EP2411152B1

EP2411152B1 - Schneidvorrichtung

Info

Publication number: EP2411152B1
Application number: EP10711050.4A
Authority: EP
Inventors: Michael Abeln
Original assignee: Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH
Current assignee: Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2030-03-24
Also published as: US20120091243A1; DE202009003995U1; US8789778B2; HK1161995A1; JP2012521285A; EP2411152A1; CN102438754B; WO2010108932A1; BRPI1009836A2; CN102438754A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zur Zerkleinerung fließfähiger Flüssig-Feststoffgemische mit einem Messerrotor, der relativ zu einem Schneidsieb rotierbar gelagert ist und axial in Richtung seiner Rotationsachse an dem Schneidsieb anliegt und in einer ersten Vorspannungsrichtung axial gegen das Schneidsieb vorgespannt ist.
Fließfähige Flüssig-Feststoffgemische sind beispielsweise Medien, Flüssigkeiten oder Suspensionen, die Grob-, Fest-, Schwimm- oder Schwebstoffe, wie etwa Fasern, Textilien, Knochen, Holzstücke, Haar, Verzopfungen, Gras, mit sich führen.
Schneidvorrichtung der eingangs genannten Art, auch Mazeratoren oder Nasszerkleinerer genannt, werden zum Zerkleinern, Homogenisieren und Dispergieren fließfähiger Flüssig-Feststoffgemische eingesetzt. Sie werden beispielsweise in Kläranlagen eingesetzt, um Klärschlamm mit hohem Feststoffanteil fließfähig zu gestalten. Sie werden weiterhin beispielsweise eingesetzt in Biogasanlagen zum Zerkleinern und Mischen von beispielsweise Abwasser, Gülle, Abfällen und Mist, sowie beispielsweise zum Zerkleinern von Lebensmittelabfällen und/oder Tierkadaverteilen in Anlagen zur Tierkörperverwertung oder zur Herstellung von Tierfutter, zum Zerkleinern von Lackpartikeln und Lackrückständen in der Farbenindustrie, zum Zerkleinern und Mischen von Feststoffen in Medien bei der Produktion beispielsweise von Reinigungsmitteln und Klebstoffen in der chemischen Industrie oder zum Zerkleinern von Fischen und Fischabfällen bei der Fischmehlherstellung. Eine definierte Zerkleinerung der Feststoffe ist z.B. auch in der Entsorgungsindustrie von besonderer Bedeutung.
Als Schneidsieb kommt beispielsweise eine Loch- oder Siebplatte, vorzugsweise aus Stahl, zum Einsatz. Der Messerrotor liegt axial in der Richtung an dem Schneidsieb an, so dass beim Rotieren des Messerrotors die Feststoffe zwischen Messerrotor und Schneidsieb zerkleinert werden. Dazu ist der Messerrotor axial gegen das Schneidsieb vorgespannt.
Die DE 299 10 596 U1 zeigt eine Vorspannvorrichtung zur Vorspannung eines Schneidglieds bzw. Messerrotors auf ein Durchlassgitter bzw. Schneidsieb, mit einem als Kolben ausgebildeten Anpressglied, dessen Druckraum mittels eines geeigneten Druckmediums mit Druck beaufschlagt werden kann, wobei die Anpresskraft des Schneidglieds auf das Durchlassgitter der Kolbenkraft entspricht. Die DE 20 2005 010 617 U1 zeigt eine Vorspannvorrichtung, bei der der Messerrotor durch einen axialdruck-erzeugenden Teil in seiner Arbeitslage festgelegt ist. Weiterhin ist bei dieser Lösung die den Messerrotor antreibende Welle in einem den Antriebsmotor aufnehmenden Kolben abgedichtet und der Kolben ein einem Druckmittelzylinder angeordnet, dessen Druckmittel den Messerrotor auf das Schneidsieb vorspannt. Die DE 20 2006 014 804 U1 zeigt eine Vorspannvorrichtung für einen Messerrotor einer Schneidvorrichtung bei dem der Messerrotor an einem sich mitdrehenden Vorspannteil gehaltert ist und dass der Vorspannteil axial geregelt einstellbar ist. Die axiale Lage des Vorspannteils in Bezug auf die Loch- oder Siebplatte kann mit Hilfe geeigneter Mittel geregelt werden. Die Antriebswelle ist mit dem Vorspannteil über eine untere Spannmutter verbunden und auf diese Art und Weise kann die Grundposition des Messerrotors in Bezug auf die Loch- und Siebplatte eingestellt werden. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Regelung der axialen Lage des Vorspannteils und auch die Festlegung einer Grundposition des Messerrotors. Die gezeigten Lösungen können jedoch weiter vereinfacht bzw. verbessert werden, und es kann weiterhin die Regelung der Vorspannkraft sowie eine Sicherung gegen Abheben des Messerrotors von der Loch- oder Siebplatte vereinfacht bzw. verbessert werden.
Die DE 202 17 550 U1 zeigt einen Messerrotor, der durch ein Axialdruck erzeugendes Teil in einer Selbsthemmungswirkung in die Arbeitslage festgelegt ist und bei der eine Feder nur in einer Richtung federnd wirkt und die in der entgegengesetzten Richtung aufgrund der Selbsthemmung des Axialdruck-erzeugenden Teils nicht nachgiebig ist. Das Axialdruck-erzeugende Teil ist in DE 202 17 550 U1 einen Spiralkeil mit einer Selbsthemmungswirkung oder als Exzenter realisiert. Damit soll verhindert werden, dass ein allein über eine Feder vorgespannter Messerrotor sich vom Schneidsieb abheben kann bei nachgebender Feder und somit keine saubere Zerkleinerung stattfindet und sich am Schneidsieb Feststoffe ansammeln können. Diese Lösung ist jedoch hinsichtlich der Konstruktion, insbesondere bezüglich der Einstellung und Beibehaltung der Vorspannkraft sowie der Sicherung gegen Abheben des Messerrotors vom Schneidsieb weiter zu vereinfachen bzw. zu verbessern.
Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen oder mehrere der genannten Nachteile zu verringern oder zu beseitigen. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Ereindung, den genannten Verbesserungsbedarf zumindest teilweise zu decken. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Lösung zu den im Stand der Technik gezeigten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schneidvorrichtung der eingangs genannten Art, die gekennzeichnet ist durch zumindest einen von zumindest einer ersten und einer zweiten Fläche begrenzten Freiraum, wobei

