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Die Erfindung bezieht sich auf einen Zerkleinerer zum Brechen von Schüttgut, bestehend aus einem trichterartigen Behälter, dessen Boden mit einer Auslassöffnung versehen ist, von der zwei einander gegenüber liegende Kanten mit mehreren Zähnen bestückt sind, die jeweils kammartig zueinander beabstandet und zueinander parallel ausgerichtet sind und wenigstens einer Messerwelle, die die Auslassöffnung abdeckt, wobei jede Messerwelle drehbar im Behälter gelagert und durch wenigstens einen Antrieb in Drehung versetzbar ist und zu den Kanten und ggf. zueinander beabstandet und parallel ausgerichtet und mit mehreren Nocken bestückt sind, die radial und zueinander beabstandet und zueinander parallel ausgerichtet sind und die teilweise in die Zwischenräume der Nocken der benachbarten Messerwellen oder in die Zwischenräume der benachbarten Zähne eingreifen.
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Das weitere Zerkleinern von schüttfähigen Gütern, wie z. B. ausgehobenem Erdreich im Tiefbau oder Altmetall bei der Schrottverwertung ist eine häufige Aufgabe. Dafür sind auf aktuellem Stand der Technik Messerwellen bekannt, auf die Nocken kammartig aufgesetzt sind und mit den benachbarten Nocken oder mit kammartigen Gegenstücken an der Innenwand eines trichterförmigen Gehäuses ineinander kämmen.
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Eine derartige Anordnung beschreibt z. B. die
EP 0 231 884 zur Zerkleinerung von Blechschrott: In einem trichterartigen Behälter sind an zwei gegenüberliegenden Kanten Zähne angeordnet, die zueinander beabstandet und zueinander parallel ausgerichtet sind, also eine kammähnliche Form bilden. Durch die Zwischenräume jeder Reihe dieser Zähne schwenken die Nocken je einer benachbarten Messerwelle hindurch. Diese schwenkbaren Nocken sind komplementär zum Zwischenraum der feststehenden Zähne geformt und in radialer Ausrichtung auf je einer benachbarten Messerwelle befestigt. Die Nocken auf beiden Messerwellen kämmen ebenfalls ineinander.
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Auf die Messerwellen niederfallendes Schüttgut wird von wenigstens einem Nocken einer Messerwelle ergriffen und auf die Zähne gedrückt. Der an den Zähnen in nur ganz geringem Abstand vorbeischwenkende Nocken wirkt wie eine Schere, die ein auf den Zähnen liegendes Blechstück zerschneiden. Wenn die Abmessungen der Blechstücke so klein geworden sind, dass sie kaum größer sind als die Spalte zwischen den Zähnen, so fallen sie durch diese Spalten hindurch und können an der Unterseite als noch feiner zerkleinertes Schüttgut entnommen werden.
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Ein prinzipielles Problem dieses und aller anderen, ähnlichen Zerkleinerer mit Messerwellen ist es, dass die Nocken schnell verschleißen. Um diesen Verschleiß zu kompensieren sind verschiedene Maßnahmen bekannt. So können z. B. auf die Nocken Hartmetallschichten aufgeschweißt werden.
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Dieser Prozess ist jedoch deshalb mühsam und daher teuer, weil dazu bei dem Prinzip des oben genannten Schutzrechts
EP 0 231 884 wie auch allen anderen, auf aktuellem Stand der Technik bekannten, ähnlichen Anordnungen von Zerkleinerern die Schweißung an der eingebauten Messerwelle durchgeführt werden muss, was oft nur unter sehr beengten räumlichen Verhältnissen möglich ist und deshalb eine relativ lange Arbeitszeit erfordert.
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Nachteilig ist auch, dass für die gesamte Reparaturzeit der Zerkleinerer nicht benutzt werden kann.
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Alternativ wird der Zerkleinerer zerlegt und die betroffene Messerwelle ausgebaut und durch eine vollständige Ersatzwelle ersetzt, was aber in der Praxis zumeist noch länger als das Schweißen der eingebauten Messerwelle andauert, da die verschlissenen Messerwellen dafür aus ihrer Lagerung gelöst werden müssen und die neuen wieder einzusetzen und zu justieren sind.
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Eine andere Alternative ist es, die Nocken durch eine Schraubverbindung an der Messerwelle zu befestigen. Eine derartige Schraubverbindung zeigt z. B. die
EP 0 503 198 . Dann können abgenutzte Nocken in überschaubarer Zeit abgeschraubt und neue eingeschraubt werden. Die Schraubverbindung kann jedoch im Betrieb des Zerkleinerers verzogen oder verbogen werden und sich dann nur noch nach mitunter langwierigen Vorarbeiten lösen lassen.
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Möglich ist es auch, dass das Schüttgut ätzende Flüssigkeiten oder Gase absondert, die in das Gewinde eindringen und dort für Ablagerungen und/oder Korrosion sorgen, sodass die Schraube nur noch mit erhöhtem Aufwand zu verdrehen ist.
