EP1625889B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Zerkleinern sowie deren Verwendung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device for crushing various materials based on a hammer mill. This device is particularly suitable for comminuting large quantities of paper, cardboard, cardboard, etc.
- the invention also relates to a method for comminuting materials and to the use of the method according to the invention and of the device for comminuting paper, cardboard, cardboard. Etc.
- a similar device is in the WO 88/01201 described.
- This has on the outer sides of the adjacent counter-rotating shafts in each case a further wave, on which also comminution discs are arranged.
- the comminution discs of the two outer shafts engage in an analogous manner in the respective adjacent inner waves and thus form next to the central main rupture of the central two waves two lateral Crowerißtechnike.
- Below the four waves is a corresponding curved sieve arch.
- the shredded by the mean Hauptr complicattechnik materials are transported to the forming the lateral Mauerißtechnike waves and further reduced by these until they are so small that they can fall through the sieve openings and can be collected below.
- In the WO 93/14874 is such device by applying ring segments on the crushing elements and equipped with fangs to improve the crushing effect further optimized.
- devices that have only one crushing roller are known for crushing materials, such as from EP 0 908 238 A1 .
- the comminution is carried out by the fact that stand up from the circumference of the crushing roller cutting teeth, which cooperate with a fixed counter-knife arranged above it.
- the material to be comminuted is transported to the gap between the blade and the counter-blade, and then cut during the passage of the gap.
- crushing paper usually produces very small pieces, depending on the sieve that may be used.
- the pressing to bales, which can be well stored in both large quantities and transport well, but with the resulting very small pieces of paper is difficult, as they separate more and more of the bale compound and the bale over time more uneven and becomes more unstable.
- US 4,134,554 B is a hammer mill is known in which frequent blocking is avoided as a result of uneven paper feed with the aid of an adjustable grate.
- a sensor detects when the roller locks and causes the power to the roller drive motor to stop and raise the grate. In this way, the paper is moved away from the roll and reduces the pressure that the paper causes on the roll. The roller can then run freely again at normal speed.
- the present invention was therefore based on the object to provide a device or a method that no longer has the above-mentioned disadvantages of the prior art.
- the device or method should be suitable for use with various materials, i.a. Even paper to crush, without the comminution devices jamming, or that the material to be crushed during comminution receives such a consistency that further processing is difficult.
- the present object is achieved, inter alia, by a device for comminuting, with the feature combination specified in claim 1 or by a method as defined in claim 13.
- the material to be crushed by conventional supply devices such as a conveyor belt, a tilting device or a forklift to be supplied to the filling opening.
- the filling opening is preferably located in the upper region of the housing.
- the material to be shredded is preferably paper, cardboard, cardboard or similar materials, as well as materials which may contain any of these materials.
- any other materials to be comminuted for example, one-component materials such as metal foils, sheets, plastics, wood and similar or multi-component materials such as refrigerators.
- the materials to be comminuted are comminuted to a size which makes it possible to convert the comminuted material into a readily storable and / or transportable form.
- the outlet opening is preferably located directly under the roller. If this makes sense, however, it can also be attached laterally, in which case of course it must be ensured by means of apparatus that the shredded material also reaches the lateral outlet opening.
- the present device is controlled at least in one area, if possible, however, completely via a controllable control, which particularly preferably also includes the adjustment of the rotational speed.
- a controllable control which particularly preferably also includes the adjustment of the rotational speed.
- the electronic control device should at least also the performance of the roller and / or the variation regulate the minimum distance of the ribs of the grate to the longitudinal axis of the roller in the direction of the filling opening.
- further components or operations of the device can be controlled with the control device.
- the roll In contrast to the rotational speed of rolls in prior art size reduction devices, which is approximately 1000 rpm, preferably in the method according to the invention the roll is rotated at a speed of 15-100 rpm, more preferably 20-80 rpm. Minute, most preferably operated 23 - 55 revolutions / minute. It makes sense to set different rotation speeds in advance.
- the roller is controlled by the control device so that it reverses its direction of rotation periodically, and in a preferred embodiment, additionally the cycle time, the speed and the drive power are adjusted depending on the material to be shredded.
- This not only prevents the hammers from getting stuck in the crushing operation, but at the same time reduces the power to be applied from the material chopping roll because the material to be shredded on the roll is loosened by the reverse movement, thereby facilitating the crushing operation.
- the resulting noise level can be reduced to 80 to 82 dB.
- the time intervals between the direction changes of the roller movement during the crushing process can be varied via the control device.
- the control device can be varied via the control device.
- not only the distance between the ribs of the grate to the roll axis can be changed depending on the roll resistance in the crushing process compared to the filling opening, but also the time intervals between the changes in direction of the roll movement.
- the resistance is caused by the amount of material to be crushed, its weight or its density. The greater the resistance that the roller undergoes during the comminution process, the smaller should be the time intervals between the changes in direction of the roller movements so that the resulting loosening of the material to be shred facilitates the further comminution process.
- Each first hammer-containing cross-sectional plane of the roll may independently comprise one or more first hammers.
- at least two first hammers are arranged in hammers-containing cross-sectional planes, which are also preferably arranged symmetrically on the roll circumference due to the regular change in the direction of rotation of the roller.
- the hammers located in a cross-sectional plane may be both identical and different with respect to the shape, it being preferred that at least two like hammers be present in a cross-sectional plane. It is particularly advantageous if the hammers are firmly attached to the roller.
- the material of the hammers there is no particular limitation provided that the material is capable of withstanding the forces acting in the crushing operation and that the material has sufficient hardness to crush the material to be crushed as well.
- the shape of the first hammers is generally not limited, but it has been found that these are particularly effective when the front surfaces and back surfaces of the first hammers are significantly smaller than their side surfaces. Particularly advantageously, the side surfaces of the first hammers are flat and parallel to the cross-sectional plane of the roller.
- the side surfaces of the first hammers seen in the direction of the roll longitudinal axis on the two longitudinal sides waistings. This facilitates the fixation of the material to be comminuted in the rotating movement of the roller in the recess formed thereby, similar to a paddle wheel, and thus simultaneously facilitates the comminution process.
- the one allow such fixation of the material to be shredded during transport to Zerr alonestelle. Due to the rotational movement of the roller, which is reversing at regular intervals, the sidepieces should preferably be mounted in mirror-symmetrical fashion so that the same effect is also produced in the opposite direction.
- additional counter-holders for example on the grate, can be attached, which also serve to fix the material during the comminution process or during transport to the comminuting point. This is all the less necessary, the heavier the material or the greater the amount filled.
- the hammers located in different cross-sectional planes may be both identical and different in shape and material.
- all first hammers containing cross-sectional planes each have the same hammers.
- the hammers are arranged in different cross-sectional planes on the circumference of the roll such that the side surfaces of the hammers come to coincide with one another at successive cross-sectional planes in the direction of the roll longitudinal axis.
- the individual hammers are at successive hammers having cross-sectional planes but successively offset by an identical angle in the same direction about the roll longitudinal axis, wherein at least as many hammers having cross-sectional planes, that at least two cross-sectional planes, the side surfaces of the hammers in Direction of the roll longitudinal axis seen come back to cover.
- each roller arrangement has, in a cross-sectional plane, at least one analogous roller arrangement coming to cover in the direction of the roller longitudinal axis in a further cross-sectional plane, so that each roller arrangement occurs in at least two cross-sectional planes.
- Particularly advantageous properties comprises a device in which two hammers are arranged symmetrically on the circumference of the roll in a hammers having cross-sectional plane, and the hammers of adjacent hammers having cross-sectional planes are arranged offset by 45 ° about the roll longitudinal axis. Starting from a cross-sectional plane having hammers, the lateral surfaces then cover at the fourth cross-sectional level following hammers.
- first hammers On the first hammers one or more additional hammers are arranged.
- the shape of these other hammers is not particularly limited.
- the one or more hammers are attached to the top of the first hammers. It is particularly preferred that the edge between the surface of the upper side and the surfaces of the front or rear side (relative to the rotational direction of the roller) of the first hammers, in each case in the direction of the front or the back, have flat flats on which additional hammers are attached.
