DE19837436A1 - Zerkleinerungseinrichtung für stengelige Pflanzen und Gehölze - Google Patents

Abstract

Eine spanende Zerkleinerung mit geringer Geräuschbildung liefert eine Schneidschnecke, die im Schneidwinkel delta den Rotor um die Spandicke a überragt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die Zerkleinerung von stengeligen Pflanzen und Sträuchern, insbesondere voη solchen Abfällen aus dem Garten, wird ein relativ feiner Aufschluß und ein möglichst geräuscharmer Lauf gewünscht, der zudem eine geringe Antriebsleistung erfordern soll; fein zerkleinertes Material ist Voraussetzung für eine schnelle Kompostierung.

Gehölze lassen sich bei geringem Geräusch mit einem langsam drehenden, kreisförmigen Nockenrad zerkleinern, wobei die spitzen, scharfen Nocken die Stengel drehend gegen eine Schale drücken und sie in gröbere Stücke zerlegen. Für einen weiteren Aufschluß des stückigen Materials wäre eine Nachzerkleinerung notwendig.

Eine gleitende, geräuscharme Zerkleinerung bieten auch langsam umlaufende Schneid­ schnecken. Die angeschärften Gänge dieser Schneidschnecken dringen gleitend in das stengelige Material ein und schneiden mit sich verengenden Abstand zur Führungswand den Stengel in Stücke. Die Länge des Stücke entspricht dem Abstand der Schneckengänge voneinander; die minimale Länge der abgetrennten Stücke liegt im Hinblick auf die Verstopfungsgefahr zwischen den Schneckengängen im Bereich von einigen Zentimetern. Auch hier wäre für einen feinen Aufschluß eine Nachzer­ kleinerung notwendig.

So läßt sich nach den vorbeschriebenen Prinzipien, die zwar einen geringen Geräusch­ pegel aufweisen, keine feine Zerkleinerung des Materials vornehmen. Die für einen geringen Geräuschpegel notwendige niedrige Drehzahl erfordert zudem einen hohen baulichen Aufwand für die Drehzahluntersetzung.

Es sind auch Schneid- bzw. Förderschnecken verschiedener Steigung bekannt, wie diese in G 93 12 028 und G 84 27 513.8 vorgestellt werden.

Die Lösung nach G 93 12 028 arbeitet mit einem feststehenden Schneidelement und einem die Schnecken umgebenen Rost mit einer feststehenden, tangential anliegenden Schneidleiste. Die festen Schneidelemente erfordern ebenfalls den Langsamlauf, soll die Geräuschbildung vermieden werden.

Die Einrichtung nach G 84 27 513 besitzt einen Rotor mit einem Förderprofil und einer in Längsrichtung verlaufenden Nut, der auf eine Schneidscheibe aufgesetzt ist. Diesem Rotor fällt die Aufgabe zu, steifes Material einzuziehen und weiches Material, wie Gras, vorzuzerkleinem. Eine geräuscharme Zerkleinerung liegt hier nicht vor.

Aufgabe der Erfindung ist es, stengelige Pflanzen, insbesondere Sträucher und Gehölze, bei sehr geringem Geräusch in einer Stufe fein zu zerkleinern, wobei die Spandicke für das Kompostieren im Millimeterbereich und für alternative Nutzung, z. B. das Verbrennen, darüber liegen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem, in seiner Mantel­ fläche zylindrischen oder kegelförmigen Rotor eine Schneidschnecke oder schneckenähnliche Schneidelemente angeordnet sind, die im Schnittwinkel δ diesen um die gewünschte Spandicke a überragen. Für einen besseren Abfluß der Späne ist der Mantel hinter der Schneide etwas ausgenommen.

Von dem an der Mantelfläche des Rotors anliegenden und vom Gehäuse abgestützten Stengel wird so mit dem Schneidenüberstand a ein Span abgeschabt. Dieses Abspanen oder Hobeln erfolgt im ziehenden Schnitt; damit tritt kein hartes Anschlagen mehr auf.

Der Schlageffekt und damit das Schlaggeräusch des Schnittes kann völlig vermieden werden, wenn der Steigungswinkel α der Schneidschnecke kleiner ist als der Reibungswinkel ρ der Reibpaarung Schneide /stengeliges Material; der Schnitt setzt dann gleitend ein. Die Schneidschnecke kann aus dem Rotor ausgedreht oder als Band aufgelegt bzw. in eine Nute eingelegt und mit dem Rotor fest verbunden sein, was den Austausch erleichtert.

Die Schneide selbst kann glatt, feingeriffelt oder feingezahnt ausgeführt sein. Es ist auch eine gröbere Verzahnung der Schneide möglich; die Zahnflanken, in Drehrichtung gesehen, sollten dann für einen gleitenden Eingriff in vorteilhafterweise einen Steigungswinkel α aufweisen, der möglichst kleiner ist als der Winkel ρ der gleitenden Reibung.

Für einen sicheren und kontinuierlichen Einzug des Materials kann auf dem Rotor neben der Schneidschnecke eine weitere Schnecke angeordnet sein, welche die Schneidschnecke radial überragt. Diese Einzugsschnecke sticht in bekannter Weise quer in den Stengel ein und bewirkt in Verbindung mit dem stützenden Gehäuse einen formschlüssigen, kontinuierlichen Einzug. Die radial zurückgesetzte Schneidschnecke schneidet vom Stengel einen Span der Dicke a ab, wobei die äußere Randzone der Förderschnecke weiterhin in Eingriff mit dem Stengel bleibt. Für eine feine Zerspanung weist die Einzugsschnecke eine geringere Steigung γ auf als die Schneidschnecke mit dem Steigungswinkel α; die Einzugschnecke führt dann langsamer zu als die Schneidschnecke abhobelt.

