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Die
Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern
von Zerkleinerungsgut wie Abfälle
und/oder Produktionsresten umfassend eine, einen Zerkleinerungsraum
festlegende Wandstruktur, zumindest eine Antriebseinrichtung, welche
wenigstens zwei, im Bodenbereich der Wandstruktur und parallel zueinander
angeordnete Zerkleinerungswellen antreibt, die jeweils an ihrem
Umfang Drehmesser aufweisen und eine zwischen zwei Zerkleinerungswellen
angeordnete Schneidtischeinrichtung, mit jeweils durch eine Öffnung getrennten,
feststehenden Gegenmessern, wobei sich jedes Drehmesser im Betrieb
durch eine ihm zugehörige Öffnung der Schneidtischeinrichtung
abschnittsweise erstreckt.
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Derartige
Zerkleinerungsvorrichtungen werden zum Zerkleinern von Abfällen aller
Art eingesetzt, insbesondere hausmüllartige Abfälle, Sperrmüll oder sperrige
Industrie- und Gewerbemüllabfälle sowie große und sperrige
Produktionsrückstände. In
der Regel setzten sich diese Abfälle
zu unterschiedlichen Anteilen aus Holz, Papier und Kartonagen, Kunststoffen
der unterschiedlichsten Ausprägung
sowie Textilien und Fasern zusammen. Dabei wird das zu zerkleinernde
Gut durch das Zusammenwirken der an der Zerkleinerungswelle angeordneten
Drehmessern und den feststehenden Gegenmessern durch Schneiden,
Scheren, Quetschen, Reißen
und/oder Reiben zerkleinert. Eine solche Zerkleinerung ist sinnvoll
um den Platzbedarf des Abfalls während
der Lagerung bzw. dem Transport zu vermindern. Darüber ermöglichst
u.U. eine solche Zerkleinerung, beispielsweise von Haushaltsmüll und Gartenabfällen, erst
die nachfolgende Weiterbehandlung der Materialien wie Sortieren,
Sichten, Verbrennen oder Kompostieren.
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Eine
derartige Vorrichtung ist beispielsweise in dem europäischen Patent
EP 0 928 222 B1 offenbart.
In diesem Dokument wird gelehrt, die relative Lage von Drehmesser
zu Gegenmesser so einzustellen, dass der Aktionswinkel der Zähne der
Drehmesser mit dem zugeordneten Gegenmesser etwa 90° beträgt, damit
keine wesentlichen Kraftkomponenten in radialer Richtung zu dem
Drehmesser bzw. parallel zu dem Gegenmesser auftreten, die eine
Biegebelastung der Zähne
der Drehmesser bzw. eine uneffektive Verschiebung des Materials
zu dem Gegenmesser zur Folge haben würden.
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Der
Zerkleinerungsvorgang beruht jedoch nicht nur auf dem Schneiden
oder Brechen des Guts durch die Flanken der Drehmesser bzw. der
Gegenmesser, sondern kann durch weitere Prinzipien des Miteinanderwirkens
von umlaufenden und feststehenden Messern unterstützt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung derart
weiterzubilden, dass sich die Zerkleinerungsleistung erhöht.
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Diese
Aufgabe löst
die vorliegende Erfindung auf überraschend
einfache Weise schon mit einer Zerkleinerungsvorrichtung mit den
Merkmalen von Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass die Schneidtischeinrichtung eine
vorstehende, sich insbesondere ungefähr parallel zu den beiden Zerkleinerungswellen
erstreckenden Brechkante umfasst, wobei die den Drehmessern der
einen Zerkleinerungswelle zugehörigen
Gegenmesser in Querrichtung zu dieser Brechkante auf der einen Seite
der Kante und die den Drehmessern der anderen Zerkleinerungswelle
zugehörigen
Gegenmessern in Querrichtung auf der anderen Seite der Brechkante
der Schneidtischeinrichtung angeordnet sind und wobei sich die Drehmesser
der beiden Zerkleinerungswellen jeweils radial über die Brechkante der Schneidtischeinrichtung
hinaus erstrecken.
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Wie
angegeben, kann diese Brechkante parallel zur einer Zerkleinerungswelle
verlaufen, ferner muss sie nicht unbedingt geradlinig verlaufen,
sondern kann sich beispielsweise auch wellenförmig, d.h. mit einer Querkomponente
zwischen den beiden Zerkleinerungswellen erstrecken.
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Dabei
bezeichnet der Begriff Zerkleinerungsraum einen Bereich oberhalb
der Gegenmesser, in welchem sich das Gut vor der Zerkleinerung sammelt.
Ein solches Volumen wird durch eine Wandstruktur, insbesondere eine
umlaufende Wandstruktur der Vorrichtung festgelegt, welche beispielsweise die
Form eines Trichters besitzen kann. Mit der Bezeichnung Bodenbereich
ist somit der Bereich gemeint, welcher nach unten den Zerkleinerungsraum beschränkt und
der im Wesentlichen durch die Schneidtischeinrichtung(en) und die
Zerkleinerungswellen festgelegt wird. Es versteht sich, dass in
diesem Sinne der Bodenbereich bei solchen Zerkleinerungsvorrichtungen
nicht in jedem Fall eben sein muss.
