EP2954952A1

EP2954952A1 - Vorrichtung zum Zerkleinern von Materialien

Info

Publication number: EP2954952A1
Application number: EP14172426.0A
Authority: EP
Inventors: Manfred Gimmy
Original assignee: Timm Holm
Current assignee: Timm Holm
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2015-12-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Materialien, die aus zwei gegenüberliegend angeordneten Reihen von sichelförmig ausgerundeten, gezahnten Messern (1) besteht, die fußseitig gegen Anlagen (2) abgestützt sind, wobei die Messer (1) jeweils um etwa Klingenbreite voneinander beabstandet sind und diese an ihren unteren Enden ineinandergreifen und derart einen im wesentlichen keilförmigen Schneidspalt bilden und wobei die Messer (1) kopfseitig mit einem Kurbeltrieb ausgestattet sind, bei welcher erfindungsgemäß die Messer (1) an ihrem Kopf (3) eine Bohrung (4) aufweisen; in die Bohrung (4) ein Exzenterlager (5) eingesetzt ist, das aus einem Zapfenteil (6) sowie einer Distanzscheibe (7) besteht, wobei Zapfenteil (6) und Distanzscheibe (7) etwa die Stärke der Messer (1) aufweisen; das Exzenterlager (5) einen exzentrisch angeordneten Vielkantdurchbruch (8) aufweist und die Exzenterlager (5) von einer antreibbaren Vielkantwelle (9) durchgriffen sind, wobei die Messer (1) bzw. deren Lager (5) einzeln oder gruppenweise gegeneinander um das Raster des Vielkants gegeneinander verdreht auf der Vielkantwelle (9) gehalten sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Gegenständen, wie sie z. B. in der DE 44 089 64 A1 beschrieben ist. Eine solche Vorrichtung besteht aus zwei gegenüberliegend angeordneten Reihen hängender, sichelförmig nach innen ausgewölbter gezahnter Messer. Die Messerköpfe sind auf einer Kurbelwelle gelagert, die Messerfüße stützen sich je an gegenüberliegenden Anlagen ab, die auch gefedert sein können, um bei unzerkleinerbarem Anteil ausweichen zu können, wobei die Messerreihen einander im Fußbereich kammartig durchgreifen. Der Kurbelantrieb geht dabei so vor sich, dass die Kurbeln der Welle und damit die Messerköpfe nach Erreichen der oberen Totpunkte zum Zerkleinern gegensinnig aufeinander zu bewegt werden und dabei gleichzeitig eine Abwärtsbewegung ausführen. Anschließend werden sie auseinandergefahren und zum oberen Totpunkt wieder nachgezogen.
Auf diese Weise entsteht ein Zerkleinerungsvorgang, der für nahezu alle Arten von zu zerkleinerndem Gut geeignet ist. Beispielsweise seien hierzu genannt:
Holz, Papier, Leichtmetalle, Getränkedosen, Flaschen, Tonbänder, Scheckkarten sowie wolleartig anfallende Abfälle aus Drehbänken, d. h. Materialien, die herkömmlich sehr problematisch zu verarbeiten waren. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle niedrig sein kann, so dass an den Antrieb keine hohen Anforderungen gestellt zu werden brauchen.
