WO2021032570A1 - Scherleiste für vorrichtung zum zerkleinern von schüttgutkörnern - Google Patents

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WO2021032570A1
WO2021032570A1 PCT/EP2020/072649 EP2020072649W WO2021032570A1 WO 2021032570 A1 WO2021032570 A1 WO 2021032570A1 EP 2020072649 W EP2020072649 W EP 2020072649W WO 2021032570 A1 WO2021032570 A1 WO 2021032570A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
shear bar
groove
bulk material
shear
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/072649
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon KÜNZLE
Original Assignee
Bühler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bühler AG filed Critical Bühler AG
Publication of WO2021032570A1 publication Critical patent/WO2021032570A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C9/00—Other milling methods or mills specially adapted for grain
    • B02C9/02—Cutting or splitting grain

Definitions

  • the invention relates to a shear bar for a device for comminuting bulk material grains and in particular grains and kernels.
  • the invention also relates to a method for comminuting bulk material grains with a shear bar according to the invention.
  • groats cutting machines Devices for comminuting bulk material grains, so-called groats cutting machines, are known, for example, from US Pat. No. 1,744,169 and EP 1151 797 A1. These devices include a perforated hollow drum, which is rotatably mounted horizontally. The grain to be cut is conveyed into the interior of the rotating hollow drum and falls through the openings of the hollow drum. The grains sticking out of the openings are then stripped on knives and cut. The disadvantage of such devices is that not all cereal grains are cut in the first pass.
  • the device for chopping is thus always followed by at least one separating device (e.g. sifter or door) which sorts out grain that has not been or is insufficiently cut, which is then returned to the device.
  • at least one separating device e.g. sifter or door
  • the size distribution of the cut grains is very broad and unsatisfactory.
  • the device of WO 2019/086375 A1 comprises two elements that are movable relative to one another, of which a first element is a rotor that is rotatably mounted about a rotor axis and has a cylindrical rotor Is formed circumferential surface and has a receiving portion in the form of an at least partially formed circumferential groove. Bulk material grains can be posi tioned within this circumferential groove.
  • the circumferential groove is crossed by at least one axial groove arranged in the rotor.
  • the second element which is designed as a shear bar, is movably arranged along the axial groove.
  • the shear bar also has a receiving section which is designed in the form of recesses along a longitudinal section of the shear bar.
  • the first receiving section (the circumferential groove) and the second receiving section (the recesses along a longitudinal section of the shear bar) are connected to one another via a passage and form a receptacle in which a bulk material can be positioned via the feed device.
  • the two receiving sections are shifted relative to one another by moving the shear bar in the axial groove of the rotor in such a way that the cross section of this passage is narrowed. As a result, a bulk material grain that is sensitive to the receptacle is crushed.
  • this object is achieved by a shear bar according to claim 1, a device comprising at least one such shear bar and a method carried out with this device.
  • the present invention relates to a shear bar for a device for comminuting bulk grains and in particular cereal grains and kernels, wherein the shear bar is cuboid with smaller and larger side surfaces and preferably a length in the range of 30 to 90 cm, a width in Range from 10 to 25 mm and a thickness in the range from 1 to 10 mm, comprising
  • An upper section which is designed so that the shear bar can be arranged in a holder in a tensile and pressure-resistant manner
  • the problem known from the prior art is that of prolonged operation
  • Possible restriction of the mobility of the shear bar in the axial groove of the rotor of the device for comminuting bulk grains and in particular grains and kernels can be overcome in that a shear bar is used, which cut at least one of the larger side surfaces in at least one groove-shaped recess which extends over at least half the width of the side surface of the shear bar and extends to the end of the end face facing away from the upper portion of the shear bar.
  • fine-grained material formed during the crushing process from the bulk material grains is effectively conveyed out with the aid of the recess from the axial groove of the rotor of the device for crushing bulk material grains and in particular grains and kernels.
  • no foreign material accumulates within the axial groove of the rotor, which could impair the mobility of the shear bar in the axial groove.
  • the device with the shear bar according to the invention can be used in the following areas:
  • cereal grains mean fruits from plants of the sweet grass genus as well as from so-called pseudo-cereal plants such as quinoa and buckwheat.
  • Cereal kernels are cereal grains that have been peeled or peeled.
  • the device with the inventive shear bar is particularly suitable for the comminution of grains and kernels.
  • Such a device usually comprises 100 to 300, preferably 150 to 280 and particularly preferably 200 to 250 shear bars. According to the invention, preference is given to at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90% and particularly preferably all of these shear strips according to the invention. Some of the shear bars can be of the type described in WO 2019/086375 A1.
  • the shear bars according to the invention must be dimensioned in such a way that they can be used in the device described here for crushing bulk material grains and can perform their function. This requires such a length and width of the qua-shaped shear bar that it can be arranged and moved into the axial grooves of the rotor of the device described here for comminuting bulk material grains.
  • the shear bar according to the invention preferably has a length in the range from 30 to 90 cm, preferably 40 to 80 cm and particularly preferably 50 to 70 cm, a width in the range from 10 to 25 mm, particularly preferably 15 to 20 mm, and a thickness in Range from 1 to 10 mm, preferably 2 to 5 mm and especially preferably 2.5 to 4 mm.
  • the shear bar according to the invention is cuboid, ie it has a structure with a cuboid cross-section and two larger side surfaces and two smaller side surfaces (that is, with a smaller area than the larger side surfaces).
  • a small side surface of the shear bar according to the invention comprises cutouts, preferably 50 to 100 and particularly preferably 60 to 80 cutouts, for forming a sawtooth-shaped section. These recesses form the second receiving sections described below. According to the invention, these recesses preferably have a trapezoidal profile.
  • the shear bar according to the invention has in at least one section of at least one of the larger side surfaces egg ne groove-shaped recess which extends over at least half the width of the side surface of the shear bar and extends to the end of the end face of the shear bar facing away from the upper section.
  • the shear bar has a groove-shaped depression in at least one section of both larger side surfaces.
  • the feature “extends to the end of the end face of the shear bar facing away from the upper section” means that the groove-shaped recess on the end face of the shear bar facing away from the upper section does not have a boundary wall, but is open Sensitive material (such as flour dust) can be transported out of the groove-shaped recess and away from the shear bar.
  • the groove-shaped depression is made in such a way that the fine-grained material (flour dust) produced during the shredding process can accumulate sufficiently in it so that it does not impair the mobility of the shear bar. In other words, the groove-shaped depression must have a minimum depth.
  • the width of the shear bar according to the invention defines a maximum depth for the groove-shaped recess.
  • the shear bar according to the invention In the area of the recess, the shear bar according to the invention must still have a sufficient thickness so that the shear bar can be operated stably in the device.
  • the groove-shaped depression preferably has a depth of 0.2 to 1.0 mm, preferably 0.5 to 0.8 mm.
  • the shear bar has a groove-shaped depression in at least one section of at least one of the larger side surfaces, this section preferably extending over 60 to 95%, particularly preferably 70 to 90% of the total length of the larger side surface.
  • the groove-shaped depression preferably extends over a length of 20 to 80 cm, particularly preferably 30 to 70 cm and particularly preferably 40 to 60 cm.
  • the groove-shaped depression preferably has a width of 5 to 15 mm, particularly preferably 8 to 13 mm.
  • the shear bar has a groove-shaped recess with two long side walls, of which one side wall of the groove-shaped recess has a smaller slope than the other side wall of the groove-shaped recess.
  • One of the long side walls preferably has a steep slope in the range of 60 to 90 °, particularly preferably 70 to 89 °, while rend the other long side wall has a lower slope in the Be rich from 20 to 45 °, particularly preferably 30 to 40 °.
  • the long side wall with the smaller slope is additionally slightly curved at its ends. This creates a boat-like profile for the groove-shaped recess.
  • the shear bar has a groove-shaped recess, the groove-shaped recess in turn having holes.
  • Particularly preferably 10 to 30, particularly preferably 15 to 25 holes are arranged in the groove-shaped recess. These holes preferably have a square or rectangular cross-section.
  • the holes are particularly preferably evenly spaced from one another, with a distance of preferably 5 to 10 cm between each two holes.
  • the holes have a width of preferably 15 to 40 cm, particularly preferably 20 to 30 cm, and a height of preferably 3 to 15 mm, particularly preferably 5 to 13 mm.
  • the shear bar according to the invention comprises an upper section at one end of its longitudinal extent, which is designed in such a way that the shear bar can be arranged in a holder so that it is resistant to tension and pressure.
  • the upper section of the inventive shear bar therefore preferably has a shape that enables the shear bar to be hooked into a corresponding holder of a holder described below, this section of the shear bar being at the top in the suspended state.
  • the shear bar has a certain minimal play (ie minimal mobility) in the stored state and only experiences a force during the intended movement in the axial groove of the rotor.
  • the upper section of the shear bar according to the invention can have a T-shaped or clothes hanger-like shape.
  • the device according to the invention for comminuting bulk grains comprises, in general terms, a first element with a first surface and a first receiving section, a second element with a second surface and a second receiving section, and a feed device.
  • the first surface and the second surface are arranged parallel and facing each other.
  • the first element and the second element are also reversibly movable relative to one another between a first position and a second position.
  • the direction of movement i.e. the movement vector of the second element, lies in the plane of the first surface and the second surface.
  • the first receiving section and the second receiving section are connected to one another via a passage and thereby form a receptacle in which a bulk material can be positioned via the feed device.
  • a cross section of the passage is narrowed, so that a bulk material grain located in the receptacle is exposed to a shear force and broken or comminuted.
  • the cross-section of the passage lies in a plane parallel to the first surface and the second surface.
  • the virtual surface in- The stop of the passage (since it is not a physical surface) will zoom out as you move the first element and the second element.
  • the first receiving section and the second receiving section are designed as a groove or recess.
  • the receiving section is defined by a recess or groove and an envelope surface of the first or second element.
  • the enveloping surface comprises the imaginary continuation of the first or second surface in the region of the depression or groove.
  • the first element and the second element have a plurality of first receiving sections and second receiving sections, each of which forms a corresponding plurality of receptacles.
  • typically 50 to 100 recesses are formed as second receiving sections in a shear bar and a corresponding number of circumferential grooves in the circumferential surface of the rotor.
  • the feed device can be a simple opening which allows the bulk material to be introduced into the receptacle.
  • the first element is designed as a rotor mounted rotatably about a rotor axis and having a cylindrical circumferential surface, the first receiving section being an at least partially designed circumferential groove.
  • the rotor has an axial groove which crosses the circumferential groove.
  • the first surface is designed as a side wall of the axial groove.
  • the second element is designed as a shear bar according to the invention, arranged in the axial groove and mounted reversibly movably along the axial groove, the second receiving section being a recess in the shear bar.
  • the recess in the shear bar is preferably designed as a continuation of the circumferential groove of the rotor when the shear bar and rotor are in the first position.
  • partially formed circumferential groove it is meant that the circumferential groove does not necessarily have to extend over the entire circumference of the rotor, but can also be formed only in sections on the circumferential surface.
  • the circumferential groove can have an annular or a helical course.
  • Axial groove means that the groove has a parallel course to the rotor axis.
  • the axial groove can be formed by a material recess in the rotor surface. It is also conceivable that strips on a rotor surface are spaced from one another and aligned parallel to the rotor axis so that a groove is etcbil det between the strips.
  • the rotor When the device is operated, the rotor is rotated around the rotor axis. Bulk material grains are fed to the circumferential groove and the recess via the feed device.
  • the device preferably further comprises a housing with a housing wall which surrounds the rotor coaxially at least in sections and at least one feed opening (as part of the feed guide device) and at least one outlet opening for the bulk material grains.
