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Die Erfindung betrifft eine Messertrommel zum Zerkleinern von Holz mit auf ihrem Umfang angeordneten, im Wesentlichen parallel zu ihrer Axialrichtung verlaufenden Messern, die in Rotationsrichtung hinter im Wesentlichen parallel zu ihnen verlaufenden Taschen liegen, wobei in Rotationsrichtung vor den Taschen ein spiralsegmentförmig verlaufender Mantelabschnitt angeordnet ist.
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Für die Herstellung von Hackschnitzeln etc. werden Maschinen eingesetzt, in denen die eingangs beschriebenen Messertrommeln zum Einsatz kommen. Derartige Zerkleinerungsmaschinen sind beispielsweise aus der
DE 197 13 726 C1 oder der
DE 198 18 165 A1 bekannt.
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Die Messertrommeln werden motorgetrieben in Rotation versetzt. Das zu zerkleinernde bzw. zu zerhackende Holz wird dann bezogen auf die Messertrommeln diesen in Radialrichtung zugeführt und durch die Messer zerhackt. Es sind Vorrichtungen mit unterschiedlichen Varianten der Zuführung des zu zerkleinernden Holzes bekannt. Bei einer Variante wird das Holz senkrecht über die Schwerkraft der Messertrommel zugeführt. Damit liegt das Holz mit dem Eigengewicht immer an der Mantelfläche der Messertrommel an. Die Länge der dabei erzeugten Hackschnitzel wird dabei hauptsächlich bestimmt über den Betrag des spiralsegmentförmigen Einzuges, mit dem dieser an seinem Ende von einem kreissegmentförmigen Verlauf radial nach innen abweicht. Dieser Einzug des in Rotationsrichtung vor den Messern liegenden Mantelabschnitts, der an seinem Ende in die Tasche übergeht, bewirkt, dass ein hinter der Tasche angeordnetes Messer oberhalb und unterhalb seiner in Rotationsrichtung vorne liegenden Schneide frei ist.
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Bei einer anderen Variante wird das zu zerkleinernde Holz horizontal über einen Zwangszuführung mit Einzugswalzen der Messertrommel zugeführt. Hierbei wird die Länge der erzeugten Hackschnitzel zusätzlich beeinflusst durch zwei weitere Parameter, die Einzugsgeschwindigkeit und die Drehzahl bzw. Anzahl der Messer der Messertrommel. Die Mantelabschnitte der Messertrommel müssen um mindestens den Betrag der Länge der zu erzeugenden Hackschnitzel zwischen den Messern zurückweichen. Das heißt aber auch, dass die Parameter in geringen Toleranzen aufeinander abgestimmt sein müssen, um Hackschnitzel der gleichen Länge mit geringen Abweichungen zu erhalten.
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Problematisch bei diesen vorbekannten Vorrichtungen ist daher insbesondere eine beabsichtigte Änderung hinsichtlich der Länge der zur erzeugenden Hackschnitzel.
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Es ist offensichtlich und bekannt, dass bei einer beabsichtigten Änderung der gewünschten Länge eine völlig andere Messertrommeln einzubauen wäre. Dies erhöht deutliche die Lager-, Material- und Anschaffungskosten. Alternativ könnte die Vorschubgeschwindigkeit geändert werden, mit der zu zerkleinerndes Holz der rotierenden Messertrommel und deren Messern zugeführt wird, was aber nur in gewissen Toleranzbereichen möglich ist.
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Während die erst dieser Lösungen relativ aufwendig ist, verringert die letztere Lösung in erheblichem Maße die Ausgabemenge einer entsprechenden Zerkleinerungsmaschine.
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Ein weiteres und hier im Vordergrund stehendes Problem bei den bisher bekannten Maschinen ist, dass bei den Messertrommeln nicht nur die Messer sondern grundsätzlich auch die spiralförmig verlaufenden Mantelabschnitte durch die permanente Beaufschlagung mit zu zerkleinerndem Holzmaterial verschleißen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das zu zerkleinernde Holz durch anhaftenden Sand etc. eine besonders abrasive Wirkung haben kann.
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Hinzu kommt, dass der Verschleiß der spiralförmig verlaufenden Mantelabschnitte über die Länge parallel zur Rotationsachse, aufgrund der Holzzuführung, nicht gleichmäßig und oft in der Mitte größer als an in den Randbereichen ist.
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Um auf einen Verschleiß der Messertrommeln reagieren zu können, werden Messertrommeln als Ersatz vorgehalten, um so durch einen Austausch der Messertrommeln den Betrieb aufrechterhalten zu können.