- the minimum distance of the ribs of the grate to the longitudinal axis of the roller is smaller than the maximum length of a vertical through the hammers to the longitudinal axis of the roller and larger than the radius of the roller, on the one hand allows the interaction of hammer and anvil, which causes a rupture, and on the other hand, that the rust does not collide with it, regardless of its shape during the rotational movement of the roller.
- the minimum distance between the ribs of the grate and the longitudinal axis of the roller is preferably equal to the maximum length of the vertical through the hammers to the longitudinal axis of the roller and larger than the radius of the roller.
- the applied material can then reach the area of the hammers so that crushing is possible. Also in the course of the crushing process, it may be useful to raise the grate back to this level, for example, if in spite of periodic reversal movement of the direction of rotation of the roller, the resistance increases or not reduced.
- the minimum distance of the ribs of the grate (7) to the longitudinal axis of the roller is infinitely or stepwise, preferably continuously variable. It is particularly advantageous to control the variation of the said length of the vertical in the course of the comminution process via the control unit, since this length also controls the supply of the material to be reduced and thus the resistance presented to the hammers. The change in length causes the grate to move up and down in the direction of the filling opening.
- the hammers protrude from the grate by a certain length corresponding to the difference between the maximum length of the vertical through the hammers to the longitudinal axis of the roller and the minimum distance of the ribs of the grate to the longitudinal axis of the roller or are with this at the same height.
- this should be 0-500 mm, preferably 80-200 mm, particularly preferably 100-150 mm.
- the filled, to be shredded material is therefore on both the rust and partly on the hammers.
- the rotational movement of the roller which causes the comminution process, experiences a different resistance, which manifests itself in a different current consumption of the roller.
- the control device can preferably initiate a certain existing resistance or the associated power consumption, that the length of said distance of the ribs of the grate to the longitudinal axis of the roller is changed, that is, that the grate moves up or down compared to the filling opening , With greater resistance, the grate should move upwards to reduce drag.
- the minimum distance of the ribs of the grate to the longitudinal axis of the roll must still be smaller than the maximum length of a vertical line through the hammers to the longitudinal axis of the roll or equal to this length be to allow further comminution.
- the resistance to the hammers due to the rotational movement of the roller and thus also the power consumption, that is to say the power of the roller can be adapted to changed conditions during the comminution process and thus minimized overall.
- the ribs of the grate seen in the direction of the roll longitudinal axis, are W-shaped and rounded at least at the central point, wherein the apex of the central rounding of the rib is below the upper end of the side legs of the rib, the length of the perpendicular of said Vertex to the roll longitudinal axis controllably varies, but is less than the maximum length of a perpendicular by the hammers to the longitudinal axis of the roll or equal to this length and greater than the radius of the roll, and wherein the mean rounding a portion of a parallel to the circumference of the roll Circular path represents.
- the wedge-shaped ribs which form the grid and are viewed in the direction of the longitudinal axis, whose center points are rounded, may likewise have rounded portions at the two outer w-tips. This has proven to be particularly advantageous for receiving the material to be shredded and its transport to the tearing point.
- w-shaped rib of the grate preferably protrude into the filling of the device, so that they form a kind of funnel, and the material to be crushed automatically by gravity alone in the sphere of influence of rollers and hammering. Understandably, this is the easier, the greater the mass of the filled material to be crushed
- one or more further devices for example further hammer-like elevations, may be arranged, which interact with the hammers of the rotating roller, and can also act as an anvil. This enables further comminution after the first comminution process by rusting as the anvil and first hammering. Preferably, the interaction takes place with the other hammers which are arranged on the first hammers.
- the size of the materials emerging from the discharge opening after the comminution process can be influenced, inter alia, by the interspaces which result between the individual ribs of the grate and the cross-sectional planes having the hammers. Depending on the intended further processing of the resulting comminuted material, this can be taken into account in the structural design of the device.
- a transport device adjoins the comminution device.
- the transport device can convey the shredded materials, for example via a conveyor belt in a container. It is also possible to attach a container directly below the outlet opening. Especially with paper, it is preferred to connect a baling device, since the resulting bales allow good storage and also easy transport.
- the present inventive device at the outlet port preferably does not include a sieve-like member that dictates the size of shredded particles to be skipped, although it is generally possible.
- the shredded material has a size which, for example in the case of paper, enables a baling and at the same time reduces the extraction of the shredded materials from the bale, as would be the case with a small size over time.
- the crushing device for crushing for example, refrigerators
- the remaining shredded parts of the various materials from which a refrigerator is made such as various metals, various plastics or foam, are large enough to be relatively well separated from one another.
- too small parts were used, as is common in the prior art, it would be difficult to separate the different materials again.
- Another object of the present invention is a method for crushing, which comprises applying the material to be ground on a grate, the crushing of material by means of hammers mounted on a rotating roller and the same time acting as anvil, such control of the roller, that these at regular intervals reverses its direction of rotation, and optionally comprises a change in the minimum distance of the ribs of the grate to the longitudinal axis of the roller in dependence on predetermined operating parameters.
- Suitable material to be shredded corresponds to that already described above.
- Predetermined operating parameters include, for example, the resistance presented to the rotating roller, the power consumption of the roller or the like produced by the filled material to be crushed on the grate or hammers. represents.
- various processes during the process can be controlled electronically, in particular the speed of rotation of the roller, the power of the roller, the height of the grate in relation to the filling opening, which preferably by varying the minimum distance of the ribs of the grate to the longitudinal axis of the Roll can be done, the supply of the material to be crushed, for example by controlling the speed of a conveyor belt, and / or the further processing of the crushed material.
- the roll In contrast to the rotational speed of rolls in prior art hammer mills, which is about 1000 rpm, preferably in the method according to the invention the roll is rotated at a speed of 15-100 revolutions / minute, more preferably 20-80 revolutions / Minute, most preferably operated 23 - 55 revolutions / minute. It makes sense to set different rotation speeds in advance.
- the roller is controlled by a control device so that it reverses its direction of rotation _periodisch. This not only prevents the hammers from getting stuck in the crushing operation, but at the same time reduces the power to be applied from the material chopping roll because the material to be shredded on the roll is loosened by the reverse movement, thereby facilitating the crushing operation.
- the resulting noise level can be reduced to 80 to 82 dB.
- the time intervals between the direction changes of the roller movement during the crushing process can be varied via the control device.
- the control device can be varied via the control device.
- the height of the grate can be changed depending on the roll resistance in the crushing process compared to the filling opening, but also the time intervals between the changes in direction of the roll movement.
- the resistance is caused by the amount of material to be crushed, its weight or its density. The bigger the resistance that the roller undergoes during the comminution process, the smaller the time intervals should be between the changes in direction of the roller movements, so that the resulting loosening of the material to be comminuted facilitates the further comminution process.
- the material obtained after the comminution process is preferably further processed directly after the comminution process in such a way that it is readily storable or transportable.
- the shredded material can be transported from the outlet opening via a conveyor belt into a container, packed or compressed, wherein it is particularly preferred to press the obtained crushed material into bales.
- a device according to the invention described above is used.
- the device described above and the method described above are preferably used for the comminution of paper, cardboard and / or cardboard or one or more products containing these materials.
- the above-described device or the described method are characterized in particular by the fact that even larger amounts of materials to be comminuted can not be added in portions, but can be filled and comminuted all at once.
- the required engine power is significantly reduced in comparison to known from the prior art devices, as well as the noise generated during the crushing process and the released during comminution dirt or dust.
- a jamming of the crushing roller is avoided in the course of the crushing process. This makes it possible to automate the entire process from transport to the filling opening, the filling, the comminution to the further processing after crushing, for example, baling.
- FIG. 1 shows a schematic side view of a preferred embodiment of the device according to the invention in the direction of the longitudinal axis of the roller.
- FIG. 2 shows a schematic view of the device according to the invention FIG. 1 in the direction A, that is, a view of a device according to the invention.
- a preferred embodiment of the device according to the invention comprises a housing (1) having upwardly a filling opening (2) and down an outlet opening (3) and in which a rotating roller (4) is mounted substantially horizontally.
- the two directions of rotation of the roller (4) are shown in the drawing by pointing in opposite directions arrows.
- a cross-sectional plane having hammers (5) preferably comprises two symmetrically arranged first hammers (5).
- the hammers are fixed to the roll circumference, that they are offset by 45 ° about the roll longitudinal axis.
