DE3932345C3 - Zerkleinerungsvorrichtung für Abfälle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerkleinerungs­ vorrichtung für Abfälle, wie Holz, Papier oder Kunst­ stoffe, mit einem Rotor, der über seine Arbeitsbreite eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Umfangsrip­ pen mit etwa V-förmigem Profil sowie Werkzeughalter mit daran angebrachtem Werkzeug mit V-förmigem Profil aufweist, und mit einem Gegenmesser, des­ sen Form der Rotationsfläche des werkzeugbestückten Rotors angepaßt ist.

Bei einer bekannten Zerkleinerungsvorrichtung die­ ser Art ist in jede Umfangsnut, die zwischen zwei be­ nachbarten Umfangsrippen gebildet wird, ein Werk­ zeughalter eingeschweißt. Die Umfangsrippen und da­ mit auch die Umfangsnuten haben ein V-förmiges Profil, bei dem die Seitenflächen einen Winkel von 90° zwi­ schen sich bilden. Die Werkzeuge sind quadratisch. Sol­ che Vorrichtungen werden hauptsächlich für die Zer­ kleinerung von Holzabfällen aus Sägewerken, Zimme­ reien, Schreinereien und Möbelfabriken eingesetzt, kommen aber auch für die Zerkleinerung von Papierab­ fällen, Computerpapier, Verpackungsmaterialien, wie Kanonagen, Paletten, Holzkisten und Kunststoffen etc. in Betracht. Mit größeren Vorrichtungen werden Ab­ bruchhölzer, Baumwurzeln und Äste, Friedhofsabfälle usw. zerkleinert.

Bei derartigen Vorrichtungen werden die Abfälle uns­ ortiert in einen Füllschacht aufgegeben. Ein horizontal hin- und herbewegbarer Schubboden führt dem Rotor das zu zerkleinernde Material zu. Jedesmal wenn der Schubboden aus seiner in der Nähe des Rotors befindli­ chen vorderen Endlage zurückläuft, rutscht das Material durch das Eigengewicht nach und wird dem Rotor unge­ ordnet vorgelegt. Hierbei hat es sich gezeigt, daß hohe Belastungsspitzen des Rotor-Drehmoments auftreten. Außerdem kann sich das Material leicht zwischen Rotor und Gegenmesser verklemmen.

Bei zylinderischen Rotoren von Zerkleinerungsma­ schinen ist es bereits bekannt (DE-OS 29 43 567), tan­ gential verlaufende Nuten oder Taschen vorzusehen, in denen die Werkzeughalter mit den Werkzeugen ange­ ordnet sind. Hierbei stehen die Werkzeuge radial ver­ hältnismäßig weit vor, so daß sich auch hier die Gefahr von Belastungsspitzen und Verklemmungen ergibt.

Der gleiche Nachteil ergibt sich bei einer anderen bekannten Zer­ kleinerungsmaschine (FR 24 51 777 A1), bei der der Rotor Rippen mit Rechteckprofil auf­ weist. Die zylindrische Umfangs­ fläche der Rippen ist mit Radial­ bohrungen versehen, in die ein Werkzeughalter eingesetzt ist, der außerhalb der Rippe ein Werk­ zeug trägt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zer­ kleinerungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die Gefahr von Belastungsspitzen und Verklemmungen erheblich reduziert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Umfangsrippe durch mindestens eine Tasche unterbrochen ist, in dieser Tasche der Werkzeughalter mit dem Werkzeug angeordnet ist und das Werkzeug ein Profil hat, das radial etwa gleichmäßig über das Rip­ penprofil übersteht.

