DE10125922A1 - Zerkleinerungseinheit einer Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut, insbesondere Messerkorb eines Zerspaners für Holz - Google Patents
Zerkleinerungseinheit einer Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut, insbesondere Messerkorb eines Zerspaners für HolzInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungseinheit einer Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern von Aufgabegut mit einer Vielzahl entlang einer Zerkleinerungsbahn angeordneter Messerträger (18). Die Messerträger (18) sind mit ihren Längsachsen quer zur Zerkleinerungsbahn und parallel zueinander ausgerichtet. Jeder Messerträger (18) besitzt an seiner vorderen Längskante ein achsparalleles Zerspanmesser (26), dessen Schneide sich in einem vorbestimmten Winkel und einem vorbestimmten Überstand in die Zerkleinerungsbahn erstreckt. Dabei bildet das Zerpanmesser (26) eines Messerträgers (18) mit der hinteren Längskante (22) des voraus angeordneten Messerträgers (18) einen axialen Durchtrittsspalt in der Zerkleinerungsbahn, der gemäß der Erfindung in Form eines Führungskanals (39) ausgebildet ist. Auf diese Weise wird das Aufgabegut sowohl in dem Bereich hinter der Schneide als auch in dem Bereich vor der Schneide gehalten, wodurch der Schneidvorgang exakter ausgeführt werden kann und die erzeugten Späne somit eine höhere Qualität aufweisen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungseinheit einer Zerkleinerungsvorrichtung
zum Zerkleinern von Aufgabegut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Gattungsgemäße Zerkleinerungseinheiten werden beispielsweise in
Messerringzerspanern mit feststehendem oder rotierendem Messerring verwendet
und dienen dort unter anderem zur Zerkleinerung von Holz, das in Form von
Baumstämmen oder auch Hackschnitzeln vorliegen kann. Die dabei erzeugten
Späne dienen als Ausgangsstoff für die Spanplattenindustrie oder zur Herstellung
von höherwertigen OSB-Produkten.
Sowohl bei der Herstellung von Spanplatten als auch von OSB-Produkten werden
die Späne in eine Form gestreut, mit Leim benetzt und unter Aufbringung von
Hitze und Druck zu plattenförmigen Bauteilen gepresst. Entscheidend für die
Festigkeit und Wirtschaftlichkeit derartiger Produkte ist dabei die Spanqualität.
Diese wird wesentlich von der Güte der Schnittflächen mitbestimmt. Sind die
Schnittflächen glatt, reduziert sich dadurch die zu benetzende Oberfläche der
Späne, wodurch für das Verleimen weniger Bindemittel benötigt wird. Daneben
bilden glatte Schnittflächen größere Kontaktflächen bei der Verleimung, die zu
einem besseren Verbund der Späne untereinander und dadurch zu einer höheren
Festigkeit des fertigen Bauteils führen.
Ein weiterer Faktor hinsichtlich der Spanqualität, der vor allem bei OSB-Produkten
zum Tragen kommt, ist das Erfordernis einer einheitliche Geometrie. Durch
einheitliche Spanabmessungen gelingt es, die Späne mit vorbestimmter
Ausrichtung in die Form zu streuen, wodurch sehr hohe Festigkeiten in
Tragrichtung erzielbar sind. Während die Spandicke über den
Schneidenüberstand und die Spanlänge über Ritzermesser leicht herzustellen ist,
erfordert das Herstellen einer konstanten Spanbreite erhöhten Aufwand.
Beim Abheben eines Spanes vom zu zerspanenden Restholz mit Hilfe eines
Zerspanmessers dringt die Schneide des Zerspanmessers um das Maß des
Schneidenüberstandes in das Aufgabegut ein und schält ähnlich einem Hobel
einen Span ab. Dabei bildet sich unmittelbar vor der Schneide des
Zerspanmessers ein vorauseilender Keilriss zwischen Restholz und
abzuhebendem Span. Als problematisch erweist sich dabei, dass der Keilriss die
Ausbildung einer glatten Schnittfläche verhindert und entsprechend der Form und
dem Verlauf der Längsfasern des Aufgabeguts zu einer Rauigkeit in der
Schnittfläche führt. Dadurch entsteht eine erhöhter Leimbedarf bei der Herstellung
von Spanplatten oder OSB-Produkten, die zusätzlich niedrigere Festigkeiten
aufweisen.
