EP2374544A2

EP2374544A2 - Vorrichtung zum Zerkleinern von kompostierbarem Material

Info

Publication number: EP2374544A2
Application number: EP11002975A
Authority: EP
Inventors: Josef Willibald
Original assignee: J Willibald GmbH; Willibald J GmbH
Current assignee: J Willibald GmbH; Willibald J GmbH
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: EP2374544B1; DE102010014797A1; EP2374544A3; PL2374544T3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerkleinerungsvorrichtung für kompostierbares Material, insbesondere für pflanzliche Abfälle, mit einem in einer vorgegebenen Richtung (R) rotierenden Arbeitszylinder (5), auf dessen Mantelfläche mit der Rotation umlaufende Primärschneidwerkzeuge (6) angeordnet sind, und einen Sekundärschneidwerkzeugträger (7) mit Sekundärschneidwerkzeugen (8.1,8.2,8.3) , die relativ zu den Primärschneidwerkzeugen ruhen, sodass das Material zwischen den Primärschneidwerkzeugen und den Sekundärschneidwerkzeugen zerkleinert wird. Erfindungsgemäß ist der Sekundärwerkzeugträger (7) so ausgebildet, dass er den Arbeitszylinder (5), in Rotationsrichtung (R) bei einem Eintrittbereich (E) für das zu zerkleinernde Material beginnend und sich bis zu einem Austrittsbereich (A) für das zerkleinerte Material erstreckend, konzentrisch umschließt. Die Sekundärschneidwerkzeuge (8.1,8.2,8.3) sind im Eintrittsbereich, im Austrittsbereich und im Bereich vorhanden, wobei die Ausführungsformen der Sekundärschneidwerkzeuge und/oder deren Positionen auf dem Sekundärwerkzeugträger in den aufeinander folgenden Bereichen verschieden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerkleinerungsvorrichtung für kompostierbares Material, insbesondere für pflanzliche Abfälle nebst Abfällen aus Altholz, wie Paletten, Bauholz und dergleichen Materialien, umfassend einen in einer vorgegebenen Richtung rotierenden Arbeitszylinder, auf dessen Mantelfläche mit der Rotation umlaufende Primärschneidwerkzeuge angeordnet sind, und einen Sekundärschneidwerkzeugträger, auf dem relativ zu den Primärschneidwerkzeugen ruhende Sekundärschneidwerkzeuge angeordnet sind, sodass das Material zwischen den Primär- und Sekundärschneidwerkzeugen zerkleinert wird.
Zerkleinerungsvorrichtungen dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie besitzen Arbeitszylinder, auch als Rotoren oder Walzen bezeichnet, auf deren Mantelflächen radial nach außen gerichtete Hackmesser, Zähne, Dornen, Stacheln oder sonstige Arbeitswerkzeugen angeordnet sind, die mit dem Arbeitszylinder umlaufen und dabei das zu zerkleinernde Material, das dem Arbeitszylinder zugeführt wird, im Zusammenwirken mit relativ dazu stillstehenden Gegenwerkzeugen zerkleinern.
Diese Werkzeuge sind mit Schneiden oder schneidenartigen Anschliffen versehen, die spaltend auf das zum Zerkleinern zugeführte Material einwirken. Darunter sind Werkzeuge bekannt, die zur starren Befestigung auf der Mantelfläche des Arbeitszylinders ausgebildet und ausschließlich mit Schneiden versehen sind, die aufgrund der vorgegebenen Ausrichtung des Werkzeuges auf dem Arbeitszylinder stets in dessen Rotationsrichtung weisen, sich so beim Betreiben der Vorrichtung fortwährend im Eingriff mit dem Material befinden und dem Verschleiß unterliegen.
Die Wirkungsweise eines solchen Werkzeuges und seine Anordnung auf dem Arbeitzylinder einer Zerkleinerungsvorrichtung sind zum Beispiel in DE 10 2007 043 687 A1 beschrieben.
Ein weiteres, schlegelartig ausgebildetes Arbeitswerkzeug zur Abfallzerkleinerung von kompostierbarem Material beschreibt das Gebrauchsmuster DE 92 03 651 U1 . Auch dieses Werkzeug ist zur starren Befestigung auf der Mantelfläche eines Arbeitszylinders vorgesehen und mit Schneiden ausgestattet, die ebenfalls stets in die Umlaufrichtung weisen.
Nachteilig bei diesen Werkzeugen ist, dass nach Ablauf der Standzeit das Werkzeug zum Nachschärfen der Schneiden aus der Zerkleinerungsvorrichtung entnommen werden muss, was insbesondere dann unerwünschte Stillstandszeiten zur Folge hat, wenn es sich um eine mobile Zerkleinerungsvorrichtung handelt und das Nachschleifen in einer sich fernab vom Einsatzort befindenden Werkstatt vorgenommen werden muss.
In DE 297 14 130 U1 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung beschrieben, bei welcher der Arbeitszylinder mit Werkzeugen in Form von Wendeschneidplatten bestückt ist. Diese Schneidplatten sind mit Schneiden versehen, von denen sich lediglich eine Teilanzahl stets aktiv in Materialeingriff befindet, während die übrigen Schneiden nicht in die Rotationsrichtung weisen und so unbenutzt passiv als Reserve dienen. Nach Abnutzung der ersten Teilanzahl der Schneiden wird die Schneidplatte gewendet, sodass die bis dahin unbenutzten Schneiden zum Einsatz kommen. Stillstandszeiten vor Ort werden auf diese Weise in Grenzen gehalten.
Nachteil ist hierbei allerdings, dass das Lösen dieser Schneidplatten vom Arbeitszylinder und ihre erneute Befestigung nach dem Wenden immer noch sehr zeitaufwendig sind. Weiterhin nachteilig ist, dass die Ausrichtung der Schneiden, ihre Anordnung auf der Schneidplatte und auch die Geometrie der Schneidplatte nicht für die Zerkleinerung von Abfällen mit hohem Grünanteil geeignet sind.
Nachteilig bei einer weiteren Art von Zerkleinerungsvorrichtungen, wie sie beispielsweise in DE 10 2004 031 932 A1 beschrieben ist, sind Unterbrechungen wegen Materialstau, der insbesondere beim Zerkleinern von Abfällen mit hohem Grünanteil vorkommt.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug für eine gattungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung so zu gestalten, dass die genannten Nachteile vermieden, zumindest aber wesentlich reduziert werden.
Diese Aufgabe wird mit einer Zerkleinerungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art/Gattung dadurch gelöst, dass

