-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Granulieren
von Material und insbesondere zum Granulieren von Kunststoff- und
Metallartikeln.
-
ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
-
Kunststoffgranulatoren
werden verwendet, um Reststücke
oder Kunststoff-Altmaterial, die sich aus der Herstellung verschiedener
Artikel ergeben, derart zu zerkleinern, dass die granulierten Stücke in Artikelherstellungsvorgänge zurückgeführt werden können. Ähnlich werden
Abfälle
von Formverfahren vor dem Versand und der Wiederaufbereitung granuliert.
Eine wirksame Granulierung erfordert, dass große Mengen an Restmaterial durch
Schwerkraft in eine Vorrichtung eingespeist werden und ein gleichförmiges kompaktes
Granulat die Vorrichtung verlässt.
-
Eine
Art von Granulatoren verwendet ein zweistufiges Schneidverfahren,
um Kunststoff nacheinander grob zu schneiden und zu granulieren.
Häufig
erfordert ein zweistufiger Granulator die Verwendung eines Siebs
vor der Materialausgabe aus der Vorrichtung, um die Granulatgleichförmigkeit
zu sichern. Die US-Patentschriften 4151960, 4377261 und 5402948
sind repräsentativ
für zweistufige
Granulatoren, die ein Sieb verwenden. Der Zugang zum Sieb ist im
Allgemeinen durch physisches Entfernen von Abschnitten der Granuliervorrichtung
zu gewinnen, was zu Betriebsstillstandszeiten führt. Eine Siebreinigung ist
regelmäßig notwendig,
um Trümmer
zu entfernen, die das Siebgitter verstopfen.
-
Vorhandene
zweistufige Granulatoren benutzen häufig mehr als zwei rotierende
Wellen, um einen zweistufigen Schneidvorgang zu betreiben. Die US-Patentschriften
1826891, 4750678 und 5143307 sind repräsentativ für zweistufige Granulatoren,
die mehr als zwei Wellen verwenden. Die Synchronisation im Drehmomentantrieb
von zusammenwirkenden Wellen erfordert ein vergleichsweise kompliziertes Getriebe,
um die Ergebnisse bei ineffizientem Betrieb angemessen zu steuern,
und die beiden Stufen werden nicht gleich beansprucht.
-
Vorhandene
zweistufige Granulatoren arbeiten typischerweise bei Drehzahlen
von zwischen 50 und etwa 1000 U/min. Ein Betrieb bei so hohen Drehzahlen
verbraucht eine beträchtliche
Energie und stellt unnötige
Sicherheits- und Wartungsanforderungen an den Granulatorbetrieb.
Folglich besteht ein Bedarf an einem zweistufigen Granulator, der
mit zwei Wellen bei niedriger Drehzahl und unabhängig von Sieben arbeitet.
-
Eine
andere Art von Granulatoren verwendet eine einzelne Welle mit verteilten
Grobschneidvorrichtungen und Feinschneidvorrichtungen, die bei etwa
30 U/min arbeitet. Die US-Patentschrift 4580733
ist repräsentativ
für diese
Auslegung. Die Wirksamkeit einer solchen Einzelstufenauslegung ist begrenzt
durch das beträchtliche
Drehmoment, das benötigt
wird, um die unausgewuchtete Welle zu drehen, und den begrenzen
Durchsatz, der damit verbunden ist, dass Feinschneidvorrichtungen
grobes Material zerkleinern müssen.
Folglich besteht ein Bedarf an einer Granulierschneidbaugruppe,
die ein gleichförmiges
Schneiddrehmoment und einen hohen Durchsatz fördert.
-
FR-A-2691079
betrifft einen kompakten Abfallzerkleinerer, der am Boden einer
ersten und einer zweiten Trichtergehäuse-Zerkleinerungstrommel scharfe
Schneidräder
hat.
-
US-A-5566894
betrifft eine Vorrichtung zum fortlaufenden Aufbrechen eines fortlaufend
geformten und zugeführten
thermoplastischen Platten- oder Bahnmaterials in kleinere, leichter
handhabbare Bruchstücke.