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Eine verschlissene, ausgetauschte Messertrommel wird üblicherweise dann zur Aufarbeitung gebracht, wobei dabei die üblicherweise aufgeschweißten Mantelabschnitte aufwendig von der inneren Konstruktion der Messertrommel gelöst und dann durch neu eingeschweißte Teile ersetzt werden.
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Die beschriebene Vorhaltung und Aufarbeitung von Messertrommeln ist relativ aufwendig und kostenträchtig.
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Aus
WO 2016 078764 A1 ist eine Messertrommel bekannt geworden, in der eine stufenartige oder stufenlose Verstellung für Distanzstücke vorgesehen ist. Wenn auch die dort vorgestellte Vorrichtung sicherlich in einigen Anwendungen oder Technologien ihre Berechtigung aufweist, so zeigt sich doch bei höheren Drehzahlen eine Unwuchtproblematik. Der vorgeschlagen Stand der Technik zeigt weiter einen erhöhten Einstellungs-, Wartungs- und Ausrüstungsbedarf. Insbesondere durch die vorhandenen Stellmechanismen für die Distanzstücke an der vorgeschlagenen Messertrommel ergibt sich eine bei bestimmten oder höheren Drehzahlen nicht mehr beherrschbare Unwucht. Auch mag es bei einer stufenlosen Verstellmöglichkeit zu einem Verrutschen der Distanzstücke kommen, so dass erst während des Betriebes eine Unwucht entsteht. In diesem Zusammenhang mag es auch in einer Vorstufe des Verrutschens möglich sein, dass die Exaktheit der herzustellenden Hackschnitzel leidet und ggfs. längere Zeit ungenau geschnittenes Material hergestellt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Messertrommel der oben genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass die angesprochenen Probleme überwunden werden können.
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Die Erfindung bezieht sich dabei auf eine Messertrommel zum Zerkleinern, bevorzugt von Holz, mit einer Achse und auf ihrem Umfang angeordneten, im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung verlaufenden Messern mit Schneiden, die in Rotationsrichtung hinter im Wesentlichen parallel zu ihnen verlaufenden Taschen liegen,
wobei in Rotationsrichtung vor den Taschen ein spiralsegmentförmig verlaufender Mantelabschnitt angeordnet ist, welcher austauschbar und formschlüssig an der Messertrommel angebracht ist,
wobei ein Abstand gebildet aus der Differenz der Radien der Schneide des Messers und dem Mantelabschnitt am Übergang zur Tasche einen Wert der Spangeometrie einstellt.
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Die Aufgabe für eine Messertrommel wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Einstellung der Spangeometrie unterschiedliche Mantelabschnitte mit differenzierten Radien am Übergang zur Tasche anbringbar sind.
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Zusätzlich kann der Mantelabschnitt eine Verschleißschicht aufweisen, welche die Standzeit des Mantelabschnitts prolongiert.
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Alternativ oder kumulativ können die Taschen und/oder die Schneiden der Messer in axialer Erstreckung der Messertrommel entlang einer Linie angeordnet sein. Diese Linie kann entweder parallel zur Achse der Messertrommel angeordnet sein oder winklig zu einer derartigen „Ideallinie“ ausgeführt sein um einen „ziehenden“ Schnitt entlang der Kraftwirkungslinie (tangential zum Umfang) am Schneidgut zu erhalten.
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Alternativ oder kumulativ kann der Mantelabschnitt in axialer Erstreckung der Messertrommel aus mehreren Segmenten gebildet sein.
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Alternativ oder kumulativ kann der Mantelabschnitt in Umfangsrichtung der Messertrommel aus mehreren Segmenten gebildet sein.
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Alternativ oder kumulativ können der oder die Mantelabschnitte in axialer Erstreckung und/oder entlang des Umfanges der Messertrommel eine im Wesentlichen ebene respektive gerundete Oberfläche ausbilden.
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Alternativ oder kumulativ kann zwischen dem Mantelabschnitt und der Tasche eine Kante an der Messertrommel zur formschlüssigen Anlage des Mantelabschnitts angeordnet sein. Dies begünstigt die Montage des Mantelabschnittes.
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Alternativ oder kumulativ können zur formschlüssigen Anbindung des der der Mantelabschnitte mit der Messertrommel von der Oberfläche aus Schrauben angeordnet sein. Auch wären Klemmmittel denkbar, die durch einfaches Einschieben für einen formschlüssigen und sicheren Verbund aus Messertrommel und Mantelabschnitt sorgen.
