DE4219090A1 - Vorrichtung zum Zerkleinern von Stahl- oder Metallspänen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Stahl- oder Metallspänen aus spanabhebender Bearbeitung mit einem an einen Aufnahmetrichter sich anschließenden kegelig geformten Mahltrichter mit in unterschiedlichen Höhen umfangsverteilt angeordneten Reißblöcken, deren Reißkanten gegenüber der Vertikalebene der Rotationsachse einer zugeordneten Messerkopfwelle geneigt angeordnet sind, mit einem unter dem Mahltrichter angeordneten Mahlwerk.

Die bei der spangebenden Bearbeitung anfallenden Langspäne verhaken sich zu größeren Knäuel. In dieser Form werden die Knäuel oder Klumpen einem Zerkleinerungsprozeß zugeführt, woran sich die Zurückgewinnung des Schneidöls oder Schmierwassers durch Zentrifugieren anschließt. Zu diesem Zweck erfolgt der Transport der gebrochenen Späne zu Zentrifugiereinrichtungen, um das Auslaufen von Schmiermitteln zu verhindern. Die maximale Länge der Späne darf dabei vorgegebene Mindestmaße nicht überschreiten.

Die bekannten Vorrichtungen erfüllen diese Bedingung unzureichend. Sie benötigen noch zu hohe Bearbeitungszeiten, in denen eine restlose Zerkleinerung aller Spanklumpen nicht immer erreicht wird. Nach DE-G 89 01 794.3 wird eine Zerkleinerungsvorrichtung für Stahl- oder Metallspäne offenbart, die eine Beseitigung dieser Nachteile erreichen soll. Durch in einem Mahltrichter in unterschiedlichen Höhen angeordneten verschiedenartigen Reißmessern, die sich gegenläufig zu weiteren im Mahltrichter befindlichen Messern bewegen, wird eine Grobzerkleinerung der Späne durchgeführt, wonach das Material einem anschließenden Mahlwerk zugeführt wird, dessen Mahlscheibe Mahlnuten aufweist. Mit dieser Vorrichtung wird ein besseres Zerkleinern der Späneklumpen erreicht, was auch eine Verkürzung der Bearbeitungszeit zur Folge hat. Die Verstopfungsgefahr wird verringert, aber nicht beseitigt.

Nachteilig an diesem Lösungsweg ist die zu große Spanlänge. Nach dem Mahlprozeß erfolgt der Transport des Spänematerials zum Zentrifugieren vorzugsweise in Röhren zusammen mit dem Kühlmittel. Auf diese Weise wird gesundheitsschädlicher Austritt von dem Material noch anhaftendem Schmiermittel verhindert. Diese Transportart erfordert, daß die Späne nicht sehr grob sind; d. h., sie müssen eine Länge kleiner als etwa 2 cm aufweisen.

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die vorhandene Metallspäne auf eine geforderte Mindestgröße zerkleinert und dadurch die Verstopfungsgefahr im Materialfluß innerhalb der Vorrichtung verringert.