- the flat side surfaces of the hammers (5) with respect to the direction of rotation of the roller, have mirror-symmetrical side sections on their two longitudinal sides.
- the thus formed curved front of the hammers (5) based on the rotational direction of the roller (4), causes a fixing of the material to be crushed caused by the rotation movement to the grate (7), in which the crushing in the form of tearing by interaction with the hammers (5, 6) takes place.
- the edge formed by the top and front or back of the hammers (5) is in terms of area in the direction of the front or back flattened. On these surface flattenings (13) are more hammers (6).
- the maximum length of a vertical through the hammers (5, 6) to the longitudinal axis of the roller (4) is denoted by b and corresponds to the maximum radius of a circular path described by the hammers.
- the ribs seen in the direction of the roll longitudinal axis, are W-shaped.
- the w-shaped grate (7) has both a central rounding with the vertex (a1) and rounding at the outer tips.
- the length of the perpendicular from the vertex a1 of the central rounding, seen in the direction of the roll longitudinal axis, w-shaped rib of the grate (7) to the roll longitudinal axis is denoted by a.
- the length of the vertical (a) is less than the maximum length (b) of a perpendicular by the hammers (5, 6) to the longitudinal axis of the roller (4), the maximum radius, of a circular path described by the hammers (5, 6) is equal to or equal to this length, and greater than the radius of the roller (4).
- the individual ribs of the grate (7) are further each equipped with two counter-holding devices (8), which serve because of their shape that in the outer roundings of the w-shaped ribs of the grate (7) located to be shredded material in the rotational movement of Fix roller (4) to the comminution point.
- the length of the vertical (a) is variable by moving the grate (7) up or down via one or more steplessly adjustable hydraulic cylinders (10). This changes the height of the grate (7) in the direction of the filling opening (2) and thus also the proportion of the hammers (5, 6), which projects beyond the grate (7) in the direction of the filling opening (2).
- the auxiliary ripping device is formed by the funnel-shaped components (11) on which further components (9) also acting as anvil are arranged, which cooperate again with the hammers (5, 6) in the course of the further rotary movement of the roller.
- the crushed material thus obtained then exits through the outlet opening (3) from the crushing device.
- To the outlet opening (3) can (not shown in the figure) connect a device for further processing, such as a conveyor belt, for example, in a container or to a packaging device, or in particular a baler connect.
- a device for further processing such as a conveyor belt, for example, in a container or to a packaging device, or in particular a baler connect.
- FIG. 2 represents a plan view of the filling opening (2), with the housing walls (1) and located in the middle of the roller (4). At regular intervals parallel to the cross-sectional plane of the roll (4) are on the roll circumference of the longitudinal axis of the roller (4) pioneering first hammers (5) mounted on the flattened surface edges (13) from the top and front or back the other hammers (6).
- the figure also clarifies that in successive, hammers (5, 6) having cross-sectional planes, the hammers (5) are arranged offset, since the other hammers (6) are correspondingly at different locations of the roll circumference.
- the ribs of the grate (7) are arranged in the spaces formed by the hammers (5) adjacent, hammers (5) having cross-sectional planes.
- the individual ribs each have two opposing counter-holding devices (8).
- the ribs of the grate (7) are arranged in the spaces formed by the hammers (5) adjacent, hammers (5) having cross-sectional planes that form between the ribs and the hammers (5) surrounding the rib more intermediate spaces (12), which absorb the shredded material produced by the interaction of the anvil ribs and the hammers (5, 6).
- the size of these gaps (12) influences, inter alia, the size of the materials obtained after the first comminuting step.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern verschiedener Materialien auf der Grundlage einer Hammermühle. Diese Vorrichtung ist insbesondere geeignet zum Zerkleinern großer Mengen von Papier, Pappe, Kartons etc. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Zerkleinerung von Materialien sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung zur Zerkleinerung von Papier, Pappe, Kartons. etc.
- Eine Vielzahl der aktuell auf dem Markt befindlichen Vorrichtungen zum Zerkleinern von Papier und anderen Materialien basiert auf einer Kombination aus reißen und schneiden der zu zerkleinernden Materialien, wobei das Zerschneiden meist im Vordergrund steht. So beschreibt beispielsweise die
DE 100 58 082 A1 eine derartige Vorrichtung mit zwei gegenläufig drehend angetriebenen Wellen, auf denen sich jeweils gleichmäßig beabstandet Scheiben auffinden, welche jeweils paarweise miteinander einen Abstand einschließen, in denen die Scheiben der jeweils anderen Welle hineinragen. Die Scheiben weisen zudem Schneidkanten auf. Das zu zerkleinernde Material, das oben auf die sich gegenläufig bewegenden Wellen aufgebracht wird, wird durch die Drehbewegung auf die sich überschneidenden Bereiche der beiden Wellen zubewegt und dort mittels der Schneidmesser so lange zerkleinert, bis er durch die durch die beabstandeten Scheiben gebildeten Zwischenräume passt und durch diese hindurchfallen kann. Das zerkleinerte Material kann dann unterhalb der Wellen aufgefangen und transportiert, in einen Container geladen, verpackt oder (zu Ballen) gepresst werden. - Eine ähnliche Vorrichtung ist in der
WO 88/01201 WO 93/14874 - Auch Vorrichtungen, die nur eine Zerkleinerungswalze aufweisen, sind zum Zerkleinern von Materialien bekannt, wie beispielsweise aus der
EP 0 908 238 A1 . Die Zerkleinerung erfolgt dabei dadurch, dass vom Umfang der Zerkleinerungswalze Schneidzähne hochstehen, die mit einem oberhalb davon angeordneten, feststehenden Gegenmesser zusammenwirken. Durch die Drehbewegung der Walze wird das zu zerkleinernde Material zu dem Spalt zwischen Messer und Gegenmesser transportiert, und dann beim Spaltdurchtritt zerschnitten. - Nachteile derartiger Vorrichtungen bestehen darin, dass bei der Zerkleinerung harter oder sehr fester Materialien die Gefahr besteht, dass die Messer sich festfahren. Je nach dem wie stark sich die Messer bereits festgefahren haben, ist es daher unter Umständen auch durch Umkehrung der Drehbewegung nicht möglich, die Messer wieder freizusetzen, so dass der Zerkleinerungsvorgang gestoppt werden muss, um die Zerkleinerungsvorrichtung zu reinigen.
- Wenn große Mengen an Papier zerkleinert werden sollen, die bereits aufgrund des Gewichtes eine gewisse Zusammenpressung erfahren, besteht die Gefahr, dass diese weiter zusammengepresst werden. Dabei bilden sich fast homogene, wie verschmolzen aussehende Brocken aus Papier, welche ebenfalls ein Festfahren der Zerkleinerungsscheiben hervorrufen. Derart zusammengepresstes Papier ist teilweise so hart, dass es selbst nach Freisetzung der Messer bei einem erneuten Durchlauf durch die Zerkleinerungsvorrichtung nicht weiter zerkleinert werden kann.
- Darüber hinaus entstehen beim Zerkleinern von Papier üblicherweise sehr kleine Stücke, abhängig vom gegebenenfalls verwendeten Sieb. Insbesondere bei der Zerkleinerung von Altpapier, das der Wiederverwertung zugeführt werden soll, ist es erforderlich, das zerkleinerte Papier so zu sammeln oder weiterzuverarbeiten, dass es zunächst gelagert werden kann oder in großen Mengen ohne Schwierigkeiten transportiert werden kann. Das Verpressen zu Ballen, welche sich sowohl in großen Mengen gut lagern als auch gut transportieren lassen, ist jedoch bei den dabei erhaltenen sehr kleinen Papierstückchen nur schwer möglich, da sich diese immer mehr vom Ballenverbund trennen und der Ballen im Laufe der Zeit immer ungleichmäßiger und instabiler wird.