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Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, bei Zerkleinerern mit rotierenden Messerwellen eine Möglichkeit zu schaffen, den Verschleiß von einem oder mehreren Nocken in einer sehr viel kürzeren Zeit als wie bisher reparieren zu können, den Zerkleinerer also nach einer sehr viel kürzeren Standzeit wieder voll in Betrieb nehmen zu können.
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Als Lösung lehrt die Erfindung, dass eine Messerwelle wenigstens zwischen ihrem mit Nocken bestückten Mittelstück und ihrem im Behälter gelagerten, ersten Endstück durch eine erste Trennfuge auftrennbar ist, wobei die Trennfuge abweichend von der Längsachse der Messerwelle ausgerichtet ist und auf der ersten der beiden, die Trennfuge bildenden Oberflächen der angrenzenden Wellenstücke wenigstens eine Nut oder Kerbe eingeformt ist, in der eine dazu komplementär geformte Feder oder Rippe der Länge nach hinein schiebbar ist, die Teil der zweiten, die Trennfuge bildenden Oberfläche der angrenzenden Wellenstücke ist das Mittelstück auch im Bereich seines im Behälter gelagerten zweiten Endstückes vom Behälter lösbar ist.
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Der zentrale Gedanke der Erfindung ist also, zur Erneuerung von einem oder mehreren Nocken einer Messerwelle nicht die einzelnen Nocken auszutauschen, sondern die gesamte Messerwelle durch eine neue zu ersetzen. Es ist der Verdienst der Erfindung, dafür eine schnell und mit vergleichsweise sehr geringem Aufwand lösbare Verbindung geschaffen zu haben.
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Es ist die entscheidende Idee der Erfindung, zur Entnahme einer Messerwelle wenigstens eine Trennfuge zwischen dem mit Nocken bestückten Mittelstück und einem in der Wand des Behälters gelagerten, ersten Endstück vorzusehen. Diese Trennfuge ist in einer einfach nachzuvollziehenden Ausführung senkrecht zur Längsachse der Messerwelle ausgerichtet. Wie später erläutert wird, kann es jedoch auch sinnvoll sein, die Trennfuge „schräg” zur Längsachse der Messerwelle auszurichten. Die Trennfuge muss also in Bezug auf ihre Ausrichtung nur die Bedingung zwangsläufig erfüllen, dass ihre Ausrichtung von der Längsachse der Messerwelle abweicht.
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Da die Messerwelle von wenigstens einer Seite her durch einen Antrieb in Drehung versetzt werden muss, muss das Antriebsdrehmoment auch über die Trennfuge hinweg übertragen werden können.
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Es ist also für die Antriebsseite ausgeschlossen, dass die Trennfuge eine ebene Oberfläche hat, die senkrecht zur Längsachse der Messerwelle ausgerichtet ist. Nur für die Nichtantriebsseite ist eine glatte und durchgehend ebene Trennfuge denkbar.
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Vielmehr schlägt die Erfindung vor, dass in eine der beiden Oberflächen der angrenzenden Wellenstücke, die die Trennfuge bilden, wenigstens eine Nut oder eine Kerbe eingeformt ist. In diese Nut oder in diese Kerbe wird eine dazu komplementär geformte Feder oder eine dazu komplementär ausgebildete Rippe auf der Trennfugenseitigen Oberfläche des benachbarten Wellenstücks hineingedrückt.
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Wenn im zusammengebauten Zustand der Messerwelle ein Drehmoment übertragen werden soll, so übt dieses innerhalb der Messerwelle über den Radius hinweg an jedem Ort tangential dazu ausgerichtete Kräfte auf die Flanken von Nut und Feder oder auf die Seitenwände der Kerbe und der Rippe aus, die so das Drehmoment vom Endstück der Messerwelle auf das Mittelstück mit den Nocken übertragen.
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Da der Anlass für den Einbau der Trennfuge mit einer „Nut und Feder”-Kopplung oder einer Kraftübertragung durch eine Kerbe und eine darin eingepresste Rippe die Entnahme des Mittelstücks der Messerwelle in radialer Richtung ist, muss dem entsprechend die Feder in die dazu komplementäre Nut bzw. die Rippe in die dazu komplementär geformte Kerbe jeweils ihrer Länge nach hinein schiebbar sein.
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Das Prinzip der Drehmomentübertragung durch eine Nut und eine dazu komplementäre Feder bzw. eine Kerbe und eine dazu komplementäre Rippe ist nicht darauf festgelegt, an welchem Stück der Welle die Nut und an welchem Stück die dazu komplementäre Feder angeordnet ist. Ebenfalls nicht vom Prinzip her festgelegt ist das Profil von Nut und Feder bzw. das Profil von Kerbe und Rippe sondern kann frei gewählt werden. Ein Kriterium für die Form kann z. B. eine einfache Herstellung sein.
