DE2216640C3 - Schneidmühlenrotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine vorzugsweise zur Zerkleinerung großer, kompakter Teile aus Kunststoff od. dgl. dienende Schneidmühle mit waagrecht gelagertem Rotor, dessen tangential zur Rotoroberfläche angeordnete Messerblätter mit achsparallelen Schneiden mit im Mühlengehäuse befestigten Statormessern zusammenarbeiten.

Die Zerkleinerung großer kompakter Teile aus Kunststoff oder Werkstoffen mit ähnlichen Eigenschaften verursacht bei den bekannten Schneidmühlen meist erhebliche Schwierigkeiten. Vor allem treten beim Durchschneiden dieser Teile sehr große Schnittkräfte auf, die zur Zerstörung der in üblicher Bauart ausgeführten Maschinen führen können; zumindest aber werden diese Schneidmühlen zum Blockieren gebracht, d. h. eine normale Betriebsweise ist nicht möglich. Zwar wäre der Einsatz von Mühlen in besonders schwerer Ausführung denkbar, doch diese sind im Vergleich zu der mit ihnen erzielbaren Durchsatzmenge bezüglich Aufwand und Kosten zu unwirtschaftlich. Der als geschlossener Walzenläufer bekanntgewordene Schneidmühlenrotor stellt ebenfalls k:ine befriedigende Lösung dar. Bei diesem rundum geschlossenen, kreiszylindrischen Rotor ist kurz vor jedem Schneidmesser eine als Spannut zu bezeichnende Ausnehmung ίο angeordnet, die entweder in den Rotorumfang oder nach der DT-PS 16 07 475 in die Messerkörper eingearbeitet ist, durch die erreicht wird, daß nur ein Bruchteil des zu zerkleinernden Kunststoffbrockens vor die Messerschneiden des Rotors gelangt und ohne Überlastung der Maschine abgeschnitten werden kann. Auf diese Weise wird der Brocken ringsherum gleichsam abgeknabben, während die gebildeten Späne zwischen den Messern von Rotor und Stator weiter zerkleinert werden, bis sie als Feingut den Mahlraum durch das im Stator eingesetzte Sieb verlassen.

Nachteilig an dieser Rotorausführung ist, daß die erzieibare Durchsatzmenge verhältnismäßig klein bleibt und die Maschine unangenehm laut ist wegen der im Einlaufschacht oberhalb des Rotors herumfliegenden Gutteile. Außerdem setzt die Wahl des Einzugswinkels zwischen Mühlengehäuse und Rotor sehr sorgfältige und umfangreiche Untersuchungen voraus, da ein annehmbares Verhältnis zwischen Einkeilen und Herausfliegen der Gutbrocken gefunden werden muß. Nach der Erkenntnis der Erfindung treten nämlich die größten Schwierigkeiten dann auf, wenn ein Brocken zufällig mit einer größeren Fläche dein Rotor aufliegt: Dabei wird durch das in Eingriff kommende Rotormesser zunächst ein Span von dem Brocken abgeschält und in der Spannut aufgenommen (Fig. 1). Sobald diese aber vollständig mit Material angefüllt ist, muß der Gutbrocken entgegengesetzt zur Rotordrehung aus dem Einzugswinkel herausgequetscht werden (Fig. 2), da die Mühle sonst stehen bleibt und im ungünstigsten Fall sogar zerstört werden kann. Um dieses Herausquetschen im richtigen Zeitpunkt zu gewährleisten, muß der Einzugswinkel nach Größe, Form und Anordnung sehr sorgfältig bestimmt werden. Trotzdem geht bei dem Herausquetschen viel Energie durch Reibung und plastische Verformung des Gutbrockens auf Kosten der Mühlenleistung verloren.

