DE4405783A1 - Zylindrischer Rotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zylindrischen Rotor mit über die Oberfläche verteilt angeordneten Zerkleinerungselementen für eine Einrichtung zum Zerkleiner von Abfällen, insbesondere zum Zerspanen von Holz, mit einem Gehäuse, in dem der antreibbare Rotor mit horizontaler Drehachse gelagert ist und die Zerkleinerungselemente eine umfangsgeschlossene Brech-Schneidekante besitzen und mit je einem rechtwinklig zu der die umfangsgeschlossene Brech-Schneidkante beinhaltende Ebene stehenden Befestigungsbolzen, insbesondere einer Befestigungsschraube mit dem Rotor lösbar verbunden sind.

Solche Rotoren werden eingesetzt bei Einrichtungen zum Zerkleinern von Abfällen, insbesondere zum Zerspanen von Holz. Die dadurch gewonnenen Holzspäne und Holzschnitzel werden in Holzfeuerungsanlagen verbrannt. Einrichtungen dieser Art sind gezeigt und beschrieben in folgenden Veröffentlichungen: DE-OS 39 08 395, DE-OS 40 00 887, DE-OS 40 05 647, EP-OS 4 19 919. Das Gehäuse, das den motorisch angetriebenen Rotor mit horizontaler Drehachse aufnimmt, besitzt einen Gehäuseboden, dessen eine Stirnkante nahe dem Rotor liegt und der unterhalb einer gedachten, durch die horizontale Drehachse des Rotors gelegte Ebene liegt. Ferner ist in den meisten bekannten Fällen ein Schieber innerhalb des Gehäuses vorgesehen, der über eine Kolben-Zylinder-Einheit die zu zerkleinernden Abfälle dem Rotor zustellt. Über einen Teil des Umfanges des Rotors und von diesem distanziert ist ein Sieb angeordnet, durch welches die gewonnenen Späne fallen. Die Rotoren dieser vorbekannten Maschinen besitzen unterschiedliche Zerkleinerungselemente. Bei einer der bekannten Ausführungsformen sind in die Oberfläche bzw. in den Mantel des Rotors umlaufende Rinnen eingearbeitet. Entlang einer gedachten, über den gesamten Rotor verlaufenden Schraublinie mit großer Steigung sind über die Oberfläche des Rotors verteilt in diese Rinnen einzelne Lagerblöcke eingeschweißt mit einer Gewindebohrung, deren Achse in etwa parallel zur Tangente des Rotors in jenem Bereich verläuft, an dem dieser Lagerbock vorgesehen ist. Das Zerkleinerungselement besteht aus einem rechteckigen Klotz, der mittels einer Befestigungsschraube an diesem Lagerbock festgelegt wird. Bei einer damit vergleichbaren Einrichtung sind die Zerkleinerungselemente als kreisrunde Zylinderscheiben ausgebildet und in der vorstehend beschriebenen Weise am Rotor befestigt. Bei all diesen Ausführungsformen stehen die gedachten Ebenen, in denen die Brech-Schneidkanten der Zerkleinerungselemente liegen, im wesentlichen rechtwinkelig zur Oberfläche bzw. zum Mantel des Rotors. Daraus resultieren nicht unerhebliche Nachteile: Zur Befestigung der Zerkleinerungselemente werden Imbusschrauben eingesetzt, deren Aufnahmeöffnung für den Ansatz eines Drehwerkzeuges in Arbeitsrichtung liegt. Diese Aufnahmeöffnungen sind sehr rasch verstopft, und wenn die Zerkleinerungselemente gewechselt oder umgesetzt werden müssen, müssen mit erheblichem Aufwand die Aufnahmebohrungen dieser Befestigungsschrauben wieder freigemacht werden, was sehr mühsam