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Von der Belastung durch ein Drehmoment her ist es jedoch zu bevorzugen, dass das Profil zumindest Flächenanteile aufweist, die parallel zur Längsachse der Messerwelle verlaufen, weil diese Flächenanteile bei der Übertragung eines Drehmoments keinerlei Schubkräfte erzeugen, die parallel zur Längsachse der Messerwelle ausgerichtet sind. Derartige Kraftkomponenten werden z. B. dann frei, wenn eine Kerbe mit einem dreieckigen Profil eine dreieckige Rippe aufnimmt. Dieses Profil wirkt wie ein Keil. Die parallel zur Längsachse der Messerwelle wirkenden Kräfte müssen dann entsprechend Kompensiert werden.
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Diese Kompensation übernimmt in einer von der Erfindung bevorzugten Variante eine Sicherungsschraube, die die beiden Wellenstücke zu beiden Seiten der Trennfuge miteinander verbindet. Sie verläuft durch einen Hohlraum im Endstück der Welle hindurch und weiter durch die Trennfuge hindurch und ragt in ein Gewindesackloch hinein, das in das Mittelstück eingebracht ist. Diese Schraube stellt eine sichere Verbindung zwischen den beiden Stücken der Welle her und verhindert, dass das Mittelstück der Messerwelle im Betrieb ungewollt aus seiner Verbindung in der Trennfuge heraus gleitet.
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Der Hohlraum im Wellenendstück und das Gewindesackloch im Mittelstück müssen nicht zwangsläufig in der Mittelachse der Wellenstücke verlaufen. In der Praxis ist das jedoch zu bevorzugen, weil es unnötige Unwuchten vermeidet und damit den Lauf der Messerwelle weiter beruhigt.
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Es ist ein kennzeichnendes Merkmal der Erfindung, dass eine Messerwelle durch wenigstens eine Trennfuge der zuvor beschriebenen Art aufteilbar ist. In der Ausführungsvariante der Messerwelle mit nur einer einzigen Trennfuge zwischen dem Mittelstück und einem ersten Endstück ist das gegenüberliegende, zweite Endstück fest mit dem Mittelstück verbunden. Damit das Mittelstück der Messerwelle aus dem Behälter entnehmbar ist, muss es auch auf der Seite des zweiten Endstückes vom Behälter lösbar sein. Dafür sind verschiedene Möglichkeiten denkbar.
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In einer von der Erfindung bevorzugten Ausführungsvariante ist auch das zweite, im Behälter drehbar gelagerte Endstück von dem Mittelstück von dem Mittelstück durch eine zweite Trennfuge getrennt. Ebenso wie in der ersten Trennfuge sind auch in der zweiten Trennfuge eine Nut und eine dazu komplementäre Feder oder eine Kerbe und eine dazu komplementäre Rippe ausgebildet. Für diese Ausführungsform mit zwei Trennfugen ist es unerlässlich erforderlich, dass die Nut und die Feder bzw. die Kerbe und die Rippe in der ersten Trennfuge in Bezug auf ihre radiale Ausrichtung parallel zu der in der zweiten Trennfuge angeordneten Feder und Nut bzw. Kerbe und Rippe ausgebildet sind. Nur dann ist eine einwandfreie Entnahme des Mittelstücks der Welle in radialer Richtung möglich.
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Es ist durchaus möglich, das Profil der Nut und der Feder in der ersten Trennfuge unterschiedlich vom Profil der Nut und der Feder in der zweiten Trennfuge zu gestalten. Ebenso kann eine Nut und eine Feder in der ersten Trennfuge mit einer Kerbe und einer Rippe in der zweiten Trennfuge kombiniert werden.
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Die Erfindung schlägt für diese Ausführungsvariante vor, dass auch über die zweite Trennfuge hinweg eine Sicherungsschraube durch einen Hohlraum im zweiten Endstück in ein zweites Sackloch im Mittelstück hineingeführt und dort verschraubt wird.
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Bei der Ausführungsform mit zwei Trennfugen in der Messerwelle ist es sinnvoll, dass beide Trennfugen eben und parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Stirnseiten der Wellenstücke, die die Oberflächen der Trennfugen bilden, sind dann einfach herzustellen. Eine Entnahme des Mittelstücks ist insbesondere dann einfach möglich, wenn dabei das Mittelstück nicht deutlich „verkantet” wird, also wenn seine Längsachse auch während der Entnahme parallel zu der Längsachse der beiden, im Behälter verbleibenden Endstücke der Messerwelle ausgerichtet ist.
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Alternativ ist es auch denkbar, dass die beiden, parallel zueinander ausgerichteten Trennfugen „schräg” zur Längsachse der Messerwelle ausgerichtet sind. Dann muss auch das Mittelstück „schräg” entnommen werden. Zu beachten ist bei dieser Konfiguration jedoch, dass im Betrieb das Antriebsdrehmoment der Messerwelle durch die Keilwirkung der schräg zur Längsachse ausgerichteten Flächen der Trennfugen radial gerichtete Kraftkomponenten erzeugt, die die Sicherungsschraube zusätzlich belasten.