Es wäre zwar eine Ausbildung des Rotors denkbar, bei der der abgeschälte Span durch eine Öffnung irgendwohin abgeführt wird, so daß ein vollständiges Anfüllen der Spannut verhindert wird. Derartige Ausbildungen sind bekannt, wie z. B. bei der Lebensmittelreibe, bei der der abgeschälte Span durch den dünnen Trommelmantel in das Trommelinnere tritt. Ebenso tritt beim Hackrotor für Holz der Span durch einen Schlitz im Scheibenrotor durch die Scheibe hindurch. Beide Bauformen sind jedoch bei der Schneidmühle nicht möglich, da diese Maschine wegen der zu erwartenden großen Schnittkräfte eine sehr massive und starre Bauart verlangt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen aus Festigkeitsgründen massiven Schneidmühlenrotor mit tangential zur Rotoroberfläche angeordneten Messerblättern mit achsparallelen Schneiden derart auszubilden, daß die Zerkleinerung auch großer kompakter Teile aus Kunststoff oder Werkstoffen mit ähnlichen Eigenschaften ohne Überlastung der Schneidmühle durch den freien Abfluß des abgeschälten Spanes möglich und gleichzeitig eine Steigerung der Durchsatz-

menge er/ielt wird.

Die Losung dieser Aufgabt· besteht erfindungsgemaU darin, daß unter der gesamten Lange eines jeden auf dem Rotorumfang angeordneten Messers ein sich radial erstreckender Kanal vorgesehen wird, mit dessen Hilfe es möglich ist, einen durch ein Messer von dem Zerkleinerungsgut abgeschälten Span sofort aus der Schneid/one unter dem Messer vorbei zu entfernen. Der Spü ι tritt dann, in Bewegungsrichtung des Rotors gesehen, hinter dem Messer aus und kann nun in bekannter Weise /wischen Rotor- und Siatormessern weiter zerkleinert werden. Die den Kanal überbrückenden Rotormesser sind beiderseits dieses Kanals am Rotor befestigt.

Aus Gründen der Festigkeit ist es von Vorteil, die Messer über die Länge des Rotors in mehrere Teilslücke aufzuteilen, und diese dann so anzuordnen, daß die axial nebeneinanderliegenden Teilslücke in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, vorzugsweise um eine halbe Mesterteilung.

Der Rotor mit versetzt angeordneten Messern ist zur Vereinfachung seiner Fertigung zweckmäßig aus einzelnen Scheiben aufgebaut, die eine Dicke entsprechend der vorgesehenen Kanalbreite aufweisen. Diese Scheiben sind in bekannter Weise entweder auf einer durchgehenden Welle aufgereiht oder als kompakter Block zwischen mit Flanschen versehenen Wellenstummeln zusammengeschraubt, wobei benachbarte Scheiben jeweils um eine halbe Messerteilung in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. Diese Ausführung ermöglicht die gemeinsame Bearbeitung der Scheiben, die dabei in bekannter Weise zu einem Paket zusammengefaßt werden, in das die Nuten für Kanäle und Messerbefestigung durchgehend eingestochen werden.

Vorteilhaft kann es auch sein, die einzelnen Scheiben bei der Montage zusätzlich miteinander zu verkleben, um dadurch eine höhere Steifigkeit des Rotors zu erzielen.

Die kurzen Messer können verhältnismäßig dünn ausgebildet sein, so daß der Kanal unter ihnen, dessen Größe aus konstruktiven Gründen beschränkt ist, für die Gutabfuhr einen geringeren Widerstand bildet, und so ein Verstopfen wirkungsvoll verhindert werden kann. Aus dem gleichen Grund ist es auch vorteilhaft, wenn der Kanal in der Weise ausgebildet ist, daß sich seine Querschnittsfläche in Bewegungsrichtung der abgeschälten Späne, d. h. entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors stetig erweitert.

