DE4430404C1 - Schneidwerkzeug für Abfallzerkleinerungsvorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug für Abfall­ zerkleinerungsvorrichtungen, mit zwei achsparallel verlaufen­ den, von einem Antriebsmotor gegenläufig drehantreibbaren, hohlen Zerkleinerungswalzen, die jeweils eine Vielzahl von axial verlaufenden, in Umfangsrichtung voneinander beabstande­ ten Stegen aufweisen, zwischen denen sich Öffnungen für den Durchtritt von zerkleinertem Abfall ins Walzeninnere befinden, wobei sich die Stege im Querschnitt zu ihren radial äußeren Enden hin verbreitern und im Betrieb des Schneidwerkzeugs die radial äußeren Enden der Stege einer Walze in die Zwischenräume zwischen den Stegen der jeweils anderen Walze bei jeder Umdrehung der Walzen eingreifen.

Ein solches Schneidwerkzeug ist aus dem Gebrauchsmuster G 91 15 433.2 bekannt. Bei diesem Schneidwerkzeug sind die Schneidelemente so ausgebildet, daß der zu zerkleinernde Abfall eher zerquetscht als zerschnitten wird. Infolgedessen wird der dem Schneidwerkzeug zugeführte Abfall nur teilweise oder unvollständig zerkleinert. Der nicht oder nur teilzerkleinerte Abfall wird durch die Öffnungen zwischen den Stegen ins Walzeninnere gedrückt und von dort mit Hilfe eines Räumelements durch ein offenes Ende der Walzen in axialer Richtung ausge­ tragen. Der von den Schneidelementen vollständig zerkleinerte Teil des dem Schneidwerkzeug zugeführten Abfalls fällt zwischen den Walzen nach unten durch. Nachteilig bei dem bekannten Schneidwerkzeug sind die hohen Schnittkräfte, die das Schneid­ werkzeug sehr stark mechanisch beanspruchen, die unvollständige Zerkleinerung des Abfalls und die durch den Austrag von nicht oder nur teilzerkleinertem Material über das Innere der Walzen bedingte Verstopfungsgefahr. Wenn, wie es meistens der Fall ist, die Achsen der Zerkleinerungswalzen horizontal verlaufen, wird die Verstopfungsgefahr noch dadurch gefördert, daß das in das Walzeninnere gedrückte Material in axialer Richtung, d. h. horizontal ausgetragen wird. Der axiale Austrag von Material aus dem Walzeninneren erfordert auch einen relativ großen Abstand zwischen den offenen Enden der Walzen und einer gegenüberliegenden Wand eines das Schneidwerkzeug normalerweise umgebenden Gehäuses. Infolgedessen kann das Gehäuse in der Achsrichtung der Walzen nicht besonders schlank gemacht werden. Eine schlanke Bauweise des Gehäuses auch in der Achsrichtung der Walzen wäre aber wünschenswert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das gattungsgemäße Schneidwerkzeug so auszubilden, daß eine effektivere Abfall­ zerkleinerung ermöglicht und die Verstopfungsgefahr reduziert wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß das radial äußere Ende eines jeden Steges der jeweiligen Walze eine in Drehrichtung weisende spitzwinklige Vorderkante und eine der Vorderkante gegenüberliegende, gegen die Drehrichtung weisende, spitzwinklige Hinterkante hat, und eine an die Vorderkante sich radial nach innen anschließende vordere Fläche im Querschnitt einer Rollkurve angenähert ist und sich die Hinterkante eines jeden Steges der einen Walze an der vorderen Fläche eines jeden Steges der jeweils anderen Walze unter Bildung eines im wesent­ lichen konstant bleibenden Spaltes beim Ineinandergreifen der Stege entlangbewegt.

Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug hat den Vorteil, daß die Zerkleinerung des dem Schneidwerkzeug zugeführten Abfalls hauptsächlich durch Schneiden erfolgt, wodurch nicht nur der gesamte Abfall zerkleinert wird, sondern die Größe der aus dem Schneidwerkzeug wieder austretenden Teile auch gleichmäßig ist. Bedingt durch die erfindungsgemäße Geometrie der Stege wird nahezu das gesamte durch das Zusammenwirken der Kanten der Stege der einen Walze mit den radial sich nach innen an­ schließenden Flächen der Stege der jeweils anderen Walze zu Teilchen geschnittene Material durch die Öffnungen zwischen den Stegen in das Innere der Walzen gefördert, von wo es durch die bei horizontaler Anordnung der Walzen sich gerade unten befindenden Öffnungen zwischen den Stegen wieder herausfällt. Die vollständige und gleichförmige Zerkleinerung des dem Schneidwerkzeug zugeführten Abfalls und der Austrag des zer­ kleinerten Abfalls über das Walzeninnere in radialer Richtung gestattet es dem Schneidwerkzeug, nahezu verstopfungsfrei zu arbeiten. Der Austrag des zerkleinerten Abfalls aus dem Walzen­ inneren in radialer Richtung ermöglicht es auch, das das Schneidwerkzeug normalerweise umgebende Gehäuse auch in Achs­ richtung der Walzen schlank zu gestalten. Durch die erfindungs­ gemäße Geometrie der Stege werden auch die Schnittkräfte ver­ ringert, wodurch die Zerkleinerungswalzen einer geringeren mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind und infolgedessen leichter und kleiner gemacht werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

So wird durch die Merkmale des Unteranspruchs 2 die Möglichkeit geschaffen, den beim Ineinandergreifen der Stege sich zwischen ihnen bildende Raum auch zwischen der Vorderkante des jeweili­ gen Steges der einen Walze und der hinteren Fläche des jeweili­ gen Steges der anderen Walze weitgehend abzudichten, so daß das in dem Zwischenraum sich befindende zerkleinerte Material nahezu vollständig in das Innere der Walze gedrückt wird.

Vorzugsweise ist gemäß Anspruch 3 die oder jede Rollkurve eine Hypozykloide.

Nach Anspruch 4 ist auf den radial äußeren Enden eines jeden Steges der jeweiligen Walze eine Vielzahl von in axialen Abständen angeordneten, in radialer Richtung vorstehenden Zähnen angeordnet, die sich zu ihrem radial äußeren Ende hin verringern. Die Zähne der Stege der einen Walze können axial gegenüber den Zähnen der Stege der jeweils anderen Walze versetzt sein. Mit Hilfe der Zähne wird das dem Schneidwerkzeug zugeführte Material rasch erfaßt, teilweise vorzerkleinert und präzise dem Schneidbereich zugeführt. Die Zähne tragen auch dazu bei, daß das in den Zwischenräumen zwischen den Stegen nach dem Schneiden angefallene Teilchenmaterial durch die Öffnungen zwischen den Stegen in das Walzeninnere gedrückt wird. Die Zähne unterstützen auch die Selbstreinigung der Walzen.

Mit Hilfe des in Anspruch 5 näher definierten Räumelements wird das im Walzeninneren sich befindliche Teilchenmaterial zer­ krümelt, wodurch das in dem Walzeninneren befindliche Material schneller ausgetragen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A gelegt ist und die Blickrichtung den in Fig. 2 dargestellten Pfeilen entspricht, und

Fig. 2 eine weitere Schnittdarstellung des erfindungs­ gemäßen Schneidwerkzeugs, wobei der Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1 gelegt ist und die Blick­ richtung den in Fig. 1 gezeigten Pfeilen ent­ spricht.