ist. Da die Ebenen, in welchen die umfangsgeschlossenen Brech-Schneidkanten der Zerkleinerungselemente liegen, im wesentlichen rechtwinklig zum Mantel bzw. der Oberfläche des Rotors stehen, treffen diese Zerkleinerungselemente beim betriebsmäßigen Einsatz großflächig auf das zu zerkleinernde Material, was pulsierende Schläge verursacht, die die Lager der Maschine zusätzlich belasten. Darüber hinaus ist diese Arbeitsweise mit einer sehr starken Lärmentwicklung verbunden. Die Kante des Gehäusebodens, auf dem das zu zerkleinernde Material aufliegt, muß ferner der Umlaufkontur des Rotors entsprechend ausgebildet sein, um zwischen Rotor und der erwähnten Kante allzu große Zwischenräume zu vermeiden. Dies bedingt nicht nur einen Mehraufwand bei der Herstellung dieses Gehäusebodens, der gezahnte bzw. gezackte Verlauf dieser Kante ist wegen der hohen mechanischen Beanspruchung in hohem Ausmaß bruchgefährdet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik zielt die Erfindung darauf ab, einen zylindrischen Rotor der erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß der Zerkleinerungsvorgang sozusagen sanft eingeleitet wird, daß das Zerkleinerungselement so ausgelegt wird, daß die Aufnahmebohrung für die Aufnahme des Drehwerkzeuges der Befestigungsschraube nicht verstopft wird und daher der Wechsel oder das Umsetzen dieser hochbeanspruchten Zerkleinerungselemente ohne großen Aufwand bewerkstelligt werden kann. Durch den sanft einzuleitenden und durchzuziehenden Span- und Brechvorgang soll auch die Geräuschentwicklung beim betriebsmäßigen Einsatz reduziert werden. Die Erfindung löst dieses komplexe Problem dadurch, daß, in der Oberfläche des Rotors örtlich begrenzte, umfangsgeschlossene, sackartige Bohrungen ausgespart sind, in welche das als Kegelstumpf bzw. Pyramidenstumpf ausgebildete Zerkleinerungselement eingesetzt und festgeschraubt ist, wobei dessen verjüngte Basis in der zum Kegelstumpf bzw. zum Pyramidenstumpf korrespondierend ausgebildete Bohrung liegt und die Achse der Befestigungsschraube eines Zerkleinerungselementes mit einer Durchmesserebene des Rotors, die durch den gedachten Schnittpunkt der Achse der Befestigungsschraube mit der Umfangskontur des Rotors verläuft, einen spitzen Winkel α von annähernd 10° einschließt.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Höhe des am weitesten gegenüber der Bohrung bzw. der Oberfläche des Rotors vorstehenden Abschnittes des Kegelstumpfes bzw. des Pyramidenstumpfes ca. ¹/₃ der Länge einer Erzeugenden des Mantels des Kegelstumpfes bzw. des Pyramidenstumpfes beträgt, was nicht nur einen sicheren und festen Halt des Zerkleinerungselementes am Rotor gewährleistet, vor allem aber können Fremdkörper, die unter das Zerkleinerungsgut gelangen, beispielsweise Eisenteile, keinen nennenswerten Schaden anrichten, wenn davon abgesehen wird, daß evtl. die eigentliche Schneidkontur in begrenztem Umfang beschädigt wird, wogegen bei den bekannten Konstruktionen meist in solchen Fällen nicht nur das eigentliche Zerkleinerungselement, sondern auch noch dessen Anlagefläche am Rotor erheblich in Mitleidenschaft gezogen wird.