- Da insbesondere Papier sich eigentlich besser reißen als schneiden lässt, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Zerkleinerung von Papier Hammermühlen einzusetzen. Das Prinzip einer derartigen Hammermühle ist beispielsweise in der
US 1,096,835 beschrieben. Dabei ist eine Walze regelmäßig auf ihrem Umfang mit mehreren Hämmern versehen, welche in die Zwischenräume eines kammartig aufgebauten Ambosses eingreifen. Die jeweiligen "Zähne" des Kammes stellen dabei einzelne kleine Ambosse dar. Das auf die Walze aufgebrachte zu zerkleinernde Material wird dabei durch die Rotationsbewegung der Walze mit den Hämmern in Richtung der Ambosse transportiert und dort je nach der Größe der Zwischenräume zwischen Amboss und Hammer in mehr oder weniger kleine Stücke zerrissen. Auch dort ist es möglich, die Größe des zu zerkleinernden Materials durch ein an der Auslassöffnung angebrachtes Gitternetz festzulegen, so dass das zu zerkleinernde Material so oft einen Umlauf und eine Zerkleinerung durch Hämmer und Ambosse erfährt, bis es eine derartige Größe aufweist, dass es durch die Gitternetzlücken hindurchpasst. - Derartige Hammermühlen weisen jedoch insbesondere bei der Zerkleinerung von Papier die Nachteile auf, dass die zu zerkleinernden Materialien nicht in großen Mengen auf einmal zugeführt werden können, sondern nur in relativ kleinen Portionen. Dies erfordert vorab entweder eine Portionierung von Hand, was den Personalaufwand erhöht, oder eine maschinelle Vorportionierung, was mit zusätzlichem technischen Aufwand verbunden ist. Darüber hinaus erzeugt die Zerkleinerung mit auf dem Prinzip der Hammermühle basierenden Zerkleinerungsvorrichtungen einen Lärmpegel in einer Größenordnung von 90 - 95 dB. Dies ist insbesondere bei personellem Zuführen des zu zerkleinernden Materials unerwünscht.
- Aus
US 4 134 554 B ist eine Hammermühle bekannt, bei der häufiges Blockieren als Folge ungleichmässiger Papierzufuhr mit Hilfe eines verstellbaren Rostes vermieden wird. Ein Sensor stellt fest wenn die Walze blockiert und veranlasst, dass die Stromzufuhr des Walzenantriebsmotors unterbrochen und der Rost angehoben wird. Auf diese Weise wird das Papier von der Walze wegbewebt und der Druck, den das Papier auf die Walze verursacht, verringert. Die Walze kann dann wieder frei bei normaler Geschwindigkeit laufen. - Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweist. Insbesondere sollte die Vorrichtung bzw. das Verfahren geeignet sein, verschiedene Materialien, u.a. auch Papier, zu zerkleinern, ohne dass die der Zerkleinerung dienenden Vorrichtungen festfahren, bzw. dass das zu zerkleinernde Material bei der Zerkleinerung eine derartige Konsistenz erhält, dass eine Weiterverarbeitung erschwert wird. Zudem sollte es möglich sein, größere Mengen an zu zerkleinerndem Material nicht portionsweise, sondern auf einmal der Zerkleinerungsvorrichtung zuführen zu können, der bei der Zerkleinerung erzeugte Lärm sollte möglichst verringert werden, ebenso wie die zur Zerkleinerung benötigte Motorleistung, möglichst unter Reduktion der Staub- bzw. Schmutzbildung.
- Die vorliegende Aufgabe wird gelöst unter anderem durch eine Vorrichtung zum Zerkleinern, mit der im Anspruch 1 angegebenen Merkmalskombination bzw. durch ein Verfahren nach Definition des Anspruch 13.
- Dabei kann das zu zerkleinernde Material mittels herkömmlicher Zufuhrvorrichtungen wie beispielsweise einem Förderband, einer Kippvorrichtung oder einem Gabelstapler der Einfüllöffnung zugeführt werden. Die Einfüllöffnung befindet sich dabei vorzugsweise im oberen Bereich des Gehäuses.
- Als zu zerkleinerndes Material kommt vorzugsweise Papier, Pappe, Kartons oder ähnlich beschaffene Materialien in Frage, ebenso wie Materialien, die eines dieser genannten Materialien enthalten können. Darüber hinaus können jedoch auch jedwede anderen zu zerkleinernden Materialien eingesetzt werden, beispielsweise Einkomponentenmaterialien wie Metallfolien, Bleche, Kunststoffe, Holz und ähnliche oder Mehrkomponentenmaterialien wie beispielsweise Kühlschränke.
- Vorteilhafterweise werden durch das erfindungsgemäße Verfahren die zu zerkleinernden Materialien auf eine Größe zerkleinert, die es ermöglicht, das zerkleinerte Material in eine gut lagerbare und/oder transportfähige Form zu überführen.
- Die Auslassöffnung befindet sich bevorzugt direkt unter der Walze. Wenn dies sinnvoll ist, kann sie jedoch auch seitlich angebracht sein, wobei in diesem Fall natürlich durch apparative Maßnahmen dafür gesorgt werden muss, dass das zerkleinerte Material auch zur seitlichen Auslassöffnung gelangt.
- Vorzugsweise wird die vorliegende Vorrichtung zumindest in einem Bereich, möglichst jedoch vollständig über eine regelbare Steuerung gesteuert, die besonders bevorzugt auch die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit mit umfasst. Neben der Rotationsgeschwindigkeit der Walze sollte die elektronische Steuerungseinrichtung zumindest auch die Leistung der Walze und/oder die Variierung des minimalen Abstandes der Rippen des Rostes zur Längsachse der Walze in Richtung der Einfüllöffnung regeln. Darüber hinaus können natürlich auch aus dem Stand der Technik bekannte weitere Bestandteile oder Vorgänge der Vorrichtung mit der Steuerungseinrichtung geregelt werden.
- Im Unterschied zur Rotationsgeschwindigkeit von Walzen in Zerkleinerungsvorrichtungen aus dem Stand der Technik, die bei ca. 1000 Umdrehung/Minute liegt, wird vorzugsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Walze mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 15 - 100 Umdrehungen/Minute, besonders bevorzugt 20 - 80 Umdrehungen/Minute, ganz besonders bevorzugt 23 - 55 Umdrehungen/Minute betrieben. Sinnvollerweise können verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten vorab eingestellt werden. Die Walze wird dabei durch die Steuerungseinrichtung so gesteuert, dass sie ihre Drehrichtung periodisch umkehrt, und in einer bevorzugten Ausführungsform werden zusätlich die Taktzeit, die Drehzahl und die Antriebsleistung in Abhängigkeit des zu zerkleinernden Materials eingestellt werden. Dies verhindert nicht nur, dass sich die Hämmer beim Zerkleinerungsvorgang festfahren, sondern verringert gleichzeitig die von der Walze zur Zerkleinerung der Materialien aufzubringende Leistung, da das auf der Walze befindliche zu zerkleinernde Material durch die Umkehrbewegung aufgelockert wird und dadurch den Zerkleinerungsvorgang erleichtert. Der dadurch hervorgerufene Lärmpegel kann dabei auf 80 bis 82 dB reduziert werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform können über die Steuereinrichtung die Zeitabstände zwischen den Richtungsänderungen der Walzenbewegung während des Zerkleinerungsverfahrens variiert werden. So kann beispielsweise nicht nur der Abstand der Rippen des Rostes zur Walzenlängsachse in Abhängigkeit des Walzenwiderstandes beim Zerkleinerungsvorgang im Vergleich zur Einfüllöffnung geändert werden, sondern ebenso die Zeitabstände zwischen den Richtungsänderungen der Walzenbewegung. Der Widerstand wird dabei durch die eingefüllte Menge des zu zerkleinernden Materials, dessen Gewicht oder dessen Dichte hervorgerufen. Je größer der Widerstand ist, den die Walze beim Zerkleinerungsvorgang erfährt, desto kleiner sollten die Zeitabstände zwischen den Richtungsänderungen der Walzenbewegungen sein, damit die dadurch bewirkte Auflockerung des zu zerkleinernden Materials den weiteren Zerkleinerungsvorgang erleichtert.
- Jede erste Hämmer aufweisende Querschnittsebene der Walze kann unabhängig voneinander einen oder mehrere erste Hämmer aufweisen. Vorzugsweise sind in Hämmer enthaltenden Querschnittsebenen mindestens zwei erste Hämmer angeordnet, welche aufgrund der regelmäßigen Drehrichtungsänderung der Walze zudem vorzugsweise symmetrisch auf dem Walzenumfang angeordnet sind. Die sich in einer Querschnittsebene befindlichen Hämmer können im Hinblick auf die Form sowohl identisch als auch voneinander verschieden sein, wobei es bevorzugt ist, dass mindestens zwei gleiche Hämmer in einer Querschnittsebene vorliegen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Hämmer fest an der Walze angebracht sind.