der Sekundärschneidwerkzeugträger so ausgebildet ist, dass er den Arbeitszylinder, in Rotationsrichtung bei einem Eintrittbereich für das zu zerkleinernde Material beginnend und sich bis zu einem Austrittsbereich für das zerkleinerte Material erstreckend, konzentrisch umschließt, und
im Eintrittsbereich, im Austrittsbereich und in dem Bereich dazwischen die Sekundärschneidwerkzeuge angeordnet sind, wobei
die Ausführungsformen der Sekundärschneidwerkzeuge und/oder
ihre Positionen auf dem Sekundärschneidwerkzeugträger in den aufeinander folgenden Bereichen verschieden sind.

In einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung sind die Sekundärschneidwerkzeuge im Eintrittsbereich auf einer Mantellinie angeordnet und auf dieser Mantellinie so positioniert, dass jedem umlaufenden Primärschneidwerkzeug ein Sekundärschneidwerkzeug zugeordnet ist. Dagegen sind im Zwischenbereich Sekundärschneidwerkzeuge auf mehreren in Rotationsrichtung aufeinander folgenden Mantellinien vorhanden, wobei die Sekundärschneidwerkzeuge von Mantellinien zu Mantellinie in unterschiedlicher Anzahl und auf unterschiedlichen Positionen den umlaufenden Primärschneidwerkzeugen zugeordnet sind. Die Sekundärschneidwerkzeuge im Austrittsbereich sind wiederum auf einer Mantellinie angeordnet und auf dieser Mantellinie vorzugsweise so positioniert, dass jedem umlaufenden Primärschneidwerkzeug ein Sekundärschneidwerkzeug zugeordnet ist.
Im Rahmen dieser Erfindung sind zwecks besserer Unterscheidung die umlaufenden Schneidwerkzeuge als Primärschneidwerkzeuge bezeichnet, die Gegenschneidwerkzeuge als
Sekundärschneidwerkzeuge und der Träger für die
Gegenschneidwerkzeuge als Sekundärschneidwerkzeugträger. Mit Mantellinien im Sinne der Erfindung sind parallel zur Rotationsachse des Arbeitszylinders ausgerichtete Geraden gemeint. Unter Zuordnung von Primärschneidwerkzeugen zu Sekundärschneidwerkzeugen und umgekehrt ist zu verstehen, dass die an einem Primärschneidwerkzeug ausgebildeten Schneiden mit den Schneiden am zugeordneten Sekundärschneidwerkzeug bezüglich der Zerkleinerung im Wirkzusammenhang stehen.
In einer zweiten Ausführungsform der Zerkleinerungsvorrichtung sind die Sekundärschneidwerkzeuge im Eintrittsbereich um einen Winkel β schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkachse parallel zur Rotationsachse des Arbeitszylinders ausgerichtet ist. Bei Verschwenkung der Sekundärschneidwerkzeuge um den Winkel β erfolgt soweit, bis sich diese nicht mehr im Eingriff mit den umlaufenden Primärschneidwerkzeugen befinden.
In einer dritten Ausführungsform ist der gesamte
Sekundärschneidwerkzeugträger um einen Winkel γ schwenkbar gelagert, wobei auch die diesbezügliche Schwenkachse parallel zur Rotationsachse des Arbeitszylinders ausgerichtet ist. Dabei ist die Verschwenkung des Sekundärschneidwerkzeugträger soweit vorgesehen, dass die Sekundärschneidwerkzeuge außer Eingriff mit den Primärschneidwerkzeugen kommen oder mit der Verschwenkung zumindest ihr radial zum Arbeitszylinder gemessener Abstand um ein vorgegebenes Maß verringert oder erhöht wird.
Als Stellantriebe können jeweils pneumatische oder hydraulische Antriebe vorgesehen und über Hebelgetriebe mit den verschwenkbar gelagerten Baugruppen verbunden sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Zerkleinerungsvorrichtung sind die Primärschneidwerkzeuge in Form von Schneidplatten ausgeführt, und jedes Primärschneidwerkzeug ist mit zwei Gruppen von Schneiden versehen, die sich bezogen auf eine Symmetrieachse symmetrisch gegenüberstehen. Die Primärschneidwerkzeuge sind dabei so auf dem Arbeitszylinder angeordnet, dass eine dieser Schneidengruppen in die Rotationsrichtung des Arbeitszylinders, die andere Schneidengruppe dagegen in die zur Rotationsrichtung entgegen gesetzte Richtung weist.
Dabei ragen die Primärschneidwerkzeuge mit einem ersten Teilabschnitt, an dem sich die Schneiden befinden, nach außen über die Mantelfläche des Arbeitszylinders hinaus, während ein zweiter Teilabschnitt durch die Mantelfläche hindurch in den Arbeitszylinder hineinragt und dort mittels Spannelementen von Spanneinheiten starr mit dem Arbeitszylinder verbunden ist. Erfindungsgemäß schließt dabei die Symmetrieachse eines jeden Primärschneidwerkzeuges mit einer Normalen der Mantelfläche einen Winkel α im Bereich 0° ≤ α < 90°, beispielsweise α = 45°, ein. Die Symmetrieachse, die Mantelfläche und die Rotationsachse des Arbeitszylinders liegen dabei in einer gemeinsamen Ebene.
