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Die Erfindung betrifft Zerkleinerungsmaschine mit einem Rotor, insbesondere einem Messerringzerspaner, sowie einem Verfahren zum Betreiben einer Zerkleinerungsmaschine.
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Für die Herstellung z.B. von Spanplatten bzw. OSB-Platten (englisch oriented strand board) muss Holz in länglichen, schlanken Spänen bereitgestellt werden. Zur Herstellung solcher Späne werden insbesondere Messerringzerspaner genutzt, wie sie z.B. aus der
DE 197 24 325 C1 oder
DE 10 2015 005 642 A1 bekannt sind.
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Das zu zerspanende Holz wird zunächst über einen Einspeiseapparat in Form eines Windsichters geführt. Dabei wird das Aufgabegut durch eine Sichtpassage geleitet, in welcher die verhältnismäßig schweren Teilchen ausgesondert werden. So wird das zu zerkleinernde Aufgabegut, welches Frischholz, Recyclingholz oder eine Mischung hieraus sein kann, vorgereinigt. Der quer geführt Luftstrom, der die Sichtung bewirkt, dient dabei gleichzeitig als fördernde Kraft, der das Aufgabegut in den Zerkleinerungsraum der Zerkleinerungsmaschine befördert.
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Das Aufgabegut trifft dort auf einen Rotor und wird von diesem in Radialrichtung umgelenkt und mittels der Rotorschaufeln des Rotors an einem Messerring vorbeigeführt, der den Rotor kranzförmig und konzentrisch umgibt. An den Messern des Messerringes wird das Aufgabegut zu gewünschten länglichen Spänen verarbeitet. Diese Messer mit ihren Halterungen, wie beispielsweise der Messerträger oder die Klemmplatte, und weiteren Elemente, wie beispielsweise die Verschleißplatten, bilden die eigentlichen Zerkleinerungswerkzeuge. Die Rotorschaufeln umfassen ein oder mehrere Rotormesser, welche das Aufgabegut über die Messer der Zerkleinerungswerkzeuge schieben.
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Es ist dabei ein bekanntes Problem, dass das in Radialrichtung umgelenkte Aufgabegut immer im gleichen relativ begrenzten Bereich auf die Messer des Messerringes trifft, so dass diese Messer in diesem begrenzten Bereich stärker verschleißen, während gleichzeitig in axial daneben liegenden Bereichen die Messer weniger verschlissen sind.
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Um dieses Problem zu lösen ist es beispielsweise bekannt, das pneumatisch zugeführte Aufgabegut über mehrere axial hintereinander gestaffelt angeordnete Prallscheiben mit jeweils zunehmenden Durchmessern in Radialrichtung umzulenken, um so das Aufgabegut über den gesamten axial zur Verfügung stehenden Bereich gleichmäßig zu verteilen. Aufgrund der gestaffelten Anordnung der Prallscheiben ergibt sich aber das Problem, das axial zuströmendes Aufgabegut Flugbahnen von bereits in Radialrichtung umgelenktem Aufgabegut kreuzt und es somit zu Kollision von einzelnen Holzteilen kommen kann, was den störungsfreien Betrieb einer derartigen Zerkleinerungsmaschine entsprechend erschwert.
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Um dieses Problem zu umgehen, wird in der
DE 10 2015 005 642 A1 beispielsweise vorgeschlagen, in dem Zentralbereich des Rotors einen Einsatz in Form eines Verteilelementes anzuordnen, der die Eingangsfläche des Zentralbereiches separaten Kammern zuordnet, die jeweils das in Axialrichtung in sie eintretende Aufgabegut in axial unterschiedlichen Bereichen abgeben.
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Es hat sich aber jetzt herausgestellt, dass die gewünschte möglichst gleichmäßige axiale Verteilung des zu zerspanenden Aufgabegutes sich zum Teil erheblich ändert, wenn sich Parameter während der Produktion ändern wie beispielsweise die Art oder Qualität des zu zerkleinernden Aufgabegutes, die Geschwindigkeit des die pneumatische Förderung übernehmenden Luftstromes oder auch die Rotationsgeschwindigkeit des im Messerringzerspaner angeordneten Rotors und des Verteilelementes im Zentralbereich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Zerkleinerungsmaschine der oben genannten Art und auch ein Verfahren zum Betreiben einer Zerkleinerungsmaschine dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine derartige Veränderung der Verteilung schnell, idealerweise während des Betriebs, zu erfassen ist. Eine schnelle Erfassung gibt dann die Möglichkeit, entsprechende Einstellungen von Maschinenparametern vornehmen zu können und somit über gezielte Änderungen dieser Parameter wieder eine über die Länge des Messers im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung und damit einen gleichmäßigen Verschleiß bewirken zu können.