  • the supply is preferably carried out through a supply opening in the housing wall, which extends along an axial direction, preferably over the entire height of the rotor.
  • the housing wall preferably has at least one movable housing wall section.
  • the movable housing wall section is arranged in such a way that, viewed radially with respect to the rotor axis, the movable housing wall section cuts the first receiving section and overlaps the second receiving section.
  • a corresponding number of movable housing wall sections is provided, which are arranged neigh bart in the axial direction in order to overlap all the receiving sections.
  • a plurality of housing wall sections are preferably also arranged next to one another in the circumferential direction of the rotor in order to cover all shear bars.
  • the movable housing wall section thus enables the foreign body to be displaced radially outward.
  • the movable housing wall section can for example be designed as a hinged flap. Preferably, however, the housing wall section is designed and supported in such a way that an essentially translational movement in the radial direction is made possible.
  • the movable housing wall section is preferably biased in the direction of the rotor, in particular in ra- biased dialer direction of the rotor.
  • the preload can take place on the basis of an elastic element and is preferably implemented with a spring element whose spring preload force is adjustable before given. By adjusting the spring preload force, the movable housing wall section can be adapted to the bulk material grains to be shredded, so that only foreign bodies cause a displacement of the housing wall section.
  • the at least one movable housing wall section preferably interacts with a movement sensor for determining a movement of the movable housing wall section.
  • the movement of the movable housing wall section can thus be determined with the movement sensor and consequently the presence of a foreign body can be recognized. Thereupon it can be provided, for example, that the device to protect the rotor is stopped or that the bulk material grains are sorted out due to the foreign bodies contained therein.
  • the movement sensor preferably comprises a flexible line and a process sensor, in particular a pressure or filling level sensor.
  • the flexible line is filled with a fluid, preferably with a liquid, and is arranged radially with respect to the rotor axis further away from the rotor axis than the movable housing wall section.
  • the flexible line is arranged in the housing in such a way that a movement of the movable housing wall section causes an elastic deformation of the line, which in turn causes a pressure or fill level change in the flexible line.
  • the process sensor enables a pressure or level change in the line to be determined, which is due to the movement of the movable housing wall section.
  • the line is arranged essentially parallel to the rotor axis and is filled with a liquid, where a change in the liquid level in the line can be determined by means of a capacitive sensor.
  • the change in the liquid level can take place by directly determining the liquid level or by determining the displacement of a floating body in the line.
  • the feed opening is provided with a braking device which slows the supply of bulk material grains ver and supports the inclusion of the bulk material grains in the receptacle.
  • This braking device is preferably designed as a grid which is attached to the feed opening.
  • a storage chamber on the side facing away from the rotor is also seen before. The bulk material grains collect in the storage chamber and thus reach the rotor through the grid with appropriately large perforations, line up in the circumferential groove and are carried along by the rotation of the rotor.
  • the rotor axis is preferably arranged vertically.
  • the cross section of the passage at the transition between the circumferential groove and the recess of the shear bar is reduced, and the bulk material grains are thus comminuted.
  • the comminuted bulk material grains then leave the device through the outlet opening.
  • the circumferential groove is preferably designed in such a way that the comminuted bulk material grains can leave the circumferential groove, for example by gravity. Additionally or alternatively, a fin attached to the housing can be formed which protrudes into the circumferential groove and supports leaving the circumferential groove. In the case of a rotor as in the device described here with a plurality of circumferential grooves, a type of comb with a corresponding number of fingers can also be arranged on the housing.
  • the circumferential groove is preferably a circumferential groove. This means that with the shear bar in the first position, a continuous groove is formed from the circumferential groove and the recess.
  • the axial groove preferably extends over the entire height of the rotor.
  • the circumferential groove and the corresponding recess in the shear bar preferably have a trapezoidal profile in the radial section through the rotor.
  • the profile of an isosceles trapezoid is preferred.
  • the base of the trapezoidal circumferential groove is open and corresponds to the circumferential surface of the rotor. The other, shorter base side thus extends essentially parallel to the circumferential surface of the rotor.
  • the profile of the circumferential groove ensures that solids, which cannot be crushed due to their hardness and could lead to damage to the device, are pushed outwards by the legs of the circumferential groove and the recess with respect to a rotor axis without affecting the rotor and / or can damage the shear bar, in particular if a movable housing wall section is provided. Openings are then preferably formed in the housing which enable foreign bodies to be removed from the device.
  • the movable housing wall section is preferably spring-biased in the direction of the rotor.
  • the spring force of the preload is selected so that when foreign bodies are moved from the circumferential groove and / or the recess through the profile thereof, the foreign body is pressed against the movable housing wall section and moves it so that an opening is released through which the foreign body can leave the device.
  • the bulk material grains are fed to the device without foreign bodies, e.g. through an upstream cleaning, which can be done mechanically, optically, magnetically, etc.
  • the bulk material grains can also be analyzed at the feed opening in order to identify foreign bodies and initiate the necessary steps.
  • a torque determination of a drive of the rotor can also be used in order to know an increased load.
  • a shear pin can also be provided in order to be able to separate the rotor from the drive in the event that foreign bodies which cannot be crushed get into the circulation groove.
  • the load on the shear bar can also be monitored or the shear bar can be secured with a shear pin or a predetermined breaking point, which separates the shear bar from a shear bar drive in the event of an overload.
  • the rotor has a plurality of circumferential grooves which, in particular, are equally spaced from one another. are standing.
  • the shear bar comprises a corresponding number of recesses, each recess being assigned to a first circumferential groove in the first position.
  • a recess assigned to a first circumferential groove in the first position is preferably assigned to a second circumferential groove in the second position, the second circumferential groove preferably being arranged adjacent to the first circumferential groove.
  • the recess which in the first position has formed a continuous channel with the first circumferential groove assigned to it, forms a continuous channel with another, second circumferential groove, in which the bulk material grains can be reduced in size .
  • the second circumferential groove viewed in the axial direction of the rotor, is preferably arranged adjacent to the first circumferential groove.
  • the shear bar does not necessarily have to be moved from the first position to the second position and then back to the first position.
  • several comminution cycles can be carried out, depending on the number of circumferential grooves arranged between the first and second circumferential grooves.
  • the rotor comprises a plurality of shear bars, which are each arranged in an axial groove.
  • the shear bars are particularly preferably arranged at the same distance from one another on the circumferential surface of the rotor, particularly preferably between 1 to 10 mm spaced apart from one another.
  • the circumferential groove preferably has a width between 1 and 10 mm and / or a depth between 1 and 10 mm.
  • the rotor preferably has an outside diameter between 200 and 600 mm.
  • the housing wall which at least partially surrounds the rotor, is preferably arranged at a distance of between 0 and 5 mm from the circumferential surface of the rotor.
  • the housing wall thus serves as the end of the circumferential groove, so that when the shear bar is moved, the bulk material grains arranged in the circumferential groove remain in the circumferential groove.
  • the housing wall or parts thereof can be provided with openings for the removal of foreign bodies. pern and / or be provided with movable and possibly spring-loaded housing wall sections for.
  • the rotor can preferably be driven at a speed between 5 and 100 revolutions / min.
  • the shear bar is preferably slidable ver by means of a cam gear.
  • a cam gear represents a very simple variant for the formation of an actuator for the shear bar or the large number of shear bars.
  • shear bar can also be driven differently, e.g. by means of mechanical, pneumatic or hydraulic actuators.
  • the cam mechanism comprises at least one control cam which is arranged non-rotatably with respect to a direction of rotation of the rotor at an axia len end of the rotor.
  • the control cam is given to a steering wheel rotatably mounted about an axis before given.
  • the control cam is arranged in such a way that an axial end of the shear bar (s) touches the control cam when the rotor rotates and is moved axially.
  • a punch is preferably arranged on the axi alen end of the shear bar which cooperates with the control cam and is guided axially in a guide bore of the rotor.
  • the punch preferably interacts with an elastic element, in particular a spring element, or is already pretensioned in the axial direction. This ensures that the movement of the shear bar between the first position and the second posi on is only effected in one direction by the control cam, while the elastic element moves the shear bar back in the opposite direction.
  • a plurality of adjacently arranged shear bars are assigned to a stamp, so that the shear bars can be moved in groups, for example in groups of 5 shear bars, between the first position and the second position.
  • the cam gear preferably comprises a circumferential groove in which a projection of the shear bar is arranged.
  • the circumferential groove serves as a guide for the projection of the shear bar and is designed in such a way that the shear bar is moved back and forth between the first position and the second position when the rotor is rotated.
  • the invention also relates to a method for comminuting bulk material grains with a device according to the invention, in which there is no return of the product.
  • the product is thus fed directly to a downstream process step or stored.
  • the device as described above it is possible to further process the comminuted bulk material grains directly, ie without a separation step, without product being returned to the same device or to an analogous device.
  • the distance perpendicular to the first or second surface between the plane of the passage and a delimitation of the first or second receiving section determines the maximum grain size that can be achieved with the device.
  • the maximum grain size corresponds exactly to the width of the shear bar.
  • FIG. 1 shows a schematic, perspective illustration of a general embodiment of the functional principle of the device for comminuting bulk material grains
  • FIG. 2 shows a perspective view of the device according to the invention with the housing closed
  • FIG. 3 shows the device of FIG. 2 with an open housing
  • 4A shows a schematic illustration of the rotor from FIG. 3 in the first position
  • 4B shows a schematic representation of the rotor of FIG. 3 when moving from the first position to the second position
  • FIG. 5 shows a schematic view of the supply opening and the outlet opening of the device of FIG. 3;
  • FIG. 6A shows a perspective view of a control cam with punches for the axial movement of the shear bars
  • Fig. 6B is a partial sectional view of the cam with Stem peln
  • FIG. 7 is a sectional view through the housing wall with movable housing wall sections
  • FIG. 8 shows a sectional view through the housing wall with movable housing wall sections and motion sensor
  • FIG. 9a shows a schematic, perspective illustration of a first embodiment of the shear bar according to the invention.
  • FIG. 9b shows a side view of the shear bar according to the invention from FIG. 9a;
  • FIG. 9c shows a cross-sectional view of the shear bar according to the invention from FIG. 9a;
  • FIG. 10 shows a schematic, perspective illustration of a first embodiment of the shear bar according to the invention.
  • the device 1 comprises a first element 2 and a second element 5.
  • the receiving sections 4 and 7 are designed as a recess of the respective element 2 and 5 and thus form a receptacle for the bulk material grain K (supplied via the feed device 8)
  • the first and the second element 2 and 5 also each have a flat surface 3 and 6, which are arranged parallel to one another.
  • a cross section of the passage 9 is reduced and the bulk material grain is crushed by shearing.
  • the crushed bulk material grain K can then be removed from the device 1 through the through hole 4 and / or 7.
  • the first element 2 and the second element 5 are according to the invention with by means of a drive back and forth between the first position PI and a second, not shown position P2.
  • the movement direction M lies in the plane of the first surface 3 or second surface 6.
  • FIG. 2 a device 1 according to the invention for crushing bulk material grains is shown.
  • the device 1 comprises a housing 11 which has a supply opening 8 and an outlet opening 12 for the bulk material grains K.
  • the device 1 comprises a rotor 21 with a cylindrical circumferential surface, which is shown schematically in FIGS. 4A and 4B.
  • the rotor 21 is rotatably mounted about a rotor axis A by means of bearings 13.
  • a motor unit 14 to summarizing a motor and a gear serves as a rotor drive.
  • the rotor 21 is shown schematically.
  • the rotor 21 has on its circumferential surface a plurality of circumferential circumferential grooves 41, 41 ', of which only two are shown, which are formed for receiving the bulk material grains K from.