Während im bekannten Fall keilförmige Material­ stücke recht unterschiedlicher Größe abgetrennt wer­ den, ergibt sich erfindungsgemäß über die gesamte Ar­ beitsbreite eine gleichbleibende maximale Schnittiefe, die gleich dem radialen Überstand der Werkzeuge über das zugehörige Rippenprofil ist. Der für jede Rotorum­ drehung gleichmäßige Materialabtrag hat zur Folge, daß das Material mit einer entsprechenden Geschwin­ digkeit zugeführt werden kann. Durch Wahl eines ent­ sprechenden Vorschubs erzielt man eine hohe Durch­ satzleistung. Da das Material gleichmäßig zerspant wird, ergeben sich niedrige Reibwerte zwischen Rotor­ körper und zu zerkleinerndem Material, eine geringere Aufheizung des Rotors, also keine Brandgefahr und ei­ ne entsprechende Energieeinsparung.

Die gleichmäßige Schnittiefe begrenzt aber auch das Eindringen der Werkzeuge in das zu zerkleinernde Ma­ terial. Dadurch werden die Belastungsspitzen (Drehmo­ mentspitzen) des Rotorantriebs gesenkt, was den Ein­ satz von Motoren mit geringerer Antriebsleistung und damit eine Energieeinsparung ermöglicht.

Der Spalt, der wegen der überstehenden Werkzeuge zwischen dem Gegenmesser und den Umfangsrippen vorhanden sein muß, ist vergleichsweise schmal. Daher ist die Gefahr, daß sich die Abfälle in diesem Spalt ver­ klemmen, erheblich reduziert.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei gegebe­ nem Querschnitt der Umfangsrippen verhältnismäßig große robuste Werkzeuge verwendet werden können, die entsprechend unempfindlich gegenüber Fremdkör­ pern, wie Metalle, Steine usw. sind. Derartig große Werkzeuge können auch dann verwendet werden, wenn nur eine geringe Antriebsleistung zur Verfügung steht und/oder ein feines Spangranulat gefordert wird, weil der radiale Überstand des Werkzeugs über das Rippen­ profil entsprechend gewählt werden kann. Hierbei emp­ fiehlt es sich aus Rationalisierungsgründen, eine Größe des Werkzeugs und des zugehörigen Werkzeughalters zu verwenden und die Anpassung an unterschiedliche Spangrößen oder Antriebsleistungen durch Rotoren mit unterschiedlich großen Querschnitten der Umfangsrip­ pen vorzunehmen.

Hierbei ist es günstig, wenn die Seitenflächen des V-Profils im rechten Winkel zueinander stehen. Dies ergibt die größte Stabilität von Umfangsrippe und Werkzeug.

Vorteilhaft ist es ferner, daß das in Richtung der Ro­ torachse gemessene Eckmaß des Werkzeugs größer als die Breite der Umfangsrippen ist. Die in Axialrichtung über die Umfangsrippe überstehenden Werkzeugteile überlappen sich mit der Rotationsbahn des Werkzeugs der benachbarten Umfangsrippe, so daß das Material über die Arbeitsbreite mit Sicherheit vollständig zer­ kleinert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür ge­ sorgt, daß die Tasche durch ein Prisma gebildet ist, des­ sen tiefste Stelle einen kleineren Abstand von der Ro­ torachse hat als die Basis der Umfangsrippen. Da ein solches Prisma durch ebene Begrenzungsflächen gebil­ det wird, läßt es sich leicht herstellen. Die vergleichswei­ se große Tiefe des Prismas erlaubt es, verhältnismäßig große und damit robuste Werkzeuge aufzunehmen. Au­ ßerdem können die Werkzeuge an den Begrenzungsflä­ chen sicher abgestützt werden.

Günstig ist es ferner, daß die ebenen Begrenzungsflä­ chen des Prismas im Bereich des Werkzeugs Verlänge­ rungen der Seitenflächen der benachbarten Umfangs­ rippen bilden. Dies erlaubt es, Werkzeuge, die auch im radial inneren Teil ein V-förmiges Profil haben, zu ver­ wenden, auch wenn sie ein größeres Eckmaß besitzen als die Breite der Umfangsrippen.

Des weiteren sollten die Werkzeughalter zwei dem Prisma angepaßte plane Auflageflächen haben. Dies er­ gibt eine besonders gute Abstützung der stark belaste­ ten Werkzeughalter.