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Als eine erste Lösung wird eine Zerkleinerungsmaschine mit einem Rotor, insbesondere ein Messerringzerspaner, angegeben, bei welcher das Aufgabegut pneumatisch in axialer Richtung in den zentralen Bereich des Rotors befördert und in radialer Richtung kranzförmig um den Rotor angeordneten im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung verlaufenden mehreren Zerkleinerungswerkzeugen zugeführt wird, wobei der Rotor mehrere Rotorschaufeln zur Bewegung des Aufgabegutes über die Zerkleinerungswerkzeuge umfasst. Die Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass, wenigstens einem Zerkleinerungswerkzeug und/oder einer Rotorschaufel wenigstens ein Sensor zugeordnet ist, der die Belastung des Zerkleinerungswerkzeuges und/oder der Rotorschaufel erfasst.
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Der Vorteil der Erfindung liegt nicht nur darin, dass aufgrund des Sensors bereits im Betrieb eine sich verändernde Belastung und damit einhergehend ein sich verändernder Verschleiß an dem Zerkleinerungswerkzeug und/oder der Rotorschaufel ermittelbar ist, so dass während des Betriebes einem derartigen ungleichmäßigen Verschleiß entgegengewirkt werden, sondern dass auch bei der Einrichtung einer derartigen Zerkleinerungsmaschine die Möglichkeit besteht, die verstellbaren Parameter zu optimieren hinsichtlich einer gleichmäßigen Belastung der Zerkleineru ngswerkzeuge.
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Damit gibt die Erfindung also auch die Möglichkeit, den Betrieb einer Zerkleinerungsmaschine zu verbessern, indem bei einem sich auf Dauer ändernden Parameter, wie beispielsweise einer anderen Art von Aufgabegut, ein anderer Parameter, wie beispielweise die Menge oder die Geschwindigkeit des die axiale Förderung bewirkenden Luftstromes, dauerhaft verändert wird, um so ein gewünschtes gleichmäßiges Verschleißbild an den Zerkleinerungswerkzeugen zu erreichen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass Sensoren über den Umfang der Zerkleinerungsmaschine verteilt angeordnet sind. Mittels der Sensoren kann somit festgestellt werden, wie das Aufgabegut sowohl in radialer wie auch axialer Richtung verteilt den Zerkleinerungswerkzeugen zugeführt wird. Auf Grund der Verteilung können entsprechende Parameter wie Rotationsgeschwindigkeit oder Aufgabemenge für eine optimale Nutzung gesteuert oder geregelt werden.
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Vorzugsweise ist der Sensor in und/oder an einer Klemmplatte des Zerkleinerungswerkzeuges angeordnet.
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Alternativ oder in Kombination ist der Sensor in und/oder an einer Verschleißplatte des Zerkleinerungswerkzeuges angeordnet.
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In einer bevorzugten Form ist der Sensor in und/oder an einem Messerträger des Zerkleinerungswerkzeuges angeordnet.
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Eine alternative Ausführungsform zeichnet aus, dass der Sensor in und/oder an einem Rotormesser der Rotorschaufel angeordnet ist.
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Die Anordnung der Sensoren in und/oder an der Klemmplatte, der Verschleißplatte, dem Messerträger oder dem Rotormesser hängt insbesondere von dem gewünschten Nutzen ab, ob nun ein Druck, eine Kraft, eine Temperatur, ein Verschleiß oder eine vorliegende Menge mittels der Sensoren festgestellt werden soll. Je nach Anwendung kann es vorteilhafter sein, wenn der Sensor innerhalb des jeweiligen Bauteils, beispielsweise Sensoren für Temperatur oder Verschleiß, oder an dem Bauteil selbst angeordnet ist, wie beispielsweise ein Druck- oder Kraftsensor oder auch ein optischer Sensor.
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Bevorzugt sind die Verschleißplatte und/oder Klemmplatte und/oder das Rotormesser aus einer Mehrzahl von Elementen aufgebaut. Elemente sind einzelne Teile der Verschleißplatte, Klemmplatte und/oder des Rotormessers und können insbesondere zur Segmentierung in axialer wie auch radialer Erstreckung der Verschleißplatte, Klemmplatte und/oder des Rotormessers ausgebildet sein. Insbesondere die Segmentierung in axialer Richtung ermöglicht eine Bestimmung der Verteilung des Aufgabegutes über die Tiefe hinweg. Zudem bieten einzelne Elemente den Vorteil, dass bei einem Defekt nicht die komplette Verschleißplatte, Klemmplatte und/oder das Rotormesser ausgetauscht werden, sondern nur das defekte Element.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass zumindest ein Teil der Segmente und/oder Elemente, bevorzugt alle, mit wenigstens einem Sensor zusammenwirken. Durch die Verbindung der einzelnen Elemente mit Sensoren kann eine bessere Auflösung der Daten erzielt werden und somit eine genauere Bestimmung.