Das in der Zeichnung dargestellte Schneidwerkzeug weist zwei Zerkleinerungswalzen 1, 2 auf, die nebeneinander angeordnet sind, wobei ihre Achsen 3 parallel zueinander verlaufen. Im normalen Anwendungsfall, wie zum Beispiel bei einem Garten­ häcksler, sind die Zerkleinerungswalzen so ausgerichtet, daß ihre Achsen 3 in einer gemeinsamen Horizontalebene liegen. Die Zerkleinerungswalzen 1, 2 sind von einem nicht dargestellten Antriebsmotor gegenläufig drehantreibbar, wobei die Drehrich­ tung der Walze 1 dem Pfeil 4 entspricht und die Drehrichtung der Walze 2 dem Pfeil 5 entspricht. Bei einem derart angeord­ neten Schneidwerkzeug wird der zu zerkleinernde Abfall von oben, d. h. in Richtung des Pfeiles 6 den Zerkleinerungswalzen zugeführt. Jede Zerkleinerungswalze 1, 2 ist hohl und hat einen Walzenmantel, der von einer Vielzahl von axial verlaufenden, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stegen 7 gebildet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat jede Walze 1, 2 fünf Stege; je nach Größe und Schnittleistung des Schneid­ werkzeugs sowie in Abhängigkeit von der Art des Schnittgutes können die Walzen auch mehr oder weniger Stege als im darge­ stellten Ausführungsbeispiel haben. An einem axialen Ende sind die Stege 7 mit einer den Walzenhohlraum an diesem Ende ver­ schließenden kreisförmigen Platte 8 einstückig verbunden. Am anderen axialen Ende der Walzen 1, 2 sind die Stege 7 mit einem Ring 9 einstückig verbunden, der eine Öffnung 10 zum Walzen­ inneren begrenzt. Zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen 7 befindet sich eine Öffnung 11, durch die der zerkleinerte Abfall zunächst in das Walzeninnere eintreten und dann daraus wieder austreten kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, verbreitern sich die Stege im Querschnitt zu ihrem radial äußeren Ende 12 hin. Bezogen auf die jeweilige Drehrichtung 4, 5 hat das radial äußere Ende 12 eines jeden Steges der jeweiligen Walze 1, 2 eine in Drehrich­ tung 4 bzw. 5 weisende spitzwinklige Vorderkante 13 und eine der Vorderkante 13 gegenüberliegende, gegen die Drehrichtung 4 bzw. 5 weisende, spitzwinklige Hinterkante 14.

Jeder Steg 7 ist in bezug auf eine durch ihn hindurchgehende Radialebene, in der die jeweilige Drehachse 3 liegt, asymmetrisch ausgebildet, wobei die Vorderkante 13 in Umfangs­ richtung weiter von dieser radialen Ebene entfernt ist als die Hinterkante 14. Diese Asymmetrie der Stege 7 beeinflußt das Schnitt- und Ausräumverhalten der Stege 7 günstig.

Radial nach innen schließt sich an die Vorderkante 13 des jeweiligen Steges 7 eine vordere Fläche 15 an, die im Quer­ schnitt einer sogenannten Rollkurve, vorzugsweise einer Hypozykloide angenähert ist.

Wenn die Walzen 1, 2 entsprechend den Drehrichtungen 4 und 5 gegenläufig angetrieben werden, greifen die Stege 7 der Walze 1 bei jeder Umdrehung in die Zwischenräume zwischen den Stegen 7 der Walze 2 ein, und umgekehrt greifen die Stege 7 der Walze 2 in die Zwischenräume zwischen den Stegen 7 der Walze 1 ein. Beim Ineinandergreifen der Stege 7 bewegt sich nun die Hinterkante 14 des jeweiligen Steges 7 an der vorderen Fläche 15 des gegenüberliegenden Steges 7 unter Beibehaltung eines im wesentlichen konstanten Schneidspaltes 16 entlang. Hierbei wird das zwischen die Hinterkante 14 und die vordere Fläche 15 gelangende Material zerschnitten. Damit die Stege bei der Drehung der Walzen 1, 2 ineinandergreifen können, sind die Walzen 1, 2 relativ zueinander drehversetzt. Die drehversetzte Anordnung der Walzen 1, 2 hat zur Folge, daß das zu zer­ kleinernde Material abwechselnd von den Stegen 7 der Walze 1 und den Stegen 7 der Walze 2 zerschnitten wird. Dies hat auch zur Folge, daß das zerschnittene Gut abwechselnd durch die Öffnungen 11 der Walze 1 in deren Walzenhohlraum und durch die Öffnungen 11 der Walze 2 in deren Walzenhohlraum gedrückt wird.