  • Each circumferential groove 41, 41 ' has a width B and a depth T extending in the radial direction of the rotor 21 (which is shown in FIG. 6A).
  • the rotor 21 also has a plurality of shear bars 51, 51 'according to the invention, of which only the shear bar 51 is shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the shear bar 51 is arranged in an axial groove 10 of the rotor 21 and is displaceable along a direction of movement M.
  • the axial groove 10 crosses the circumferential groove 41 (and 41 ').
  • the rotor thus has a plurality of axial grooves, with only one axial groove in FIGS. 5A and 5B. le groove 10 is shown for the sake of simplicity. It can be seen that the mode of operation corresponds to that of the device in FIG.
  • the first receiving section is designed as a circumferential groove 41 or 41 ′, and the first surface 3 corresponds to a side wall 31 of the axial groove 10.
  • the shear bar 51 thus corresponds to the second element 5, the second receiving section 7 being designed as a recess 71 or 71 'of the shear bar 51.
  • a side surface 61 of the shear bar 51 which borders on the side wall 31 of the axial groove 10, accordingly corresponds to the second surface 6 of the second element 5.
  • Circumferential groove 41 and recess 71 have an identical cross section in the radial section through the rotor 21 and are in the first position PI of FIG. 5A aligned so that they form a passage 9.
  • the bulk material grains K are fed to the rotating rotor 21 via a feed opening 8 (not shown in FIGS. 4a and 4b), where they enter the circumferential grooves 41, 41 'and are carried along by the rotation of the rotor 21.
  • a cam 15 shown in FIG. 3 which is arranged at a front end of the rotor 21.
  • FIG. 5 a detail of the feed and discharge device of the device 1 is shown separately.
  • the inlet opening 8 and outlet opening 12 are connected via a line to corresponding inlet openings 80 and outlet openings 120 of a housing wall 16.
  • inlet opening 80 or outlet openings 120 are arranged around the circumference of the rotor 21, only one inlet opening 80 and one outlet opening 120 being shown in FIG.
  • the inlet opening 80 is provided with a grille 17.
  • a storage container 18 is arranged, which is filled with bulk material grains when the device 1 is operated, so that it can be ensured that bulk material grains can be fed to the rotor 21 over the entire height.
  • the grid 17 supports the formation of a bulk material grain column in the storage container 18 and ensures that not too many bulk material grains reach the rotor 21, which could lead to faults in the device 1.
  • an outlet opening 120 is arranged after the inlet opening 80.
  • a comb device 19 is attached to the housing wall 16.
  • the comb front direction 19 has a plurality of fingers 20, each of which is assigned a circumferential groove 41, 41 'of the device.
  • the fingers 20 protrude into the respective circumferential groove 41, 41 'and have the effect that the comminuted bulk material grains are removed from the circumferential groove 41, 41' and can leave the device 1 through the exit opening 120 for further processing.
  • FIGS 6A and 6B an embodiment of the drive of the inventive shear bars 51, 51 'is shown.
  • the shear bars 51, 51 'etc. are connected to a holder 29 in a tensile and pressure test.
  • the holder 29 is in turn connected to a tension and pressure test with a stamp 27, 27 '.
  • the stamps 27 and 27 'etc. (only two of which are provided with a reference number for the sake of clarity) are guided axially with respect to the axis of rotation A of the rotor 21 in an associated guide bore 30 or 30' of the rotor 21.
  • control cams 26 are arranged, only one of which is visible in FIGS. 6A and 6B.
  • the cam 26 is rotatably mounted with respect to a direction of rotation of the rotor 21 so that it remains stationary when the rotor 21 is rotating, is designed as a circular control wheel and freely rotatable about the axis Z - i.e. without a drive.
  • the shear bars 51, 51 'etc. are moved from the first position PI into the second position P2 (not shown in FIGS. 6a and 6b).
  • the punch 27 is moved against a spring force of the spiral spring 28.
  • the Spi ralfeder 28 is thus compressed.
  • the plunger 27 is pressed upwards by the spring force of the spiral spring 28.
  • the punch 27 is moved upwards again until the holder 29 experiences a stop against a stop surface of the rotor 21.
  • the shear bars 51, 51 'etc. thus return from the second position P2 to the starting position, which corresponds to the first position PI.
  • control cams 26 are provided in accordance with the examples described above, which drive the shear bars 51, 51 ', etc. between the respective inlet opening 80 and outlet opening 120.
  • the housing wall 16 comprises a plurality of housing wall segments 24 which are each assigned to a circumferential groove 41 of the rotor 21 and are arranged next to one another in the axial direction of the rotor 21.
  • housing wall section 24 is provided with a reference character.
  • Each housing wall section 24 is pretensioned in the direction of the rotor 21 by a spiral spring 34.
  • the trapezoidal profile of the circumferential groove 41 and the recess 71 of the shear bar 51 according to the invention causes the bulk material grains K to be pressed against the housing wall 16 when the shear bar 51 is moved.
  • the pretensioning force of the spiral spring 34 is selected so that the housing wall sections 24 are not displaced when the shear bar 51 is moved.
  • a foreign body which is hard and therefore cannot be crushed by the device 1
  • the trapezoidal profile causes the foreign body to be pressed against the assigned housing wall section 24 and this in the radial direction of the Rotor 21 moves outwards.
  • damage to the rotor 21 and in particular the circumferential groove 41 or the recess 71 of the shear bar 51 is largely avoided.
  • the housing wall 16 comprises a plurality of movable housing wall sections 24, which are designed analogously to the housing wall sections 24 of FIG.
  • the device 1 additionally comprises a movement sensor 25.
  • the movement sensor 25 comprises a flexible line 35 which is arranged radially with respect to the axis of rotation A outside the housing wall 16, immediately behind the housing wall sections 24.
  • the flexible line 35 runs parallel to the axis of rotation A of the rotor 21 and is filled with a liquid up to a desired level.
  • a level sensor monitors the liquid level.
  • the flexible line 35 is arranged in such a way that it is squeezed when a housing wall section 24 is displaced outwards, and thus a slope of the liquid level is caused.
  • the level sensor determines the deviation of the liquid level from the target level. It can thus be recognized whether one or more housing wall sections 24 have been displaced and thus that objects are contained in the device 1 which cannot be comminuted.
  • FIG. 9a shows a schematic view of a first embodiment of a shear bar 51 according to the invention.
  • the shear bar 51 is cuboid and has recesses 71 in one of the smaller side faces, which have already been described vorste starting.
  • the shear bar 51 thus has a sawtooth-shaped profile at least in one surface section.
  • the shear bar 51 also has a groove-shaped depression 72, which has been described above, in at least one section of one of the larger side surfaces.
  • the shear bar 51 furthermore has an upper section 73 which is designed such that the shear bar 51 can be mounted in a holder 29 of the device 1 without pressure or tension.
  • the upper section 73 is T-shaped, which enables the shear bar 51 to be hooked into the holder 29.
  • FIG. 9b shows a side view of the shear bar 51 according to FIG. 9a.
  • FIG. 9c shows a side view of the shear bar 51 according to FIG. 9a. It can be seen that in this embodiment form in both larger side surfaces of the shear bar 51 groove-shaped recesses 72 are arranged.
  • FIGS. 9a to 9c shows a schematic view of a second embodiment of a shear bar 51 according to the invention. This embodiment differs from the embodiment shown in FIGS. 9a to 9c in that 72 holes 74 are arranged in the groove-shaped recess.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scherleiste (51) für eine Vorrichtung (1) zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern und insbesondere von Getreidekörnern und -kernen, wobei die Scherleiste (51) quaderförmig mit kleineren und grösseren Seitenflächen ausgebildet ist, einen oberen Abschnitt (73) umfasst, welcher so ausgebildet ist, dass die Scherleiste (51) in einer Halterung zug- und druckfest angeordnet werden kann, eine kleine Seitenfläche mit Aussparungen (71), vorzugsweise 50 bis 100 Aussparungen, zur Ausbildung eines sägezahnförmigen Abschnitts umfasst, wobei die Scherleiste (51) in mindestens einem Abschnitt mindestens einer der grösseren Seitenflächen eine nutförmige Vertiefung (72) aufweist, welche sich über mindestens die Hälfte der Breite der Seitenfläche der Scherleiste (51) erstreckt und sich bis an das Ende der vom oberen Abschnitt (73) abgewandten Endfläche der Scherleiste (51) erstreckt.

Description

Scherleiste für Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern
Die Erfindung betrifft eine Scherleiste für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern und insbesondere von Getreide körnern und -kernen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern mit einer erfindungsgemäs- sen Scherleiste.
Vorrichtungen zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern, sogenannte Grützeschneidemaschinen, sind beispielsweise aus der US 1,744,169 und EP 1151 797 Al bekannt. Diese Vorrichtungen um fassen eine perforierte Hohltrommel, welche horizontal drehbar gelagert ist. Das zu schneidende Getreide wird in das Innere der sich drehenden Hohltrommel gefördert und fällt durch die Öffnun gen der Hohltrommel hindurch. Die aus den Öffnungen herausragen den Getreidekörner werden dann an Messern abgestreift und ge schnitten. Nachteilig bei solchen Vorrichtungen ist, dass nicht alle Getreidekörner beim ersten Durchgang geschnitten werden.
Der Vorrichtung zum Zerkleinern ist somit immer wenigstens eine Trennvorrichtung (z.B. Sichter oder Trieur) nachgeschaltet, wel che nicht oder ungenügend geschnittenes Getreide aussortiert, welches der Vorrichtung dann rückgeführt wird. Zudem ist die Grössenverteilung der geschnittenen Getreidekörner sehr breit und nicht zufriedenstellend.
In der WO 2019/086375 Al wurde eine verbesserte Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern beschrieben, welche eine effi zientere und gleichmässige Zerkleinerung von Schüttgutkörnern ermöglicht und keine nachgeschaltete Trennvorrichtung benötigt.
Die Vorrichtung der WO 2019/086375 Al umfasst zwei relativ zuei nander bewegliche Elemente, von denen ein erstes Element als um eine Rotorachse drehbar gelagerter Rotor mit einer zylindrischen Umfangsflache ausgebildet ist und einen Aufnahmeabschnitt in Form einer zumindest teilweise ausgebildeten Umfangsnut auf weist. Innerhalb dieser Umfangsnut können Schüttgutkörner posi tioniert werden.
Die Umfangsnut wird von wenigstens einer im Rotor angeordneten axialen Nut gekreuzt. Innerhalb dieser axialen Nut ist das zwei te Element, welches als Scherleiste ausgebildet ist, beweglich entlang der axialen Nut angeordnet. Die Scherleiste weist eben falls einen Aufnahmeabschnitt auf, welcher in Form von Ausspa rungen entlang eines Längsabschnitts der Scherleiste ausgebildet ist.
In einer ersten Position stehen der erste Aufnahmeabschnitt (die Umfangsnut) und der zweite Aufnahmeabschnitt (die Aussparungen entlang eines Längsabschnitts der Scherleiste) über einen Durch gang miteinander in Verbindung und bilden eine Aufnahme, in wel che ein Schüttgutkorn über die Zufuhreinrichtung positionierbar ist. In einer zweiten Position sind die beiden Aufnahmeabschnit te durch Bewegung der Scherleiste in der axialen Nut des Rotors derart gegeneinander verschoben, dass der Querschnitt dieses Durchgangs verengt wurde. Dadurch wird ein in der Aufnahme be findliches Schüttgutkorn zerkleinert.
Die Vorrichtung der WO 2019/086375 Al wird nachstehend unter Be zugnahme auf die Figuren 1 bis 10 im Detail erläutert.
