[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung gemäss dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
[0002] Heutige Fertigungsverfahren erfordern einen kontinuierlichen Materialfluss, sowohl
für die den Fertigungssystemen zugeführten Materialien, als auch bei der Abfuhr der
beispielsweise bei Trennprozessen entstehenden Abfällen. Diese bestehen fast ausnahmslos
aus Wertstoffen, die aus Kosten-und Umweltschutzgründen rezirkuliert werden.
[0003] Das in modernen Fertigungsverfahren zu Entsorgende besteht oft aus flächigen Randabschnitten,
gitterartigen Materialresten und/oder langen Spänen, wie sie insbesondere bei der
Zerspanung von Kunststoffen entstehen. Zum Transport derartiger Abfälle werden meist
pneumatische Fördermittel eingesetzt. Dies bedingt aber - um den Transport über Rohrleitungen
zu bewerkstelligen - die Zerkleinerung der Materialien. Das Gleiche gilt auch für
das Brikettieren derartiger Stoffe (vgl. Prospekt undatiert, FM-Brikettiersystem,
FM Racine Hydraulik AG, CH-6043 Adligenswil); erst nach einem Zerkleinern können diese
Stoffe brikettiert werden und sind dann kostengünstig rezirkulierbar.
[0004] Aus der
DE -A1- 101 11 082 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung für Material aller Art bekannt. Diese häckselt
in einer Schneidemühle mit einem zylindrischen Schneiderotor das zugeführte Material,
das über eine Schiebervorrichtung den Schneidmessern zugeführt und nach dem Schneid-
bzw Häckselvorgang über eine Lochsiebeinrichtung "homogenisiert" wird.
[0005] Die vorgenannte Vorrichtung ist relativ gross und lässt sich nicht ohne grössere
Anpassungen an eine bestehende Fertigung anschliessen. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, dass die Vorrichtung nicht in eine pneumatische Förderstrecke integrierbar
ist.
[0006] Die
DE -U1- 297 24 035 zeigt eine Zerkleinerungsvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
[0007] Nachteilig ist hier, dass die statorfeste Schneideinheit und die Rotoreinheit als
einzelne Bauteile im Vorrichtungsgehäuse eingebaut sind, was die Montage, das Zerlegen
zur Wartung und das Einjustieren der Schneideinheit kompliziert und verteuert. In
der Folge entstehen hohe Stillstandzeiten an den zugehörigen Fertigungsanlagen, die
nicht tragbar sind.
[0008] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Zerkleinerungsvorrichtung zu
bauen, die möglichst wartungsfrei ist, wenig Raum beansprucht und sich problemlos
auch in bestehende Förderstrecken, insbesondere in pneumatische Anlagen integrieren
lässt.
[0009] Die Verschleissteile der Vorrichtung sollen leicht auswechselbar und mit geringem
technischem und finanziellem Aufwand revidierbar sein. Ebenfalls soll die Verschmutzung
der Vorrichtung durch beim Zerkleinern entstehenden Staub minimiert werden und eine
Reinigung der Vorrichtung "in situ" (englisch: CIP = Clean In Place), d.h. ohne deren
Zerlegung, soll ebenfalls möglich sein.
[0010] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, bei welcher der Stator und der
Schneidrotor als eine auswechselbare Schneideinheit ausgebildet sind und diese Einheit
im Gehäuse seitlich verschieblich gelagert und fixierbar ist.
[0011] Die im Patentanspruch 1 erwähnte Schneideinheit ist nach Art einer Kassette ausgestaltet
und kann, wie dies u.a. von Druckern bekannt ist, leicht und falls notwendig ohne
längere Betriebsunterbrüche - und vor allem ohne Nachjustierung - ausgewechselt und
in Funktion gesetzt werden.
[0012] Besitzt der Anlagenbetreiber wenigstens zwei Kassetten, so kann er die ausgewechselte
Kassette in aller Ruhe revidieren, d.i. Reinigen, die Messer nachschleifen und vorzugsweise
auch die Lagerung auswechseln.
