DE2402339A1

DE2402339A1 - Vorrichtung zur behandlung von materialien

Info

Publication number: DE2402339A1
Application number: DE2402339A
Authority: DE
Inventors: Henry Joseph Flair
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1974-01-18
Publication date: 1974-08-08
Also published as: CA993425A; GB1456279A; BE810325A; FR2216023B1; FR2216023A1; IT1006272B; BR7400427D0; US3862721A; CH581498A5; JPS49106648A

Description

PAlENTAN Wl CTJ!

dr. ing. H. NEGENDANK · uxpi.-ing. H. EATJCÄ · dipl.-phys. W. SCHMITZ dipping. E. GRAALFS · dipl.-ing. W. WEHNERT

HAMBURG-MÜNCHEN t- H U C. <J J v3 ZUSTEIXUNGSANSCHRIFT; HAMBURG 36 · NEUER WAIX 41 TEI.. se 74 SS UND Se 41 IB TEtKGH. NEGBDAFATBNT HAMBURG MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

TEI.. S 38 OB 8β

TBI.EGB. NEGBDAFATENT HÜNCHEN Hamburg, den 11· Januar ILLINOIS TOOL VORKS INC.

8501 Vest Higgins Road Chicago. Illinois 6O03i/USA

Vorrichtung zur Behandlung von Materialien

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Materialien mit einem Paar komplementären, im wesentlichen zylindrischen, sich mit ihren Umfangen berührenden Teilen, die um seitlichen Abstand aufweisende Achsen in einer Richtung zur Förderung des dazwischen gelangenden Materials drehbar sind.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich mit dem Problem der Zufuhrung eines langgestreckten Werkstoffs in Form einer Leitung, eines Streifens od. dgl. und der Zerkleinerung desselben zu Granulat. Eine der Schwierigkeiten, die bei der Verwendung bekannter Verfahren und Vorrichtungen festgestellt wurde, besteht darin,

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daß die zusammenwirkenden, sich drehenden Elemente dieser Vorrichtungen sich verstopfen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn langgestrecktes Kunststoff material zu behandeln ist. Mit der Erfindung sollen verbesserte Verfahren und Vorrichtungen geschaffen werden, mit denen die zuvor erwähnten Schwierigkeiten ausgeräumt werden. 3o sieht die Erfindung neuartige Verfahren und Vorrichtungen vor, gemäß denen Werkstoffe, wie z.B. Längen von Kunststoff leitungen od. dgl·, ununterbrochen durch eine Zuführ- und Zerkleinerungsstation störungsfrei bewegt werden können.

Bei der Herstellung von Kunststoff leitungen ist der zuerst stranggepreßte Abschnitt des Leitungsmaterials oft fehlerhaft und muß daher nachträglich von dem nächfolgenden, fehlerfrei geformten Leitungsmaterial abgeschnitten werden. Is war bisher üblich, die fehlerhaft ausgebildeten abgeschnittenen Abschnitte in kleine Längen zu zerschneiden und diese ^aTiT) einer Station zuzuführen, wo sie weiterhin auf eine Größe reduziert worden, die ein Mischen mit zusätzlichem Material zur Wiederverwenäang erleichterte. Es ist ein Zweck der Erfingung, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, mit denen das Zerschneiden fehlerhaften Materials in reduzierte Längen in Portfall kommt und eine ununterbrochene Zuführung und Zerkleinerung des Werkstoffes sichergestellt ist.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung neuartiger Verfahren und Vorrichtungen zum Granulieren oder Zerkleinern einer Vielzahl von Materialien, wie z.B.

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landwirtschaftliche Produkte, forstwirtschaftliche Produkte, Materialien, die in der ivletallverarbeitung verwendet werden

Die Erfindung "betrifft ferner die Verwendung einer einzigartigen Anordnung von sich drehenden Zerkleinerungs- oder Granulierungselementen, die ineinandergreifende rfeillormzahne aufweiden, die das zwischen dieselben eingeführte, zu bearbeitende Material axial in entgegengesetzten Richtunggen zur Mitte der sich drehenden Elemente hin drücken, nämlich zu den im Eingriff stehenden Scheiteln der Zähne.

