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Die
Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei
dieser bekannten Zerkleinerungsmaschine tritt ausreichend zerkleinertes
Gut durch die Löcher eines teilzylindrischen Siebes hindurch,
welches den Rotor umgibt. Durch dieses Sieb gelangt das zerkleinerte
Gut dann in einen Sammelraum, in welchem eine Förderschnecke
umläuft.
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Aufgrund
der Stege des Siebes ist es so, dass auch an sich ausreichend zerkleinertes
Material nicht beim ersten Hinüberlaufen über
das Sieb durch das Sieb hindurchtreten kann. Vielmehr wird ein Teil des
zerkleinerten Materiales durch die Messerkörper des Rotors
auf der Roteraußenseite liegend wieder nach oben bewegt
und erneut in den Schneidspalt zwischen Messerkörpern und
Gegenmesser bewegt, wo eine zweite, an sich nicht nowendige Zerkleinerung
stattfindet. Durch das Weitertragen an sich ausreichend zerkleinerter
Materialstücke wird auch die Reibung, unter welcher der
Rotor läuft, erhöht, da diese Materialstücke
verglichen mit ihrem Volumen, eine recht große Berührfläche
vorgeben, während große Materialstücke
den Rotor auch nicht viel intensiver berühren. Auch können
sich die ausreichend zerkleinerten Materialstücke zwischen
der Mantelfläche des Rotors und den Stegen des diesen um gebenden
Siebes verklemmen.
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Durch
die vorliegende Erfindung soll daher eine Zerkleinerungsmaschine
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches dahingehend
weitergebildet werden, dass das Abziehen von ausreichend zerkleinertem
Material vom Zerkleinerungsbereich verbessert ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine Zerkleinerungsmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsmaschine ist
der Rotor selbst mit Durchgängen versehen und bildet so
seinerseits ein zylindrisches Sieb, durch dessen Inneres ausreichend
zerkleinerte Materialstücke abgezogen werden können.
Diese Materialstücke können beim Umlaufen des
Rotors durch die Durchgänge hindurchtreten und dann im
Inneren des Rotors durch Schwerkraft oder Fördermittel
zu einem Austragende des Rotors bewegt werden.
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Die
durch den Rotor abgezogenen Anteile zerkleinerter Materialstücke
und die durch das den Rotor umgebende Sieb fallenden Materialstücke
können dann zu einem einzigen Strom zerkleinerter Materialstücke
zusammengefasst werden und in üblicher Weise gespeichert
oder z. B. durch Brikettierung, Verschwelen oder Verbrennen weiterverarbeitet
werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 hat
den Vorteil, dass Taschen, die sowieso zum Anbringen der Messerkörper
bzw. von die Messerkörper tragenden Messerträgern
vorgesehen werden müssen, zugleich als Durchgänge
dienen können, über welche ausreichend zerkleinerte
Materialstücke zum Inneren des Rotors hin abgeführt
werden können.
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Bei
einer Zerkleinerungsmaschine gemäß Anspruch 3
bewegen sich die im Rotor vorgesehenen Durchgänge zumindest
teilweise auf den gleichen Trajektorien wie die Messerkörper.
Dies ist im Hinblick auf ein Aufnehmen der von den Messerkörpern abgetrennten
Materialstücke besonders vorteilhaft.
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Bei
einer Zerkleinerungsmaschine gemäß Anspruch 4
liegen die Durchgänge zum Abführen der zerkleinerten
Materialstücke direkt vor einem Messerkörper,
der so kleine Materialstücke beim Aufsammeln in die Nähe
der Durchgänge bringt und in diese hineinleitet.
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Bei
einer Zerkleinerungsmaschine gemäß Anspruch 5
können die von einem Messerkörper von Zerkleinerungsgut
abgelösten Späne direkt in die Durchgänge
des Rotors eintreten, da sich ihre Orientierung zum Messerkörper
und damit zum bei diesem liegenden Durchgang seit dem Abtrennvorgang
nicht wesentlich ändern konnte.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ermöglicht
es, auch solche kleinen Materialpartikel durch den Rotor abzuführen,
die aufgrund von Begegnungen mit anderen Materialstücken
vom Weg der Messerkörper wegbewegt wurden.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 erlaubt
ein zuverlässiges Abziehen ins Innere des Rotors eingetretener
kleiner Materialstücke auch bei horizontaler Ausrichtung
der Rotorachse, die im Hinblick auf gleichförmiges Zustellen
von Zerkleinerungsgut zum Rotor durch Schwerkarft bevorzugt wird.