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Die
sich in dem Zerkleinerungsraum erstreckende Brechkante der Schneidtischeinrichtung
ist der Bewegungsrichtung der umlaufenden Messer entgegengerichtet,
wodurch das zu zerkleinernde Material im Vergleich zu herkömmlichen
Zerkleinerungsvorrichtungen zusätzlich
an mehreren Stellen einer hohen lokalen Druckbelastung ausgesetzt
wird. Insbesondere an den Stellen, an welchen die Kantlinie durch
die Öffnungen
unterbrochen ist, durch welche sich die Drehmesser bewegen, entsteht
eine hohe punktuelle Belastung, wodurch die Zerkleinerung des Materials
unterstützt
wird. Diese nach oben gerichtete Brechkante schafft dar über hinaus
eine vergleichsweise instabile Lage für das zu bearbeitende Material,
da dieses allein durch seine Gewichtskraft entweder zur einen oder
anderen Seite der Kante, d.h. entweder zu der einen oder der anderen
Zerkleinerungswelle gelenkt wird. In Verbindung mit der angegebenen Überlappung
der Wirkdurchmesser der beiden Wellen hat dies zur Folge, dass auch
dünne,
flächig
ausgedehnte Materialien wie beispielsweise Sperrholztafeln sicher
erfasst werden. Insofern kann auch das bei herkömmlichen Zerkleinerungsvorrichtungen
häufig
auftretende Problem behoben werden, dass sich flächige Teile vertikal aufrecht
stehend in der Mitte zwischen beiden Rotoren auf ein eher horizontal
ausgerichtetes Gegenmesser abstützen
und nicht sicher eingezogen werden. Bei der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung
wird eine solche Brückenbildung,
die unter Umständen das
manuelle Ausräumen
der Vorrichtung erfordern würde,
verhindert. Sollte sich dagegen ein voluminöses Teil doch in einer stabilen
Lage auf dieser Kante abstützten,
führt die Überlappung
der Flugkreise der beiden Zerkleinerungswellen dazu, dass dieses
Teil unter der von der Brechkante ausgehenden Zerkleinerungswirkung
zerkleinert wird.
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Es
ist kann vorteilhaft sein, wenn die jeweils durch eine Öffnung in
der Schneidtischeinrichtung getrennten Gegenmesser etwa senkrecht
zu den Achsen der Zerkleinerungswellen und etwa parallel zueinander
angeordnet sind. Andererseits ist es jedoch beispielsweise auch
möglich,
dass die beiden an den Längskanten
einer Öffnung
angeordneten Gegenmesser zumindest abschnittsweise nicht parallel
zueinander verlaufen. Insbesondere könnten an eine solche Gestaltung
auch die Flanken des sich in die jeweilige Öffnung erstreckenden Drehmessers angepasst
sein.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Wenn
die in den Zerkleinerungsraum hineinragende Schneidtischkante, d.h.
die besagte Brechkante etwa senkrecht zu den Gegen messern angeordnet
ist, kann beim Zerkleinerungsprozess sichergestellt werden, dass
auch Material, welches aufgrund seiner Eigenschaft wie Faserverlauf,
Struktur oder Wachstumsrichtung vorzugsweise nur in einer Richtung
bricht, wirkungsvoll zerkleinert wird. Insofern weist die in den
Zerkleinerungsraum hineinragende Brechkante der Schneidtischeinrichtung
eine für
den Zerkleinerungsprozess unterstützende Wirkung auf, was insbesondere
dann der Fall ist, wenn die beiden zur Schneidtischeinrichtung benachbarten Zerkleinerungswellen
entgegengesetzt drehen, sodass das Aufgabematerial von den Wellen
bzw. deren Messern in den Bereich zwischen den Wellen gezogen wird,
in welchem die angegebene Schneidtischgeometrie mit den beschriebenen
Vorteilen wirkt.
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Die
Antriebseinrichtung kann einen oder mehrere Motoren umfassen, welcher
bzw. welche die zumindest zwei Zerkleinerungswellen antreiben. Dabei
kann es vorgesehen sein, dass die Bewegungen der zumindest beiden
Zerkleinerungswellen individuell bezüglich Drehrichtung und/oder
Drehgeschwindigkeit einstellbar sind.
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Als
Antriebseinrichtung für
die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung
sind insbesondere hydraulische Direktantriebe, d.h. langsam laufende Hochmomentmotoren
ohne Getriebeuntersetzung oder durch ein Getriebe untersetzte Hydraulikmotoren
einsetzbar.
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Es
kann vorteilhaft sein, wenn die Schneidtischeinrichtung zwei Auflageflächen für das Zerkleinerungsgut
festlegt, welche sich in der vorstehenden Kante schneiden, wobei
die jeweiligen Gegenmesser der einen Zerkleinerungswelle an der
ersten Auflagefläche
und die jeweiligen Gegenmesser der anderen Zerkleinerungswelle an
der zweiten Auflagefläche angeordnet
sind. Dabei können
diese Auflageflächen auch
gekrümmt
sein.
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Es
hat sich herausgestellt, dass die beschriebene Wirkung der zusätzlichen
Kante für
den Zerkleinerungsprozess sehr vorteilhaft auftritt, wenn sich die Auflageflächen unter
einem Winkel zur Festlegung der beschriebenen vorstehenden Kante
von etwa 60–120° schneiden.
Eine besonders einfache Gestaltung der Schneidtischeinrichtung ist
gegeben, wenn diese Auflageflächen
eben gestaltet sind. Je nach Schnittwinkel der Flächen resultiert
eine mehr oder weniger spitze bzw. stumpfe Kante. Insofern kann über den
Winkel diese beim Zerkleinerungsprozess mitwirkende Kante auf das
zu zerkleinernde Material angepasst werden. Besonders vorteilhaft
kann der Schnittwinkel der Auflageebenen etwa 90° betragen, wobei die Schneidtischeinrichtung
relativ zu den Zerkleinerungswellen derartig angeordnet ist, dass
die vorstehende Kante der Schneidtischeinrichtung etwa auf der Verbindungslinie
der Achsen der beiden jeweils benachbarten Zerkleinerungswellen
liegt.
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Um
ein weiteres Wirkprinzip für
den Zerkleinerungsprozess bereitzustellen, kann vorgesehen sein,
dass zusätzlich
zu den beiden durch eine Öffnung
getrennte, und insbesondere etwa parallel zueinander und etwa senkrecht
zu den Achsen der Wellen verlaufenden Gegenmessern ein weiteres
Gegenmesser vorgesehen ist, das sich an der Öffnung im wesentlichen senkrecht
zu den beiden anderen Gegenmessern erstreckt. Dieses weitere Gegenmesser
wirkt demnach mit dem radialen Endabschnitt des zugeordneten Drehmessers,
d.h. mit der Spitze des Zahns des Drehmessers zum wirksamen Abscheren
zusammen. Als feststehende Werkzeuge bei der erfindungsgemäß ausgebildeten
Zerkleinerungsvorrichtung wirken dann vorteilhaft die vorstehende,
jeweils durch die Öffnungen
für die Drehmesser
unterbrochene Kante der Schneidtischeinrichtung, die an den Längsseiten
der jeweiligen Öffnungen
verlaufenden Gegenmesser, und das zu den beiden Gegenmessern etwa
senkrecht sich erstreckende dritte Gegenmesser.