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Vorzugsweise ist das Zerkleinerungswerkzeug auswechselbar an einem Halter der Zerkleinerungsmaschine befestigt. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Klemmplatte, die Verschleißplatte und/oder der Messerträger auswechselbar an dem Zerkleinerungswerkzeug angeordnet sind. Im Bedarfsfall kann das komplette Zerkleinerungswerkzeug gewechselt werden oder nur ein Bestandteil des Zerkleinerungswerkzeuges. Dies kann auch abhängig vom Verschleiß und vom Aufwand für den Wechsel erfolgen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Rotorschaufel auswechselbar an einem Halter des Rotors und/oder das Rotormesser auswechselbar an einem Halter der Rotorschaufel befestigt sind. Im Bedarfsfall kann die komplette Rotorschaufel gewechselt werden oder nur ein Bestandteil der Rotorschaufel, insbesondere das Rotormesser. Dies kann auch abhängig vom Verschleiß und vom Aufwand für den Wechsel erfolgen.
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Insbesondere ist der Sensor ein resistiver, optischer, optoelektronischer, piezoelektrischer, elektrochemischer, induktiver, magnetischer oder kapazitiver Sensor. Bevorzugt ist der Sensor ein Kraftsensor, ein Drucksensor, ein Temperatursensor oder ein Verschleißsensor. Die Wahl der Funktionsweise des Sensors hängt dabei vom jeweiligen Einsatzzweck und vom Ort des Einbaus ab. Mittels der Sensoren lassen sich Widerstände, Winkel, Wege, Abstände, Drücke, Kräfte, Beschleunigungen, Geschwindigkeiten, Temperaturen während des Betriebes der Zerkleinerungsmaschine messen. Je nach Sensor erfolgt die Messung berührungslos, beispielsweise bei induktiven oder optischen und optoelektronischen Sensoren, und somit schonend für das Material. Als optischer Sensor kann eine Kamera, als optoelektronischer Sensor eine Lichtquelle mit einer Photodiode dienen. Zum Einsatz können auch Dehnungsmessstreifen als eine Form resistiver Sensoren kommen. Mittels einer Kraftmessdose lassen sich Kräfte auf ein bestimmtes Bauteil oder Element eines Bauteils bestimmen.
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Alternativ oder in Kombination sind mehrere Sensoren, bevorzugt unterschiedlichen Typs, einem Zerkleinerungswerkzeug und/oder einer Rotorschaufel zugeordnet. Verschiedene Parameter wie Temperatur, Kraft und Verschleiß können gleichzeitig ermittelt und überwacht werden.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet aus, dass ein Verteilelement zur axialen und/oder radialen Verteilung des Aufgabegutes im Zentralbereich der Zerkleinerungsmaschine angeordnet ist, welchem bevorzugt ein weiterer Sensor zugeordnet ist. Durch das Verteilelement wird eine verbesserte Verteilung des Aufgabegutes im Zerkleinerungsraum innerhalb der Zerkleinerungsmaschine erzielt. Über Sensoren im und/oder am Verteilelement kann beispielsweise die Verteilung des Aufgabegutes innerhalb des Verteilelementes erfasst und überwacht werden.
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Insbesondere ist eine Steuereinheit zur Erfassung der Daten der Sensoren angeordnet.
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Vorzugsweise ist die zugeführte Menge an Aufgabegut, der zur Förderung des Aufgabegutes bewirkende Luftstrom und/oder die Drehzahl des Rotors und/oder eines Verteilelements zur Verteilung des Aufgabegutes, angeordnet im Zentralbereich der Zerkleinerungsmaschine, mittels der Steuereinheit, bevorzugt über deren Antriebe, steuerbar oder regelbar. Dies erlaubt eine gleichmäßige Verteilung des Aufgabegutes innerhalb der Zerkleinerungsmaschine und ermöglicht die Herstellung von hochwertigem und gleichbleibendem Span-Material. Auch kann auf eine Änderung beim Aufgabegut schnell reagiert und Ausschuss-Material vermieden oder deutlich reduziert werden.
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In einer alternativen Ausführungsform sind zur Übertragung der Signale der Sensoren Anschlusselemente an der Zerkleinerungsmaschine und/oder Funksender an den Sensoren angeordnet oder mit diesen wirkverbunden. Gerade bei bewegten Elementen kann eine drahtgebundene Anbindung über Anschlusselemente sich schwierig gestalten und eine drahtlose Übertragung der Signale bevorzugt sein. Bei feststehenden Elementen kann sich die Verbindung mittels Anschlusselementen einfacher gestalten, insbesondere im Hinblick auf eine eventuell notwendige Stromversorgung der Sensoren.
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Als eine weitere Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Betreiben einer Zerkleinerungsmaschine mit einem Rotor, insbesondere ein Messerringzerspaner, angegeben, bei weicher das Aufgabegut pneumatisch in axialer Richtung in den zentralen Bereich des Rotors befördert und in radialer Richtung kranzförmig um den Rotor angeordneten im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung verlaufenden mehreren Zerkleinerungswerkzeugen zugeführt wird und das Aufgabegut mittels Rotorschaufeln über die Zerkleinerungswerkzeuge bewegt wird. Die Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass mittels Sensoren eine Belastung auf zumindest ein Zerkleinerungswerkzeug und/oder eine Rotorschaufel erfasst wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Daten der Sensoren in einer Steuereinheit erfasst, ausgewertet und weiterverarbeitet zur Steuerung der Komponenten der Zerkleinerungsmaschine.