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Bei
einer Zerkleinerungsmaschine gemäß Anspruch 8
braucht man zum Bewegen der Förderwendel keinen gesonderten
Antrieb.
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Bei
einer Zerkleinerungsmaschine gemäß Anspruch 9
kann man eine Relativgeschwindigkeit zwischen Förderwendel
und Rotorkörper vorgeben, was im Hinblick auf ein zuverlässiges
Abziehen auch feuchter und zum Zusammenkleben neigender zerkleinerter
Materialstückvolumina von Vorteil ist.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10
ist im Hinblick auf ein einfaches, unbehindertes Abziehen der zerkleinerten
Materialstücke aus dem Inneren des Rotors von Vorteil.
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Dabei
kann man gemäß Anspruch 11 den Rotor auch in seinen
dem offenen Ende benachbarten Bereichen hoch belasten.
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Einen
Rotor gemäß Anspruch 12 kann man an beiden Enden
einfach durch Stummelwellen lagern und die über das Innere
des Rotors abgezogenen zerkleinerten Materialstücke und
die über das den Rotor umgebende Sieb abgezogenen Materialstück
schon im Inneren eines gemeinsamen Gehäuses zusammenführen.
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Dabei
ist bei der Zerkleinerungsmaschine gemäß Anspruch
13 gewährleistet, dass sich in den Austragöffnungen
kein nicht zerkleinertes Zerkleinerungsgut verklemmen kann.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14
ist im Hinblick auf das Kleinhalten von Reibung zwischen großen
in einem Vorratsraum der Zerkleinerungsmaschine befindlichen Körpern
und der Rotormantelfläche von Vorteil.
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Bei
einer Zerkleinerungsmaschine gemäß Anspruch 15
werden alle zerkleinerten Materialstücke, die den durch
das den Rotor umgebende Sieb vorgegebenen Kriterien erfüllen,
entweder über den zugleich ein Sieb darstellenden Rotor
oder über das Sieb, das den Rotor umgibt, unter gleicher
Siebung abgezogen.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigen:
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1 einen
zur Rotorachse transversalen Mittenschnitt durch eine Zerkleinerungsmaschine;
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2 eine
seitliche Ansicht der Zerkleinerungsmaschine nach 1,
dort von links gesehen;
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3 eine
perspektivische Ansicht des hohlen Rotors der Zerkleinerungsmaschine
nach den 1 und 2;
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4 einen
axialen Schnitt durch den Rotor nach 3;
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5 eine
Aufsicht auf den Rotor nach 3 und 4;
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6 einen
transversalen Mittenschnitt durch den Rotor nach den 3 bis 5 längs
der Schnittlinie VI-VI von 5;
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7 eine ähnliche
Ansicht wie 3, in welcher jedoch ein abgewandelter
Rotor mit innenliegender Förderwendel wiedergegeben ist;
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8 einen
axialen Schnitt durch den Rotor nach 7; und
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9 eine ähnliche
Ansicht wie 8, in welcher jedoch ein abgewandelter
Rotor mit aufgesetzten Rippen wiedergegeben ist; und
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10 eine ähnliche
Ansicht wie 4, in welcher ein abgewandelter,
an beiden Enden über Stummelwellen gelagerter Rotor wiewiedergegeben ist.
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Die
in der Zeichnung wiedergegebene Zerkleinerungsmachine hat ein insgesamt
mit 10 bezeichnetes Gehäuse, welches aus dicken,
geeignet gekanteten Stahlblechteilen zusammengeschweißt ist.
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An
Seitenwänden 12 des Gehäuses ist über nicht
wiedergegebene Lager eine insgesamt mit 14 bezeichnete
Zerkleinerungswalze 14 gelager, die auch als Rotor bezeichnet
wird. Diese trägt einzelne in Umfangsirchutng und axialer
Richtung gegeneinander versetzte Messerkörper 16, 18,
die mit feststehenden komplementär gezacktem Gegenmessern 19, 20 zusammenarbeiten.
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Der
besseren Übersichtlichkeit halber ist die Zerkleinerungswalze 14 nur
mit einem oder zwei Messerkörpern bestückt wiedergegeben.
Es versteht sich, dass an den anderen Anbringungsstellen Messerkörper
analog zu denken sind.
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Eine
in der Zeichnung links gelegene Seitenwand 22 trägt
eine schräg nach unten abfallende Leitwand 24.