Um der Ausbildung eines Keilrisses und den damit einhergehenden negativen
Auswirkungen entgegenzuwirken, sind bereits Versuche unternommen worden,
den Bereich des Keilrisses auf den unmittelbaren Schneidenbereich zu
beschränken. Beispielsweise ist aus der DE 32 05 759 C1 ein Messerkorb
bekannt, der einen Messerkorb aufweist, in dem Messerträger mit dazugehörigen
Zerspanmessern kranzförmig angeordnet sind. Jeweils zwei aufeinanderfolgende
Messerträger bilden mit dem Messerrücken des einen Messerträgers und der
unteren Längskante des voraus angeordneten Messerträgers einen
Spandurchtrittsspalt. Die hintere Kante des voraus angeordneten Messerträgers
wird auch als Drucklippe bezeichnet, die einen radialen Druck auf den zu
zerspanenden Körper ausübt und auf diese Weise das Maß der Ausbildung eines
Keilrisses verringert. Dennoch kann auf diese Weise eine Rissspaltbildung nicht
unterbunden werden, so dass zwar eine Verbesserung der Spanoberfläche
gegenüber einer Zerspanung ohne Drucklippe feststellbar ist. Die so erzeugten
Späne weisen aber immer noch eine gewisse Rauigkeit in der Schnittfläche auf,
die zu den bereits beschriebenen Nachteilen führt.
Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Durchtrittsspalte
ergibt sich aus deren konstruktiven Ausgestaltung. Um ein Verstopfen des
Durchtrittsspalts zu verhindern, erweitert sich der Durchtrittsspalt hinter der
Drucklippe in äußerst starkem Maße, so dass die Wirkung des Durchtrittsspalts,
nämlich einen Durchlass in vorbestimmter Größe zu schaffen, sich nur in der
Spaltebene einstellt. Das führt dazu, dass bei der Zerkleinerung von
kleinstückigem Aufgabegut wie z. B. bei Hackschnitzeln auch Teile größerer
Dimension als die Spaltbreite durch den Spalt gequetscht werden, was einerseits
zur Zersplitterung des Aufgabeguts führen kann. Andererseits geschieht es häufig,
dass infolge der Elastizität des Aufgabeguts zu große Teilstücke durch den Spalt
gelangen und so die fertigen Späne in Größe und Form stark schwanken.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
gattungsgemäße Zerkleinerungseinheiten derart weiterzubilden, dass die mit
ihnen erzeugten Späne eine höhere Qualität aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch eine Zerkleinerungseinheit mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, durch Schaffung eines
dreidimensionalen Führungskanals als Durchtrittsspalt den zu erzeugenden Span
sowohl in dem Bereich hinter der Schneide als auch in dem Bereich vor der
Schneide zu führen und halten.
Im Gegensatz zu einem flächigen Durchtrittsspalt bietet ein erfindungsgemäßer
Führungskanal somit einen dreidimensionalen Halt für den Span, wodurch sich
weitestgehend kontrollierte Schnittverhältnisse im Schneidenbereich erreichen
lassen. Dadurch gelingt es, das Voreilmaß des Rissspalts konstant weiter zu
verringern mit der Folge, dass Späne eine glattere Oberfläche aufweisen.
Ein anderer Vorteil eines erfindungsgemäßen Führungskanals ergibt sich aus der
Möglichkeit, nun auch zu zerkleinernde Reststücke im Wege des Schneidens
weiter zu zerkleinern. Auch diese Erscheinung ist auf den verbesserten Halt des
Zerkleinerungsgutes während des Schneidevorgangs zurückzuführen. In der
Folge entstehen beim Zerkleinerungsvorgang weniger Splitter, und der
dreidimensionale Durchtrittsspalt führt zu einer exakten Sortentrennung des
zerkleinerten Gutes, so dass sich daraus eine große Sortenreinheit ergibt. Beide
Vorteile führen zu sehr hochwertigen Spänen.