die erste Fläche in axialer Richtung unverschieblich zum Messerrotor angeordnet ist,
die zweite Fläche in axialer Richtung unverschieblich zum Schneidsieb angeordnet ist,
die erste und die zweite Fläche zueinander um die Rotationsachse des Messerrotors unverdrehbar angeordnet sind,
in dem zumindest einen Freiraum zumindest ein Freilaufkörper angeordnet und zur Anlage an die erste und zweite Fläche in einer zweiten Vorspannungsrichtung axial vorgespannt ist,
die erste und die zweite Fläche zumindest abschnittsweise derart ausgebildet sind, dass sich der radiale Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche in Richtung der zweiten Vorspannungsrichtung verjüngt,
wodurch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Messerrotor und dem Schneidsieb entgegen der ersten Vorspannungsrichtung verhindert wird.

Der Messerrotor weist vorzugsweise einen Messerhalter mit zumindest einem, vorzugsweise zwei oder mehreren Messern auf, die an dem Schneidsieb anliegen und gegen das Schneidsieb vorgespannt sind. Die Messer verschleißen über die Betriebsdauer der Schneidvorrichtung, so dass sie gegen das Schneidsieb nachzuführen sind, was über die Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb erfolgt. Eine zu hohe Vorspannung führt jedoch zu einem vorzeitigen Messerverschleiß. Eine zu geringe Vorspannung kann hingegen dazu führen, dass, beispielsweise aufgrund einer erhöhten Menge oder einer besonderen Art von Feststoffen, der Messerrotor vom Schneidsieb abhebt, d.h. nicht mehr am Schneidsieb anliegt. In diesem Fall ist eine zuverlässige Zerkleinerung nicht möglich ist und es können sich Feststoffe auf dem Schneidsieb ablagern.
Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung sieht daher vor, dass neben dem Mechanismus zur Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb in einer ersten Vorspannungsrichtung ein zweiter Vorspannmechanismus in einer zweiten Vorspannungsrichtung vorgesehen ist. Dieser zweite Vorspannmechanismus umfasst zumindest einen Freiraum, ggf. auch zwei oder mehrere Freiräume, in dem zumindest ein, ggf. auch zwei oder mehrere, Freilaufkörper angeordnet ist bzw. sind. Die folgenden Ausführungen gelten jeweils analog für einen, zwei oder mehrere Freiräume und einen, zwei oder mehrere Freilaufkörper.
Der Freiraum ist einerseits durch eine erste Fläche begrenzt, die in axialer Richtung fest mit dem Messerrotor gekoppelt ist, beispielsweise am Messerrotor ausgebildet ist. Andererseits ist der Freiraum durch eine zweite Fläche begrenzt, die in axialer Richtung fest mit dem Schneidsieb gekoppelt ist, beispielsweise indem das Schneidsieb über ein Gehäuse und eine Hohlachse mit einer Antriebswelle gekoppelt ist und die zweite Fläche an dieser Antriebswelle ausgebildet ist. Die beiden Flächen sind derart angeordnet, dass sie gegeneinander nicht verdrehbar um die Rotationsachse des Messerrotors sind.
Der Freilaufkörper ist in einer zweiten Vorspannungsrichtung, die axial in Richtung der Rotationsachse des Messerrotors verläuft, derart vorgespannt, dass er zwischen die erste und zweite Fläche des Freiraums gepresst wird. Die Vorspannkraft ist dabei vorzugsweise derart gewählt, dass eine Klemmwirkung zwischen der ersten Fläche und dem Freilaufkörper und der zweiten Fläche und dem Freilaufkörper erzielt wird und ein Gleiten des Freilaufkörpers auf einer oder beiden Flächen verhindert wird.
Entlang dieser zweiten Vorspannungsrichtung nimmt der in Bezug auf die Rotationsachse des Messerrotors radiale Abstand zwischen den beiden Flächen ab. Der Freilaufkörper wird durch die Vorspannung an der Stelle des Freiraums in Anlage mit der ersten und zweiten Fläche gebracht, an der der radiale Abstand zwischen der ersten und zweiten Fläche der radialen Ausdehnung des Freilaufkörpers entspricht. Eine Anordnung des Freilaufkörpers in einem Abschnitt des Freiraums, in dem der radiale Abstand zwischen der ersten und zweiten Fläche kleiner ist als die radiale Ausdehnung des Freilaufkörpers, ist nicht möglich. Dadurch wird eine Relativbewegung zwischen den beiden Flächen - und damit zwischen dem Messerrotor und dem Schneidsieb - verhindert, bei der sich der radiale Abstand zwischen der ersten und zweiten Fläche an der Stelle des Freiraums, an der sich der Freilaufkörper befindet, verkleinern würde. Auf diese Weise kann eine effiziente Selbsthemmungswirkung in der Art erzielt werden, dass eine axiale Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Fläche, die eine Entfernung des Messerrotors vom Schneidsieb bewirken würde, d.h. eine Relativbewegung zwischen Messerrotor und Schneidsieb entgegen der ersten Vorspannungsrichtung, verhindert wird.
Eine Relativbewegung zwischen den beiden Flächen der Art, dass sich der radiale Abstand zwischen den beiden Flächen an der Stelle, an der sich der Freilaufkörper befindet, vergrößert, bleibt jedoch möglich. Dies bedeutet, dass eine Relativbewegung des Messerrotors auf das Schneidsieb zu, dass heißt in Richtung der ersten Vorspannungsrichtung, möglich ist. Dies ist insbesondere erforderlich, um den Messerrotor bei Messerverschleiß gegen das Schneidsieb nachzuführen.
Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung hat den Vorteil, dass neben der Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb eine weitere Vorspanneinrichtung, die als Selbsthemmungseinrichtung wirkt, bereitgestellt wird, die konstruktiv einfach zu verwirklichen ist und gleichzeitig ein Abheben des Messerrotors vom Schneidsieb zuverlässig verhindert. Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung stellt auch eine alternative Lösung zur Verhinderung des Abhebens des Messerrotors vom Schneidsieb dar, die gegenüber den im Stand der Technik gezeigten Lösungen einfacher, effizienter und zuverlässiger ist.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass die erste Fläche an einem Halteabschnitt des Messerrotors ausgebildet ist, wobei der Halteabschnitt ausgebildet ist, den Messerrotor drehsteif, vorzugsweise über eine Passfeder, mit einer Antriebswelle zu verbinden, wobei die Antriebswelle ausgebildet ist, den Messerrotor rotierend anzutreiben. Die Erfindung kann weiterhin dadurch fortgebildet werden, dass die zweite Fläche an einer Antriebswelle ausgebildet ist.
Der Messerrotor ist vorzugsweise drehsteif mit einer Antriebswelle verbunden, die dazu dient, den Messerrotor um seine Rotationsachse zu rotieren. Die Verbindung von Messerhalter mit Antriebswelle erfolgt erfindungsgemäß über einen Halteabschnitt des Messerrotors, der drehsteif, vorzugsweise über eine Passfeder, mit der Antriebswelle verbunden ist. Der Halteabschnitt des Messerrotors kann beispielsweise die Form eines Hohlzylinders annehmen.
Die in axialer Richtung unverschieblich zum Messerrotor angeordnete erste Fläche ist gemäß dieser bevorzugten Fortbildung am Halteabschnitt des Messerrotors ausgebildet. Die erste Fläche kann vorzugsweise an der Innenseite des Hohlzylinders ausgebildet sein. Weithin ist bevorzugt, dass die zweite Fläche an einer Antriebswelle ausgebildet ist. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass die Antriebswelle, an der die zweite Fläche ausgebildet ist, identisch ist mit der Antriebwelle, mit der der Messerrotors drehsteif verbunden ist
Durch diese genannten Fortbildung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders effiziente Konstruktion der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass die erste Fläche als Konusinnenfläche bzw. Abschnitt einer Konusinnenfläche und/oder die zweite Fläche als Mantelfläche eines Zylinders bzw. Abschnitt einer Mantelfläche eines Zylinders ausgebildet ist.
Die Ausbildung der ersten Fläche als Konusinnenfläche und die Ausbildung der zweiten Fläche als Mantelfläche eines Zylinders ist besonders bevorzugt, wenn der Freiraum ringförmig ausgebildet ist. Die Ausbildung der ersten Fläche als Abschnitt einer Konusinnenfläche und/oder der zweiten Fläche als Abschnitt einer Mantelfläche eines Zylinders ist insbesondere dann bevorzugt, wenn der Freiraum als Ringabschnitt ausgebildet ist. Diese Fortbildung ist ferner insbesondere in Kombination mit den zuvor genannten Fortbildungen bevorzugt, bei denen die erste Fläche an einem Halteabschnitt des Messerrotors und die zweite Fläche an einer Antriebswelle ausgebildet ist.
In dieser Fortbildungsform kann der Freiraum beispielsweise als ringförmige Ausnehmung an der Innenseite des meist vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildeten Halteabschnitts des Messerrotors ausgebildet sein und weist als erste Fläche vorzugsweise eine radial nach innen weisenden Konusfläche auf. Diese Fortbildungsform nutzt weiterhin in vorteilhafter Weise die meist zumindest abschnittsweise zylinderförmige Mantelfläche der Antriebswelle als zweite Fläche. Dies stellt eine einfache und effiziente Konstruktion dar, mit der gleichzeitig eine axiale Relativbewegung zwischen dem Messerrotor und dem Schneidsieb entgegen der ersten Vorspannungsrichtung zuverlässig verhindert wird.
Diese Fortbildungsform hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Festigkeit der Antriebswelle nicht durch eine Ausnehmung beeinträchtigt wird. Weiterhin können Montage, Wartung und Instandsetzung bei dieser Fortbildungsform besonders effizient durchgeführt werden.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass die zweite Vorspannungsrichtung in Richtung der ersten Vorspannungsrichtung liegt.
Diese Fortbildungsform legt fest, dass der Freilaufkörper im Freiraum axial in die gleiche Richtung vorgespannt ist, in die der Messerrotor gegen das Schneidsieb vorgespannt ist. Diese Fortbildungsform ist insbesondere im Zusammenhang mit den zuvor genannten Fortbildungsformen bevorzugt, bei denen die erste Fläche als Konusinnenfläche am Halteabschnitt des Messerrotors und die zweite Fläche als Mantelfläche eines Zylinders an der Antriebswelle ausgebildet ist. Auch diese Fortbildungsform zeichnet sich durch eine besonders effiziente Montage, Wartung und Instandsetzung aus.