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Über
einer Bodenwand 26 ist ein Zustellschieber 28 verschiebbar,
der als hohles Kastenteil ausgebildet ist und durch einen doppeltwirkenden
Arbeitszylinder 30 hin- und herbewegbar ist. Seine Oberseite
arbeitet mit einer Schutzwand 32 zusammen, die an eine
in der Zeichnung rechts gelegene Wand 34 des Gehäuses
angeschlossen ist. Die seitlichen Wände des Zustellschiebers 28 laufen
unter kleinem Spiel vor den Seitenwänden 12.
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Eine
sich an das obere Ende der Wand 34 anschließende
Endwand 36 des Gehäuses 10 bildet den
letzten Teil der Umfassung eines Vorratsraumes 38, in welchen
das zu zerkleinernde Gut gegeben wird.
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Zwischen
den Gegenmessern 19, 20 ist ein teilzylindrisches
Lochsieb 39 angeordnet, welches außerhalb der
gestrichelt n eingezeichneten Bahn der Spitzen der Messerkörper 16, 18 liegt.
Schräg abfallende untere Trichterwände leiten
die durch das Lochsieb 39 fallenden Schnitzel nach unten
zu einer Sammelrinne 40, in welcher eine Förderschnecke 42 läuft.
Dieser ist ein Schneckenantrieb 44 zugeordnet.
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Zum
Drehen der Zerkleinerungswalze 14 ist ein Synchronmotor 46 vorgesehen,
der über ein Untersetzergetriebe 48 und eine lösbare
Kupplung 50 auf die Zerkleinerungswalze 14 arbeitet.
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Der
Synchronmotor 46 ist durch die Frequenz der auf ihn gegebenen
Speisespannung in seiner Drehzahl steuerbar. Zu seiner Speisung
dient ein in der Frequenz steuerbarer Frequenzumformer 52, der über
eine Netzleitung 54 an das öffentliche 50 Hz-Netz
angeschlossen ist.
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Eine
Steuerleitung 56 verbindet den Frequenzumformer 52 mit
einer Steuereinheit 58 der Zerkleinerungsmaschine.
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Über
die Steuerleitung 56 erhält der Frequenzumformer 52 einen
Sollwert für die einzustellende Ausgangsfrequenz.
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Ein
Stromfühler 60 ermittelt den in der Speiseleitung
des Synchronmotors 46 fließenden Strom. Anhand
des Ausgangssignals des Stromfühlers 60 kann die
Steuerschaltung 56 erkennen, gegen welche Last die Zerkleinerungswalze 14 arbeitet.
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Überschreitet
der durch den Stromfühler 60 gemessene Strom einen
vorgegebenen maximal zulässigen Wert, so hält
die Steuerleitung 56 den Synchronmotor 44 an und
steuert ihn dann für eine vorgegebene Zeitspanne in Rückwärtsrichtung
an. Hierdurch werden harte Anteile im Zerkleinerungsgut, welche
sich zwischen den Messerkörpern 16, 18 und den
Gegenmessern 19, 20 verkeilt haben, wieder gelockert
und in der Regel anders orientiert, so daß bei einem anschließend
wieder eingeleiteten Bewegen der Zerkleinerungswalze 14 in
der richtigen, in der Zeichnung durch einen Pfeil angegebenen Richtung andere
Schneidverhältnisse in den durch die Messerkörper 16, 18 und
die Gegenmesser 19, 20 gebildeten Schneidspalten
erhalten werden und die harten Anteile im Zerkleinerungsgut dann
doch gebrochen oder geschnitten werden können.
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Stellt
die Steuereinheit 58 fest, daß die von der Zerkleinerungswalze 14 erbrachte
Zerkleinerungsleistung unter einem vorgegebenen Sollwert liegt,
so steuert sie einen Arbeitszylinder 62 derart an, daß dieser
aus dem Vorratsraum 32 nachgerutschtes Zerkleinerungsgut
gegen die Zerkleinerungswalze 14 drückt.
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Dadurch,
daß der Synchronmotor 46 über das Untersetzergetriebe 48 auf
die Zerkleinerungswalze 14 arbeitet, kann diese mit sehr
großem Drehmoment beaufschlagt werden und auch sehr hartes Gut
zwischen den Messerkörpern 16, 18 und
den Gegenmessern 19, 20 zerkleinern, obwohl der
Synchronmotor 44 keine extrem große Anschlußleistung benötigt.
In der Praxis kann der Synchronmotor 44 eine Anschlußleistung
im Bereich von größemordnungsmäßig
100 kW aufweisen, wie sie an industriellen Einsatzorten in der Regel
problemlos zur Verfügung steht.
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Wie
aus 3 ersichtlich, hat der Rotor 14 einen
hohlzylindrischen Rotorkörper 70, welcher über
angeschweißte Messerträger 72 die Messer 16, 18 trägt.
