EP0419919A1 - Zerkleinerungsvorrichtung für Abfälle - Google Patents

Abstract

Eine Zerkleinerungsvorrichtung für Abfälle, wie Holz, Papier oder Kunststoff, weist einen Rotor (3) mit Um­fangsrippen (10) auf. Jede Umfangsrippe ist durch min­destens eine Tasche (14) unterbrochen. In dieser ist ein Werkzeughalter mit dem Werkzeug (19) angeordnet. Das Werkzeug (19) hat ein Profil, das radial etwa gleich­mäßig über das Rippenprofil übersteht. Dies führt zu einer Zerkleinerungsvorrichtung, bei der Belastungs­spitzen und Verklemmungen weitgehend vermieden werden.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerkleinerungsvor­richtung für Abfälle, wie Holz, Papier oder Kunststoffe, mit einem Rotor, der über seine Arbeitsbreite eine Viel­zahl nebeneinander angeordneter Umfangsrippen sowie Werkzeughalter mit daran angebrachtem Werkzeug aufweist, und mit einem Gegenmesser, dessen Form der Rotations­fläche des werkzeugbestückten Rotors angepaßt ist.
• Bei einer bekannten Zerkleinerungsvorrichtung dieser Art ist in jede Umfangsnut, die zwischen zwei benach­barten Umfangsrippen gebildet wird, ein Werkzeughalter eingeschweißt. Die Umfangsrippen und damit auch die Umfangsnuten haben ein V-förmiges Profil, bei dem die Seitenflächen einen Winkel von 90° zwischen sich bilden. Die Werkzeuge sind quadratisch. Solche Vorrichtungen werden hauptsächlich für die Zerkleinerung von Holzab­fällen aus Sägewerken, Zimmereien, Schreinereien und Möbelfabriken eingesetzt, kommen aber auch für die Zer­kleinerung von Papierabfällen, Computerpapier, Ver­packungsmaterialien, wie Kartonagen, Paletten, Holzki­sten und Kunststoffen etc. in Betracht. Mit größeren Vorrichtungen werden Abbruchhölzer, Baumwurzeln und Äste, Friedhofsabfälle usw. zerkleinert.
• Bei derartigen Vorrichtungen werden die Abfälle unsor­tiert in einen Füllschacht aufgegeben. Ein horizontal hin- und herbewegbarer Schubboden führt dem Rotor das zu zerkleinernde Material zu. Jedesmal wenn der Schub­boden aus seiner in der Nähe des Rotors befindlichen vorderen Endlage zurückläuft, rutscht das Material durch das Eigengewicht nach und wird dem Rotor ungeordnet vorgelegt. Hierbei hat es sich gezeigt, daß hohe Be­lastungsspitzen des Rotor-Drehmoments auftreten. Außerdem kann sich das Material leicht zwischen Rotor und Gegen­messer verklemmen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerklei­nerungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzu­geben, bei der die Gefahr von Belastungsspitzen und Verklemmungen erheblich reduziert ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Umfangsrippe durch mindestens eine Tasche unter­brochen ist, in dieser Tasche der Werkzeughalter mit dem Werkzeug angeordnet ist und das Werkzeug ein Profil hat, das radial etwa gleichmäßig über das Rippenprofil übersteht.
• Während im bekannten Fall keilförmige Materialstücke recht unterschiedlicher Größe abgetrennt werden, ergibt sich erfindungsgemäß über die gesamte Arbeitsbreite eine gleichbleibende maximale Schnittiefe, die gleich dem radialen Überstand der Werkzeuge über das zugehörige Rippenprofil ist. Der für jede Rotorumdrehung gleich­mäßige Materialabtrag hat zur Folge, daß das Material mit einer entsprechenden Geschwindigkeit zugeführt werden kann. Durch Wahl eines entsprechenden Vorschubs erzielt man eine hohe Durchsatzleistung. Da das Material gleich­mäßig zerspant wird, ergeben sich niedrige Reibwerte zwischen Rotorkörper und zu zerkleinerndem Material, eine geringere Aufheizung des Rotors, also keine Brand­gefahr, und eine entsprechende Energieeinsparung.