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Um
einen einfachen Austausch der feststehenden Werkzeuge, d.h. insbesondere
der Gegenmesser bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass die
Schneidtischeinrichtung durch einen langge streckten, prismenartigen
Block bereitgestellt ist, welcher zur Gestaltung der Gegenmesser
jeweils axial beabstandete Ausnehmungen oder Öffnungen aufweist. Ein solcher
Block kann beispielsweise aus einem Vollmaterial bestehen, in welchem
die für
die Drehmesser notwendigen Schlitze, d.h. Öffnungen eingearbeitet sind.
Dabei können
die Gegenmesser entlang der Kanten der Schlitze angebracht werden. Es
ist jedoch in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform auch möglich, dass
die Kanten des Blocks selbst als Gegenmesser verwendet werden. Zum Schutz
der Kanten kann wiederum vorteilhaft vorgesehen sein, dass diese
mit einer Hartmetall-Aufschweißung
versehen sind, damit eine hohe Standzeit bereitgestellt werden kann.
Gleiches gilt natürlich auch
für die
vorstehende Kante des Schneidtisches, welche insbesondere parallel
zur Zerkleinerungswelle verlaufen kann und jeweils unterbrochen
durch die Öffnungen
für die
Drehmesser ist. Vorteilhaft kann dieser Block als Ganzes oder sequenziert
aus der Vorrichtung entnommen werden, was die Umrüstzeit verringert,
da mit einem einzelnen Austausch gleichzeitig mehrere feststehende
Messer gewechselt werden können.
Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die Schneidtischeinrichtung
auf einer langgestreckten, parallel zu einer Zerkleinerungswelle verlaufenden
Traverse lösbar
befestigt ist, wobei diese Traverse fest mit der Zerkleinerungsvorrichtung, insbesondere
mit dessen Gehäuse
verbunden sein kann. Vorzugsweise können die Schneidtischeinrichtung
und die als Unterlage dienende Traverse geometrisch so ausgebildet
sein, dass während
des Betriebs die dann an dem Schneidtisch angreifenden Kräfte dafür sorgen,
dass die Schneidtischeinrichtung in ihrem Sitz zentriert wird. Dies
kann beispielsweise durch das Vorsehen von kongruenten prismatischen
Anlageflächen
der Schneidtischeinrichtung bzw. der Traverse erreicht werden. Die
Traverse kann dabei fest mit dem Maschinengehäuse verbunden werden, da diese
keinem Verschleiß unterliegt und
insofern nicht ausgetauscht werden muss.
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Es
kann zweckmäßig sein,
wenn die Schneidtischeinrichtung mit der Traverse verschraubt ist.
Dabei können
eine Mehrzahl von Bohrungen vorgesehen sein, welche sich axial beabstandet
von schräg
unten durch die Traverse erstrecken und korrespondierend zu Gewindebohrungen
in der Schneidtischeinrichtung angeordnet sind. Jeweils eine Befestigungsschraube
kann so in die zugehörige
Bohrung in der Traverse eingeführt
und in die korrespondierende Gewindebohrung in der Schneidtischanordnung
eingeschraubt werden. Darüber
hinaus kann vorgesehen sein, dass sich jeweils eine Gewindebohrung
in der Schneidtischeinrichtung, welche beispielsweise als Gegenmesserblock
ausgebildet sein kann, derartig erstreckt, dass sie etwa senkrecht
zu einer Auflagefläche
für das
Zerkleinerungsgut an dem Schneidtisch verläuft. Somit erzeugt eine während des
Betriebes auftretende Kraft auf die entsprechende Auflagefläche, welche
durch das Eingreifen der Drehmesser auf das auf der Auflagefläche ruhende
Zerkleinerungsgut entsteht, keine zusätzliche Belastung der Schraubverbindung
zwischen Traverse und Schneidtisch.
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Um
zu vermeiden, dass sich Material im Zwischenraum zwischen axial
beabstandeten Drehmesser um die Welle herum wickelt, kann vorgesehen sein,
dass an dem Zerkleinerungstisch bzw. der Traverse axial beabstandete,
feststehende Abstreifbleche angeordnet sind, welche jeweils mit
einem zugeordneten, an der Zerkleinerungswelle angebrachten Abstreifblech
zusammenwirken. Besonders zweckmäßig kann
es dabei sein, wenn sich die Schraubenbolzen der Schraubverbindung
zwischen Schneidtisch und Traverse auch durch die feststehenden
Abstreifbleche erstrecken, so dass diese einfach befestigbar sind
und gleichzeitig auch zu dem zugeordneten Abstreifblech an der Zerkleinerungswelle
axial justiert sind.
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Es
kann zweckmäßig sein,
wenn die Drehmesser jeweils in ihrer zugeordneten Öffnung in
der Schneidtischeinrichtung im wesentlichen mittig verlaufen, d.h.
der Abstand zwischen den beiden parallel zum Radiusvektor der Welle
verlaufenden Gegenmessern etwa gleich ist.
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Herkömmlicherweise
sind axial beabstandet mehrere Drehmesser auf dem Umfang der Zerkleinerungswelle
befestigt. Um einen schnellen Austausch verschlissener Drehmesser
bereitzustellen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass axial
beabstandet auf dem Umfang der Zerkleinerungswelle radial nach außen erstreckende
Befestigungsflansche angeordnet sind, an die jeweils lösbar zumindest
ein Drehmesser befestigt werden kann. Insofern ist es mit der Erfindung
auch kein Problem mehr, ein einzelnes Drehmesser zu wechseln, das
beispielsweise aufgrund einer außergewöhnlich hohen Belastung beschädigt oder
zerstört
wurde, was bei herkömmlichen
Zerkleinerungsvorrichtungen unter Umständen den Austausch einer Zerkleinerungswelle
erforderlich gemacht hätte.