Dabei sind Ausgestaltungen denkbar und in den Schutzbereich der Erfindung eingeschlossen, bei denen alle Primärschneidwerkzeuge bzw. deren Symmetrieachsen in gleicher Richtung, also parallel zueinander, oder auch gegensinnig geneigt sind. Besonders bevorzugt sind die Primärschneidwerkzeuge paarweise auf dem Arbeitszylinder angeordnet, indem sich, bezogen auf eine Normale der Mantelfläche, jeweils zwei Primärschneidwerkzeuge symmetrisch gegenüberstehen und dabei gegensinnig um den Winkel α geneigt sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Primärschneidwerkzeuge eines solchen Paares mit einem gemeinsamen Spannelement einer Spanneinheit an dem Arbeitszylinder lösbar befestigt. Ist die in Rotationsrichtung weisende Schneidengruppe im Verlaufe des Zerkleinerungsprozesses stumpf geworden, können in einfacher Weise das Spannelement und beide sich symmetrisch gegenüberstehenden Primärschneidwerkzeuge mittels eines Handwerkzeuges vom Arbeitszylinder gelöst und die Primärschneidwerkzeuge nach Drehung um 180° um die Normale wieder am Arbeitszylinder befestigt werden, wonach die Ausrichtungen der Schneidengruppe beider Primärschneidwerkzeuge bezogen auf die Rotationsrichtung des Arbeitszylinders vertauscht sind und nun die bisher entgegengesetzt zur Rotationsrichtung orientierten und daher noch scharfen Schneiden in die Rotationsrichtung weisen und künftig an dem Zerkleinerungsprozess beteiligt sind.
Die Schneidkanten an den Sekundärschneidwerkzeugen sind dem Winkel α entsprechend geneigt, sodass sie beim Betreiben der Zerkleinerungsvorrichtung in erforderlicher Weise mit den durchlaufenden Primärschneidwerkzeugen zusammenwirken.
Die an den Primärschneidwerkzeugen ausgebildeten Schneiden und/oder auch die an den Sekundärschneidwerkzeugen ausgebildeten Schneidkanten sind wellenförmig und/oder gezackt geformt.
Die sich mit Abstand gegenüber liegenden Schneiden/ Schneidkanten der Primärschneidwerkzeuge sind bevorzugt körperauswärts ballig oder zu ihrem zweiten Teilabschnitt hin V-förmig verjüngt gestaltet.
Jede Spanneinheit besteht im Wesentlichen aus einem Stützkeil, einem Spannelement und einer Schraube. Dabei sind der Stützkeil und das Spannelement so gearbeitet, dass wie bereits voranstehend beschrieben, zwei Primärschneidwerkzeuge in einer Spanneinheit lösbar befestigt werden können. Die Spanneinheit selbst ist bevorzugt in einer Vertiefung in der Mantelfläche des Arbeitszylinders aufgenommen, wobei die Vertiefung nutenförmig gestaltet ist, achsparallel zur Rotationsachse in der Mantelfläche des Arbeitszylinders angeordnet ist und von der einen Stirnseite bis zur anderen Stirnseite des Arbeitszylinders reicht.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist noch vorgesehen, dass in diesen nutförmigen Vertiefungen Fixpunkte vorgesehen sind, an denen jeweils eine Spanneinheit vorbeschriebener Art festlegbar ist oder die nutförmige Vertiefung derart gestaltet ist, dass eine jede Spanneinheit an jedem beliebigen Punkt innerhalb der nutförmigen Vertiefung festlegbar ist.
Im Arbeitszylinder sind bevorzugt vier oder sechs der genannten nutförmigen Vertiefungen vorgesehen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1: eine mobile Zerkleinerungsvorrichtung für kompostierbares Material in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2a: das aus Primär- und Sekundärschneidwerkzeugträger bestehende Schneidwerk der Zerkleinerungsvorrichtung als Ausschnitt aus Fig. 1,
Fig. 2b: den Sekundärschneidwerkzeugträger aus Fig. 2a in Einzeldarstellung in einer Perspektivansicht,
Fig. 2c: den Sekundärschneidwerkzeugträger in Einzeldarstellung in einer Ansicht mit Blickrichtung auf den Eintrittsbereich für das Material,
Fig. 2c: den Sekundärschneidwerkzeugträger in Einzeldarstellung in einer Draufsicht mit Blickrichtung aus der Rotationsachse des Arbeitszylinders innen auf die Krümmung des Sekundärschneidwerkzeugträgers,
Fig. 3a: ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug in einer Draufsicht,
Fig. 3b: das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug aus Fig. 3a in einer Seitenansicht,
Fig. 4a: den Arbeitszylinder als Ausschnitt aus Fig. 1 in Einzeldarstellung in einem Schnitt durch seine Rotationsachse,
Fig. 4b: den Arbeitszylinder in Einzeldarstellung in einer Seitenansicht mit Blick in Richtung seiner Rotationsachse,
Fig. 5a-5d: einen zweiten Arbeitszylinder aus der Fig. 1 in Einzeldarstellung und verschiedenen Ansichten nebst Details zur Anordnung der Primärschneidwerkzeuge,
Fig. 6a-6c und 7: einen Bestückungsplan bzw. Ansichten der Bestückung des Arbeitszylinders nach den Figuren 5
und Fig. 8a, 8b: ein Primärschneidwerkzeug zweiter Ausführung in zwei Ansichten