Ausgehend von dem aus der DE-G 89 01 794.3 bekannten Stand der Technik besteht die Erfindung darin, daß das Mahlwerk aus mindestens zwei übereinander angeordneten ringförmigen und gegeneinander verdrehbar ausgebildeten Mahlscheiben gebildet ist, deren Ringinnenflächen den rotierenden Scherkopf mit umfangsverteilten Schermessern umgeben und die mit voneinander beabstandet angebrachten Schernuten versehen sind. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung werden die Metallspäne auf ein definiertes Maß zerkleinert und dadurch zugleich die Verstopfungsgefahr durch das Material in der Vorrichtung weitestgehend ausgeschaltet.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Schernuten eine Breite von 6 mm und eine Tiefe von 5 mm aufweisen und daß weiterhin eine der Malscheiben gegenüber der anderen unverdrehbar angeordneten Mahlscheibe in einer ringförmigen Ausnehmung eines Flanschteiles des Gehäuses verdrehbar gelagert ist. Dieses Verdrehen wird weiterhin dadurch ermöglicht, daß die Stellung der verdrehbaren Mahlscheibe gegenüber der feststehenden Mahlscheibe mittels eines drehbaren Exzenterzapfens veränderbar ist, der in eine am äußeren Umfang der verdrehbaren Mahlscheibe befindliche Ausnehmung eingreift. Durch diese Merkmale kann die verdrehbare Mahlscheibe durch Drehung des Exzenterzapfens gegenüber der fest angeordneten in ihrer Lage verändert werden, wodurch sich auch die übereinanderliegenden Schernuten zueinander verschieben. Die Öffungsbreite der Schernuten kann durch die entstehende Überlappung jeweils vergrößert oder verkleinert werden, wodurch wiederum nur Späne einer gewünschten Maximalgröße Durchlaß vom Mahltrichter in das darunter befindliche Mahlwerk finden.

Eine weitere Ausbildung besteht darin, daß die Schermesser aus zwei einen Winkel einschließenden Schenkeln bestehen, die an die Mahlscheiben an ihren Innenumfang und an ihrer Unterseite gering beabstandet anschließen und ferner, daß die Messerschenkel in einem Abstand von 0,1 bis 0,5 mm an den Innenflächen der Mahlscheiben vorbeigleiten. Entsprechend dieses eingestellten Abstandes zwischen den einander zugeordneten Schneideinrichtungen erfolgt die Zerkleinerung des Spanmaterials auf die jeweils gewünschte Spangröße.

Nach einem anderen Merkmal ist die Vorrichtung derart gestaltet, daß die in einem Winkel zur Messerkopfwelle verlaufenden Schenkel der Schermesser auf einem umlaufenden kreisrunden Bund des Scherkopfes aufliegen, an dessen den Schenkeln abgewandten (unteren) Ringfläche umfangsverteilt Ansätze angesetzt sind, die als Späneauswerfer dienen. Gleichlaufend mit der Drehbewegung des Scherkopfes werden die Späne in der umlaufenden unteren Ausnehmung des Gehäuses durch die Ansätze mitbefördert bis zu einem sich am Umfang anschließendem Späneabführblech. Auch durch diese Maßnahme wird die Verstopfungsgefahr durch Spanmaterial verhindert.

Eine bessere Zerkleinerung und größere Sicherheit gegen Verstopfen kann auch dadurch erreicht werden, daß die Reißkanten der im Winkel von 65 bis 45 Winkelgrad geneigt angeordneten Reißblöcke an die Kontur der Reißkanten des Reißmessers und der Eckmesser angepaßt geformt sind, so daß der Spalt zwischen den zusammenwirkenden Reißkanten nicht mehr als 0,1 bis 0,5 mm beträgt und daß weiterhin die Reißmesser, Eckmesser und Reißflächen aus gehärtetem Stahl bestehen.

Von großer Bedeutung für eine optimale Zerkleinerungsleistung und den Weitertransport des Spanmaterials sind weiterhin vorgesehene Maßnahmen, die darin bestehen, daß die Reißkanten der Reißblöcke durch in kurzen Abständen voneinander angebrachte Kehlnuten unterbrochen sind und ferner, daß die Breite und Tiefe der Kehlnuten zwischen 2 und 4 mm betragen kann.

Nach einem weiteren Vorschlag ist es möglich, daß die unteren Eckmesser mit ihren Reißkanten gegenüber der durch die Rotationsachse der Messerkopfwelle verlaufenden Vertikalebene geneigt angeordnet sind und daß weiterhin die Neigung zwischen 15 und 35 Winkelgrad betragen kann. Durch die Schrägneigung zwischen den scharfen Reißkanten wird beim mit engem Spalt erfolgenden Vorbeigleiten der Reißmesser an den Reißblöcken eine ziehende Schnittwirkung hervorgerufen, wodurch ein wirksameres Zertrennen und Zerschneiden der Späneknäuel erreicht und das bloße Zerquetschen vermieden wird, was zu Verstopfungserscheinungen führen kann.