• Die gleichmäßige Schnittiefe begrenzt aber auch das Eindringen der Werkzeuge in das zu zerkleinernde Mate­rial. Dadurch werden die Belastungsspitzen (Drehmoment­spitzen) des Rotorantriebs gesenkt, was den Einsatz von Motoren mit geringerer Antriebsleistung und damit eine Energieeinsparung ermöglicht.
• Der Spalt, der wegen der überstehenden Werkzeuge zwi­schen dem Gegenmesser und den Umfangsrippen vorhanden sein muß, ist vergleichsweise schmal. Daher ist die Gefahr, daß sich die Abfälle in diesem Spalt verklemmen, erheblich reduziert.
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei gegebenem Querschnitt der Umfangsrippen verhältnismäßig große robuste Werkzeuge verwendet werden können, die entspre­chend unempfindlich gegenüber Fremdkörpern, wie Metalle, Steine usw., sind. Derartig große Werkzeuge können auch dann verwendet werden, wenn nur eine geringe Ahtriebs­leistung zur Verfügung steht und/oder ein feines Span­granulat gefordert wird, weil der radiale Überstand des Werkzeugs über das Rippenprofil entsprechend gewählt werden kann. Hierbei empfiehlt es sich aus Rationali­sierungsgründen, eine Größe des Werkzeugs und des zuge­hörigen Werkzeughalters zu verwenden und die Anpassung an unterschiedliche Spangrößen oder Antriebsleistungen durch Rotoren mit unterschiedlich großen Querschnitten der Umfangsrippen vorzunehmen.
• Die einander angepaßte Profilierung von Werkzeug und Umfangsrippe kann beliebig gewählt werden. Besonders empfehlenswert ist jedoch ein V-förmiges Profil, weil dies leicht herzustellen ist.
• Hierbei ist es günstig, wenn die Seitenflächen des V-Pro­fils im rechten Winkel zueinander stehen. Dies ergibt hie größte Stabilität von Umfangsrippe und Werkzeug.
• Vorteilhaft ist es ferner, daß das in Richtung der Rotor­achse gemessene Eckmaß des Werkzeugs größer als die Breite der Umfangsrippen ist. Die in Axialrichtung über die Umfangsrippe überstehenden Werkzeugteile überlappen sich mit der Rotationsbahn des Werkzeugs der benachbar­ten Umfangsrippe, so daß das Material über die Arbeits­breite mit Sicherheit vollständig zerkleinert wird.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Tasche durch ein Prisma gebildet ist, dessen tiefste Stelle einen kleineren Abstand von der Rotor­achse hat als die Basis der Umfangsrippen. Da ein sol­chen Prisma durch ebene Begrenzungsflächen gebildet wird, läßt es sich leicht herstellen. Die vergleichs­weise große Tiefe des Prismas erlaubt es, verhältnis­mäßig große und damit robuste Werkzeuge aufzunehmen. Außerdem können die Werkzeuge an den Begrenzungsflächen sicher abgestützt werden.
• Günstig ist es ferner, daß die ebenen Begrenzungsflächen des Prismas im Bereich des Werkzeugs Verlängerungen der Seitenflächen der benachbarten Umfangsrippen bilden. Dies erlaubt es, Werkzeuge, die auch im radial inneren Teil ein V-förmiges Profil haben, zu verwenden, auch wenn sie ein größeres Eckmaß besitzen als die Breite der Umfangsrippen.
• Des weiteren sollten die Werkzeughalter zwei dem Prisma angepaßte plane Auflageflächen haben. Dies ergibt eine besonders gute Abstützung der stark belasteten Werkzeug­halter.