In Fig. 1 ist schematisch eine mobile Zerkleinerungsvorrichtung für kompostierbares Material dargestellt. Diese besteht im wesentlichen aus einem auf einem Fahrwerk 1 angeordneten Laderaum 2 für das zu zerkleinernde Material 3 und einer Zuführeinrichtung 4, ausgebildet zum Vorschieben des Materials 3 zu einem Arbeitszylinder 5, der in Richtung R rotiert und auf dessen Umfang Schneidwerkzeuge angeordnet sind, die mit dem Arbeitszylinder 5 umlaufen, und einem Träger mit relativ zu den umlaufenden Schneidwerkzeuge ruhenden Gegenschneidwerkzeugen. Weiterhin ist eine Auswurfeinrichtung 9 für das nun zerkleinerte Material 3 vorhanden.
Wie bereits erwähnt, sind zwecks besserer Unterscheidung die umlaufenden Schneidwerkzeuge als Primärschneidwerkzeuge 6 bezeichnet, die Gegenschneidwerkzeuge als Sekundärschneidwerkzeuge 8 und der Träger für die Gegenschneidwerkzeuge als Sekundärschneidwerkzeugträger 7.
Fig. 2a zeigt in einem Ausschnitt aus Fig. 1 den Arbeitszylinder 5 und den Sekundärschneidwerkzeugträger 7, die gemeinsam das Schneidwerk der Zerkleinerungsvorrichtung bilden. Ersichtlich sind die auf der Mantelfläche 10 des Arbeitszylinders 5 mit der Rotation in Richtung R umlaufenden Primärschneidwerkzeuge 6.
Erfindungsgemäß ist der Sekundärschneidwerkzeugträger 7 kreisbogenförmig so ausgebildet, dass er den Arbeitszylinder 5 konzentrisch umschließt, und zwar in Rotationsrichtung R bei dem Eintrittbereich E für das zu zerkleinernde Material 3 beginnend und sich bis zu dem Austrittsbereich A für das nun zerkleinerte Material 3 erstreckend. Aus Fig. 2a ist weiterhin erkennbar, dass der Sekundärschneidwerkzeugträger 7 im Eintrittsbereich E, im
Austrittsbereich A und im Bereich Z zwischen den beiden Bereichen E und A mit Sekundärschneidwerkzeugen 8 versehen ist.
Die im Eintrittsbereich E vorhandenen Sekundärschneidwerkzeuge 8.1 sind auf einer um einen Winkel β schwenkbaren Welle angeordnet, wobei die Schwenkachse 11 parallel zur Rotationsachse 12 des Arbeitszylinders 5 ausgerichtet ist. Die in Fig. 2a nicht explizit dargestellte Welle ist über einen Schwenkhebel 13 mit einem Stellantrieb 14 verbunden. Die Sekundärschneidwerkzeuge 8.1 befinden sich in der in Fig. 2a gezeigten Situation im Eingriff mit den umlaufenden Primärschneidwerkzeugen 6, d.h. das Material 3 wird zwischen den Sekundärschneidwerkzeuge 8.1 und den durchlaufenden Primärschneidwerkzeugen 6 in einem ersten Schritt zerkleinert. Werden die Sekundärschneidwerkzeuge 8.1 um den Winkel β verschwenkt, geraten die aus dem Flugkreis der Primärschneidwerkzeugen 6 und befinden sich nicht mehr mit diesen im Eingriff.
Die Verschwenkung um den Winkel β erfolgt beispielsweise zum Zweck der Reinigung des Eintrittsbereiches E oder insbesondere dann, wenn es zu Betriebsstörungen aufgrund von sich in diesem Bereich stauendem Material 3 kommt. Der Stellantrieb 14 kann ein hydraulischer Antriebszylinder sein, der manuell angesteuert wird.
Die im Zwischenbereich Z vorhandenen Sekundärschneidwerkzeuge 8.2 und im Austrittsbereich A vorhandenen Sekundärschneidwerkzeuge 8.3 sind im Gegensatz zu den Sekundärschneidwerkzeugen 8.1 fest mit dem Sekundärschneidwerkzeugträger 7 verbunden. Allerdings ist der Sekundärschneidwerkzeugträger 7 um eine Schwenkachse 15, die ebenso wie die Schwenkachse 11 parallel zur Rotationsachse 12 des Arbeitszylinders 5 ausgerichtet ist, um einen Winkel γ schwenkbar gelagert. Die Verschwenkung um den Winkel γ kann mittels eines Stellantriebes 16 veranlasst werden. Als Stellantrieb 16 kann ebenfalls ein hydraulischer Antriebszylinder vorgesehen sein.
Die Sekundärschneidwerkzeuge 8.2, 8.3 befinden sich in der in Fig. 2a gezeigten Situation im Eingriff mit den umlaufenden Primärschneidwerkzeugen 6, d.h. das Material 3 wird zwischen den Sekundärschneidwerkzeugen 8.2, 8.3 und den durchlaufenden Primärschneidwerkzeugen 6 weiter zerkleinert.
Wird der Sekundärschneidwerkzeugträger 7 um den Winkel γ verschwenkt, geraten die Sekundärschneidwerkzeuge 8.2, 8.3 aus dem Flugkreis der Primärschneidwerkzeugen 6 und befinden sich mit diesen nicht mehr im Eingriff.
Die Schwenkung um den Winkel γ erfolgt beispielsweise zum Zweck der Reinigung des Zwischenbereiches Z und des Austrittsbereiches A oder insbesondere dann, wenn es zu Betriebsstörungen aufgrund von sich in diesen Bereichen stauendem Material 3 kommt. Außerdem kann eine hier symbolisch dargestellte Distanzeinrichtung 17 vorgesehen sein, die zur Einstellung des radialen Abstandes zwischen den Sekundärschneidwerkzeugen 8.2, 8.3 und den durchlaufenden Primärschneidwerkzeugen 6 dient.