In radialer Richtung nach innen schließt sich an die Hinter­ kante 14 eines jeden Steges eine hintere Fläche 17 an, die ebenfalls im Querschnitt einer sogenannten Rollkurve, vorzugs­ weise einer Hypozykloide angenähert ist. Beim Ineinandergreifen der Stege 7 bewegt sich die Vorderkante 13 des einen Steges 7 an der hinteren Fläche 17 des jeweils anderen Steges 7 entlang, wobei ein im wesentlichen konstantbleibender Dichtungsspalt gebildet wird, durch den zerkleinertes Gut normalerweise nicht hindurchtreten kann. Auf diese Weise wird das zerschnittene Material nahezu vollständig in das Innere der Walzen 1, 2 gedrückt.

Durch die Öffnung 10 des Ringes 9 ragt ein in Umfangsrichtung gebogenes Räumelement 18 in das Innere der jeweiligen Walze 1, 2. Das Räumelement 18 hat einen Außenradius, der nahezu gleich dem Innenradius der Walze 1, 2 ist und ist in nächster Nähe zu dem Innenumfang der jeweiligen Walze 1, 2 angeordnet. Das aus dem Walzenhohlraum ragende Ende des Räumelements 18 ist an einer Platte 19 befestigt, die Teil eines nicht dargestellten Gehäuses oder an diesem befestigt ist. Das Räumelement 18 ist daher im Gegensatz zu der jeweiligen drehbaren Walze 1, 2 fest­ stehend. Die Platte 19 erstreckt sich in einer zu den Walzen 1, 2 radialen Ebene, wobei sie sich in nächster Nähe zu dem Ring 9 befindet, so daß sie den zwischen dem Räumelement 18 und dem Innenumfang des Ringes 9 verbleibenden Teil der Öffnung 10 abdeckt und dadurch den Austritt von in dem Walzeninneren sich befindenden Schnittgut durch die Öffnung 10 verhindert. Die in Umfangsrichtung weisenden Enden eines jeden Räumelements 18 sind scharfkantig ausgebildet. Das Räumelement 18 erstreckt sich über einen Bogenwinkel von etwa 160 Grad und ist in bezug auf die Drehstellung der jeweiligen Walze 1, 2 so angeordnet, daß es die Öffnungen 11 zwischen denjenigen Stegen 7, die gerade ineinandergreifen und die jeweils unten liegenden Öffnungen 11 nicht überdeckt, so daß das Schnittgut durch die Öffnungen 11 zwischen den gerade ineinandergreifenden Stegen 7 in den Walzenhohlraum eintreten und durch die gerade unten liegenden Öffnungen herausfallen kann. Die übrigen Öffnungen 11 werden von dem jeweiligen Räumelement 18 überdeckt, so daß durch sie kein ungeschnittenes Gut in den Walzenhohlraum eintreten kann. Da im Inneren der Walzen 1, 2 das Schnittgut gezwungen ist, sich an den scharfkantigen Enden der Räum­ elemente 18 vorbeizubewegen, wird dabei das Schnittgut zer­ krümelt, wodurch der Austrag des Schnittgutes gefördert und eine Verstopfungsgefahr weiter verhindert wird. An dem der Platte 19 gegenüberliegenden Ende des Räumelements 18 ist eine Platte 20 befestigt. Die Platte 20 dient zur Versteifung des Räumelements 18.

Auf dem radial äußeren Ende 12 eines jeden Steges 7 der jeweiligen Walze 1, 2 ist eine Vielzahl von in radialer Richtung vorstehenden Zähnen 21 angeordnet, die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Die Zähne 21 verjüngen sich zu ihrem radial äußeren Ende hin, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug eignet sich besonders zum Zerkleinern von pflanzlichen Abfällen und wird deshalb bevor­ zugt in Gartenhäckslern eingesetzt.