Alternativ kann die Erfindung dadurch fortgebildet werden, dass die zweite Vorspannungsrichtung entgegen der ersten Vorspannungsrichtung liegt.
Diese Fortbildungsform ist insbesondere dann bevorzugt, wenn eine kinematische Umkehr der zuvor genannten bevorzugten Fortbildungsformen gewählt wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die erste Fläche als Innenfläche eines Hohlzylinders am Halteabschnitt des Messerrotors und die zweite Fläche als Konusinnenfläche in einer Ausnehmung in der Antriebswelle oder an der Antriebswelle (beispielsweise in einer an der Antriebswelle befestigten Hülse) ausgebildet ist.
Auch diese Alternative zeichnet sich durch eine einfache und effiziente Konstruktion bei gleichzeitigem Sicherstellen einer zuverlässigen Verhinderung einer axialen Relativbewegung zwischen dem Messerrotor und dem Schneidsieb entgegen der ersten Vorspannungsrichtung aus.
Der Unterschied zwischen den beiden genannten alternativen Ausführungsformen liegt darin, dass die Vorspannungsrichtung des Freilaufkörpers in der genannten zweiten alternativen Fortbildungsform aufgrund der kinematischen Umkehr entgegen der ersten Vorspannungsrichtung - und somit auch entgegen der zweiten Vorspannungsrichtung in der zuvor genannten ersten alternativen Fortbildungsform - liegt. Dementsprechend konvergieren in der zweiten alternativen Fortbildungsform die erste und zweite Fläche in einer der genannten ersten alternativen Ausführungsform entgegensetzten Richtung.
Die im folgenden genannten bevorzugten Fortbildungsformen können mit allen zuvor genannten Fortbildungsformen, insbesondere auch mit der zuvor genannte ersten und zweiten alternativen Fortbildungsform, kombiniert werden.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass der Freiraum als ringförmige Ausnehmung ausgebildet ist.
Die ringförmige, rotationssymmetrische Ausbildung des Freiraums ist von Vorteil, da die Komponenten der Schneidvorrichtung, an denen vorzugsweise die erste und/oder zweite Fläche ausgebildet ist bzw. sind, meist zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße ringförmige, rotationssymmetrische Ausnehmung kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, der zumindest durch die erste und zweite Fläche begrenzt ist. Die ringförmige Ausnehmung kann insbesondere koaxial zur Antriebswelle am Halteabschnitt des Messerrotors ausgebildet sein. Insbesondere wenn eine oder beide Flächen am Messerrotor, z.B. an dem vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildeten Halteabschnitt des Messerrotors, bzw. der Antriebswelle ausgebildet sind, ist eine Ausbildung des Freiraums als ringförmige Ausnehmung herstellungstechnisch von Vorteil.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass der Freilaufkörper als Kugel ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß kann der Freilaufkörper jegliche auf den Freiraum abgestimmte Form annehmen und beispielsweise ei-, kegel- oder linsenförmig ausgebildet sein. Weiterhin kann der Freilaufkörper als Ring oder Ringabschnitt mit beispielsweise kreisförmigem, ovalem oder linsenförmigen Querschnitt ausgebildet sein. Ferner ist auch die Ausbildung des Freilaufkörpers beispielsweise als Walze möglich. Besonderes bevorzugt jedoch ist die Ausbildung des Freilaufkörpers als Kugel. Diese bevorzugte Ausbildung des Freilaufkörpers als Kugel hat den Vorteil einer einfachen Herstellung bei gleichzeitig hoher Präzision. Vorteilhaft an der Ausbildung als Kugel ist weiterhin, dass bei der Montage eine beliebige Ausrichtung des Freilaufkörpers im Freiraum möglich ist, dass heißt keine bestimmte Einbauorientierung des Freilaufkörpers im Freiraum erforderlich ist.
Die Erfindung kann durch fortgebildet werden, dass der Freilaufkörper mittels einer Druckfeder zwischen die erste und zweite Fläche vorgespannt ist.
Die Druckfeder ist vorzugsweise mit einem ersten Ende am Freilaufkörper und mit einem zweiten Ende an einem Ende des Freiraums verbunden. Diese erfindungsgemäße Fortbildung stellt eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Ausführung der Vorspannung des Freilaufkörpers dar.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass der Messerrotor derart gegen das Schneidsieb vorgespannt ist, dass der Messerrotor mit einer im Wesentlichen konstanten Vorspannkraft am Schneidsieb anliegt, wobei vorzugsweise die Vorspannkraft einstellbar ist.