US-A-5566894 betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Verwenden von
Plattenbrechvorrichtungen in Reihe, um verwendbares thermoplastisches
Platten- oder Bahnmaterial schnell und fortlaufend in Bruchstücke zu zerlegen
und dadurch ein Absetzen, Ansammeln oder Stauen von Platten- oder großem Teilchenmaterial
im Vorrichtungsgehäuse
zu verhindern.
-
JP-A-09
057 142 betrifft einen Brecher für Abfall-Kunststoffbehälter. Der
Brecher hat eine hohe Schneidgenauigkeit und besteht aus einem Paar
rotierender Klingen, einer ersten Schneidvorrichtung, die aus einem
Paar rotierender Schneidklingen besteht, und einer zweiten Schneidvorrichtung,
die aus einer kammförmigen
Schneidklinge und einer rotierenden Schneidklinge besteht.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1(a) ist eine fragmentarische Seitenansicht
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 1(b) ist
eine Querschnittsansicht längs
der Linie A-A,
-
2(a) ist eine Seitenansicht des zweistufigen
Schneidabschnitts der in 1(a) abgebildeten Ausführungsform,
und 2(b) ist eine Querschnittsansicht
längs der
Linie B-B,
-
3(a) ist eine perspektivische Ansicht
einer primären
Schneidvorrichtungsbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, und 3(b) ist eine auseinandergezogene Draufsicht
der primären
Schneidvorrichtungsbaugruppe von 3(a),
-
4 ist
eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform nach der vorliegenden
Erfindung einer primären
Schneidvorrichtungsbaugruppe, die eine mit Spitzen versehene Schneidklinge
abbildet,
-
5(a) bis (e) sind (a) eine perspektivische,
(b) eine Seiten-, (c) eine Stirn- und (d) eine vergrößerte perspektivische
Ansicht einer rotierenden Schneidvorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung, die eine austauschbare Klinge abbilden, und
-
6(a) ist eine auseinandergezogene Ansicht
einer sekundären
Schneidvorrichtungsbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, und 6(b) ist eine vergrößerte Seitenansicht der sekundären Schneidvorrichtungsbaugruppe
von 6(a).
-
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine sieblose
Granulatorvorrichtung bereitgestellt, die folgendes umfasst:
eine
primäre
Schneidvorrichtung, die auf einer ersten Welle angebracht ist,
eine
sekundäre
Schneidvorrichtung, die auf einer zweiten Welle, allgemein parallel
zu der ersten Welle, angebracht ist,
einen Motor, der unmittelbar
an die erste Welle gekuppelt ist und über ein Getriebe mittelbar
an die zweite Welle gekuppelt ist, wobei der Motor Mittel hat, um
die erste und die zweite Welle mit unterschiedlicher Drehzahl zu
drehen, so dass sich die primäre
Schneidvorrichtung mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 und 50 Umdrehungen
pro Minute dreht und sich die sekundäre Schneidvorrichtung mit der zwei-
bis zehnfachen Geschwindigkeit der primären Schneidvorrichtung dreht,
und
eine Austrittsöffnung,
wobei eine durch die primäre und
die sekundäre
Schneidvorrichtung und die Austrittsöffnung definierte Bahn unabhängig von
einem Sieb ist.
-
Eine
sieblose Granulatorvorrichtung schließt eine primäre Schneidvorrichtung,
die auf einer ersten Welle angebracht ist, ein. Eine sekundäre Schneidvorrichtung
ist auf einer zweiten Welle, allgemein parallel zu der ersten Welle,
angebracht und zum Aufnehmen von Material, nachdem es auf die primäre Schneidvorrichtung
getroffen ist, angeordnet. Ein Motor ist an die erste und die zweite
Welle gekuppelt, um die primäre
Schneidvorrichtung mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 und 50 Umdrehungen
pro Minute und die sekundäre
Schneidvorrichtung mit der zwei- bis zehnfachen Geschwindigkeit
der primären
Schneidvorrichtung zu drehen. Eine Austrittsöffnung nimmt das Material auf,
das auf die sekundäre Schneidvorrichtung
getroffen ist, wobei eine Bahn durch die primäre und die sekundäre Schneidvorrichtung
und die Austrittsöffnung
definiert wird, wobei die Bahn unabhängig von einem Sieb ist.
