DE3221431C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zerklei­ nern von Kunststoffteilen, insbesondere von beim Spritzgießver­ fahren anfallenden Angußstücken, mit einer durch eine Antriebs­ einrichtung drehbaren Welle und abwechselnd angeordneten dreh­ baren und feststehenden Messern sowie zwischengeordneten Ab­ standsstücken.

Die bei der Herstellung von Kunststoffteilen im Spritzgießver­ fahren entstehenden Angußstücke aus Kunststoff werden bei einem bekannten Verfahren in einem Brecher unmittelbar zu feinen Plastikteilen zerschlagen und somit in wiederverwendba­ re Kunststoffteile kleinster Größe umgewandelt. Da die Anguß­ stücke häufig sehr langgestreckt sind, muß die Aufgabeöffnung des Brechers groß genug und seine Welle lang genug sein, um die Angußstücke unmittelbar aufnehmen zu können, wobei zur Zerkleinerung der Angußstücke in feinste Teilchen die Hauptwel­ le des Brechers mit hoher Geschwindigkeit umlaufen muß.

Bei den gebräuchlichen Brechern sind mehrere umlaufende Flügel in relativ großen Abständen voneinander an der Welle befestigt, während der Spalt zwischen dem Gehäuse und den Flügeln sehr gering ist. Die Angußstücke werden in dem engen Spalt zwischen der Außenfläche der rotierenden Flügel und der Innenfläche des Gehäuses durch Scherwirkung gebrochen, was beachtliche An­ triebsleistungen eines solchen Brechers erforder­ lich macht. Die Drehzahl der bekannten Angußstück-Brecher liegt daher im allgemeinen über 1000 UpM, und die Antriebslei­ stung liegt zwischen 5 und 10 PS.

Diese gebräuchlichen Brecher erzeugen infolge der hohen An­ triebskräfte und der starken Rotation laute Geräusche und beachtliche Schwingungen, die nicht nur wegen der Beeinträch­ tigung der Arbeiter, sondern auch wegen der strengen Emissions­ schutzvorschriften reduziert werden müssen.

Eine Verkleinerung des Betriebslärms läßt sich mit einer in der DE-OS 25 02 665 beschriebenen Abfallzerkleinerungsvorrich­ tung der eingangs beschriebenen Art realisieren, bei der durch das Zerschneiden der Abfallstücke zwischen benachbarten umlau­ fenden und feststehenden Messern eine günstigere Scherkraftwir­ kung erzielt wird, so daß ein wirksamer Schneidvorgang mit Hilfe von Abfallzerkleinerungsvorrichtungen nach dieser Offen­ legungsschrift noch erreichbar ist, wenn Umdrehungsgeschwindig­ keiten der umlaufenden Messer von etwa 100 UpM vorhanden sind.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß aber auch bei dieser Vorrich­ tung nach der DE-OS 25 02 665 - nicht zuletzt infolge ihrer Auslegung zur Zerkleinerung von Abfall verschiedenster Art, u. a. auch von Fahrzeugreifen, Flaschen und Glas - letztend­ lich noch eine unzulässig hohe Lärmentwicklung in Verbindung mit einer sehr hohen Antriebsleistung in Kauf genommen werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abfallzer­ kleinerungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszuge­ stalten, daß sie - speziell im Hinblick auf die Zerkleinerung von Kunststoff-Angußstücken - einfacher und insbesondere mit kleineren Antriebsaggregaten aufgebaut werden kann und gleich­ zeitig eine erhebliche Reduzierung des Betriebslärms erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß den auf der mit niedriger Drehzahl von vorzugsweise 1 bis 15 UpM umlaufenden Messerwelle befestigten Messern je ein festste­ hendes Messer zugeordnet ist, das ihnen benachbart und in ihren Rotationsbereich hineinragend angeordnet ist, wobei die umlaufenden und/oder die feststehenden Messer an der Messer­ spitze mit einer schrägverlaufenden scharfen Kante versehen sind und die umlaufenden Messer zentripetal gerichtete Schneid­ kanten und im spitzen Winkel dazu verlaufende stumpfe Kanten aufweisen, die miteinander einen Scheitelbereich zum Zerklei­ nern von der umlaufenden Messerwelle zugeführten Kunststofftei­ len im Zusammenwirken mit den feststehenden Messern bilden.

