DE3910115C3 - Walzenbrecher - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Walzenbrecher zum Zerkleinern von bevorzugt grobstückigen und sperrigen Abfallstoffen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Walzenbrecher zählt durch die DE-OS 24 04 075 zum Stand der Technik. Er weist zwei parallel nebeneinander angeordnete Zerkleinerungswalzen mit umfangsseitigen Wendeln auf. Die Wendeln greifen ineinander. Das bedeutet, daß die Drehzahl der beiden Zerkleinerungswalzen absolut synchronisiert sein muß. Es ist weder denkbar, daß die Drehzahl der einen Zerkleinerungswalze gegenüber der anderen Zerkleinerungswalze variieren kann, noch daß die Steigungen der Wendeln unterschiedlich sein können. Auch die Gangzahl der Wendeln muß übereinstimmen.

Im Ergebnis bedeutet dies, daß die beiden Wendeln nur im Sinne eines Quetsch- und/oder Reißvorgangs zusammenwirken können. Ein Abschereffekt kann mit der bekannten Einrichtung nur unvollkommen und in der axialen Richtung überhaupt nicht erzielt werden.

Unter den beiden Zerkleinerungswalzen ist ein Rost vorgesehen. Dieser Rost hat jedoch nur eine Klassifizierungsfunktion. Das heißt, es kann nur das Material durch den Rost treten, welches alleine durch die beiden Zerkleinerungswalzen auf die entsprechende Größe zerkleinert worden ist. Ein Zusammenwirken des Rosts mit den Zerkleinerungswalzen im Sinne eines Zerkleinerungsvorgangs ist nicht vorgesehen.

Ein weiterer Nachteil ist der Sachverhalt, daß die Wendeln sich über die gesamte Länge der Zerkleinerungswalzen erstrecken. Dies bedeutet, daß das zu zerkleinernde Gut ständig in eine Richtung gefördert wird, bis es sich vor der einen Stirnwand stauen kann. Es wäre zwar denkbar, die Zerkleinerungswalzen dann zu reversieren. Nur müßte dieser Vorgang vermutlich sehr häufig durchgeführt werden, um angestautes Material wieder aus dem Staubereich entfernen zu können.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Einrichtung dürfte aufgrund der symmetrischen Ausbildung und symmetrischen Betriebsweise der Zerkleinerungswalzen darin liegen, daß Material, welches in der vertikalen Mittellängsebene in die Freiräume zwischen den Grundkörpern der Zerkleinerungswalzen und den Wendeln gelangt, von den Kanten der Wendeln nicht oder jedoch nicht in einem wesentlichen Umfang erfaßt wird. Material, das dort hineingelangt, kann folglich problemlos sowohl in Längsrichtung als auch zwischen den ineinandergreifenden Wendeln weitergefördert werden, so daß es permanent in der Zerkleinerungsvorrichtung bleibt.

Weiterhin ist aus der US-PS 4 61 789 eine Zerkleinerungsmaschine bekannt, die zwei parallel nebeneinander angeordnete Walzen mit umfangsseitigen Wendeln aufweist. Die Wendeln verlaufen langgestreckt schraubenlinienförmig gegeneinander und können mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben werden. Die Aufgabe des zu zerkleinernden Materials erfolgt über einen Aufgabetrichter lokal begrenzt auf einen Bereich am Anfang der Walzen. Während des Zerkleinerungsprozesses wird das Material förderschneckenartig zu einem Austrag transportiert und dort ausgeworfen.

Auch hierbei kann es zu einer ungenügenden Zerkleinerung kommen. Außerdem sind Stauungen im Brechraum möglich, die sich nur schwerlich wieder beseitigen lassen. Ferner können Fremdkörper, wie beispielsweise Eisenteile, die in den Brechraum gelangen, zu schwerwiegenden Schäden an der Konstruktion führen.

Für die Zerkleinerung von Langmaterial, wie Balken oder Baumstämme, dürfte die bekannte Bauart offensichtlich keine geeigneten Voraussetzungen mitbringen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Walzenbrecher dahingehend zu verbessern, daß mit einem möglichst geringen Energieeinsatz eine Vielfalt von Materialien zerkleinert werden kann, die sich sowohl von ihrem Aufbau als auch von ihrem Werkstoff her unterscheiden. Dabei soll der gesamte Zerkleinerungsprozeß möglichst kontinuierlich ablaufen, und zwar ohne Totzeiten, in denen keine Zerkleinerung stattfindet. Auch soll die Stückgröße ohne besondere Maßnahmen und Eingriffe von außen variabel gestaltet werden können.

