EP0418707B1

EP0418707B1 - Zerkleinerungsvorrichtung

Info

Publication number: EP0418707B1
Application number: EP90117480A
Authority: EP
Inventors: Manfred Bauer
Original assignee: Baugerate Union & Co Maschinenhandels KG GmbH
Current assignee: Baugerate Union & Co Maschinenhandels KG GmbH
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1993-12-22
Anticipated expiration: 2010-09-11
Also published as: DE8911149U1; DE59003957D1; EP0418707A1; ATE98909T1; ES2047790T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Bei einer aus GB-A-88 52 66 bekannten Zerkleinerungsvorrichtung, insbesondere einer Granuliervorrichtung für Kunststoffbahnmaterial, sind im Drehkörper in Taschen zwei Typen von Zerkleinerungswerkzeugen abnehmbar befestigt, die mit der am Ende der Stützfläche befestigten Leiste zusammenarbeiten. Die Werkzeuge sind spiralförmig verteilt, d.h. axial und in Umlaufrichtung zueinander versetzt. Jedes Werkzeug hat Quaderform und ist in Umlaufrichtung und senkrecht zum Radius auf die Drehachse des Drehkörpers angeordnet, so daß seine an einer kürzeren Quaderseite vorgesehene, mit einer Freifläche ausgebildete Querschneide über die Mantellinie des Drehkörpers vorsteht. Da alle Werkzeuge in Umlaufrichtung schräg angestellt sind, werden zwischen den Schneidkanten der Werkzeuge und den Schneidkanten an der Leiste aus dem zu zerkleinernden Material kleine würfelartige Stücke sauber geschnitten. Dieses Bauprinzip ist zur Zerkleinerung von Baumstämmen und anderen Baumbestandteilen für die Kompostierung ungeeignet, weil es für eine wirksame Kompostierung darauf ankommt, keine sauberen würfelförmigen Stücke zu bilden, sondern das Holz auch zu zerfasern, zu zerquetschen und zu zerschlagen, um ein homogenes und rasch umsetzbares Kompostierungsgemisch zu erzielen.
Bei einer aus US-A-38 22 042 bekannten Zerkleinerungsvorrichtung für Müll sind mehrere, parallele mit Zerkleinerungswerkzeugen bestückte Drehkörper vorgesehen, deren Werkzeuge axial so weit beabstandet sind, daß trotz Überschneidens der Umlaufbahnen der Werkzeuge benachbarter Drehkörper die Werkzeuge aneinander vorbeipassieren. Die Werkzeuge bilden in Umlaufrichtung jedes Drehkörpers eine mehrfach unterbrochene Schlagleiste. Jedes Werkzeug trägt einen Schneideinsatz mit einer Schneidkante mit hinterschnittener Freifläche, wobei der Schneideinsatz in Umlaufrichtung schräggestellt ist.
Bei einer aus US-A-40 15 782 bekannten Zerkleinerungsvorrichtung für polymeres Material sind am Drehkörper zwei in Umfangsrichtung um 180° zueinander versetzte, axial durchgehende Schlagleisten festgelegt, die gegebenenfalls aus einzelnen Sektionen zusammengesetzt sind. Jede Schlagleiste ist kontinuierlich gezahnt und arbeitet mit einer gehäusefesten Gegenleiste zusammen, um aus dem polymeren Material würfelförmige Stücke zu bilden.
Bei einer aus US-A-35 80 517 bekannten Zerkleinerungsvorrichtung für Holzabfälle, Metall und Mauerwerk sind am Drehkörper begrenzt verschwenkbare Schlaghämmer gelagert, die mit einer gezahnten Gegenleiste zusammenarbeiten. Die Hämmer bilden eine in axialer Richtung mehrfach unterbrochene Schlagleiste.
Bei einer aus US-A-41 64 329 bekannten Zerkleinerungsvorrichtung zum Granulieren von Kunststoff und ähnlichem Material sind in im Mantel des Drehkörpers spiralförmig verteilten Taschen Kreisring-Messer befestigt, die mit ihrem eine Schneide bildenden Umfangsrand über die Mantellinie des Drehkörpers vorstehen. Es werden mit diesen Messern lockenförmige Späne gebildet.