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Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass die zugeführte Menge an Aufgabegut, der zur Förderung des Aufgabegutes bewirkende Luftstrom und/oder die Drehzahl des Rotors und/oder eines Verteilelements, bevorzugt über deren Antriebe, gesteuert oder geregelt wird.
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Alternative oder in Kombination erfolgt die Übertragung der gemessenen Daten der Sensoren drahtgebunden und/oder drahtlos. Eine drahtgebundene Übertragung der Daten ist meist dann anwendbar und vorteilhaft, wenn die Sensoren ortsfest sind und nicht bewegt werden. Bei Sensoren, welche in Bewegung sind oder auf einer Komponente sind, welche bewegt wird, ist eine drahtlose Übertragung bevorzugt. Je nach Ausführungsform ist es ebenfalls denkbar, dass die Sensoren auf einer bewegten Komponente wir dem Rotor oder einem Messerring zusammengeführt und mit einem Sender auf der bewegten Komponente drahtgebunden verbunden werden.
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Vorzugsweise sind die Zerkleinerungswerkzeuge auf einem Messerring angeordnet, welcher ortsfest oder drehbar ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung mit den Zeichnungen.
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Dabei zeigt:
- 1 einen Schnitt durch eine Zerkleinerungsmaschine;
- 2 eine Seitenansicht von Zerkleinerungswerkzeugen mit Rotorschaufeln;
- 3 eine Ansicht einer Verschleißplatte von unten;
- 4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verschleißplatte;
- 5 eine Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verschleißplatte;
- 6 eine Seitenansicht einer Klemmplatte;
- 7 eine Unteransicht einer Verschleißplatte in einer alternativen Ausführungsform;
- 8 eine Seitenansicht von zwei nebeneinander angeordneten Zerkleinerungswerkzeugen;
- 9 eine Seitenansicht von zwei nebeneinander angeordneten Zerkleinerungswerkzeugen in einer alternativen Ausführungsform;
- 10 eine Seitenansicht von zwei nebeneinander angeordneten Zerkleinerungswerkzeugen in einer weiteren Ausführungsform;
- 11 eine Seitenansicht einer Rotorschaufel; und
- 12 eine Draufsicht auf eine Rotorschaufel.
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In 1 ist eine Zerkleinerungsmaschine 30 gemäß der Erfindung gezeigt. Der Materialstrom des Aufgabegutes 31 fällt in einen Schwergutabscheider 32, welcher in Form eines Windsichters ausgeführt ist. Durch einen Antrieb 45 wird im Gebläse 33 ein Luftstrom 34 mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 bis 20 m/s erzeugt, welcher von unten seitlich in den Schwergutabscheider 32 eingeblasen wird. Dabei ist die Geschwindigkeit des Luftstromes 34 so eingestellt, dass das vom seitlich einströmenden Luftstrom 34 erfasste Aufgabegut 31 in den Zentralbereich 41 der Zerkleinerungsmaschine 30 eingeblasen wird.
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Diese Zerkleinerungsmaschine 30 hat außen einen Messerring 35, der eine Vielzahl von Zerkleinerungswerkzeugen 1 mit radial nach innen stehenden Messern 4 aufweist, deren Schneiden 3 sich in Axialrichtung erstrecken. Der Messerring 35 kann entweder feststehend ausgebildet sein oder wird um seine Mittelachse durch einen entsprechenden Antrieb rotiert. Koaxial zum Messerring 35 ist ein Rotor 36 angeordnet, der über eine Welle 37 mittels eines Antriebes 43 in Rotation gesetzt wird. Die Drehrichtung 2 dieses Rotors 36 ist vorzugsweise entgegen der Rotationsrichtung des Messerringes 35, wenn dieser nicht feststehend ausgebildet ist. Radial außen weist dieser Rotor 36 Rotorschaufeln 38 auf, die sich parallel zu den Zerkleinerungswerkzeugen 1 des Messerringes 35 erstrecken und dicht an diesen Zerkleinerungswerkzeugen 1 vorbeilaufen, so dass das Aufgabegut 31 von den Rotorschaufeln 38 mit an diesen angebrachten Rotormessern 39 an den Zerkleinerungswerkzeugen 1 vorbeigeführt und dabei das Aufgabegut 31 zerspant wird. Die sich dabei bildenden Späne werden durch einen unterhalb des Messerringes 35 angeordneten Austragsschacht 40 aus der Zerkleinerungsmaschine 30 abgeführt.
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Im Zentralbereich 41 des Rotors 36 sitzt im hier dargestellten Beispiel ein Verteilelement 42 zur optimierten Verteilung des Aufgabegutes 31 innerhalb der Zerkleinerungsmaschine 30. Das Verteilelement 42 kann beispielsweise ein Verteilrotor mit mehreren Kammern sein, welcher über einen eigenen Antrieb 44 eigenständig und somit unabhängig von der Drehzahl des Rotors 36 oder des Messerringes 35 rotierbar sein kann.
