DE3408179C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von zer­ kleinertem Material, z.B. von Spänen aus Hackschnitzeln, mit einem Schlagleisten- oder Messerring, der auf seinem Umfang un­ ter jeweils gleichem Winkelabstand voneinander mit sich über seine axiale Breite erstreckenden Schlagleisten oder Messern be­ stückt ist, und mit einem konzentrisch in diesem Schlagleisten- oder Messerring angeordneten Rotor, der sich über seine axiale Breite erstreckende, angenähert radial verlaufende Kammerwände aufweist, die zwischen sich Kammern bilden, in denen das dem Rotor zentrisch axial aufgegebene Material unter Einwirkung der Fliehkraft angenähert radial gegen die genannten Schlag­ leisten oder Messer geführt wird.

Eine derartige Vorrichtung läßt sich der DE-PS 3 61 807 entneh­ men. Offenbart ist hier eine Schneidvorrichtung zum Zerkleinern von wenig widerstandsfähigem Arbeitsgut wie beispielsweise von aufgequollenen und gekeimten Gerstenkörnern, gequollenen Hülsen­ früchten, Kernfrüchten, Gemüse, Kartoffeln u.dergl. Der Messer­ ring ist als Schneidtrommel ausgebildet, die lose drehbar auf einer horizontalen Achse angeordnet ist und aus zwei Stirnschei­ ben besteht, zwischen denen Leisten befestigt sind, die Messer tragen und zwischen sich Schlitze freilassen zum Durchtritt für das zerkleinerte Schneidgut. Der angetriebene Rotor besteht ebenfalls aus zwei Stirnscheiben, zwischen denen schräg gestell­ te Schaufeln unterschiedlicher Länge angeordnet sind, um die Eintrittsöffnungen für das Arbeitsgut zwischen den einzelnen Schaufeln annähernd gleich zu machen. In Umfangsrichtung gesehen erstreckt sich jede zweite Schaufel von einem unmittelbar unter­ halb der Messerschneiden liegenden Umlaufkreis bis zu einem In­ nenkreis, in den der Auslauf eines Einfülltrichters für das zu zerkleinernde Material mündet. Dabei endet dieser Auslauf etwa mittig bezogen auf die axiale Breite des Rotors. Die genannten Schaufeln bilden zwischen sich jeweils eine Kammer, deren Quer­ schnitt von der unteren Eintrittsöffnung für das zu zerkleinern­ de Gut in radialer Richtung nach außen zunimmt.

Aufgrund der Anordnung der die Kammerwände bildenden Schaufeln schließt die in Umdrehungsrichtung des Rotors gesehen jeweils nachlaufende Kammerwandung jeder Kammer mit dem außenliegenden Flugkreis der Wandungsränder einen Winkel < 90° ein, so daß das zu zerkleinernde Material unter Einwirkung der Rotations- und Fliehkräfte die Neigung hat, sich in diesen Abschnitt der Kammer keilförmig einzuziehen und zu verdichten. Dadurch ergeben sich bei der Zerkleinerung jeweils ungleiche Bedingungen, die den Wirkungsgrad der Vorrichtung beeinträchtigen. Außerdem nehmen die auf das zu zerkleinernde Material einwirkenden Zentrifugal­ kräfte ständig zu oder ab, wobei unkontrollierbare Verwirbelun­ gen entstehen. Dies hat zur Folge, daß der auf das Material ein­ wirkende Anpreßdruck ständig großen Schwankungen unterworfen ist, so daß Partikel bzw. Späne aller Korngrößen bzw. Spandicken entstehen. Verstärkt werden diese Nachteile durch die sich radial nach außen konisch erweiternden, zwischen den Schaufeln gebildeten Kammern. Zu den genannten Nachteilen trägt ferner bei die weitgehend unkontrollierte Materialaufgabe, bei der das zu zerkleinernde Material nur an einer einzigen Stelle angenähert mittig bezogen auf die Axialbreite des Rotors in diesen unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen eingeführt wird, so daß eine gleichmäßige Beschickung der Kammern über ihre volle Axial­ breite praktisch nicht möglich ist.