[0013] Die aus wenigen Teilen aufgebaute Vorrichtung ist äusserst kompakt und erlaubt ggf.
deren konstruktive Anpassung an neue Aufgabenstellungen, d.h. sie ist auch zum Zerkleinern
künftiger, neuer Werkstoffe geeignet.
[0014] In nachfolgenden abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands
charakterisiert:
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz einer Klauenkupplung nach Anspruch 2, da diese
das einseitige Einschieben der kassettenartigen Schneideinheit sehr erleichert und
die damit notwendige mechanische Verbindung zur Motorwelle bewirkt. Bevorzugt ist
hierzu eine flexible Klauenkupplung, welche beim Zerkleinern des Materials entstehende
Schläge und Vibrationen dämpft.
[0015] Die Ausgestaltung des Schneidrotors gemäss Anspruch 3 gewährleistet einen hohen Materialdurchsatz
durch die Schneideinheit, ohne Stabilitätsverluste und/oder Vibrationen, auch bei
hohen Antriebs-Drehzahlen.
[0016] Vorteilhaft in Bezug auf die auftretenden Fliehkräfte und das erleichterte, eventuelle
Auswechseln der Schneidmesser ist deren prismenartige Ausbildung und formgenaue Lagerung
in entprechenden Schlitzen in den Seitenträgern und im Mittelteil nach Art einer sogenannten
Schwalbenschwanz-Verbindung. Siehe Anspruch 4.
[0017] Durch Schrägbohrungen in den Seitenträgern, Anspruch 5, vorzugsweise in konischer
Form, wird während des Schneidvorganges, nach Art einer Turbine Luft komprimiert und
in den notwendigen Luftspalt zwischen den Seitenteilen und den Lagern geblasen, so
dass diese von resultierendem Schneidstaub gereinigt werden.- Diese Wirkung tritt
bereits bei Drehzahlen von 1400 1/min auf und wird bei höheren Drehzahlen derart gross,
dass bereits kleinere "Entstaubungsbohrungen" genügen.
[0018] Sehr vorteilhaft ist die Ausbildung des Stators gemäss Anspruch 6, da der Materialdurchsatz
zwischen den beiden Stegen optimal ist und damit der Stator bei einer Revision mit
wenigen Handgriffen zerlegbar und wieder montierbar ist.
[0019] Besonders bei zähem Fördergut empfiehlt es sich zusätzliche Messer in wenigstens
einen stationären Steg gemäss Anspruch 7 einzubauen. Damit kann die Durchsatzleistung
auch bei weniger zähen Materialien erhöht werden.
[0020] Besonders wichtig ist die einfache Einstellung des Schneidspaltes, d.i. der minimale
radiale Abstand zwischen den stationären Teilen und den rotierenden Schneidmessern,
an der ausgebauten Schneideinheit nach Anspruch 8.- Dies ist insbesondere günstig
nach einer Revision, wenn die Schneidmesser nachgeschliffen wurden.
[0021] Um eine einfache Reinigung der Zerkleinerungsvorrichtung zu ermöglichen ist die Drehachse
gemäss Anspruch 9 ausgestaltet, was eine periodische Trocken- aber auch eine Nassreinigung
ermöglicht. In gleicher Weise könnten auch verklebte und/oder verklemmte Materialien
gelöst und danach weiterverarbeitet werden.
[0022] Die in Anspruch 10 genannten flachen Stirnseiten dienen dem verbesserten Transport
des Fördergutes in dessen Fliessrichtung bzw. in Absaugrichtung und Verhindern ein
Verstopfen des Schneidrotors mit Fördergut und dessen Häcksel.
[0023] Nachfolgend werden an Hand von Zeichnungen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands
beschrieben.
[0024] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Zerkleinerungsvorrichtung mit einer Zerkleinerungseinheit vor deren Einbau,
- Fig. 2
- eine Schnittdarstellung der Zerkleinerungsvorrichtung, im zusammengebauten Zustand,
- Fig. 3
- den Stator der Zerkleinerungsvorrichtung Fig. 1,
- Fig. 4
- den Schneidrotor der Zerkleinerungsvorrichtung Fig. 1,
- Fig. 5
- eine Einrichtung zur Einstellung des Schneidspaltes am oberen Steg und
- Fig. 6
- eine Teildarstellung einer Variante einer Schneideinheit mit einem im unteren Steg
angeordneten Messer.