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In 2 erkennt man die Seitenansicht von Zerkleinerungswerkzeugen 1 mit Rotorschaufeln 38. Das Zerkleinerungswerkzeug 1 sitzt in einem hier nicht näher dargestellten Messerring 35 von gleichartigen Zerkleinerungswerkzeugen 1, der in der Zerkleinerungsmaschine 30 um einen oben beschriebenen und hier ebenfalls nicht dargestellten Rotor 36, mit den hier gezeigten Rotorschaufeln 38, herum angeordnet ist. Der Rotor 36 dreht dabei um eine seine Axialrichtung bestimmende normal zur Zeichenebene verlaufende Mittelachse in eine Drehrichtung 2. Der Rotor 36 führt dabei ihm in Axialrichtung zugeführtes Aufgabegut 31, das von ihm in Radialrichtung nach außen geschleudert wird, an den Zerkleinerungswerkzeugen 1 vorbei. Das Aufgabegut 31 wird dabei an der Schneide 3 eines Messers 4 des Zerkleinerungswerkzeuges 1 vorbeigeschoben, wobei ein gewünschter Span abgelöst wird. Anschließend gleitet das Aufgabegut 31 an einer Verschleißplatte 5 vorbei, bevor es an dem in Drehrichtung 2 folgenden Zerkleinerungswerkzeug 1 vorbeigeführt wird, wo der nächste Span abgelöst wird.
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Die Verschleißplatte 5 ist an einem Messerträger 6 befestigt, an dem ebenfalls das Messer 4 über eine Klemmplatte 7 gehalten ist, die das Messer 4 abdeckt und schützt.
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Um die lokale Belastung auf das Zerkleinerungswerkzeug 1, insbesondere das Messer 4 ermitteln zu können, werden die auf die Verschleißplatte 5 durch das an ihr vorbeigeführte Aufgabegut 31 wirkenden Kräfte mittels wenigstens einem Sensor S erfasst.
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In 3 ist die Unterseite 15 der Verschleißplatte 5 dargestellt. Die Verschleißplatte 5 ist über ihre Länge in einzelne Elemente 20 segmentiert, so dass die Belastung der Verschleißplatte 5 entsprechend ihrer Aufteilung in diese Elemente 20 separat erfasst werden kann und somit eine Information über die Belastung der Verschleißplatte 5 über die Tiefe des Zerkleinerungswerkzeuges 1 liefert.
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Die Elemente 20 der Verschleißplatte 5, welche grundsätzlich dem Verschleiß unterliegen, weisen jeweils ein im Wesentlichen zentrisches Befestigung 8 auf und an jedem Element 20 sind drei Positionen 9, 10 und 11 dargestellt, an denen Sensoren S identischen oder unterschiedlichen Typs angebracht werden können. Die Elemente 20 können einzeln ausgetauscht werden im Falle des Verschleißes, aber auch ein Austausch der kompletten Verschleißplatte 5 ist möglich.
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Bei den hierbei verwendeten Sensoren S kann es sich beispielsweise um einen resistiven, optischen, optoelektronischen, piezoelektrischen, elektrochemischen, induktiven, magnetischen oder kapazitiven Sensor S handeln oder um einen Sensor S in Form eines Kraftsensors 12, eines Drucksensors 17, eines resistiven Sensors S in Form eines Dehnungsmessstreifens, eines Wegaufnehmers etc. handeln oder auch um einen Temperatursensor 13 oder ein den unmittelbaren Verschleiß erkennenden Verschleißsensor 14, wie sie in den 4 und 5 am Beispiel einer Verschleißplatte 5 dargestellt sind.
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Während der Kraftsensor 12 die auf die Verschleißplatte 5 wirkenden Kräfte und/oder die aus diesen ggf. resultierenden Momente erfasst, wird über den Temperatursensor 13 ermittelt, welche Temperatur sich in der Verschleißplatte 5 entwickelt aufgrund der Friktion zwischen der Unterseite 15 der Verschleißplatte 5 und dem an ihr vorbeigeführten Aufgabegut 31.
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Mit dem Verschleißsensor 14, der ein Signal erzeugt, wenn die an der Unterseite 15 der Verschleißplatte 5 vorgesehene Verschleißschicht 16 aufgebraucht ist, kann erfasst werden, wenn die Verschleißplatte 5 aufgebraucht ist und ihr Lebensdauerende erreicht hat. In Bezug auf 3 kann der Verschleißsensor 14 beispielsweise an Position 9, der Kraftsensor an Position 10 und der Temperatursensor 13 an Position 11 angeordnet sein.
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In 5 ist eine alternative Ausführungsform einer Verschleißplatte 5 zu erkennen, bei der entsprechende Drucksensoren 17, die an den Positionen 9 und 11 sitzen können, die auf die Verschleißplatte 5 wirkenden Drücke ermitteln. Auch bei dieser Ausführungsform ist ein Temperatursensor 13 vorgesehen, mit dem die sich aus der Friktion zwischen Verschleißplatte 5 und an ihr vorbeigeführtem Aufgabegut 31 ergebende Temperatur ermittelt wird.