• Empfehlenswert ist es, daß das Prisma rechtwinklig und das Werkzeug quadratisch ist. Solche quadratischen Werk­zeuge haben den Vorteil, daß durch Drehen um 90° jeweils scharfe Scbneidecken in die ArbeitSstellung gebracht werden. Dies gilt besonders deshalb, weil die drei nicht radial außen liegenden Schneidecken in der Tasche weit­ gehend geschützt angeordnet sind und daher im Betrieb nicht stumpf werden.
• Noch günstiger ist es, wenn das Werkzeug zusätzlich beidseitig Schneidkanten aufweist. Dann ist sogar ein achtseitiges Benutzen des Werkzeugs möglich.
• Mit besonderem Vorteil ist dafür gesorgt, daß das Werk­zeug nur so weit radial über das Rippenprofil übersteht, daß die entsprechend angepaßten Zacken des Gegenmessers in Radialrichtung das Rippenprofil überlappen. Durch diese Überlappung wird das Festklemmen von Materialien praktisch ausgeschlossen und das Ausreißen von langen Holzfasern weitgehend vermieden.
• Des weiteren sollten die Taschen spiralförmig über den Rotor verteilt sein. Dies ergibt eine gleichmäßige Be­lastung des Antriebs.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfin­dungsgemäße Vorrichtung,
• Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, des Rotors einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• Fig. 3 den Rotor der Fig. 2 mit eingesetztem Werkzeug,
• Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch den Rotor der Fig. 3,
• Fig. 5 eine räumliche Darstellung des Werkzeugs,
• Fig. 6 eine Teildraufsicht auf Rotor und Gegenmesser,
• Fig. 7 eine Darstellung ähnlich Fig. 6 und
• Fig. 8 eine abgewandeite Rotorform.
• In Fig. 1 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung für Abfälle veranschaulicht, die ein Grundgestell 1 mit einem Füll­schacht 2 aufweist. An dessen Grund befindet sich ein mit Schneid- oder Hackwerkzeugen versehener, motorisch angetriebener Rotor 3, der mit einem Gegenmesser 4 zu­sammenwirkt. Auf einer Grundplatte 5 ist ein Schubboden 6 in Richtung des Doppelpfeils 7 hin- und herbewegbar. Er ist ebenfalls motorisch, insbesondere hydraulisch, angetrieben, und drückt jeweils die unterste Schicht des unsortiert eingefüllten Materials 8 gegen den Ro­tor 3. Wenn der Schubboden 6 zurückgezogen wird, rutscht das Material aus dem Füllschacht nach, so daß ein neuer Vorschubvorgang beginnen kann. Die Späne 9 werden nach unten ausgeworfen.
• Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen den Aufbau des Rotors 3. Er besitzt Umfangsrippen 10 und dazwischenliegende Um­fangsnuten 11. Beide weisen ein V-förmiges Profil mit Seitenflächen 12 und 13 auf. Diese sind konusförmig und stehen in einem Winkel von 90° zueinander. Jede Umfangsrippe 10 ist durch eine Tasche 14 in der Form eines Prismas unterbrochen. Dieses hat wiederum V-Profil, wobei die ebenen Begrenzungsflächen 15 und 16 in einem Winkel von 90° zueinander stehen. In der Mitte der Ta­sche 14, also an ihrer tiefsten Stelle, bilden die Be­grenzungsflächen 15 und 16 Verlängerungen der Seiten­flächen 12 und 13 der benachbarten Umfangsrippen 10. Die zugehörige Umfangsrippe 10′ ist in den Schnittdar­stellungen der Fig. 2 und 3 nicht sichtbar und daher lediglich gestrichelt angedeutet. Die tiefste Stelle der Tasche 14 hat einen kleineren radialen Abstand von der Rotorachse als die Basis der Umfangsrippe 10, die gleichbedeutend mit der tiefsten Stelle der Umfangsnut 11 ist.
