Zerkleinerungszylinder drängt, und eine zweite Richtung, die das Material von dem Zerkleinerungszylinder weg drängt, zu drehen, (f) eine Steuerung, die Folgendes ist: (i) an der Zuführwalze wirkangebracht und ausgelegt, um die Drehgeschwindigkeit der Zuführwalze zu steuern, (ii) an dem Zuführförderer wirkangebracht und ausgelegt, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers zu steuern, (iii) ausgelegt, um die Drehgeschwindigkeit der Zuführwalze und die Geschwindigkeit des Zuführförderers zu steuern, um ein vorbestimmtes Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit zu erhalten.
Horizontale Zerkleinerungsmaschine nach Anspruch 1: (a) die eine Antriebseinheit mit einem Motor aufweist, (b) die ein Motor-Steuermodul aufweist, das mit der Steuerung wirkverbunden und ausgelegt ist, um der Steuerung ein Signal zu kommunizieren, das die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors anzeigt, (c) wobei die Steuerung ausgelegt ist, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers proportional zu der Kraftstoffverbrauchsrate des Motors einzustellen.
Horizontale Zerkleinerungsmaschine nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ausgelegt ist, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers proportional zu erhöhen, wenn die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors abnimmt.
Horizontale Zerkleinerungsmaschine nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ausgelegt ist, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers proportional zu verringern, wenn die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors zunimmt.
Horizontale Zerkleinerungsmaschine nach Anspruch 2: (a) die einen Hebemechanismus zum Einstellen der vertikalen Position der Zuführwalze aufweist, (b) wobei die Steuerung mit dem Hebemechanismus wirkverbunden und ausgelegt ist, um die vertikale Position der Zuführwalze einzustellen, (c) wobei die Steuerung ausgelegt ist, um die Drehgeschwindigkeit und die Drehrichtung der Zuführwalze zu steuern, (d) wobei die Steuerung ausgelegt ist, um eine vorbestimmte Anlauflast-Kraftstoffverbrauchsrate für den Motor zu empfangen, (e) wobei die Steuerung ausgelegt ist, um eine vorbestimmte Mindestbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate für den Motor zu empfangen, (f) wobei die Steuerung ausgelegt ist, um die Zuführwalze zu heben und um die Drehrichtung der Zuführwalze umzukehren, wenn die Steuerung bestimmt, dass der Motor Kraftstoff bei einer Rate verbraucht, die größer ist als die vorbestimmte Anlauflast-Kraftstoffrate und nicht größer ist als die vorbestimmte Mindestbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate.
Horizontale Zerkleinerungsmaschine nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ausgelegt ist, um die Zuführförderer-Geschwindigkeit und/oder die Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit einzustellen, wenn die Zuführwalze gehoben wird, um das Verhältnis von Zuführwalze-Drehgeschwindigkeit zu Zuführförderer-Geschwindigkeit auf eine vorbestimmte niedrigere Stufe zu verringern.
Horizontale Zerkleinerungsmaschine nach Anspruch 5: (a) wobei die Steuerung ausgelegt ist, um eine vorbestimmte Maximalbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate für den Motor zu empfangen, (b) wobei die Steuerung ausgelegt ist, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers proportional zu erhöhen, wenn die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors abnimmt, wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate zwischen der vorbestimmten Mindestbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate und der vorbestimmten Maximalbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate liegt, (c) wobei die Steuerung ausgelegt ist, um die Geschwindigkeit des Zuführförderers proportional zu verringern, wenn die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors ansteigt, wenn die Motor-Kraftstoffverbrauchsrate zwischen der vorbestimmten Mindestbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate und der vorbestimmten Maximalbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate liegt.
Horizontale Zerkleinerungsmaschine nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ausgelegt ist, um den Zuführförderer anzuhalten, wenn die Steuerung bestimmt, dass der Motor Kraftstoff bei einer Rate verbraucht, die größer oder gleich der vorbestimmten Maximalbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate ist.
Horizontale Zerkleinerungsmaschine nach Anspruch 8, wobei, nachdem die Steuerung den Zuführförderer angehalten hat, da der Motor Kraftstoff bei einer Rate verbraucht, die größer oder gleich der vorbestimmten Maximalbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate ist, wenn die Steuerung bestimmt, dass der Motor Kraftstoff bei einer Rate verbraucht, die kleiner ist als die vorbestimmte Maximalbetrieb-Kraftstoffverbrauchsrate für den Motor, die Steuerung ausgelegt ist, um den Zuführförderer neu zu starten.