Fig. 2b zeigt den Sekundärschneidwerkzeugträger 7 in Einzeldarstellung in einer Perspektivansicht. Hieraus ist zu erkennen, dass die Sekundärschneidwerkzeuge 8.1, 8.2, 8.3 in den einzelnen Bereichen E, Z und A zwar jeweils auf Mantellinien, also parallel zur Krümmungsmitte des Sekundärschneidwerkzeugträgers 7 bzw. zur Rotationsachse des Arbeitszylinders 5, jedoch auf den einzelnen Mantellinien in unterschiedlichen Abständen zueinander positioniert sind. Selbstverständlich ist dabei jeder Position eines Sekundärschneidwerkzeuges 8.1, 8.2, 8.3 auf dem Sekundärschneidwerkzeugträger 7 die Position mindestens eines Primärschneidwerkzeuges 6 auf dem Arbeitszylinder 5 zugeordnet und steht mit diesem im Wirkzusammenhang bei der Zerkleinerung des Materials 3.
Ein im Vergleich zum Stand der Technik wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass dem sich während des Zerkleinerungsprozesses in Rotationsrichtung bewegenden Material 3 aufgrund der unterschiedlichen Abstände der Sekundärschneidwerkzeuge 8.1, 8.2, 8.3 in den aufeinander folgenden Mantellinien Bewegungsimpulse senkrecht zur Durchlaufrichtung aufgezwungen werden, die ein Hin- und Herwenden des bereits im Eintrittsbereich E vorzerkleinerten Materials bewirken, wodurch die Effizienz der Materialzerkleinerung erhöht wird.
Details der erfindungsgemäßen Ausbildung des Sekundärschneidwerkzeugträgers 7 werden anhand der Darstellungen in Fig. 2c und Fig. 2d noch weiter verdeutlicht. Dabei zeigt Fig. 2c den Sekundärschneidwerkzeugträger 7 in einer Ansicht mit Blickrichtung auf den Eintrittsbereich E für das Material 3, und Fig. 2d den Sekundärschneidwerkzeugträger 7 in einer Draufsicht mit Blickrichtung aus der Rotationsachse des Arbeitszylinders innen auf die Krümmung des Sekundärschneidwerkzeugträgers 7.
Die Primärschneidwerkzeuge 6 sind in dem hier gewählten Beispiel in Form von Schneidplatten ausgeführt. In Fig. 3a ist eine solche Schneidplatte in einer Draufsicht, in Fig. 3b in einer dazugehörigen Seitenansicht dargestellt.
Wie aus Fig. 3a ersichtlich, ist das Primärschneidwerkzeuge 6 in einem Teilabschnitt TA1 mit Schneiden S versehen, die an konvex gewölbten Flächen ausgebildet sind und die sich, bezogen auf eine Symmetrieachse SA, spiegelsymmetrisch gegenüberstehen. Die Schneiden S sind teils wellenförmig, teils gezackt geformt.
Aus der Seitenansicht in Fig. 3b ist erkennbar, dass das Primärschneidwerkzeug 6 im Teilabschnitt TA1 durch planparallele Flächen begrenzt ist, und aus der Zusammenschau von Fig. 3a und Fig. 3b ergibt sich, dass die Schneiden S prinzipiell dort ausgebildet sind, wo die konvexen auf die planen Begrenzungsflächen treffen.
Ein zweiter Teilabschnitt TA2 des Primärschneidwerkzeuges 6 ist zur Befestigung auf dem Arbeitszylinder 5 mittels eines Spannelementes 20 ausgebildet (vgl. Fig. 4a) und weist zu diesem Zweck Ansätze 18 und 19 auf, wovon der Ansatz 18 zur Fixierung der Position und der Ansatz 19 zur stabilen Ausrichtung des Primärschneidwerkzeuges 6 auf dem Arbeitszylinder 5 dient.
Fig. 4a zeigt den Arbeitszylinder 5 in Einzeldarstellung in einem Schnitt durch die Rotationsachse 12. Wie daraus ersichtlich, stehen sich jeweils zwei zu einer Normalen N um einen Winkel α, hier beispielsweise α = 45°, geneigte Primärschneidwerkzeuge 6 symmetrisch gegenüber. Die Normale N, die Symmetrieachsen SA und die Rotationsachse 12 liegen in der Schnittebene.
In den Erfindungsgedanken eingeschlossen sind außer einem Winkel α = 45° ausdrücklich auch davon abweichende Winkelgrößen aus dem Bereich 0° ≤ α < 90. Auch Anordnungen, bei denen die Primärschneidwerkzeuge 6 eines solchen Paares nicht wie hier gezeigt in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse 12 auseinander streben, sondern sich ihr Abstand voneinander in radialer Richtung verjüngt, liegen ausdrücklich ebenfalls im Schutzbereich der Erfindung.
Zur Befestigung der beiden Primärschneidwerkzeuge 6 eines solchen Paares dient ein gemeinsames Spannelement 20, das mittels einer Schraube 21 mit dem Arbeitszylinder 5 verbunden ist. Jedes der Primärschneidwerkzeuge 6 liegt dabei auf einem Stützkeilen 22 auf, der den Neigungswinkel definiert.
Mit dieser Befestigung ist es im Bedarfsfall leicht möglich, die Schraube 21, das Spannelement 20 und beide Primärschneidwerkzeuge 6 mittels eines Handwerkzeuges vom Arbeitszylinder 5 zu lösen, dann die beiden Primärschneidwerkzeuge 6 um die Normale N um 180° zu drehen und wieder auf dem Arbeitszylinder 5 zu befestigen, sodass nun die Ausrichtung der Schneidengruppen der Primärschneidwerkzeuge 6 vertauscht ist und die bisher entgegengesetzt zur Rotationsrichtung orientierten und daher noch scharfen Schneiden in die Rotationsrichtung weisen und nun an dem Zerkleinerungsprozess beteiligt sind.
Unkompliziert und ohne großen Zeitaufwand werden so beim Betreiben einer mobilen Zerkleinerungsvorrichtung vor Ort abgenutzte gegen noch scharfe Schneiden getauscht. Das Nachschärfen der Schneiden kann zu einem späteren Zeitpunkt in einer Werkstatt vorgenommen werden.