Die Ausbildung des Mahltrichters kann derart ausgeführt sein, daß die Weite des Mahltrichters am Übergang zum Aufnahmetrichter zwischen 280 und 500 mm beträgt, wodurch die kontinuierliche Aufnahme des Spänematerials ermöglicht wird.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausbildungen sind anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im folgenden näher beschrieben und erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Zerkleinerungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die verdrehbare Mahlscheibe mit eingreifendem Exzenterzapfen als Ausschnitt;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Einzelteile der Vorrichtung, teilweise im Schnitt.

In Fig. 1 ist der Aufnahmetrichter 1 mit dem darunter befindlichen Mahltrichter 2, der die Form eines Polygonalkegels aufweist, dargestellt. Die Weite MT des Mahltrichters 2 beträgt am Übergang zum Aufnahmetrichter 1 vorzugsweise zwischen 280 und 500 mm. Im Beispiel wurden 400 mm gewählt, um angepaßt an die Weite des Aufnahmetrichters einen nahtlosen Übergang beim Transport des Spänematerials zu erreichen.

Der Mahltrichter 2 weist im Innenbereich in verschiedenen Höhen am Umfang verteilt Reißblöcke 3 auf.

Innerhalb des Mahltrichters 2 befindet sich die rotierende Messerkopfwelle 7 mit dem zugehörigen Messerkopf 4. Am Umfang des Messerkopfes 4 verteilt sind ein Reißmesser 6 und zwei Eckmesser 5 angebracht, die mit den Reißkanten 22 der Reißblöcke 3 derart zusammenwirken, daß die Zerkleinerung der Wollspäne zwischen den aneinander sich vorbeibewegenden Reißkanten stattfindet. Der Spalt zwischen den zusammenwirkenden Reißkanten wird auf einen Abstand zwischen 0,1 und 0,5 mm eingestellt.

Die Reißblöcke 3 mit ihren Reißkanten 22 sind im Winkel von 65 bis 45 Winkelgrad geneigt zu der durch die Rotationsachse der Messerkopfwelle 7 gebildeten Vertikalebene angeordnet. Die Reißkanten 22 der Reißblöcke 3 weisen in kurzen Abständen a Kehlnuten 27 auf, deren Breite und Tiefe zwischen 2 und 4 mm beträgt. Reißmesser 6, Eckmesser 5 und Reißflächen bestehen aus gehärtetem Stahl und weisen feinbearbeitete Reißkanten auf. Durch die beschriebene Art der Anordnung der einzelnen Bauelemente in Kombination mit den Kehlnuten 27 der Reißblöcke 3 wird ein optimales Zerreißen der Späneknäuel bzw. Zerkleinerung der Späne vor dem Übergang in das nachfolgende Mahlwerk erreicht, wobei ein Verstopfen der Vorrichtung durch Spänematerial gleichzeitig vermieden wird.

Der Messerkopf 4 ist auf der rotierenden Messerkopfwelle 7 befestigt, welche mittels der Lager 12 im Lagerblock 16 gelagert ist. Im oberen Bereich weist der Messerkopf 4 ein abnehmbares Abdeckelement 8 mit zugehörigem Verschraubungselement 9 auf. Die Befestigung des Abdeckelementes 9 erfolgt durch Verschraubung in Richtung Vertikalachse der Messerkopfwelle 7.

Im oberen Bereich des Mahltrichters 2 werden die Späneklumpen zunächst auseinandergerissen und in kleinere Portionen zerteilt. Diese werden in seinem unteren Bereich von den Eckmessern 5 weiter zerteilt und zerrissen. Die Feinzerkleinerung findet in dem an den Mahlkegel 2 anschließenden Bereich zwischen den Mahlscheiben 25, 26 und den Schermessern 34 des Scherkopfes 33 statt. Dieser Bereich stellt das eigentliche Mahlwerk dar.

