DE4342647A1 - Zerkleinerungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerkleinerungsvor­ richtung mit einem Rotor, der an seinem Umfang festste­ hende Hackmesser trägt, und mit einem Gegenmesser, des­ sen wirksames Profil demjenigen des durch die umlaufen­ den Hackmesser erzeugten Rotationskörpers entspricht und insbesondere bei Verwendung von quadratischen Hack­ messern, die mit einer Ecke nach außen stehen, zick­ zackförmig ausgebildet ist.

Bei einer bekannten Zerkleinerungsvorrichtung dieser Art (DE-PS 39 32 345) arbeitet der mit Hackmessern be­ setzte Rotor mit einem feststehenden Messer zusammen. Der Rotor weist nebeneinanderliegende, mit Taschen ver­ sehene Rippen auf. In diesen Taschen sind Hackmesser in der Form quadratischer Platten mit nach außen ragender Ecke an Werkzeughaltern befestigt. Das Profil des Ge­ genmessers ist dem durch die nach außen ragenden Ecken vorgegebenen Profil des umlaufenden Rotors derart ange­ paßt, daß zwischen Hackmesser und Gegenmesser nur ein sehr kleiner Schnittspalt verbleibt. Das zu zerklei­ nernde Material wird durch einen Füllschacht von oben aufgegeben und mittels eines Schubbodens gegen den Ro­ tor geschoben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb einer solchen Zerkleinerungsvorrichtung weiter zu ver­ bessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gegenmesser durch eine ortsfest gelagerte, mit ge­ ringerer Umfangsgeschwindigkeit als der Rotor angetrie­ bene Zahnwalze gebildet ist, die in Längsrichtung ne­ beneinander Kränze von jeweils mehreren in Umfangsrich­ tung versetzten Zähnen trägt.

Mit einer solchen ortsfest gelagerten Zahnwalze läßt sich, wie mit einem feststehenden Gegenmesser, ein Schnittspalt geringer Weite aufrechterhalten. Die Hack­ wirkung der Hackmesser wird durch die Zahnwalze nicht beeinträchtigt, da wegen der unterschiedlichen Umfangs­ geschwindigkeit die Hackmesser weiterhin mit ausrei­ chender Geschwindigkeit auf das zu zerkleinernde Mate­ rial auftreffen. Es ergeben sich aber mehrere weitere Vorteile. Da wegen der Drehung der Zahnwalze immer wie­ der ein neuer Zahn mit den Hackmessern zusammenwirkt, ist die Abnutzung wesentlich geringer als bei einem feststehenden Gegenmesser. Die Zahnwalze hat daher eine längere Lebensdauer. Des weiteren wirkt die Zahnwalze als Einzugswalze, die das zu zerkleinernde Material mit konstanter Geschwindigkeit zuführt, was die Durchsatz­ leistung gegenüber einer Zerkleinerungsvorrichtung mit feststehendem Gegenmesser erhöht. Umgekehrt werden durch eine zeitweilig zu rasche Materialzufuhr verur­ sachte Belastungsspitzen vermieden. Das zu zer­ kleinernde Material wird während des Hackvorganges durch die Zahnwalze gehalten. Es besteht daher keine Gefahr, daß Holzreststücke, Endstücke, Kunststoffstäbe, Holz- und Kunststoffwolle, EDV-Papier usw. im Hackbe­ reich abgewiesen werden oder Reststücke beim Erfassen durch das Hackwerkzeug infolge Hebelwirkung plötzlich hochschlagen und durch diesen Kippeffekt abgewiesen werden. Sodann wird dem Selbsteinzug entgegengewirkt, was zu einem gleichmäßigen Spangranulat mit weniger Überlängen und weniger Feinanteil sowie zu einer Druck­ entlastung am Sieb, also der Vermeidung von Siebschäden und der Reduzierung des Siebverschleißes, führt. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die Einlauföffnung, welche von der Zahnwalze abgedeckt ist, gegenüber einem feststehenden Gegenmesser vergrößert wird.