Beim Erzeugen der Vorspannung zwischen Messerrotor und Schneidsieb beispielsweise durch eine Zugfeder verkürzt sich durch den Messerverschleiß der Federweg, so dass die zur Vorspannung erzeugte Kraft abnimmt. Eine reduzierte Vorspannung kann jedoch zu einer reduzierten Funktionsfähigkeit der Schneidvorrichtung führen. Die erfindungsgemäße Fortbildung sieht daher vor, dass die Vorspannkraft, mit der der Messerrotor gegen das Schneidsieb vorgespannt wird, im wesentlichen konstant bleibt über die Lebensdauer der Schneidvorrichtung, dass heißt insbesondere auch bei Verschleiß der Messer des Messerrotors.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Vorspannkraft einstellbar, dass heißt veränderbar ist. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die Schneidvorrichtung für unterschiedliche Einsatzzwecke vorgesehen ist, bei denen unterschiedliche Flüssig-Feststoffgemische mit Feststoffen in unterschiedlicher Menge und von unterschiedlicher Art zu zerkleinern sind. Je nach Flüssig-Feststoffgemisch ist demnach eine spezifische Vorspannkraft erforderlich, die erfindungsgemäß vorzugsweise entsprechend einstellbar ist und nach dem Einstellen im wesentlichen konstant bleibt.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass die Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb durch eine, zwei oder mehrere Zugfeder/n erzeugt wird, wobei vorzugsweise die Federkraft der Zugfeder/n einstellbar ist.
Die Erzeugung der Vorspannkraft zwischen Messerrotor und Schneidsieb mittels einer, zwei oder mehreren Zugfeder/n ist eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Konstruktion. Die Federkraft ist dabei vorzugsweise einstell- bzw. veränderbar, was insbesondere durch eine Verschiebung zumindest eines Befestigungspunktes der Zugfeder/n realisiert sein kann.
Bei Antrieb insbesondere durch ein Aufsteckgetriebe und Verwendung einer Hohlwelle ist es auch möglich, die zur Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb erforderliche Vorspannkraft mittels einer Gewindestange von außen liegenden Federn auf den Messerrotor zu übertragen und einzustellen. Statt der Federn kann auch ein Hydraulikzylinder verwendet werden.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass Zugfeder/n eine gegenüber einem Verschleißweg des Messerrotors relativ große Länge aufweist bzw. aufweisen.
Der Messerverschleiß kann die Länge des Federwegs der Zugfeder/n beeinflussen. Wenn erfindungsgemäß der mögliche Messerverschleiß im Vergleich zur Länge der Zugfeder/n sehr klein ist, wirkt sich der Messerverschleiß nur unwesentlich auf die Vorspannkraft aus, d.h. die Vorspannkraft verändert sich nur geringfügig. Somit kann in konstruktiv besonders einfache Weise sichergestellt werden, dass die Vorspannkraft zur Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb auch bei Messerverschleiß im wesentlichen konstant bleibt.
Die Erfindung kann durch fortgebildet werden, dass die Zugfeder/n mit einem ersten Ende mit dem Messerrotor und mit einem zweiten Ende mit der Antriebswelle verbunden ist bzw. sind.
Diese Fortbildungsform ist insbesondere dann bevorzugt, wenn das Schneidsieb axial unverschieblich mit der Antriebswelle verbunden ist, so dass auf diese Art und Weise eine einfache Vorspannung von Messerrotor gegen das Schneidsieb erfolgen kann, in dem Messerrotor und Antriebswelle über eine, zwei oder mehrere Zugfeder/n miteinander verbunden sind. Das erste Ende der Zugfeder/n ist dabei vorzugsweise mit dem Halteabschnitt des Messerrotors verbunden.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass der zumindest eine Freiraum und ggf. eine, zwei oder mehrere Zugfeder/n zur Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb im Hohlraum einer Hohlachse angeordnet ist bzw. sind.
Die Zerkleinerung fließfähiger Flüssig-Feststoffgemische bringt einen hohen Verschmutzungsgrad mit sich. Der erfindungsgemäße Freiraum mit dem darin angeordneten vorgespannten Freilaufkörper könnte durch Verschmutzungen bzw. Ablagerungen in seiner Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden. Die erfindungsgemäß Anordnung des Freiraums im Hohlraum einer Hohlachse verhindert in einfacher und konstruktiv vorteilhafter Weise die Verschmutzung des Freiraums. Dabei ist der Hohlraum der Hohlachse vorzugsweise gegen das zu verkleinernde Flüssig-Feststoffgemisch abgedichtet. Weiterhin ist bevorzugt, dass auch eine, zwei oder mehrere Zugfeder/n zur Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb - die vorzugsweise identisch sind mit den zuvor genannten einen, zwei oder mehreren Zugfeder/n zur Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb - im Hohlraum der Hohlachse angeordnet ist bzw. sind, da auch diese Zugfeder/n durch Verschmutzung oder Ablagerungen ihre Funktionsfähigkeit zumindest teilweise verlieren könnten.
Vorzugsweise ist weiterhin die Antriebswelle in der Hohlachse drehbar gelagert. Auf diese Weise erfordert die erfindungsgemäße Anordnung des zumindest einen Freiraums und vorteilhafter Weise auch der einen, zwei oder mehreren Zugfeder/n zur Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb im Hohlraum dieser Hohlachse keinen bzw. nur geringen konstruktiven Mehraufwand.
Die Erfindung kann weiterhin dadurch fortgebildet werden, dass die Vorspannung des Freilaufkörpers zur Anlage an die erste und zweite Fläche gelöst werden kann. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn ein Abheben des Messerrotors vom Schneidsieb gewünscht ist, beispielsweise beim Auswechseln von Messern des Messerrotors.
Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass

