Materialbearbeitungsmaschine mit Statorjustierung

Abstract

 Beschrieben wird eine Materialbearbeitungsmaschine mit einem Rotor (3) und einem zum Rotor allgemein parallel ausrichtbaren Stator (4), der radial beabstandet zu seiner Achse gehalten ist, in welcher der Stator (4) unter zumindest allgemeiner Erhaltung seiner Ausrichtung auf den Rotor (3) zu und/oder davon weg bewegt werden kann.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Materialbearbeitungsmaschine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

[0002] Materialbearbeitungsmaschinen an sich sind bekannt. Eine Form der Materialbearbeitung ist die Zerkleinerung. Bei einer Vielzahl von Zerkleinerungsmaschinen wird hierbei das Mahlgut in dem Spalt zwischen einer sich drehenden Rotorscheibe und dem gegenüber liegenden ruhenden Stator zermahlen. Der Bereich, in welchem sich Rotor und Stator besonders nahekommen und in welchem daher auch ein Großteil der Zerkleinerung stattfindet, wird als Mahlbahn bezeichnet. Hier tritt im Betrieb ein beachtlicher Verschleiß auf, obwohl längs der Mahlbahn typischerweise austauschbare Elemente aus hoch verschleißfestem Material vorgesehen sind. Dieser Verschleiß verändert die Eigenschaften des zermahlenen Gutes und ist daher unerwünscht. Um einen gleichmäßig großen Spaltabstand zwischen Rotor und Stator zu erhalten, müssen die Mahlelemente daher mehr oder minder regelmäßig ausgetauscht werden; nach dem Austausch ist es erwünscht, Rotor und Stator zueinander so auszurichten, daß sie parallel sind und einen genau vorgegebenen Spaltabstand besitzen. Auch zwischen den Mahlelementwechseln kann eine Spaltverstellung gewünscht sein; etwa bei der Herstellung von Endprodukten wechselnder Feinheit, Anpassung auf unterschiedliche zu zermahlende Ausgangsprodukte usw.

[0003] Die Spalteinstellung erfolgt bislang einerseits, indem die Rotorscheibe axial auf den Stator zu oder von diesem weg bewegt wurde. Dazu war die Rotorachse verschieblich und drehbar gelagert. Da der Rotor mit zugehörigem Antrieb schwer ist, bedarf eine solche Lösung eines hohen Aufwandes.

[0004] Eine weitere bekannte Anordnung wird durch eine Zerkleinerungsmaschine gebildet, bei welcher der Stator an einer Mehrpunktlagerung gehalten ist. Dabei sind drei oder mehr, insbesondere gleichmäßig über den Statorumfang verteilte Befestigungspunkte vorgesehen, an welchen der Stator mittels Druckund Zugschrauben kippbar befestigt ist. Die Verstellung aller Befestigungselemente nacheinander erlaubt einerseits, den Stator zum Rotor parallel auszurichten, um so einen über die Mahlbahn gleichmäßigen Spaltabstand zu erhalten. Andererseits kann der Spaltabstand verstellt werden.

[0005] Nachteilig ist jedoch, daß der Stator bei der Spaltnachstellung nicht parallel zum Rotor bleibt, sondern gegen diesen verkippt wird, weil die Befestigungspunkte nur nacheinander verstellt werden können. Dies ist insbesondere bei geringen Spaltabständen problematisch, weil hier schon eine leichte Verkippung dazu führen kann, daß sich auf der gegenüberliegenden Seite die Mahlelemente von Stator und Rotor berühren.

[0006] Bei einer laufenden Zerkleinerungsmaschine kann dies die sofortige Zerstörung von Maschinenteilen zur Folge haben, so daß eine Justierung nur bei stillstehender Maschine vorgenommen werden kann. Außerdem ist die Einstellung vergleichsweise aufwendig, weil auch zur einfachen Nachstellung des Spaltabstandes stets alle Befestigungsschrauben an der Mehrpunktlagerung verstellt werden müssen.

[0007] Auch bei anderen Materialbe- bzw. -verarbeitungsmaschinen ergeben sich entsprechende Probleme einer Spalteinstellung zwischen einem Rotor und einem Stator. Ein Beispiel hierfür sind Scheibenagglomeratoren.

[0008] Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.