Ist das Zerkleinerungselement als Pyramidenstumpf ausgebildet, so ist es zweckmäßig, daß die für seine Aufnahme ausgesparte, mehreckige Bohrung eine Diagonalebene aufweist, die in einer Querschnittsebene des Rotors liegt. Dadurch ist sichergestellt, daß das als Pyramidenstumpf ausgebildete Zerkleinerungselement mit einer seiner Ecken oder Spitzen auf das zu zerkleinernde Gut einwirkt, wodurch der Span- und Brechvorgang in der angestrebten Weise sanft eingeleitet werden kann.

Die Effizienz des Rotors läßt sich erheblich steigern, dadurch, daß auf die betriebsmäßige Drehrichtung des Rotors bezogen vor und zu beiden Seiten der Bohrung der Mantel des Rotors abgeflacht ist und diese Abflachung in Draufsicht U-förmig ist. Dadurch wird erreicht, daß im Bereich der schneidenden bzw. schabenden Kanten keine sich verjüngenden Spalten vorhanden sind, die den Spanabfall beeinträchtigen können. Aus praktischen Versuchen ergibt sich dabei, daß dieser Effekt dadurch optimierbar ist, daß die Breite der in Drehrichtung des Rotors liegenden Abschnitte der in Draufsicht U-förmigen Abflachung größer ist als die Breite des quer zur Drehrichtung liegenden Abschnittes der Abflachung.

Da die Schneid- bzw. Schabkante des Zerkleinerungselementes gegenüber dem Rotorumfang nur geringfügig vor- bzw. absteht, kann die Kante des Gehäusebodens, auf dem das zu zerkleinernde Gut aufliegt, gerade verlaufend und daher sehr stabil ausgebildet sein, so daß vorteilhafterweise die Zerkleinerungselemente über die Oberfläche des Rotors in Reihen und Zeilen gleichmäßig verteilt angeordnet sein können und daher entlang dieser Kante des Gehäusebodens in dichter Folge Schneidwerkzeuge auf das zu zerkleinernde Gut einwirken. Auch diese Maßnahme trägt erheblich zur Steigerung der Effizienz der Einrichtung bei.

Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird sie anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Holzzerkleinerungsmaschine;

Fig. 2 einen Detailquerschnitt durch den Rotor im Bereich eines Zerkleinerungselementes;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Rotor mit den Bohrungen für die Aufnahme der Zerkleinerungselemente;

Fig. 4 und 5 eine erwähnte Bohrung im Querschnitt und im Längsschnitt und in einem gegenüber Fig. 3 vergrößerten Maßstab;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Bohrung;

Fig. 7 die Abwicklung des Mantels des Rotors in eine Ebene und die Verteilung der Zerkleinerungselemente.

In einem kastenartigen Gehäuse 1 mit einem trichterartig sich nach oben erweiternden Einwurfschacht 2 ist um eine horizontale Achse 3 ein Rotor 4 mit aufgesetzten Zerkleinerungselementen 5 drehbar gelagert. Dieser Rotor 4 stellt sich als langgestreckte Walze dar. Unterhalb einer gedachten, durch die Achse 3 legbaren Horizontalebene ist ein Gehäuseboden 6 angeordnet, der mit seiner einen Kante bis nahe zum Rotor 4 ragt. Ein hydraulisch hin und her bewegbarer Stempel 7 schiebt das eingeworfene, zu zerkleinernde Material dem Rotor 4 zu. Über den im wesentlichen unteren Teil des Rotors 4 erstreckt sich bogenförmig ein Sieb 8, wobei die Größe der Sieböffnungen die Größe jener Späne bestimmt, die durch dieses Sieb 8 in die Aufnahmerinne 9 fallen, in der beispielsweise eine Förderschnecke 10 für deren Abtransport sorgt. Einrichtungen dieser Art werden beispielsweise bei Holzfeuerungsanlagen eingesetzt, diese Einrichtungen sind jedoch auf diesen Einsatz nicht eingeschränkt, auch andere zerspanbare und zerbrechbare Abfälle können in solchen Einrichtungen zerkleinert werden.

Fig. 2 veranschaulicht nun einen Detailquerschnitt durch den Rotor 4 und durch ein hier eingesetztes Zerkleinerungselement 5. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieses Zerkleinerungselement 5 als Kegelstumpf ausgebildet, dessen Brech-Schneidkante 11 eine Kreislinie ist, gebildet durch den großen Basiskreis des Kegelstumpfes. Im Rotor 4 ist zur Aufnahme dieses kegelstumpfförmigen Zerkleinerungselementes 5 eine korrespondierende Bohrung 12 vorgesehen, mit einer von ihrem Boden ausgehenden Gewindebohrung 13. Das kegelstumpfförmige Zerkleinerungselement 5 besitzt eine abgesetzte Mittelbohrung 14 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 15, die als Imbusschraube ausgebildet ist. Die Tiefe der Bohrung 12 ist so bemessen, daß die Höhe H des am weitesten gegenüber dieser Bohrung 12 bzw. der Oberfläche des Rotors 4 vorstehenden Abschnittes des Kegelstumpfes ca. ¹/₃ der Länge L einer Erzeugenden des Mantels des Kegelstumpfes beträgt. Die Achse 18 der Befestigungsschraube 15 schließt mit einer Durchmesserebene E des Rotors 4, die durch den gedachten Schnittpunkt 17 der Achse 18 der Befestigungsschraube 15 mit der Umfangskontur 19 des Rotors 4 verläuft einen spitzen Winkel ein, der im Bereich von ca. 10° liegt.