Die Dicke des Spans wird im wesentlichen durch den Überstand der Messerschneide über das vor ihr liegende Teilstück der Mantelfläche des Rotors bestimmt. Um Schnittkraft und Kanaltiefe klein halten zu können, sollte der Span möglichst dünn sein; um jedoch keine unnötige Erhöhung des spezifischen F.nergiebedarfs zu erhalten, darf er nicht dünner sein, als das fertige Granulat bei dem jeweils eingesetzten Sieb an sich sein würde. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Spandicke auf mindestens 40 %, vorzugsweise auf etwa 50 bis 70 % der Sieblochweite einzustellen, wobei gegebenenfalls eine Stauchung des Spans berücksichtigt werden muß. Beispielsweise entspricht der häufig verwendeten Sieblochweite von b mm eine Spandicke von etwa 3 bis 4 mm. Eine Möglichkeit zur Erzeugung des Schneidenübersiandes besieht darin, daß die Messerschneiden in der zylindrischen Mantelfläche des Rotors liegen, und vor jeder Schneide eine flache, keilförmige Vertiefung entsprechend der gewünschten Spandicke aus dem Rotor herausgearbeitet ist.

Bei einer anderen Ausführung'.form sind die Messerschneiden um das Maß der gewünschten Spandicke .adial nach außen über die zylindrische Mantelfläche des Rotors hinaus verschoben. Diese zwar konstruktiv schwierigere Ausführung ist bevorzugt einzusetzen, da sie auch die Zerkleinerung von Guibrocken gestattet, die großer sind als die durch die Schn-jidenlänge des einzelnen Messers bestimmte Kanalbreite.

Die Befestigung der Messer am Rotor kann auf verschiedene Art vorgenommen werden. Neben der naheliegenden Ausführung, bei der die beiderseits über die Kanalbieite hinausgehenden Messer an den seitlichen Auflageflächen festgeschraubt sind, sieht eine besonders vorteilhafte Ausführung Messer vor, die beiderseits kurze, gegenüber der Messerblaltdicke abgesetzte Vorsprünge aufweisen, an denen sie mittels Spannpratzen auf dem Rotor festgehalten werden. Der besondere Vorteil liegt dann, daß die Messer als

ίο Schleißteile möglichst einfach und klein werden, und daß die Biegelänge der Messer auf diese Weise den kleinstmöglichen Wert erhält, so daß sie verhältnismäßig dünn ausgeführt werden können.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Messer stellt ihr Nachschleifen ein besonderes Problem dar. Zu beachten ist dabei, daß die neue Messerschneide wieder in die ursprünglich vorgesehene Lage zu bringen ist. damit die Spandicke unverändert bleibt, daß die radiale Kanalweite nicht stark geändert wird, um Verstopfen zu vermeiden, und daß schließlich die Festigkeit der Messer nicht zu klein wird. Um bei der aus diesen Gründen beschränkten Nachschleifbarkeit der Messer eine maximale Lebensdauer herausholen zu können, werden die Messer zweckmäßig in bekannter Weise zweischneidig zum Umwenden ausgebildet. Die geringste Einbuße bei der Messerblattbreite ergibt sich, wenn zur Beseitigung einer bestimmten Rundung einer stumpf gewordenen Schneide deren Span- und Freifläche in gleichem Maße nachgeschliffen werden. Die radiale Versetzung der Schneide durch das Nachschleifen kann zweckmäßig durch Füllstücke unter den Messern ausgeglichen werden. Da bei der Zerkleinerung großer Gutbrocken auch große Spalte zwischen Stator- und Rotormessern erforderlich und zulässig sind, beispielsweise 1,0 ± 0,25 mm, können Bleche mit 0,5 mm Dicke verwendet werden.