Es hat sich gezeigt, dass bei langem Betrieb der Vorrichtung ge mäss der WO 2019/086375 Al die Beweglichkeit der Scherleiste in der axialen Nut nicht mehr ausreichend gewährleistet sein kann, wodurch die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung eingeschränkt wird. Dies liegt vermutlich an dem während des Zerkleinerungs vorgangs aus den Schüttgutkörnern gebildeten feinkörnigen Mate- rial (sogenannter Mehlstaub), welcher auf die Scherleiste eine Reibungskraft ausübt.
Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den vorstehend beschriebenen Nachteil zu überwinden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Scherleiste gemäss Anspruch 1, einer Vorrichtung umfassend min destens eine derartige Scherleiste sowie einem mit dieser Vor richtung durchgeführten Verfahren gelöst.
Im Detail betrifft die vorliegende Erfindung eine Scherleiste für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern und insbesondere von Getreidekörnern und -kernen, wobei die Scher leiste quaderförmig mit kleineren und grösseren Seitenflächen ausgebildet ist und vorzugsweise eine Länge im Bereich von 30 bis 90 cm, eine Breite im Bereich von 10 bis 25 mm und eine Di cke im Bereich von 1 bis 10 mm aufweist, umfassend
- einen oberen Abschnitt, welcher so ausgebildet ist, dass die Scherleiste in einer Halterung zug- und druckfest an geordnet werden kann,
- eine kleine Seitenfläche mit Aussparungen, vorzugsweise 50 bis 100 Aussparungen, zur Ausbildung eines sägezahn förmigen Abschnitts, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherleiste in mindestens einem Abschnitt mindestens einer der grösseren Seitenflächen eine nut förmige Vertiefung aufweist, welche sich über mindestens die Hälfte der Breite der Seitenfläche der Scherleiste erstreckt und sich bis an das Ende der vom oberen Abschnitt abgewandten End fläche der Scherleiste erstreckt.
Es hat sich erfindungsgemäss überraschend gezeigt, dass das aus dem Stand der Technik bekannte Problem der bei langem Betrieb möglicherweise auftretenden Einschränkung der Beweglichkeit der Scherleiste in der axialen Nut des Rotors der Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern und insbesondere von Getreide körnern und -kernen dadurch überwunden werden kann, dass eine Scherleiste eingesetzt wird, welche in mindestens einem Ab schnitt mindestens einer der grösseren Seitenflächen eine nut förmige Vertiefung aufweist, welche sich über mindestens die Hälfte der Breite der Seitenfläche der Scherleiste erstreckt und sich bis an das Ende der vom oberen Abschnitt abgewandten End fläche der Scherleiste erstreckt.
Das während des Zerkleinerungsvorgangs aus den Schüttgutkörnern gebildete feinkörnige Material (Mehlstaub) wird mit Hilfe der Vertiefung aus der axialen Nut des Rotors der Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern und insbesondere von Getreide körnern und -kernen effektiv herausbefördert. Innerhalb der axi alen Nut des Rotors sammelt sich somit kein Fremdmaterial an, welches die Beweglichkeit der Scherleiste in der axialen Nut be einträchtigen könnte.
Die Vorrichtung mit der erfindungsgemässen Scherleiste kann in den folgenden Gebieten eingesetzt werden:
- Verarbeitung von Getreide, Getreidevermahlungsprodukten und Getreideendprodukte der Müllerei oder Spezialmülle rei;
- Verarbeitung von Hülsenfrüchten;
- Herstellung von Futter für Nutz- und Haustiere, Fische und Krustentiere;
- Verarbeitung von Ölsaaten;
- Verarbeitung von Biomasse und Herstellung von Energiepel lets;
- industrielle Mälzerei- und Schroterei-Anlagen;
- Verarbeitung von Kakaobohnen, Nüssen und Kaffeebohnen. Als Getreidekörner im Sinne der vorliegenden Erfindung sind so wohl Früchte aus Pflanzen der Gattung der Süssgräser als auch aus sogenannten Pseudogetreidepflanzen wie z.B. Quinoa und Buch weizen gemeint. Getreidekerne sind Getreidekörner, welche ge schält beziehungsweise enthäutet worden sind.
Die Vorrichtung mit der erfindungsgemässen Scherleiste eignet sich insbesondere für die Zerkleinerung von Getreidekörnern und -kernen .
Üblicherweise umfasst eine derartige Vorrichtung 100 bis 300, vorzugsweise 150 bis 280 und besonders bevorzugt 200 bis 250 Scherleisten. Erfindungsgemäss bevorzugt sind mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90% und insbesondere bevorzugt sämtliche dieser Scherleisten erfin- dungsgemässe Scherleisten. Ein Teil der Scherleisten können von der in der WO 2019/086375 Al beschriebenen Art sein.
Die erfindungsgemässen Scherleisten müssen derart dimensioniert sein, dass sie in der hier beschriebenen Vorrichtung zum Zer kleinern von Schüttgutkörnern eingesetzt und ihre Funktion ausü ben können. Das bedingt eine derartige Länge und Breite der qua derförmigen Scherleiste, dass sie in die axialen Nuten des Ro tors der hier beschriebenen Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern angeordnet und bewegt werden kann.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemässe Scherleiste eine Länge im Bereich von 30 bis 90 cm, bevorzugt 40 bis 80 cm und insbe sondere bevorzugt 50 bis 70 cm, eine Breite im Bereich von 10 bis 25 mm, insbesondere bevorzugt 15 bis 20 mm, und eine Dicke im Bereich von 1 bis 10 mm, bevorzugt 2 bis 5 mm und insbesonde re bevorzugt 2,5 bis 4 mm auf. Die erfindungsgemässe Scherleiste ist quaderförmig, d.h. sie weist eine Struktur mit quaderförmigem Querschnitt und zwei grösseren Seitenflächen und zwei kleineren Seitenflächen (d.h. mit kleinerem Flächeninhalt als die grösseren Seitenflächen) auf.
Eine kleine Seitenfläche der erfindungsgemässen Scherleiste um fasst Aussparungen, vorzugsweise 50 bis 100 und insbesondere be vorzugt 60 bis 80 Aussparungen, zur Ausbildung eines sägezahn förmigen Abschnitts. Diese Aussparungen bilden die nachstehend beschriebenen zweiten Aufnahmeabschnitte. Erfindungsgemäss be vorzugt weisen diese Aussparungen ein trapezförmiges Profil auf.
Weiterhin weist die erfindungsgemässe Scherleiste in mindestens einem Abschnitt mindestens einer der grösseren Seitenflächen ei ne nutförmige Vertiefung auf, welche sich über mindestens die Hälfte der Breite der Seitenfläche der Scherleiste erstreckt und sich bis an das Ende der vom oberen Abschnitt abgewandten End fläche der Scherleiste erstreckt.
Gemäss einer bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsform weist die Scherleiste eine nutförmige Vertiefung in mindestens einem Abschnitt von beiden grösseren Seitenflächen auf.
Das Merkmal „sich bis an das Ende der vom oberen Abschnitt abge wandten Endfläche der Scherleiste erstreckt" bedeutet, dass die nutförmige Vertiefung an der vom oberen Abschnitt abgewandten Endfläche der Scherleiste keine Begrenzungswand aufweist, son dern offen ist. Dadurch kann in der nutförmigen Vertiefung be findliches Material (wie Mehlstaub) aus der nutförmigen Vertie fung heraus und von der Scherleiste nach unten weg befördert werden. Die nutförmige Vertiefung ist derart beschaffen, dass sich das während des Zerkleinerungsvorgangs anfallende feinkörnige Mate rial (Mehlstaub) ausreichend darin anhäufen kann, so dass es die Beweglichkeit der Scherleiste nicht beeinträchtigt. Mit anderen Worten muss die nutförmige Vertiefung eine Mindesttiefe aufwei sen. Die Breite der erfindungsgemässen Scherleiste definiert an dererseits eine maximale Tiefe für die nutförmige Vertiefung. Im Bereich der Vertiefung muss die erfindungsgemässe Scherleiste immer noch eine ausreichende Dicke aufweisen, damit die Scher leiste in der Vorrichtung stabil betrieben werden kann. Erfin dungsgemäss bevorzugt weist die nutförmige Vertiefung eine Tiefe von 0,2 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,5 bis 0,8 mm auf.
Gemäss einer weiteren bevorzugten erfindungsgemässen Ausfüh rungsform weist die Scherleiste eine nutförmige Vertiefung in mindestens einem Abschnitt mindestens einer der grösseren Sei tenflächen auf, wobei sich dieser Abschnitt vorzugsweise über 60 bis 95%, besonders bevorzugt 70 bis 90% der Gesamtlänge der grösseren Seitenfläche erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich die nutförmige Vertiefung über eine Länge von 20 bis 80 cm, be sonders bevorzugt 30 bis 70 cm und insbesondere bevorzugt 40 bis 60 cm.
Vorzugsweise weist die nutförmige Vertiefung eine Breite von 5 bis 15 mm, besonders bevorzugt 8 bis 13 mm auf.
Gemäss einer weiteren bevorzugten erfindungsgemässen Ausfüh rungsform weist die Scherleiste eine nutförmige Vertiefung mit zwei langen Seitenwänden auf, von denen eine Seitenwand der nut förmigen Vertiefung gegenüber der anderen Seitenwand der nutför migen Vertiefung eine geringere Steigung aufweist. Bevorzugt weist dabei eine der langen Seitenwände eine grosse Steigung im Bereich von 60 bis 90°, besonders bevorzugt 70 bis 89° auf, wäh- rend die andere lange Seitenwand eine geringere Steigung im Be reich von 20 bis 45°, besonders bevorzugt 30 bis 40° aufweist. Besonders bevorzugt ist die lange Seitenwand mit der geringeren Steigung an ihren Enden zusätzlich leicht gekrümmt. Dadurch wird ein bootähnliches Profil der nutförmigen Vertiefung ausgebildet.
Gemäss einer weiteren bevorzugten erfindungsgemässen Ausfüh rungsform weist die Scherleiste eine nutförmige Vertiefung auf, wobei die nutförmige Vertiefung ihrerseits Löcher aufweist. Be sonders bevorzugt sind in der nutförmigen Vertiefung 10 bis 30, insbesondere bevorzugt 15 bis 25 Löcher angeordnet. Diese Löcher weisen vorzugsweise einen quadratischen oder rechteckigen Quer schnitt auf. Besonders bevorzugt sind die Löcher gleichmässig voneinander beabstandet, wobei zwischen jeweils zwei Löchern ein Abstand von vorzugsweise 5 bis 10 cm vorhanden ist. Die Löcher weisen eine Breite von vorzugsweise 15 bis 40 cm, besonders be vorzugt 20 bis 30 cm, und eine Höhe von vorzugsweise 3 bis 15 mm, besonders bevorzugt 5 bis 13 mm auf.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemässe Scherleiste einen oberen Abschnitt an einem Ende ihrer Längsausdehnung, welcher so ausge bildet ist, dass die Scherleiste in einer Halterung zug- und druckfest angeordnet werden kann. Darunter ist zu verstehen, dass die erfindungsgemässe Scherleiste in der Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern nicht eingespannt wird, d.h. durch die Lagerung nicht mit Kräften und/oder Momenten beauf schlagt wird. Der obere Abschnitt der erfindungsgemässen Scher leiste weist vorzugsweise daher eine derartige Form auf, welche ein Einhängen der Scherleiste in eine entsprechende Halterung eines nachstehend beschriebenen Halters ermöglicht, wobei dieser Abschnitt der Scherleiste im eingehängten Zustand sich oben be findet. Die Scherleiste weist hierbei im gelagerten Zustand ein gewisses minimales Spiel (d.h. minimale Beweglichkeit) auf und erfährt einzig bei der bestimmungsgemässen Bewegung in der axia len Nut des Rotors eine Kraft.