-
Es
wird ebenfalls eine sieblose Granulatorvorrichtung offenbart, die
ein erstes Drehschneidsegment umfasst, das mehrere Klingen hat,
wobei sich die Klingen gegen eine feststehende Schneidvorrichtung
drehen. Das erste Drehschneidsegment ist auf einer Welle angebracht.
Ein abgewinkelter Schwerkraftzufuhr-Ladebehälter ist oberhalb des ersten Drehschneidsegments
angebracht, wobei der Behälter
eine Seitenwand hat, die nahe der feststehenden Schneidvorrichtung
endet und abgewinkelt ist, um die Bewegung von Material durch den
Behälter
vorzugsweise längs
der Seitenwand gegenüber
anderen Wandbestandteilen des Behälters zu fördern.
-
Ein
Verfahren zum Granulieren von Material schließt die Schritte ein, das Material
zwischen einer Drehklinge einer primären Grobschneidvorrichtung und
einer feststehenden ersten Schneidvorrichtung abzuscheren, um ein
grob zerteiltes Granulat zu formen, wobei sich die Klinge um eine
erste Welle mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 20 Umdrehungen
pro Minute dreht. Danach wird das grob zerteilte Granulat zwischen
einer zweiten Klinge einer sekundären Drehschneidvorrichtung
und einer feststehenden sekundären
Schneidvorrichtung abgeschert, um ein fein zerteiltes Granulat zu
formen, wobei sich die sekundäre
Drehschneidvorrichtung mit einer zweiten Geschwindigkeit dreht,
die größer ist
als die der primären
Drehschneidvorrichtung, und die zweite Geschwindigkeit weniger als
60 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Das fein zerteilte Granulat wird danach aus der sekundären Schneidvorrichtung
entfernt, ohne dass das fein zerteilte Granulat ein Sieb berührt.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Wie
in 1 und 2 zu
sehen ist, schließt
die bevorzugte Ausführungsform
einer Granulatorvorrichtung 10 zum Granulieren von Kunststoff-
und Blechabfall einen Schwerkraftzufuhr-Ladebehälter 12, eine erste,
grobe, Schneidstufe 14 und eine zweite, feine, Schneidstufe 16 ein.
Die Granulatorvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie sie in 1 und 2 abgebildet
wird, wird ohne Abdeckplatten, Abschirmungen, Ständer oder Abschnitte des Gehäuses 13 gezeigt,
um verschiedene Arbeitsbauteile in Merkmalen zu illustrieren. Die
erste Schneidstufe 14 ist um eine erste Antriebswelle 18 angebracht.
Die zweite, feine, Schneidstufe 16 ist gleichfalls um eine
zweite parallele Antriebswelle 20 angebracht. Vorzugsweise hat
die erste Welle 18 eine Kerbe 35 in Bereichen,
die nicht durch Schneidsegmente 60 eingehüllt sind,
die Drehklingen 34 haben, um Materialablenksegmente 37 zu
bilden, wie in 1(b) gezeigt. Typische
Konstruktionsmaterialien für
eine Schneidstufe nach der vorliegenden Erfindung schließen Stahl
ein. Zusätzlich
sind die Schneidflächen
zugänglich
für auf
dem Gebiet herkömmliche
Härtungsverfahren
und Beschichtungen.
-
Das
Materialablenksegment 37 ist dadurch gekennzeichnet, dass
es, mit Ausnahme einer Kerbe 35, einen zylindrischen Außenumfang
hat. Die Kerbe 35 dient dazu, teilweise geschnittenes Material,
das an der Welle 18 anliegt, einzufangen und solches Material
in die Bahn einer Schneidklinge 34 abzulenken. Ferner ist
beobachtet worden, dass die Kerbe 35 ein Bruchstück von dem
Kunststoffmaterial knabbert, wodurch sie ein zusätzliches Schneidvermögen bereitstellt.
Der Außenumfang
eines Ablenksegments 37 ist wahlweise spanend bearbeitet,
so dass er mehrere Kerben 35 einschließt, um die Materialansammlung
zwischen den Klingen 34 zu begrenzen. Vorzugsweise sind
eine bis sechs Kerben in einem Ablenksegment 37 geformt.