[0025] In Fig. 1 ist mit 1 eine Zerkleinerungsvorrichtung bezeichnet, welche in eine pneumatische
Förderstrecke einbaubar ist.
[0026] An einem Gehäuse 2 sind je ein stutzenartiger Eintritt 3 für Fördergut FG und ein
Austritt 4 für das zerkleinerte Fördergut, mit H = Häcksel bezeichnet, angeflanscht.
Orthogonal hierzu befindet sich ein Antrieb 5, ein 3-Phasen Elektromotor, mit einer
in das Gehäuse 2 hineinragenden flexiblen Klauenkupplung 33a. Auf der Gegenseite sind
Führungsnuten 6 ersichtlich, in die eine als Kassette ausgebildete, vollständige Scheideinheit
10 in Pfeilrichtung E einschiebbar und in an sich bekannter Weise verriegelbar ist.
Stirnseitig ist auf der Drehachse 31 eines Schneidrotors 30 das Gegenstück zur motorseitigen
Klauenkupplung aufgesetzt, dieses ist hier mit 33b bezeichnet. Ersichtlich sind am
Schneidrotor 30 schräggestellte Schneidmesser 32, die in später beschriebenen Trägerscheiben
peripher gelagert sind.
[0027] Der Rotor 30 ist an beiden Wellenenden in Lagerflanschen 23 geführt; die Flansche
23 sind durch einen oberen Steg 21 und einen unteren Steg 24 miteinender lösbar verbunden
und bilden den Stator 20 der Schneideinheit 10.
[0028] In nachfolgenden Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
[0029] Die Schnittdarstellung Fig. 2 zeigt die in ein pneumatisches Fördersystem 40/41 eingebaute
Zerkleinerungsvorrichtung nach Fig. 1, wo das Fördergut FG und die Häcksel H in notorisch
bekannter Weise mittels Unterdruck - p (Vakuum) gefördert werden. Die vertikale Schnittebene
ist in dieser Zeichnung in die Mittelachse (Symmetrieachse) der Teile 3 und 4 gelegt.
Die Drehrichtung des Schneidrotors 30 ist mit d bezeichnet und entspricht der Förderrichtung
des zu häckselnden Gutes FG.
[0030] Aus Fig. 3 geht der äusserst einfache Aufbau der Statoreinheit 20 hervor. In den
Lagerflanschen 23 sind überdimensionierte Wälzlager 25 mit Dichtscheiben (Typ 2RS)
eingebaut, die bei einer Revision leicht auswechselbar sind. In dieser Ausführung
ist nur im oberen Steg 21 ein - hier verdecktes - Messer eingebaut; vgl. Fig. 2 fixes
Schneidmesser 32'. Der U-förmige Steg 21 greift vorderseitig in eine oben offene Aufnahmebohrung
26 ein und lässt sich durch eine Justierschraube 28 einstellen und durch eine Festellschraube
29 fixieren; vgl. Fig. 5.
[0031] Der Schneidrotor 30 besteht im wesentlichen aus einer Welle mit Trägerscheiben für
die Schneidmesser; siehe Fig. 4:
Motorseitig ist das Wellenende der Drehachse 31 mit einer Keilnut versehen und trägt,
gestrichelt dargestellt, das zur Kupplung 33a passende weitere Kupplungsteil 33b.
Als Trägerscheiben für die Schneidmesser dienen ein Mittelträger 32a und zwei Seitenträger
32b, die auf der Drehachse 31 aufgeschrumpft sind, In den Trägern 32a und 32b sind
zueinander leicht versetzt, schwalbenschwanzartige Nuten als Messerbefestigungen 22
eingefräst, in die drei Schneidmesser 32 eingesetzt und verklebt sind. Hierfür genügt
ein handelsüblicher Zweikomponentenklebstoff (Araldit Typ 2011; ehemals Handelsmarke
der CIBA AG, Basel). Der Keilwinkel a der Nuten beträgt hier 3° und verhindert, dass
auch bei extremer Belastung der Messer 32 (Verklemmen am Fördergut FG und/oder Erwärmung)
sich diese aus den Befestigungen 22 lösen können. Der Mittelträger 32a weisst flache
Stirnseiten 37 auf, die dem Weitertransport des Fördergutes FG dienen und durch ihre
Form ein Verklumpen der Häcksel H verhindern.