Fig. 4b zeigt den in vorstehend beschriebener Weise mit Primärschneidwerkzeugen 6 bestückten Arbeitszylinder 5 in einer Seitenansicht mit Blick in Richtung der Rotationsachse 12. Wie hier zu erkennen ist, sind die Primärschneidwerkzeuge 6 beispielsweise auf vier Mantellinien angeordnet, die um jeweils 90° in Rotationsrichtung R versetzt sind.
In Rotationsrichtung R vor und hinter den Primärschneidwerkzeugen 6 können Auflaufkeile 23 und Ablaufkeile 24 für das Material 3 vorgesehen sein, um die Effizienz der Zerkleinerung weiter zu steigern.
Die Erfindung ist nicht auf das Dargestellte und die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst insbesondere auch Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmale bzw. Elementen gebildet werden können. Weiterhin können einzelne, in Verbindung mit den Figuren beschriebene Merkmale bzw. Funktionsweisen für sich allein genommen eine selbständige Erfindung darstellen. Die Anmelderin behält sich also vor, noch weiter bisher nur in der Beschreibung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren offenbarte Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung zu beanspruchen. Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind somit lediglich Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes.
So besteht ein weiteres Ausführungsbeispiel derart, dass der Arbeitszylinder 5' anstatt vier hier sechs nutförmige Vertiefungen V1, ... , V6 besitzt, die ebenfalls achsparallel in dessen Mantelfläche 10' eingearbeitet sind und zur Aufnahme der Primärschneidwerkzeuge 6' mitsamt deren Spanneinheit 25 dient, siehe Fig. 5a, 5b, 5c.
Die Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung den Belegungsplan dieses Arbeitszylinders 5' mit den Primärschneidwerkzeugen 6'. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich, sind die verschiedensten Positionen von Primärschneidwerkzeugen möglich. Die fettgeschwärzten Balken symbolisieren jeweils ein Primärschneidwerkzeug, hier ein Primärschneidwerkzeug 6'. Entsprechend des gewählten Positionsschemas sind dann auch die
Sekundärschneidwerkzeuge 8, 8... auf dem
Sekundärschneidwerkzeugträger 7 anzuordnen.
Die Wahl des betreffenden Positionsschemas bleibt dem Anwender vorbehalten. Wichtig und zur Erfindung gehörend ist, dass dem Anwender erstmals Gelegenheit gegeben wird, entweder selbst zu wählen oder entsprechend seiner Wahl beim Hersteller in Auftrag zu geben, dass die Anordnung der Primärschneidwerkzeuge und der Sekundärschneidwerkzeuge noch spezieller auf seine Anforderungen im Betrieb der Zerkleinerungsvorrichtung eingegangen werden kann. Je nachdem, ob das geschredderte Gut gröberen oder feineren Korns sein soll, oder welche Materialien mit der Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert werden sollen, wird der Anwender seine Wahl betreffend dem Positionsschema der Schneidwerkzeuge wählen.
In weiterer spezieller Ausführung der Erfindung ist noch vorgesehen, dass die Nebenschneide SN eines jeden Primärschneidwerkzeuges 6' bezüglich der an den Flugkreis FK der rotierenden Primärschneidwerkzeuge 6' angelegten Tangente entgegen der Rotationsrichtung körpereinwärts, also radial nach innen gerichtet, abfällt, sodass an der Nebenschneide ein Freiwinkel FW1 gebildet ist, s. Fig. 5b.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Abstand L1 zwischen den vorauseilenden Schneidkanten der paarweise befestigten Primärschneidwerkzeuge 6' größer ist als der Abstand zwischen den in Rotationsrichtung nacheilenden Schneidkanten des jeweiligen Paares von Primärschneidwerkzeugen 6, hierzu Einzelheit 5d. Durch diese zweite Maßnahme wird ein weiterer Freiwinkel FW2 geschaffen, der zwischen der Schneidkante SN und einer Sagitalebene der Spanneinheit 25 liegt.
Durch die Bildung dieser Freiwinkel FW1 und FW2, die durch entsprechendes Einspannen der Primärschneidwerkzeuge 6' in den Spanneinheiten 25 erzeugt wird, also nicht selbst am Primärschneidwerkzeug 6' (bzw. 6) angeordnet sind, wird einerseits die nicht aktive Schneide S' geschont, zum anderen wird der Energiebedarf positiv beeinflusst - also gesenkt - sowie gegenüber im Stand der Technik bekannten Methoden eine qualitativ hochwertigere "Biomasse" erzeugt.
In den Figuren 6a, 6b und 6c ist in quasi Schnittdarstellung noch einmal der Belegungsplan des Arbeitszylinders 5' mit Primärschneidwerkzeugen 6' gemäß dem Belegungsschema nach Fig. 7 dargestellt.
In der Fig. 8 und 8a ist ein Primärschneidwerkzeug 6' zweiter Art gezeigt. Die einander mit Abstand gegenüber liegenden Schneiden S' verlaufen von deren oberen Schneidkante körpereinwärts in Richtung ihres zweiten Abschnittes TA2 hin V-förmig verjüngt. Diese Ausführung hat sich insbesondere bei relativ "weichem" Material bewährt.
Kompostierbares Material im Sinne der Erfindung sind Grünschnitt, Holzverpackungen, Holzspermüll, Bauabrissholz, Altholz, Frischholz, Rinden, Industrieholzabfälle und Kompost in den verschiedenen Verrottungsstufen.