• In der Tasche 14 ist ein Werkzeughalter 17 befestigt, insbesondere durch Schweißen. Er besitzt zwei den Be­grenzungsflächen 15 und 16 angepaßte plane Auflageflä­chen 18. An diesem Werkzeughalter 17 ist stirnseitig ein Werkzeug 19 befestigt. Zu diesem Zweck besitzt es eine Gewindebohrung 20, in welche eine den Werkzeughal­ter 17 durchsetzende Schraube 21 eingreift. Der Größt­querschnitt des Werkzeughalters 17 entspricht dem quadra­tischen Querschnitt des Werkzeugs 19 oder ist kleiner.
• Die Größe des Werkzeugs 19 ist so bemessen, daß es mit seinen Flächen 22 und 23 an den Begrenzungsflächen 15 und 16 des Prismas anliegt und mit seinen Flächen 24 und 25 gleichmäßig radial über das Profil der Umfangs­rippe 10′ übersteht. Infolgedessen ergibt sich mit dem Werkzeug 19′, das der benachbarten Umfangsrippe 10 zuge­ordnet ist, eine Überlappung 26. Wie Fig. 4 zeigt, hat dieses Werkzeug 19′ eine in Umfangsrichtung versetzte Lage. Die Taschen 14 und zugehörigen Werkzeuge 19 sind daher spiralförmig über den Rotorumfang verteilt. Jeder Umfangsrippe 10 ist ein Werkzeug 19 zugeordnet.
• In Fig. 3 ist die Schneidecke A des Werkzeuges 19 wirk­sam. Die drei anderen Ecken B, C und D sind gut geschützt angeordnet. Wenn die Schneidecke A abgenutzt ist, kann man durch viermaliges Drehen des Werkzeugs 19 um die Achse der Gewindebohrung 20 jeweils eine andere Schneid­ecke B, C oder D wirksam machen. Wenn man das Werkzeug 19 um 180° umklappt, können auch noch die Schneidecken A′, B′, C′ und (nicht dargestellt) D′ wirksam gemacht werden.
• Aus den Fig. 6 und 7 ist ersichtlich, daß das Gegenmes­ser 4 Zacken 27 aufweist, welche der Rotationsfläche 28 des werkzeugbestückten Rotors 3 angepaßt sind. Demzu­folge ergibt sich ein zackenförmiger Schnittspalt 29, der die maximale Schnittiefe s, die über die Arbeits­breite konstant ist, bestimmt. Die Werkzeuge 19 nehmen daher nacheinander jeweils die gleiche Materialmenge ab. Wenn alle Werkzeuge das zu zerkleinernde Material (z.B. Kantholz) durchlaufen haben, kann der Vorschub um das Maß s erfolgen. Dies ergibt eine hohe Durchsatz­leistung bei kleiner Antriebsenergie. Wegen des gleich­mäßigen Spaltes und der Begrenzung der Schnittiefe sind auch keine Belastungsspitzen zu befürchten.
• Die Zacken 27 des Gegenmessers 4 ragen radial zwischen die Umfangsrippen 10. Dies führt zu einer Überlapplung 1 (Fig. 7). Kanthölzer und Brettstücke 30, die parallel zur Rotorachse zugeführt werden, kreuzen daher den Schnittspalt 29. Daher ist es praktisch ausgeschlossen, daß beim Einwirken des Werkzeugs auf das Material lange Holzfasern ausgerissen werden, die sich dann um Schnitt­spalt 28 verklemmen. Insgesamt ergibt sich ein geringer Überlängenanteil; das Spangranulat hat eine gleichmäßige Größe. Außerdem verhindert das Überlappen weitgehend das Festklemmen von Materialien zwischen Rotor 3 und Gegenmesser 4. Da der Schnittspalt eine begrenzte Weite hat, können größere Materialteile auch nicht durch ihn hindurchtreten und sich zwischen Motor und einem Sieb, das üblicherweise hinter dem Gegenmesser angeordnet ist, verklemmen. Des weiteren wird das Einziehen von Furnier- und Papierabfällen, welche häufig paketweise oder geschichtet aufgegeben werden, verhindert, was früher oft zum Blockieren des Rotors führte.