[0009] Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht; bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0010] Eine Lösungsmöglichkeit gemäß der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Maschine mit einem Rotor, einem Stator und einer Befestigung vorzusehen, an welcher der Stator zum Rotor allgemein parallel ausrichtbar und radial beabstandet seiner Achse befestigt ist, wobei der Stator unter zumindest allgemeiner Erhaltung seiner Ausrichtung auf den Rotor zu und/oder davon weg bewegt werden kann. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß möglich, den einmal korrekt zum Rotor ausgerichteten Stator einfach auf den Rotor zu und /oder von diesem weg zu bewegen. Hierzu ist eine Befestigung vorgesehen, in welcher der Stator gleiten kann.

[0011] Die Anordnung wird vorteilhafterweise in die Tür am Maschinengehäuse integriert. In einem solchen Fall wird die Tür mittels Schwenkgelenken am Maschinengehäuse befestigt. Bei Öffnung der Tür wird die gesamte Anordnung vom Rotor weg geschwenkt und bei Schließen der Tür wird der Stator in unmittelbarer Nähe zum Rotor angeordnet und zu diesem ausgerichtet. Es ist mit üblichen Türscharnieren ohne weiteres möglich, einen einmal parallel zum Rotor ausgerichteten Stator mitsamt seiner Halterung immer wieder reproduzierbar in dieselbe Stellung zurück zu schwenken.

[0012] Der Stator wird zur Erzielung der parallelen Ausrichtung bevorzugt an einer justierbaren Mehrpunktbefestigung getragen, mit welcher er in die allgemein parallele Ausrichtung unter Verkippung justiert werden kann. Mit einer derartigen Mehrpunktbefestigung können Fertigungstoleranzen von Rotorscheibe, Stator und/oder Mahlelementen, Rotorachsenfehlstellungen usw. problemfrei kompensiert werden. Die Mehrpunktbefestigung ist bevorzugt zumindest als Dreipunktbefestigung ausgebildet, wobei der Stator mittels Zug- und/oder Druckschrauben angebracht ist, und womit an wenigstens zwei voneinander entfernten Befestigungspunkten eine Verkippung möglich ist. Obwohl eine solche Befestigung zur Einjustierung des Stators in eine allgemein parallele Ausrichtung zum Rotor vollkommen ausreichend ist, können über den Stator auch mehr als drei Befestigungspunkte verteilt werden, um so bei gleicher Auslegung der einzelnen Befestigungspunkte insgesamt höhere Kräfte aufnehmen zu können. Die Mehrpunktbefestigung kann den Stator insbesondere indirekt tragen, nämlich dadurch, daß die Mehrpunktbefestigung eine Lagerung trägt, welche mit dem Stator gemeinsam in die zum Rotor allgemein parallele Ausrichtung hineinjustiert wird.

[0013] Die Mehrpunktbefestigung wird bevorzugt am Außenbereich einer vor den Rotor schwenkbaren Maschinentür vorgesehen.

[0014] Eine bevorzugte Befestigung wird mit einem Gewindegang gebildet, in welchem der mit einem passenden Außengewinde versehene Stator hin- und hergedreht werden kann. Bei dieser Drehung wird der Stator auf den Rotor zu oder von diesem weg bewegt. Dabei bleibt die allgemeine Ausrichtung des Stators zum Rotor erhalten, denn selbst wenn Stator und Rotor nicht vollständig koaxial miteinander fluchten, wird eine Kippung des Stators dennoch sicher vermieden, da lediglich der Punkt nächster Annäherung auf der Mahlbahn durch die Drehung des Stators umlaufen wird. Die Drehung des Stators wird typisch um 15 bis 30° möglich sein, und dabei wird der Spaltabstand zwischen 0,2 und 4 mm variieren.

[0015] Bevorzugt ist ein Stellmittel vorgesehen, welches einerseits an der Befestigung und andererseits am Stator angreift. Zwischen den als Auf- bzw. Widerlager gebildeten Angriffspunkten ist ein Stellglied vorgesehen, welches die Wider- und Auflager aufeinander zu- oder voneinander wegbewegt, und so den Spaltabstand zwischen Stator und Rotor verändert.