Der wesentlichste Vorteil der erfindungsgemäßen Rotorausführung liegt darin, daß durch den damit erzielten ungehinderten Abfluß der Späne Schnittkräfte und spezifischer Energieverbrauch der Mühle kleiner sind als bei der bekannten Form des geschlossenen Walzenläufers. Dazu kommt noch, daß die Gestaltung des Einzugswinkels weniger kritisch ist, da die Gutbrocken jetzt nicht mehr nach oben herausgequetscht werden müssen. Damit wird auch eine Verminderung des durch die herausgequetschten und mit hoher Geschwindigkeit auf die Wände des Einfallschachtes aufprallenden Gutbrocken verursachten Lärms erreicht. Nebenbei ergibt sich noch bei

ύ Mühlen, bei denen Luft zur Kühlung durch den Mahlraum gesaugt wird, eine weitere Lärmminderung, da diese Luft durch die Kanäle unter den Messern hindurchfließen kann, so daß der starke Lärm, der bei den bekannten geschlossenen Walzenläufern durch den

<>5 plötzlichen Luftabschluß bei jedem Messerdurchgang entsteht, hier vermieden wird.

In den Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

F i g. 1 und 2 zeigen die Arbeitsweise eines bekannten Spannutenrotors bei mit großer Fläche aufliegendem Gutbrocken,

F i g. 3 und 4 je einen achssenkrechten Teilqiierschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Walzenläufer,

F i g. 5 eine Teilansicht eines Läufers nach F i g. 3 oder 4 mit versetzt angeordneten Messern,

Fig. 6 einen Axialschnitt durch ein Messer mit Befestigung durch Spannpratzen,

Fig. 7 einen achssenkrechten Schnitt durch ein Messer im Neuzustand,

Fig. 8 einen achssenkrechten Schnitt durch ein Messer in abgeschliffenem Zustand,

Fig. 9 einen Axialschnitt durch einen Walzenläufer mit ungerader Messerzahl.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schneidmühle arbeiten die im Rotor 1 eingesetzten Rotormesser 2 mit den im Gehäuse 3 festsitzenden Statormessern 4 gemäß Drehrichtung 6 zusammen. Der Mahlraum 6 wird nach unten hin durch das im Gehäuse 3 eingesetzte Sieb 7 begrenzt. Vor jedem Rotormesser 2 ist eine Spannut 8 in dem sonst geschlossenen Rotor 1 angeordnet, die dazu dient, den von einem Gutbrocken 9 abgeschälten Span

10 aufzunehmen und der weiteren Zerkleinerung zuzuleiten. Nachteilig an dieser Ausführung ist jedoch, daß sich die Spannut bei einem mit größerer Fläche am Rotor aufliegenden Ginbrocken noch vor dem vollständigen Durchschneiden des Brockens ganz mit Material

11 anfüllt und damit die Mühle zum Blockieren bringt, wenn der Gutbrocken 9 nicht in Richtung des Pfeiles 12 ausweichen kann.

Diesen Nachteil weist der erfindungsgemäß ausgebildete Rotor 1 nach F i g. 3 bzw. F i g. 4 nicht auf. Hier ist unterhalb des etwa tangential zum Rotorumfang verlaufenden Rotormessers 2 ein sich radial erstreckender Kanal 13 angeordnet, der sich entgegen der Drehrichtung 5 des Rotors stetig erweitert und damit einen ungehinderten Abfluß des abgeschälten Spans ermöglicht. F i g. 3 zeigt eine Ausführung, bei der die Messerschneide 14 um das Maß der gewünschten Spandicke radial nach außen über die zylindrische Mantelfläche des Rotors hinaus verschoben ist. Bei der Ausführung nach F i g. 4 liegt die Messerschneide 14 in der zylindrischen Mantelfläche. Vor jeder Schneide ist eine flache, keilförmige Vertiefung 15 entsprechend der gewünschten Spandicke aus dem Rotor herausgearbeitet.

F i g. 5 zeigt eine Teilansicht eines nach Fig. 3 ausgebildeten Rotors 1, bei dem die Rotormesser 2 über

ίο seine Länge in einzelne Teilstücke aufgeteilt sind, wobei axial nebeneinanderliegcndc Tcilslücke um jeweils eine halbe Messerteilung in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der Rotor selbst ist dabei aus einzelnen Scheiben 16 aufgebaut, die eine einfache und rationelle Fertigung erlauben.