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Der
Rotorkörper 70 ist mit eingefrästen V-förmigen
Taschen 74 versehen, deren seitliche Begrenzungsflächen
einen Winkel von 90° einschließen. Dieser Winkel
passt somit zu den unter 90° angestellten Seitenflächen
der quadratischen Messerträger 72. Letztere sind
durch Schweißnähte mit den Seitenflächen
der Taschen 74 fest verbunden.
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Die
Messer 18 haben ebenfalls quadratische Randkontur und sind über
eine zentrale Befestigungsschraube 76 mit den zugehörigen
Messerträgern lösbar verbunden. Die Kantenlänge
der Messer 18 ist etwas (einige mm) größer
als die der Messerträger 72, so dass sie über
letztere radial überstehen.
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Der
Rotorkörper 70 hat eine im Wesentliche zylindrische
Umfangswand 78 und eine linke Endwand 80, welche
eine Stummelwelle 82 trägt. Letztere ist an nicht
näher gezeigten Lagern des Gehäuses 10 gelagert
und über eine Keilnut 84 mit der Hohlwelle des
Synchronmotors 46 verbindbar.
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Wie
aus der Zeichnung ersichtlich, erstrecken sich die Taschen 74 nicht über
einen in 1 rechts gelegenen Endbereich
des Rotorkörpers 70, dessen axiale Abmessung etwa
1/5 der axialen Gesamtabmessung der Umfangswand 78 ausmacht.
An diesem axialen Endabschnitt des Rotorkörpers 70 befindet
sich ein Lagerring 86, der mit vier in 2 bei 87 angedeuteten
Lagerrollen zusammenarbeitet, die um 90° gegeneinander
versetzt von der benachbarten Stirnwand des Gehäuses 10 getragen
ist. Auf diese Weise ist der Rotor 14 an beiden Seiten
gelagert.
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Wie
insbesondere aus 6 ersichtlich, haben die Vorderseiten
der Messerkörper 16, 18 eine konkav kalottenförmige
Gestalt, so das man vier bei den Ecken des Quadrates liegenden Spitzen
erhält, von denen jeweils drei abgedeckt sind und eine über den
Umfang des Rotorkörpers 70 nach außen
ragt. Auf diese Weise kann man das Messer 18 vier Mal umsetzen
und hat jedes Mal eine neue Spitze.
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Wie
aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Tiefe der V-förmigen
Taschen 74 größer als die Wandstärke
der Umfangswand 78, so dass durch den Boden der Taschen 74 der
Innenraum des Rotorkörpers 70 angeschnitten wird.
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In
der Zeichnung ist die Drehrichtung des Rotors 14 jeweils
durch einen Pfeil wiedergegeben. Bringt man nun die Messer 18 so
an, dass ihre Mittelebene im Wesentlichen in einer die Achse des
Rotors 14 schneidende Ebene liegt, so entsteht, wie aus 1 und 6 gut
ersichtlich, vor dem jeweiligen Messer 18 eine größere
Durchgangsöffnung 88, über welche die
Außenseite des Rotors 14 mit dessen Innenseite
kommuniziert.
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Wenn
bei der oben beschriebenen Zerkleinerungsmaschine sich über
dem Rotor 14 an sich ausreichend zerkleinertes Material
ansammels, so wird dieses von den Messern 18 mitgenommen
und kann dann durch die Durchgangsöffnung 88 ins
Innere des Rotors 14 gelangen, sei es durch Schwerkraft,
sei es durch Nachdrücken von auflastendem Material.
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Wie
aus 2 ersichtlich, ist im Inneren des Rotors 14 eine
Förderschnecke 90 vorgesehen, welche durch einen
Motor 92 in Drehung versetzt wird. Die Förderschnecke 90 befindet
sich im tiefsten Bereich des Rotorinnenraumes und bewegt dort angefundenes
zerkleinertes Material in axialer Richtung in 2 nach
links, in den anderen Figuren nach rechts.
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Das
in 2 links gelegene offende Ene des Rotorkörpers 70 gibt
eine axiale Austragöffnung 91 vor. Über
die ins Innere des Rotors gelangtes zerkleinertes Material abgegeben
wird.
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Dieses
Material fällt dann beim offenen Ende des Rotorkörpers 70 nach
unten und gelangt in einen Sammelraum 94, der in Verlängerung
der Sammelrinne 40 liegt, so dass das herabfallende Material gleichermaßen
durch die Förderschnecke 40 ausgetragen wird wie
solches Material, welches durch das den Rotor 14 umgebende
Sieb 39 gefallen ist.