ein Halteabschnitt des Messerrotors über eine Passfeder drehsteif mit einer Antriebswelle verbunden ist, wobei die Antriebswelle in einer feststehenden und axial unverschieblich mit dem Schneidsieb gekoppelten Hohlachse drehbar und axial unverschieblich gelagert und ausgebildet ist, den Messerrotor rotierend anzutreiben,
der Freiraum als ringförmige, zur Antriebswelle koaxiale Ausnehmung im Halteabschnitt des Messerrotors ausgebildet ist, wobei die erste Fläche als Konusinnenfläche am Halteabschnitt des Messerrotors und die zweite Fläche als Mantelfläche der Antriebswelle ausgebildet ist,
sich der axiale Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche in Richtung zum Schneidsieb hin vergrößert,
der zumindest eine Freilaufkörper mittels zumindest einer Druckfeder vorgespannt ist,
der Messerrotor mittels einer, zwei oder mehrerer Zugfeder/n gegen das Schneidsieb vorgespannt ist,
der Freiraum, die Zugfeder/n und zumindest ein Abschnitt der Antriebswelle im Hohlraum der Hohlachse angeordnet sind, und
die Zugfeder/n eine gegenüber einem Verschleißweg des Messerrotors relativ große Länge aufweist bzw. aufweisen.