In Verbindung mit einer Spanbrecherleiste im Bereich des Messerrückens, wie sie
vor allem bei Langholzzerspanem zur Erzeugung dreidimensionaler Späne mit
konstant gleichbleibenden Abmessungen verwendet werden, kann der erzeugte
Span gezielt auf die Spanbrecherleiste ausgerichtet werden, wodurch
sichergestellt wird, dass der Span nach Erreichen einer vorbestimmten Breite
gebrochen wird und nicht an der Spanbrecherleiste vorbeistreicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist auch eine konische
Erweiterung des Führungskanals in Durchtrittsrichtung des Spanes in Grenzen
möglich, um den Spanabfluss sicherzustellen. Die konische Erweiterung findet
jedoch dort ihre Grenzen, wo das Halte- und Führungsvermögen des
Führungskanals verloren geht. Zur Einhaltung dieser Bedingung sieht die
Erfindung einen maximalen Öffnungswinkel von 20° vor. Eine bevorzugte
Ausführungsform weist einen maximalen Öffnungswinkel von 5° auf. Bei den in
den Unteransprüchen angegebenen Maßen darf nicht außer Acht gelassen
werden, dass diese in Abhängigkeit von Holzart und Holzfeuchte sowie
Umfangsgeschwindigkeit der Schneidwerkzeuge und Anstellwinkel der
Zerspanmesser variieren können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Langholzzerspaner mit
rotierendem Messerkorb,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Messerkorb und
Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 stellt einen vertikal geführten Längsschnitt durch einen Langholzzerspaner
dar. Man sieht zunächst einen ortsfesten Unterbau 1, an dessen Oberseite in
Darstellungsebene verlaufende Schienen 2 angeordnet ist. Die Schienen 2 dienen
als Laufbahn für den Maschinengrundrahmen 3, der auf den Rädern 4 in Richtung
des Pfeiles 5 quer verschieblich angeordnet ist. Fest mit dem Unterbau 1
verbunden ist eine Zylinderkolbeneinheit 6, deren beweglicher Kolben 7 auf den
Maschinengrundrahmen 3 wirkt und so das Querverfahren des
Maschinengrundrahmens 3 besorgt. Der Maschinengrundrahmen 3 weist ferner
eine Plattform 8 auf, die einen Elektromotor 9 trägt.
Ferner ist am Maschinengrundrahmen 3 ein haubenförmiges Gehäuse 10
befestigt, das zur Aufnahme eines frei um eine horizontale Achse drehbaren
Messerkorbes 11 dient. Während die Rückwand des Gehäuses 10 geschlossen ist
und zur Lagerung der Antriebswelle des Messerkorbes 11 dient, weist die
Vorderseite des Gehäuses 10 eine kreisförmige Öffnung auf, durch welche der
Zerkleinerungsraum 12 frei zugänglich ist. Der Zerkleinerungsraum 12 wird nach
oben von einem Kreisbogensegment 13 begrenzt, dessen gekrümmte Seite in
geringem Abstand zum Messerkorb verläuft. Im unteren Bereich begrenzt eine
ausstreifende Bodenkonstruktion 14 den Zerkleinerungsraum 12, die ebenso wie
das Kreisbogensegment 13 ortsfest mit dem Gehäuse 10 verbunden ist. Die in
Darstellungsebene linke Begrenzungsfläche des Zerkleinerungsraums 12 wird von
einer axial in den Zerkleinerungsraum 12 ragenden, im Querschnitt konvexen
Gegenlage 15 gebildet, die ortsfest gegenüber dem Maschinenunterbau 1
angeordnet ist und somit der Querbewegung des Maschinengrundrahmens 3 nicht
folgt. Die gegenüberliegende Seite des Zerkleinerungsraums 12 wird schließlich
von der Innenseite des Messerkorbes 11 gebildet und stellt gleichzeitig die
Zerkleinerungsbahn dar.
Das Aufgabegut in Form von Baumstämmen 16 ragt wie die Gegenlage 15 mit
dem freien Teil seiner Länge axial in den Zerkleinerungsraum 12 hinein. Der
außerhalb des Zerkleinerungsraums 12 liegende Teil der Baumstämme 16
befindet sich in einer nicht dargestellten Zuführvorrichtung, an deren Ende es für
den Zerspanvorgang fest eingespannt wird. Zusätzlich sind im
Zerkleinerungsraum 12 nicht dargestellte Niederdrücker vorhanden, die die
Baumstämme 16 im Zerkleinerungsraum 12 während des Zerspanvorgangs
halten.