Noch bevorzugter sind zwei bis sechs Kerben vorhanden. Insbesondere sind
die Kerben in Radialrichtung mit Zwischenraum um die Welle 18 angeordnet,
um das Drehgleichgewicht zu fördern.
Folglich sind zum Beispiel, wie nach 1(b),
zwei Kerben in einer gegenüberliegenden Beziehung
an einem Ablenkelement 37 angeordnet. Es ist zu erkennen,
dass ein Ablenkelement ebenfalls als Gleitbund geformt ist, dafür eingerichtet,
um eine Welle zu passen, wodurch der Ablenkelementaustausch erleichtert
wird.
-
Die
erste Antriebswelle 18 und die zweite Antriebswelle 20 werden
durch einen Motor 22 mit Hilfe einer Übertragungswelle 24,
die ein Getriebe 26 in Eingriff nimmt, angetrieben derart,
dass sich die erste Stufe 14 mit einer geringeren Drehzahl
dreht als die zweite Stufe. Ein Motor, der zwischen 2 und 10 Horsepower
hat, ist für
die meisten Verwendungen ausreichend, obwohl es zu erkennen ist,
dass die vorliegende Erfindung zugänglich ist für eine maßstäbliche Veränderung
auf eine Vielzahl von Größen, sowohl
kleiner als auch größer. Die
Getriebeuntersetzungsverhältnisse
vom Motor 22 zu der Antriebswelle betragen typischerweise
zwischen 10:1 und 100:1. Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen
20:1 und 60:1. Es ist zu erkennen, dass eine Riemenscheibe, Riemenantriebe
und andere Kraftübertragungsbauteile
leicht in den Motor 22 zu kuppeln sind, um die Wellen 18 und 20 sowie
andere Vorrichtungsbauteile anzutreiben. Vorzugsweise dreht sich
die erste Stufe 14 mit 5 bis 50 U/min, und die zweite Stufe 16 dreht sich
mit der zwei- bis zehnfachen Drehzahl der ersten Stufe 14.
Bevorzugter dreht sich die erste Stufe 14 mit 10 bis 20
U/min, und die zweite Stufe 16 dreht sich mit der zwei-
bis vierfachen Drehzahl der ersten Stufe 14. Insbesondere
dreht sich die zweite Stufe 16 mit weniger als 60 U/min.
Ferner ist es vorzuziehen, dass sich die zweite Stufe 16 entgegengesetzt
zur ersten Stufe 14 dreht.
-
Der
Schwerkraftzufuhr-Ladebehälter 12 endet
innerhalb von Gehäuseinnenwänden 28,
die sich zu einer groben feststehenden Schneidvorrichtung 32 und
der Drehwelle 18 der ersten Schneidstufe 14 hin
verjüngen.
Die erste Schneidstufe 14 schließt mehrere Drehschneidsegmente 60 ein,
die jeweils Klingen 34 haben, die um den Umfang der ersten Welle 18 verteilt
sind. Der Schwerkraftzufuhr-Ladebehälter 12 hat vorzugsweise
eine Seitenwand 50, die nahe der feststehenden Schneidvorrichtung 32 endet
derart, dass Angüsse
und anderes Material die Seitenwand 50 hinab unmittelbar
in die Bahn der Klingen 34 gleiten, ohne innerhalb des
Behälters 12 auf
eine Leiste oder einen Bereich zu treffen, die wahrscheinlich durch
Material überbrückt würden. Die
vorliegende Erfindung überwindet
die Begrenzungen, die mit herkömmlichen
aufrechten zylindrischen, konischen oder geradlinigen Behältern verbunden
sind, die leicht durch Material, das sich längs über der Behälteröffnung ablagert, überbrückt werden
können.
Die Seitenwand 50 fördert
die lineare Zufuhr von Material in die Klingen 34, wodurch
die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung in der Materialzufuhr verringert
wird. Es ist ein minimaler Freiraum zwischen der primären feststehenden
Schneidvorrichtung 32 und einer Drehklinge 34 vorhanden
derart, dass das Rohmaterial, das die erste Stufe 14 berührt, zur
ersten feststehenden Schneidvorrichtung 32 hin gedreht
wird, was zum Abscheren des Rohmaterials zwischen der primären feststehenden Schneidvorrichtung 32 und
einer Klinge 34 führt.