Empfehlenswert ist es, daß das Prisma rechtwinklig und das Werkzeug quadratisch ist. Solche quadratischen Werkzeuge haben den Vorteil, daß durch Drehen um 90° jeweils scharfe Schneidecken in die Arbeitsstellung gebracht werden. Dies gilt besonders deshalb, weil die drei nicht radial außen liegenden Schneidecken in der Tasche weitgehend geschützt angeordnet sind und da her im Betrieb nicht stumpf werden.

Noch günstiger ist es, wenn das Werkzeug zusätzlich beidseitig Schneidkanten aufweist. Dann ist sogar ein achtseitiges Benutzen des Werkzeugs möglich.

Mit besonderem Vorteil ist dafür gesorgt, daß das Werkzeug nur so weit radial über das Rippenprofil übersteht, daß die entsprechend angepaßten Zacken des Gegenmessers in Radialrichtung das Rippenprofil über­ lappen. Durch diese Überlappung wird das Festklem­ men von Materialien praktisch ausgeschlossen und das Ausreißen von langen Holzfasern weitgehend vermie­ den.

Des weiteren sollten die Taschen schraubenlinienför­ mig über den Rotor verteilt sein. Dies ergibt eine gleich­ mäßige Belastung des Antriebs.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt des Rotors einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 den Rotor der Fig. 2 mit eingesetztem Werk­ zeug,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch den Rotor der Fig. 3,

Fig. 5 eine räumliche Darstellung des Werkzeugs,

Fig. 6 eine Teildraufsicht auf Rotor und Gegenmes­ ser,

Fig. 7 eine Darstellung ähnlich Fig. 6 und

Fig. 8 eine abgewandelte Rotorform.

In Fig. 1 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung für Ab­ fälle veranschaulicht, die ein Grundgestell 1 mit einem Füllschacht 2 aufweist. An dessen Grund befindet sich ein mit Schneid- oder Hackwerkzeugen versehener, mo­ torisch angetriebener Rotor 3. der mit einem Gegen­ messer 4 zusammenwirkt. Auf einer Grundplatte 5 ist ein Schubboden 6 in Richtung des Doppelpfeils 7 hin- und herbewegbar. Er ist ebenfalls motorisch, insbeson­ dere hydraulisch, angetrieben, und drückt jeweils die unterste Schicht des unsortiert eingefüllten Materials 8 gegen den Rotor 3. Wenn der Schubboden 6 zurückge­ zogen wird, rutscht das Material aus dem Füllschacht nach, so daß ein neuer Vorschubvorgang beginnen kann. Die Späne 9 werden nach unten ausgeworfen.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen den Aufbau des Rotors 3. Er besitzt Umfangsrippen 19 und dazwischenliegende Um­ fangsnuten 11. Beide weisen ein V-förmiges Profil mit Seitenflächen 12 und 13 auf. Diese sind konusförmig und stehen in einem Winkel von 90° zueinander. Jede Um­ fangsrippe 12 ist durch eine Tasche 14 in der Form eines Prismas unterbrochen. Dieses hat wiederum V-Profil, wobei die ebenen Begrenzungsflächen 15 und 16 in ei­ nem Winkel von 90° zueinander stehen. In der Mitte der Tasche 14 also an ihrer tiefsten Stelle, bilden die Be­ grenzungsflachen 15 und 16 Verlängerungen der Seiten­ flächen 12 und 13 der benachbarten Umfangsrippen 10. Die zugehörige Umfangsrippe 10' ist in den Schnittdar­ stellungen der Fig. 2 und 3 nicht sichtbar und daher lediglich gestrichelt angedeutet. Die tiefste Stelle der Tasche 14 hat einen kleineren radialen Abstand von der Rotorachse als die Basis der Umfangsrippe 10, die gleichbedeutend mit der tiefsten Stelle der Umfangsnut 11 ist.