Die Zerkleinerung der Baumstämme 16 erfolgt durch Querfahren des
Maschinengrundrahmens 3 bei rotierendem Messerkorb 11, wobei aufgrund der
feststehenden Gegenlage 15 die Baumstämme 16 gegen die Zerkleinerungsbahn
gedrückt und dort in Eingriff mit den Zerkleinerungswerkzeugen gebracht werden.
Der Messerkorb 11 besteht aus zwei konzentrischen und im Abstand zueinander
angeordneten Ringscheiben, von denen in den Fig. 1 und 2 aufgrund der
Schnittführung lediglich die hintere zu sehen und mit 17 gekennzeichnet ist. Die
Innenseiten der beiden Ringscheiben 17 sind durch gleichmäßig über den Umfang
verteilte, axial ausgerichtete Messerträger 18 verbunden, wodurch ein in sich
steifer Messerkorb 2 entsteht.
Die genauere Anordnung der Messerträger 18 untereinander und im Bezug auf die
Ringscheiben 17 sowie der nähere Aufbau der Messerträger 18 gehen aus Fig. 2
hervor.
In Fig. 2 ist ein Abschnitt eines erfindungsgemäßen Messerkorbes dargestellt.
Mit 17 ist wiederum die nabenseitige Ringscheibe bezeichnet, von deren
Innenseite senkrecht die Messerträger 18 abstehen. Die Messerträger 18
bestehen im wesentlichen aus jeweils einem Grundträger 19, der auf seiner zum
Zerkleinerungsraum 12 weisenden Seite mit einem Verschleißschuh 20 versehen
ist. Jedem Verschleißschuh 20 ist an seinem in Umlaufrichtung 21 hinteren Ende
eine Drucklippe 22 zugeordnet.
Jeder Messerträger 18 weist an seiner im Umlaufrichtung 21 vorderen Seite eine
schräg in den Zerkleinerungsraum 12 mündende Ausnehmung 23 auf, die zur
Aufnahme einer Messereinheit 24 bestimmt ist. Die Messereinheit 24 wird von
einer Halteplatte 25 gebildet, auf der das Zerspanmesser 26 einstellbar befestigt
ist. Beim Einsetzen der Messereinheit 24 in die Ausnehmung 23 liegt der hintere
Längsrand der Messereinheit 24 an der Anschlagleiste 27 an, die eine feste
Bezugsfläche zur Gewährleistung des erforderlichen Schneidenüberstands bildet.
Zur Befestigung der Messereinheit 24 in der Ausnehmung 23 wird mit Hilfe einer
Druckklappe 28 eine kraftschlüssige Klemmung erzeugt. Die von der Druckklappe
28 auf die Messereinheit 24 ausgeübte Klemmkraft wird von einem
leistenförmigen Fliehkeil 29 erzeugt, der sich nahezu über die gesamte axiale
Länge des Grundträgers 19 erstreckt und in einer im Grundträger 19
vorgesehenen, parallele Seitenwände aufweisenden Führungsnut 30 radial
beweglich geführt ist. Zwischen dem Boden der Führungsnut 30 und dem
Fliehkeil 29 ist eine Druckfeder 31 eingeschaltet, deren Federkraft den Fliehkeil 29
permanent nach außen drückt.
Außerhalb der Führungsnut 30 weist der Fliehkeil 29 eine einseitige Keilfläche 32
auf, an der die Druckklappe 28 mit einer entsprechenden Gleitfläche anliegt. Die
Druckklappe 28 ist auf ihrer Innenseite mit einer Hohlkehle 33 versehen, in die
eine am Grundträger 19 angebrachte Scharnierleiste 34 eingreift. Am anderen
Ende der Druckklappe 28 ist eine weitere Scharnierleiste 35 angeformt, die mit
einer auf der Oberseite einer Klemmleiste 36 vorgesehenen Hohlkehle 37 ein
Kippgelenk bildet. Die Unterseite der Klemmleiste 36 liegt breitflächig auf dem
Rücken des Zerspanmessers 26 auf, wobei eine in der Ausnehmung 23 im
Grundträger 19 eingespante Blattfeder 38 die Klemmleiste 36 gegen das
Zerspanmesser 26 vorspannt.