Nachteilig war an den bekannten Geräten ein relativ aufwendiger Aufbau des Kurbelwellentriebes, der sowohl die Montage der Messer auf diesen als auch deren Austausch nach Beschädigung erschwert hat.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die Lagerung und den Antrieb solcher Messer zu verbessern, so dass eine wenig aufwendige Konstruktion entsteht und sowohl Montage als auch Austausch erheblich leichter vonstatten gehen.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer Vorrichtung zum Zerkleinern von Materialien, die aus zwei gegenüberliegend angeordneten Reihen von sichelförmig ausgerundeten gezahnten Messern besteht, die fußseitig gegen Anlagen abgestützt sind, wobei die Messer jeweils um etwa Klingenbreite voneinander beabstandet sind und diese an ihren unteren Enden ineinandergreifen und derart einen im wesentlichen keilförmigen Schneidspalt bilden und wobei die Messer kopfseitig mit einem Kurbeltrieb ausgestattet sind, erfindungsgemäß dadurch, dass die Messer an ihrem Kopf eine Bohrung aufweisen und in die Bohrung ein Exzenterlager eingesetzt ist, das insgesamt etwa die Stärke von zwei Messern aufweist. Das Exzenterlager weist einen exzentrisch angeordneten Vielkantdurchbruch auf, und die Exzenterlager sind von einer antreibbaren Vielkantwelle durchgriffen, wobei die Messer bzw. deren Lager einzeln oder gruppenweise gegeneinander um das Raster des Vielkants gegeneinander verdreht auf der Vielkantwelle gehalten sind.
Gemäß einer Ausgestaltung kann das Exzenterlager einen Zapfenteil und eine Distanzscheibe umfassen, die jeweils etwa die Stärke eines Messers aufweisen. Der Zapfenteil und die Distanzscheibe können vorteilhaft einstückig hergestellt sein. Die Distanzscheibe kann beispielsweise auf einer Seite des Zapfenteils angeordnet sein, so dass stets eine Distanzscheibe am Zapfenteil eines benachbarten Messers anliegt. Ebenso können jedoch an beiden Seiten des Zapfenteils je eine Distanzscheibe mit der Dicke eines halben Messers angeordnet sein, so dass jeweils zwei Distanzscheiben benachbarter Messer aneinanderliegen.
Die Exzenterlager können dabei auf der Vielkantwelle entsprechend der Zahl der Kanten in mehreren unterschiedlichen, zueinander verdrehten Positionen angeordnet sein, so dass die Messer jeweils in der Reihe nacheinander in den Schneidspalt eintauchen.
So nehmen beispielsweise bei einer Vierkantwelle und einem entsprechenden Vierkantdurchbruch und jeweils um 90° gedrehtem Messer diese vier verschiedene Stellungen ein.
Gleichzeitig lässt sich aber auch das erforderliche Drehmoment über die Vielkantwelle direkt auf das Lager und damit das Messer übertragen.
Grundsätzlich ist nicht erforderlich, dass Welle und Durchbruch im Exzenterlager dieselbe Anzahl von Kanten aufweisen, beispielsweise kann auch eine Dreikantwelle mit einer Sechskantausnehmung zusammenwirken, vorgezogen wird jedoch eine Lösung, bei welcher die Welle die Ausnehmung vollständig ausfüllt.
Der Einbau einer solchen Welle und ebenso der Messer mit ihren Exzenterlagern ist denkbar einfach.
Da die Antriebsräder für die Wellen ebenfalls ihre Kraft auf die Wellen übertragen können, braucht die Welle lediglich eingeschoben zu werden, wobei die Messer sich in den gewünschten Stellungen aufreihen.
Ebenso braucht zum Austausch eines Messers die Welle nur bis zum auszutauschenden Messer gezogen zu werden, um dieses zu entnehmen und zu ersetzen.
Da die Messer fußseitig kammartig ineinandergreifen, können sie dazu auch sehr leicht durch Verklemmen in Position gehalten werden.