Diese Fortbildungsform kombiniert in vorteilhafter Weise besonders bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung und zeichnet sich durch eine besonders effiziente Konstruktion aus, die einerseits zuverlässig eine - auch bei zunehmendem Messerverschleiß - im wesentlichen konstante Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb gewährleistet und andererseits das Abheben des Messerrotors vom Schneidsieb in ebenso zuverlässiger Weise verhindert. Gleichzeitig ist die erfindungsgemäße Fortbildung einfach herzustellen und weist eine hohe Lebenserwartung auf, da beispielsweise die Verschmutzung des Freiraums und der Zugfedern durch die Anordnung in der Hohlachse verhindert wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich in Kombination der Merkmale von zuvor beschriebenen Fortbildungsformen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung;
Figur 2eine vergrößerte Darstellung des Details I aus Figur 1.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung 1 im Querschnitt. Die Vorspannung des Messerrotors gegen das Schneidsieb und die Vorspanneinrichtung zur Verhinderung des Abhebens des Messerrotors vom Schneidsieb sind im Detail I in Fig. 2 vergrößert dargestellt.
Ein fließfähiges Flüssig-Feststoffgemisch tritt über eine Einlassöffnung 531 in die Schneidvorrichtung 1 ein, durchläuft die Schneidvorrichtung in einem Kanal 800 und verlässt die Schneidvorrichtung 1 nach der Zerkleinerung durch die Auslassöffnung 522.
Die Schneidvorrichtung 1 weist einen Messerrotor 100 auf, der einen Halteabschnitt 110, einen Messerhalter 120 sowie mehrere Messer aufweist, von denen in der in Figur 1 gezeigten Darstellung zwei Messer 121, 122 zu erkennen sind.
Die Messer 121, 122 liegen an einem Schneidsieb 200 an. Das Schneidsieb 200 weist mehrere Öffnungen 210 auf, durch die das zerkleinerte Flüssig-Feststoffgemisch durchtritt.
Der Messerrotor 100 ist über den Halteabschnitt 110 mittels einer Passfeder 130 mit einer Antriebswelle 300 drehsteif verbunden. Die Antriebswelle 300 wird von einem Motor 700 angetrieben.
Die Antriebswelle 300 ist drehbar in einer Hohlachse 510 gelagert. Die Hohlachse 510 ist mit einem Gehäuse 500 fest verbunden. Das Gehäuse 500 weist eine Gehäusewandung 520 mit einem Verbindungsflansch 521 sowie einer AuslassÖffnung 522 auf. Das Schneidsieb 200 ist fest mit dem Gehäuse 500 über den Verbindungsflansch 521 verbunden. Weiterhin ist der Gehäuseabschnitt 530 über einen Verbindungsflansch 531 mit dem Verbindungsflansch 521 fest verbunden.
Messerrotor 100, Schneidsieb 200, und Hohlachse 500 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 140 des Messerrotors ausgebildet, abgesehen etwa von der Ausnehmung für die Passfeder 130.
Die Hohlachse 510 weist einen Hohlraum 511 auf, der gegenüber den Kanal 800 für das Flüssig-Feststoffgemisch durch Wellendichtringe 541 und 542 abgedichtet ist.
Die Hohlachse 510, das Gehäuse 500 und das Schneidsieb 200 sind fest miteinander verbunden. Die Antriebswelle 300 ist axial unverschieblich mit der Hohlachse 510 und damit auch über das Gehäuse 500 axial unverschieblich mit dem Schneidsieb 200 verbunden.
Der Messerrotor 100 ist axial in einer ersten Vorspannrichtung 630 gegen das Schneidsieb 200 mittels mehrerer Zugfedern vorgespannt, von denen in der Schnittdarstellung der Figuren 1 und 2 nur zwei Zugfedern 601, 602 zu erkennen sind. Die Zugfedern 601, 602 sind mit ihren ersten Enden 611, 612 am Ende 111 des Halteabschnitts 110 des Messerrotors 100 befestigt. Mit ihren zweiten Enden 621, 622 sind die Zugfedern 601, 602 an Zugfederhaltern 631, 632 der Antriebswelle befestigt. Die Zugfedern 601, 602 weisen zwischen ihren ersten Enden 611, 612 und ihren zweiten Enden 621, 622 eine Länge auf, die gegenüber einem möglichen Verschleißweg der Messer 121, 122 des Messerrotors 100 relativ groß ist. Auf diese Weise wird eine im wesentlichen konstante Vorspannung des Messerrotors 100 gegen das Schneidsieb 200 auch bei fortschreitendem Verschleiß der Messer 121, 122 erreicht.
Der Halteabschnitt 110 des Messerrotors 100 weist einen als ringförmige Ausnehmung 400 ausgebildeten Freiraum auf. Der Freiraum 400 weist eine am Halteabschnitt 110 ausgebildete erste Fläche 410 und eine an der Antriebswelle 300 ausgebildete zweite Fläche 420 auf. Die erste Fläche 410 ist als Konusinnenfläche ausgebildet, die zweite Fläche als Mantelfläche der zylinderförmigen Antriebswelle. Die Ausnehmung 400 ist zum Schneidsieb 200 hin aufgeweitet. Im Freiraum 400 sind mehrere als Kugeln 430 ausgebildete Freilaufkörper angeordnet, von denen im Querschnitt der Figuren 1 und 2 die zwei Freilaufkörper 431, 432 zu erkennen sind.
Die Freilaufkörper 431, 432 sind über Druckfedern 441, 442 zur Anlage an die erste Fläche 410 und die zweite Fläche 420 in einer zweiten Vorspannrichtung 450 vorgespannt. Eine Bewegung des Messerrotors 100 entgegen der ersten Vorspannrichtung 630 bzw. zweiten Vorspannrichtung 450, d.h. weg vom Schneidsieb 200, ist durch die Vorspannung der Freilaufkörper 431, 432 zur Anlage an die erste Fläche 410 und die zweite Fläche 420 somit nicht möglich. Eine Nachführung des Messerrotors 100 in Richtung des Schneidsiebs 200, d.h. in Richtung der ersten Vorspannrichtung 630 bzw. zweiten Vorspannrichtung 450 wird durch die Vorspannung der Freilaufkörper 431, 432 zur Anlage gegen die erste Fläche 410 und die zweite Fläche 420 nicht verhindert.
Der Freiraum 400 mit den Freilaufkörpern 431, 432 und den Druckfedern 441, 442, die Zugfedern 601, 602 mit den Zugfederhaltern 631, 632 sowie ein Teil des Halteabschnitts 110 des Messerrotors 100 und ein Teil der Antriebswelle 300 sind innerhalb des Hohlraums 511 der Hohlachse 510 angeordnet und somit durch die Wellendichtringe 541, 542 vom Flüssig-Feststoffgemisch-Kanal 800 abgedichtet. Auf diese Weise sind sowohl der Vorspannmechanismus zur Vorspannung des Messerrotors 100 gegen das Schneidsieb 200 (realisiert durch die am Ende 111 des Halteabschnitts 110 und den Zugfederhaltern 631, 632 befestigten Zugfedern 601, 602) und der zweite Vorspannmechanismus zur Verhinderung des Abhebens des Messerrotors 100 vom Schneidsieb 200 entgegen der ersten Vorspannungsrichtung 630 (realisiert durch die Vorspannung der Freilaufkörper 431, 432 zur Anlage an die erste Fläche 410 und die zweite Fläche 420 des Freiraums 400) in einem gegen Verschmutzung geschützten Raum angeordnet.