Das Rohmaterial, das durch eine Drehklinge 34 an der feststehenden
Schneidvorrichtung 32 vorbei geschoben wird, fällt in einen
Grobgranulatbehälter 36.
Vorzugsweise hat die erste Stufe 14 mehrere Schneidsegmente 60,
wobei jedes Segment 60 zwei Klingen 34 hat. Bevorzugter
sind die zwei Drehklingen diametral gegenüberliegend, mit einer konkaven
Hinterkante 39 im Verhältnis
zur Drehrichtung.
-
Der
Grobgranulatbehälter 36 hat
Wände 38, die
sich zu einer Öffnung
hin verjüngen,
die eine Breite hat, die dafür
geeignet ist, das Einsetzen einer sekundären feststehenden Schneidvorrichtung 42 und das
freie Drehen der zweiten Schneidstufe 16 zu ermöglichen.
Die zweite Schneidstufe 16 schließt mehrere Schneidvorrichtungssegmente 60' ein, die jeweils
mehrere Drehklingen 44 haben. Es ist ein Freiraum zwischen
der feststehenden Schneidvorrichtung 42 und einer Drehklinge 44 vorhanden
derart, dass das Rohmaterial, das die zweite Stufe 16 berührt, zur
zweiten feststehenden Schneidvorrichtung 42 hin gedreht
wird, was zum Abscheren des Rohmaterials zwischen der sekundären feststehenden Schneidvorrichtung 42 und
einer Drehklinge 44 führt. Das
Rohmaterial, das durch eine Drehklinge 44 an der feststehenden
Schneidvorrichtung 42 vorbei geschoben wird, fällt durch
eine Feingranulat-Austrittsöffnung 46,
wobei das Feingranulat durch die Austrittsöffnung 46 hindurchgeht
und in einen Sammelbehälter 52 fällt. Wahlweise
erleichtert eine Sammlerauslassröhre 54,
die an der Basis des Sammelbehälters 52 angebracht
ist, das selbsttätige
Entfernen von Granulat. Die Sammlerauslassröhre 54 arbeitet nach einem
Prinzip, das zur Illustration Absaugen, einen unter Druck gesetzten
Gas- oder Flüssigkeitsstrom oder
mechanische Förderung,
wie beispielsweise eine Schraube oder ein Förderband, einschließt. Vorzugsweise
hat die zweite Schneidvorrichtungsstufe 16 mehr als drei
Klingen 44 pro sekundäres
Schneidsegment 60'.
Bevorzugter sind die Drehklingen 44 mit Winkelabstand in
regelmäßigen Zwischenräumen um
das sekundäre
Schneidsegment 60' und
mit einer konkaven Schneidkante 48 angeordnet, wie in 2(b) gezeigt. Insbesondere ist die konkave Schneidkante 48 im
Verhältnis
zu den Klingen an nahe gelegenen sekundären Schneidsegmenten 60', 2(b), in Drehrichtung gestaffelt.
-
Vorzugsweise
sind die inneren Gehäusewände 28 und
die Grobganulatbehälterwände 38 integriert,
so dass sie zwei gegenüberliegende
Seitenabschnitte 56 und 58 längs der Länge der groben 14 und
der feinen 16 Drehschneidstufe bilden. Ein integrierter
Seitenabschnitt 56 enthält
die primäre
feststehende Schneidvorrichtung 32, während der andere Seitenabschnitt 58 die
sekundäre
feststehende Schneidvorrichtung 42 enthält. Bevorzugter ist ein Seitenabschnitt
nach der vorliegenden Erfindung an einem Gelenkstift 30 angebracht,
um den Zugang zu den Drehschneidstufen 14 und 16 zu
erleichtern.
-
3(a) ist eine perspektivische Ansicht
einer primären
Schneidvorrichtungsbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, und 3(b) ist eine auseinandergezogene Draufsicht
der primären
Schneidvorrichtungsbaugruppe von 3(a).