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Im Interesse einer möglichst weitgehenden Entlastung der Sicherungsschraube, die das Mittelstück und die Endstücke der Messerwelle miteinander verbindet, ist es zu bevorzugen, dass die Trennfugen senkrecht zur Längsachse der Messerwelle ausgerichtet sind.
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Dadurch ist es während der Entnahme des Mittelstückes erforderlich, die Längsachse des Mittelstücks mit einiger Genauigkeit parallel zu den Endstücken auszurichten. Falls sich das Mittelstück „verkanten” sollte, ist eine erhöhte Kraft zur Entnahme aufzubringen. Dabei wird ein erhöhter radialer Druck auf die Endstücke der Messerwelle und auf deren Lagerung ausgeübt. Im Extremfall werden die Oberflächen in den Trennfugen beschädigt.
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Bei einer Ausführung des Zerkleinerers als Separator in einer Ladeschaufel eines Baggers, kann das Verkanten erfordern, den Bagger selbst zur Entnahme des „verkanteten” Mittelstücks einzusetzen.
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Um diesen Effekt zu vermeiden, ist es sinnvoll, die beiden Trennflächen nicht parallel zueinander auszuführen, sondern sie gegeneinander geneigt auszurichten. Dadurch wird die Entnahme des Mittelstücks auf eine einzige Richtung beschränkt. Das ist in der Praxis jedoch kein besonders zu bemerkender Nachteil, da sich die Messerwelle ja beliebig verdrehen lässt. In dieser Konfiguration ist das Mittelstück also ein – sehr großer – Keil, der zwischen die beiden schräg zueinander ausgerichteten Oberflächen der im Behälter verbliebenen Endstücke der Messerwelle eingesetzt wird.
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Der Vorteil einer derartigen Konfiguration ist, dass sich die Oberflächen der Trennfugen beim Zusammenfügen erst im „allerletzten Moment” berühren. Vorteilhaft ist auch, dass bis zu diesem Moment keinerlei störende Reibungskräfte der beiden Oberflächen einer Trennfuge und auch keine Reibungskräfte zwischen Nut und Feder auftreten. Eine Einschränkung dieser Konfiguration ist, dass die Oberflächen vor dem Einsetzen einer neuen Messerwelle sorgfältig gereinigt werden müssen, denn das einzusetzende Mittelstück kann auf den Oberflächen der Trennfugen liegende Verunreinigungen nicht während des Einsetzens wegschieben.
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In einer herstellungstechnisch sehr einfachen Ausführungsvariante weisen die Nuten und die dazu komplementären Federn oder die Kerben und die dazu komplementären Rippen über ihre gesamte Länge hinweg das gleiche Profil auf. Eine derartige Konfiguration ist z. B. durch Fräsen von Metall in nur eine Richtung in einem Bearbeitungsgang sehr einfach herzustellen. Wenn die Nuten und Federn bzw. die Kerben und Rippen in beiden Trennfugen parallel zueinander ausgerichtet sind, so hat das den Vorteil, dass die Nuten bzw. die Kerben beim Einschieben der Federn bzw. der Rippen durch diese gereinigt werden, indem sie darin lagernde Verschmutzungen wie bei einem Schneeschieber vor sich herbewegen und am Ende aus der Nut bzw. aus der Kerbe heraus befördern.
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Eine Einschränkung dieser Ausbildungsform ist, dass über die gesamte Verschiebung hinweg eine sich kontinuierlich erhöhende Reibungskraft zwischen Nut und Feder bzw. zwischen Kerbe und Rippe zu überwinden ist. Auch wenn ein Spiel vorgesehen wird, um diese Reibung gering zu halten, so reicht bereits eine geringe „Verkantung”, d. h. eine geringe Abweichung von der exakt parallelen Stellung der Längsachse des Mittelstücks zu der Längsachse der beiden Endstücke aus, um das Mittelstück zwischen den beiden Endstücken zu verkeilen.
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Durch Anwendung hoher Kraft und die Inkaufnahme eventueller, geringfügiger Beschädigungen kann diese Verkeilung überwunden werden. Eine andere Alternative ist die Anwendung von zusätzlichen Werkzeugen, die die gewünschte Parallelführung während des Herausnehmens sicherstellt.
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Als eine Alternative zur Lösung dieses Problems schlägt die Erfindung vor, dass die Nuten auf der einen Seite einer Trennfuge und die Federn auf der anderen Seite der Trennfuge bzw. die miteinander korrespondierenden Kerben und Rippen über ihre Länge hinweg ein sich kontinuierlich verkleinerndes Profil aufweisen. In vereinfachter Formulierung sind also die Nuten und die Federn trapezförmig ausgebildet. Die Federn sind dann wie der Teil eines Keils in die sich verengende Nut einzuschieben.