Claims (8)

1. Schneidwerkzeug für Abfallzerkleinerungsvorrichtungen, mit zwei achsparallel verlaufenden, von einem Antriebsmotor gegen­ läufig drehantreibbaren, hohlen Zerkleinerungswalzen, die jeweils eine Vielzahl von axial verlaufenden, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stegen aufweisen, zwischen denen sich Öffnungen für den Durchtritt von Abfall ins Walzeninnere befinden, wobei sich die Stege im Querschnitt zu ihrem radial äußeren Ende hin verbreitern und im Betrieb des Schneidwerkzeugs die radial äußeren Enden der Stege einer Walze in die Zwischen­ räume zwischen den Stegen der jeweils anderen Walze bei jeder Umdrehung der Walze eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß das radial äußere Ende (12) eines jeden Steges (7) der jeweiligen Walze (1, 2) eine in Drehrichtung (4, 5) weisende spitzwinklige Vorderkante (13) und eine der Vorderkante (13) gegenüberliegende, gegen die Drehrichtung (4, 5) weisende, spitzwinklige Hinterkante (14) hat und eine an die Vorderkante (13) sich radial nach innen anschließende vordere Fläche (15) im Querschnitt einer Rollkurve angenähert ist und sich die Hinterkante (14) eines jeden Steges (7) der einen Walze (1, 2) an der vorderen Fläche (15) der jeweils anderen Walze (1, 2) unter Bildung eines im wesentlichen konstantbleibenden Spaltes (16) beim Ineinandergreifen der Stege (7) entlangbewegt.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Hinterkante (14) eines jeden Steges (7) sich radial nach innen anschließende hintere Fläche (17) einer Rollkurve angenähert ist und die Vorderkante (13) eines jeden Steges (7) der einen Walze (1, 2) an der hinteren Fläche (17) eines jeden Steges (7) der jeweils anderen Walze (1, 2) unter Bildung eines im wesentlichen konstantbleibenden Spaltes beim Ineinandergreifen der Stege (7) entlangbewegt.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die oder jede Rollkurve eine Hypozykloide ist.

4. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem radial äußeren Ende (12) eines jeden Steges (7) der jeweiligen Walze (1, 2) eine Vielzahl von in axialen Abständen angeordneten, in radialer Richtung vorstehenden Zähnen (21) angeordnet sind, die sich zu ihrem radial äußeren Ende hin verjüngen.

5. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren einer jeden Walze (1, 2) ein axial sich erstreckendes, in Umfangsrichtung gebogenes Räumelement (18) angeordnet ist, das mit einem Gehäuse fest verbunden und in nächster Nähe zum Innenumfang der jeweiligen Walze (1, 2) angeordnet ist und sich in Umfangsrichtung über einen im Bereich zwischen 90 und 180 Grad liegenden Bogenwinkel erstreckt, wobei jedes Räumelement (18) in bezug auf die Drehstellung der jeweiligen Walze (1, 2) so angeordnet ist, daß es die Öffnungen (11) zwischen denjenigen Stegen (7), die gerade ineinandergreifen, und die für den radialen Austritt des zerkleinerten Material vorgesehenen Öffnungen (11) nicht überdeckt.

6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Räumelement (18) zwei sich gegenüberliegende, scharfkantige Enden hat, die sich parallel zueinander und zur Achse (3) der jeweiligen Walze (1, 2) erstrecken.

7. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Walze (1, 2) an einem axialen Ende durch eine mit den Stegen (7) fest verbundene kreisförmige Platte (8) verschlossen ist und das andere axiale Ende der jeweiligen Walze (1, 2) offen und in nächster Nähe zu einer im Gegensatz zu der jeweiligen Walze (1, 2) feststehenden Platte (19) angeordnet ist.

8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 7, wenn rückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Räumelement (18) an der feststehenden Platte (19) befestigt ist und durch das offene axiale Ende der jeweiligen Walze (1, 2) in das Innere der Walze (1, 2) ragt.