Mit Vorteil ist dafür gesorgt, daß die Zahnwalze mehre­ re Längsrippen aufweist, in denen dem Profil der Hack­ messer entsprechende Einschnitte vorgesehen sind. Dies führt zu einer sehr einfachen Herstellung, weil in die Walze lediglich Längsnuten und Umfangsnuten einge­ schnitten zu werden brauchen.

Des weiteren ist es günstig, daß die Abmessungen der Zähne sowohl in Längsrichtung der Zahnwalze als auch in Umfangsrichtung zum Zahnfuß hin zunehmen. Man erhält außerordentlich stabile Zähne, wie sie für den Hackvor­ gang besonders geeignet sind.

Den besten Effekt erreicht man, wenn die Zähne sowohl in Längsrichtung der Zahnwalze als auch in Umfangsrich­ tung mit ihrem Zahnfuß aneinanderstoßen.

Dies wird insbesondere dann erreicht, wenn in Umfangs­ richtung 6 bis 10, vorzugsweise 8 Zähne vorgesehen sind.

Zweckmäßigerweise sollte die Drehzahl der Zahnwalze änderbar sein. Eine solche Drehzahländerung führt zu einer Änderung der Vorschubgeschwindigkeit und damit zu einer Änderung des vom Rotorantrieb aufzubringenden Drehmoments. Man kann daher für sehr unterschiedliche Materialien die Vorschubgeschwindigkeit gerade so ein­ stellen, daß ständig mit dem optimalen oder maximalen Drehmoment gearbeitet wird. Mit ein- und derselben Zer­ kleinerungsvorrichtung können daher Abfälle und Rest­ stoffe (Sekundär-Rohstoffe), wie Holzreste aus Schrei­ nereien und Zimmereien, Holzwolle, Hobelspäne, Furnier, Grünabfälle, Äste, Papierabfälle, wie EDV-Papier, Zei­ tungspapier, lose Papierabfälle, Kunststoff in der Form von Formstücken, Folien, Drehspänen oder Wolle, Dreh­ späne aus Stahl und vieles andere mehr optimal zerklei­ nert werden.

Eine automatische Anpassung erreicht man dadurch, daß die Drehzahl der Zahnwalze in Abhängigkeit vom Drehmo­ ment des Rotorantriebs regelbar ist.

Um einen günstigen Schnittwinkel zwischen den Hackmes­ sern und den Zähnen der Zahnwalze zu erhalten und einen unnötigen Aufwand zu vermeiden, sollte die Zahnwalze einen kleineren Durchmesser haben als der Rotor. Für die Praxis ist es besonders günstig, wenn die Durchmes­ ser von Zahnwalze und Rotor im Verhältnis von 1 : 2 bis 1 : 3 stehen.

Ferner empfiehlt es sich, daß das Verhältnis der Dreh­ zahlen von Zahnwalze und Rotor 1 : 20 bis 1 : 70 beträgt. An den für den Hackvorgang jeweils wirksamen Zähnen der Zahnwalze ergibt sich daher eine große Geschwindig­ keitsdifferenz, wie sie für den Hackvorgang erforder­ lich ist.

Dies gilt auch, wenn der Rotor, wie es bevorzugt ist, ein Langsamläufer mit einer Drehzahl von 80 bis 130 U/min ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfin­ dungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Rotor mit seinem An­ trieb,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Zahnwalze mit ihrem Antrieb,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Zahnwalze,

Fig. 5 das Zusammenwirken zwischen Hackmessern und Zahnwalze,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Zerkleinerungsvorrich­ tung mit Schubboden und