Durch die besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung erfolgt das Zerkleinern der Angußstücke nicht an der zentripetalen Kante, sondern der innen anliegenden unteren Kante, wo der Abstand zum Messermittelpunkt, d. h. zur Drehach­ se der umlaufenden Messer, erheblich kleiner ist als der zwi­ schen dem Messermittelpunkt und der Scheitelkante. Daraus resultierend ergeben sich sehr viel geringere Torsionskräfte beim Zerkleinern, so daß auch entsprechend geringere Antriebs­ energien notwendig sind. Neben einer Reduzierung der Antriebs­ kraft auf beispielsweise nur 40 bis 100 Watt arbeitet eine erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung optimal bereits bei Drehzahlen von 1 bis 15 UpM, so daß die Lärmerzeugung gegen­ über vorbekannten Einrichtungen erheblich reduziert ist.

Von Bedeutung ist dabei, daß durch die spezielle Ausbildung der scharfen Schneidkanten und auch der stumpfen Kanten und des dazwischenliegenden Scheitelbereichs, in welchem die Kunst­ stoffteilchen zerkleinert werden, ein Einziehen der Kunststoff­ teile in diesen radial weit innen liegenden Bereich gewährlei­ stet ist, während ein derartiges Einziehen der Teilchen nach innen weder bei den Brecherwerken noch dem Messerschneidwerk der DE-OS 25 02 665 stattfinden kann.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Anguß-Zerkleinerungsvor­ richtung bei abgenommener Abdeckung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Zerkleinerungsvorrichtung;

Fig. 3 die linke Seitenansicht der Zerkleinerungsvor­ richtung;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der umlaufenden Messer und der feststehenden Messer der Zerkleinerungs­ vorrichtung;

Fig. 5 gleichfalls in vergrößerter Darstellung eine ande­ re Ausführungsform der umlaufenden und der festen Messer, und

Fig. 6 gleichfalls in vergrößerter Darstellung eine weitere Ausführungsform der umlaufenden und feststehenden Messer.

Der Angußzerkleinerer nach Fig. 1 weist eine Messerwelle 1 auf. Wie insbesonde­ re Fig. 4 erkennen läßt, sind zahlreiche umlaufende Messer 2 mit der Welle 1 bei 21 verkeilt, und zwar mit einem durch Abstandstücke 20 bestimmten Abstand. Es ist weiter die gleiche Anzahl feststehender Messer 3 wie umlaufender Messer 2 vorgese­ hen, und diese sind in der Nähe der Seitenfläche der umlaufen­ den Messer 2 befestigt. Eine Antriebsvorrichtung versetzt die Messerwelle 1 in eine vergleichsweise mäßige Umdrehung. Die Antriebseinheit besteht aus dem Motor 6, einem Reduktionsge­ triebe 8, einer Ketten- oder dergl. -Übertragung 14 und den Kettenrädern 13 sowie 15. Auf einem ebenen Maschinentisch 4 ist der Motor 6 mittels Schrauben 5 befestigt. Weitere Schrau­ ben 7 halten das Reduktionsgetriebe 4 an der Frontseite des Motors 6.

Mittels Schrauben 9 ist der Träger 10 an dem horizontalen Maschinentisch 4 befestigt. Der Träger 10 stützt die Vordersei­ te des Reduktionsgetriebes 8 an dem vertikalen Teil des L-för­ migen Trägers 10 mittels Schrauben 11 ab.