Die vorstehenden und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nacv>f olgenden Beschreibung in" Verbindung mit den Zeichnungen besser ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Werkstoffzerkleinerungs- oder Granulierungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt der sich drehenden

WerkstoffZerkleinerungselemente im wesentlichen nach Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Merkstoffzerkleinerungswalzen ohne das in Fig. 1 gezeigte Gehäuse;

Fig. 4- eine TeildrBufsieht der zusammenwirkenden sich

drehenden Elemente nac>> den Figuern 1-3, in der die im Eingriff stehenden ocheitel der

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sich drehenden, auf den eingeführten "/Werkstoff wirkenden Elemente klarer dargestellt sind;

Fig. 5 einen vertikalen Teilschnitt, der zeigt, wie die ifeiIförmigen Zähne der zusammenwirkenden sich drehenden Elemente arbeiten, um winkelförmige Teile aus dem Eunststoffleitungsmaterial zu formen;

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht in der die Form des eintretenden Endes des rohrförmigen werkstücks gezeigt ist, nachdem ein winkelförmiges Teil gebildet und von dem Rohr abgeschnitten ist;

Fig. 7 eine abgewandelte Anordnung der sich drehenden Vverkstoff zerkleinerungs- oder Granulierungselemente;

Fig. 8 einen Teilschnitt ähnlich der Fig. 5₅ i gezeigt ist, wie landwirtschaftliche Produkte, z.B. Getreide in verhältnismäßig kleine Teile zerkleinert werden kann;

Fig. 9 eine Ansicht ähnlich den Figuren 5 und 8, in der gezeigt ist, wie ein Merkstoffstreifen in kleinere Teile zerschnitten werden kann;

Fig. 10 die Art und Vfeise, wie schraubenlinienförmige Uinf angszähne gleichzeitig in mehreren Schneidkörpern hergestellt werden können, die aneinander.liegend auf einer Spindel angeordnet sind

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und die nachfolgend voneinander getrennt und Ende an Ende mit anderen ähnlich hergestellten ochneidkörpern zusammengeklemmt werden, um Paare von sich drehenden Elementen zu bilden, die eine Pfeilverzahnung, wie in den Figuren 3 und 7 gezeigt, aufweisen; und

die Art und Weise wie die sich drehenden Zerkleinerungselemente, die nach Fig. 10 hergestellt sind, Ende an Ende anliegend zusammengeklemmt werden können, um pfeilförmige Zähne gemäß der Erfindung zu bilden.

Es soll nunmehr im einzelnen auf die Zeichnungen eingegangen werden, in denen in allen Ansichten gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist im ganzen mit.12 bezeichnet. Die Vorrichtung 12 weist ein Gehäuse 14 mit einem Werkstoff aufnehmenden Abschnitt 16 auf, der sich nach oben vom Gehäuse erstreckt und eine Öffnung 18 hat, die zur Aufnahme des Werkstoffs, wie z.B. Kunststoffrohr 20, wie in Fig. 1 gezeigt, dient. Eine im ganzen mit 22 bezeichnete Einheit ist drehbar im Gehäuse 14 gelagert, die aus einem Paar im wesentlichen zylindrische sich drehende Werkstoffzerkleinerungsvorrich-. tungen aufweist, von denen die eine Vorrichtung mit 24 und die andere mit 26 bezeichnet ist.