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In 6 erkennt man die Seitenansicht einer Klemmplatte 7. Diese ist in dem hier dargestellten Beispiel auf der Seite, mit der sie in ihrer Einbausituation dem von ihr fixierten Messer 4 zugewandt ist, mit entsprechenden resistiven Sensoren S, insbesondere in Form eines Dehnungsmessstreifen, versehen. Mittels dieser Sensoren S, insbesondere in Form von Dehnungsmessstreifen, ist es dabei möglich, die auf das Messer 4 wirkenden Kräfte spezifisch zu erfassen und hieraus auf den Verschleißzustand der Schneide 3 des Messers 4 des Zerkleinerungswerkzeuges 1 Rückschlüsse zu ziehen.
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Bei fortschreitendem Verschleiß steigen die an der Schneide 3 des Messers 4 auftretenden Kräfte erheblich an, so dass hierdurch die Klemmplatte 7 stärker beansprucht wird, was durch ein oder mehrere Sensoren S zu ermitteln ist.
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In der 7 ist wiederum eine Verschleißplatte 5 in einer Unteransicht dargestellt, wobei diese Verschleißplatte 5 an ihrem der Schneide 3 des Messers 4 des Zerkleinerungswerkzeuges 1 abgewandten Ende mit mehreren biegebalkenartigen Elementen 20 versehen ist, die über Befestigungsmittel 21, beispielsweise in Form von Schrauben, Nieten, etc. an einem weiteren Element 20' der Verschleißplatte 5 befestigt sind. Jedes einzelne Element 20, 20' kann mit entsprechenden Sensoren S ausgestattet sein, so dass wiederum die feingliedrige Erfassung von Messwerten möglich ist. Entsprechende Konstruktionen sind in den 8 bis 10 in geschnittenen Seitenansichten dargestellt.
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In den 8 bis 10 ist das jeweils linke Zerkleinerungswerkzeug 1 identisch ausgebildet, wobei hier bekannte Ausführungsformen von Zerkleinerungswerkzeugen 1 dargestellt sind, die an einem Messerträger 6 über eine Klemmplatte 7 ein Messer 4 befestigt haben, das an seinem unteren vorderen Ende eine Schneide 3 aufweist. Hinter der Schneide 3 und dem Messer 4 befindet sich eine übliche, meist einteilige Verschleißplatte 5.
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In dem im jeweils rechts dargestellten Zerkleinerungswerkzeug 1 sind die Verschleißplatten 5 in spezieller Weise, meist aus einzelnen Elementen 20, 20' bestehend ausgebildet.
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In 8 ist am Element 20' der Verschleißplatte 5 ein separates Element 20 befestigt, das an seinem in Vorbeiströmrichtung des Aufgabegutes 31 (hier von rechts nach links entsprechend der Drehrichtung 2) hinteren Ende mit einem Sensor S versehen ist, beispielsweise einem Dehnungsmessstreifen oder Kraftsensor. In Abhängigkeit des für das Element 20 gewählten Materials können die durch das vorbeistreifende Aufgabegut 31 auf das Element 20 wirkenden Kräfte den Sensor S unterschiedlich stark verformen. Damit kann über eine geeignete Wahl des Materials für das Element 20 eine an unterschiedliche Randbedingungen anpassbare Ausgestaltung einer mit einem Sensor S versehenen Verschleißplatte 5 erreicht werden. In dieser Variante können bei einem Defekt oder Verschleiß am Sensor S die einzelnen Elemente 20 schnell und einzeln ausgetauscht werden.
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In 9 ist am Übergang vom Element 20' der Verschleißplatte 5 zu einer mit diesem einstückig verbundenen Element 20 ein Gelenk 21 in Form eines Festkörpergelenks dargestellt. An dieser Position könnte aber auch ein als Scharnier ausgebildetes Gelenk 21 alternativ vorgesehen sein. Das Element 20 wirkt an seinem freien Ende gegen einen Sensor S, der in diesem Beispiel in den Messerträger 6 integriert ist und die Veränderung des Abstandes des Elements 20 zum Messerträger 6 erkennt. Ein derartiger Sensor S kann sowohl induktiv, kapazitiv, magnetisch, optisch, optoelektronisch oder resistiv ausgebildet sein oder auch pneumatisch fungieren über einen sich ändernden Widerstand zwischen dem Element 20 und dem Messerträger 6.
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In der 10 ist eine Konstruktion dargestellt, die zu der in der 9 vergleichbar ist. Allerdings kann hier zwischen dem Ende des Elements 20 und dem Messerträger 6, wie in der Detailansicht A dargestellt ist, noch eine Feder 22 oder auch ein einstellbarer Widerstand vorgesehen sein, über die eine einstellbare Nachgiebigkeit des Elements 20 erreichbar ist, was eine Skalierung des hier in dem Element 20 angebrachten Sensors S ermöglicht bzw. erleichtert.