An der Abtriebswelle 12 des Reduktionsgetriebes 8 ist das Kettenrad 13 befestigt, welches den Antrieb über die Kette 14 zu dem Kettenrad 15 überträgt, welches an dem einen Ende der Messerwelle 1 befestigt ist.

Diese Messerwelle 1 ist mit ihren Enden in den Lagerböcken 16 und 17 gelagert. Diese Lagerböcke sind mittels der Schrauben 18 und 19 auf dem Maschinentisch 4 befestigt.

Die umlaufenden Messer 2 und die Abstandstücke 20, die um die Messerwelle 1 angeordnet sind, werden an beiden Enden durch Spannstücke 22 und 23 fest zusammengepreßt. Die Befestigungs­ schrauben 24 verbinden die Halter 25 mit dem Maschinentisch 4, welche die feststehenden Messer 3 durch weitere Schrauben 26 gegenüber dem Tisch 4 fixieren. Die feststehenden Messer sind in einfacher Weise gestreckt ausgebildet.

Die umlaufenden Messer 2 und die feststehenden Messer 3 liegen mit ihren Seitenflächen dicht beieinander. Die Kunststoffanguß­ stücke werden durch den Kontaktbereich der beiden Schaufeln bzw. Flügel zerkleinert. Eines der beiden Messer 2 oder 3 muß mit einer scharfen Kante versehen sein, die, wie bei 27 ange­ deutet ist, abgeschrägt verläuft. Selbstverständlich können diese abgeschrägten Kanten auch an den feststehenden Messern 3 vorgesehen sein.

Die Abdeckungen 28 und 29 sind im Bereich der Messerwelle 1 installiert, um die Angußstücke der Messerwelle 1 zuzuführen.

In Fig. 4 läuft das rotierende Messer 2 im Uhrzeigersinn und weist drei identische Messerflügel auf. Dieses Messer 2 hat eine axiale zentrische Bohrung 30 und eine Keilnut 31.

Der Umfang der rotierenden Messer 2 weist eine zentripetal ge­ richtete schräge Schneidkante 32 zum Zerkleinern der Kunst­ stoffangußstücke und eine geneigte stumpfe Kante 33 im spitzen Winkel zu der zentripetalen Schneidkante 32 auf.

Die Schneidkante 32 verläuft von der Spitze 34 zum Scheitelbe­ reich 35 und zieht damit jedes dazwischenliegende Objekt nach innen, sobald die Messer 2 umlaufen.

Die zentripetale schräge Schneidkante 32 verläuft in einem spitzen Winkel 0 gegenüber dem Radius (siehe Fig. 4). Dadurch wird ein Gegenstand auch entgegen der Wirkung der Zentrifugal­ kraft nach innen gezogen.

Der durchschnittliche Anstellwinkel R beträgt etwa 45° bei der dargestellten Ausführungsform.

Langgestreckte Kunststoffangußstücke werden gleichfalls durch die zentripetal gerichtete schräge Schneidkante 32 einwärts gezogen und durch die Schneide im Scheitelbereich 35 und das feststehende Messer 3 verkleinert.

Die Spitze 36 und eine äußere Rundkante 37 sowie die schrägver­ laufende stumpfe Kante 33, die die benachbarten zentripetal abgeschrägten Schneidkanten 32 verbindet, tragen nicht zur Zerkleinerung der Angußstücke bei.

Die umlaufenden Messer 2 sind mit einigen Phasenverschiebungen um die Hauptwelle 1 an dieser befestigt. Werden beispielsweise fünf umlaufende Flügel verwendet, beträgt diese Phasenverstel­ lung etwa 24°.