Bei einer durch Vorbenutzung in der Praxis bekannten Zerkleinerungsvorrichtung für Baumstämme und Baumbestandteile sind am Drehkörper um zur Drehachse parallele Drehachsen klöppelartige Schläger frei schwenkbar angeordnet. Ein Einlaufschacht verläuft in etwa tangential zum Drehkörper von oben nach unten. Wegen der Drehbarkeit der Schläger lassen sich nur wenig Schläger am Drehkörper anbringen. Da die Schläger die Gehäusekammerwand nicht berühren dürfen, entsteht ein verhältnismäßig weiter Durchgang vom Einlaßschacht zur Auslaßöffnung. Die Zerkleinerungsvorrichtung hat nicht nur eine beschränkte Arbeitsleistung, sondern kann Stämme aus zähem oder feuchtem Holz nicht vollständig zerkleinern, so daß sie gegebenenfalls als angequetschter aber zusammenhängender Strang austreten, was für die Kompostierung unerwünscht ist. Die Zerkleinerungsvorrichtung kann eine von einem Schlepperfahrzeug an die Arbeitsstelle ziehbarer Anbauteil sein, der entweder über die Zapfwelle oder mittels eines eigenen Antriebs (Elektromotor, Verbrennungsmotor oder Hydraulikmotor) angetrieben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerkleinerungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei hoher Arbeitsleistung ein optimal homogenes Kompostierungsgemisch aus Baumstämmen oder Baumbestandteilen ohne störende größere feste Teile herstellbar ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Durch die Schrägstellung der Zähne und der Leiste werden die Belastungen besser verteilt und wird eine besonders wirksame Zerfaserung erreicht. Auch Rinde und kleineres Astwerk wird ohne größere Teile gleichmäßig zerkleinert. Das Durchgehen nicht vollständig aufgefaserter Stämme oder dickerer Äste ist zuverlässig vermieden.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 widersteht die Leiste auch hohen Arbeitsdrücken problemlos.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3 wird eine besonders wirksame Quetschung und Auffaserung des Holzmaterials erreicht.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 4 ist baulich einfach und sehr leistungsfähig. Die blockförmigen Werkzeuge sind einfach herstellbar und gut montierbar. Bei dieser Ausbildung werden die Stämme und Stammbestandteile nicht nur in kleine Stücke zerlegt, sondern beim oder vor dem Abscheren wirkungsvoll gequetscht und aufgefasert, was für die Kompostierung wichtig ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ergeben sich sowohl für das Abtrennen der Teile als auch für das Zerquetschen und Auffasern wirksame Schneidkanten und Schneidecken.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 6 unterstützen die einzelnen Blöcke bei der Arbeit einander, d.h. jeder Block bearbeitet bei seinem Durchlauf schon einen Bereich des Stamms oder anderer Baumbestandteile, den der nachfolgende und überlappende Block nochmals zumindest zum Teil bearbeitet.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 7 schafft für die Werkzeuge eine nachgeordnete Bearbeitungsstelle, so daß bereits abgeschlagenes und gefasertes Material noch einmal bearbeitet wird, so daß das Endprodukt feiner und homogener ist und beschleunigt Fäulnisbakterien aufnimmt, was zu einer noch besseren Aufbereitung der Mulchmasse führt.
Im Hinblick auf eine hohe Arbeitsleistung ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 8 vorteilhaft. Es ist nämlich manchmal wünschenswert, neben größeren Baumbestandteilen auch Sand oder kleinteilige Rindenstücke, Äste, Zweige oder Blätter zu verarbeiten. Diese Stoffe sind auch für die Kompostierung günstig. Für diese Stoffe kann der zusätzliche obere Einlaufschacht benutzt werden, während gleichzeitig auf der Stützfläche größere Stämme oder Baumbestandteile eingeführt werden. Es ergibt sich so eine intensive Mischung zwischen den von oben zugeführten Materialien und den auf der Stützfläche eingeführten und bearbeiteten Teilen.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird beispielhaft nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigt:

Figur 1: eine Perspektiv-Phantomansicht einer Vorrichtung zum Zerkleinern von Stämmen und anderen Baumbestandteilen,
Figur 2: eine Ansicht eines Details in Blickrichtung IV in Figur 1,
Figur 3: einen Schnitt in der Ebene III-III von Figur 2 und
Figur 4: eine Draufsicht auf einen Teilbereich der Vorrichtung gemäß Figur 1 in Blickrichtung IV.