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Ein Zerkleinerungswerkzeug 1, wie es hier dargestellt ist, kann bei einer speziellen Weiterbildung der Erfindung so ausgestaltet sein, dass er von einer ihn tragenden Halterung, die Teil des Messerringes 35 ist, einfach zu lösen ist. Damit besteht die Möglichkeit, ein mit Sensor S versehenes Zerkleinerungswerkzeug 1 gegen ein solches ohne einen solchen Sensor S auszuwechseln. So kann eine Zerkleinerungsmaschine 30 mit Hilfe eines mit Sensoren S versehenen Zerkleinerungswerkzeuges 1 eingerichtet werden und mit Unterstützung der Sensoren S auf das Aufgabegut 31 eingestellt optimiert werden. Anschließend können die Zerkleinerungswerkzeuge 1 leicht entfernt und durch Zerkleinerungswerkzeuge 1 ohne Sensoren S ersetzt werden. Entsprechende können auch die Rotorschaufeln 38 am Rotor 36 oder die Rotormesser 39 an den Rotorschaufeln 38 lösbar und auswechselbar angeordnet sein. Wenn ein Sensor S nur in einem Verschleißteil integriert ist, beispielsweise in der Verschleißplatte 5, im Messer 4 oder im Rotormesser 39, kann der Wechsel zu einem entsprechenden Verschleißteil ohne Sensoren S einfacher und schneller sein.
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In 11 und 12 ist eine Rotorschaufel 38 im Querschnitt bzw. in der Draufsicht dargestellt. Die oben beschriebenen Sensoren S, wie Kraftsensoren12, Drucksensoren 17, Temperatursensoren 13, optische oder resitive Sensoren S können alternativ an und/oder in der Rotorschaufel 38 und insbesondere an und/oder in einem Rotormesser 39, das über seine axiale Länge auch in einzelne Elemente 20 segmentiert sein kann, angeordnet sein. Vorzugsweise stimmt die Segmentierung in Elemente 20 des Rotormessers 39 mit einer Segmentierung der Verschleißplatte 5 überein. Damit kann die Verteilung des Aufgabegutes 31 über die axiale Länge der Rotormesser 39 und damit auch über das Zerkleinerungswerkzeug 1 erfasst werden. Ein Wechsel von einem Rotormesser 39 bzw. einer kompletten Rotorschaufel 38 mit Sensoren S zu einem Rotormesser 39 bzw. einer Rotorschaufel 38 ohne Sensoren S ist ebenso denkbar, wenn die Rotorschaufel 38 lösbar am Rotor 36 bzw. das Rotormesser 39, das auch einem Verschleiß unterliegt, lösbar an der Rotorschaufel 38 angeordnet ist.
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Es ist natürlich auch möglich, gleichzeitig Sensoren S in einem Zerkleinerungswerkzeug 1 und in einer Rotorschaufel 38 zu installieren, so dass ein vollständiger Satz an Daten über die einzelnen Komponenten vorliegt, insbesondere da das Zerkleinerungswerkzeug 1und dessen Komponenten und die Rotorschaufel 38 und deren Komponenten unterschiedlich Verschleißen können.
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Es besteht die Möglichkeit, dass die an und/oder in Zerkleinerungswerkzeugen 1, Verschleißplatten 5, Klemmplatten 7, Messerträgern 6, Messern 4, Rotorschaufeln 38 oder Rotormessern 39 integrierten Sensoren S eine drahtlose Übertragung der von Sensoren S ermittelten Messwerte ermöglichen, so dass derartige mit Sensoren S versehene Zerkleinerungswerkzeuge 1, Verschleißplatten 5, Klemmplatten 7, Messerträger 6, Messer 4, Rotorschaufeln 38 oder Rotormesser 39 auch in bereits existierende Zerkleinerungsmaschinen 30 leicht nachgerüstet werden oder aber entsprechende Sensoren S nur bedarfsweise und wie erläutert lediglich temporär in eine entsprechende Zerkleinerungsmaschine 30 eingebaut werden, beispielsweise zur Einstellung des Zerkleinerungsprozesses. Insbesondere können mehrere Sensoren S auch mit einem gemeinsamen Sender verbunden werden. Eine drahtgebundene Übertragung der Daten der Sensoren S ist auch denkbar, insbesondere wenn die Komponente, an und/oder in welcher der Sensor S verbaut ist, nicht bewegt wird.