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Um
sicherzustellen, dass die lösbare
Verbindung zwischen dem Befestigungsflansch und dem jeweiligen Drehmesser
zur Übertragung
der notwendigen Kräfte
und Momente in der Lage ist, kann vorgesehen sein, dass ein Befestigungsflansch
zumindest eine Befestigungsaufnahme in Form einer sich axial erstreckenden
Ausnehmung aufweist zur Aufnahme eines Drehmessers, wobei sich das
Drehmesser mit einem Basisabschnitt beim Auftreten von Tangentialkräften auf
das Drehmesser in einem Formschluss mit dem Befestigungsflansch
befindet. Dieser Formschluss stellt sicher, dass alle Maschinenkräfte auf das
Zerkleinerungsgut übertragen
werden. Die Fixierung des Drehmessers am Flansch kann in diesem Fall über eine
einfache Reibschlussverbindung wie eine Schraubverbindung beispielsweise
mit axial verlaufenden Schraubenbolzen erreicht werden.
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Um
gleichzeitig auch eine automatische Zentrierung des Drehmessers
in der Befestigungsaufnahme zu erreichen, kann vorgesehen sein,
dass die Befestigungsaufnahme und der Basisabschnitt eines Drehmessers
derartige komplementäre
Anlageflächen
aufweisen, dass beim Auftreten von Tangentialkräften auf das Drehmesser eine
radiale nach innen gerichtete Kraft auf das Drehmesser erzeugt wird,
sodass dieses in seinem Sitz in der Befestigungs aufnahme während des
Betriebes der Vorrichtung zentriert wird.
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Grundsätzlich sind
je nach Anwendung ein oder mehrere Drehmesser an einem solchen Befestigungsflansch
anbringbar. Für
eine universell verwendbare erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung
hat sich das Vorsehen von zwei umfänglich beabstandeten Drehmessern
an einem Befestigungsflansch als vorteilhaft herausgestellt. Die
Zerkleinerungswellen solcher Vorrichtungen können je nach Betriebssituation
vor- oder auch zurückgedreht
werden. Insofern ist es zweckmäßig, wenn
zumindest eines der vorgesehenen Drehmesser so ausgebildet ist,
dass es in beide Drehrichtungen der Welle wirkt. Beispielsweise
kann von zwei auf einem Befestigungsflansch angebrachten und umfänglich beabstandeten
Drehmessern eines in beide Drehrichtungen der Welle wirken, während das
andere nur arbeitet, wenn die Welle in eine bestimmte Richtung dreht. Hierzu
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Drehmesser zwei Zähne aufweist,
jeweils ein Zahn in eine der beiden Richtungen, wobei dieses Drehmesser
zu einer, einen Radiusvektor und axialen Vektor umfassenden Ebene
spiegelbildlich ausgebildet ist.
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Um
eine Zerkleinerung des Aufgabematerials auch im Bereich der Wandstruktur
der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung
bereitzustellen, kann an der Wandstruktur und parallel zu einer
Zerkleinerungswelle ein äußerer Schneidetisch
angeordnet sein, welcher sich aus einer Mehrzahl von beabstandeten,
in axialer Richtung hintereinander angeordneten Prismen, insbesondere
Quadern zusammensetzt. Bei der üblichen
Drehrichtung der beiden Zerkleinerungswellen wird demnach Material
im Randbereich, d.h. in der Nähe
der Wandstruktur von Drehmessern erfasst und in den Bereich zwischen beiden
Zerkleinerungswellen gebracht bzw. das Material im Bereich der Wandstruktur
durch die von unten nach oben verlaufenden Drehmesser zerkleinert bzw.
mitgenommen. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Drehmesser
der zum äußeren Schneidetisch
benachbarten Zerkleinerungswelle durch die Lücken zwischen den Prismen hindurchgeführt werden
und ein Ge genmesser durch jeweils eine Kante an der Stirnseite eines
Prismas bereitgestellt ist. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn
die Lücken
zwischen den Prismen größer sind
als die Ausnehmungen oder Löcher
für die
Drehmesser in der mittleren Scheidtischanordnung. Wenn die Prismen
an der Wandstruktur befestigt sind, kann die Belastung der Seitenwände so geringer
gehalten werden, da sich auf diese Weise außen größere Schnittspalten ergeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben eines Beispiels
und weiterer erfindungswesentlicher Merkmale unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen erläutert,
wobei
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zerkleinerungsmaschine,
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2 die
in 1 dargestellte Zerkleinerungsmaschine in einer
Aufsicht,
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3 eine
Detailansicht von 1,
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4a und 4b die
in 1 gezeigte Zerkleinerungsmaschine in einer Schnittdarstellung senkrecht
zur Achse in zwei unterschiedlichen Drehstellungen der Zerkleinerungswellen,
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5 die
Befestigung eines Gegenmesserblocks auf einer Traverse,
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6a und 6b den
Aufbau eines ersten mit der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsmaschine verwendbaren
Messers in einer Aufsicht und einer perspektivischen Ansicht und
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7a und 7b den
Aufbau eines zweiten mit der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsmaschine
verwendbaren Messers in einer Aufsicht und einer perspektivischen
Ansicht
zeigt.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäß ausgebildete
Zerkleinerungsmaschine 1 dargestellt, wie sie beispielsweise
zur Zerkleinerung von Hausmüll
Anwendung findet. Diese umfasst ein Gehäuse 20, welche sich
aus zwei Seitenblechen 24 und zwei Stirnflächen 23 zusammensetzt.
Wie zu erkennen, ist die dargestellte Zerkleinerungsmaschine als
modulare Einheit aufgebaut, welche mit Stellflanschen 21 auf eine
nicht dargestellte Fördereinrichtung
abstellbar ist, mit welcher das zerkleinerte Gut wegtransportiert wird.
In gleicher Weise umfasst die dargestellte Zerkleinerungsmaschine 1 einen
oberen umlaufenden Flansch 25, auf welchem eine Zuführeinrichtung,
beispielsweise in Form eines Trichtergefäßes aufsetzbar ist. Die Maschine
weist zwei Zerkleinerungswellen 30 auf, die sich parallel
zueinander im Innern des Gehäuses 20 erstrecken.