Beispielweise kann der obere Abschnitt der erfindungsgemässen Scherleiste eine T-förmige oder Kleiderbügelähnliche Form auf weisen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgut körnern umfasst allgemein ausgedrückt ein erstes Element mit ei ner ersten Fläche und einem ersten Aufnahmeabschnitt, ein zwei tes Element mit einer zweiten Fläche und einem zweiten Aufnahme abschnitt, und eine Zufuhreinrichtung. Die erste Fläche und die zweite Fläche sind dabei zueinander parallel und zugewandt ange ordnet.
Das erste Element und das zweite Element sind ferner relativ zu einander zwischen einer ersten Position und einer zweiten Posi tion reversibel bewegbar. Die Bewegungsrichtung, d.h. der Bewe gungsvektor des zweiten Elements, liegt dabei in der Ebene der ersten Fläche und der zweiten Fläche.
Wenn das erste Element und das zweite Element sich in der ersten Position befinden, stehen der erste Aufnahmeabschnitt und der zweite Aufnahmeabschnitt über einen Durchgang miteinander in Verbindung und bilden dabei eine Aufnahme, in welche ein Schütt gutkorn über die Zufuhreinrichtung positionierbar ist. Beim Be wegen der Element relativ zueinander von der ersten Position in die zweite Position wird ein Querschnitt des Durchgangs verengt, so dass ein sich in der Aufnahme befindliches Schüttgutkorn ei ner Scherkraft ausgesetzt und gebrochen bzw. zerkleinert wird.
Der Querschnitt des Durchgangs liegt in einer Ebene parallel zur ersten Fläche und zur zweiten Fläche. Der virtuelle Flächenin- halt des Durchgangs (da es sich nicht um eine physische Fläche handelt) wird beim Bewegen des ersten Elements und des zweiten Elements verkleinert.
Der erste Aufnahmeabschnitt und der zweite Aufnahmeabschnitt sind dabei als Nut beziehungsweise Aussparung ausgebildet.In ei nem solchen Fall wird der Aufnahmeabschnitt durch Aussparung o- der Nut und eine Hüllfläche des ersten bzw. zweiten Elements de finiert. Insbesondere umfasst die Hüllfläche die gedachte Fort setzung der ersten bzw. zweiten Fläche im Bereich der Vertiefung oder Nut.
Das erste Element und das zweite Element weisen eine Mehrzahl von ersten Aufnahmeabschnitten und zweiten Aufnahmeabschnitten auf, die jeweils eine entsprechende Mehrzahl von Aufnahmen bil den. Bei einer Vorrichtung wie hier beschrieben sind typischer weise 50 bis 100 Aussparungen als zweite Aufnahmeabschnitte in einer Scherleiste und eine entsprechende Anzahl an Umfangsnuten in der Umfangsfläche des Rotors ausgebildet.
Bei der Zufuhreinrichtung kann es sich im einfachsten Fall um eine einfache Öffnung handeln, welche es erlaubt, das Schüttgut korn in die Aufnahme einzuführen.
Das erste Element ist als um eine Rotorachse drehbar gelagerter Rotor mit einer zylindrischen Umfangsfläche ausgebildet, wobei der erste Aufnahmeabschnitt eine zumindest teilweise ausgebilde te Umfangsnut ist.
Der Rotor weist dabei eine axiale Nut auf, welche die Umfangsnut kreuzt. Die erste Fläche ist als eine Seitenwand der axialen Nut ausgebildet. Das zweite Element ist als erfindungsgemässe Scherleiste ausge bildet, in der axialen Nut angeordnet und entlang der axialen Nut reversibel beweglich gelagert, wobei der zweite Aufnahmeab schnitt eine Aussparung in der Scherleiste ist.
Bevorzugt ist die Aussparung der Scherleiste als Fortsetzung der Umlaufnut des Rotors ausgebildet, wenn Scherleiste und Rotor sich in der ersten Position befinden.
Mit „teilweise ausgebildeter Umfangsnut" ist gemeint, dass die Umfangsnut sich dabei nicht zwangsläufig über den gesamten Um fang des Rotors erstecken muss, sondern auch nur abschnittsweise an der Umfangsfläche ausgebildet sein kann.
Die Umfangsnut kann dabei einen ringförmigen oder einen schrau benlinienförmigen Verlauf aufweisen.
Mit „axialer Nut" ist gemeint, dass die Nut einen parallelen Verlauf zur Rotorachse aufweist. Die axiale Nut kann durch eine Materialaussparung in der Rotoroberfläche ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass Leisten an einer Rotoroberfläche vonei nander beabstandet und parallel zur Rotorachse ausgerichtet an geordnet werden, so dass zwischen den Leisten eine Nut ausgebil det wird.
Beim Betreiben der Vorrichtung wird der Rotor um die Rotorachse gedreht. Schüttgutkörner werden der Umlaufnut und der Aussparung über die Zufuhreinrichtung zugeführt.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner ein Gehäuse mit einer Gehäusewand, welche den Rotor zumindest abschnittsweise koaxial umgibt und wenigstens eine Zufuhröffnung (als Teil der Zu- fuhreinrichtung) und wenigstens eine Auslassöffnung für die Schüttgutkörner aufweist.
Bevorzugt erfolgt das Zuführen durch eine Zufuhröffnung in der Gehäusewand, welche sich entlang einer axialen Richtung, bevor zugt über die gesamte Höhe, des Rotors erstreckt.
Bevorzugt weist die Gehäusewand wenigstens einen beweglichen Ge häusewandabschnitt auf. Der bewegliche Gehäusewandabschnitt ist derart angeordnet, dass radial bezüglich der Rotorachse betrach tet der bewegliche Gehäusewandabschnitt den ersten Aufnahmeab schnitt und den zweiten Aufnahmeabschnitt überlappt.
Bevorzugt ist eine entsprechende Anzahl von beweglichen Gehäuse wandabschnitten vorgesehen, welche in axialer Richtung benach bart angeordnet sind, um sämtliche Aufnahmeabschnitte zu über lappen. Bevorzugt sind in Umfangsrichtung des Rotors ebenfalls mehrere Gehäusewandabschnitte nebeneinander angeordnet, um sämt liche Scherleisten zu überdecken.
Dadurch wird erreicht, dass Fremdkörper, welche härter sind als die zu zerkleinernden Schüttgutkörner und den Rotor beschädigen können, aus der Umfangsnut und/oder der Aussparung durch das Profil derselben radial nach aussen gedrückt werden. Der beweg liche Gehäusewandabschnitt ermöglicht somit eine Verschiebung des Fremdkörpers radial nach aussen.
Der bewegliche Gehäusewandabschnitt kann beispielsweise als an gelenkte Klappe ausgebildet sein. Bevorzugt wird jedoch der Ge häusewandabschnitt derart ausgebildet und gelagert, dass eine im Wesentlichen translatorische Bewegung in radialer Richtung er möglicht wird. Der bewegliche Gehäusewandabschnitt ist dabei be vorzugt in Richtung des Rotors vorgespannt, insbesondere in ra- dialer Richtung des Rotors vorgespannt. Die Vorspannung kann an hand eines elastischen Elements erfolgen und wird bevorzugt mit einem Federelement realisiert, dessen Federvorspannkraft bevor zugt einstellbar ist. Durch eine Einstellung der Federvorspann kraft kann der bewegliche Gehäusewandabschnitt an die zu zer kleinernden Schüttgutkörner angepasst, so dass lediglich Fremd körper eine Verschiebung des Gehäusewandabschnittes verursachen.
Bevorzugt wirkt der wenigstens eine bewegliche Gehäusewandab schnitt mit einem Bewegungssensor zur Ermittlung einer Bewegung des beweglichen Gehäusewandabschnittes zusammen.
Mit dem Bewegungssensor kann somit die Bewegung des beweglichen Gehäusewandabschnittes ermittelt und folglich das Vorhandensein eines Fremdkörpers erkannt werden. Daraufhin kann z.B. vorgese hen sein, dass die Vorrichtung zum Schutz des Rotors angehalten oder dass die Schüttgutkörner aufgrund des enthaltenen Fremdkör pers aussortiert werden.
Der Bewegungssensor umfasst bevorzugt eine flexible Leitung und einen Prozesssensor, insbesondere einen Druck- oder Füll standsensor. Die flexible Leitung ist mit einem Fluid, bevorzugt mit einer Flüssigkeit, gefüllt und radial bezüglich der Rotor achse weiter entfernt von der Rotorachse als der bewegliche Ge häusewandabschnitt angeordnet. Die flexible Leitung ist derart im Gehäuse angeordnet, dass eine Bewegung des beweglichen Gehäu sewandabschnittes eine elastische Verformung der Leitung verur sacht, welche wiederum eine Druck- bzw. Füllstandänderung in der flexiblen Leitung verursacht. Der Prozesssensor ermöglicht dabei die Ermittlung einer Druck- bzw. Füllstandänderung in der Lei tung, welche auf die Bewegung des beweglichen Gehäusewandab schnittes zurückzuführen ist. Besonders bevorzugt ist die Leitung im Wesentlichen parallel zur Rotorachse angeordnet und ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, wo bei mittels eines kapazitiven Sensors eine Änderung des Flüssig keitsniveau in der Leitung ermittelbar ist. Die Änderung des Flüssigkeitsniveaus kann dabei durch eine direkte Ermittlung des Flüssigkeitspegels oder durch die Ermittlung der Verschiebung eines Schwimmkörpers in der Leitung erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Zufuhröffnung mit einer Bremsvorrichtung versehen, welche die Schüttgutkörnerzufuhr ver langsamt und die Aufnahme der Schüttgutkörner in die Aufnahme unterstützt. Bevorzugt ist diese Bremsvorrichtung als Gitter ausgebildet, welches an der Zufuhröffnung angebracht ist. Eine Vorratskammer an der dem Rotor abgewandten Seite ist ferner vor gesehen. Die Schüttgutkörner sammeln sich in der Vorratskammer an und gelangen somit durch das Gitter mit entsprechend gross gewählter Perforation zum Rotor, reihen sich in der Umlaufnut auf und werden durch die Drehung des Rotors mitgenommen.
Die Rotorachse ist bevorzugt vertikal angeordnet.
Durch die relative Bewegung der Scherleiste relativ zum Rotor wird der Querschnitt des Durchganges am Übergang zwischen Um fangsnut und Aussparung der Scherleiste verringert, und die Schüttgutkörner werden somit zerkleinert. Die zerkleinerten Schüttgutkörner verlassen dann die Vorrichtung durch die Aus lassöffnung .
Die Umlaufnut ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass die zerkleinerten Schüttgutkörner die Umlaufnut verlassen können, z.B. durch Schwerkraft. Zusätzlich oder alternativ kann ein am Gehäuse befestigter Fin ger ausgebildet sein, welcher in die Umfangsnut hineinragt und das Verlassen der Umfangsnut unterstützt. Bei einem Rotor wie bei der hier beschriebenen Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Umfangsnuten kann auch eine Art Kamm mit einer entsprechenden Anzahl von Fingern am Gehäuse angeordnet sein.
Bevorzugt ist die Umfangsnut eine umlaufende Nut. Damit ist ge meint, dass mit der Scherleiste in der ersten Position, eine Um laufende Nut aus der Umlaufnut und der Aussparung gebildet wird.
Bevorzugt erstreckt sich die axiale Nut über die gesamte Höhe des Rotors.