- Im Hinblick auf das Material der Hämmer gibt es kein besondere Beschränkung, unter der Voraussetzung, dass das Material geeignet ist, den bei dem Zerkleinerungsvorgang wirkenden Kräften standzuhalten, und dass das Material eine ausreichende Härte aufweist, um das zu zerkleinernde Material auch zu zerkleinern.
- Die Form der ersten Hämmer ist generell nicht beschränkt, es hat sich aber gezeigt, dass diese besonders wirksam sind, wenn die Frontflächen und rückseitigen Flächen der ersten Hämmer deutlich kleiner sind als deren Seitenflächen. Besonders vorteilhaft sind die Seitenflächen der ersten Hämmer eben und verlaufen parallel zur Querschnittsebene der Walze.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Seitenflächen der ersten Hämmer in Richtung der Walzenlängsachse gesehen an den beiden Längsseiten Taillierungen auf. Dies erleichtert die Fixierung des zu zerkleinernden Materials bei der rotierenden Bewegung der Walze in der dadurch gebildeten Aussparung, ähnlich einem Schaufelrad, und erleichtert damit gleichzeitig den Zerkleinerungsvorgang. Es sind jedoch auch andere Formen möglich, die eine derartige Fixierung des zu zerkleinernden Materials beim Transport zur Zerreißstelle erlauben. Aufgrund der sich in regelmäßigen Zeitabständen umkehrenden Rotationsbewegung der Walze sollten die Taillierungen vorzugsweise spiegelsymmetrisch angebracht sein, damit der gleiche Effekt auch in der Gegenrichtung hervorgerufen wird.
- Optional können zusätzlich Gegenhalter, beispielsweise am Rost, angebracht werden, die ebenfalls dazu dienen, das Material beim Zerkleinerungsvorgang bzw. beim Transport zur Zerkleinerungsstelle zu fixieren. Dies ist umso weniger erforderlich, je schwerer das Material bzw. je größer die eingefüllte Menge ist.
- Die sich in unterschiedlichen Querschnittsebenen befindlichen Hämmer können im Hinblick auf Form und Material sowohl identisch als auch voneinander verschieden sein. Vorzugsweise weisen alle erste Hämmer enthaltende Querschnittsebenen jeweils dieselben Hämmerformen auf.
- Vorzugsweise sind die Hämmer in verschiedenen Querschnittsebenen so am Walzenumfang angeordnet, dass die Seitenflächen der Hämmer bei aufeinander folgenden Querschnittsebenen in Richtung der Walzenlängsachse gesehen zur Deckung kommen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Hämmer bei aufeinander folgenden Hämmer aufweisenden Querschnittsebenen jedoch sukzessive um jeweils einen identischen Winkel in der selben Richtung um die Walzenlängsachse versetzt, wobei mindestens so viele Hämmer aufweisende Querschnittsebenen vorliegen, dass bei mindestens zwei Querschnittsebenen die Seitenflächen der Hämmer in Richtung der Walzenlängsachse gesehen wieder zur Deckung kommen. Es ist jedoch besonders bevorzugt, dass jede Walzenanordnung in einer Querschnittsebene mindestens eine in Richtung der Walzenlängsachse gesehen damit zur Deckung kommende analoge Walzenanordnung in einer weiteren Querschnittsebene aufweist, so dass jede Walzenanordnung in mindestens zwei Querschnittsebenen auftritt.
- Besonders vorteilhafte Eigenschaften weist eine Vorrichtung auf, in der in einer Hämmer aufweisenden Querschnittsebene zwei Hämmer symmetrisch auf dem Walzenumfang angeordnet sind, und die Hämmer benachbarter Hämmer aufweisender Querschnittsebenen um 45° um die Walzenlängsachse versetzt angeordnet sind. Ausgehend von einer Hämmer aufweisenden Querschnittsebene tritt dann bei der vierten darauf folgenden Hämmer aufweisenden Querschnittsebene eine Deckung der Seitenflächen auf.
- Auf den ersten Hämmern sind ein oder mehrere weitere Hämmer angeordnet. Die Form dieser weiteren Hämmer ist nicht besonders eingeschränkt. Vorzugsweise sind der oder die weiteren Hämmer an der Oberseite der ersten Hämmer angebracht. Besonders bevorzugt ist es dabei, dass die Kante zwischen der Fläche der Oberseite und den Flächen der Vorder- bzw. Rückseite (bezogen auf die Rotationsrichtung der Walze) der ersten Hämmer, jeweils in Richtung der Vorderseite bzw. der Rückseite, flächenförmige Abflachungen aufweisen, auf denen weitere Hämmer angebracht sind.
- Dass der minimale Abstand der Rippen des Rostes zur Längsachse der Walze kleiner als die maximale Länge einer Senkrechten durch die Hämmer zur Längsachse der Walze und größer als der Radius der Walze ist, ermöglicht einerseits das Zusammenwirken von Hammer und Amboss, das ein Zerreißen bewirkt, und andererseits, dass der Rost unabhängig von seiner Form bei der Rotationsbewegung der Walze nicht mit dieser kollidiert. Beim Aufbringen des zu zerkleinernden Materials ist der minimale Abstand der Rippen des Rostes zur Längsachse der Walze vorzugsweise gleich der maximalen Länge der Senkrechten durch die Hämmer zur Längsachse der Walze und größer als der Radius der Walze. Durch Absenken des Rosts in Richtung der Längsachse der Walze kann das aufgebrachte Material dann so in den Bereich der Hämmer gelangen, dass ein Zerkleinern möglich ist. Auch im Laufe des Zerkleinerungsvorgangs kann es unter Umständen sinnvoll sein, das Rost wieder auf diese Höhe anzuheben, z.B. wenn trotz periodischer Umkehrbewegung der Drehrichtung der Walze sich der Widerstand erhöht bzw. nicht verringert.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist der minimale Abstand der Rippen des Rostes (7) zur Längsachse der Walze stufenlos oder stufenweise, vorzugsweise stufenlos, variierbar. Es ist besonders vorteilhaft, die Varüerung der genannten Länge der Senkrechten im Laufe des Zerkleinerungsprozesses über die Regelungseinheit zu steuern, da diese Länge auch die Zufuhr des zu verkleinernden Materials und damit den den Hämmern entgegengebrachten Widerstand regelt. Durch die Längenänderung wird der Rost in Richtung der Einfüllöffnung herauf und herunter bewegt.
- Erfindungsgemäß ragen die Hämmer aus dem Rost um eine bestimmte Länge entsprechend der Differenz aus der maximalen Länge der Senkrechten durch die Hämmer zur Längsachse der Walze und dem minimalen Abstand der Rippen des Rostes zur Längsachse der Walze heraus oder befinden sich mit diesem auf derselben Höhe. Diese sollte je nach zu zerkleinerndem Material 0 - 500 mm, vorzugsweise 80 - 200 mm, besonders bevorzugt 100 - 150 mm betragen.
- Das eingefüllte, zu zerkleinernde Material liegt daher sowohl auf dem Rost als auch teilweise auf den Hämmern auf. Je nach der Menge, der Dichte und dem Gewicht des eingefüllten, zu zerkleinernden Materials erfährt die Rotationsbewegung der Walze, die den Zerkleinerungsvorgang bewirkt, einen unterschiedlichen Widerstand, der sich in einer unterschiedlichen Stromaufnahme der Walze äußert. Mit Hilfe der Steuerungseinrichtung kann vorzugsweise ein bestimmter vorliegender Widerstand bzw. die dazugehörige Stromaufnahme initiieren, dass die Länge des genannten Abstandes der Rippen des Rostes zur Längsachse der Walze geändert wird, dass heißt, dass sich der Rost im Vergleich zur Einfüllöffnung nach oben oder unten bewegt. Bei größerem Widerstand sollte sich der Rost entsprechend nach oben bewegen, um den Widerstand zu verringern.