Außerhalb
des Gehäuses ist
für jede
Zerkleinerungswelle ein hydraulischer Direktantrieb 10 angeordnet,
welcher die jeweilige Welle antreibt. Die Seitenflächen 22 des
Gehäuses
sind schräg
ausgebildet, wodurch das von oben eingeführte zu zerkleinernde Gut in
Richtung zu den Zerkleinerungswellen abgelenkt wird.
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Eine
einzelne Zerkleinerungswelle 30 weist axial beabstandet
mehrere Befestigungsflansche 32 auf, die fest mit der Welle
verbunden sind. In unten stehend beschriebener Art und Weise sind
an diesem Befestigungsflansch 32 jeweils umfänglich beabstandet
zwei Drehmesser 40 bzw. 41 angeordnet, die einen
einzelnen Schneidezahn bzw. zwei Schneidezähne aufweisen. Zwischen den
Wellen ist eine Schneidtischeinrichtung in Form eines langgestreckten
Quader 60 angeordnet, der an den entsprechenden axialen
Stellen der Messer Öffnungen
aufweist, sodass sich die Messer zumindest teilweise durch den Quader
hindurch bewe gen können.
Dieser Quader stellt mit den in senkrechter Richtung zur Achse der
Wellen 30 verlaufenden Kanten die Gegenmesser für die Drehmesser
bereit, worauf unten stehend näher
eingegangen wird.
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An
den Außenseiten
der Wellen 30, d.h. benachbart zu den Seitenwänden, sind
Gegenmesserblöcke 50 platziert,
die auch mit den Drehmessern zur Zerkleinerung des Aufgabeguts zusammenarbeiten,
worauf auch unten stehend näher
eingegangen wird. Diese äußeren Gegenmesserblöcke sind
an der jeweiligen Seitenwand 24 verschraubt und axial zueinander
beabstandet, damit sich die Messer zwischen den Blöcken hindurch
bewegen können.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
verlaufen alle Drehmesser mittig zu den beiden, diesen Messern zugeordneten
und parallel zu einem Radiusvektor der Welle 30 verlaufenden
Gegenmessern. Wie in der Figur auch erkennbar, sind die Messer auf einer
Welle umfänglich
versetzt angeordnet um soweit wie möglich eine Schlagbelastung
zu vermeiden, die unter Umständen
auftreten könnte,
wenn alle Messer bei einem langgestreckten Gegenstand gleichzeitig
in Eingriff mit diesen kommen. Die beiden Wellen, zusammen mit den
Gegenmesserblöcken 50, 60 bilden
einen Art Boden der Vorrichtung, an welchem sich das Aufgabegut
sammelt und in die Vorrichtung eingezogen und zerkleinert werden kann.
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Um
zu vermeiden, dass in den Bereichen der Wellen, welche den Zwischenraum
zwischen zwei Befestigungsflanschen darstellen, Material aufgedreht
wird, sind in diesen Lückenabschnitten
der Zerkleinerungswellen umfänglich
beabstandet Abstreifbleche 33 angeordnet, welche mit zugeordneten
Abstreifblechen 71 zusammenwirken, die an dem inneren Gegenmesserblock 60 bzw.
Schneidtisch befestigt sind. Darauf wird untenstehend mit Bezug
auf die 4a, b näher eingegangen.
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Die
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Zerkleinerungsmaschine 1 ist
in einer Aufsicht nochmals in 2 gezeigt.
Zu erkennen sind wiederum die außen am Gehäuse angebrachten hydraulische Direktmotoren 10, über welche
die Zerkleinerungswellen 30 angetrieben werden. Mit den
Bezugszeichen 11, 12 sind die Lager der Zerkleinerungswellen angegeben.
Der innere Gegenmesserblock in Form eines Quaders ragt mit einer
Kante 61 in den Zerkleinerungsraum hinein und ist insofern
beim Zerkleinerungsprozess auch als Brechkante wirksam. In dieser
Hinsicht ist die Kante 61 der Teil des Schneidtisches,
welcher am weitesten in diesem Zerkleinerungsraum hineinragt. Wie
zu erkennen, verlaufen die Messer beider Zerkleinerungswellen 30 jeweils über diese
Kante hinaus, sodass eine Überlappung der
Wirkdurchmesser beider Zerkleinerungswellen oder Rotoren eingestellt
ist. Die in dem Block zur Durchführung
der Messer eingearbeiteten Öffnungen 65 stellen
insgesamt drei Gegenmesser für
die Drehmesser bereit, einerseits die sich in senkrechter Richtung
zur Achse der Wellen 30 und parallel zueinander erstreckenden
Gegenmesser 62, 63 und andererseits die mit dem
radialen Kopfende des Zahns eines Drehmessers zusammenwirkende,
axialparallel zur Welle 30 verlaufende Kante 64.
In dem angegebenen Beispiel können
diese Öffnungskanten 62, 63, 64 als Schnittkanten
verwendet werden, insbesondere wenn diese mit einer Hartmetall-Aufschweißung versehen
sind. Aus der Zeichnung ist auch erkennbar, dass die Messer eine
gewisse Dicke, d.h. eine Erstreckung in axialer Richtung der Welle
aufweisen, wobei die Messer in einem Basisabschnitt, siehe 3 in eine
entsprechende Ausnehmung in dem Befestigungsflansch angeordnet sind,
derart, dass sich beim Auftreten einer tangential verlaufenden Kraft ein
Formschluss zwischen dem jeweiligen Messer und dem Befestigungsflansch
ergibt.