Eine grobe feststehende Schneidvorrichtung 332 ist im Verhältnis zu einer
ersten Schneidstufe 314 angeordnet. Die erste Schneidstufe 314 ist
in der Lage zum freien Drehen um eine Welle (318). Die
erste Schneidstufe 314 schließt wenigstens ein Schneidvorrichtungssegment 360 ein,
das wenigstens einem um eine Welle 318 angebrachten Ablenksegment 370 benachbart ist.
Die Welle 318 hat einen Laufring 372, um ein freies
Drehen der Welle 318 zu ermöglichen. Zusätzlich wird
eine reibungsarme Unterlegscheibe 374 bereitgestellt, um
einen Verschleiß durch
eine Berührung mit
einem feststehenden Befestigungsgehäuse (nicht gezeigt) zu verhindern
und um ferner zu verhindern, dass Material in einem Abstandsspalt
abgelagert wird. Ein Schneidvorrichtungssegment 360 schließt mehrere
Drehklingen 334 ein, die um den Umfang des Schneidvorrichtungssegments 360 verteilt
sind. Die Schneidkante 380 ist besonders gut zum Abscheren
von weichen oder brüchigen
Polymeren geeignet, die zur Illustration Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere
(ABS), Nylon und Polyethylen einschließen. Es ist zu erkennen, dass
das Schneidvorrichtungssegment 360 und/oder das Ablenksegment 370 wahlweise
integral mit der Drehwelle 318 sind. Ein Freiraum zwischen
der feststehenden Schneidvorrichtung 332 und einer Klinge 334 beträgt zwischen
0,00127 mm und 25,4 mm (0,5/1000 und 1/2 Zoll). Vorzugsweise beträgt der Freiraum
zum Granulieren von Kunststoffmaterialien zwischen 0,00508 mm und
0,0102 mm (2/1000 und 4/1000 Zoll). Der Freiraum zwischen den Ablenksegmenten 370 und
der feststehenden Schneidvorrichtung 332 beträgt zwischen
0,00254 mm und 12,7 mm (1/1000 und 1/2 Zoll). Vorzugsweise beträgt der Freiraum
zwischen einem Ablenksegment 370 und einer feststehenden
Schneidvorrichtung 332 zum Granulieren von thermoplastischen
Kunststoffen zwischen 0,00762 mm und 0,0127 mm (3/1000 und 5/1000 Zoll).
-
3(a) und 3(b) zeigen
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die mehrere Schneidvorrichtungssegmente 360 einschließt, wobei
die Klingen 334 jedes Schneidvorrichtungssegments 360 im
Verhältnis
zu den anderen Schneidvorrichtungssegmenten gestaffelt sind, um
die Unterschiede im Drehmoment der ersten Schneidstufe 314 zu
verringern. Folglich passieren bei der in 3(a) und 3(b) abgebildeten Ausführungsform die vier Schneidvorrichtungssegmente 360 nacheinander
die feststehende Schneidvorrichtung 332 derart, dass zu einem
beliebigen gegebenen Zeitpunkt nur eine Klinge während des Drehens der ersten
Schneidvorrichtungsstufe aktiv Material schneidet. Vorzugsweise sind
die Schneidsegmente und die feststehenden Schneidvorrichtungen nach
der vorliegenden Erfindung aus einem Material aufgebaut, das eine
Rockwell-Härte
zwischen 56 und 58 hat. Bevorzugter sind sowohl die Schneidvorrichtungssegmente 360 als auch
die feststehende Schneidvorrichtung aus D2- oder CPM-Stahl aufgebaut.