- Der minimale Abstand der Rippen des Rostes zur Längsachse der Walze muss jedoch weiterhin kleiner sein, als die maximale Länge einer Senkrechten durch die Hämmer zur Längsachse der Walze oder gleich dieser Länge sein, um eine weitere Zerkleinerung zu ermöglichen. Auf diese Weise kann der den Hämmern aufgrund der Rotationsbewegung der Walze entgegengebrachte Widerstand und damit auch die Stromaufnahme, dass heißt die Leistung der Walze, im Laufe des Zerkleinerungsverfahrens an veränderte Bedingungen angepasst und damit insgesamt minimiert werden.
- Vorzugsweise sind die Rippen des Rostes, in Richtung der Walzenlängsachse gesehen, W-förmig ausgebildet und zumindest an der mittleren Spitze abgerundet, wobei sich der Scheitelpunkt der mittleren Abrundung der Rippe unterhalb des oberen Endes der Seitenschenkel der Rippe befindet, die Länge der Senkrechten von besagtem Scheitelpunkt zur Walzenlängsachse steuerbar variiert werden kann, aber kleiner ist als die maximale Länge einer Senkrechten durch die Hämmern zur Längsachse der Walze oder gleich dieser Länge ist und größer als der Radius der Walze, und wobei die mittlere Abrundung einen Abschnitt einer zum Umfang der Walze parallelen Kreisbahn darstellt.
- Die das Rost bildenden, in Richtung der Längsachse gesehenen w-förmigen Rippen, deren mittleren Spitzen abgerundet sind, können ebenfalls an den beiden äußeren w-Spitzen Abrundungen aufweisen. Dies hat sich besonders vorteilhaft zur Aufnahme des zu zerkleinernden Materials und dessen Transport zur Reißstelle herausgestellt.
- Die Seitenschenkel der, in Richtung der Walzelängsachse gesehen, w-förmigen Rippe des Rostes ragen dabei vorzugsweise in den Einfüllbereich der Vorrichtung hinein, so dass sie eine Art Trichter bilden, und das zu zerkleinernde Material automatisch allein durch die Schwerkraft bedingt in den Einflussbereich von Walzen und Hämmern gelangt. Verständlicherweise erfolgt dies umso leichter, je größer die Masse des eingefüllten, zu zerkleinernden Materials ist
- Unterhalb des Rostes des ersten Ambosses können ein oder mehrere weitere Vorrichtungen, beispielsweise weitere hämmerähnliche Erhebungen, angeordnet sein, die mit den Hämmern der rotierenden der Walze zusammenwirken, und ebenfalls als Amboss fungieren können. Damit wird ein weiteres Zerkleinern nach dem ersten Zerkleinerungsvorgang durch Rost als Amboss und ersten Hämmern ermöglicht. Vorzugsweise erfolgt das Zusammenwirken mit den weiteren Hämmern, die auf den ersten Hämmern angeordnet sind.
- Die Größe der nach dem Zerkleinerungsvorgang aus der Auslassöffnung austretenden Materialien kann unter anderem beeinflusst werden durch die Zwischenräume, die sich zwischen den einzelnen Rippen des Rostes und den die Hämmer aufweisenden Querschnittsebenen ergibt. Je nach beabsichtigter Weiterverarbeitung des erhaltenen zerkleinerten Materials kann dies bei der konstruktiven Gestaltung der Vorrichtung berücksichtigt werden.
- Vorzugsweise schließt sich an die Zerkleinerungsvorrichtung eine Transportvorrichtung, eine Verpackungsvorrichtung und/oder eine Komprimiervorrichtung, insbesondere eine Ballenpressvorrichtung, an. Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen zur Weiterverarbeitung sind ebenfalls denkbar. Die Transportvorrichtung kann die zerkleinerten Materialien beispielsweise über ein Transportband in einen Container befördern. Es ist ebenfalls möglich, direkt unter der Auslassöffnung einen Container anzubringen. Insbesondere bei Papier ist es bevorzugt, eine Ballenpressvorrichtung anzuschließen, da die sich daraus ergebenden Ballen eine gute Lagerung und ebenso einen leichten Transport ermöglichen.
- Anders als häufig im Stand der Technik zu finden, enthält die vorliegende erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Auslassöffnung vorzugsweise kein siebsartiges Bauteil, das die Größe der auszulassenden, zerkleinerten Teilchen vorgibt, obwohl es generell möglich ist. Dies hat zur Folge, dass üblicherweise das zerkleinerte Material eine Größe aufweist, die beispielsweise im Falle von Papier ein Ballenpressen ermöglicht und gleichzeitig das Herauslösen der zerkleinerten Materialien aus dem Ballen, wie dies im Laufe der Zeit bei einer geringen Größe der Fall wäre, verringert. Bei der eingangs erwähnten Möglichkeit zur Verwendung der Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern beispielsweise von Kühlschränken hat dies zur Folge, dass die verbleibenden zerkleinerten Teile aus den verschiedenen Materialien, aus denen ein Kühlschrank hergestellt wird, wie verschiedene Metalle, verschiedene Kunststoffe oder Schaumstoff, groß genug sind, um relativ gut voneinander getrennt werden zu können. Entstünden jedoch zu kleine Teile, wie das bei dem Stand der Technik üblich ist, so wäre es schwierig, die verschiedenen Materialien wieder voneinander zu trennen.
- Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Zerkleinern, welches das Aufbringen des zu zerkleinernden Materials auf einem Rost, das Zerkleinern von Material mittels auf einer rotierenden Walze angebrachter Hämmer und dem gleichzeitig als Amboss fungierenden Rost, eine derartige Steuerung der Walze, dass diese in regelmäßigen Zeitabständen ihre Drehrichtung umkehrt, und optional eine Änderung des minimalen Abstandes der Rippen des Rostes zur Längsachse der Walze in Abhängigkeit von vorher festgelegten Betriebsparametern umfasst. Geeignetes zu zerkleinerndes Material entspricht dem oben bereits beschriebenen.
- Vorher festgelegte Betriebsparameter stellen beispielsweise der der rotierenden Walze entgegengebrachte Widerstand, die Stromaufnahme der Walze, der durch das eingefüllte, zu zerkleinernde Material auf dem Rost oder den Hämmern erzeugte Druck o.ä. dar.
- Aufgrund der Verwendung von Hämmern, die mit einem als Amboss fungierenden Rost zusammenwirken, erfolgt das Zerkleinern des Materials vorzugsweise mittels Reißen und nicht durch Schneiden. Insbesondere beim Zerkleinern von Papier hat dies den Vorteil, dass die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile, das heißt, das Festfahren der Zerkleinerungswalze sowie das Zusammenpressen des Papiers, das sich aufgrund der herrschenden Kräfte ähnlich auswirkt, wie ein Verschmelzen und sehr harte Klumpen hervorbringt, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden wird.
- Durch Verwendung einer Steuerungseinrichtung können vorzugsweise verschiedene Vorgänge im Laufe des Verfahrens elektronisch geregelt werden, insbesondere die Umdrehungsgeschwindigkeit der Walze, die Leistung der Walze, die Höhe des Rostes in Relation zur Einfüllöffnung, welche vorzugsweise durch Variierung des minimalen Abstandes der Rippen des Rostes zur Längsachse der Walze erfolgen kann, die Zufuhr des zu zerkleinernden Materials, beispielsweise durch Steuerung der Geschwindigkeit eines Transportbandes, und/oder die Weiterverarbeitung des zerkleinerten Materials.
- Im Unterschied zur Rotationsgeschwindigkeit von Walzen in Hämmermühlen aus dem Stand der Technik, die bei ca. 1000 Umdrehung/Minute liegt, wird vorzugsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Walze mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 15 - 100 Umdrehungen/Minute, besonders bevorzugt 20 - 80 Umdrehungen/Minute, ganz besonders bevorzugt 23 - 55 Umdrehungen/Minute betrieben. Sinnvollerweise können verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten vorab eingestellt werden. Erfindungsgemäß wird die Walze dabei durch eine Steuerungseinrichtung so gesteuert, dass sie ihre Drehrichtung _periodisch umkehrt. Dies verhindert nicht nur, dass sich die Hämmer beim Zerkleinerungsvorgang festfahren, sondern verringert gleichzeitig die von der Walze zur Zerkleinerung der Materialien aufzubringende Leistung, da das auf der Walze befindliche zu zerkleinernde Material durch die Umkehrbewegung aufgelockert wird und dadurch den Zerkleinerungsvorgang erleichtert. Der dadurch hervorgerufene Lärmpegel kann dabei auf 80 bis 82 dB reduziert werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform können über die Steuereinrichtung die Zeitabstände zwischen den Richtungsänderungen der Walzenbewegung während des Zerkleinerungsverfahrens variiert werden. So kann beispielsweise nicht nur die Höhe des Rostes in Abhängigkeit des Walzenwiderstandes beim Zerkleinerungsvorgang im Vergleich zur Einfüllöffnung geändert werden, sondern ebenso die Zeitabstände zwischen den Richtungsänderungen der Walzenbewegung. Der Widerstand wird dabei durch die eingefüllte Menge des zu zerkleinernden Materials, dessen Gewicht oder dessen Dichte hervorgerufen. Je grö-βer der Widerstand ist, den die Walze beim Zerkleinerungsvorgang erfährt, desto kleiner sollten die Zeitabstände zwischen den Richtungsänderungen der Walzenbewegungen sein, damit die dadurch bewirkte Auflockerung des zu zerkleinernden Materials den weiteren Zerkleinerungsvorgang erleichtert.