Die Lösung dieses Problems besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Der Antrieb der Brechwalzen erfolgt entweder durch ein elektromechanisches, hydraulisches oder dieselhydraulisches Antriebssystem.

Durch das Zusammenspiel der Brechwalzen in Verbindung mit dem unterhalb der Brechwalzen angeordneten Brechrost, der konstruktiven Gestaltung der Brechwalzen und des Brechrostes sowie durch die gezielt steuerbaren Bewegungsabläufe der Brechwalzen durch den Antrieb werden die eingeworfenen Materialien zerkleinert. Das Zerkleinern geschieht in der Weise, daß das Material von den Brechwalzen zwischen sie gezogen, vorgebrochen und gleichzeitig auf den Brechrost gedrückt wird. Dabei wird das Material axial und quer über den Brechrost geschoben und endgebrochen, so daß es durch die von den Brechleisten und Brechstegen gebildeten Auslaßöffnungen im Brechrost zwangsläufig hinausgeworfen wird. Dieser Brechvorgang ist dadurch gewährleistet, daß die Brechwalzen das nachfolgende Material immer wieder kontinuierlich über den Brechrost bewegen und nachdrücken. Hierbei tritt ein Selbstreinigungseffekt bezogen auf die Auslaßöffnungen auf, so daß es nicht zu Verstopfungen kommen kann.

Der axial und quer verlaufende Materialfluß zwischen den Brechwalzen und dem Brechrost wird durch die Gestaltung und Bewegung der Wendeln beeinflußt, die eine Axialbewegung und eine Bewegung in Umfangsrichtung auf das zu zerkleinernde Material ausüben.

Der Ablauf des Zerkleinerungsprozesses kann variiert werden, indem man die Kinematik der Brechwalzen und/oder ihren konstruktiven Aufbau sowie den Brechrost verändert.

Die Brechwalzen können bei gegenläufiger Drehrichtung und gegenläufiger Steigungsrichtung der Wendeln mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren und beide gleiche Steigungen und Gangzahlen haben oder unterschiedliche Drehzahlen und unterschiedliche Steigungsgangzahlen aufweisen.

Der Zerkleinerungsprozeß setzt sich aus mehreren Ablaufvorgängen zusammen, nämlich aus einem Quetsch-, Reiß- und Schervorgang. Dabei wird besonderer Wert auf den Schervorgang gelegt, da das Zerkleinern durch Abscheren im Vergleich zu Quetschen oder Reißen nicht so viel Antriebsenergie benötigt. Dadurch wird auch erheblich weniger Lärm erzeugt, was dem Umweltschutz zugute kommt.

Da zwischen den beiden Brechwalzen immer eine gewisse Geschwindigkeitsdifferenz der Wendelbewegung vorliegt, bremst die Brechwalze mit dem geringeren Axialvorschub das Material gegenüber der anderen Brechwalze in axialer Richtung etwas ab. Dadurch entsteht der eigentliche Abschervorgang, weil die Brechwalze mit dem größeren Axialvorschub die andere in Axialrichtung überholt. Dabei arbeiten sie nicht nur tangential (umfangsseitig), sondern auch axial gegeneinander. Die Drehrichtung bzw. Wirkrichtung der beiden Brechwalzen ist entgegengesetzt. Eine zweigängige oder dreigängige Steigung auf einer der Brechwalzen erhöht zusätzlich die axiale Relativbewegung an den Wendelumfangsflächen im Annäherungsbereich der Brechwalzen.

Die maximalen räumlichen Ausdehnungen eines zu zerkleinernden Gegenstands, der noch sicher von den Brechwalzen erfaßt und zwischen sie gezogen werden kann, hängen von der Baugröße des jeweiligen Walzenbrechers ab.

Abgesehen von der Gestaltung der Brechwalzen und ihrer Drehzahl hat die konstruktive Gestaltung des Brechrostes einen bedeutenden Einfluß auf den Ablauf des Zerkleinerungsprozesses, speziell hinsichtlich der Stückgröße und der Gefahr von evtl. auftretenden Verstopfungen in den Auslaßöffnungen des Brechrostes.

Die verschiedenen Brechkanten der Brechleisten und Brechstege sind als besonders verschleißfeste Schneidkanten mit einer bestimmten Form ausgebildet. Hierbei kann durch eine gezielte Ausgestaltung der Auslaßöffnungen einer evtl. auftretenden Materialverstopfung entgegengewirkt werden. Zusätzlich sorgt das über die Brechwalzen stets nachdrückende Material dafür, daß ein kontinuierlicher Materialfluß durch die Auslaßöffnungen gewährleistet ist.