Fig. 6 veranschaulicht, daß auf die betriebsmäßige Drehrichtung des Rotors 4 bezogen vor und zu beiden Seiten der Bohrung 12 der Mantel des Rotors 4 etwas abgeflacht ist und ferner, daß diese Abflachung 20 in Draufsicht U-förmig gestaltet ist. Die Breite der in Drehrichtung des Rotors 4 liegenden Abschnitte 21 der in Draufsicht U-förmigen Abflachung 20 ist größer als die Breite des quer zur Drehrichtung liegenden Abschnittes 22 der Abflachung 20. Über die Oberfläche des Rotors 4 sind die Zerkleinerungselemente 5 in Reihen und Zeilen verteilt, wie Fig. 7 veranschaulicht, die eine Abwicklung des Mantels des Rotors 4 in die Ebene darstellt.

Anstelle eines kegelstumpfförmigen Zerkleinerungselementes 5 wäre es möglich, dieses Element pyramidenstumpfförmig auszubilden. In diesem Falle ist dafür Sorge zu tragen, daß die für die Aufnahme des als Pyramidenstumpf ausgebildeten Zerkleinerungselementes 5 ausgesparte mehreckige Bohrung eine Diagonalebene aufweist, die in einer Querschnittsebene des Rotors 4 liegt. Dadurch ist sichergestellt, daß in Drehrichtung des Rotors 4 gesehen, die Brech-Schneidkante dieses Pyramidenstumpfes mit einer Spitze vorläuft.

Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Rotors und seiner Zerkleinerungselemente wird erreicht, daß das zu zerkleinernde und zu zerspanende Gut sozusagen sanft und gleichmäßig an- und eingeschnitten wird, die Maschine bzw. der Rotor daher relativ ruhig laufen können. Die Aufnahmebohrung der Imbusschrauben für die Aufnahme eines Drehwerkzeuges werden nicht mehr verstopft, so daß im Bedarfsfall ein Drehgerät für die Schrauben eingesetzt weden kann, ohne daß vorerst diese Bohrungen in müheseliger und aufwendiger Weise geräumt werden müssen. Ist der vorlaufende Abschnitt der Brech-Schneidkante eines Zerkleinerungselementes abgenutzt oder beschädigt, so braucht nur die jeweilige Befestigungsschraube 15 etwas gelöst werden, worauf das Zerkleinerungselement verdreht werden kann, sofern es kegelstumpfartig ausgebildet ist oder aber es kann abschnittsweise umgesetzt werden, wenn es als Pyramidenstumpf ausgebildet ist. Ein solcher Pyramidenstumpf kann ja vieleckig sein und braucht nicht auf ein Viereck beschränkt werden. Wegen des geringen Überstandes der Brech-Schneidkante 11 und der gleichmäßigen Verteilung der Zerkleinerungselemente 5 über die gesamte Oberfläche des Rotors 4 kann die dem Rotor 4 benachbart liegende Kante des Gehäusebodens 6 geradlinig verlaufen, was ihre Stabilität und ihre Lebensdauer gegenüber den bekannten gezahnten und ausgeschnittenen Kanten erhöht. Aus Fig. 7 ist auch erkennbar, daß der Rotor 4 stirnseitig Gewindenuten 16 trägt. Diese Gewindenuten 16 sind gegenläufig und haben die Aufgabe, das beim betriebsmäßigen Einsatz nach außen wandernde Zerkleinerungsgut wieder gegen die Mitte gegen des Rotors 4 zurückzuführen.