Die rotierende Vorrichtung oder das Element 24 ist auf einer Antriebswelle 28 verkeilt, die in geeigneter Weise mit einem Elektromotor j50 gekuppelt ist. Das äußere Ende der 7/elle 28

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ist, wie in Fig. 1 gezeigt, mit Gewinde verseben, auf das eine entsprechende ICLemmutter 32 geschraubt ist. Die Vorrichtung 24 weist Abschnitte 34 und 3 6 auf, die mittels der Ivlutter 32 aneinanderliegend zusammengeklemmt sind. Die Abschnitte und 36 des sich drehenden Elementes 24 sind mit einer Pfeilverzahnung 38 bzw. 40 entgegengesetzter Steigungen versehen, die im zusammengebauten Zustand eine Vielzahl von um den Umfang verteilten Umfangszähnen bilden, die im wesentlichen eine Ffeilform haben, wie dies klar aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist.

Die zylindrische, sich drehendej iVerkstof f zerkleinernde Vorrichtung oder das Teil 26 weist, wie das zuvor beschriebene komplementäre, sich drehende Element 24, ,einen Abschnitt 42, der in Anlage mit einem Abschnitt 44 mittels einer liutter 46 zusammengeklemmt ist_fdie auf das mit Gewinde versehene vorstehende Ende einer -,Teile 48 aufgeschraubt ist, die frei drehbar im Gehäuse gelagert ist. Die Abschnitte 42 und 44 des sich drehenden Elementes 26 sind auf der Welle 48, wie in Fig. 2 gezeigt, verkeilt. Die Jülemente oder Vorrichtungen 24 und 26 drehen sich in der durch Pfeile in Fig. 3 gezeigten Richtung, wobei die Pfeilverzahnung, wie in den Figuren 2 und 4 gezeigt, ineinandergreift. Die treibende Vorrichtung 24 dient dazu, die Vorrichtung 26 in Drehung zu versetzen. Somit bilden die sich drehenden Teile oder Vorrichtungen 24 und 26, betrachtet von der 7/erkstoff Zuführungsseite, nämlich von oben in den Figuren 1 und 3, die zuvor erwähnten zusammenwirkenden pfeilförmigen Zähne, zwischen die der Werkstoff 20 eingeführt wird.

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äs wird insbesondere auf die Tatsache hingewiesen, da3 die eingeschlossenen Winkel der ocheitel des einen sich drehenden Teiles den entsprechenden eingeschlossenen Winkeln der ,Scheitel des anderen sici- drehenden Teiles zugekehrt sind und sich öffnen, wenn sich der Umfang des einen Teiles zum Umfang des anderen hin bewegt (siebe Fig.4). Die Pfeilzähne greifen teilweise ineinander'ein und üben eine JcT-erwirkung auf den dazwischen eingeführten Werkstoff aus. Es ist wichtig zu bemerken, daß infolge der zuvor erwähnten schraubenlinienf örmigen Anordnung der Zähne 38 und 40 des einen sich drehenden Teiles und die schraubenlinienförmige Anordnung der Zähne 50 und 52 des anderen sich drehenden Teiles, das in die Eingriffs zone der pfeilförmigen Zähne eingeführte Material fortlaufend bearbeitet wird, wobei das abgescherte Material axial zu den im Eingriff stehenden 3c>>eitel der Zähne gedruckt wird oder anders ausgedrückt axial einwärts von den gegenüberliegenden Enden der 'Werkstoff zerkleinernden Teile 24 und 26.

Es ist ersichtlich, daß die pfeilförmigen Zähne verhältnismäßig dünn in der Mhe ihrer Umfange sind. Bei den s ο geformten, nur teilweise im Eingriff stehenden Zähnen ist ein genügend großer Saum zur Aufnähme des Y/erkstoffs zwischen den im Eingriff s tehenden Zähnen geschaffen. Offensichtlich kann die Größe und Teilung der pfeilförmigen Zähne entsprechend dem zu zerkleinernden Material verändert werden·

In Pig. 5 ist gezeigt, wie die pfeilförmigen Zähne arbeiten, um das eintreten_de J_n^₈ des rohrförmigen Werkstücks 20