Bei einem möglichen Festfahren bzw. Blockieren der Brechwalzen, z. B. wenn diese in ihrer Wirkdrehrichtung sehr hartes oder zu viel Material auf einmal zerkleinern müssen, werden sie automatisch in den Reversierzustand geschaltet, um sich wieder freizufahren. In diesem Betriebszustand verbleiben die Brechwalzen z. B. einige Sekunden und drehen entgegengesetzt zu ihrer eigentlichen Wirkrichtung, bis sie wieder automatisch in die Wirkdrehrichtung geschaltet werden.

Das Reversieren kann entweder eingeleitet werden, wenn eingestellte Beträge der vorgegebenen Belastungsparameter an den Brechwalzen (maximales Drehmoment und/oder minimale Drehzahl) erreicht werden oder durch eine zeitabhängige Programmsteuerung einer frei programmierbaren elektrischen Steuerung. Für Materialien, die beim Zerkleinern zusammenbacken und somit evtl. den Brechrost bereichsweise verstopfen, z. B. Strauchwerk mit Blätterwerk und klebrigem Boden durchsetzt, ist die zeitabhängige Programmsteuerung besonders gut geeignet. Bei dieser Art von Materialien könnte es sein, daß die eingestellten Beträge der Belastungsparameter für die Brechwalzen beim Zerkleinerungsvorgang nicht erreicht werden, wodurch eine Umschaltung in den Betriebszustand Reversieren nicht erfolgt, wenn der hierfür erforderliche Steuerbefehl nicht direkt über eine Programmsteuerung eingeleitet wird.

Durch das Reversieren der Brechwalzen wird das bereits zerkleinerte und das noch nicht zerkleinerte Material einem anderen Brechungsablauf unterworfen, d. h. es wird nicht mehr zunächst zwischen den beiden Brechwalzen und dann zwischen den Brechwalzen und dem Brechrost gebrochen, sondern nun zwischen den längsseitigen Innenwänden des Brechkastens und den Brechwalzen hindurchgeführt und vorgebrochen, bevor das Material zwischen den Brechwalzen und dem Brechrost endzerkleinert werden kann.

Das Reversieren der beiden Brechwalzen hat mithin die folgenden Aufgaben zu erfüllen:

• - Einen verstopften Brechrost wieder zu reinigen. Erreicht wird dieses Ergebnis dadurch, daß beim Reversieren das Material aus einer anderen Richtung und unter einem anderen Winkel auf den Brechrost trifft.
• - In der Arbeitsdrehrichtung durch Material festgefahrene bzw. blockierte Brechwalzen wieder für diese Richtung freizufahren.
• - Den Walzenbrecher gegen Beschädigung zu sichern, wenn z. B. relativ große Eisenteile hineingeworfen werden, die nicht von ihm zu zerkleinern sind. Die Absicherung erfolgt in der Weise, daß die Brechwalzen z. B. nach zwei oder drei kurzzeitig hintereinander auftretenden Reversierbefehlen den Walzenbrecher abschalten.

Die unterhalb der Brechwalzen angeordneten und quer zu ihnen angestellten Brechleisten im Brechrost schmiegen sich mit einem geringen Abstand an die zylindrische Bewegungskontur der Wendelumfangsflächen an, wobei die höchsten Punkte der Brechleisten nach oben gerichtete Gratschneiden in der vertikalen Mittellängsebene zwischen den Brechwalzen bilden. Durch diese Konfiguration wird das Material beim Einzug durch die Brechwalzen regelrecht aufgekeilt, grob aufgespalten und durch die gleichzeitig wirkende Axial- wie auch Umfangsbewegung aus den Brechwalzen heraus über den gesamten Brechrost gefördert und dabei auf eine feinere Korngröße zerkleinert.

Ein Variieren der Stückgröße des zerkleinerten Materials ist z. B. über einen Austausch des Brechrostes möglich. Bei besonders engen Spaltweiten und relativ hohen Spalttiefen wird das zu zerkleinernde Material zwangsläufig etwas länger in der Brechzone gehalten, so daß es infolge des hier ablaufenden Zerkleinerungsprozesses teilweise mehr oder weniger gemahlen wird. Über diesen sich hier zeigenden Effekt hinaus besteht neben der eigentlichen Aufgabe dieser Einrichtung, nämlich Material zu zerkleinern, noch die Möglichkeit, verschiedene Materialien miteinander zu vermischen bei gleichzeitig stattfindender Zerkleinerung.