Entsprechend der gewünschten Spangröße ist der Abstand zwischen den Ringinnenflächen 31 und Unterseite 37 der Mahlscheiben 25, 26 und den mit diesen Flächen in Kontakt stehenden Schenkelflächen 35, 36 der Schermesser 34 auf 0,1 bis 0,5 mm einstellbar.

Gemäß Fig. 2 ist die Ausnehmung 30 am äußeren Umfang der verdrehbaren Mahlscheibe 25 dargestellt, in die der Exzenterzapfen 29 eingreift. Über die an den Exzenterzapfen 29 anschließende Exzenterwelle 39 mit Rendelschraube 40 wird durch Drehung eine Verschiebung der Mahlscheibe 25 bewirkt. Die Schernut 28 weist nach der Verdrehung der Mahlscheibe 25 noch eine Breite von 4 mm auf.

Entsprechend der gewünschten Spangröße ist der Abstand zwischen den Ringinnenflächen 31 und Unterseite 37 der Mahlscheiben 25, 26 und den mit diesen Flächen in Kontakt stehenden Schenkelflächen der Schermesser 34 im Beispiel auf 0,3 mm eingestellt. Gemäß vorstehender Erläuterungen gelangen nur noch derartige Späne vom Mahlkegel 2 in den Mahlbereich, die vom Volumen her die eingestellte Spaltbreite passieren können.

Nach den Fig. 1 und 3 ist ersichtlich, daß die verdrehbare Mahlscheibe 25 auf der unverdrehbaren Mahlscheibe 26 in der oberen ringförmigen Ausnehmung des Flanschteiles vom Gehäuse 32 verdrehbar gelagert ist.

Weiterhin ist aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, daß die am unteren Teil des Messerkopfes 4 angeordneten Eckmesser 5 mit ihren Reißkanten gegenüber der durch die Rotationsachse der Messerkopfwelle 7 verlaufenden Vertikalebene zwischen 15 und 35 Winkelgrad geneigt angeordnet sind. Durch diese Schrägstellung der Reißkanten wird die im oberen Bereich des Mahlkegels 2 erreichte Zertrennung der Späneknäuel in kleinere Portionen fortgesetzt; ein bloßes Zerquetschen der Späneknäuel und eine damit verbundene Verstopfungsgefahr werden vermieden.

Nach Fig. 1 und 3 liegen weiterhin die in einem Winkel zur Messerkopfwelle 7 verlaufenden Schenkel 35, 36 der Schermesser 34 auf dem kreisrunden Bund des Scherkopfes 33 auf. An der unteren Ringfläche sind, von den Messerschenkeln 35, 36 abgewandt, am Umfang verteilt, Ansätze 24 angebracht, die als Späneauswerfer dienen. Sie werden in einer unteren Ausnehmung des Gehäuses 32 geführt und sind analog der Form dieser Ausnehmung vorzugsweise rechteckig ausgebildet. Durch die Ansätze 24 werden die Späne in der unteren Ausnehmung des Gehäuses 32 gleichlaufend mit der Umdrehung des Scherkopfes 33 zu dem am Umfang der Ausnehmung befindlichen Späneabfuhrblech 15 befördert, auf dessen Schräge eine Weiterbeförderung zu vorhandenen Spänesammeleinrichtungen erfolgt.