• Das Eckmaß e der Werkzeuge 19 ist größer als die Breite a der Umfangsrippen 10, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die schraffierte wirksame Spanfläche 31 kann bei gleichbleibender Größe des Werkzeugs 19 verändert wer­den, indem man beim Rotor die Tiefe t der Tasche 14 bzw. die Breite a der Umfangsrippen 10 verändert. Bei schmalem Schnittspalt 28 ergibt sich eine kleine Span­fläche und daher ein feines Granulat (Späne). Außerdem erhält man bei gleicher Werkzeuganzahl eine niedrigere Ahtriebsleistung. In jedem Fall können große robuste Werkzeuge 19 auch dann eingesetzt werden, wenn nur eine geringe Anriebsleistung zur Verfügung steht und/oder ein feines Spangranulat gefordert wird.
• In Fig. 8 ist ist ein geringfügig abgewandelter Rotor 103 dargestellt, dessen Umfangsrippen 110 am Außenumfang eine schmale Zylinderfläche 131 oder eine entsprechende Rundung besitzen. Hierdurch kann die Basis der Umfangs­rippe 110 etwas breiter gehalten werden.
• Von den veranschaulichten Ausführungsbeispielen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grund­gedanken der Erfindung zu verlassen. So können die be­schriebenen Rotoren nicht nur bei langsam laufendenden Abfallzerkleinereren, sondern auch bei schnell laufenden­den Trommelhackern eingesetzt werden. Pro Umfangsrippe 10 kann auch mehr als ein Werkzeug 19 vorgesehen werden. Allerdings muß noch eine ausgeprägte Umfangsrippe ver­bleiben, so daß bei üblichen Rotordurchmessern nicht mehr als 2 oder 3 Werkzeuge vorhanden sein sollten.

Claims (11)

1. Zerkleinerungsvorrichtung für Abfälle, wie Holz, Papier oder Kunststoffe, mit einem Rotor, der über seine Arbeitsbreite eine Vielzahl nebeneinander ange­ordneter Umfangsrippen sowie Werkzeughalter mit daran angebrachten Werkzeugen aufweist, und mit einem Gegen­messer, dessen Form der Rotationsfläche des werkzeug­bestückten Rotors angepaßt ist, dadurch gekennzeich­net, daß jede Umfangsrippe (10, 10′, 110) durch min­destens eine Tasche (14) unterbrochen ist, in dieser Tasche der Werkzeughalter (17) mit dem Werkzeug (19, 19′) angeordnet ist und das Werkzeug ein Profil hat, das radial etwa gleichmäßig über das Rippenprofil übersteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrippen (10, 10′, 110) und die Werk­zeuge (19, 19′) ein V-förmiges Profil haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (12, 13) des V-Profils im rech­ten Winkel zueinander stehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß das in Richtung der Rotor­achse gemessene Eckmaß (e) des Werkzeugs größer als die Breite (a) der Umfangsrippen (10) ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ahsgrüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (14) durch ein Prisma gebildet ist, dessen tiefste Stelle einen kleineren Abstand von der Rotorachse hat als die Basis der Umfangsrippen (10).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Begrenzungsflächen (15, 16) des Pris­mas im Bereich des Werkzeugs (19) Verlängerungen der Seitenflächen (12, 13) der benachbarten Umfangs­rippen (10) bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Werkzeughalter (17) zwei dem Pris­ma angepaßte plane Auflageflächen (18) haben.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­durch gekennzeichnet, daß das Prisma rechtwinklig und das Werkzeug (19) quadratisch ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­durch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (19) beidsei­tig Schneidkanten (22-25) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­durch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (19) nur so weit radial über das Rippenprofil übersteht, daß die entsprechend angepaßten Zacken (27) des Gegenmessers (4) in Radialrichtung das Rippenprofil überlappen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­durch gekennzeichnet, daß die Taschen (14) spiral­förmig über den Rotor (3) verteilt sind.

Images