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Entsprechendes gilt für das Einschieben der keilsegmentförmigen Rippen in die komplementär dazu geformten Kerben: Während des ganz überwiegenden Teils der Einsetzbewegung berühren sich die Feder und die Nut bzw. die Rippe und die Kerbe nicht. Erst im „letzten Moment” des Verkeilens liegen die beiden Oberflächen der Trennfugen vollständig aufeinander auf. Der Vorteil dieser Konfiguration ist, dass während des größten Teils der Einsetzbewegung keine zusätzliche Reibung zu überwinden ist.
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Die bis hier geschilderten Ausführungsvarianten gehen sämtlichst davon aus, dass die Längsachse der Messerwelle auch während des Herausnehmens parallel zu den Längsachsen der beiden im Behälter verbleibenden Endstücke verläuft. Da das nicht immer ganz einfach und mit einer hohen Toleranz erreichbar ist, schlägt die Erfindung als eine andere Variante vor, dass das Mittelstück der Messerwelle zum Herausnehmen nicht nur linear bewegt wird sondern auch um einen Punkt auf der Längsachse der Messerwelle verschwenkt wird. Insbesondere bei manueller Entnahme des Mittelstücks der Messerwelle ist diese Form der Bewegungskurve erheblich besser an normale menschliche Bewegungsmuster angepasst.
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Um das zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, dass die Oberflächen beider Trennfugen sowie die Oberflächen der Nuten und der Federn und auch der Kerben und der Rippen jeweils als zueinander komplementäre Zylindersegmente geformt sind, wobei der Mittelpunkt des Radius dieser Zylindersegmente derjenige Punkt auf der Längsachse der Messerwelle ist, um den sie verschwenkt werden soll. Der Vorteil dieser etwas aufwändigen Ausbildung der Trennfugen ist, dass die Entnahmebewegung und die Einsatzbewegung ergonomisch an eine händische Entnahme angepasst sind. Auch eine Bewegung mittels Werkzeugen kann leichter verwirklicht werden.
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Trotzdem sind im eingebauten Zustand das Mittelstück der Messerwelle und ihre beiden Endstücke formschlüssig miteinander verbunden.
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Für eine derartige Konfiguration ist auch ein Entnahmewerkzeug sehr viel einfacher zu konfigurieren als für eine parallele Führung. In diesem Fall reicht es, ein Auflager anzubringen, das bis zum vorgesehenen Schwenkpunkt reicht und einen zusätzlichen Entnahmehebel an einem möglichst weit entfernten Punkten der zu entnehmenden Messerwelle anzusetzen, durch dessen Bewegung die gewünschte Schwenkbewegung der Messerwelle ausgelöst wird.
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Wenn der Entnahmehebel deutlich verlängert wird, wird auch die Kraft, die zum Herausschwenken der Messerwelle aufgebracht werden muss, durch die – weithin bekannte – Hebelwirkung des deutlich verlängerten Entnahmehebels reduziert.
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Mit einer derartigen Ausführung der Trennfugen kann das Mittelstück der Messerwelle zur Entnahme auch um einen Punkt zwischen den Messern verschwenkt werden, sofern der Abstand der Nocken voneinander das zulässt. Dann ist es z. B. denkbar, dass in die Auslassöffnung eine Auflagestange eingehängt wird, die mit ihren beiden Enden auf den Kanten der Auslassöffnung aufliegt und die in ihrer Mitte als Auflage für das zu entnehmende Mittelstück der Messerwelle dient. Dann kann die Messerwelle durch Druck auf eines ihrer beiden Enden in eine Schwenkbewegung versetzt werden. Das andere, gegenüberliegende Ende, auf das nicht gedrückt wird, wird sich dann entgegen der Druckkraft bewegen. Am Abschluss dieser Drehbewegung hat sich die Messerwelle dann mit beiden Enden von den im Behälter noch verbleibenden Endstücken gelöst.
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Für die Entnahme der Messerwelle schlägt die Alternative auch noch eine anders geartete Ausführungsform vor, die mit nur einer einzigen Trennfuge zwischen dem Mittelstück und nur einem der beiden Endstücke der Messerwelle auskommt. In dieser Ausführungsvariante ist das Mittelstück der Messerwelle fest mit seinem zweiten Endstück verbunden. Dieses Endstück ist im Behälter mit einem solchen Lager gelagert, dass eine Verschwenkung in radialer Richtung zulässt.
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Derartige Lager sind als Wälzlager oder als Gleitlager aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Wenn der Verschwenkwinkel dieses Lagers gegenüber dem Behälter so groß ist, dass das Mittelstück samt den darauf befestigten Nocken und dem zweiten Endstück aus dem Behälter in Längsrichtung herausgezogen werden oder hineingesteckt werden kann, kann die Ausbildung der zweiten Trennfuge entfallen.