Fig. 7 die Ansicht einer Zerkleinerungsmaschine mit Einzugswalzen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 ist ein Gehäu­ se 1 vorgesehen, das oben ein Füllschacht 2 und unten einen Sammelraum 3 mit Entnahmeschacht 4 aufweist. Ein Rotor 5 wird durch einen Elektromotor 6 über ein Ge­ triebe 7 angetrieben. Er ist über etwa 180° von einem Sieb 8 umgeben und besitzt eine Oberflächenstruktur, die aus nebeneinanderliegenden Umfangsrippen 9 besteht. In diese Umfangsrippen sind Taschen 10 eingearbeitet, in die Werkzeughalter 11 eingeschweißt sind, an denen Hackmesser 12 in der Form quadratischer Platten mit Hilfe von Schrauben 13 befestigt sind, wie dies aus DE- PS 39 32 345 hervorgeht. Die Hackmesser können insbe­ sondere auf einer Seite eine Vertiefung aufweisen, de­ ren Bodenfläche die Umfangsfläche längs des gesamten quadratischen Randes unter spitzem Winkel trifft, so daß sich an den nach außen weisenden Ecken scharfe Reißzähne 14 ergeben, wie dies in DE-GM 90 17 301 be­ schrieben ist. In Fig. 5 ist nur eine dieser Taschen 10 eingezeichnet. In der Praxis weist aber jede Umfangs­ rippe 9 eine oder mehrere dieser Taschen 10 mit ent­ sprechenden Hackmessern 12 auf.

Als Gegenmesser dient eine ortsfest gelagerte Zahnwalze 15, die ebenfalls von einem Elektromotor 16 über ein Getriebe 17 in Drehung versetzt wird. Die Zahnwalze besitzt einzelne Zähne 18, die in nebeneinander ange­ ordneten Kränzen 19 zu je acht Zähnen vorgesehen sind. Die Zähne 18 sind durch acht Längsrippen 20 gebildet, in welchen Einschnitte 21 vorgesehen sind. Hierbei er­ geben sich Zähne 18, die sich von außen nach innen ver­ breitern und mit ihren Zahnfüßen aneinander angrenzen. Zwischen dem Rotor 5 und einer Gehäusewand 40 ergibt sich eine Eintrittsöffnung 22, die von der Zahnwalze 15 überdeckt ist.

Fig. 5 zeigt als gestrichelte Linie ein Profil 23, das einen Rotationskörper begrenzt, welcher bei der Drehung des Rotors 5 durch die nach außen ragenden Hackmesser 12 gebildet wird. Da benachbarte Hackmesser 12 in Um­ fangsrichtung gegeneinander versetzt sind, ist in Fig. 5 nur eines dieser Hackmesser in der Zeichenebene dar­ gestellt.

Die Einschnitte 21 bei der Zahnwalze 15 sind so ausge­ bildet, daß die einzelnen Zähne bei ihrer Rotation ein Profil 24 erzeugen, welches dem Profil 23 entspricht. Zwischen den beiden Profilen bleibt lediglich ein schmaler Schnittspalt 25, so daß sich ein sehr feines Granulat ergibt. Da die Zahnwalze 15 ortsfest gelagert ist, hat der Schnittspalt 25 eine definierte Größe.

Der Rotor 5 hat die durch den Pfeil F angegebene Dreh­ richtung. Die Zahnwalze 15 wird in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben, wie dies durch den Pfeil G angegeben ist. Der Rotor ist ein Langsamläufer. Übliche Drehzahlen liegen bei 80 bis 130 U/min, übliche Lei­ stungen zwischen 5,5 und 30 kW. Die Zahnwalze 15 wird mit sehr viel geringerer Leistung und mehr sehr viel geringerer Drehzahl, beispielsweise 2 bis 10 U/min, an­ getrieben. Das Verhältnis des Zahnwalzendurchmessers zum Rotordurchmesser beträgt im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel 1 : 2,6. Der Elektromotor 16 für die Zahnwalze 15 besitzt eine Drehzahl-Einstellvorrichtung 26 oder eine automatische Lauf- und Stop-Schaltung, mit der die Zufuhrgeschwindigkeit des zu zerkleinernden Materials verändert oder der Mittelwert dieser Zufuhr­ geschwindigkeit und damit die Belastung des Rotors ge­ ändert werden kann. Schematisch ist angedeutet, daß der Elektromotor 6 eine Drehmoment-Meßvorrichtung 27 be­ sitzt, die beispielsweise den Motorstrom erfaßt oder die Torsion in der Motorwelle. Und die Drehzahl-Ein­ stellvorrichtung 26 ist so ausgelegt, daß das Drehmo­ ment des Motors 6 auf einen festen Wert, der nahe dem maximalen Drehmoment liegt, eingeregelt wird.