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Die
genauen geometrischen Verhältnisse bezüglich der
Zerkleinerungswellen, der Drehmesser sowie der stationären Gegenmesser
gehen aus einem Detailausschnitt von 1 hervor,
der in 3 dargestellt ist. Zwischen den beiden benachbart
angeordneten und parallel verlaufenden Zerkleinerungswellen 30 ist
der Schneidtisch in Form eines Gegenmesserblocks 60 platziert,
wel cher etwa diagonal aufgestellt ist und so mit einer als Brechkante wirkenden
Kante 61 in den Zerkleinerungsraum hineinragt. Gut zu erkennen
sind die parallel zum Radiusvektor der Wellen 30 verlaufenden
stationären
Gegenmesser 62, 63, welche im Bezug auf die Welle
radial außen über die
achsparallel verlaufende Kante bzw. Gegenmesser 64 verbunden
sind. Die Befestigungsflansche 32 bzw. Messer 40, 41 sind
axial zueinander versetzt, sodass sich der Wirkungsquerschnitt der
Rotoren wie beschrieben überschneiden kann,
indem sich die Messer in ihrer radialen Erstreckung in der ihr zugehörigen Öffnung 65 über die Kante 61 hinaus
erstrecken. Der innere Gegenmesserblock 60 stellt zwei
Auflageflächen 67, 66 bereit, auf
denen das Zerkleinerungsgut aufliegen kann, wenn es beispielsweise
durch das zugeordnete Drehmesser zerbrochen wird.
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Jeweils
auf einem Befestigungsflansch 32 sind umfänglich beabstandet
zwei Messer 40, 41 vorgesehen, die über axiale
Bolzen, welche sich axial durch den Befestigungsflansch hindurch
erstrecken, befestigt sind. Während
das Messer 40 einen einzelnen Zahn aufweist, umfasst das
Messer 41 zwei Zähne,
die spiegelbildlich zu einer Ebene ausgebildet sind, welche die
Achse und den Radiusvektor der Welle an der Stelle des Zahns enthält. Auf
den Aufbau der Messer wird untenstehend mit Bezug auf die 6a,
b und 7a, b näher
eingegangen.
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Demnach
wirken bei einer Drehung der Zerkleinerungswelle in eine Richtung
zwei Zähne
auf dem Umfang der Welle, während
bei einer Drehung in die andere Richtung nur ein einzelner Zahn
mit dem inneren Gegenmesserblock zum Zerkleinern des sich im Zerkleinerungsraum
befindlichen Materials zusammenwirkt. Beim herkömmlichen Zerkleinerungsvorgang
rotieren beide Wellen entgegengesetzt, derart, dass Material im
Bereich der Seitenwände
von den jeweiligen Messern in Richtung zum inneren Gegenmesserblock
transportiert und dort zerkleinert wird, d.h. die in der Figur linke
Welle dreht im Uhrzeigersinn, während
die in der Figur rechts dargestellte Welle gegen den Uhrzeigersinn
dreht.
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Beispielsweise
nach einem Festfahren der Vorrichtung aufgrund zu hoher Belastung
können beide
Wellen zur Lösung
des Staus in die jeweils andere Richtung bzw. auch gleichsinnig
bewegt werden. Der Einfachheit halber wurden in der Figur die Drehmesser
bzw. die Kanten 62, 63, 64 mit gleichen Bezugszeichen
versehen, da sie die gleiche Funktion aufweisen. In dieser Hinsicht
wurde sowohl die achsparallele Schneidkante eines Gegenmessers der
linken Welle als auch das achsparallele Gegenmesser eines Messers
an der rechten Welle mit dem Bezugszeichen 64 versehen.
Die Aufnahme am Befestigungsflansch 32 ist prismenförmig, der
entsprechende Basisabschnitt 42 des zugehörigen Drehmessers
ist in seinen Flächen
komplementär
ausgebildet, sodass durch die zum Radius schrägen Anlagenflächen beim
Betrieb aufgrund der tangentialen Belastung des Messers eine Kraft
erzeugt wird, welche das Messer in seinem Sitz im Befestigungsflansch
zentriert.
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Wie
schon beschrieben, weist die erfindungsgemäße Zerkleinerungsmaschine an
der Seitenwand angebrachte, in axialer Richtung beabstandete Quaderblöcke auf,
wobei der Abstand zwischen zwei solcher Blöcke 50 größer als
die Messerdicke ist, damit sich diese durch diese Lücke hindurch
bewegen können.
Insofern wirken die stirnseitigen Kanten 51, 52 der
Gegenmesserblöcke 50 als
stationäres äußeres Gegenmesser.
Auch die äußeren Gegenmesserblöcke 50 sind
wie der Gegenmesserblock 60 etwa diagonal aufgestellt,
sodass sie mit einer Brechkante 55 in den Zerkleinerungsraum
ragen.
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Die 4a, 4b zeigen
die erfindungsgemäße Zerkleinerungsmaschine 1 in
einer Schnittdarstellung. Zu erkennen sind wiederum die beiden parallel
verlaufenden Zerkleinerungswellen 30, an denen die Messer 40, 41 über Schrauben 45 angebracht
sind. Der prismenartige Sitz der Messer in der entsprechenden Aufnahme
des Befestigungsflansches ist zu erkennen. Der Schneidtisch, d.h.
der innere Gegenmesserblock 60 ist quaderförmig ausgebildet
und ruht mit zwei Anlageflächen
auf einer sich auch paral lel zu den Wellen erstreckenden Traverse 70.
Zu erkennen ist auch das mit der Traverse befestigte Abstreifblech 71,
welches mit einem komplementär
ausgebildeten Abstreifblech 33 an der Zerkleinerungswelle
zusammenwirkt um zu verhindern, dass sich zwischen zwei auf einer
Welle axial beabstandeten Messern im Aufgabegut befindliche Stoffe wie
Drähte,
Bänder,
Schnüre,
Fasern oder lange Textilreste etc. um die Welle wickeln.
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Das
Wechseln der inneren Gegenmesser wird durch einfaches Entfernen
des Blockes 60 und Einsetzen eines neuen Blockes erreicht.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist dieser innere Gegenmesserblock
sequenziert, d.h. er erstreckt sich nicht einteilig parallel zur
Zerkleinerungswelle, sondern in mehreren Stücken, sodass sich hierdurch die
Auswechslung erleichtert bzw. ausgewählte Gegenmesserabschnitte
erneuert werden können.
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Aus
den 4a, b geht auch hervor, dass beim Auftreten von
auf den Gegenmesserblock 60 gerichteten Zerkleinerungskräften die
komplementär ausgebildeten
und aneinander liegenden Anlageflächen der Traverse 70 und
des Gegenmesserblocks 60 so zusammenwirken, dass der Sitz
desselben in der Traverse automatisch zentriert wird.