[0016] Bevorzugt wird ein Regelkreis gebildet, um den Spaltabstand durch Nachstellung des Stellgliedes und somit des Stators automatisch zu verändern. Als mit einem oder mehreren Sensoren zu erfassenden Regelgrößen können der Spaltabstand selbst, die Temperatur des austretenden Mahlgutes, dessen Feinheit, eine Eigenschaft des in die Maschine gespeisten Mahlgutes oder ein Maschinenparameter wie die Leistungsaufnahme erfaßt werden. Auch bei anderen als Zerkleinerungsmaschinen beziehungsweise Mühlen können Parameter des bearbeiteten Materials erfaßt werden; so ist bei Scheibenagglomeratoren die Temperaturüberwachung besonders sinnvoll.

[0017] Das Stellglied kann durch eine Feingewindespindel gebildet sein, deren Gewindegang allgemein senkrecht zum Gewinde der Lagerung steht, wobei Wider- und Auflager für die Feingewindespindel auf Halterung und Lagerung so angeordnet sind, daß die Drehung der Spindel eine Hin- und Herbewegung des Stators bewirkt.

[0018] Wenn die Mahlbahn auf der Rotorscheibe radial außen liegt, wird es bevorzugt, wenn der Stator radial außerhalb seiner Mahlbahn gehalten wird. Allgemein ist es vorteilhaft, den Stator radial beabstandet zu seiner Achse zu halten, weil so die starken Kräfte auf den Stator am besten aufgenommen werden können.

[0019] Bei einer derartigen Ausbildung ist es auch bevorzugt, wenn radial in der Mahlbahn eine zentrale Öffnung vorgesehen ist, durch welche Mahlgut eingeführt werden kann.

[0020] Die vorliegende Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise nur anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

Fig.1

eine Schnittansicht durch eine Zerkleinerungsmaschine der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2

eine Frontansicht der Zerkleinerungsmaschine von Fig. 1.

[0021] Nach Fig. 1 umfaßt eine allgemein mit 1 bezeichnete Zerkleinerungsmaschine 1 als eine materialbe- bzw. -verarbeitende Maschine mit einem Gehäuse 2 einen Rotor 3 und einen gegenüberliegenden Stator 4.

[0022] Der Rotor 3 ist als mittels eines Elektromotors (nicht gezeigt) angetriebene Rotorscheibe ausgebildet, welche an ihrem radial äußeren Umfang Mahlbahnelemente 3a trägt, die aus hochverschleißfestem Material gebildet und zum leichteren Austausch mittels Bolzen 5a an der Rotorscheibe befestigt sind.

[0023] In der Mitte der Rotorscheibe 3 ist diese an einer Achse 6 mittels eines Bolzen 5b befestigt. Die Achse 6 tritt durch das Gehäuse 2 und ist in einem reibungsarmen Lager 7 drehbar gelagert. Das reibungsarme Lager 7 ist dabei für eine feste axiale Positionierung der Rotorscheibe 3 ausgebildet.

[0024] Auf der Mahlbahnseite der Rotorscheibe 3 können neben den Mahlbahnelementen 3a noch weitere Verschleißschutzanordnungen 8a, 8b vorgesehen sein, mit welchen zu zerkleinerndes Material von der achsnahen Mitte 6 der Rotorscheibe 3 in Richtung auf die Mahlbahnelemente 3a gelenkt werden kann, ohne daß Verschleißschäden an der Rotorscheibe 3a zu befürchten sind.

[0025] Gegenüberliegend der Rotorscheibe 3 ist eine Statorscheibe 4 vorgesehen, welche an ihrem äußeren Umfang ebenfalls Mahlbahnelemente 4a trägt, die mit Bolzen 5c befestigt sind, sowie weitere Verschleißelemente 9, die radial innen der Mahlbahnelemente 4a liegen. Im Zentrum der Statorscheibe 4 ist ein Durchgangsloch 10 vorgesehen, welches für einen ausreichenden Mahlgutstrom dimensioniert ist, der über eine Einfüllbahn 11 durch das Loch 10 geleitet wird.

[0026] Die Mahlbahnelemente 4a des Stators und die Mahlbahnelemente 5a des Rotors sind einander gegenüberliegend und aufeinander zugewandt dicht benachbart mit einem Spaltabstand an der jüngsten Stelle zwischen 0,2 und 4 mm angeordnet. Dies wird erfindungsgemäß durch folgende bauliche Ausgestaltung der Zerkleinerungsmaschine erreicht:

[0027] Die Statorscheibe 4 ist an ihrem wie gezeigt vorzugsweise wulstförmigem Umfang 4b mit einem Außengewinde 4c versehen, welches um den Umfang umläuft.