Die Zerkleinerungselemente 5 greifen dank der erfindungsgemäßen Lösung und Anordnung an dem zu zerkleinerden Gut punktförmig an und schneiden anschließend in dieses Gut sanft ein. Durch die Abflachung 20 ist die seitliche Abfuhr des Schnittgutes sichergestellt. Die Zerkleinerungselemente sind mit einem erheblichen Teil ihres Volumens in die Bohrung 12 des Rotors eingebaut. Selbst wenn ein solches Zerkleinerungselement 5 beispielsweise auf einen Eisenteil treffen würde, wird höchstens die auftreffende Brech-Schneidkante zerstört, ohne daß jedoch das Zerkleinerungselement verformt oder verbogen werden kann, da es in der Bohrung 12 großvolumig festgespannt ist.

Bezugszeichenliste

 1 Gehäuse
 2 Einwurfschacht
 3 Achse
 4 Rotor
 5 Zerkleinerungselement
 6 Gehäuseboden
 7 Stempel
 8 Sieb
 9 Aufnahmerinne
10 Förderschnecke
11 Brech-Schneidkante
12 Bohrung
13 Gewindebohrung
14 Mittelbohrung
15 Befestigungsschraube
16 Gewindegänge
17 Schnittpunkt
18 Achse
19 Umfangskontur
20 Abflachung
21 Abschnitt
22 Abschnitt

Claims (6)

1. Zylindrischer Rotor mit über die Oberfläche verteilt angeordneten Zerkleinerungselementen für eine Einrichtung zum Zerkleinern von Abfällen, insbesondere zum Zerspanen von Holz, mit einem Gehäuse, in dem der antreibbare Rotor mit horizontaler Drehachse gelagert ist und die Zerkleinerungselemente eine umfangsgeschlossene Brech-Schneidekante besitzen und mit je einem rechtwinkelig zu der die umfangsgeschlossene Brech-Schneidekante beinhaltenden Ebene stehenden Befestigungsbolzen, insbesondere einer Befestigungsschraube mit dem Rotor lösbar verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberfläche des Rotors (4) örtlich begrenzte, umfangsgeschlossene, sackartige Bohrungen (12) ausgespart sind, in welche das als Kegelstumpf bzw. Pyramidenstumpf ausgebildete Zerkleinerungselement (5) eingesetzt und festgeschraubt ist, wobei dessen verjüngte Basis in der zum Kegelstumpf bzw. zum Pyramidenstumpf korrespondierend ausgebildete Bohrung (12) liegt und die Achse der Befestigungsschraube (15) eines Zerkleinerungselementes (5) mit einer Durchmesserebene des Rotors (4), die durch den gedachten Schnittpunkt (17) der Achse (18) der Befestigungsschraube (15) mit der Umfangskontur (19) des Rotors (4) verläuft, einen spitzen Winkel α von annähernd 10° einschließt.

2. Zylindrischer Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) des am weitesten gegenüber der Bohrung (12) bzw. der Oberfläche des Rotors (4) vorstehenden Abschnittes des Kegelstumpfes bzw. des Pyramidenstumpfes ca. ¹/₃ der Länge (L) einer Erzeugenden des Mantels des Kegelstumpfes bzw. des Pyramidenstumpfes beträgt.

3. Zylindrischer Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Aufnahme des als Pyramidenstumpf ausgebildeten Zerkleinerungselementes ausgesparte, mehreckige Bohrung (12) eine Diagonalebene aufweist, die in einer Querschnittsebene des Rotors (4) liegt.

4. Zylindrischer Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die betriebsmäßige Drehrichtung des Rotors (4) bezogen vor und zu beiden Seiten der Bohrung (12) der Mantel des Rotors (4) abgeflacht ist und diese Abflachung (20) in Draufsicht U-förmig ist.

5. Zylindrischer Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der in Drehrichtung des Rotors (4) liegenden Abschnitte (21) der in Draufsicht U-förmigen Abflachung (20) größer ist als die Breite des quer zur Drehrichtung liegenden Abschnittes (22) der Abflachung (20).

6. Zylindrischer Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungselemente (5) über die Oberfläche des Rotors (4) in Reihen und Zeilen gleichmäßig verteilt angeordnet sind (Fig. 7).