Die Stückgröße kann aber auch dadurch beeinflußt werden, daß die Brechwalzen mehr oder weniger häufig reversiert werden.

Damit das in den Walzenbrecher hineingeworfene bzw. das noch nicht vollständig zerkleinerte Material, das noch nicht durch den Brechrost gefallen ist, nicht vor die in Förderrichtung liegende Stirnwand des Brechkastens gedrückt wird, ist zumindest eine Brechwalze mit zwei gegenläufig gerichteten Wendelabschnitten ausgerüstet. Konstruktiv sieht dies so aus, daß die Länge des einen Wendelabschnitts in Richtung der Achse der Brechwalzen etwa 25% der Länge des anderen Wendelabschnitts auf derselben Brechwalze entspricht. Es ist jedoch auch möglich, die Länge der Wendelabschnitte in gleiche Anteile aufzuteilen (mindestens 50%, vorteilhaft zwischen 50% und 25%).

Im Bereich des einen Wendelabschnitts wird das Material zurück und im Bereich des anderen Wendelabschnitts vorwärts gefördert, wenn die Brechwalzen in Wirkrichtung drehen. Dabei wird es gleichzeitig zerkleinert und durch die in diesen Bereichen vorhandenen Auslaßöffnungen des Brechrostes hinausgedrückt.

Die Brechstege bewirken, daß das von den Brechwalzen zwischen dem Brechrost und den Brechwalzen eingezogene Material auch in Umfangsrichtung einer Brechung unterliegt.

Das zerkleinerte Material, das bei in Wirkrichtung drehenden Brechwalzen nicht sofort durch die Auslaßöffnungen hinausgeworfen wird, stößt auf die mit Brechrippen ausgeführten Innenwände des Brechkastens und wird, vorgegeben durch die konstruktive Gestaltung der Kasteninnenwände, hier umgelenkt und von den beiden Brechwalzen durch die vorhandenen Spalte zwischen den Innenwänden und den Brechwalzen wieder zwangsläufig nach oben zu dem eigentlichen Einzugsbereich zwischen den beiden Brechwalzen in der vertikalen Mittellängsebene des Brechkastens gefördert, wo es gemeinsam mit dem noch nicht gebrochenen Material erneut eingezogen wird.

Sollte einmal ein nicht zum zu zerkleinernden Material gehörender Gegenstand, z. B. ein relativ großes Eisenstück, in den Walzenbrecher gelangt sein und dieses über den im Walzenbrecher stattfindenden Verfahrensablauf nicht hinausgeworfen werden, so ist der Brechrost gemäß Patentanspruch 2 abklappbar, damit dieses sperrige Materialstück manuell entfernt werden kann.

Auch im Falle einer evtl. erforderlich werdenden Reinigung des Brechrostes nach Einsatz von klebenden Materialien kann der Brechrost aufgeklappt und gereinigt werden.

Nach dem Aufklappen liegen auch die Brechwalzen von unten zugänglich frei, so daß sie, falls notwendig, ebenfalls gesäubert werden können.

Der Brecheffekt kann unter Verwendung der Merkmale der Patentansprüche 3 und 4 noch weiter verbessert werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch einen Walzenbrecher mit bodenseitigem Brechrost;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Walzenbrecher der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Brechrost des Walzen­ brechers der Fig. 1 und 2.

Der in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichte Walzenbrecher 1 dient zum Zerkleinern von grobstückigen und sperrigen Abfallstoffen, wie z. B. Paletten, Forst- und Gartenabfälle, Altholz, wie Bahnschwellen, Strauch- und Astwerk, Gewerbe- und Sperrmüll, Bauschutt sowie Straßenbelägen.

Bei ihm sind in einem Brechkasten 2 mit Einwurftrichter 3 zwei Brechwalzen 4 parallel nebeneinander angeordnet. Jede Brechwalze 4 besteht aus einem zentralen Rohr 5 mit stirn­ seitig an das Rohr 5 geschweißten Platten 6 (Fig. 2). Zwi­ schen den beiden Platten 6 erstreckt sich eine umfangsseitig des Rohrs 5 angeschweißte Wendel 7 rechteckigen Querschnitts. Die Wendel 7 ist radial zur Walzenachse 8 auf das Rohr 5 geschweißt. Auf jeder Brechwalze 4 sind zwei gegenläufig angeordnete Wendelabschnitte 7′, 7′′ umfangsseitig des Rohrs 5 angeschweißt. Es ist zu erkennen, daß der eine Wendelab­ schnitt 7′ sich über etwa zwei Drittel der Walzenlänge und der andere Wendelabschnitt 7′′ sich nur über etwa ein Drittel der Länge der Brechwalze 4 erstreckt. Auch andere Relativ­ längen sind denkbar. Die Wirkrichtung WR der beiden Brech­ walzen 4 ist gegensinnig.

