DE3221431C2 - - Google Patents
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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.
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