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in Teile reduzierter Größe zu zerschneiden. Es ist ersichtlich, daß das rohrförmige V.'erkstück oder die Leitung 20 in verhältnismäßig kleine, winkelförmige Teile zerschnitten wird. Pig. 6 zeigt die Wirkung der schraubenlinienförmigen ocherzahne auf das sich vorbewegende !rinde des rohrförmigen Werkstücks 20 in etwas schematischer tfeise. Wenn somit das Werkstück 20 zwischen die schraubenlinienförmigen Zähne bewegt wird, wird der l.erkstoff in verhältnismäßig kleine Teile zerschnitten, die zur Wiederverwendung mit zusätzlichem Kunststoff vermischt werden können.

Ss wird darauf hingewiesen, daß mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Vielzahl verschiedener Materialien zerkleinert werden können. In Pig. S werden beispielsweise Getreidekörner 2OA in die Singriffzone der zuvor erwähnten pfeilförmigen Zähne eingeführt, um sie in verhältnismäßig kleine Teile zu zerkleinern. Desgleichen wird in Fig. 9 ein Werkstoffstreifen 2OB in die Singriffzone der sich drehenden Vorrichtungen 24 und 26 eingeführt und in Teile reduzierter Größe zerschnitten. Offensichtlich ist die Erfindung nicht auf das Granulieren oder Zerkleinern von speziell hier gezeigten Werkstoffen beschränkt, denn bei der Verwendung des verbesserten Verfahrens und der Vorrichtung können eine große Anzahl anderer Werkstücke bearbeitet werden.

Aus Vorstehendem dürfte ersichtlich sein, daß das zwischen die zylindrischen, sich drehenden Vorrichtungen 24 und 26 geführte Material unabhängig von der Art desselben ist, und daß der Werkstoff ständig axial zu den im eingriff stehenden .öc^eiteln

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der Pfeilzähne gedruckt wird. Jegliche Neigung, daß sich das zerkleinerte oder granulierte Material axial zu den entgegengesetzten jjjnden der Zerkleinerungs- oder ochneidwalzen bewegt, ist zwangsläufig-ausgeschlossen. Somit können keine Verstopfungen oder Stauungen des zerkleinerten Materials in der Vorrichtung vorkommen. Dies stellt einen ununterbrochenen Durchgang des V/erst off s zwischen den zusammenwirkenden, sich drehenden, zylindrischen Schneidkörpern hindurch sicher.

In jj'ällen, wo eine weitere Größenreduzierrung der aus der Unterseite der sich drehenden Vorrichtungen 2>4 und 26 ausgetragenen Werkstoffteile erforderlich ist, kann ein zweiter Satz Werkstoff zerkleinernder Walzenvorrichtungen 54 und 56 verwendet werden, wie dies in irig. 7 gezeigt ist. Die Schneid-

walzen 54 können von einer geeigneten Kraftquelle, wie z.B. dem Elektromotor 30, angetrieben sein, wobei die pfeilförmigen Zähne der Schneidwalze 54 treibend in die komplementären, pfeilförmigen Zähne der walze 56 eingreifen. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, sich schraubenlinig erstreckende pfeilförmige Zähne an den sich drehenden Vorrichtungen 54 und 56 vorzusehen, die eine kleinere Teilung als die pfeilförmigen Zähne der zuvor beschriebenen sich drehenden Vorrichtungen 24 und 26 aufweisen. Die Verwendung der Zähne mit kleinerer Teilung dient dazu, die Größe der Werkstoffteile, die von den sich drehenden Zerkleinerungsvorrichfeungen 24 und 26 kommen, noch weiter zu reduzieren. WLe zuvor"bemerkt, hängt die Größe und Teilung der im Eingriff.stehenden pfeilförmigen Zähne eines jeden Paares der Werstoff zerschneidenden Vorrichtungen

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von der Eigenschaft des zu bearbeitenden Werkstoffs ab.