[0028] Das Außengewinde 4c der Statorscheibe 4 kämmt mit einem passenden Innengewinde 22 einer Halterung 23 , welche die Statorscheibe ringförmig umgibt.

[0029] Die ringförmige Halterung 23 ist justierbar an dem schwenkbar am Maschinengehäuse 2 angelenkten Türrahmen gehalten. Zur Justierung dienen die Druck- und/oder Zugschrauben 24a, 24b, welche gemeinsam mit der dritten Schraube 24c äquidistant über den Umfang verteilt sind. Die dritte Schraube der Anordnung 24c ist wie die beiden anderen Druck- und/oder Zugschrauben ausgebildet, hat jedoch ausschließlich Haltefunktion.

[0030] Nach Fig. 2 ist auf der Außenseite der Statorscheibe ein Auflager 25 vorgesehen für eine Gewindespindel 26, die durch ein mit Gewindeloch versehenes Widerlager 27 gedreht ist. Das auf der Statorscheibe vorgesehene Lager für das Gewindespindelende ist so ausgebildet, daß das Lager relativ zur Spindel geschwenkt werden kann, ohne daß die Spindel anschlägt, und so, daß die Spindel sowohl Druck- als auch Zugkräfte ausüben kann. Hierzu ist die Gewindespindel 26 an ihrem Ende mit einer Kugel versehen, welche in einer entsprechenden Bohrung 25a des Lagers 25 angeordnet ist. An ihrem gegenüberliegenden Ende weist die Spindel 26 ein Handrad 29 auf.

[0031] Die Zerkleinerungsmaschine der vorliegenden Erfindung wird wie folgt justiert und betrieben:

[0032] Zunächst wird bei geöffneter Maschinentüre die Statorscheibe 4 in das Gewinde 22 der Halterung gedreht. Dann wird die Türe vor den Rotor geschwenkt, also in ihre geschlossene Position bewegt und verriegelt. Zu diesem Zweck können Schrauben 30 durch entsprechende Bohrungen in der Tür die gegenüberliegende Gewindelöcher 31 am Maschinengehäuse geschraubt werden.

[0033] Danach werden die Schrauben 24a und 24b justiert, bis sich über den ganzen Umfang der Statorscheibe ein gleichmäßiger Spaltabstand zum Rotor 3 ergibt. Damit ist der Stator parallel zum Rotor ausgerichtet. Danach wird die Gewindespindel 26 so lange gedreht, bis sich ein gewünschter Spaltabstand zwischen Rotorscheibe 3 und Statorscheibe 4 eingestellt hat. Gegebenenfalls wird nun die Gewindespindel mit einer Kontermutter gekontert und somit der Spaltabstand fixiert. Dann wird der Einlauftrichter 11 in die zentrale Öffnung geschoben und die Maschine ist betriebsbereit.

[0034] Wenn im Betrieb eine Veränderung des Mahlgutes gewünscht wird, etwa weil eine feinere Zerkleinerung gewünscht wird, kann die an der Gewindespindel vorgesehene Kontermutter gelöst werden und der Spalt bei laufender Maschine verstellt werden. Die typische Auslegung des Gewindeganges 22 sowie der Feingewindespindel 26 erlaubt dabei eine Justierung des Spaltes von beispielsweise 0,2 bis 4 mm. Die Gewindespindel kann gegebenenfalls auch mit einer Skala oder einem Nonius versehen werden, um den Spaltabstand anzuzeigen.

[0035] Nach der einmal erfolgten Justierung von Stator und Rotor zueinander verbleiben diese unabhängig von der Stellung der Gewindespindel, also der Hin- und Herbewegung im Gewindegang auf den Rotor zu und/oder von diesem weg in Ausrichtung zueinander. Die Einstellung des Spaltabstandes kann durch Betätigung eines einzigen Bedienelementes problemfrei durchgeführt werden und ist so insbesondere von ungelernten Arbeitskräften durchführbar.