-
Wie
in 3(a) und 3(b) gezeigt,
haben die Schneidvorrichtungssegmente 360 jeweils zwei
diametral gegenüberliegende
Klingen 334. Vorzugsweise ist die Hinterkante 362 einer
Klinge 334 in der Betriebsschneiddrehrichtung konkav. Die
Ablenksegmente 370 haben einen zylindrischen Außenumfang und
eine Kerbe 335. Vorzugsweise gibt es annähernd eine
gleiche Zahl von Kerben 335 wie es Klingen 334 am
benachbarten Segment gibt, und eine Kerbe 335 ist in der
Drehrichtung konkav. Bevorzugter ist eine Kerbe 335 in
einem Ablenksegment 370 im Verhältnis zu einer benachbarten
Klinge 334 in Drehrichtung gestaffelt. Insbesondere geht
eine Kerbe 335 einer benachbarten Schneidklinge um einen
Winkel zwischen dem 0,3- und 0,6-fachen der Winkelversetzung zwischen
den Klingen an einem benachbarten Schneidsegment voraus. Zum Beispiel
liegt bei der in 3 abgebildeten Ausführungsform,
bei der zwei Klingen mit einem Abstand von 180° voneinander an einem Schneidsegment 360 angeordnet
sind, die am meisten zu bevorzugende Position für eine Kerbe 335 zwischen
54° und
108° vor
einer Klinge. Es ist zu erkennen, dass Schneidsegmente einer primären Schneidvorrichtung
wahlweise unterschiedliche Zahlen von Klingen haben, während gezeigt
wird, dass die hierin abgebildeten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, die mehrere Schneidvorrichtungssegmente enthalten, eine
gleiche Zahl von Klingen an allen Schneidsegmenten haben. Folglich
sind Schneidvorrichtungssegmente, die zwei Klingen haben, leicht
in Verbindung mit Schneidvorrichtungssegmenten, die mehr als zwei
Klingen haben, zu verwenden.
-
Eine
andere Ausführungsform
einer ersten Schneidstufe nach der vorliegenden Erfindung wird in 4 abgebildet.
Fünf Schneidsegmente 460 sind zueinander
gestaffelt, um eine aufeinanderfolgende Schneidbewegung vom distalen
zum zentralen Abschnitt einer Schneidstufe 414 zu erzeugen.
Jedes Schneidsegment 460 hat zwei Schneidklingen 434. Eine
Schneidklinge 434 hat eine konkave Hinterkante 439.
Eine nach hinten abgewinkelte Schneidkante 480 ist dadurch
gekennzeichnet, dass sie eine vordere Spitze 482 hat, dafür eingerichtet,
Material festzuhalten, wenn der Rest der nach hinten abgewinkelten Schneidkante 480 und
die Hinterkante 439 das Material zu einer feststehenden
Schneidvorrichtung 432 treiben. Die scherenartige Schneidwirkung
der Schneidklinge 434 ist besonders gut zum Abscheren von
hochfesten Materialien mit hohem Biegemodul geeignet, die zur Illustration
Polycarbonate, LEXANe (DuPont), Flüssigkristallpolymere, Polystyrol,
Polyacrylharze und thermoplastische Elastomere einschließen. Es
ist zu erkennen, dass leicht eine beliebige Zahl von Modifikationen
an der mit Spitzen versehenen Vorderkante vorzunehmen ist, die zur
Illustration mehrfache Spitzen, Verzahnungen und eine Spitze, die
sich über
die ganze Länge
der Vorderkante 480 erstreckt, einschließen.
-
5(a) bis (d) bilden eine andere Ausführungsform
einer Schneidstufe nach der vorliegenden Erfindung ab, die eine
austauschbare Schneidkante hat und besonders gut zum Granulieren
von sperrigem Material, wie beispielsweise Toilettensitzen, Türblättern, Stoßfängern und
dergleichen, geeignet ist. Nach dieser Ausführungsform ist ein Schneidsegment 560 um
eine Welle 518 angebracht. Das Schneidsegment 560 hat
eine Kerbe 585. Die Basis der Kerbe 585 endet
in einer Aussparung 586, die dafür eingerichtet ist, eine Klinge 534 aufzunehmen. Vorzugsweise
ist die Klinge 534 in der Aussparung 586 mit einem
Gewindebefestigungselement 588 befestigt. Wahlweise erstrecken
sich die für
einen Eingriff mit dem Gewindebefestigungselement 588 eingerichteten
Gewindegänge
innerhalb der Klinge 534 durch die Klingenfläche 587.