Die Umfangsnut und die entsprechende Aussparung der Scherleiste weisen bevorzugt im Radialschnitt durch den Rotor ein trapezför miges Profil auf. Bevorzugt ist das Profil eines gleichschenkli gen Trapezes. Dabei ist die Basis der trapezförmigen Umfangsnut offen und stimmt mit der Umfangsfläche des Rotors überein. Die andere, kürzere Grundseite erstreckt sich somit im Wesentlichen parallel zur Umfangsfläche des Rotors.
Durch diese bevorzugte Ausgestaltung der Umfangsnut wird er reicht, dass die Schüttgutkörner die Umlaufnut selbstständig verlassen können. Zudem wird damit eine Beschädigung des Rotors und/oder der Scherleiste weitestgehend vermieden, falls Festkör per wie z.B. Steine vorhanden sind.
Durch das Profil der Umfangsnut wird erreicht, dass Festkörper, welche aufgrund ihrer Härte nicht zerkleinert werden können und zu einer Beschädigung der Vorrichtung führen könnten, von den Schenkeln der Umfangsnut und der Aussparung bezüglich einer Ro torachse nach aussen geschoben werden, ohne dass diese den Rotor und/oder die Scherleiste beschädigen können, insbesondere wenn ein beweglicher Gehäusewandabschnitt vorgesehen ist. Bevorzugt sind im Gehäuse dann Öffnungen ausgebildet, welche das Entfernen von Fremdkörpern aus der Vorrichtung ermöglichen.
Bevorzugt wird das mit dem beweglichen Gehäusewandabschnitt rea lisiert. Der bewegliche Gehäusewandabschnitt ist bevorzugt in Richtung des Rotors federvorgespannt. Die Federkraft der Vor spannung ist so ausgewählt, dass, wenn Fremdkörper aus der Um fangsnut und/oder der Aussparung durch das Profil derselben be wegt werden, der Fremdkörper gegen den beweglichen Gehäusewand abschnitt gedrückt wird und diesen verschiebt, so dass eine Öff nung freigegeben wird, durch welche der Fremdkörper die Vorrich tung verlassen kann.
Selbstverständlich ist es wünschenswert, dass die Schüttgutkör- ner der Vorrichtung ohne Fremdkörper zugeführt werden, z.B. durch eine vorgeschaltete Reinigung, welche mechanisch, optisch, magnetisch usw. erfolgen kann. Die Schüttgutkörner können auch an der Zufuhröffnung analysiert werden, um Fremdkörper zu erken nen und die notwendigen Schritte einzuleiten.
Alternativ kann auch eine Drehmomentermittlung eines Antriebs des Rotors herangezogen werden, um eine erhöhte Belastung zu er kennen. Auch kann ein Abscherstift vorgesehen sein, um den Rotor vom Antrieb trennen zu können, falls Fremdkörper in der Umlauf nut gelangen, welche nicht zerkleinert werden können. Auch kann die Belastung der Scherleiste überwacht werden bzw. die Scher leiste mit einem Abscherstift beziehungsweise einer Sollbruch stelle gesichert werden, welcher bei Überbelastung die Scher leiste von einem Scherleistenantrieb trennt.
Der Rotor weist wie vorstehend beschrieben eine Mehrzahl von Um- laufnuten auf, welche insbesondere voneinander gleich beab- standet sind. Die Scherleiste umfasst dabei eine entsprechende Anzahl von Aussparungen, wobei in der ersten Position jede Aus sparung einer ersten Umlaufnut zugeordnet ist.
Das bedeutet insbesondere, dass in der ersten Position die Um laufnut und die der Umlaufnut zugeordnete Aussparung jeweils ei nen durchgehenden Kanal bilden, in welcher die Schüttgutkörner verkleinert werden können.
Somit können mit einer einzigen Scherleiste alle Schüttgutkör- ner, welche sich in den Umfangsnuten befinden, gleichzeitig zer kleinert werden. Vorteilhaft ist auch, dass nur ein Aktuator für die Scherleiste vorhanden sein muss.
Bei der erfindungsgemässen Scherleiste mit einer Mehrzahl von Aussparungen ist bevorzugt eine in der ersten Position einer ersten Umlaufnut zugeordnete Aussparung in der zweiten Position einer zweiten Umlaufnut zugeordnet, wobei die zweite Umlaufnut bevorzugt der ersten Umlaufnut benachbart angeordnet ist.
Das bedeutet insbesondere, dass in der zweiten Position die Aus sparung, welche in der ersten Position mit der ihr zugeordneten, ersten Umlaufnut einen durchgehenden Kanal gebildet hat, mit ei ner anderen, zweiten Umlaufnut einen durchgehenden Kanal bildet, in welcher die Schüttgutkörner verkleinert werden können. Die zweite Umlaufnut ist in axialer Richtung des Rotors betrachtet bevorzugt der ersten Umlaufnut benachbart angeordnet.
Damit können Schüttgutkörner beim Bewegen der Scherleiste von der ersten Position in die zweite Position zerkleinert und aus der Umlaufnut bzw. Aussparung entfernt werden, wobei bei der Be wegung von der zweiten Position in die erste Position ebenfalls Schüttgutkörner zerkleinert werden können, insbesondere wenn die Vorrichtung mit mehreren Zu- und Auslassöffnungen, welche um fänglich des Rotors angeordnet sind, ausgestattet ist.
Somit muss pro Zerkleinerungszyklus die Scherleiste nicht zwangsläufig von der ersten Position in die zweite Position und dann zurück in die erste Position gebracht werden. Mit einer Be wegung von der ersten Position in die zweite Position (und ana log von der zweiten Position in die erste Position) können somit mehrere Zerkleinerungszyklen durchgeführt werden, je nach Anzahl der zwischen der ersten und der zweiten Umlaufnut angeordneten Umlaufnuten .
Der Rotor umfasst wie vorstehend ausgeführt eine Mehrzahl von Scherleisten, welche jeweils in einer axialen Nut angeordnet sind. Die Scherleisten sind besonders bevorzugt an der Umfangs fläche des Rotors voneinander gleich beabstandet angeordnet, insbesondere bevorzugt zwischen 1 bis 10 mm voneinander beab standet angeordnet.
Die Umfangsnut weist bevorzugt eine Breite zwischen 1 und 10 mm und/oder eine Tiefe zwischen 1 und 10 mm auf.
Der Rotor weist bevorzugt einen Aussendurchmesser zwischen 200 und 600 mm auf.
Die Gehäusewand, welche den Rotor zumindest teilweise umgibt, ist bevorzugt von der Umfangsfläche des Rotors zwischen 0 und 5 mm beabstandet angeordnet. Die Gehäusewand dient somit als Ab schluss der Umfangsnut, so dass beim Bewegen der Scherleiste die in der Umfangsnut angeordneten Schüttgutkörner in der Umfangsnut verbleiben. Wie oben bereits beschrieben kann die Gehäusewand oder Teile davon mit Öffnungen für die Entfernung von Fremdkör- pern und/oder mit beweglichen und ggf. federvorgespannten Gehäu sewandabschnitten für versehen sein.
Der Rotor ist bevorzugt mit einer Drehzahl zwischen 5 und 100 Umdrehungen/min antreibbar.
Die Scherleiste ist bevorzugt mittels eines Kurvengetriebes ver schiebbar. Ein Kurvengetriebe stellt eine sehr einfache Variante zur Ausbildung eines Aktuators für die Scherleiste oder die Vielzahl an Scherleisten dar.
Es versteht sich aber, dass die Scherleiste auch anders ange trieben werden kann, z.B. mittels mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Aktuatoren.
Das Kurvengetriebe umfasst wenigstens eine Steuerkurve, welche bezüglich einer Drehrichtung des Rotors drehfest an einem axia len Ende des Rotors angeordnet ist. Die Steuerkurve ist bevor zugt ein um eine Achse drehbar gelagertes Steuerrad. Die Steuer kurve ist dabei derart angeordnet, dass ein axiales Ende der Scherleiste (n) bei Drehung des Rotors die Steuerkurve berührt und axial bewegt wird.
Bevorzugt ist an dem mit der Steuerkurve zusammenwirkenden, axi alen Ende der Scherleiste ein Stempel angeordnet, welcher in ei ne Führungsbohrung des Rotors axial geführt wird. Bevorzugt wirkt der Stempel mit einem elastischen Element, insbesondere ein Federelement, zusammen oder ist bereits in axialer Richtung vorgespannt. Damit wird sichergestellt, dass die Bewegung der Scherleiste zwischen der ersten Position und der zweiten Positi on nur in einer Richtung von der Steuerkurve bewirkt wird, wäh rend durch das elastische Element die Scherleiste in die entge gengesetzte Richtung zurückbewegt wird. Alternativ können an beiden axialen Enden des Rotors Steuerscheiben vorgesehen sein, welche die Bewegung der Scherleiste zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewirken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere, benachbart angeordnete Scherleisten einem Stempel zugeordnet, so dass die Scherleisten gruppenweise, beispielsweise in Gruppen von 5 Scherleisten, zwischen der ersten Position und der zweiten Posi tion bewegt werden können.
Durch diese bevorzugte Antriebsanordnung können grosse Kräfte auf die Scherleisten ausgeübt werden, welche für das Zerkleinern der Schüttgutkörner notwendig sind. Zudem ist eine solche An triebsanordnung sehr robust, konstruktiv einfach und ver- schleissarm.
Das Kurvengetriebe umfasst bevorzugt eine Umlaufnut, in welchr ein Vorsprung der Scherleiste angeordnet ist. Die Umlaufnut dient als Führung für den Vorsprung der Scherleiste und ist der art ausgebildet, dass die Scherleiste beim Drehen des Rotors zwischen der ersten Position und der zweiten Position hin-und- her bewegt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung, bei welchem keine Rückführung des Produktes erfolgt. Das Produkt wird somit direkt einem nachgeschalteten Verfahrensschritt zuge führt oder eingelagert. Bei der Vorrichtung wie oben beschrieben ist es möglich, die zerkleinerten Schüttgutkörner direkt, d.h. ohne Trennschritt, weiter zu verarbeiten, ohne dass eine Pro duktrückführung auf die gleiche oder auf eine analoge Vorrich tung stattfindet. Insbesondere ist es dabei möglich, durch Auswahl der Dimensionen des ersten Aufnahmeabschnittes und des zweiten Aufnahmeabschnit tes, die maximale Partikelgrösse der zerkleinerten Schüttgutkör- ner zu definieren. Dabei bestimmt der Abstand senkrecht zur ers ten bzw. zweiten Fläche zwischen der Ebene des Durchganges und einer Abgrenzung des ersten bzw. zweiten Aufnahmeabschnittes die maximale Korngrösse, die mit der Vorrichtung erreichbar ist.
Im Falle einer Vorrichtung mit Scherleisten welche voneinander gleich beabstandet sind und so breit sind wie der Abstand zwi schen den benachbarten Scherleisten, entspricht die maximale Korngrösse genau der Breite der Scherleiste.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausfüh rungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren besser beschrie ben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer allgemeinen Ausführungsform des Funktionsprinzips der Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung mit geschlossenem Gehäuse;
Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 2 mit offenem Gehäuse; Fig. 4A eine schematische Darstellung des Rotors der Figur 3 in der ersten Position;
Fig. 4B eine schematische Darstellung des Rotors der Figur 3 beim Bewegen von der ersten Position in die zweite Po sition;
Fig. 5 eine schematische Ansicht der Zufuhröffnung und der Auslassöffnung der Vorrichtung der Figur 3;
Fig. 6A eine perspektivische Ansicht einer Steuerkurve mit Stempeln zur axialen Bewegung der Scherleisten; Fig. 6B eine teilweise Schnittansicht der Steuerkurve mit Stem peln;
Fig. 7 eine Schnittansicht durch die Gehäusewand mit bewegli chen Gehäusewandabschnitten;
Fig. 8 eine Schnittansicht durch die Gehäusewand mit bewegli chen Gehäusewandabschnitten und Bewegungssensor;
Fig. 9a eine schematische, perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Scher leiste;
Fig. 9b eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Scherleiste von Fig. 9a;
Fig. 9c eine Querschnittansicht der erfindungsgemässen Scher leiste von Fig. 9a;
Fig. 10 eine schematische, perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Scher leiste.