Claims

Schneidvorrichtung (1) zur Zerkleinerung fließfähiger Flüssig-Feststoffgemische mit einem Messerrotor (100), der relativ zu einem Schneidsieb (200) rotierbar gelagert ist und axial in Richtung seiner Rotationsachse (140) an dem Schneidsieb anliegt und in einer ersten Vorspannungsrichtung (630) axial gegen das Schneidsieb vorgespannt ist,
gekennzeichnet durch zumindest einen von zumindest einer ersten und einer zweiten Fläche begrenzten Freiraum (400), wobei
- die erste Fläche (410) in axialer Richtung unverschieblich zum Messerrotor angeordnet ist,

- die zweite Fläche (420) in axialer Richtung unverschieblich zum Schneidsieb angeordnet ist,

- die erste und die zweite Fläche zueinander um die Rotationsachse des Messerrotors unverdrehbar angeordnet sind,

- in dem zumindest einen Freiraum zumindest ein Freilaufkörper (431, 432) angeordnet und zur Anlage an die erste und zweite Fläche in einer zweiten Vorspannungsrichtung axial vorgespannt ist,

- die erste und die zweite Fläche zumindest abschnittsweise derart ausgebildet sind, dass sich der radiale Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche in Richtung der zweiten Vorspannungsrichtung (450) verjüngt,

- wodurch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Messerrotor und dem Schneidsieb entgegen der ersten Vorspannungsrichtung verhindert wird.
Schneidvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche (410) an einem Halteabschnitt (110) des Messerrotors (100) ausgebildet ist, wobei der Halteabschnitt ausgebildet ist, den Messerrotor drehsteif, vorzugsweise über eine Passfeder (130), mit einer Antriebswelle (300) zu verbinden, wobei die Antriebswelle ausgebildet ist, den Messerrotor rotierend anzutreiben.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fläche (420) an einer Antriebswelle (300) ausgebildet ist.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche (410) als Konusinnenfläche bzw. Abschnitt einer Konusinnenfläche und/oder die zweite Fläche (420) als Mantelfläche eines Zylinders bzw. Abschnitt einer Mantelfläche eines Zylinders ausgebildet ist.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorspannungsrichtung (450) in Richtung der ersten Vorspannungsrichtung (630) liegt.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorspannungsrichtung (450) entgegen der ersten Vorspannungsrichtung (630) liegt.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (400) als ringförmige Ausnehmung ausgebildet ist.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Freilaufkörper (431, 432) als Kugel ausgebildet ist.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Freilaufkörper (431, 432) mittels einer Druckfeder (441, 442) zwischen die erste und zweite Fläche (410, 420) vorgespannt ist.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Messerrotor (100) derart gegen das Schneidsieb (200) vorgespannt ist, dass der Messerrotor mit einer im Wesentlichen konstanten Vorspannkraft am Schneidsieb anliegt, wobei vorzugsweise die Vorspannkraft einstellbar ist.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung des Messerrotors (100) gegen das Schneidsieb (200) durch eine, zwei oder mehrere Zugfeder/n (601, 602) erzeugt wird, wobei vorzugsweise die Federkraft der Zugfeder/n einstellbar ist.
Schneidvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfeder/n (601, 602) eine gegenüber einem Verschleißweg des Messerrotors (100) relativ große Länge aufweist bzw. aufweisen.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche sowie Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfeder/n (601, 602) mit einem ersten Ende mit dem Messerrotor (100) und mit einem zweiten Ende mit der Antriebswelle (300) verbunden ist bzw. sind.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Freiraum (400) und ggf. eine, zwei oder mehrere Zugfeder/n (601, 602) zur Vorspannung des Messerrotors (100) gegen das Schneidsieb (200) im Hohlraum (511) einer Hohlachse (510) angeordnet ist bzw. sind.
Schneidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
a. ein Halteabschnitt (110) des Messerrotors (100) über eine Passfeder (130) drehsteif mit einer Antriebswelle (300) verbunden ist, wobei die Antriebswelle in einer feststehenden und axial unverschieblich mit dem Schneidsieb (200) gekoppelten Hohlachse (510) drehbar und axial unverschieblich gelagert und ausgebildet ist, den Messerrotor rotierend anzutreiben,

b. der Freiraum (400) als ringförmige, zur Antriebswelle koaxiale Ausnehmung im Halteabschnitt des Messerrotors ausgebildet ist, wobei die erste Fläche (410) als Konusinnenfläche am Halteabschnitt des Messerrotors und die zweite Fläche (420) als Mantelfläche der Antriebswelle ausgebildet ist,

c. sich der axiale Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche in Richtung zum Schneidsieb hin vergrößert,

d. der zumindest eine Freilaufkörper (431, 432) mittels zumindest einer Druckfeder (441, 442) vorgespannt ist,

e. der Messerrotor mittels einer, zwei oder mehrerer Zugfeder/n (601, 602) gegen das Schneidsieb vorgespannt ist,

f. der Freiraum, die Zugfeder/n und zumindest ein Abschnitt der Antriebswelle im Hohlraum (511) der Hohlachse angeordnet sind, und

g. die Zugfeder/n eine gegenüber einem Verschleißweg des Messerrotors relativ große Länge aufweist bzw. aufweisen.