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Die Aufgabe zur Verbesserung einer Messertrommel respektive eines Trommelhackers wird insbesondere auch durch ein System aus Messertrommel und an dieser anbringbaren Mantelabschnitten zur Einstellung unterschiedlicher Spangeometrien bei der Zerkleinerung, insbesondere von Holz, gelöst, bei welchem verschiedene Sätze an Mantelabschnitten am Übergang zur Tasche zusammen mit der Messertrommel unterschiedliche Radien ausbilden und somit eine Einstellbarkeit der Geometrie des Schnittgutes ermöglichen.
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Insgesamt kann nun mit einem Verfahren zum Betreiben eines Trommelhackers, umfassend eine Messertrommel gemäß der Erfindung, einen Antrieb für die Messertrommel und eine Zuführvorrichtung für Material, bevorzugt Holz, die Spangeometrie des zu produzierenden zerkleinerten Materials, bevorzugt Hackschnitzel aus besagtem Holz, darin bestehen, dass zur Nachstellung der Spangeometrie und/oder zur Neujustierung der Spangeometrie die Mantelabschnitte ausgetauscht werden. Bevorzugt wird dabei für den Austausch der Mantelabschnitte aufgrund von Verschleiß ein Satz gleichartiger/benötigter Mantelabschnitte vorgehalten. Wird die Spangröße verändert wird, können die Mantelabschnitte abgeschraubt und eine andere Radiengröße der Mantelabschnitte, bevorzugt der Mantelabschnitte am Übergang zur Tasche, an der Messertrommel angebracht werden.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei einem Verschleiß eines der auf dem Umfang der Messertrommel angeordneten spiralsegmentförmigen Mantelabschnitte, dieser einfach ausgewechselt werden kann und somit die Betriebsfähigkeit einer Zerkleinerungsvorrichtung schneller wieder herstellbar ist: statt wie bisher die Messertrommel vollständig und aufwendig aus einer Maschine ausbauen zu müssen, kann man sich bei einer erfindungsgemäßen Messertrommel darauf beschränken, lediglich den oder die verschlissenen Mantelabschnitte auszuwechseln. Dies ist mit erheblich weniger Aufwand verbunden.
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Sollte von mehreren spiralsegmentförmig verlaufenden Mantelabschnitten nur einer verschlissen sein, ist es außerdem ausreichend, nur diesen bedarfsweise zu wechseln. Sind bei einem spiralförmig verlaufenden Mantelabschnitt, der in Axialrichtung in mehrere Segmente aufgeteilt ist, zum Beispiel die mittleren Segmente mehr verschlissen, als die Randsegmente, kann es auch hier ausreichend sein, nur die verschlissenen Segmente des spiralförmigen Mantelabschnittes zu wechseln. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eingesetzte Bauteile bis zum endgültigen Erreichen ihrer Verschleißgrenze genutzt werden und nicht bereits deutlich vor Ende ihrer Lebensdauer ausgewechselt werden. Hierdurch kann der Betrieb einer Zerkleinerungsmaschine kostengünstiger erfolgen.
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Die Vorteile dieses Systems liegen insbesondere gegenüber dem Stand der Technik darin begründet, dass bis auf Verschleiß sich die verbauten respektive angeordneten Radien/Größen der Mantelabschnitte sich nicht verändern können. Bei entsprechender Auslegung wird es bei gleichartigen Mantelabschnitten entlang der Taschen entlang des Umfanges keine Unwucht der Messertrommel geben. Umständliches Justieren der notwendigen Radien kann entfallen, der Austausch kann insbesondere bei Verwendung von Schnellverschlüssen oder Klemmsystemen, in kürzester Zeit erfolgen
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die auszuwechselnden Elemente formschlüssig, besonders über Schrauben und/oder Klemmelementen an der Messertrommel zu befestigen. Das Auswechseln von verschlissenen Mantelabschnitten ist auf diese Weise besonders schnell erreichbar.
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Während ein erfindungsgemäßes Element grundsätzlich auch nur aus der Mantelfläche bestehen kann, ist das Element, das auswechselbar ist, bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einem den spiralsegmentförmig verlaufenden Mantelabschnitt tragenden Unterbau versehen.
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Durch die Wahl eines passenden Unterbaus ist es dabei auch möglich den spiralsegmentförmigen Verlauf der Mantelfläche zu bestimmen. Insbesondere kann dabei durch Anpassung der in Rotationsrichtung hinten liegenden Höhe des Unterbaus ein anderer Einzug des spiralsegmentförmigen Verlaufes gegenüber einem kreisförmigen Verlauf bewirkt werden, was sich auf die Größe des Hinterschnittes auswirkt, mit der die Messer die ihnen zugeführten Holzelemente zerhacken.