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Vom Prinzip her reicht es, wenn die Messerwelle einen gleichmäßig durchlaufenden Querschnitt aufweist, in den eine erfindungsgemäße Trennfuge eingebracht wird. Da die zur Übertragung des Drehmoments nutzbare Fläche der Welle sich jedoch vom gesamten Querschnitt der Welle auf die Wände der Nuten und Federn bzw. der Rippen und Kerben in der Trennfuge reduziert, ist es zu bevorzugen, dass der Querschnitt der Welle im Bereich der Trennfuge vergrößert wird, so dass auch der zur Drehmomentübertragung wirksame, radial ausgerichtete Anteil der Fläche von Nut und Federn bzw. von Rippen und Kerben vergrößert ist.
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Eine weitere Ausführungsvariante zur Verbesserung der Übertragbarkeit von Drehmoment ist es, die Anzahl der Nuten und Federn bzw. die Anzahl der Kerben und Rippen in einer Trennfuge zu erhöhen. Dabei ist es erforderlich, dass alle Nuten und Federn parallel zueinander verlaufen, damit eine Verschiebung der beiden Oberflächen der Trennfuge gegeneinander möglich ist.
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Nur falls sich das Profil der Nuten und der Federn über ihre Länge hinweg gleichmäßig verjüngt, kann bei mehreren Nuten und Federn bzw. mehreren Kerben und Rippen von der parallelen Ausrichtung zueinander etwas abgewichen werden.
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Das erfindungsgemäße Prinzip, einer aus dem Behälter für das Schüttgut einfach herauszunehmenden Messerwelle ist für alle denkbaren Anwendungen von Zerkleinerern anwendbar. Besonders genannt wird z. B. die Schaufel eines Baggers oder eines Radladers oder eines anderen Baufahrzeugs. Der „Behälter” der Erfindung ist hierbei die Schaufel, die an dem beweglichen Ausleger des Baufahrzeugs befestigt ist. In aller Regel ist die Schaufel am oberen Rand mit Zähnen ausgerüstet, mit deren Hilfe Erdreich oder Teile von Straßen und Gebäuden losgebrochen und aufgenommen werden.
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Wenn die Schaufel mit diesem Schüttgut gefüllt ist, wird sie so positioniert, dass ihre Austrittsöffnung nach unten weist. In dieser Austrittsöffnung sind erfindungsgemäß Messerwellen angeordnet. Sie werden durch wenigstens einen Antrieb in Drehung versetzt und nehmen dadurch mit ihren Nocken Teile des in der Schaufel gelagerten Schüttguts auf und schneiden es zwischen den Nocken benachbarter Messerwellen oder zwischen einem Nocken und einem feststehenden Zahn so lange in kleinere Teile, bis diese in den Zwischenräumen zwischen den Nocken der Messerwelle hindurch nach unten austreten und dort als ein Schüttgut mit erheblich verkleinerter Korngröße zur Verfügung stehen.
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Der Begriff „Schneiden” ist im Rahmen der Erfindung allgemein auszulegen und umfasst alle Arten von Zerteilen, Zerschneiden und Zerkleinern des Schüttgutes, wobei es unerheblich ist, ob es sich nach der strengen Terminologie tatsächlich um ein Zerschneiden oder aber um ein Mahlen oder Zerquetschen, Scheren oder möglicherweise nur Sieben handelt. Aus diesem Grunde wurde der allgemeine Begriff „Nocken” gewählt, wobei ausdrücklich zu erwähnen ist, dass der Begriff „Nocken” auch Schlagmesser umfasst, also Zerkleinerungselemente, die eine Schneidkante aufweisen. Gerade die in der Bearbeitung des Schüttgutes sehr effizienten Schlagmesser unterliegen im Vergleich zu den vergleichsweise „stumpfen” Nocken einem hohen Verschleiß, sodass sich die eingangs dargestellten und durch die vorliegende Erfindung gelösten Probleme im besonderem Maße stellen.
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Der beschriebene Zerkleinerer ist bereits bei einer einzigen Messerwelle funktionsfähig, wird jedoch im Hinblick auf die Ausbeute besonders effizient, wenn mehrere Messerwellen angeordnet sind, wobei die benachbarten Wellen mit gegenläufigem Drehsinn arbeiten. Der Anzahl der Messerwelle wird nur durch den zu treibenden konstruktiven Aufwand eine Grenze gesetzt.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist die Anordnung von Messerwellen in Förderrichtung des Schüttgutes hintereinander, sodass sich im Ergebnis eine mehrstufige Bearbeitung ergibt. Wenn dann die Dimensionierung der Nocken in Förderrichtung kleiner wird, erhält man – in Förderichtung des Schüttgutes gesehen – zunächst in der oder den ersten Stufen ein grobes Zerkleinern und in den anschließenden Stufen ein Feinzerkleinern der bereits vorbearbeiteten Schüttgüter. Diese mehrstufige Anordnung hat den Vorteil einer Feinzerkleinerung bei hohem Materialdurchsatz zu gewährleisten.