Eingehende Untersuchungen an Hackschnitzelzerspanern haben erge­ ben, daß die effektiv erzielte Durchsatzleistung häufig nicht einmal dem 10. Teil der rechnerischen Durchsatzleistung ent­ spricht. Auch der daraufhin ergangene Vorschlag, die Messerzahl im Messerring zu erhöhen, führte nicht zu einem verbesserten Wirkungsgrad der Schlagleisten bzw. Messer. Vielmehr bewirkt die Verkürzung der Schnittfolgezeit die Erzeugung kleinerer Partikel bzw. dünnerer Späne mit einem hohen Feingutanteil. Wei­ tere Versuche, dieses Problem durch Erhöhung der Schnittge­ schwindigkeit zu lösen, führten zu materialschädigenden Prall­ vorgängen mit noch höherem Feingutanteil.

Die DE-OS 25 39 583 offenbart eine Maschine zur Herstellung von Holzspänen aus Hackschnitzeln, die durch eine oberhalb des Zer­ spaners angeordnete, lotrecht auf den umlaufenden Schneidring gerichtete Zuführschnecke durch einen Zwangsvorschub der Zer­ spanung zugeführt werden. Hier ist der auf die zu zerspanenden Hackschnitzel ausgeübte Anpreßdruck zwar im Bereich der Schnecke (n) konstant, aber eben auch nur dort und nicht in dem sehr viel wichtigeren Bereich unmittelbar vor den Schneiden. Denn die Zuführschnecke preßt das Material mechanisch in eine stationäre, keilförmige Ausweitung hinein, wobei das Material einem unkontrollierbaren Selbsteinzug unterliegt. Die sich ständig gegeneinander verschiebenden Schnitzel bilden auch Materialverkeilungen, bei denen es zwangsläufig in kurzen Zeit­ abständen zu plötzlichen Zusammenbrüchen des Materialgefüges kommt. Hierbei läßt der Schnittdruck schlagartig nach, obwohl der Anpreßdruck im Bereich der Schnecke konstant ist. Umgekehrt kann aus den genannten Gründen der Anpreßdruck auch schlagartig ansteigen.

Die DE-OS 30 11 723 offenbart eine Maschine zum Herstellen von Holzflocken aus Spänen. Zur Erhöhung der Durchsatzleistung wird ein axial angeordnetes, drehbares Kernstück mit wendelförmigen Fördernuten vorgeschlagen, die einen größeren Schnittdruck be­ wirken sollen. In der Praxis sind jedoch Materialverdichtungen in einem bestimmten Bereich der Nuten nicht zu vermeiden, was zu einem unkontrollierbaren Ansteigen des Schnittdrucks führen kann.

Die DE-AS 26 28 773 offenbart einen Messerring-Zerspaner für Hackschnitzel mit feststehendem, zylindrischem Messerring, der ein konzentrisch in ihm angeordnetes Flügelrad umschließt, das die zugeführten Hackschnitzel an den Innenumfang des Messerrin­ ges zur Erzeugung der Flachspäne schleudert. Die Flügel des Flügelrades sind genau radial ausgerichtet. Die Zufuhr der Hack­ schnitzel erfolgt durch eine Schütte, die vergleichbar der der DE-PS 3 61 807 in dem Flügelrad ausmündet. Die dieser Vorrichtung anhaftenden Nachteile entsprechen den vorstehenden Ausführungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuter­ te Vorrichtung zur Herstellung von zerkleinertem Material aus mineralischen, vegetabilen oder versprödeten Stoffen so auszu­ bilden, daß sich homogene Partikel bzw. Späne gleicher Dicke erzeugen lassen.

In Verbindung mit den eingangs erläuterten Vorrichtungsmerkmalen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor zumindest drei unter gleichem lichten Winkelabstand voneinander angeordnete, gleichgroße Kammern aufweist, die über ihre radiale Höhe einen jeweils konstanten Querschnitt aufweisen und im Be­ trieb durch eine Materialzuführeinrichtung gleichmäßig mit Material gefüllt sind.