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Es hat sich herausgestellt, dass auf diese Weise die Länge der erzeugten Hackschnitzel bedarfsweise angepasst werden kann, ohne dass wie im Stand der Technik hierfür entweder völlig andere, nur zeitaufwendig zu installierende Messertrommeln vonnöten sind.
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Vielmehr kann mit einem einheitlichen ggf. auch standardisierten Grundkörper einer Messertrommel diese an unterschiedlichsten Bedarf durch Wahl passender Unterbauten für die Elemente angepasst werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Dabei zeigt:
- 1 Prinzipskizze einer Messertrommel zum Zerkleinern von Holz in der Seitenansicht.
- 2 Verwendung einer Messertrommel in einer vertikalen Schneidmühle zum Zerkleinern von Holz
- 3 Verwendung einer Messertrommel in einem Trommelhacker zum Zerkleinern von Holz
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Die 1 zeigt die Ansicht einer Messertrommel 12 zum Zerkleinern von Holz in einer Seitenansicht entlang der Axialrichtung. Die hier dargestellte Messertrommel 12 rotiert dabei im Uhrzeigersinn.
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Man erkennt über den Umfang 6 verteilte Messerblöcke 1, in denen Messer 2 in bekannter Weise festgeklemmt sind. In Rotationsrichtung 11 unmittelbar vor diesen Messern 2 finden sich Taschen 3, die sich im Wesentlichen parallel zur Achse 24 der Messertrommel 12 vor den Messern 2 erstrecken, so dass die Messer 2 mit ihren Schneiden 4 frei liegen.
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An ihren den Messern 2 abgewandten Seiten gehen die Taschen 3 in Mantelabschnitte 5 der Messertrommel 12 über. Diese Mantelabschnitte 5 verlaufen nicht kreissegmentförmig auf dem äußeren Umfang 6 der Messertrommel 12 sondern sind spiralsegmentförmig eingezogen. Hierdurch wird an dem den Taschen 3 zugewandten Ende der Mantelabschnitte 5 ein Einzug 7 bewirkt, mit dem der Mantelabschnitt 5 hier - in Radialrichtung gemessen - von dem kreisförmigen Umfang 6 der Messertrommel 12 abweicht. Aufgrund dieses Einzuges 7 kann das Messer 2 mit seiner Schneide 4 von ihm in Radialrichtung der Messertrommel 12 zugeführten Holzelementen Hackschnitzel abtrennen, wobei der Betrag des Einzuges 7 für die Länge der erzeugten Hackschnitzel verantwortlich ist. Um diesen Umstand noch mehr zu verdeutlichen sind an einer anderen Tasche entsprechende Radien R4 - Achse 24 zur Schneide 4 - und R5 - Achse 24 zum Umfang des Mantelabschnitts 5 am Übergang zur Tasche 3 - eingezeichnet. Das Delta zwischen Radius R5 und R6 ergibt den Abstand A, welcher wiederum eine substantielle Größe des Schneidgutes, respektive des Hackschnitzels, definiert.
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In dem hier dargestellten Beispiel ist vorgesehen, dass die Mantelabschnitte 5 jeweils an einem Unterbau 8 befestigt sind. Dabei können die Mantelabschnitte 5 zusammen mit diesem Unterbau 8 von der im Inneren der Messertrommel 12 vorgesehene Tragekonstruktion gelöst werden.
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Zum einen ist es so möglich, wenn ein Mantelabschnitt 5 seine Verschleißgrenze erreicht hat, diesen von der Messertrommel 12 zu lösen und durch einen neuen, unverschlissenen Mantelabschnitt 5 zu ersetzen.
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Die Befestigung des Mantelabschnittes und des Unterbaues kann dabei beispielsweise über Schrauben 9 erfolgen, was die Auswechselbarkeit erleichtert.
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Des Weiteren ist es möglich, die aus Mantelabschnitt 5 und Unterbau 8 bestehenden Elemente bedarfsweise auszugestalten und dabei insbesondere die hinten liegende Höhe 10 des Unterbaues 8 so zu wählen, dass die Größe des Einzuges 7 verändert wird. Somit ist es möglich, über die Verwendung von geeigneten Elementen aus Mantelabschnitt 5 und Unterbau 8 die Länge der mit der Messertrommel 12 erzeugten Hackschnitzel zu bestimmen respektive zu verändern.
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Die 2 zeigt die Verwendung einer auf die Erfindung beruhende Messertrommel 12 in einer vertikalen Schneidmühle 13. Diese Art der Schneidmühle 13 mit der Messertrommel 12 ermöglicht neben der Zerkleinerung von kleineren Holzstämmen und Ästen auch die Zerkleinerung von industriellen Holzabfällen, Borke oder Faserrohstoffe in Qualitätshackschnitzel.