- Das nach dem Zerkleinerungsvorgang erhaltene Material wird vorzugsweise direkt im Anschluss an den Zerkleinerungsvorgang derart weiterverarbeitet, dass es gut lagerfähig oder transportfähig ist. Beispielsweise kann das zerkleinerte Material von der Auslassöffnung über ein Transportband in einen Behälter transportiert, verpackt oder komprimiert werden, wobei besonders bevorzugt ist, das erhaltene zerkleinerte Material zu Ballen zu verpressen.
- Vorzugsweise wird bei dem Verfahren eine oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet.
- Die oben beschriebene Vorrichtung sowie das oben beschriebene Verfahren werden vorzugsweise zur Zerkleinerung von Papier, Pappe und/oder Kartons oder eine oder mehrere dieser Materialien enthaltenden Produkten verwendet. Die oben beschriebene Vorrichtung bzw. das beschriebene Verfahren zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass auch größere Mengen zu zerkleinernder Materialien nicht portionsweise, sondern auf einmal eingefüllt und zerkleinert werden können. Die dabei erforderliche Motorleistung ist im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen deutlich verringert, ebenso wie der beim Zerkleinerungsvorgang erzeugte Lärmpegel und der bei der Zerkleinerung freigesetzte Schmutz bzw. Staub. Darüber hinaus wird ein Festfahren der Zerkleinerungswalze im Laufe des Zerkleinerungsvorganges vermieden. Dadurch ist es möglich, das gesamte Verfahren vom Transport zur Einfüllöffnung, dem Einfüllen, dem Zerkleinern bis zum dem Weiterverarbeiten nach dem Zerkleinern, beispielsweise dem Ballenverpressen, zu automatisieren.
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.
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Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Blickrichtung der Längsachse der Walze. -
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausFigur 1 in Blickrichtung A, das heißt, eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung. - Entsprechend
Figur 1 enthält eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Gehäuse (1), das nach oben eine Einfüllöffnung (2) und nach unten eine Auslassöffnung (3) aufweist und in dem eine rotierende Walze (4) im wesentlichen horizontal angebracht ist. Die beiden Drehrichtungen der Walze (4) sind in der Zeichnung durch in entgegengesetzte Richtung weisende Pfeile dargestellt. - Auf dem Walzenumfang sind von der Längsachse der Walze (4) wegweisende erste Hämmer (5) fest angebracht. Eine Hämmer (5) aufweisende Querschnittsebene umfasst dabei vorzugsweise zwei symmetrisch angeordnete erste Hämmer (5). In den darauffolgenden Hämmer (5) aufweisenden Querschnittsebenen sind die Hämmer so am Walzenumfang fixiert, dass sie um jeweils 45 ° um die Walzenlängsachse versetzt sind.
- Die ebenen Seitenflächen der Hämmer (5), bezogen auf die Rotationsrichtung der Walze, weisen an ihren beiden Längsseiten spiegelsymmetrisch Taillierungen auf. Die dadurch gebildete gekrümmte Vorderseite der Hämmer (5), bezogen auf die Rotationsrichtung der Walze (4), bewirkt ein Fixieren des zu zerkleinernden Materials beim durch die Rotationsbewegung hervorgerufenen Transport zum Rost (7), an dem das Zerkleinern in Form von Reißen durch Zusammenwirken mit den Hämmern (5, 6) erfolgt.
- Die durch Oberseite und Vorder- bzw. Rückseite der Hämmer (5) gebildete Kante ist jeweils flächenmäßig in Richtung der Vorderseite bzw. Rückseite abgeflacht. Auf diesen flächenmäßigen Abflachungen (13) befinden sich weitere Hämmer (6). Die maximale Länge einer Senkrechten durch die Hämmer (5, 6) zur Längsachse der Walze (4) ist mit b bezeichnet und entspricht dem maximalen Radius einer durch die Hämmer beschriebenen Kreisbahn.
- Im Gehäuse ist oberhalb der Walze (4) ein als Amboss fungierender Rost (7) angebracht, dessen Rippen, in Richtung der Walzenlängsachse gesehen, W-förmig ausgebildet sind.
- Der w-förmige Rost (7) weist sowohl eine mittlere Abrundung mit dem Scheitelpunkt (a1) als auch Abrundungen jeweils an den äußeren Spitzen auf. Die Länge der Senkrechten vom Scheitelpunkt a1 der mittleren Abrundung, der, in Richtung der Walzenlängsachse gesehen, w-förmigen Rippe des Rostes (7) zur Walzenlängsachse ist mit a bezeichnet. Die Länge der Senkrechten (a) ist kleiner als die maximale Länge (b) einer Senkrechten durch die Hämmer (5, 6) zur Längsachse der Walze (4), die dem maximalen Radius, einer von den Hämmern (5, 6) beschriebenen Kreisbahn entspricht, oder gleich dieser Länge, und größer als der Radius der Walze (4). Dies bedeutet, dass ein Teil der Hämmer, entsprechend der Differenz aus der maximalen Länge (b) der Senkrechten durch die Hämmer (5, 6) zur Längsachse der Walze (4) und der Länge der Senkrechten (a), über den Rippen des Rostes (7) in Richtung Einfüllöffnung (2) herausragt oder sich mit diesen auf gleicher Höhe befindet.
- Die einzelnen Rippen des Rostes (7) sind des weiteren jeweils mit zwei Gegenhaltungsvorrichtungen (8) bestückt, welche aufgrund ihrer Form dazu dienen, dass in den äußeren Abrundungen der w-förmigen Rippen des Rostes (7) befindliche zu zerkleinernde Material bei der Rotationsbewegung der Walze (4) zum Zerkleinerungspunkt zu fixieren. Die Länge der Senkrechten (a) ist veränderbar, indem der Rost (7) über einen oder mehrere stufenlos verstellbare Hydraulikzylinder (10) hinauf oder hinab bewegt wird. Dadurch ändert sich die Höhe des Rostes (7) in Richtung der Einfüllöffnung (2) und damit auch der Anteil der Hämmer (5, 6), der über dem Rost (7) in Richtung Einfüllöffnung (2) hinausragt.
- Zum Zerkleinern wird das zu zerkleinernde Material über die Einfüllöffnung (2) eingefüllt und kommt dann teilweise auf dem Rost (7) und teilweise auf dem aus dem Rost (7) herausragenden Teil der Hämmer (5, 6) zum Liegen. Durch die Rotationsbewegung der Walze (4) wird das zu zerkleinernde Material in Richtung der äußeren Schenkel der, in Richtung der Walzenlängsachse gesehen, w-förmigen Rippen des Rostes (7) transportiert und durch Zusammenwirken der Hämmer (5, 6) mit dem Rost (7), insbesondere im Bereich des rechten bzw. linken Scheitelpunktes, je nach Drehrichtung der Walze, der äußeren Abrundungen der, in Richtung der Walzenlängsachse gesehen, w-förmigen Rippen.
- Das aus dem Hauptzerreißvorgang resultierende bereits zerkleinerte Material fällt durch die Schwerkraft nach unten und kann dort über eine Nebenreißvorrichtung weiter zerkleinert werden. Die Nebenreißvorrichtung wird vorliegend durch die trichterförmig angeordneten Bauteile (11) gebildet, auf denen ebenfalls als Amboss fungierende weitere Bauteile (9) angeordnet sind, die im Verlauf der weiteren Drehbewegung der Walze erneut mit den Hämmern (5, 6) zusammenwirken. Das dabei erhaltene zerkleinerte Material tritt dann durch die Auslassöffnung (3) aus der Zerkleinerungsvorrichtung aus.