Haben im allgemeinen die umlaufenden Flügel eine m-fache Symme­ trie, und hat die Hauptwelle n umlaufende Flügel, ergibt sich die günstigste Phasenverstellung der umlaufenden Flügel durch

360° nm.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgende:

Die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung ist üblicherwei­ se nahe der Spritzgießmaschine installiert. Die Spritzmaschine wirft einen Anguß aus, sobald ein Spritztakt beendet ist. Diese Angußstücke werden durch einen Förderer nach oben trans­ portiert und zwischen die Führungsflächen 28 und 29 gebracht.

Die Messerwelle 1 läuft mit vergleichsweise niederer Geschwin­ digkeit. Eine angemessene Umlaufgeschwindigkeit liegt bei etwa 1 bis 15 UpM, beispielsweise 3 UpM.

Die Drehzahl des Motors 6 beträgt 1800 UpM, so daß das Redukti­ onsgetriebe 8 ein Verhältnis von 500 : 1 aufweist und die Kettenräder 13 und 15 erneut die Drehzahl leicht vermindern.

Die drehbaren Messer 2 sind in einem Abstand von 30-40 mm um die Messerwelle 1 befestigt und die Phasenverstellung dieser Messer variiert um etwa 24°.

Die Phasenverstellung der umlaufenden Messer 2 ist nicht unbe­ dingt erforderlich. Es ist vielfach besser, die Phasen der Messer 2 in zufälliger Weise zu versetzen.

Kunststoffangußstücke weisen im allgemeinen einen langgestreck­ ten Stamm und zahlreiche Verzweigungen auf. Dies folgt aus den zahlreichen Formen entsprechend den Anordnungen der Produkte in der Metallform.

Nachdem die Angußstücke auf die Abdeckungen 28 und 29 gefallen sind, gelangen sie auf die rotierenden Messer 2, wobei die Stämme im allgemeinen parallel zur Messerwelle 1 zu liegen kommen.

Rotieren die umlaufenden Messer 2 langsam, werden die Anguß­ stücke R (siehe Fig. 4) eingeklemmt und durch die ortsfesten Messer 3 und die zentripetal verlaufenden abgeschrägten Schneidkanten 32 der umlaufenden Messer 2 nach innen gezogen. Dabei werden die Angußstücke R durch die Schneiden im Scheitel­ bereich 35 und die ortsfesten Messer 3 zerkleinert.

Dabei zerkleinert jedes umlaufende Messer 2 die Angußstücke R in zahlreiche Teile. Die zerkleinerten Teile fallen nach unten in den in der Zeichnung nicht dargestellten Behälter unterhalb der Zerkleinerungsvorrichtung. Sind die zerkleinerten Stücke in dem Behälter auf eine bestimmte Menge angestiegen, werden die zerkleinerten Stücke in einen wiederum in der Zeichnung nicht dargestellten konventionellen Angußstück-Zerkleinerer aufgegeben, in welchem die Teile in feinste Teilchen zerkleinert werden.

Die Vorteile der Erfindung sind:

Bei konventionellen Aufarbeitungsverfahren werden die Zerklei­ nerungsvorrichtungen unmittelbar beschickt, und es wird in einem Brecher zerkleinert. Da Kunststoffangußstücke sperrig und im allgemeinen auch lang sind, müssen die in der üblichen Weise arbeitenden Brecher eine hohe Antriebsleistung aufweisen sowie eine breite Aufgabeöffnung und eine lange Messerwelle mit zahlreichen umlaufenden Messern daran.

Bei der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung wird in dem Aufbereitungsverfahren ein Brecher vorgeschaltet und klein­ gebrochene Angußstücke dem Zerkleinerer zugeführt. Deshalb ist lediglich ein kleiner Zerkleinerer mit einer geringen Antriebs­ kraft erforderlich. So werden beispielsweise bei dem erfin­ dungsgemäßen Zerkleinerer für Angußstücke diese nicht, wie bei den konventionellen Zerkleinerern, durch die Außenflächen der drehbaren Messer zerkleinert, sondern durch die inneren Schnei­ den im Scheitelbereich 35 der drehbaren Messer 2.