Unterhalb der Brechwalzen 4 ist ein um eine horizontale seitliche Achse 9 verschwenkbarer Brechrost 10 angeordnet. Der Brechrost 10 besteht aus quer verlaufenden Brechleisten 11, die durch im Querschnitt etwa trapezförmige Brechstege 12 voneinander getrennt sind. Die Brechstege 12 erstrecken sich etwa in den die Walzenachsen 8 schneidenden vertikalen Längsebenen. Sie besitzen Messerkanten 13, die etwa im Be­ reich der scharfen Oberkanten 14 der Brechleisten 11 ver­ laufen.

Die Brechleisten 11 sind mittig mit an die Kontur der Wen­ deln 7 angepaßten Trennkeilen 15 versehen. Die Grate 16 der Trennkeile 15 erstrecken sich in der Vertikalebene VE zwischen den Brechwalzen 4. Sie verlaufen etwas unterhalb der die Walzenachsen 8 schneidenden Horizontalebene HE.

Unterhalb der Grate 16 sind die Brechleisten 11 durch dach- oder keilförmige Brechstege 17 verstärkt. Auch diese Brech­ stege 17 weisen Messerkanten 18, 19 auf.

Ferner läßt insbesondere die Fig. 1 erkennen, daß seitlich neben den Brechwalzen 4 am Brechkasten 2 vertikal ausgerich­ tete Brechrippen 20 mit Abstand zueinander vorgesehen sein können. Auch diese Brechrippen 20 sind im unterhalb der Walzenachsen 8 verlaufenden Bereich an die Kontur der Brech­ walzen 4 angepaßt. Sie besitzen knapp oberhalb der Brech­ leisten 11 Messerkanten 21, die über die Längskanten 22 von Scherleisten 23 vorstehen, welche einen bodenseitigen Bestandteil des Brechkastens 2 bilden.

Die Wendeln 7 erstrecken sich berührungslos bis in die Ver­ tikalebene VE.

Claims (4)

1. Walzenbrecher zum Zerkleinern von bevorzugt grobstückigen und/oder sperrigen Abfallstoffen, der mindestens zwei in einem Brechkasten (2) parallel nebeneinander gelagerte und bei mittigem Einzug gegenläufig angetriebene Brechwalzen (4) mit umfangsseitigen gegenläufigen Wendeln (7) aufweist, wobei unterhalb der Brechwalzen (4) ein Rost (10) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Brechwalzen (4) sind mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben,
• b) die Brechwalzen (4) besitzen eine ungleiche Anzahl an Wendeln (7) und/oder die Wendeln (7) weisen voneinander abweichende Steigungen auf,
• c) mindestens eine Brechwalze (4) ist mit zwei gegenläufigen Wendelabschnitten (7′, 7′′) versehen,
• d) der Rost (10) besitzt an die Kontur der Wendeln (7) angepaßte, sich quer zu den Brechwalzenachsen (8) erstreckende Brechleisten (11), die über längsgerichtete Brechstege (12, 17) miteinander verbunden sind,
• e) Brechstege (12) sind etwa in den vertikalen Mittellängsebenen der Brechwalzen (4) angeordnet und weisen einen sich nach unten verschmälernden schlanken trapezförmigen Querschnitt auf,
• f) Brechstege (17) sind etwa in der längsgerichteten vertikalen Trennebene (VE) zwischen den Brechwalzen (4) angeordnet und weisen einen keilförmigen Querschnitt mit nach oben gerichteter Messerkante (18) auf,
• g) die Wendeln (7) rotieren mit geringem Abstand zueinander,
• h) seitlich der Brechwalzen (4) sind sich an die Kontur der Wendeln (7) anschmiegende vertikal ausgerichtete Brechrippen (20) an den Innenwänden des Brechkastens (2) vorgesehen.

2. Walzenbrecher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechrost (10) um eine seitlich der Brechwalzen (4) verlaufende Längsachse (9) vertikal schwenkbar gelagert ist.

3. Walzenbrecher nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechrippen (20) jeweils im Bereich zwischen zwei Brechleisten (11) vorgesehen sind.

4. Walzenbrecher nach mindestens einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden (21) der Brechrippen (20) spitz auslaufen und über die Längskanten (22) von bodenseitige Bestandteile des Brechkastens (2) bildenden Scherleisten (23) vorstehen.