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Das erfindungsgemäße Prinzip der vereinfachten Herausnahme einer Messerwelle aus einem Zerkleinerer ist auch für zahlreiche andere Zerkleinerungsaufgaben anwendbar. Die Erfindung nennt das Zerkleinern von Erdreich oder Eiswürfeln oder Bauschutt oder Erzen oder Kohle oder Mineralien oder Altglas oder Hausmüll oder Abraum beim Tunnelbau oder Aushub von Baugruben. Die Erfindung ist natürlich nicht auf diese Anwendungen beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf alle anderen bekannten, denkbaren und zukünftig noch bekannt werdenden Zerkleinerer.
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Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
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1 Ansicht eines Schaufelseparators von seiner Unterseite her
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2 Ende eines Mittelstücks sowie ein Endstück einer Messerwelle
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3 Verbindung eines Mittelstücks mit einem Endstück durch Nut, Passfeder und Sicherungsschraube
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In 1 ist als Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Behälter ein Schaufelseparator von unten her dargestellt. Der erfindungsgemäße Behälter 1 ist hier als Schaufel ausgebildet, in die durch Verschwenken am Ausleger eines Baggers ein Schüttgut eingefüllt wird, in diesem Fall insbesondere Erdreich. Nach dem Befüllen wird sie in die in 1 sichtbare Position gebracht, in der die Auslassöffnung 11 des Behälters 1 nach unten weist. Die in diesem Fall rechteckige Auslassöffnung 11 ist durch insgesamt vier Stück Messerwellen 3 wieder verschlossen. Von diesen vier Messerwellen 3 ist eine herausgenommen.
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Auf allen Messerwellen 3 sind die Nocken 31 klar zu erkennen, die entlang der Längsachse der Messerwelle 3 radial nach außen weisen und nach Art von Schlagmessern geformt sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die Nocken 31 nahe der Messerwelle 3 miteinander verbunden sind, sodass sie einen vierstrahligen Stern bilden, der auf die Messerwelle 3 aufgeschoben ist.
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In 1 ist zu sehen, wie die Nocken 31 der Messerwellen 3 ineinander kämmen. Ebenfalls gut zu sehen ist, wie die Nocken 31 in die Reihe der Zähne 13 hineingreift, die am Rand der Auslassöffnung 11 befestigt sind.
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In 1 ist von den vier Stück Messerwellen 3 bei einer Messerwelle 3 das Mittelstück 32 herausgenommen. Im Behälter 1 verbleiben die beiden Endstücke 33 der Messerwelle.
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Die in 1 linken Enden der Endstücke 33 sind in 1 nicht zu erkennen, da sie durch ihre Lager und deren Abdeckkappen verdeckt sind. Auch die anderen, gegenüberliegenden rechten Endstücke 33 der jeweiligen Messerwellen 3 sind nicht sichtbar, da sie durch die als Antrieb 2 wirkenden Kettenräder verdeckt sind.
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In Verlängerung der beiden Endstücke 33 schwebt in 1 auf der Mittelachse je eine Sicherungsschraube 4. Sie werden in jeweils einen Hohlraum in den beiden Endstücke 33 hineingesteckt, Von diesem Hohlraum ist lediglich in der Trennfuge des rechten Endstückes 33 des herausgenommenen Mittelstückes 32 die kreisförmige Öffnung zu sehen, aus der die Sicherungsschraube 4 wieder austritt. Aus der die Trennfuge 34 bildenden Oberfläche des Endstücks 33 ragt dann die Spitze der Sicherungsschraube 4 heraus.
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Am linken Ende des in 1 herausgenommenen Mittelstückes 32 ist die kreisförmige Öffnung des Gewindesackloches zu erkennen, in welche die links schwebende Sicherungsschraube 4 hineingedreht wird.
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Die vier Messerwellen 3 des Ausführungsbeispiels der 1 weisen jeweils ein Mittelstück 32 auf, das durch zwei Trennfugen 34 von seinen beiden Endstücken 33 getrennt ist. Die Trennfugen 34 sind in 1 nicht deutlich als solche erkennbar, da sie mit der Außenkante der Auslassöffnung 11 des Behälters 1 fluchten. Es ist lediglich bei der herausgenommenen Messerwelle 3 gut zu erkennen, dass an die die Trennfuge 34 bildende Oberfläche des Endstückes 33 eine daraus herausragende Feder 36 angeformt ist. In 1 ist die dazu komplementäre Oberfläche des angrenzenden Mittelstücks 32 vom Betrachter abgewandt und deshalb nicht zu sehen.