Eine Vorrichtung V gemäß Figur 1 dient zum Zerkleinern von Baumstämmen bis ca. maximal 15 cm Durchmesser und anderer Baumbestandteile wie Wurzelstücke, Äste, Zweige mit Blatt- oder Nadelbewuchs. Das durch die Zerkleinerung entstehende Material wird vorwiegend zur Kompostierung eingesetzt. Durch Zumischung von Sand oder anderer Zusatzstoffe, was direkt in der Vorrichtung V erfolgen kann, läßt sich auch Mulchmaterial herstellen.
Die Vorrichtung V ist entweder ein Standgerät oder ein mittels eines Schleppfahrzeuges an den jeweiligen Einsatzort fahrbares Fahrgerät, wofür es mit einem nicht dargestellten Unterbau versehen ist. Als Antrieb kann ein Elektromotor, Verbrennungsmotor oder Hydraulikmotor benutzt werden. Zweckmäßigerweise erfolgt der Antrieb durch Anschließen einer Zapfwelle eines zugehörigen Schleppfahrzeuges.
Die Vorrichtung V besitzt ein Gehäuse G, in dem eine im Querschnitt runde Gehäusekammer 1 für einen Drehkörper 2 mit horizontaler Drehachse 3 ausgebildet ist. Der Drehkörper 2 befindet sich im Förderweg von einem Einlaß E₁ zu einer Auslaßöffnung Z. Vom Einlaß E₁ führt ein Einlaufschacht 4 in etwa horizontal bis zur Gehäusekammer 1. Ein zusätzlicher Einlaß E₂ ist oben am Gehäuse G vorgesehen. Von diesem führt ein Einlaufschacht 5 ebenfalls zur Gehäusekammer 1. Der Boden des Einlaufschachtes 4 ist mit 6 bezeichnet. Er verläuft in etwa horizontal und bildet nahe der Gehäusekammer 1 eine horizontale Stützfläche S, die aus einer verstärkten Platte 12 bestehen kann. In einer Aussparung 7 des Bodens 6 ist ein angetriebenes Förderwalzenpaar F Bus einer unteren Förderwalze 8 und einer oberen Förderwalze 9 vorgesehen. Die Förderwalzen 8, 9 haben eine geriffelte Struktur. Die obere Förderwalze 9 ist gegen Federbelastung 11 anhebbar, um Stämme oder sperrige Baumbestandteile durchzulassen.
Die Stützfläche S endet an einer Gegenkante 15, die in der gezeigten Ausführungsform an einer an der Platte 12 der Stützfläche 5 endseitig angebrachten Leiste 13 gebildet ist.
Der Drehkörper 2, der nach Art eines Käfigs ausgebildet ist, hat eine zylindrische Form. Sein Mantel P wird durch eine erzeugende Mantellinie M bei der Drehung des Drehkörpers 2 um seine Drehachse 3 definiert. Auf dem Mantel P des Drehkörpers 2 sind in Umfangsrichtung beabstandete, in zueinander parallelen Reihen R Zerkleinerungswerkzeuge W festgelegt, so daß sie über den Mantel P nach außen vorstehen. Gemäß Figur 4 ist zwischen jeweils zwei in einer Reihe R benachbarten Werkzeugen W eine axiale Lücke X vorgesehen. In Drehrichtung des Drehkörpers 2 (Figur 1 im Uhrzeigersinn) sind die Werkzeuge W auf Lücke gesetzt, so daß sie bei einer vollen Umdrehung des Drehkörpers 2 eine durchgehende Schlagleiste L (Figur 2) bilden. Die Gegenkante 15 liegt in einem Abstand vom Mantel P des Drehkörpers 2, so daß hier ein Arbeitsspalt A begrenzt wird, den die Schlagleiste L bei einer vollen Umdrehung des Drehkörpers 2 durchsetzt, wobei sie mit der Gegenkante 15 zusammenarbeitet, um einen z.B. durch den Einlaufschacht 4 eingeschobenen Stamm sukzessive aufzufasern bzw. zu zerspanen und das so gebildete Material durch einen zur Auslaßöffnung Z führenden Auslaßschacht 14 abzufördern. Wahlweise ist in der Gehäusekammer 1 vor dem Auslaßschacht 14 eine weitere Leiste 13a mit zahnartigen Aussparungen 19 vorgesehen, an der das bereits an der ersten Leiste 13 zerfaserte Material vorbei muß, um aus dem Auslaßschacht 14 gefördert zu werden. Die Zerkleinerungswerkzeuge W zerschlagen das Fasermaterial an dieser nachgeordneten Leiste 13a, die hier eine Gegenkante 15b bildet, zu noch feinerem Mulchmaterial, in dem beschleunigt sich die aufbereitenden Bakterien einsetzen.