[0036] Anders als dargestellt, ist eine Verstellung des Spaltabstandes nicht nur mit einer Feingewindespindel möglich, sondern auch mit hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnungen usw. Die Verstellung muß nicht zwingend manuell erfolgen, sondern kann auch mittels eines Aktuators bewirkt werden. Es ist hierbei insbesondere möglich, den Spaltabstand nicht einfach ein einziges Mal fest auf einen vorbestimmten Sollwert einzustellen, sondern es können erfindungsgemäß auch Regelungen vorgesehen werden, mit welchen die Einstellung im Betrieb automatisch verändert wird. Dazu kann beispielsweise der Spaltabstand optisch oder auf andere Weise abgetastet werden, die Temperatur oder Feinheit des austretenden Mahlgutes oder bestimmte Eigenschaften wie Feuchtegehalt, Härte usw. des zugeführten Materials bestimmt werden und in Steuer- und/oder Regelschleife eine Anpassung des Spaltabstandes vorgenommen werden.

[0037] Es versteht sich, daß die beschriebene Anordnung für eine Vielzahl von Zerkleinerungsaufgaben sinnvoll ist. Weiter ist es möglich, die besondere Anordnung des Stators und seine Justierung auch bei anderen Maschinen als bei Zerkleinerungsmaschinen einzusetzen. Insbesondere für Scheibenagglomeratoren, etwa für die Kunststoffverarbeitung, ist die beschriebene Anordnung vorteilhaft.

Ansprüche

1. Materialbearbeitungsmaschine mit einem Rotor und einem zum Rotor allgemein parallel ausrichtbaren Stator, der radial beabstandet zu seiner Achse gehalten ist, gekennzeichnet durch eine Lagerung, in welcher der Stator unter zumindest allgemeiner Erhaltung seiner Ausrichtung auf den Rotor zu und/oder davon weg bewegt werden kann.

2. Materialbearbeitungsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, an deren Maschinengehäuse wenigstens ein Schwenkgelenk vorgesehen ist, an welchem der Stator und seine Befestigung gemeinsam angelenkt sind und um welches diese vor den Rotor geschwenkt werden können.

3. Materialbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Befestigung als justierbare Mehrpunktbefestigung ausgebildet ist, mittels welcher der Stator in die zum Rotor allgemein parallele Ausrichtung verkippt werden kann.

4. Materialbearbeitungsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die Mehrpunktbefestigung eine Lagerung trägt, in welcher der Stator unter allgemeiner Erhaltung seiner Ausrichtung auf den Rotor zu und/oder davon weg bewegt werden kann und mit welcher der Stator gemeinsam mit dieser und der Halterung in die zum Rotor allgemein parallele Lage gekippt wird.

5. Materialbearbeitungsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die Mehrpunktbefestigung am Außenbereich einer vor den Rotor schwenkbaren Maschinentür vorgesehen ist.

6. Materialbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Befestigung mit einem Innengewinde versehen ist, in welchem die mit einem passenden Außengewinde versehene Statorscheibe auf den Rotor zu und von diesem weg unter allgemeiner Erhaltung ihrer zum Rotor wenigstens etwa parallelen Ausrichtung hin- und hergedreht werden kann.

7. Materialbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Stellmittel umfassend zumindest ein Auflager an der Befestigung, ein Widerlager an der Statorscheibe und ein diese zur Einjustierung eines Spaltabstandes aufeinander zu und/oder voneinander weg bewegendes Stellglied.

8. Materialberbeitungsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, mit einem Regelkreis zur Nachstellung des Stellgliedes, in welchem ein Sensormittel zur Erfassung des augenblicklichen Spaltabstandes, einer Mahlguteigenschaft und/oder eines Maschinenparameters vorgesehen ist.

9. Materialbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied durch eine Feingewindespindel gebildet ist, und eines von Aufund Widerlager als Gewindebohrung für diese Feingewindespindel ausgebildet ist.

10. Materialbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer radial außen auf einer Rotorscheibe liegenden Mahlbahn, worin der Stator radial außerhalb seiner Mahlbahn gehalten ist.

11. Materialbearbeitungsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, worin der Stator eine zentrale Öffnung besitzt, durch welche Mahlgut eingeführt werden kann.

12. Materialbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Zerkleinerungsmaschine handelt.

13. Materialbearbeitungsmaschein nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Scheibenagglomerator handelt.

Zeichnung