Vorzugsweise ist die Klingenfläche 587 in
der Drehrichtung konkav. Während
eine offene Öffnung
in der Schneidklingenfläche 587 durch
die Verwendung harmlos Material sammeln wird, ist zu erkennen, dass
eine Kappe (nicht gezeigt) in die Klingenfläche 587 eingesetzt
werden kann. Vorzugsweise hat eine solche Kappe eine geschärfte Spitze,
die sich von der Klingenfläche 587 aus
erstreckt, um das Ergreifen von Material zu erleichtern. Eine feststehende
Schneidvorrichtung (nicht gezeigt) ist so ausgelegt, dass sie eine
zu einer Seitenansichtskante 590 komplementäre Kante
hat. Vorzugsweise sind die Klingen 534 an benachbarten Schneidsegmenten 560 nacheinander
mit einer Überlappung
gestaffelt derart, dass eine vorhergehende Klinge das Material für eine Klinge
zum Schneiden festhält,
wodurch das Rumpeln verringert wird. Bevorzugter hat jedes Schneidsegment 560 mehrere
Klingen 534. 5(e) bildet
eine alternative Ausführungsform
einer Schneidvorrichtungsklinge 534 für sperriges Material, eine
Schneidklinge 534' mit
geradlinigem Querschnitt, ab. Die Klinge 534' ist in eine erste Schneidfläche 580 und
eine zurückgesetzte
zweite Schneidfläche 584 geteilt.
Vorzugsweise sind die erste und die zweite Schneidfläche in der Drehrichtung
konkav. Eine zum Querschnitt der Schneidvorrichtungsklinge komplementäre feststehende
Schneidvorrichtung (nicht gezeigt) wird benutzt, um eine vollständige Schneidstufe
nach der vorliegenden Erfindung zu schaffen. Die anderen nummerierten Elemente
von 5(e) entsprechen der Beschreibung
derselben in Verbindung mit 5(a) bis
(d). Wahlweise sind Ablenksegmente zwischen den Schneidsegmenten 560 verteilt.
-
Es
ist zu erkennen, dass eine primäre Schneidvorrichtung,
wie sie in 1 bis 5 abgebildet wird,
leicht dafür
einzurichten ist, ohne eine zweite Stufe oder eine Sieb zum Granulieren
von thermoplastischen Kunststoffen, thermoplastischen Elastomeren,
wie beispielsweise SANTOPRENE, und Thermoharzen verwendet zu werden.
-
Eine
sekundäre
Schneidvorrichtung 616 wird in 6(a) und
(b) abgebildet. Eine sekundäre Schneidvorrichtung 616 schließt mehrere
sekundäre Schneidvorrichtungssegmente 660 und
eine komplementäre
feststehende Schneidvorrichtung 642 ein. Jedes sekundäre Schneidvorrichtungssegment 660 hat
mehrere Klingen 644, die in Radialrichtung um das Segment
verteilt sind. Ein Freiraum ist zwischen einer feststehenden Schneidvorrichtung 642 und
einer Drehklinge 644 vorhanden. Der Freiraum beträgt typischerweise
zwischen 0,00254 und 3,175 mm (1/1000 bis 1/8 Zoll). Vorzugsweise
ist die Schneidkante 645 der Klinge 644 konkav.
Bevorzugt sind die Schneidkante 645 und die Hinterkante 662 der
Klinge 644 konkav.
-
Die
Klingen 644 benachbarter Schneidvorrichtungssegmente 660 sind
vorzugsweise in Radialrichtung zueinander gestaffelt, um die radialen
Drehmomentunterschiede beim Drehen der zweiten Schneidstufe 616 zu
verringern. Bevorzugt sind die Klingen 644 benachbarter
Schneidsegmente so gestaffelt, dass sie eine vom Ende zur Mitte
aufeinanderfolgende Schneidfolge erzeugen. Wie unter Bezugnahme
auf 3(b) schließt eine Welle 620,
wie in 6(a) gezeigt, einen Laufring 672 ein.
Vorzugsweise sind die Schneidsegmente und die feststehenden Schneidvorrichtungen
nach der vorliegenden Erfindung aus einem Material aufgebaut, das
eine Rockwell-Härte
zwischen 56 und 58 hat. Bevorzugter sind sowohl die Schneidsegmente 660 als
auch die feststehende Schneidvorrichtung 642 aus D2- oder CPM-Stahl
aufgebaut.