Die Figur 4 zeigt eine große Anzahl von Werkzeugen W auf dem Mantel P des Drehkörpers 2, die an Stäben 18 befestigt sind, welche den käfigartigen Mantel P des Drehkörpers 2 bilden. Ferner geht aus Figur 4 hervor, daß der zusätzliche Einlaufschacht 5 (strichliert angedeutet) nicht nur in den Arbeitsspalt zwischen den Werkzeugen W und der Leiste 13 zielt, sondern auch noch auf einen Teil des Mantels P des Drehkörpers 2 gerichtet ist.
Aus den Figuren 2 bis 4 ist erkennbar, daß jedes Zerkleinerungswerkzeug W aus einem gestuften in etwa quaderförmigem Block 15a besteht, der an einer Seite einen Fußteil 16, zweckmäßigerweise einen Gewindebolzen, zum Befestigen am Drehkörper 2 und an der gegenüberliegenden Seite einen in etwa mittig vorstehenden Zahn 17 trägt. Jeder Zahn 17 kann ebenfalls als quaderförmiger Block oder als vorstehender Zylinderbolzen ausgebildet sein. Jeder gestufte Block 15a liegt mit seiner längeren Seite parallel zur Mantellinie M des Drehkörpers 2. In der Leiste 13 sind zahnartige Aussparungen 19 für das Durchgleiten der Zähne 17 vorgesehen, die eine viereckige Form haben. Die Aussparungen 19 sind entsprechend der aufgereihten Zähne 17 in Abstand 20 gesetzt. Die Breite der Aussparungen 19 entspricht der Breite der Zähne 17. Die Aussparungen 19 sind regelmäßig über die gesamte Leistenlänge verteilt und entsprechen in der Regel der Anzahl der Werkzeuge W.
Wie bereits erwähnt, bilden die Werkzeuge W bei einem Umlauf des Drehkörpers 2 die durchgehende Schlagleiste L. Zweckmäßigerweise liegt zwischen den Blöcken 15a der Werkzeuge W sogar eine in Längsrichtung des Arbeitsspaltes A sichtbare Überlappung Ü vor. Die Anzahl der Aussparungen 19 für die Zähne 17 muß nicht notwendigerweise mit der Anzahl der Zähne 17 übereinstimmen; vielmehr können mehrere Zähne 17 durch dieselbe Aussparung 19 hindurchlaufen.
Aus Figur 3 ist erkennbar, daß die am Ende der Platte 12 angesetzte Leiste 13 in Drehrichtung der Werkzeuge W gegenüber der Stützfläche S nach hinten versetzt ist. Zusätzlich ist die Leiste 13 von der Platte 12 schräg nach unten gestellt. Ferner ist jeder Zahn 17 entgegen der Drehrichtung des Drehkörpers 2 schräg nacheilend angestellt, so daß die durchlaufenden Zähne 17 mit der ausgeklinkten Leiste 13 einander parallel liegen.