Der Rücken eines Zerspanmessers 26 eines jeden Messerträgers 18 bildet mit der
Drucklippe 22 des im Umlaufrichtung 21 voraus angeordneten Messerträgers 18
einen Durchtrittsspalt in Form eines Führungskanals 39. Der Führungskanal 39
stellt mit seinen vom Messerrücken und der Drucklippe 22 gebildeten Längsseiten
sicher, dass ein im Entstehen begriffener Span auch hinter der Schneide des
Zerspanmessers 26 gehalten ist. Durch den beidseitigen Halt des zu erzeugenden
Spans sowohl vor als auch hinter der Schneide des Zerspanmessers 26 wird der
Schneidvorgang erheblich verbessert und dadurch die Qualität der erzeugten
Späne gesteigert.
Der durch den Führungskanal 39 abfließende Span wird aufgrund der
dreidimensionalen Ausbildung des Führungskanals gezielt auf die Stirnseite 40
der Klemmleiste 36 ausgerichtet. Die Stirnseite 40 ist zur Erzeugung einer
einheitlichen Spanbreite als Brecherleiste ausgebildet, indem sie den Span in
einem Maße umlenkt, das über das elastische Biegeverhalten des Spanes
hinausgeht. Die so erzeugten Späne weisen eine Breite auf, die dem Abstand der
Stirnseite 40 der Klemmleiste 36 zur Schneide des Zerspanmessers 26 entspricht.
Der in Fig. 3 dargestellte Ausschnitt zweier Messerträger entspricht weitestgehend
dem unter Fig. 2 beschriebenen Messerträger, so dass für gleiche Bauteile auf
gleiche Bezugszeichen zurückgegriffen wird. Der in Fig. 3 dargestellte
Messerträger 18 unterscheidet sich lediglich in der Ausbildung der Klemmleiste 41
sowie des Verschleißschuhs 42. Die Klemmleiste 41 weist eine stirnseitige
Führungsfläche 43 auf, bei der der abfließende Span nicht gebrochen wird, so
dass sich daraus eine maximale Spanbreite ergibt. Darüber hinaus erstreckt sich
der Verschleißschuh 42 bis zur in Umlaufrichtung 21 hinteren Kante des
Messerträgers 18, so dass der Führungskanal 39 in diesem Fall vom Rücken des
Zerspanmessers 26 und der zu diesem Zweck gefasten Kante des
Verschleißschuhs 42 gebildet wird.
Der Rahmen der Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel mit einem rotierenden Messerkorb, der durch eine
Seitwärtsbewegung in Eingriff mit dem Aufgabegut gebracht wird. Ebenso sind
von der Erfindung feststehende oder rotierende Messerkörbe umfasst, die mit
einem innenliegenden rotierenden Schlagradsystem zusammenwirken, wie auch
Scheibenzerkleinerer, bei denen die Messerträger radial in einer
Zerkleinerungsebene liegen und eine ringscheibenförmige Zerkleinerungsbahn
bilden.
Claims (5)
1. Zerkleinerungseinheit einer Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern von
Aufgabegut, insbesondere Messerkorb (11) eines Zerspaners für Holz mit
einer Vielzahl entlang einer Zerkleinerungsbahn angeordneter Messerträger
(18), die mit ihren Längsachsen quer zur Zerkleinerungsbahn und parallel
zueinander ausgerichtet sind und jeder Messerträger (18) an seiner vorderen
Längskante ein achsparalleles Zerspanmesser (26) besitzt, dessen Schneide
sich in einem vorbestimmten Winkel und einem vorbestimmten Überstand in
die Zerkleinerungsbahn erstreckt, wobei das Zerspanmesser (26) eines
Messerträgers (18) mit der hinteren Längskante (22) des voraus
angeordneten Messerträgers (18) einen axialen Durchtrittsspalt in der
Zerkleinerungsbahn bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der
Durchtrittsspalt in Form eines Führungskanals (39) ausgebildet ist.
2. Zerkleinerungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Führungskanal (39) im Querschnitt parallele oder sich in
Spandurchtrittsrichtung erweiternde Längsseiten aufweist.
3. Zerkleinerungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der von den Längsseiten gebildete Öffnungswinkel α maximal 20°,
vorzugsweise weniger als 5° beträgt.
4. Zerkleinerungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die kleinste Breite (B) des Führungskanals (39)
zwischen 1,5 mm und 3 mm liegt, vorzugsweise 2,3 mm beträgt.
5. Zerkleinerungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Tiefe (T) des Führungskanals (39) in
Spandurchtrittsrichtung 4 bis 16 mm beträgt.
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