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Deutlich sichtbar ist jedoch die gegenüberliegende Oberfläche der zweiten Trennfuge 34, die identisch zur ersten Trennfuge 34 ausgebildet ist. Gut zu sehen ist die Nut 35, die ganz offensichtlich komplementär zu der Feder 36 der vom Betrachter entfernten Trennfuge 34 ausgebildet ist.
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In 1 ist ebenfalls zu erkennen, dass die beiden Trennfugen 34 des herausgenommenen Mittelstücks 32 parallel zueinander verlaufen. Ebenfalls gut sichtbar ist, dass die beiden Nut- und Federverbindungen parallel zueinander ausgerichtet sind. Dadurch wird es nachvollziehbar, dass das Mittelstück 32 wie eine Schublade zwischen „seine” beiden Endstücke 33 in der Auslassöffnung 11 eingeschoben werden kann, wobei sich die beiden Nuten 35 auf den beiden, die Trennfuge 34 bildenden Stirnflächen des Mittelstücks 32 passgenau über die beiden Federn 36 auf den angrenzenden Endstücken 33 schieben.
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In 2 ist diese Verbindung noch einmal vergrößert dargestellt. Links ist ein Teil des Mittelstücks 32 der Messerwelle 3 zu sehen. Gut zu erkennen ist, wie auf die Welle des Mittelstücks 32 die sternförmigen Nocken 31 aufgeschoben sind. Am Ende des Mittelstücks 32 ist die zentrale Welle geringfügig verbreitert. Sehr deutlich erkennbar ist, dass in die Stirnseite des Mittelstücks 32, die hier die Oberfläche der Trennfuge 34 zum angrenzenden, rechts gezeichneten Endstück 33 bildet, eine radial ausgerichtete, rechteckig profilierte Nut 35 eingeformt ist.
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Deutlich zu sehen ist, dass diese Nut 35 komplementär geformt ist zu der Feder 36 auf dem rechts dargestellten Endstück 33. In 2 ist gut nachvollziehbar, dass die Nut 35 auf die Feder 36 aufgeschoben werden kann. Dabei gleiten die beiden, die Trennfuge 34 bildenden Stirnseiten des Mittelstücks 32 und des Endstücks 33 aufeinander.
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Von dem rechts dargestellten Endstück 33 ist dessen tragende Welle nur mit einem ganz kurzen Teilstück in ihrer Mitte sichtbar. Links davon ist in dem quadratischen Flansch das Lager des Endstückes angeordnet. An seiner linken Stirnseite ist das Endstück 33 verbreitert, so dass die Oberfläche der Trennfuge 34 mit der darauf angeformten, bereits mehrfach besprochenen Feder 36 eine größere Fläche hat als der Querschnitt der Welle des Endstückes 33.
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Am rechten Ende des Endstücks 33 sind die beiden Kettenräder sichtbar, die als Antrieb 2 das Endstück 33 in Drehung versetzen.
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In 2 ist sehr gut nachvollziehbar, dass das Drehmoment des Antriebs 2 über die Passfeder 36 des Endstücks 33 und über die dazu komplementäre Nut 35 im Mittelstück 32 auf die Nocken 31 übertragen wird.
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In 2 ist ganz rechts die Sicherungsschraube 4 gezeichnet, die durch die Bohrung in der Mitte des Endstücks 33 hindurchgeschoben wird. Von dieser Bohrung ist der Austritt in der Paßfeder 36 sichtbar.
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In 3 ist ein Endstück 33 gezeichnet, das hinten von der Sicherungsschraube 4 flankiert wird und vorne von der scheibenförmigen Endplatte des Mittelstücks 32. Gut zu sehen sind die Nut 35 auf der Endscheibe des Mittelstücks 32 und die dazu komplementäre Feder 36 auf der Stirnseite des Endstücks 33. Ebenfalls sehr klar zu sehen ist die Welle des Endstücks 33, da in dieser Darstellung die Kettenräder als Antrieb 2 nicht dargestellt sind.
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In 3 ist sehr gut nachzuvollziehen, dass die Feder 36 in die Nut 35 formschlüssig eingreift und über ihre gesamte Länge hinweg an ihren in Längsrichtung der Wellen verlaufenden Flächen die vom Drehmoment des – in 3 nicht gezeichneten – Antriebes 2 erzeugten Kräfte übertragen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Behälter für Schüttgut
- 11
- Auslassöffnung im Boden des Behälters 1
- 12
- Kanten der Auslassöffnung 11
- 13
- Zähne an den Kanten 12
- 2
- Antrieb der Messerwellen 3
- 3
- Messerwellen in Auslassöffnung 11
- 31
- Nocken
- 32
- Mittelstück der Messerwelle 3
- 33
- Endstück der Messerwelle 3
- 34
- Trennfuge zwischen den Wellenstücken 32, 33
- 35
- Nut in der Trennfuge 34
- 36
- Feder in Trennfuge 34, komplementär zu Nut 35
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0231884 [0003, 0006]
- EP 0503198 [0009]