Bezugszeichenliste:

 1 Aufnahmetrichter
 2 Mahltrichter
 3 Reißblöcke
 4 Messerkopf
 5 Eckmesser
 6 Reißmesser
 7 Messerkopfwelle
 8 Abdeckelement
 9 Verschraubungselement
12 Lager
15 Späneabfuhrblech
16 Lagerblock
22 Reißkanten der Reißblöcke
24 Ansätze
25 Mahlscheibe verdrehbar
26 Mahlscheibe unverdrehbar
27 Kehlnuten
28 Schernuten
29 Exzenterzapfen
30 Ausnehmung in 25
31 Ringinnenflächen
32 Gehäuse
33 Scherkopf
34 Schermesser
35 Schenkel
36 Schenkel
37 Unterseite
38 Bund
39 Exzenterwelle
40 Rendelschraube
a Abstand
MT Weite zu 2

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Zerkleinern von Stahl- oder Metallspänen aus spanabhebender Bearbeitung mit einem an einen Aufnahmetrichter sich anschließenden kegelig geformten Mahltrichter mit in unterschiedlichen Höhen umfangsverteilt angeordneten Reißblöcken, deren Reißkanten gegenüber der Vertikalebene der Rotationsachse einer zugeordneten Messerkopfwelle geneigt angeordnet und an deren Reißkanten die am rotierenden Messerkopf angebrachten Reißmesser und Eckmesser vorbei bewegbar sind, mit einem unter dem Mahltrichter angeordneten Mahlwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlwerk aus mindestens zwei übereinander angeordneten ringförmigen und gegeneinander verdrehbar ausgebildeten Mahlscheiben (25, 26) gebildet ist, deren Ringinnenflächen (31) den rotierenden Scherkopf (33) mit seinen umfangsverteilten Schermessern (34) umgeben und die mit voneinander beabstandet angebrachten Schernuten (28) versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schernuten (28) eine Breite von 6 mm und eine Tiefe von 5 mm aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Mahlscheiben (25) gegenüber der anderen unverdrehbar angeordneten Mahlscheibe (26) in einer ringförmigen Ausnehmung eines Flanschteiles des Gehäuses (32) verdrehbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der verdrehbaren Mahlscheibe (25) gegenüber der feststehenden Mahlscheibe (26) mittels eines drehbaren Exzenterzapfens (29) veränderbar ist, der in eine am äußeren Umfang der verdrehbaren Mahlscheibe (25) befindliche Ausnehmung (30) eingreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schermesser (34) aus zwei einen Winkel einschließenden Schenkeln (35, 36) bestehen, die an die Mahlscheiben (25, 26) an ihren Innenumfang (31) und an ihrer Unterseite (37) gering beabstandet anschließen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerschenkel (35, 36) in einem Abstand von 0,1 bis 0,5 mm an den Innenflächen (31) der Mahlscheiben (25, 26) vorbeigleiten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Winkel zur Messerkopfwelle (7) verlaufenden Schenkel (35, 36) der Schermesser (34) auf einem umlaufenden kreisrunden Bund (38) des Scherkopfes (33) aufliegen, an dessen den Schenkeln (35, 36) abgewandten (unteren) Ringfläche umfangsverteilt Ansätze (24) angesetzt sind, die als Späneauswerfer dienen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißkanten (22) der im Winkel von 65 bis 45 Winkelgrad geneigt angeordneten Reißblöcke (3) an die Kontur der Reißkanten des Reißmessers (6) und der Eckmesser (5) angepaßt geformt sind, so daß der Spalt zwischen den zusammenwirkenden Reißkanten nicht mehr als 0,1 bis 0,5 mm beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißmesser, Eckmesser und Reißflächen aus gehärtetem Stahl mit feinbearbeiteten Reißkanten bestehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißkanten (22) der Reißblöcke (3) durch in kurzen Abständen (a) voneinander angebrachten Kehlnuten (27) unterbrochen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite und die Tiefe der Kehlnuten (27) zwischen 2 und 4 mm betragen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Eckmesser (5) mit ihren Reißkanten gegenüber der durch die Rotationsachse der Messerkopfwelle (7) verlaufenden Vertikalebene geneigt angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung zwischen 15 und 35 Winkelgrad beträgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite (MT) des Mahltrichters (2) am Übergang zum Aufnahmetrichter (1) zwischen 280 und 500 mm beträgt.