Die Drehgeschwindigkeit der Welle kann, wie oben gesagt, sehr niedrig sein, so dass an die Präzision der aufeinander gleitenden Flächen zwischen Exzenterlager und Messerkopf keine hohen Anforderungen zu stellen sind. Da aber gleichzeitig hohe Kräfte zu übertragen sein können, wird vorgeschlagen, die Exzenterscheibe selbstschmierend auszubilden.
Insbesondere lässt sich dieses Lager aus faserverstärktem Kunststoff ausbilden, der gegenüber Metallen schon von sich aus niedrigere Reibungsbeiwerte aufweist, wobei als Kunststoffe z. B. Polyester, Polycarbonate, Polyurethane etc. eingesetzt werden können. Mit Hilfe von derartigen, aus Kunststoff gefertigten Exzenterlagern lassen sich überraschend hohe Drehmomente übertragen. Da andererseits der Austausch nur wenige Handgriffe erfordert, kann natürlich das Lager selbst so ausgelegt sein, dass es als Sollbruchstelle wirkt, zumal diese Kunststoffteile sehr preisgünstig sind.
In besonders eleganter Weise ist dabei in den Kunststoff ein Schmiermittel wie Graphit oder Molybdänsulfid direkt mit eingearbeitet, das durch den geringfügigen bei der Gleitreibung auftretenden Abrieb freigesetzt wird und dann diesen unter Reibungsminderung herabsetzt.
Besonders bewährt haben sich für den vorliegenden Einsatz Exzenterscheiben, die als Fasern in bekannter Weise Kohle-, Glas- oder Kevlarfasern aufweisen, wobei diese in Mengen von etwa 5 - 10 Gew.-% vorhanden sind und wobei der Kunststoff ein Acetalcopolymer, insbesondere ein Thermoplast, hergestellt aus Trioxan mit geringen Mengen statistisch verteilter Comonomereinheiten, ist. Als Gleitmittel kann dabei auch ein Anteil von Polytetrafluorethylen dienen. Gute Ergebnisse werden z. B. durch Mischen der Hostaform (Marke der Fa. Hoechst) Typen C 9021 M mit C 9021 GV 1/40 erhalten, wobei die Mischungsverhältnisse so eingestellt werden, dass sich der obengenannte Faseranteil ergibt.
Alternativ zur oben beschriebenen Ausführung der Exzenterlager mit einem Zapfenteil und mindestens einer Distanzscheibe kann das Exzenterlager einen Zapfenteil und ein Wälzlager umfassen, wobei das Wälzlager in der Bohrung des Messers angeordnet ist und das Zapfenteil im Innern des Wälzlagers angeordnet ist. Das Wälzlager kann beispielsweise so in die Bohrung eingepresst sein, dass eine Relativverdrehung zwischen Außenring des Wälzlagers und Messer unterbunden ist. In gleicher Weise kann der Zapfenteil in den Innenring des Wälzlagers so eingepresst sein, dass eine Relativverdrehung zwischen Innenring des Wälzlagers und Zapfenteil unterbunden ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht in der Vermeidung von Verschleiß aufgrund von Gleitreibung zwischen Exzenterlager und Messer.
Beispielsweise kann das Wälzlager etwa die Stärke von zwei Messern aufweisen und dadurch gleichzeitig als Distanzscheibe wirken, indem das Wälzlager das Messer beidseitig um je eine halbe Messerbreite überragt. Dadurch liegen die Wälzlager benachbarter Messer so aneinander an, dass zwischen den beiden benachbarten Messern ein Spalt verbleibt, der die Aufnahme eines Messers der gegenüberliegenden Anordnung erlaubt.
Vorteilhaft ist das Wälzlager gegen das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit gekapselt und lebensdauergeschmiert, so dass es wartungsfrei ist.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigen

Figur 1 ein erfindungsgemäß einsetzbares Messer mit Exzenterlager,
Figur 2 eine Aufreihung von Messern in Seitenansicht und
Figur 3 diese in Draufsicht.

Figur 1 zeigt ein Messer 1 für die Zerkleinerungsvorrichtung mit sichelförmig ausgebogener Kontur sowie zum Schneidspalt mit einem gegenüberliegenden Messer hin gerichteten, insbesondere unterschiedlich großen Zähnen 10. Der Messerkopf 3 besitzt eine Bohrung 4, in die der Zapfenteil 6 eines Exzenterlagers 5 eingesetzt ist. Das Exzenterlager 5 besitzt eine außermittige quadratische Vierkantausnehmung.
Reiht man solche Messer auf eine Vierkantwelle 9 auf. so können diese gruppenweise oder einzeln aufeinanderfolgend in unterschiedlichen Winkeln zueinander kurbelwellenartig gelagert werden.
Figur 2 zeigt auf einer Vierkantwelle 9 aufgereiht mehrere hintereinander angeordnete Messer 1. wobei diese kopfseitig auf den Exzenterlagern 5 gelagert sind.
Gegenüber befindet sich eine gleiche Messerreihe, wobei die Messer 1 zwischen sich Lücken von Messerbreite aufweisen und etwa im gestrichelten Bereich kammartig ineinandergreifen. Auf die Vierkantwelle 9 sind die Exzenterlager 5 aufgereiht.
Versetzt man die Welle 9 in Rotation. so nimmt diese die Lager 5 mit. die sich gleitend in den Bohrungen 4 der Messerköpfe 3 drehen und nach dem Maß der Exzentrizität des Vielkantdurchbruches 8 die Messerköpfe 3 in eine Kurbelbewegung versetzen, wobei die unteren Enden 11 der Messer 1 an den Anlagen 2 auf und ab gleiten.
Figur 3 zeigt die Aufreihung der Messer 1 auf einer Vielkantwelle 9 mit quadratischem Querschnitt. Diese ist durch die Vielkantdurchbrüche 8 der Exzenterlager 5, 5', 5" und 5"' durchgeschoben, wobei die Lager jeweils gegeneinander um 90° gedreht sind. Die Lager 5 bestehen aus einem Zapfenteil 6, das die Bohrungen 4 der Messerköpfe durchgreift sowie vorzugsweise einteilig mit diesen verbundenen Distanzscheiben 7, die die Stärke der Messer 1 aufweisen, so dass zwischen diesen Lücken für den fußseitigen Durchgriff der gegenüberliegenden Messerreihe bestehen. Mit 10 sind die Zähne angedeutet, die das Einziehen des zu zerkleinernden Gutes und deren Bruch- und Schneidvorgang verbessern.
Die Exzenterlager 5 sind selbstschmierend und somit wartungsfrei.

Bezugszeichenliste

1: Messer
2: Anlagen
3: Messerkopf
4: Bohrung
5: Exzenterlager
6: Zapfenteil
7: Distanzscheibe
8: Vielkantdurchbruch
9: Vielkantwelle
10: Zähne

Claims

Vorrichtung zum Zerkleinern von Materialien, bestehend aus zwei gegenüberliegend angeordneten Reihen von sichelförmig ausgerundeten, gezahnten Messern (1), die fußseitig gegen Anlagen (2) abgestützt sind, wobei die Messer (1) jeweils um etwa Klingenbreite voneinander beabstandet sind und diese an ihren unteren Enden ineinandergreifen und derart einen im wesentlichen keilförmigen Schneidspalt bilden und wobei die Messer (1) kopfseitig mit einem Kurbeltrieb ausgestattet sind, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) die Messer (1) weisen an ihrem Kopf (3) eine Bohrung (4) auf;

b) in die Bohrung (4) ist ein Exzenterlager (5) eingesetzt, das insgesamt etwa die Stärke von zwei Messern (1) aufweist;

c) das Exzenterlager (5) weist einen exzentrisch angeordneten Vielkantdurchbruch (8) auf;

d) die Exzenterlager (5) sind von einer antreibbaren Vielkantwelle (9) durchgriffen, wobei die Messer (1) bzw. deren Lager (5) einzeln oder gruppenweise gegeneinander um das Raster des Vielkants gegeneinander verdreht auf der Vielkantwelle (9) gehalten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterlager (5) einen Zapfenteil (6) und eine Distanzscheibe (7) umfasst, die jeweils etwa die Stärke eines Messers (1) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfenteil (6) und die Distanzscheibe (7) einstückig hergestellt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterlager (5) selbstschmierend ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterlager (5) aus einem eingebettete Fasern aufweisenden Kunststoff besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Faser-Kunststoff-Masse der Exzenterlager (5) ein Schmiermittel wie Graphit oder Molybdänsulfit eingearbeitet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterlager (5) einen Kohleoder Glasfaseranteil von etwa 5 bis 10 % aufweisen und dass der Kunststoff ein Acetalcopolymer ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterlager (5) einen Zapfenteil (6) und ein Wälzlager umfasst, wobei das Wälzlager in der Bohrung (4) des Messers (1) angeordnet ist und das Zapfenteil (6) im Innern des Wälzlagers angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager etwa die Stärke von zwei Messern (1) aufweist und dadurch gleichzeitig als Distanzscheibe (7) wirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager gekapselt und lebensdauergeschmiert ist.