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In dieser Schneidmühle 13, auch Trommelhacker genannt, erreicht das zu zerkleinernde Holz 14 über einen vertikalen Zuführtrichter 15 die Messertrommel 12. Aufgrund der Schwerkraft liegt das zu zerkleinernde Holz 4 mit dem Eigengewicht immer an der Mantelfläche der Messertrommel 12 an. Die Rotationsrichtung 11 der Messertrommel 12 ist in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn. Die mit der Messertrommel 12 rotierenden Messer 2 zerkleinern das zugeführte Holz zu Hackschnitzeln 16. Die Länge der dabei erzeugten Hackschnitzel wird dabei hauptsächlich bestimmt über den Betrag des spiralsegmentförmigen Einzuges 7 respektive dem Abstand A, mit dem dieser an seinem Ende von einem kreissegmentförmigen Verlauf radial nach innen abweicht.
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Die erzeugten Hackschnitzel 16 gelangen durch einen Rost 17 über den offenen Maschinenboden 18 in eine Transporteinrichtung 19, welche z.B. als Förderschnecke ausgebildet sein kann, die die Hackschnitzel zum nächsten Produktionsabschnitt befördert, z.B. Hackschnitzelbunker, Beleimungsvorrichtung oder Trockner.
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Die 3 zeigt die Verwendung einer auf die Erfindung beruhende Messertrommel 12 in einem Trommelhacker 20 mit horizontaler Materialzuführung, hier als Zwangszuführung 21 ausgeführt. Mit dieser Art der Trommelhacker 20 werden Qualitätshackschnitzel aus Stämmen, auch unterschiedlicher Holzarten, erzeugt.
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Das zu zerkleinernde Holz 14, hier Holzstämme, wird über eine Zwangszuführung 21 mit angetriebenen und speziell gezahnten Einzugswalzen 22 der Messertrommel 12 kontinuierlich zugeführt. Dabei ist die maximale Einzugshöhe 23 durch die Zwangszuführung beschränkt. Die Messer 2 der rotierenden Messertrommel 12 hacken das zu zerkleinernde Holz 14 in Hackschnitzel 16 der geforderten Länge.
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Die Länge der erzeugten Hackschnitzel 16 wird durch die Einzugsgeschwindigkeit, die Drehzahl der Messertrommel 12 und die Anzahl der Messer 2 auf dem Umfang der Messertrommel 12 bestimmt. Die Mantelabschnitte 5 der Messertrommel 12 müssen um mindestens den Betrag der Länge der zu erzeugenden Hackschnitzel 16 zwischen den Messern 2 zurückweichen. Das heißt, dass die Länge der Hackschnitzel 16 wesentlich durch den Einzug 7 bestimmt wird.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist der Mantelabschnitt 5 bevorzugt an einem Element angebracht, welches auswechselbar an der Messertrommel 12 angebracht ist. Um jetzt Hackschnitzel 16 unterschiedlicher Länge produzieren zu können, ist nur noch der Austausch der Elemente mit den entsprechenden Mantelabschnitten 5 notwendig. Ein Vorhalten mehrerer verschiedener Messertrommeln 12 ist somit nicht notwendig. Dies reduziert die Kosten und erhöht die Flexibilität in der Produktion.
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Nachdem die Messer 2 die Hackschnitzel 16 erzeugt haben, gelangen diese durch einen Rost 17 über den offenen Maschinenboden 18 in eine Transportvorrichtung 19, die die Hackschnitzel 16 zum nächsten Produktionsschritt befördert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messerblock
- 2
- Messer
- 3
- Taschen
- 4
- Schneide
- 5
- Mantelabschnitt
- 6
- Umfang
- 7
- Einzug
- 8
- Unterbau
- 9
- Schrauben
- 10
- Höhe
- 11
- Rotationsrichtung
- 12
- Messertrommel
- 13
- Schneidmühle
- 14
- Holz
- 15
- Zuführtrichter
- 16
- Hackschnitzel
- 17
- Rost
- 18
- Maschinenboden
- 19
- Transporteinrichtung
- 20
- Trommelhacker
- 21
- Zwangszuführung
- 22
- Einzugswalzen
- 23
- Einzugshöhe
- 24
- Achse
- 25
- Oberfläche
- 26
- Kante
- R4
- Radius Schneide
- R5
- Radius Mantelabschnitt 5 am Übergang zur Tasche 3
- A
- Abstand (Delta R4:R5)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19713726 C1 [0002]
- DE 19818165 A1 [0002]
- WO 2016078764 A1 [0013]