Die Art der Messerbefestigung ist aus Fig. 6 ersichtlich. Die Rotormesser 2 weisen an beiden Seiten kurze, gegenüber der Messcrblattdicke abgesetzte Vorsprünge 17 auf, an denen sie mit Flilfc von Spannpratzen 18, 19 und Schrauben 20 auf dem Rotor festgehalten werden. Der Abstand der Rotormesser 2 von den Statormessern 4 wird durch entsprechende Beilagen 21 unter den Rotormessern genau eingestellt.

Fig. 7 zeigt den achssenkrechten Querschnitt eines Rotormessers 2 im Neuzustand, Fig. 8 den im nachgeschliffenen Zustand, wobei sowohl die Spanfläche 22 als auch die Freifläche 23 nachgeschliffen worden sind. Als Ausgleich für den Abschliff wurde das Füllstück 24 unter dem Messer eingesetzt.

In Fig. 9 ist der konstruktive Aufbau des gesamter Walzenläufers dargestellt. Auf einer durchgehender Welle 25 sind die die Kanäle 13 aufweisenden Scheiber 16 aufgereiht; den Abschluß bilden beiderseits die Vollscheiben 26. Das Scheibenpaket wird mit der Muttern 27 zusammengehalten, welche wiederum durch die mit den Vollscheiben 26 verschraubten Blechschci ben 28 gegen Verdrehen gesichert sind. Am Umfang dtv Walzenläufers sind die die Kanäle 13 überbrückender Rotormesser 2 mit Hilfe der Spannpratzen 18 und 19 ir versetzter Anordnung befestigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schneidmühlenrotor in Form eines massiven Walzenläufers zur Zerkleinerung großer, kompakter Teile aus Kunststoff od. dgl. mit tangential zur Rotoroberfläche angeordneten Messerblättern n.it achsparallelen Schneiden, gekennzeichnet durch einen sich radial erstreckenden Kanal (13) unter der gesamten Länge eines jeden auf dem Rotorumfang angeordneten Rotormessers (2).

2. Schiieidmühlenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotormesser (2) über die Länge des Rotors (1) in mehrere Teilstücke aufgeteilt, und die axial nebeneinanderliegenden Teilstücke in Umfungsrichtung gegeneinander versetzt sind.

3. Schneidmühlenrotor nach Anspruch 2, dadurch !gekennzeichnet, daß der Rotor (1) aus einzelnen Scheiben (16) mit einer der Breite des Kanals (13) entsprechenden Dicke aufgebaut ist.

4. Schneidmühlenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Kanäle (13) mit entgegengesetzt zur Drehrichtung (5) des Rotors (1) :5tctig zunehmender Querschnittsfläche.

5.Schneidmühlcnrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerschneiden (14) in der zylindrischen Mantelfläche des Rotors (1) liegen, und vor jeder Messerschneide eine die Spandicke bestimmende keilförmige Vertiefung (15) angeordnet ist.

6. Schneidmühlenrolor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerschneiden (14) um das Maß der Spandicke radial nach außen über die zylindrische Mantelfächc dei Rotors (1) hinaus verschoben sind.

7. Schneidmühlenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits mit kurzen, gegenüber der Messerblattdicke abgesetzten Vorsprüngen (17) versehenen Rotormesser (2) mittels Spannpratzen (18, 19) auf dem Rotor (1) festgehalten werden.

8. Schneidmühlenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei stumpfgewordenen Rotormessern (2) Spanfläche (22) und Freifläche (23) der Messerschneiden (14) in gleichem Maße nachgeschliffen sind, und die radiale Versetzung der Messerschneiden durch Füllstücke (24) unter den Rotormessern ausgeglichen ist.