In der Tasche 14 ist ein Werkzeughalter 17 befestigt, insbesondere durch Schweißen. Er besitzt zwei den Be­ grenzungsflächen 15 und 16 angepaßte plane Auflage­ flächen 18. An diesem Werkzeughalter 17 ist stirnseitig ein Werkzeug 19 befestigt. Zu diesem Zweck besitzt es eine Gewindebohrung 20, in welche eine den Werk­ zeughalter 17 durchsetzende Schraube 21 eingreift. Der Größtquerschnitt des Werkzeughalters 17 entspricht dem quadratischen Querschnitt des Werkzeugs 19 oder ist kleiner.

Die Größe des Werkzeugs 19 ist so bemessen, daß es mit seinen Flächen 22 und 23 an den Begrenzungsflä­ chen 15 und 16 des Prismas anliegt und mit seinen Flä­ chen 24 und 25 gleichmäßig radial über das Profil der Umfangsrippe 10' übersteht. Infolgedessen ergibt sich mit dem Werkzeug 19', das der benachbarten Umfangs­ rippe 10 zugeordnet ist, eine Überlappung 26. Wie Fig. 4 zeigt, hat dieses Werkzeug 19' eine in Umfangsrichtung versetzte Lage. Die Taschen 14 und zugehörigen Werk­ zeuge 19 sind daher spiralförmig über den Rotorumfang verteilt. Jeder Umfangsrippe 10 ist ein Werkzeug 19 zugeordnet.

In Fig. 3 ist die Schneidecke A des Werkzeuges 19 wirksam. Die drei anderen Ecken B, C und D sind gut geschützt angeordnet. Wenn die Schneidecke A abge­ nutzt ist, kann man durch viermaliges Drehen des Werk­ zeugs 19 um die Achse der Gewindebohrung 20 jeweils eine andere Schneidecke B, C oder D wirksam machen. Wenn man das Werkzeug 19 um 180° umklappt, können auch noch die Schneidecken A', B', C' und (nicht darge­ stellt) D' wirksam gemacht werden.

Aus den Fig. 6 und 7 ist ersichtlich, daß das Gegen­ messer 4 vier Zacken 27 aufweist, welche der Rotations­ fläche 28 des werkzeugbestückten Rotors 3 angepaßt sind. Demzufolge ergibt sich ein zackenförmiger Schnittspalt 29, der die maximale Schnittiefe s, die über die Arbeitsbreite konstant ist, bestimmt. Die Werkzeuge 19 nehmen daher nacheinander jeweils die gleiche Ma­ terialmenge ab. Wenn alle Werkzeuge das zu zerklei­ nernde Material (z. B. Kantholz) durchlaufen haben, kann der Vorschub um das Maß s erfolgen. Dies ergibt eine hohe Durchsatzleistung bei kleiner Antriebsener­ gie. Wegen des gleichmäßigen Spaltes und der Begren­ zung der Schnittiefe sind auch keine Belastungsspitzen zu befürchten.

Die Zacken 27 des Gegenmessers 4 ragen radial zwi­ schen die Umfangsrippen 10. Dies führt zu einer Über­ lappung 1 (Fig. 7). Kanthölzer und Brettstücke 30, die parallel zur Rotorachse zugeführt werden, kreuzen da her den Schnittspalt 29. Daher ist es praktisch ausge­ schlossen, daß beim Einwirken des Werkzeugs auf das Material lange Holzfasern ausgerissen werden, die sich dann um Schnittspalt 28 verklemmen. Insgesamt ergibt sich ein geringer Überlängenanteil, das Spangranulat hat eine gleichmaßige Größe. Außerdem verhindert das Überlappen weitgehend das Festklemmen von Materia­ lien zwischen Rotor 3 und Gegenmesser 4. Da der Schnittspalt eine begrenzte Weite hat, können größere Materialteile auch nicht durch ihn hindurchtreten und sich zwischen Motor und einem Sieb, das üblicherweise hinter dem Gegenmesser angeordnet ist, verklemmen. Des weiteren wird das Einziehen von Furnier- und Pa­ pierabfallen, welche häufig paketweise oder geschichtet aufgegeben werden, verhindert, was früher oft zum Blockieren des Rotors führte.