[0032] Ersichtlich sind in Fig. 4 ebenfalls Schrägbohrungen 34 in den Seitenträgern 32b,
die im Betrieb den zwischen den Lagerflanschen 23 und den Trägern 32a notwendigen
Luftspalt mit einem Luftstrom (Druckluft) versorgen und dadurch von Schneidstaub befreien.
Zusätzlich ist die Drehachse 31 als Hohlwelle ausgebildet, so dass an der stirnseitigen
Bohrung eine Spühlleitung 36 anschliessbar ist. Das Spühlmedium kann dann über mehrere
kleine Querbohrungen 35 austreten und festsitzende Häckselteile H lösen. - Dieses
Prozedere wird je nach Fördergut FG und dessen Schneidverhalten beispielsweise periodisch
angewendet.
[0033] Im Gegensatz zu heute im Einsatz stehenden "Häckslern" lässt sich der gewünschte
Schneidspalt sehr leicht und präzise am ausgebauten Schneidrotor 30 einstellen. Dies
zeigt die Schnittdarstellung Fig. 5 durch den endseitigen Bereich des oberen Stegs
21. In den beidseitigen Aufnahmebohrungen 26 liegt je ein zumindest teilweise prismatischer
Stufenbolzen 27, eine Seite des U-förmigen Stegs liegt auf dem Bolzen 27 auf und wird
- nach Art einer Wippe - mit der Justierschraube 28 in seiner freien Höhe verstellt,
derart, dass die Schneidmesser 32 problemlos rotieren können. Dabei werden die Dicke
des Fördergutes FG und dessen Zähigkeit empirisch mitberücksichtigt.
[0034] Nach mehrfachem Nachschleifen der Messer 32 kann es zudem günstig sein, dass der
Stufenbolzen 27 anders eingelegt wird, um den Schneidspalt auf die optimale Höhe einzustellen.
[0035] Falls im Betrieb in der Zerkleinerungsvorrichtung 1 grosse Erschütterungen und/oder
Vibrationen auftreten, kann es zudem erforderlich sein, die Festellschraube 29 und
den Bolzen 27 mit einem handelsüblichen Lack oder Kleber zu sichern.
[0036] Figur 6 zeigt einen unteren Steg in Schnittdarstellung mit einem fest eingesetzten
zusätzlichen Schneidmesser 32', mit einer Schneidkante 32". Zur optimalen Einstellung
- oder Ermittlung - der Schrägstellung dieses unteren Messers 32' (gegenüber der Drehachse
31) sind auswechselbare Messerbette 24' vorgesehen.
[0037] In gleicher Weise oder analog hierzu kann auch im oberen Steg 21 ein weiteres feststehendes
Schneidmesser 32' eingebaut werden, was insbesondere bei sehr zähem Fördergut FG von
Vorteil ist.
[0038] Ebenfalls können die stationären Schneidmesser gemäss Figur 5 justierbar gemacht
werden, was bei sehr zähem Fördergut FG von Vorteil sein kann. Sämtliche Schneidmesser
werden bevorzugt aus Hartmetall gefertigt und passend geschliffen. Die vorgenanten
Ausführungsbeispiele sind auf ein trockenes Fördergut FG ausgelegt; der Erfindungsgenstand
ist aber nicht darauf beschränkt. Er könnte mit entsprechenden konstruktiven Anpassungen
auch in ein Hydrauliksystem mit einem flüssigen Medium eingebaut werden.