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Die
beiden ebenen Auflageflächen 66, 67 (siehe 3)
für das
Zerkleinerungsgut weisen in dem angegebenen Beispiel einen Schnittwinkel
von 90° auf.
Die Brechkante 61 des Gegenmesserblocks liegt auf der Verbindungslinie
der Achsen beider Zerkleinerungswellen.
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4b zeigt
gerade den Kontakt des Messers 41 mit dem zugeordneten
Gegenmesser an der entsprechenden Öffnung des Blocks 60.
Wird in der Darstellung an dem Schnittpunkt von Drehmesser und zugehörigem Gegenmesser 63 eine
Tangente t an den Umfang des Drehmessers angelegt, so definieren
diese Tangente t und das Gegenmesser den sogenannten Aktionswinkel α. Dieser
Akti onswinkel zwischen dem Drehmesser und dem stationären Messer
beträgt
in der beschriebenen Ausführungsform
etwa 130°.
Liegt Zerkleinerungsgut zwischen dem Drehmesser und dem Gegenmesser,
ist der Winkel natürlich
noch größer. Insofern
entstehen durch das Zusammenwirken des Drehmessers mit dem feststehenden
Gegenmesser beispielsweise jeweils eine Kraftkomponente längs als
auch quer zu den Gegenmessern. In gleicher Weise wird durch das
Zusammenwirken der Messer beispielsweise eine Kraftkomponente in
radialer Richtung als auch in tangentialer Richtung zu dem Drehmesser
erzeugt. Das Zusammenwirken aller auftretenden Kraftkomponenten
auf das Zerkleinerungsgut ist letztlich für den Zerkleinerungsprozess
verantwortlich.
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Wie
in 4b gezeigt, sind die äußeren Gegenmesserblöcke 50 auch
mit einer in dem Zerkleinerungsraum hineinragenden Brechkante 55 angeordnet
und mittels eines Sitzes 56 und einer Halteplatte 53 an
der Seitenwand 24 verschraubt. Die Winkelhalbierende des
Quaders 50 durch die Kante 55 steht in der angegebenen
Ausführungsform
etwa lotrecht auf dem Radiusvektor der Zerkleinerungswelle, wodurch
ein Aktionswinkel zwischen den Gegenmessern 51, 52 (siehe 3)
und den Drehmessern 40, 41 von etwa 130° eingestellt
ist. Insofern wirkt die Kante 55 an dem äußeren Gegenmesserblock 50 bei einer
Rückwärtsdrehung
der Zerkleinerungswelle 30 in ähnlicher Weise beim Zerkleinerungsprozess
wie die Kante 61 an dem inneren Gegenmesserblock 60, wenn
die Zerkleinerungswelle in Vorwärtsrichtung dreht.
Im letzten Fall wird das Aufgabegut im Bereich der Seitenwand von
den Messern 40, 41 erfasst und in den Bereich
des inneren Gegenmesserblocks 60 transportiert, wo die
Zerkleinerung des Materials stattfindet.
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Da
die äußeren Gegenmesser 51, 52 (siehe 3)
erfahrungsgemäß nicht
so stark beansprucht werden wie die inneren, reicht eine einfache Schraubverbindung
zur Befestigung der äußeren Gegenmesser
an der Seitenwand der Vorrichtung aus. Darüber hinaus kann auch die Kraft
der Zerkleinerungswellen durch geeignete Steuerung der Antriebe in
der Rückwärtsdrehrichtung
entsprechend begrenzt werden.
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5 zeigt
die schon mit Bezug zu den 4a und 4b dargestellte
Befestigung des inneren Gegenmesserblocks 60 auf der mit
dem Gehäuse
fest verbundenen Traverse 70 in einer Schnittdarstellung
quer zur Längsrichtung.
Der hier quaderförmige
Gegenmesserblock 60 ist in einem prismatischen Sitz auf
der Traverse angeordnet, wobei dieser durch die beiden auch langgestreckten
Abstreifbleche 71 bereitgestellt ist, die unter einem Winkel
von etwa 90° zueinander
auf der Traverse ruhen. Der hier quaderförmige Gegenmesserblock 60 liegt
mit seinen ebenen Anlageflächen 68, 69 auf
zugeordneten Flächen
der Abstreifbleche 71 auf, die sich wiederum über zu den
erstgenannten parallelen Anlageflächen an den Anlageflächen 73, 74 der
Traverse 70 abstützen.
In dem dargestellten Beispiel weisen die Anlageflächen 68, 69 des
Gegenmesserblocks 60 und damit auch die Auflageflächen 66, 67 für das Aufgabegut einen
Winkel zur Horizontalen von betragsmäßig etwa 45° auf. Somit ragt die sich in
Längsrichtung
erstreckende und als Brechkante 61 wirkende Schnittlinie
zwischen den Ebenen 66, 67 nach oben in Richtung
zum Zerkleinerungsraum hervor. Zur Befestigung von Gegenmesserblock 60,
Abstreifblech 71 und der Traverse 70 weisen diese
korrespondierende Bohrungen auf, die sich zu den beschriebenen Anlageflächen 73, 74 und 68, 69 senkrecht
erstrecken, wobei die Bohrungen in dem Gegenmesserblock 60 als
Gewindebohrungen ausgebildet sind. Wie in 5 dargestellt,
werden die angegebenen Teile mittels Schraubbolzen 72,
welche sich durch die korrespondierenden Bohrungen erstrecken, miteinander lösbar verbunden.
Durch die beschriebene Befestigung ist gleichzeitig sichergestellt,
dass die Abstreifbleche 71 zu den zugeordneten Abstreifblechen 33 an
den Zerkleinerungswellen justiert und gehaltert sind, siehe beispielsweise
die 4a und 4b.
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Die
besondere Gestaltung der jeweils an einem Befestigungsflansch 32 angebrachten
Messer 40, 41 ist in den 6a, 6b bzw. 7a, 7b dargestellt.