Bezugszeichenliste

1: Fahrwerk
2: Laderaum
3: Material
4: Zuführeinrichtung
5, 5': Arbeitszylinder
6, 6': Primärschneidwerkzeug
7: Sekundärschneidwerkzeugträger
8, 8.1, 8.2, 8.3: Sekundärschneidwerkzeuge
9: Auswurfeinrichtung
10, 10': Mantelfläche
11: Schwenkachse
12: Rotationsachse
13: Schwenkhebel
14: Stellantrieb
15: Schwenkachse
16: Stellantrieb
17: Distanzeinrichtung
18, 19: Ansätze
20: Spannelement
21: Schraube
22: Stützkeil
23: Auflaufkeile
24: Ablaufkeile
25: Spanneinheit
A: Austrittsbereich
B: Breite (von Pos. 5, 5')
E: Eintrittsbereich
FK: Flugkreis der rotierenden Primärschneidwerkzeuge
FW1: Freiwinkel (zwischen Nebenschneide und Tangente am Flugkreis FK)
FW2: Freiwinkel (zwischen Nebenschneide und einer Sagitalebene der Spanneinheit)
L1: erster Abstand
L2: zweiter Abstand
N: Normale
R: Rotationsrichtung
S, S': Schneiden
SA: Symmetrieachse
SN: Nebenschneide
TA1, TA2: Teilabschnitte
Z: Zwischenbereich

Claims

Zerkleinerungsvorrichtung für kompostierbares Material (3), insbesondere für pflanzliche Abfälle, umfassend:
- einen in einer vorgegebenen Richtung (R) rotierenden Arbeitszylinder (5), auf dessen Mantelfläche (10) mit der Rotation umlaufende Primärschneidwerkzeuge (6) angeordnet sind, und

- einen Sekundärschneidwerkzeugträger (7), auf dem relativ zu den Primärschneidwerkzeugen (6) ruhende Sekundärschneidwerkzeuge (8.1, 8.2, 8.3) angeordnet sind, wobei

- das Material (3) zwischen den Primärschneidwerkzeugen (6) und den Sekundärschneidwerkzeugen (8.1, 8.2, 8.3) zerkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Sekundärwerkzeugträger (7) so ausgebildet ist, dass er den Arbeitszylinder (5), in Rotationsrichtung (R) bei einem Eintrittbereich (E) für das zu zerkleinernde Material (3) beginnend und sich bis zu einem Austrittsbereich (A) für das zerkleinerte Material (3) erstreckend, konzentrisch umschließt, und