[0039] Bezeichnungsliste
- 1
- Zerkleinerungsvorrichtung (Häcksler)
- 2
- Gehäuse
- 3
- Eintritt (Stutzen)
- 4
- Austritt (Stutzen)
- 5
- Antrieb (3-Phasen Elektromotor)
- 6
- Führungsnut
- 10
- Schneideinheit (Kassette)
- 20
- Stator
- 21
- Oberer Steg (stationär, justierbar)
- 22
- Messerbefestigung (Schwalbenschwanz)
- 23
- Lagerflansche
- 24
- Unterer Steg (stationär)
- 24'
- Steg mit Messerbett
- 25
- Wälzlager (mit Dichtscheiben 2RS)
- 26
- Aufnahmebohrung
- 27
- Sufenbolzen (prismatisch)
- 28
- Justierschraube
- 29
- Feststellschraube
- 30
- Schneidrotor
- 31
- Drehachse
- 31'
- Keilnunt
- 32
- Schneidmesser (rotierend)
- 32'
- Schneidmesser (fix)
- 32a
- Mittelträger (Messer)
- 32b
- Seitenträger (Messer)
- 33a
- Kupplung antriebsseitig
- 33b
- Kupplung an Drehachse
- 34
- Schrägbohrungen(Entstaubungsbohrungen)
- 35
- Spühlbohrungen
- 36
- Anschluss Spühlleitung (Hohlwelle)
- 37
- flache Stirnseiten an 32a
- 40/41
- Pneumatische Förderstrecke
- a
- Keilwinkel
- d
- Drehrichtung
- E
- Einschiebe- (Montage-) Richtung
- FG
- Fördergut
- H
- Häcksel
- - p
- Druck (Vakuum)
1. Zerkleinerungsvorrichtung zum Einbau in eine pneumatische Förderstrecke, für vorwiegend
flächiges, zu entsorgendes Material, insbesondere für Randbeschnitte und gitterartige
Materialreste, bestehend aus einem Gehäuse mit einer seitlichen Eintrittsöffnung für
Füllgut und einer gegenüber liegenden Austrittsöffnung für das zerkleinerte Füllgut,
wobei im Gehäuse ein Stator mit einem zentral gelagerten Schneidrotor, mit wenigstens
einem Schneidmesser, orthogonal zu den Öffnungen, angeordnet ist und dieser Schneidrotor
durch einen Antrieb, in Fliessrichtung des Füllgutes drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (20) und der Schneidrotor (30) als eine auswechselbare Schneideinheit
(10) ausgebildet sind und dass diese Einheit (10) im Gehäuse (2) seitlich verschieblich
(E) gelagert und fixierbar ist.
2. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (31) des Schneidrotors (30) antriebsseitig den Stator (20) überragt
und mit einem ersten Kupplungsteil (33a) eines Antriebs (5) einschiebbar ist.
3. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidrotor (30) auf seiner Drehachse (31) flanschartige Seitenträger (32b)
und einen Mittelträger (32a) aufweist, welche mit der Drehachse (31) fest verbunden
sind und in Messerbefestigungen (22) Schneidmesser (32) tragen.
4. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidrotor (30) drei schräggestellte Schneidmesser (32) aufweist und dass diese
und die Messerbefestigungen (22) zueinander als Schwalbenschwanz-Verbindungen ausgestaltet
sind.
5. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flanschartigen Seitenträger (32b) des Schneidrotors (30) Schrägbohrungen (34)
aufweisen.
6. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (20) endseitig je einen Lagerflansch (23) aufweist, welche durch wenigstens
zwei Stege (21;24) miteinander lösbar verbunden sind.
7. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg (24) ein stationäres Schneidmesser (32') enthält, dessen Schneidkante
(32") der Drehrichtung (d) des Schneidrotors (30) entgegengesetzt ist.
8. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest der Schneidspalt zwischen den Schneidmessern (32) und dem oberen Steg
(21) in seiner Winkellage und Schneidhöhe (26-28) justierbar ist.
9. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (31) als Hohlwelle ausgebildet und mit Querbohrungen (35) versehen
ist und dass diese Drehachse (31) auf der dem Antrieb (5) gegenüberliegenden Stirnseite
einen Anschluss (36) für ein gasförmiges oder flüssiges Medium aufweist.
10. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelträger (32a) zwischen den Messerbefestigungen (22) flache Stirnseiten (37)
aufweist.