Aus diesen Gründen erweist sich die Erfindung außerordentlich vorteilhaft. Die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfor­ derlichen Schneidbedingungen sind so, daß die inneren Teile der drehbaren Messer mit den ortsfesten Messern zusammenwir­ ken, um die Angußstücke zu zerkleinern.

Es ist darüber hinaus zweckmäßig, zentripetal gerichtete schrä­ ge Schneiden an den ortsfesten Messern 3 vorzusehen, die die Angußstücke bei der Rotation gleichfalls nach innen bewegen.

Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 5 zu sehen, und zwar ist das ortsfeste Messer 3 mit einer zentripetal gerichteten schrägen Kante 38 versehen. Das umlaufende Messer 2 hat eine einfache flache Kante 39 entlang etwa eines Radius. Die zentri­ petale schräge Kante 38 stößt das Angußstück einwärts, sobald sich die Messer 2 im Uhrzeigersinn in Fig. 5 bewegen.

Die Fig. 6 zeigt, daß die rotierenden Messer eine zentripetale schräge Schneidkante 32 aufweisen und die ortsfesten Messer 3 mit einer zentripetalen Schrägkante 38 versehen sind.

Zusammenfassend sind entweder die rotierenden Messer 2 oder die feststehenden Messer 3 mit schrägen Scheidkanten verse­ hen, die die Angußstücke nach innen bewegen, welche zwischen den rotierenden Messern und den feststehenden Messern einge­ klemmt werden, sobald letztere rotieren.

Die Umlaufgeschwindigkeit der Messerwelle 1 ist in Übereinstim­ mung mit dem Gießtakt der Gießmaschine zu bestimmen. Ist die Umlaufgeschwindigkeit im allgemeinen geringer als 1 UpM, besteht die Möglichkeit, daß zwei Angußstücke gleichzeitig in der Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert werden. Andererseits braucht die Rotationsgeschwindigkeit 30 UpM nicht zu überstei­ gen, weil der Spritztakt der Spritzgußmaschine im allgemeinen mehrfach länger dauert. Der optimale Bereich der Drehzahl der rotierenden Messer liegt zwischen 1 bis 15 UpM.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Zerkleinern von Kunststoffteilen, insbeson­ dere von beim Spritzgießverfahren anfallenden Angußstücken, mit einer durch eine Antriebseinrichtung drehbaren Welle und abwechselnd angeordneten drehbaren und feststehenden Messern sowie zwischengeordneten Abstandsstücken, dadurch gekennzeichnet, daß den auf der mit niedriger Drehzahl von vorzugsweise 1 bis 15 UpM umlaufenden Messerwelle (1) befe­ stigten Messern (2) je ein feststehendes Messer (3) zugeord­ net ist, das ihnen benachbart und in ihren Rotationsbereich hineinragend angeordnet ist, wobei die umlaufenden und/oder die feststehenden Messer (2 bzw. 3) an der Messerspitze (34) mit einer schrägverlaufenden scharfen Kante (27) versehen sind und die umlaufenden Messer (2) zentripetal gerichtete Schneidkanten (32) und im spitzen Winkel dazu verlaufende stumpfe Kanten (33) aufweisen, die miteinander einen Schei­ telbereich (35) zum Zerkleinern von der umlaufenden Messer­ welle (1) zugeführten Kunststoffteilen R im Zusammenwirken mit den feststehenden Messern (3) bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Messer (2) eine zentrische Bohrung (30) mit einer Keilnut (31) sowie drei identische Messerflügel mit je einer Schneidkante (32), einer stumpfen Kante (33) und einem dazwischenliegenden Scheitelbereich (35) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den umlaufenden Messern (2) die Schneidkante (32) mit allen durch die Schneidkante (32) verlaufenden Radialli­ nien einen spitzen Winkel R bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Messer (3) mit zentripetal gerichteten schrägen Schneidkanten (38) ver­ sehen sind.