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Bevorzugt ist es insbesondere mehrere der oben genannten Komponenten wie Zerkleinerungswerkzeuge 1, Verschleißplatten 5, Klemmplatten 7, Messerträger 6, Messer 4, Rotorschaufeln 38 oder Rotormessern 39 mit Sensoren S, wie oben beschrieben, über den Umfang des Messerrings 35 oder des Rotors 36 zu verteilen, so dass der Zerkleinerungsprozess in allen Bereichen erfasst werden kann. Beispielsweise können in jedem Quadranten des Messerringes 35 oder des Rotors 36, alternativ auch in jeder Komponente oder jeder zweiten Komponente Sensoren S angeordnet sein. Damit kann nicht nur die Verteilung des Aufgabegutes 31 in axialer Richtung über das Zerkleinerungswerkzeug 1 bzw. die Rotorschaufel 38 erfasst werden, sondern auch die Verteilung über den Umfang der im Messerring 35 eingebauten Zerkleinerungswerkzeuge 1 bzw. der im Rotor 36 integrierten Rotorschaufeln 38 erfasst und bestimmt werden.
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Das mit Sensoren S versehene Zerkleinerungswerkzeug 1 und/oder die Rotorschaufel 38 können in einer Zerkleinerungsmaschine 301 für deren Einrichtung und deren Optimierung genutzt werden. Hierzu besteht die Möglichkeit, wie in 1 dargestellt, die einzelnen Sensoren S in und/oder an den Zerkleinerungswerkzeugen 1 und/oder den Rotorschaufeln 38 über eine Steuereinheit 46 mit den Antrieben 43, 44, 45 für Rotor 36, Verteilelement 42 oder Gebläse 33 oder weiteren Stellgrößen wie der Zuführung an Aufgabegut 31 zu verbinden. Die Übertragung der Daten der Sensoren S wie auch die Ansteuerung der steuerbaren Komponenten kann kabelgebunden über Anschlusselemente wie auch drahtlos erfolgen. Die Erfassung der Daten erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, kann aber auch in zeitlichen Intervallen erfolgen.
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Aufgrund der eingehenden Daten der Sensoren S in der Steuereinheit 46 können Korrekturen des Steuersignals für den Antrieb 43 des Rotors 36, für den Antrieb 44 des Verteilelements 42, für den Antrieb 45 des Gebläses 32 und/oder für die Zufuhr an Aufgabegut 31 berechnet und die Komponenten entsprechenden angesteuert werden. Hierdurch kann beispielsweise die Drehzahl des Rotors 36 oder des Verteilelements 42 verändert werden, so dass das Aufgabegut 31 besser innerhalb der Zerkleinerungsmaschine 30 verteilt wird. Auch die Menge an Aufgabegut 31 oder die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms 34 können für eine optimale Verteilung entsprechend verändert werden. Generell ist es auch denkbar, dass sich die Zerkleinerungsmaschine 30 auf Grund der aus den Sensoren S gewonnen Daten mittels der Steuereinheit 46 ständig selbst optimiert und so für eine verbesserte Auslastung, geringere Stillstandszeit der Zerkleinerungsmaschine 30 und ein für eine gleichbleibend Erzeugung von hochwertigem Spanmaterial sorgt.
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Mittels der Steuerung der Komponenten über die Steuereinheit 46 erfolgt eine Optimierung zum Einen der Verteilung des Aufgabegutes 31 in axialer Länge der Zerkleinerungswerkzeuge 1 und zum Anderen der Verteilung des Aufgabegutes 31 über den Umfang des Messerringes 35, bei gleichzeitiger Optimierung des Durchsatzes an Aufgabegut 31.
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Sowohl die eingehenden Messwerte der Sensoren S, wie auch die ausgegebenen Korrekturen an die Antriebe 43, 44, 45 oder das Aufgabegut 31 können auf einer Visualisierung dargestellt werden. Ferner kann der Bediener in die automatische Korrektur der Antriebe 43, 44, 45 oder des Zustroms an Aufgabegut 31 manuell über Eingabewerte eingreifen. Zur Dokumentation werden die Eingang- und Ausgangswerte und eventuelle manuelle Korrekturen kontinuierlich aufgezeichnet und auf üblichen Speichermedien gesichert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zerkleinerungswerkzeug
- 2
- Drehrichtung
- 3
- Schneide
- 4
- Messer
- 5
- Verschleißplatte
- 6
- Messerträger
- 7
- Klemmplatte
- 8
- Befestigung
- 9
- Position
- 10
- Position
- 11
- Position
- 12
- Kraftsensor
- 13
- Temperatursensor
- 14
- Verschleißsensor
- 15
- Unterseite
- 16
- Verschleißschicht
- 17
- Drucksensor
- 19
- Befestigungsmittel
- 20,20'
- Element
- 21
- Gelenk
- 22
- Feder
- 30
- Zerkleinerungsmaschine
- 31
- Aufgabegut
- 32
- Schwergutabscheider
- 33
- Gebläse
- 34
- Luftstrom
- 35
- Messerring
- 36
- Rotor
- 37
- Welle
- 38
- Rotorschaufeln
- 39
- Rotormesser
- 40
- Austragsschacht
- 41
- Zentralbereich
- 42
- Verteilelement
- 43
- Antrieb
- 44
- Antrieb
- 45
- Antrieb
- 46
- Steuereinheit
- S
- Sensor
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19724325 C1 [0002]
- DE 102015005642 A1 [0002, 0007]