- die Sekundärschneidwerkzeuge (8.1, 8.2, 8.3) im Eintrittsbereich (E), im Austrittsbereich (A) und im Bereich (Z) dazwischen angeordnet sind, wobei

- die Ausführungsformen der Sekundärschneidwerkzeuge (8.1, 8.2, 8.3) und/oder

- deren Positionen auf dem Sekundärwerkzeugträger (7) in den aufeinander folgenden Bereichen (E, Z, A) verschieden sind.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
- die Sekundärschneidwerkzeuge (8.1) im Eintrittsbereich (E) auf einer Mantellinie angeordnet und auf dieser Mantellinie so positioniert sind, dass jedem auf einem Flugkreis umlaufenden Primärschneidwerkzeug (6) ein Sekundärschneidwerkzeug (8.1) zugeordnet ist,

- die Sekundärschneidwerkzeuge (8.2) im Zwischenbereich (Z) auf mehrere in Rotationsrichtung (R) aufeinander folgende Mantellinien verteilt sind, wobei auf den einzelnen Mantellinien den Flugkreisen der Primärschneidwerkzeugen (6) Sekundärschneidwerkzeuge (8.2) in unterschiedlicher Anzahl und auf unterschiedlichen Positionen zugeordnet sind,

- die Sekundärschneidwerkzeuge (8.3) im Austrittsbereich (A) auf einer Mantellinie angeordnet und auf dieser Mantellinie so positioniert sind, dass jedem auf einem Flugkreis umlaufenden Primärschneidwerkzeug (6) ein 8.3) zugeordnet ist.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Sekundärschneidwerkzeuge (8.1) im Eintrittsbereich (E) um einen Winkel β um eine Schwenkachse (11) schwenkbar angeordnet sind, wobei die Schwenkachse (11) parallel zur Rotationsachse (12) des Arbeitszylinders (5) ausgerichtet und ein Stellantrieb (14) vorhanden ist, sodass nach Verschwenkung der Sekundärschneidwerkzeuge (8.1) um den Winkel β diese nicht mehr im Eingriff mit den Primärschneidwerkzeugen (6) stehen.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welcher der Sekundärwerkzeugträger (7) um einen Winkel γ um eine Schwenkachse (15) schwenkbar ist, wobei die Schwenkachse (15) parallel zur Rotationsachse (12) des Arbeitszylinders (5) ausgerichtet und ein Stellantrieb (16) vorhanden ist, sodass nach Verschwenkung des Sekundärwerkzeugträgers (7) um den Winkel γ die Sekundärschneidwerkzeuge (8.2, 8.3) nicht mehr im Eingriff mit den Primärschneidwerkzeugen (6) stehen oder ihr radialer Abstand zu den umlaufenden Primärschneidwerkzeugen (6) zumindest vergrößert ist.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei als Stellantriebe (14, 16) pneumatische oder hydraulische Antriebszylinder und Hebelgetriebe vorgesehen sind.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei
- jedes Primärschneidwerkzeug (6) mit zwei Gruppen von Schneiden (S) versehen ist, die sich, bezogen auf eine Symmetrieachse (SA) symmetrisch gegenüberstehen, sodass eine erste Gruppe in die Rotationsrichtung (R) und die andere Gruppe in die entgegen gesetzte Richtung weist,

- jedes Primärschneidwerkzeug (6) mit einem ersten Teilabschnitt (TA1), an dem sich die Schneiden (S) befinden, nach außen über die Mantelfläche (10) des Arbeitszylinders (5) hinausragt, während

- ein zweiter Teilabschnitt (TA2) durch die Mantelfläche (10) hindurch in den Arbeitszylinder (5) hineinragt und dort starr mit dem Arbeitszylinder (5) so verbunden ist, dass die Symmetrieachse (SA) mit einer Normalen (N) der Mantelfläche (10) einen Winkel α im Bereich 0° ≤ α < 90 einschließt.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Symmetrieachse (SA) mit der Normalen (N) einen Winkel α = 45° einschließen.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei sich jeweils zwei Primärschneidwerkzeug (6), bezogen auf die Normale (N), paarweise symmetrisch gegenüberstehen.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Primärschneidwerkzeuge (6) eines solchen Paares mittels eines gemeinsamen Spannelementes (20) auf dem Arbeitszylinder (5) befestigt sind, sodass jeweils
- das Spannelement (20) und die beiden Primärschneidwerkzeuge (6) mittels Handwerkzeugen vom Arbeitszylinder (5) lösbar sind, und

- die Primärschneidwerkzeuge (6) nach Drehung um 180° um die Normale (N) wieder mit dem Arbeitszylinder (5) verbindbar sind, wonach

- die Ausrichtung der Schneiden (S) in Bezug auf die Rotationsrichtung (R) vertauscht ist.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Sekundärschneidwerkzeuge (8.1, 8.2, 8.3) mit Schneidkanten versehen sind, die dem Winkel α entsprechend geneigt sind.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der die Schneiden (S) mindestens abschnittweise wellenförmig und/oder gezackt geformt sind.
Zerkleinerungsvorrichtung gekennzeichnet nach mindestens einem der in der Anmeldung offenbarten Merkmale