Dabei zeigen die 6a und 6b das Messer 40,
welches einen einzelnen Schneidzahn umfasst in einer Aufsicht und
in einer perspektivischen Ansicht. Das einzelne Messer setzt sich
aus einem, den eigentlichen Schneidezahn umfassenden Arbeitsabschnitt 43 sowie
einen Basisabschnitt 42 auf, mit welchem das Messer an
einem Befestigungsflansch 32 lösbar befestigt ist, siehe 3.
Hierzu weist der Basisabschnitt 42 axial verlaufende Bohrungen 46 auf,
die jeweils mit Muttergewinden in dem Befestigungsflansch 32 der
Zerkleinerungswelle korrespondieren und durch die jeweils ein entsprechender
Schraubbolzen 45 durchführbar
ist, siehe 3. Das Messer 40 weist
im Arbeitsbereich und in Arbeitsrichtung eine keilförmige Schnittkante 47 auf. Der
am Umfang des Messers angeordnete Zahnrücken 48 wirkt mit
einem zugeordneten Gegenmesser 64 zusammen, das sich senkrecht
zu den beiden parallel zum Radiusvektor der Welle verlaufenden Gegenmesser 62, 63 erstreckt,
siehe 3. Wie oben stehend schon dargestellt, sitzt das
Messer 40 im Bereich seines Basisabschnittes 42 in
einer Ausnehmung des Flansches 32 in einem Formschluss.
Der Basisabschnitt 42 ist als Ringsegment ausgebildet, das
mit Bezug auf den Radius an die Zerkleinerungswelle angepasst ist.
Beide Enden des Segmentes weisen Anlageflächen 49 auf, die an
entsprechenden Anlageflächen
der Ausnehmung am Befestigungsflansch anliegen und so gestaltet
sind, dass beim Auftreten einer Tangentialkraft auf das Messer eine Kraftkomponente
erzeugt wird, welche zur Zerkleinerungswelle radial nach innen verläuft und
somit das Messer in seinem Sitz zentriert. Aufgrund des Formschlusses
zwischen Messer und Befestigungsflansch an der Zerkleinerungswelle,
wird dass Messer in axialer Richtung in die Ausnehmung des Flansches
eingeführt,
siehe 3.
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Das
in den 7a und 7b dargestellte Messer 41 mit
Doppelzahnstruktur ist im Bereich des Basisabschnittes 42 gleich
wie das mit Bezug auf die 6a und 6b beschriebene
Messer 40 aufgebaut. Der einzige Unterschied besteht darin,
dass im Arbeitsbereich 43 spiegelsymmetrisch zwei Zähne mit
jeweils einer Zahnspitze 44 sowie einer keilförmigen Schnittkante 47 angeordnet
sind. Insofern zeigt das Messer 41 sowohl bei der Vorwärtsbewegung
als auch bei der Rückwärtsbewegung
der betreffenden Zerkleinerungswelle einen Zerkleinerungseffekt
in Zusammenwirkung mit den feststehenden Gegenmessern.
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Die
beschriebene, spezielle Schneidtischanordnung bei der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung,
bei welcher eine Kante des Schneidtischs nach oben vorragt, hat
zur Folge, dass keine stabile Lage von Aufgabematerial möglich ist,
die sich von der einen Welle bis zur anderen erstreckt. Stattdessen
wird das Material immer zu einer der beiden Wellen bewegt und dann
von dieser eingezogen und zerkleinert. Ferner wird auch sicher verhindert, dass
sich lang gestreckte, flächige
Gegenstände
aufrecht stehend zwischen beiden Zerkleinerungswellen anordnen ohne
dass diese eingezogen werden können.
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Für jedes
Drehmesser ergibt sich an seiner zugeordneten Öffnung eine parallel zur Wellenachse verlaufende
Schneid- und Brechkante und zwei senkrecht zur Wellenachse verlaufende
Schneidkanten. Darüber
hinaus werden auf jeder Seite der Öffnung nicht geradlinig verlaufende
Brechkanten bereitgestellt. Insofern erfolgt die Zerkleinerung durch eine
Kombination verschiedener Wirkprinzipien. Aufgrund der spitz ausgeführten Zähne der
Messer an deren Köpfen
erfolgt ein Aufdornen mit der Spitze der Drehmesser, ein Abscheren
ebenfalls mit der Spitze der Drehmesser an der achsparallel mit
den Wellen verlaufenden Kante der Gegenmesserblöcke und ein Brechen zwischen
zwei Auflagern. Diese Auflager für das
zu zerkleinernde Material werden durch die parallel zum Radiusvektor
der Welle stehenden Gegenmesserkanten gebildet, die sich auf jeder
Seite eines drehenden Messers befinden. Dabei wird die das Brechen
auslösende
Krafteinleitung durch die vordere, sich parallel zum Radiusvektor
erstreckende Kante des Drehmessers erzeugt.
-
- 1
- Zerkleinerungsmaschine
- 10
- Hydraulikmotor
- 11
-
- 12
- Lager
- 20
- Gehäuse
- 21
- Flansch
- 22
- zum
Gehäuseinnern
gerichtete Fläche
des Seitenblechs
- 23
- Stirnblech
- 24
- Seitenblech
- 25
- Umlaufender
Flansch
- 30
- Zerkleinerungswelle
- 32
- Befestigungsflansch
- 33
- Abstreifblech
- 40
- Drehmesser
- 41
- Drehmesser
- 42
- Basisabschnitt
- 43
- Arbeitsabschnitt
- 44
- Messerspitze
- 45
- Schraube
- 46
- Bohrung
- 47
- Schnittkante
- 48
- Zahnrücken
- 49
- Anlagefläche
- 50
- Äußerer Gegenmesserblock
- 51
-
- 52
- Gegenmesser
- 53
- Halteplatte
- 55
- Kante
- 56
- Sitz
- 60
- Innerer
Gegenmesserblock, Schneidtisch
- 61
- Brechkante
- 62
-
- 63
- parallel
zum Radiusvektor der Welle verlaufendes Gegen
-
- messer
- 64
- achsparallel
verlaufendes Gegenmesser
- 65
- Öffnung
- 66
-
- 67
- Auflagefläche
- 68
-
- 69
- Anlagefläche
- 70
- Traverse
- 71
- Abstreifblech
- 72
- Bolzenschrauben
- α
- Aktionswinkel
- t
- Tangente