Das Eckmaß e der Werkzeuge 19 ist größer als die Breite a der Umfangsrippen 10, wie dies in Fig. 7 darge­ stellt ist. Die schraffierte wirksame Spanflache 31 kann bei gleichbleibender Größe des Werkzeugs 19 verän­ dert werden, indem man beim Rotor die Tiefe t der Tasche 14 bzw. die Breite a der Umfangsrippen 10 ver­ ändert. Bei schmalem Schnittspalt 28 ergibt sich eine kleine Spanfläche und daher ein feines Granulat (Spä­ ne). Außerdem erhält man bei gleicher Werkzeuganzahl eine niedrigere Antriebsleistung. In jedem Fall können große robuste Werkzeuge 19 auch dann eingesetzt wer­ den, wenn nur eine geringe Antriebsleistung zur Verfü­ gung steht und/oder ein feines Spangranulat gefordert wird.

In Fig. 8 ist ein geringfügig abgewandelter Rotor 103 dargestellt, dessen Umfangsrippen 110 am Außen­ umfang eine schmale Zylinderfläche 131 oder eine ent­ sprechende Rundung besitzen. Hierdurch kann die Basis der Umfangsrippe 110 etwas breiter gehalten werden.

Von den veranschaulichten Ausführungsbeispielen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können die beschriebenen Rotoren nicht nur bei lang­ sam laufenden Abfallzerkleinern, sondern auch bei schnell laufendenden Trommelhackern eingesetzt wer­ den. Pro Umfangsrippe 10 kann auch mehr als ein Werk­ zeug 19 vorgesehen werden. Allerdings muß noch eine ausgeprägte Umfangsrippe verbleiben, so daß bei übli­ chen Rotordurchmessern nicht mehr als 2 oder 3 Werk­ zeuge vorhanden sein sollten.

Claims (10)

1. Zerkleinerungsvorrichtung für Abfälle, wie Holz, Papier oder Kunststoffe, mit einem Rotor, der über seine Arbeitsbreite eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Umfangsrippen mit etwa V-förmigem Profil sowie Werkzeughal­ ter mit daran angebrachten Werkzeugen mit V-förmigem Profil aufweist, und mit einem Gegenmesser, dessen Form der Ro­ tationsfläche des werkzeugbestückten Rotors an­ gepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Um­ fangsrippe (10, 10', 110) durch mindestens eine Ta­ sche (14) unterbrochen ist, in dieser Tasche der Werkzeughalter (17) mit dem Werkzeug (19, 19') angeordnet ist und das Werkzeug ein Profil hat, das radial etwa gleichmäßig über das Rippenprofil übersteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenflächen (12, 13) des V-Pro­ fils im rechten Winkel zueinander stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in Richtung der Rotorachse gemessene Eckmaß (e) des Werkzeugs größer als die Breite (a) der Umfangsrippen (10) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (14) durch ein Prisma gebildet ist, dessen tiefste Stelle einen kleineren Abstand von der Rotorachse hat als die Basis der Umfangsrippen (10).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ebenen Begrenzungsflächen (15, 16) des Prismas im Bereich des Werkzeugs (19) Verlängerungen der Seitenflächen (12, 13) der be­ nachbarten Umfangsrippen (10) bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalter (17) zwei dem Prisma angepaßte plane Auflageflächen (18) haben.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma recht­ winklig und das Werkzeug (19) quadratisch ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (19) beidseitig Schneidkanten (22-25) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (19) nur so weit radial über das Rippenprofil übersteht, daß die entsprechend angepaßten Zacken (27) des Gegenmessers (4) in Radialrichtung das Rippen­ profil überlappen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (14) schraubenlinienförmig über den Rotor (3) verteilt sind.