Gemäß Figur 4 arbeiten jeweils nur die Werkzeuge W einer Reihe R mit der Leiste 13 zusammen. Da die Werkzeuge W in ihren Reihen R so angeordnet sind, daß sie in Drehrichtung auf Lücke sitzen, arbeitet jeder Längsbereich der Leiste 13 bzw. jede Aussparung 19 bei einer Umdrehung des Drehkörpers 2 mindestens einmal mit einem Werkzeug W zusammen. Bei einer praxisgerechten Drehzahl von ca. 1100 U/min wirken die Werkzeuge W wie mehrere aufeinanderfolgende und über die volle Länge durchgehende Schlagleisten L. Da sie aber in Umfangsrichtung verteilt sind, wird die Belastung beim Auffasern eines Baumstammes gleichmäßig auf den Drehkörper 2 verteilt. Die jeweils auftretenden Reaktionskräfte werden über die Leiste 13 auf die Platte 12 und von dieser auf das Gehäuse G abgeleitet. Die gestuften Werkzeuge W schlagen mit dem Zahn 17 Kerben in den aufzufasernden Baumstamm, und der breite Block 15a des Werkzeugs W schlägt den übrigen Stammteil zersplitternd ab, so daß der Baumstamm wieder bis zum rotierenden Drehkörper 2 vorgeschoben werden kann und dabei zerspant wird.
Das gestufte Werkzeug W mit dem breiten Block 15a und dem aufgesetzten Zahn 17 bietet eine besonders feine und weiche Aufsplitterung bzw. Auffaserung des zu verarbeitenden Holzes, in das sich sehr schnell die Bakterien einsetzen und die gemulchte Menge kompostieren.

Claims

Zerkleinerungsvorrichtung, insbesondere für Baumstämme und Baumbestandteile zur Kompostierung, mit einem in einer Gehäusekammer (1) im Förderweg von einer einlaßseitigen Stützfläche (S) zu einer Auslaßöffnung (Z) zur Drehung antreibbar gelagerten, zylindrischen Drehkörper (2), in dem über seine erzeugende Mantellinie vorstehende, blockförmige Zerkleinerungswerkzeuge (W) mit gegenseitigem Versatz in axialer und in Umlaufrichtung unbeweglich derart befestigt sind, daß sie bei einer vollen Umdrehung des Drehkörpers (2) eine in axialer Richtung durchgehende Schlagleiste (L) definieren, wobei zumindest einige der Zerkleinerungswerkzeuge (W) einen in Umlaufrichtung relativ zu einer radialen Ausrichtung schräggestellten, vorstehenden Zahn (17) tragen und mit einer am Ende der in etwa auf die Drehachse (3) des Drehkörpers (2) ausgerichteten Stützfläche (S) angebrachten, Aussparungen (19) für die Zähne (17) aufweisenden Leiste (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (13) gegenüber der Stützfläche (S) in Richtung zum Drehkörper (2) und in Umlaufrichtung schräg abfallend angestellt ist, und daß zumindest jeder Zahn (17) entgegen der Drehrichtung und derart schräggesetzt ist, daß er bei Eintritt in die Aussparung (19) in etwa parallel zur Leiste (13) steht.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leiste (13) einen parallelogrammförmigen Querschnitt besitzt.
Zerkleinerungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß die Leiste (13) in Umlaufrichtung des Drehkörpers (2) gegenüber der Stützfläche (S) versetzt ist.
Zerkleinerungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zerkleinerungswerkzeuge (W) gleiche Blöcke (15a) mit Quaderform sind, dessen längere Seiten zur Mantellinie des Drehkörpers (2) parallel sind, daß jeder Block (15a) an einer Längsseite mit dem vorstehenden Zahn (17) gestuft ausgebildet ist und an der dem Zahn (17) gegenüberliegenden Längsseite wenigstens einen Fußteil (16), vorzugsweise einen Gewindebolzen, aufweist und daß die Blöcke (15a) mit Lücken (X) in zur Mantellinie parallelen Reihen (R) am Drehkörper (2) abnehmbar festgelegt sind.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahn (17) als quaderförmiger Block oder als vorstehender Zylinderbolzen ausgebildet ist.
Zerkleinerungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, da durch gekennzeichnet, daß in den in Umlaufrichtung verteilt angeordneten Reihen angeordnete Blöcke (15a) einander in Umlaufrichtung teilweise überlappen.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusekammer (1) vor einem zur Auslaßöffnung (Z) führenden Auslaßschacht (14) eine weitere gezahnte Leiste (13a) als Gegenkante (15b) für die Zerkleinerungswerkzeuge (W) parallel zur Drehachse (3) vorgesehen ist.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein zusätzlicher, oben liegender Einlaufschacht (5) in die Gehäusekammer (1) in etwa tangential zur Umlaufbahn der Zerkleinerungswerkzeuge (W) und senkrecht zur Stützfläche (S) einmündet.