Diese Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß sich homogene Parti­ kel bzw. Späne gleicher Dicke nur bei einem jeweils konstant ge­ haltenen Schnittdruck erzeugen lassen. Dieser konstante und da­ rüber hinaus noch vorwählbare Schnittdruck wird durch die erfin­ dungsgemäßen Merkmale erzielt, wobei zugleich eine wesentliche Wirkungsgradverbesserung der eingesetzten Schlagleisten bzw. Messer erreicht wird. Wesentlich ist dabei, daß das zu zerklei­ nernde Material gleichmäßig auf die genannten Kammern kontrol­ lierbar verteilt wird. Der Schlagleisten- oder Messerring ist dabei vorzugsweise stationär angeordnet, kann aber auch als gleichläufiger bzw. gegenläufiger Rotor ausgebildet sein.

Da die beiden zwischen sich eine Kammer einschließenden Kammer­ wände parallel zueinander liegen, nimmt jede Kammer ein Mate­ rialpaket von stets gleichbleibendem Gewicht auf, wobei dieses Materialpaket an seinem radial außenliegenden Ende durch Zer­ kleinerung kontinuierlich abgetragen wird, sich aber in glei­ chem Umfang durch die kontrollierte Materialzufuhr an seinem radial innenliegenden Ende wieder aufbaut. Innerhalb jeder Kam­ mer ergibt sich durch deren über die radiale Höhe konstanten Querschnitt eine angenähert gleiche Dichteverteilung innerhalb des Materialpaketes sowie ein gleichförmiger, radial nach außen gerichteter Materialvorschub, so daß durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erstmals ein angenähert gleichbleibender Anpreßdruck gegen die Schneidkanten erreicht wird.

Die Abmessungen der Kammern werden vorzugsweise in Abhängigkeit von materialabhängigen Anpreßdrücken festgelegt. Ebenso läßt sich die Packungsdichte des Materials in den Kammern über die Abmessungen dieser Kammer materialabhängig optimieren. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die radiale Höhe der Kammerwände dem zu zer­ kleinernden Material angepaßt ist. Denn bei einer vorgegebenen Messerlänge und damit Axialbreite des Rotors bestimmt die radiale Höhe der Kammerwände das Gewicht des Materialpaketes in jeder Kammer und damit den Anpreßdruck. Angestrebt wird, daß das Materialgewicht aller Materialpakete in den Kammern einen stets gleichen und gleichbleibenden Wert aufweist.

Es ist vorteilhaft, wenn die Schlagleisten oder Messer in je nach Art des zu zerkleinernden Materials unterschiedlichen Win­ kelabständen angeordnet sind, die der unterschiedlichen Rückfe­ derung des Materials entsprechen, wobei jedoch je Art des Materials die genannten Winkelabstände gleich sind. Die Schlag­ leisten- bzw. Messerabstände werden also materialabhängig fest­ gelegt, so daß das zu zerkleinernde Material nach jedem Abtrenn­ vorgang genügend Zeit zur Zurückfederung hat, bevor die folgende Schlagleiste bzw. das nachfolgende Messer einen gleichdicken Materialabschnitt abtrennt. Bei der Hackschnitzelzerspanung wird der beste Wirkungsgrad der Messer erzielt durch einen solchen Winkelabstand zwischen den Messern und durch eine solche Diffe­ renzgeschwindigkeit zwischen diesen Messern und dem Rotor, daß die Schnittfolgezeit zwischen 0,004 und 0,007 s liegt.

Um eine gleichmäßige Beschickung der Kammern zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Materialzuführeinrichtung eine in radialer Richtung offene, sich über die volle axiale Breite je­ der Kammer erstreckende Materialaustragöffnung aufweist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Materialzuführeinrichtung eine axial angeordnete, regelbare Pfropfenschnecke ist. Diese Schnecke garantiert eine dosierte und damit kontrollierbare Materialzufuhr in die Kammern, wobei die Schnecke einen etwaigen Materialüberschuß beim Eintritt in die Kammern selbsttätig ab­ streift.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in alle bekannten Arten von Hackschnitzelzerspanern integriert werden. Jedoch ist ihre Anwendung nicht beschränkt auf die Zerkleinerung von Hack­ schnitzeln. Mineralische oder versprödete Stoffe können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls zerkleinert werden.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt und

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Seitenansicht und zum Teil im Längsschnitt.