In der Figur 1 ist schematisch eine allgemeine Ausführungsform des Funktionsprinzips der Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein ers tes Element 2 und ein zweites Element 5. Die Aufnahmeabschnitte 4 und 7 sind als Vertiefung des jeweiligen Elements 2 bzw. 5 ausgebildet und bilden somit eine Aufnahme für das (über die Zu führeinrichtung 8 zugeführte) Schüttgutkorn K. Das erste und das zweite Element 2 und 5 weisen ferner je eine ebene Fläche 3 bzw. 6 auf, die zueinander parallel angeordnet sind. Beim Bewegen des ersten Elements 2 und/oder des zweiten Elements 5 entlang der Bewegungsrichtung M von der in der in der Figur 1 gezeigten ers ten Position PI wird ein Querschnitt des Durchganges 9 verrin gert und das Schüttgutkorn durch Scherung zerkleinert. Das zer kleinerte Schüttgutkorn K kann dann aus der Vorrichtung 1 durch die Durchgangsbohrung 4 und/oder 7 entnommen werden. Das erste Element 2 und das zweite Element 5 werden erfindungsgemäss mit- tels eines Antriebs hin-und-her zwischen der ersten Position PI und einer zweiten, nicht gezeigten Position P2 bewegt. Die Bewe gungsrichtung M liegt dabei in der Ebene der ersten Fläche 3 bzw. zweiten Fläche 6.
In der Figur 2 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 zum Zer kleinern von Schüttgutkörnern gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 11, welches eine Zufuhröffnung 8 und eine Auslass öffnung 12 für die Schuttgutkörner K aufweist.
In der Figur 3 ist das Gehäuse 11 der Vorrichtung 1 gemäss Fig.
2 geöffnet, so dass der innere Aufbau der Vorrichtung 1 ersicht lich ist. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Rotor 21 mit einer zy lindrischen Umfangsfläche, welcher in den Figuren 4A und 4B schematisch dargestellt ist. Der Rotor 21 ist um eine Rotorachse A mittels Lagern 13 drehbar gelagert. Eine Motoreinheit 14 um fassend einen Motor und ein Getriebe dient als Rotorantrieb.
In den Figuren 4A und 4B ist der Rotor 21 schematisch darge stellt. Der Rotor 21 weist an seiner Umfangsfläche eine Mehrzahl von umlaufenden Umfangsnuten 41, 41' auf, von denen nur zwei dargestellt sind, welche zur Aufnahme der Schüttgutkörner K aus gebildet sind. Jede Umlaufnut 41, 41' weist eine Breite B und eine in radialer Richtung des Rotors 21 sich erstreckende Tiefe T auf (welche in der Figur 6A gezeigt wird).
Der Rotor 21 weist ferner eine Mehrzahl von erfindungsgemässen Scherleisten 51, 51' auf, von denen nur die Scherleiste 51 in den Figuren 4A und 4B dargestellt ist. Die Scherleiste 51 ist in einer axialen Nut 10 des Rotors 21 angeordnet und entlang einer Bewegungsrichtung M verschiebbar. Die axiale Nut 10 kreuzt die Umlaufnut 41 (und 41'). Der Rotor weist somit eine Mehrzahl von axialen Nuten auf, wobei in der Figuren 5A und 5B nur eine axia- le Nut 10 der Einfachheit halber dargestellt ist. Es ist er sichtlich, dass die Funktionsweise derjenigen der Vorrichtung der Figur 1 entspricht. Dabei ist der erste Aufnahmeabschnitt als Umlaufnut 41 bzw. 41' ausgebildet, und die erste Fläche 3 entspricht einer Seitenwand 31 der axialen Nut 10.
Die Scherleiste 51 entspricht somit dem zweiten Element 5, wobei der zweite Aufnahmeabschnitt 7 als Vertiefung 71 bzw. 71' der Scherleiste 51 ausgebildet ist. Eine Seitenfläche 61 der Scher leiste 51, welche an der Seitenwand 31 der axialen Nut 10 grenzt, entspricht demzufolge der zweiten Fläche 6 des zweiten Elements 5. Umlaufnut 41 und Vertiefung 71 weisen im Radial schnitt durch den Rotor 21 einen identischen Querschnitt auf und sind in der ersten Position PI der Figur 5A fluchtend ausgerich tet, sodass sie einen Durchgang 9 bilden.
Beim Betreiben der Vorrichtung 1 werden die Schüttgutkörner K über ein (in Fig. 4a und 4b nicht gezeigte) Zufuhröffnung 8 dem sich drehenden Rotor 21 zugeführt, wo sie in die Umlaufnuten 41, 41' gelangen und durch die Drehung des Rotors 21 mitgenommen werden.
Ein Ende der Scherleisten 51, 51' wirkt mit einer in Fig. 3 ge zeigten Kurvenscheibe 15 zusammen, welche an einem stirnseitigen Ende des Rotors 21 angeordnet ist. Beim Drehen des Rotors 21 werden die Scherleisten 51, 51' somit zwischen einer ersten Po sition PI (welche in der Figur 4A gezeigt ist) und einer zwei ten, in Fig. 4b dargestellten Position P2 hin und her bewegt.
Die damit einhergehende Verringerung des Querschnittes eines Überganges 9 zwischen der jeweiligen Umfangsnut 41, 41' und der Vertiefung 71, 71' der Scherleiste 51 im Bereich der Kreuzung zwischen den Umlaufnuten 41, 41' und axialen Nuten 10, 10' hat zur Folge, dass die Schüttgutkörnerkörner K zerkleinert werden. Die Zerkleinerung ist in der Figur 4B dargestellt. Wenn dabei die Breite B der Umlaufnut 41, 41' der Breite der Scherleiste 51 entspricht, kann somit gewährleistet werden, dass die Grössen verteilung der zerkleinerten Schüttgutkörner K maximal B ent spricht .
Nach dem Schneiden der Schüttgutkörner werden diese aus der Um laufnut 41, 41' entfernt und verlassen die Vorrichtung 1 durch die in Fig. 2 und 3 gezeigten Auslassöffnung 12.
In der Figur 5 ist ein Detail der Zufuhr- und Abfuhreinrichtung der Vorrichtung 1 gesondert dargestellt. Die Zufuhr- 8 und Aus lassöffnung 12 sind über eine Leitung mit entsprechenden Ein gangsöffnungen 80 bzw. Ausgangsöffnungen 120 einer Gehäusewand 16 verbunden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwi schen vier und acht Eingangsöffnungen 80 bzw. Ausgangsöffnungen 120 umfänglich des Rotors 21 angeordnet, wobei in der Figur 5 nur eine Eingangsöffnung 80 und eine Ausgangsöffnung 120 gezeigt werden. Die Eingangsöffnung 80 ist mit einem Gitter 17 versehen. An der dem Rotor 21 abgewandten Seite ist ein Vorratsbehälter 18 angeordnet, welcher beim Betreiben der Vorrichtung 1 mit Schütt gutkörnern gefüllt wird, so dass sichergestellt werden kann, dass Schüttgutkörner über die gesamte Höhe dem Rotor 21 zuge führt werden können. Das Gitter 17 unterstützt die Ausbildung einer Schüttgutkörnersäule in dem Vorratsbehälter 18 und stellt sicher, dass nicht zu viele Schüttgutkörner zum Rotor 21 gelan gen, welche zu Störungen der Vorrichtung 1 führen könnten.
In Drehrichtung R des Rotors 21 betrachtet, welche durch den Pfeil schematisch dargestellt ist, der Eingangsöffnung 80 nach geordnet ist eine Ausgangsöffnung 120 angeordnet. An der Gehäu sewand 16 ist eine Kammvorrichtung 19 befestigt. Die Kammvor- richtung 19 weist eine Mehrzahl von Fingern 20 auf, welche je weils einer Umlaufnut 41, 41' der Vorrichtung zugewiesen sind. Die Finger 20 ragen in die jeweilige Umfangsnut 41, 41' hinein und bewirken, dass die zerkleinerten Schüttgutkörner aus der Um- laufnut 41, 41' entfernt werden und durch die Ausgangsöffnung 120 zur weiteren Verarbeitung die Vorrichtung 1 verlassen kön nen.
In den Figuren 6A und 6B ist eine Ausgestaltung des Antriebs der erfindungsgemässen Scherleisten 51, 51' dargestellt. Die Scher leisten 51, 51' usw. sind mit einem Halter 29 zug- und drucktest verbunden. Der Halter 29 ist wiederum zug- und drucktest mit ei nem Stempel 27, 27' verbunden. Die Stempel 27 und 27' usw. (von denen lediglich zwei der Übersicht halber mit einem Bezugszei chen versehen sind) werden in einer zugeordneten Führungsbohrung 30 bzw. 30' des Rotors 21 axial bezüglich der Drehachse A des Rotors 21 geführt. Eine Spiralfeder 28, 28' umgibt den jeweili gen Stempel 27, 27' usw. und ist an einem seiner Enden am Rotor 21 und am anderen Ende am jeweiligen Stempel 27 abgestützt.
Im Bereich des axialen Ende S des Rotors 21 sind mehrere Steuer kurven 26 angeordnet, von denen lediglich eine in den Figuren 6A und 6B sichtbar sind. Die Steuerkurve 26 ist bezüglich einer Drehrichtung des Rotors 21 drehfest gelagert, so dass sie bei drehendem Rotor 21 stationär bleibt, ist als kreisrundes Steuer rad ausgebildet und um die Achse Z frei - d.h. ohne einen An trieb - drehbar gelagert.
Bei Drehung des Rotors 21 kommt ein oberer, linsenförmiger Kopf 32 des Stempels 27 in Kontakt mit der Mantelfläche 33 der Steu erkurve 26. Der Stempel 27 wird dabei bis zum Erreichen des Scheitels der Mantelfläche 33 zunächst nach unten gedrückt, wo bei die Bewegungsrichtung des Stempels 27 im Wesentlichen paral- lei zur Drehachse A des Rotors 21 ist. Die Steuerkurve 26 wird gleichzeitig durch Reibung um die Achse Z gedreht.
Durch die Bewegung des Stempels 27 werden die Scherleisten 51, 51' usw. von der ersten Position PI in die zweite Position P2 (in Fig. 6a und 6b nicht gezeigt) bewegt. Der Stempel 27 wird dabei gegen eine Federkraft der Spiralfeder 28 bewegt. Die Spi ralfeder 28 wird somit komprimiert.
Durch die Federkraft der Spiralfeder 28 wird der Stempel 27 nach oben gedrückt. Durch die weitere Drehung des Rotors 21 und den Verlauf der Mantelfläche 33 wird der Stempel 27 wieder nach oben bewegt, bis der Halter 29 einen Anschlag gegen eine Anschlags fläche des Rotors 21 erfährt. Die Scherleisten 51, 51' usw. keh ren somit von der zweiten Position P2 in die Ausgangsposition zurück, welche der ersten Position PI entspricht.
Um die Durchsatzleistung der Vorrichtung 1 zu erhöhen sind ent sprechend der oben beschriebenen Beispiele mehrere Steuerkurven 26 vorgesehen, welche die Scherleisten 51, 51' usw. zwischen der jeweiligen Eingangsöffnung 80 und Ausgangsöffnung 120 antreiben.