Das zu zerkleinernde Material rutscht durch den Füll­ schacht 2 nach unten und wird durch den Rotor 5 zur Eintrittsöffnung 22 mitgenommen. Dort staut sich das Material und wird durch die sich langsam drehende Zahn­ walze 15 in den Schneidbereich gefördert. Das dabei durch Hacken zerkleinerte Material wird durch das Sieb 8 in den Sammelraum 3 gefördert und kann durch den Schacht 4 entnommen werden. Wenn schwerer zu zerklei­ nerndes Material anfällt, wird die Drehzahl der Zahn­ walze 15 reduziert oder die Lauf- und Stop-Schaltung aktiviert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 werden für entspre­ chende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß der senkrechte Füllschacht eine Grundfläche 28 besitzt, auf der ein Schubboden 29 motorisch hin und her bewegt werden kann. Auf diese Weise wird das zu zerkleinernde Gut 30 je­ weils zur Eintrittsöffnung 122 transportiert.

Bei der als Trommelhacker bezeichneten Ausführungsform nach Fig. 7 werden für entsprechende Teile um 200 er­ höhte Bezugszeichen verwendet. Hier sind der Eintritts­ öffnung 222 zwei Einzugswalzen 31 und 32 vorgeschaltet, die das auf einer Vibrationsrinne 33 ankommende Materi­ al zwangsweise in die Eintrittsöffnung 222 fördern.

Statt der Einzugswalzen können auch Förderbänder oder andere Förderelemente vorgesehen sein.

Claims (10)

1. Zerkleinerungsvorrichtung mit einem Rotor, der an seinem Umfang feststehende Hackmesser trägt, und mit einem Gegenmesser, dessen wirksames Profil dem­ jenigen des durch die umlaufenden Hackmesser er­ zeugten Rotationskörpers entspricht und insbesonde­ re bei Verwendung von quadratischen Hackmessern, die mit einer Ecke nach außen stehen, zickzackför­ mig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenmesser durch eine ortsfest gelagerte, mit geringerer Umfangsgeschwindigkeit als der Rotor (5; 105; 205) angetriebene Zahnwalze (15; 115; 215) gebildet ist, die in Längsrichtung nebeneinander Kränze von jeweils mehreren in Umfangsrichtung ver­ setzten Zähnen (18) trägt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zahnwalze (15; 115; 215) mehrere Längsrippen (20) aufweist, in denen dem Profil (23) der Hackmesser (12) entsprechende Einschnitte (21) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abmessungen der Zähne (18) sowohl in Längsrichtung der Zahnwalze (15; 115; 215) als auch in Umfangsrichtung zum Zahnfuß hin zunehmen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zähne (18) sowohl in Längsrichtung der Zahnwalze (15) als auch in Umfangsrichtung mit ih­ rem Zahnfuß aneinanderstoßen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung 6 bis 10, vorzugsweise 8 Zähne (18) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Zahnwal­ ze (15) änderbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drehzahl der Zahnwalze (15) in Abhän­ gigkeit vom Drehmoment des Rotorantriebs regelbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Durchmesser von Zahn­ walze (15) und Rotor (5) im Verhältnis von 1 : 2 bis 1 : 3 stehen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dreh­ zahlen von Zahnwalze (15) und Rotor (5) 1 : 20 bis 1 : 70 beträgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rotor (5) ein Lang­ samläufer mit einer Drehzahl von 100 bis 130 V/min ist.