Der als Stator oder gleichläufiger bzw. gegenläufiger Rotor aus­ gebildete Schlagleisten- oder Messerring 1 ist mit Schlagleisten oder Messern 3 bestückt, deren Abstand der jeweils geforderten, materialabhängigen Schnittfolgezeit entspricht. Auf einer Wel­ le 8 sitzt ein regelbarer Rotor 2, der mit mindestens drei Kam­ mern 4 versehen ist, die durch Kammerwände 11 gebildet werden. Über einen Materialeintritt 7 und eine von einem Schneckenge­ triebe 6 angetriebene Pfropfenschnecke 5 gelangt das zu zerklei­ nernde Material 10 in die Kammern 4, von denen aus es bei gleichmäßigem Anpreßdruck den Schlagleisten bzw. Messern 3 zuge­ führt wird. Die Abfuhr des zerkleinerten Material erfolgt in be­ kannter Weise über pneumatische Förderung etc.

Die besonderen Vorteile dieser Vorrichtung bestehen darin, daß das zu zerkleinernde Material einem konstanten Schnittdruck un­ terworfen wird, so daß Partikel bzw. Späne von weitgehend gleichmäßiger Korngröße bzw. Spandicke erzeugt werden. Dies führt in Verbindung mit einer optimierbaren Schnittfolgezeit zu einer erheblichen Erhöhung der Durchsatzleistung und der Homoge­ nität der erzeugten Partikel.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Herstellung von zerkleinertem Material, z.B. von Spänen aus Hackschnitzeln, mit einem Schlagleisten- oder Messerring (1), der auf seinem Umfang unter jeweils gleichem Winkelabstand voneinander mit sich über seine axiale Breite erstreckenden Schlagleisten oder Messern (3) bestückt ist, und mit einem konzentrisch in diesem Schlagleisten- oder Messerring (1) angeordneten Rotor (2), der sich über seine axiale Breite erstreckende, angenähert radial verlaufende Kammerwände (11) aufweist, die zwischen sich Kammern (4) bilden, in denen das dem Rotor (2) zentrisch axial aufgege­ bene Material (10) unter Einwirkung der Fliehkraft ange­ nähert radial gegen die genannten Schlagleisten oder Mes­ ser (3) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) zumindest drei unter gleichem lichten Winkelab­ stand voneinander angeordnete, gleichgroße Kammern (4) auf­ weist, die über ihre radiale Höhe einen jeweils konstanten Querschnitt aufweisen und im Betrieb durch eine Material­ zuführeinrichtung (5, 6, 7) gleichmäßig mit Material (10) gefüllt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe der Kammerwände (1) dem zu zerkleinernden Ma­ terial (10) angepaßt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagleisten oder Messer (3) in je nach Art des zu zerkleinernden Materials (10) unterschiedlichen Winkelab­ ständen angeordnet sind, die der unterschiedlichen Rückfe­ derung des Materials (10) entsprechen, wobei jedoch je Art des Materials (10) die genannten Winkelabstände gleich sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen sol­ chen Winkelabstand zwischen den Schlagleisten oder Messern (3) und durch eine solche Differenzgeschwindigkeit zwischen diesen Schlagleisten oder Messern (3) und dem Rotor (2), daß bei der Hackschnitzelzerspanung die Schnittfolgezeit zwi­ schen 0,004 und 0,007 s liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführeinrichtung (5, 6, 7) eine in radialer Richtung offene, sich über die volle axiale Breite jeder Kammer (4) erstreckende Materialaustragöffnung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführeinrichtung (5, 6, 7) eine axial angeordnete, regelbare Pfropfenschnecke (5) ist.