Um· die Herstellung der schraubenlinienförmigen Zä*me zu erleichtern, kann eine Gruppe von Rohlingen auf einer Ä'elle oder Spindel, wie in irig. 10 gezeigt, angebracht werden. In Jj'ig. kann eine Gruppe von vier Hohlingsabschnitten entsprechend den zuvor erwähnten Abschnitten 34 und 44 bearbeitet werden, um schraubenlinienförmige Zähne entsprechend den Zähnen 38 und 50 zu erzeugen. In gleicher Weise kann eine Gruppe von Rohlingen, wie in irig. 10 gezeigt, angeordnet werden, um schraubenlinienförmige Zähne entgegengesetzter Steigung entsprechend den Zähnen 40 des Abschnitts 36 und den Zähnen^52 des Abschnitts 42 zu erzeugen. Diese Abschnitte können dann in Anlage aneinander angeordnet werden, wie in Ji'ig. 11 gezeigt, um ein Paar von rotierenden Schneidvorrichtungen zu bilden. Wenn diese rotierenden Schneidvorrichtungen in ihrer Stellung im Gehäuse 14 angebracht sind, sind die eingeschlossenen Winkel der pfeilformigen Zähne des einen Schneidwerkzeugs den eingeschlossenen Winkeln des anderen Schneidwerkzeugs zugekehrt, wie dies klar in Jfig. 4 gezeigt ist.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß mit der .Erfindung eine klare Verbesserung beim Vorschub und Zerkleinern von Werkstoffen vielerlei Arten geschaffen ist. Infolge der neuartigen Anordnung der zuvor beschriebenen pf eilformigen Zähne wird das zerkleinerte Material ständig axial in Sichtung zur Mitte der im Eingriff stehenden Scheitel der sich drehenden Zerkleinerungsyorrichtungen gedrückt. Die Erfindung stellt

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ebenfalls sieber, daß der zerkleinerte oder granulierte Werkstoff keine Möglichkeit hat, sich um die rotierenden .oc^neidwalzen zu wickeln. Weiterhin kann gemäß der Erfindung Werkstoff ununterbrochen mit erhöhtem Durchlaß bei mlmmaler Geräuschbildung der Vorrichtung zerkleinert werden.

Wäbrend einige praktische Ausführungsbeispiele des dungsgegenstandes gezeigt sind, wird darauf hingewiesen, daß Änderungen möglich sind, und daß die Erfindung nur durch den

in den Ansprüchen zum Ausdruck gebrachten Erfindungsgedanken beschränkt sein soll.

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Claims

Patentansprüche

1. )) Vorrichtung zur Behandlung von Materialien mit einem Paar komplementären, im wesentlichen zylindrischen, sich mit ihren Umfangen berührenden Teilen, die um seitlichen Abstand aufweisende Achsen in einer Richtung zur .Förderung des dazwischen gelangenden Materials drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die sich drehenden Teile (24,26) eine Pfeilverzahnung (38,40; 50,52) aufweisen, die miteinander im Teileingriff steht und Räume zur Aufnahme des zu zerkleinernden Materials bildet, wobei die Umfange der sich drehenden Teile, von der das Material aufnehmenden Seite gesehen, die Pfeilzähne begrenzen, deren Scheitel zwischen den gegenüberliegenden jsnden der sich drehenden Teile liegen und deren von den Scheiteln eingeschlossenen 7/inkel des einen sich drehenden Teils den entsprechenden eingeschlossenen Winkeln der Scheitel des anderen sieb drehenden Teils zugekehrt sind und sich öffnen, wenn sich der Umfang des einen Teils zum Umfang des anderen Teils bewegt, so daß die axial gegenüberliegenden Enden der Pfeilzähne des einen Teils anfänglich und aufeinanderfolgend mit den entsprechenden gegenüberliegenden Enden der komplementären Zähne des anderen Teils in fortlaufenden Arbeitseingriff von den gegenüberliegenden Seiten zu den Scheiteln hin kommen, so daß eine fortlaufende Ansammlung des zu bearbeitenden Materials in der Nähe der aufeinanderfolgend in Eingriff kommenden Scheitel gewährleistet ist.