In der Figur 7 ist eine axiale Schnittansicht des Rotors 21 teilweise dargestellt. Die Gehäusewand 16 umfasst dabei eine Mehrzahl von Gehäusewandsegmenten 24, welche jeweils einer Um fangsnut 41 des Rotors 21 zugeordnet sind und in axialer Rich tung des Rotors 21 nebeneinander angeordnet sind. Der Übersicht halber ist nur ein Gehäusewandabschnitt 24 mit einem Bezugszei chen versehen.
Jeder Gehäusewandabschnitt 24 wird durch eine Spiralfeder 34 in Richtung auf den Rotor 21 vorgespannt. Wie bereits oben erläutert bewirkt das trapezförmige Profil der Umfangsnut 41 und der Vertiefung 71 der erfindungsgemässen Scherleiste 51, dass die Schüttgutkörner K beim Bewegen der Scherleiste 51 gegen die Gehäusewand 16 gedrückt werden.
Die Vorspannkraft der Spiralfeder 34 ist so gewählt, dass die Gehäusewandabschnitte 24 beim Bewegen der Scherleiste 51 nicht verschoben werden. Gelangt jedoch ein Fremdkörper, welcher hart ist und somit von der Vorrichtung 1 nicht zerkleinert werden kann, in die Umfangsnut 41 und die Vertiefung 71, bewirkt das trapezförmige Profil, dass der Fremdkörper gegen den zugeordne ten Gehäusewandabschnitt 24 gedrückt wird und diesen in radialer Richtung des Rotors 21 nach aussen verschiebt. Dadurch wird eine Beschädigung des Rotors 21 und insbesondere der Umfangsnut 41 bzw. der Vertiefung 71 der Scherleiste 51 weitestgehend vermie den.
In der Figur 8 ist eine bevorzugte Weiterbildung der Gehäusewand 16 gezeigt. Die Gehäusewand 16 umfasst eine Mehrzahl von beweg lichen Gehäusewandabschnitten 24, welche analog zu den Gehäuse wandabschnitten 24 der Figur 7 ausgebildet sind. Die Vorrichtung 1 umfasst zusätzlich einen Bewegungssensor 25. Der Bewegungs sensor 25 umfasst dabei eine flexible Leitung 35, welche radial bezüglich der Drehachse A ausserhalb der Gehäusewand 16, unmit telbar hinten den Gehäusewandabschnitten 24, angeordnet ist. Die flexible Leitung 35 verläuft dabei parallel zur Drehachse A des Rotors 21 und ist bis zu einem Sollniveau mit einer Flüssigkeit gefüllt.
Ein nicht dargestellter Niveausensor überwacht dabei das Flüs sigkeitsniveau. Die flexible Leitung 35 ist dabei so angeordnet, dass sie gequetscht wird, wenn ein Gehäusewandabschnitt 24 nach aussen verschoben wird, und damit eine Steigung des Flüssig- keitsniveaus verursacht wird. Der Niveausensor ermittelt dabei die Abweichung des Flüssigkeitsniveaus vom Sollniveau. Es kann somit erkannt werden, ob ein oder mehrere Gehäusewandabschnitte 24 verschoben worden sind und somit dass Gegenstände in der Vor richtung 1 enthalten sind, welche nicht zerkleinert werden kön nen.
In der Fig. 9a ist eine schematische Ansicht einer ersten Aus führungsform einer erfindungsgemässen Scherleiste 51 darge stellt.
Die Scherleiste 51 ist quaderförmig und weist in einer der klei neren Seitenflächen Aussparungen 71 auf, welche bereits vorste hend beschrieben wurden. Die Scherleiste 51 hat somit zumindest in einem Oberflächenabschnitt ein sägezahnförmiges Profil.
Die Scherleiste 51 weist weiterhin in mindestens einem Abschnitt einer der grösseren Seitenflächen eine nutförmige Vertiefung 72 auf, welche vorstehend beschrieben wurde.
Die Scherleiste 51 weist weiterhin einen oberen Abschnitt 73 auf, welcher so ausgebildet ist, dass die Scherleiste 51 druck- und zuglos in einem Halter 29 der Vorrichtung 1 gelagert werden kann. In der Ausführungsform der Fig. 9a ist der obere Abschnitt 73 T-förmig ausgestaltet, was ein Einhängen der Scherleiste 51 in den Halter 29 ermöglicht.
In Fig. 9b ist eine Seitenansicht der Scherleiste 51 gemäss Fig. 9a dargestellt.
In Fig. 9c ist eine Seitenansicht der Scherleiste 51 gemäss Fig. 9a dargestellt. Es ist zu erkennen, dass bei dieser Ausführungs- form in beiden grösseren Seitenflächen der Scherleiste 51 nut förmige Vertiefungen 72 angeordnet sind.
In der Fig. 10 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Aus- führungsform einer erfindungsgemässen Scherleiste 51 darge stellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 9a bis 9c gezeigten Ausführungsform dadurch, dass in der nutför migen Vertiefung 72 Löcher 74 angeordnet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Scherleiste (51) für eine Vorrichtung (1) zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern und insbesondere von Getreidekörnern und -kernen, wobei die Scherleiste (51) quaderförmig mit kleineren und grösseren Seitenflächen ausgebildet ist und vorzugsweise eine Länge im Bereich von 30 bis 90 cm, eine Breite im Bereich von 10 bis 25 mm und eine Dicke im Be reich von 1 bis 10 mm aufweist, umfassend
- einen oberen Abschnitt (73), welcher so ausgebildet ist, dass die Scherleiste (51) in einer Halterung zug- und druckfest angeordnet werden kann,
- eine kleine Seitenfläche mit Aussparungen (71), vorzugs weise 50 bis 100 Aussparungen, zur Ausbildung eines säge zahnförmigen Abschnitts, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherleiste (51) in min destens einem Abschnitt mindestens einer der grösseren Sei tenflächen eine nutförmige Vertiefung (72) aufweist, welche sich über mindestens die Hälfte der Breite der Seitenfläche der Scherleiste (51) erstreckt und sich bis an das Ende der vom oberen Abschnitt (73) abgewandten Endfläche der Scher leiste (51) erstreckt.
2. Scherleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherleiste (51) eine nutförmige Vertiefung (72) in mindestens einem Abschnitt von beiden grösseren Seitenflä chen aufweist.
3. Scherleiste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmige Vertiefung (72) eine Tiefe von 0,2 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,5 bis 0,8 mm aufweist.
4. Scherleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmige Vertiefung (72) zwei Seitenwände aufweist, von denen eine Seitenwand gegenüber der anderen Seitenwand eine geringere Steigung aufweist.
5. Scherleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmige Vertiefung (72) Löcher (74) aufweist.
6. Scherleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (71) ein trapezförmi ges Profil aufweisen.
7. Vorrichtung (1) zum Zerkleinern von Schüttgutkörnern, insbe sondere von Getreidekörnern und -kernen, umfassend:
- ein erstes Element (2) mit einer ersten Fläche (3) und einem ersten Aufnahmeabschnitt (4), wobei das erste Ele ment (2) als um eine Rotorachse (A) drehbar gelagerter Rotor (21) mit einer zylindrischen Umfangsfläche ausge bildet ist, wobei der erste Aufnahmeabschnitt (4) eine zumindest teilweise ausgebildete Umfangsnut (41) ist, und der Rotor wenigstens eine axiale Nut (10) aufweist, wel che die Umfangsnut (41) kreuzt, wobei die erste Fläche
(3) eine Seitenwand (31) der axialen Nut (10) ist,
- ein zweites Element (5) mit einer zweiten Fläche (6) und einem zweiten Aufnahmeabschnitt (7), wobei das zweite Element (5) eine Scherleiste (51) gemäss einem der An sprüche 1 bis 6 ist, welche in der axialen Nut (10) hin- und-her beweglich entlang der axialen Nut (10) angeordnet ist, wobei der zweite Aufnahmeabschnitt (7) eine Ausspa rung (71) der Scherleiste (51) ist,
- eine Zufuhreinrichtung (8), wobei die erste Fläche (3) und die zweite Fläche (6) zueinander parallel und zugewandt, bevorzugt sich berührend, angeordnet sind, das erste Element (2) und das zweite Element (5) relativ zu einander hin-und-her zwischen einer ersten Position (PI) und einer zweiten Position (P2) bewegbar sind, wobei die Bewe gungsrichtung in der Ebene der ersten und zweiten Fläche (3,6) liegt, in der ersten Position (PI) der erste Aufnahmeabschnitt (4) und der zweite Aufnahmeabschnitt (7) über einen Durchgang (9) miteinander in Verbindung stehen und eine Aufnahme bil den, in welche ein Schüttgutkorn über die Zufuhreinrichtung (8) positionierbar ist, beim Bewegen des ersten Elements (2) und des zweiten Ele ments (5) von der ersten Position (PI) in die zweite Posi tion (P2) ein Querschnitt des Durchgangs (9) verengt wird.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (21) eine Mehrzahl von Scherleisten (51,
51') umfasst, welche jeweils in einer axialen Nut (10, 10') angeordnet sind.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich net, dass die Umfangsnut (41) eine umlaufende Nut ist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Nut (10) sich über die ge samte Höhe des Rotors (21) erstreckt.
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsnut (4) und die Aussparung (71) das Profil eines gleichschenkligen Trapezes aufweisen, wobei die kürzere Grundfläche des Trapezes parallel zur Ro torachse (A) angeordnet ist.
12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der ersten Position (PI) einer ersten Umlaufnut (41, 41') zugeordnete Aussparung (71, 71') in der zweiten Position (P2) einer zweiten Umlaufnut (41', 41'') zugeordnet ist, wobei die zweite Umlaufnut (41',
41'') bevorzugt der ersten Umlaufnut (41, 41') benachbart angeordnet ist.
13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (21) eine Mehrzahl von Scherleisten (51, 51') gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst, welche jeweils in einer axialen Nut (10, 10') an geordnet sind.
14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherleiste (51) mittels eines Kurvengetriebes von der ersten Position (PI) in die zweite Position (P2) und/oder von der zweiten Position (P2) in die erste Position (PI) bewegbar ist, wobei das Kurvengetriebe wenigstens eine Steuerkurve (26) umfasst, welche bezüglich einer Drehrichtung des Rotors (21) drehfest an einem axia len Ende (S) des Rotors (21) angeordnet ist, wobei bei Dre hung des Rotors (21) die Steuerkurve (26) ein axiales Ende der Scherleiste (51) axial bewegt, wobei vorzugsweise die Vorrichtung (1) ferner wenigstens einen in eine Führungs bohrung (30) des Rotors axial geführten Stempel (27) um fasst, wobei der Stempel (27) mit wenigstens einer Scher leiste (51) verbunden ist und bei Drehung des Rotors (21) von der Steuerkurve (26) axial bewegt wird.
15. Verfahren zur Verarbeitung von Schüttgutkörnern, umfassend die folgenden Schritte:
- Zerkleinerung von Schüttgutkörnern mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 14;
- Weiterverarbeitung der zerkleinerten Schüttgutkörner oder Lagerung der zerkleinerten Schüttgutkörner; dadurch gekennzeichnet, dass kein Trennschritt zwischen dem Zerkleinerung- und dem Weiterverarbeitungs- /Lagerungsschritt durchgeführt wird und insbesondere, dass keine Produktrückführung der zerkleinerten Schüttgutkörner auf eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Schüttgut statt findet.
PCT/EP2020/072649 2019-08-20 2020-08-12 Scherleiste für vorrichtung zum zerkleinern von schüttgutkörnern WO2021032570A1 (de)

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