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Das
Ausführungsbeispiel nach 7 und 8 unterscheidet
sich von demjenigen nach den 3 bis 6 dadurch,
dass in jeder der Taschen 74 in demjenigen Bereich, der
in Drehrichtung vor dem jeweiligen Messer 18 liegt, eine
kreisförmige Durchgangsöffnung 96 vorgesehen
ist, welche somit in der Geometrie den kreisförmigen Löchern
im Sieb 39 nahekommt. Durch diese Gestaltung der Durchgangsöffnung 96 wird
der Durchtritt von zerkleinerten Materialstücken in gleicher
Weise ermöglicht wie im Sieb 39.
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Ein
weiterer Unterschied des Ausführungsbeispieles nach den 7 und 8 besteht
darin, dass auf die Innenseite der Umfangswand 78 eine wendelförmige
Förderrippe 98 mitdrehend angeordnet ist, z. B.
mit Heftschweissungen befestigt istt. Diese fördert unten
auf der Innenseite der Umfangswand 78 liegende kleine Materialstücke
in axialer Richtung zum offenen Ende des Rotorkörpers 70.
Sie ersetzt so die durch einen getrennten Motor 92 bewegte
Förderschnecke 90, was bei trockenen Materialstücken ausreichend
sein kann.
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9 unterscheidet
sich vom Ausführungsbeispiel nach 7 und 8 dardurch,
dass auf die Aussenfläche des Rotorkörpers 70 axial
aneinanderstoßend Rippen 106 aufgesetzt sind,
deren Flanken einen Öffnungswinkel von 90 Grad haben und
in Umfangsrichtung mit der Bahn der Messerkörper fluchten
und die radial geringfügig (z. B. 1 bis 3 mm) hinter den
Kanten der Messerkörper 16, 18 liegen.
Die Taschen 74 sind so in die Rippen 106 gefräst,
dass ihr tiefste Linie der höchsten Linie der betrachteten
Rippe gegenüberliegt.
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Durch
die Rippen 106 wird verhindert, dass große zu
zerkleinernde Stücke großflächig an der Mantelfläche
des Rotorkörpers 70 anliegen.
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Das
Ausführungsbeispiel nach 10 unterscheidet
sich von den oben beschriebenen dadurch, dass der Rotorkörper 70 an
beiden Enden eine Endwand 80 aufweist, die jeweils eine
Stummelwelle 82 trägt.
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Zum
Austragen von zerkleinertem Gut sind in in der Zeichnung rechts
gelegenen rechten Endbereich des Rotorkörpers 70,
der keine Messer 18 trägt, große Fenster 100 vorgesehen,
bis zu denen die Förderschnecke 90 im Inneren
des Rotorkörpers 70 befindliches loses Material
fördert. Bei den Fenstern 100 fällt dieses
Material dann nach unten und gelangt ebenfalls wieder in eine Verlängerung
der in 1 gezeigten Sammelrinne 40, ähnlich
wie beim Ausführungsbeispiel nach 2.
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Um
die nun den Innendurchmesser des Rotorkörpers 70 mit
einem radialen Spiel von einigen mm (z. B. 3 mm) ausfüllende
Förderschnecke 90 festzubremsen oder durch einen
getrennten Antrieb zu bewegen, ist die in 9 rechts
gelegene Stummelwelle 82 als Hohlwelle ausgeführt,
und durch ihr Inneres führt eine Welle 102, welche
die Förderschnecke 90 trägt und in der
rechten hohlen Stummelwelle 82 sowie einer Sckbohrung in
der linken Endwand 80 gelagert ist.
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Der
Austragbereich der Rotors 14 ist vom Vorratsraum 38 durch
eine Zwischenwand 104 getrennt, so dass die Fenster 100 nicht
durch grosse Materialstücke versperrt werdne können.
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Man
erkennt, dass bei den oben beschriebenen Zer kleinerungsmaschinen
zwei Siebeinrichtungen vorgesehen sind: Zum einen ein teilzylindrisches Lochsieb 39,
welches den Rotor 14 außen umgibt, zum anderen
die Umfangswand des Rotors 14 selber.
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Auf
diese Weise wird die Siebleistung der Zerkleinerungsmaschine verbessert
und damit auch ihr Gesamtdurchsatz. Dadurch, dass unnötige
Zerkleinerungsvorgänge vermieden werden und ausreichend
zerkleinerte Materialstücke besser abgeführt werden,
sinkt auch die zum Betreiben der Zerkleinerungsmaschine notwendige
Leistung, was zu Energieeinsparungen führt.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006018524
U1 [0002]