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2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfeilzähne (38,40) des einen sich drehenden Teils (24) in oc^ereingriff mit den komplementären Zähnen (50,52) des anderen sich drehenden Teils (26) kommen und dabei das von den Zähnen ergriffene Material axial einwärts von den gegenüberliegenden jjinden der sich drehenden Teile (24,26) gedrückt wird.

3·) vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfeilzähne (38,40) des einen sich drehenden Teils (24) treibend in die komplementären Zähne (50,52) des anderen sich drehenden Teils eingreifen, und daß Mittel (30) vorgesehen sind, die das erste Teil in Drehung versetzen.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar komplementäre, im wesentlichen zylindrische, sich mit ihren Umfangen berührende Teile (54,56) vorgesehen sind, die um seitlichen Abstand aufweisende Achsen drehbar sind und eine Vielzahl von in Umfangseingriff stehende, um den Umfang verteilte Pfeilzähne aufweisen, die Säume bilden, in denen das von dem ersten Paar sich, drehender Teile (24,26) zerkleinerte Material aufgenommen wird, um eine weitere Zer- · kleinerung der Matrialteile zu bewirken, und daß die Zähne des zweiten Paares £54_T56} der sich drehenden Teile (54,56) Scheitel aufweisen, die in gleicher Weise wie die Scheitel des ersten Paares der sich drehenden Teile (24,-26) angeordnet sind, so daß eine axiale Verschiebung der Materialteile zu den Scheiteln des zweiten Paares der sich drehenden Teile (54,56) gewährleistet ist.

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5·) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im iocgriff stehenden Zähne des zweiten Paares der sich drehenden Teile (54,56) eine kleinere Teilung als die Zähne (38,40; 50,52) des ersten Paares der sich drehenden Teile (24,26)

6.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich drehenden Teile (24,26) in einem Gehäuse (14) angeordnet sind, das eine obere Öffnung (18) zur Einführung des durch die Pfeilzähne (38,40? 50,52) der sich drehenden Teile zu zerkleinernden Materials aufweist.

7·) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der sich drehenden Teile (24,26)·zwei Abschnitte (34,36? 42,44) mit sc^rägverzahnten Zähnen (38,40; 50,52) entgegengesetzter Steigung aufweist, die Ende an ifinde miteinander befestigt sind und in zusammengebautem Zustand eine Vielzahl von den Umfang umgebende Zähne in Pfeilform aufweisen.

δ.) Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (32,46) zum endweisen susammenkiemmen der Abschnitte

säe (34,36; 42,44) vorgesehen sind, so daß ein einheitliches

drehbares Teil (24,26) mit Pfeilzähnen bilden.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (34,36; 42,44) auf drehbaren Wellen (28,48) angeordnet und verkeilt sind, deren Achsen sieh parallel zueinander erstrecken.

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10.) verfahren zum Zerkleinern von Material, dadurch gekennzeichnet, daß der zu zerkleinernde werkstoff linear zugeführt wird und gleichzeitig von sich in Längsrichtung erstreckenden, ineinandergreifenden, an den gegenüberliegenden .Seiten des Materials angreifenden Zähnen Teile reduzierter Größe gebildet werden, und daß der von den Zähnen erfaßte Werkstoff in eine gemeinsame' Zone zwischen den gegenüberliegenden Enden der Zähne gedruckt wird.

11.) verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Singriff der Zähne der Werkstoff abgeschert wird.

12.) verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff der Zähne mit dem Werkstoff von in Längsrichtung Abstand aufweisenden Zonen progressiv zu zwischen den Enden der Zähne liegenden Scheiteln hin erfolgt.

13.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen die ineinandergreifenden Zähne geführte Werkstoff rohrförmig ist.

) verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Teile reduzierter Größe eine Winkelform aufweisen.

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