- An die Auslassöffnung (3) kann sich (in der Figur nicht gezeigt) eine Vorrichtung zum Weiterverarbeiten, wie ein Transportband, das beispielsweise in einen Container oder zu einer Verpackungsvorrichtung führt, oder insbesondere eine Ballenpresse, anschließen.
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Figur 2 stellt eine Aufsicht auf die Einfüllöffnung (2) dar, mit den Gehäusewänden (1) und der in der Mitte sich befindlichen Walze (4). In gleichmäßigen Abständen parallel zur Querschnittsebene der Walze (4) sind auf dem Walzenumfang von der Längsachse der Walze (4) wegweisend erste Hämmer (5) angebracht, die an den abgeflachten flächenmäßigen Kanten (13) aus Oberseite und Vorderseite bzw. Rückseite die weiteren Hämmer (6) aufweisen. - Die Figur verdeutlicht zudem, dass bei aufeinanderfolgenden, Hämmer (5, 6) aufweisenden Querschnittsebenen die Hämmer (5) versetzt angeordnet sind, da sich die weiteren Hämmer (6) entsprechend an unterschiedlichen Stellen des Walzenumfangs befinden. In den durch die Hämmer (5) benachbarter, Hämmer (5) aufweisender Querschnittsebenen gebildeten Zwischenräumen sind die Rippen des Rostes (7) angeordnet. Die einzelnen Rippen weisen jeweils zwei sich gegenüberliegend befindliche Gegenhaltungsvorrichtungen (8) auf.
- Die Rippen des Rostes (7) sind so in den durch die Hämmer (5) benachbarter, Hämmer (5) aufweisender Querschnittsebenen ausgebildeten Zwischenräumen angeordnet, dass sich zwischen den Rippen und den die Rippe umgebenden Hämmern (5) weitere Zwischenräume (12) ausbilden, die das durch das Zusammenwirken der als Amboss fungierenden Rippen und der Hämmer (5, 6) entstehende, zerkleinerte Material aufnehmen. Die Größe dieser Zwischenräume (12) beeinflusst unter anderem die Größe der nach dem ersten Zerkleinerungsschritt erhaltenen Materialien.
Claims (18)
- Vorrichtung zum Zerkleinern umfassend ein Gehäuse (1)
mit einer Einfüllöffnung (2), einer Auslassöffnung (3) und einer im wesentlichen horizontal im Gehäuse angeordneten, rotierenden Walze (4), die so gesteuert ist, dass sie in regelmäßigen Zeitabständen ihre Drehrichtung umkehrt, wobei in gleichmäßigen Abständen parallel zur Querschnittsebene der Walze (4) auf dem Walzenumfang von der Längsachse der Walze (4) weg weisende erste Hämmer (5) angebracht sind, einen oberhalb der Walze (4) im Gehäuse angebrachten, als Amboss fungierenden Rost (7)
wobei der minimale Abstand der Rippen des Rostes (7) zur Längsachse der Walze (4) kleiner als die maximale Länge einer Senkrechten durch die Hämmer (5, 6) zur Längsachse der Walze (4) oder gleich dieser Länge und größer als der Radius der Walze (4) ist, und der minimale Abstand der Rippen des Rostes (7) zur Längsachse der Walze (4) in Richtung der Einfüllöffnung (2) einstellbar ist, und wobei die Rippen so angeordnet sind, dass sie sich in den Zwischenräumen befinden, die durch die Hämmer (5) benachbarter Hämmer (5) aufweisender Querschnittsebenen gebildet werden dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung für die Walze (4) umfasst, die die Walze so steuert, dass die Walze (4) in regelmäßigen Zeitabständen ihre Drehrichtung umkehrt und wobei auf den ersten Hämmern (5) ein oder mehrere weitere Hämmer (6) angeordnet sind; - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Hämmer enthaltenden Querschnittsebene zwei oder mehr Hämmer (5) symmetrisch auf dem Walzenumfang angeordnet sind.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen der ersten Hämmer (5) parallel zur Querschnittsebene verlaufen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hämmer (5) in verschiedenen Querschnittsebenen so am Walzenumfang angeordnet sind, dass Seitenflächen der Hämmer (5) bei aufeinanderfolgenden Querschnittsebenen in Richtung der Walzenlängsachse gesehen zur Deckung kommen oder sukzessive um jeweils einen identischen Winkel in derselben Richtung um die Walzenlängsachse versetzt sind, wobei mindestens so viele Hämmer (5) aufweisende Querschnittsebenen vorliegen, dass bei mindestens zwei Querschnittsebenen die Seitenflächen der Hämmer (5) in Richtung der Walzenlängsachse gesehen wieder zur Deckung kommen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Hämmer (5) aufweisenden Querschnittsebene zwei Hämmer (5) symmetrisch auf dem Walzenumfang angeordnet sind, und die Hämmer (5) benachbarter Hämmer (5) aufweisender Querschnittsebenen um 45° um die Walzenlängsachse versetzt angeordnet sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen der ersten Hämmer (5) in Richtung der Walzenlängsachse gesehen an den beiden Längsseiten Taillierungen aufweisen.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taillierungen spiegelsymmetrisch sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7; dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand der Rippen des Rostes (7) zur Längsachse der Walze (4) stufenlos oder stufenweise in Richtung der Einfüllöffnung (2) variierbar ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen des Rostes (7), in Richtung der Walzenlängsachse gesehen, W-förmig ausgebildet sind und die Rippen zumindest an der mittleren Spitze abgerundet sind, wobei sich der Scheitelpunkt der mittleren Abrundung der Rippe unterhalb des oberen Endes der Seitenschenkel der Rippe befindet, die Länge der Senkrechten von besagtem Scheitelpunkt zur Walzenlängsachse steuerbar variiert werden kann, aber kleiner ist als die maximale Länge einer Senkrechten durch die Hämmern (5, 6) zur Längsachse der Walze (4) oder gleich dieser Länge ist und größer als der Radius der Walze (4), und wobei die mittlere Abrundung einen Abschnitt einer zum Umfang der Walze (4) parallelen Kreisbahn darstellt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Rosts (7) als erstem Amboss ein oder mehrere weitere Vorrichtungen (9), die als Amboss fungieren, angeordnet sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine elektronische Einrichtung zur Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Walze (4), der Leistung der Walze (4) und/oder des minimalen Abstandes der Rippen des Rostes (7) zur Längsachse der Walze (4) aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zerkleinerungsvorrichtung eine Transportvorrichtung, eine Verpackungsvorrichtung und/oder eine Komprimiervorrichtung, insbesondere eine Ballenpressvorrichtung, anschließt.
- Verfahren zum Zerkleinern mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend das Aufbringen des zu zerkleinernden Materials auf einem Rost, das Zerkleinern von Material mittels auf einer rotierenden Walze angebrachter Hämmer und dem gleichzeitig als Amboss fungierenden Rost, und optional eine Änderung des minimalen Abstandes der Rippen des Rostes (7) zur Längsachse der Walze (4) in Abhängigkeit von vorher festgelegten Betriebsparametern, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (4) so gesteuert wird, dass diese in regelmäßigen Zeitabständen ihre Drehrichtung umkehrt.
- Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinern mittels Reißen erfolgt.
- Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Walze (4), die Leistung der Walze (4), der minimale Abstand der Rippen des Rostes (7) zur Längsachse der Walze (4), die Zufuhr des zu zerkleinernden Materials und/oder die Weiterverarbeitung des zerkleinerten Materials elektronisch gesteuert werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitabstände zwischen den Richtungsänderungen der Walzenbewegung während des Zerkleinerungsverfahrens variieren.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zerkleinerte Material anschließend in einen Behälter transportiert, verpackt oder komprimiert, insbesondere zu Ballen verpresst, wird.
- Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12 und/oder des Verfahrens nach den Ansprüchen 13 bis 17 zum Zerkleinern von Papier, Pappe und/oder Karton oder eine oder mehrere dieser Materialien enthaltenden Produkten.
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