Beispiele der erfindungsgemäßen Zerspanungseinrichtung und zugehörigen Zuführung zeigen die Ausführungen nach den Fig. 1 bis 17.

Die Zerspaneinrichtung nach Fig. 1 besteht aus dem Gehäuse 1, dem Zuführkanal 2 mit der Weite w, der auch windschief angesetzt sein kann und dem zylindrischen Rotor 3 mit der Schneidschnecke 4. Die Schneide 5 schabt im Schnittwinkel δ vom Stengel 6 einen Span der Dicke a ab und drückt ihn nach unten gegen die Führungswand des Zuführkanals. Der Stengel 6 stützt sich beim Schnitt auch gegen den Rotor 3 ab. Der Rotor 3 besitzt der Schneide 5 gegenüberliegend eine Nute 7, die entsprechend schneckenförmig um den Rotor verläuft, für die Aufnahme und Abführung der Späne. Die Späne fallen nach unten vor die Wurfschaufel 9 und werden durch den Auslaß 10 abgeworfen.

In Fig. 2 ist der Rotor 3 kegelförmig ausgebildet, so daß der Zuführkanal 2 achsparallel verlaufen kann.

Eine bogenförmige Schneidenausbildung zeigt die Fig. 3.

In Fig. 4 und 5 ist die Schneidschnecke als Band auf den Rotor 3 gelegt.

Eine in eine Nute des Rotors eingelegte übliche Sägekette 5' zeigt die Fig. 5b.

In Fig. 6 ist eine grob gezahnte Schneidschnecke 4 dargestellt. In Drehrichtung ist dabei der Schneidwinkel der Zähne 8 kleiner als der Winkel der gleitenden Reibung ρ, damit das Spanen ohne Schlag und damit ohne schlagendes Geräusch erfolgt. Die Zähne 8 sind nach außen ausgestellt. Damit kann für die Schneidschnecke ein einfaches Säge­ band verwendet werden.

Der kegelförmige Rotor 3 in Fig. 7 besitzt eine Schneidschnecke 4 und eine diese radial überragende Einzugsschnecke 11. Entsprechend der Neigung des Zuführkanals 2 und dem Abstand der Gänge der Einzugsschnecke wird der Stengel 6 in die Schneckengänge eingedrückt. Hier werden die Stengelabschnitte von der Schneidschnecke 4 erfaßt und in der Dicke a abgespant. Die Randzone der Einzugsschnecke 11 bleibt im dauernden Eingriff mit dem Stengel 6 und bewirkt eine kontinuierliche Zuführung.

Eine feinspanige Zerkleinerung läßt sich mit der Zerspaneinrichtung nach Fig. 8 mit einer Einzugsschnecke 11 und einer Schneidschnecke 4 erreichen. Die Einzugsschnecke 11 besitzt einen geringen Steigungswinkel γ und führt so den Stengel 6 langsam zu. Die Schneidschnecke 4 verläuft mit einem größeren Steigungswinkel α. Vorzugsweise ist ein Steigungswinkel α zu wählen, der kleiner ist als der Gleitwinkel ρ der Reibungspaarung Schneide/Holz; damit ergibt sich ein gleitender Eingriff mit geringer Geräuschbildung.

Bei einer vorgegebenen Spandicke a sind die Steigung γ der Einzugsschnecke und die Neigung ε des Zuführkanals so abzustimmen, daß der Stengel 6 möglichst nicht oder nur leicht gegen den Rotor 3 gedrückt wird.

Die Fig. 9 zeigt einen kegelförmigen Rotor 3 in einem zylindrischen Gehäuse 1. Der Rotor 3 trägt eine Schneidschnecke 4 der vorbeschriebenen Art. In den Mantel des Rotors ist ein Gewinde 11 eingeschnitten, das sich über die Spantiefe a hinaus erhebt. Die scharfen Gewindegänge dringen in die Schnittfläche des Stengels 6 ein und unterstützen so den Einzug, wobei der Einzugsweg, gegeben durch die Steigung des Gewindes mit dem Einzugsweg, gegeben durch die Spandicke a, korrespondiert. Beim Einzug liegt der Stengel 6, in Drehrichtung gesehen, an der Stützplatte 12 an. Das Messer 13 untergreift den Stengelrest 14 und schneidet ihn völlig ab.

Eine Zerspaneinrichtung mit einem zylindrischen Rotor 3 mit einer Schneidschnecke 4 und einer vorteilhaften Zuführung der Stengel 6 zeigen die Fig. 10 bis 12. Der Zuführ­ trichter 1 ist schräg über dem Rotor 3 aufgesetzt; das macht bei einem zylindrischen Trichter einen besonderen Zuführkanal entbehrlich. Durch die Neigung des Trichters ergibt sich in Verbindung mit dem Einlaufbogenstück 12 eine geräumige seitliche Zuführung, wobei die Spaltweite zwischen dem Rotor 3 und der Trichterwand 1 den maximal zu verarbeitenden Stengeldurchmesser bestimmt. Beim Einführen trifft das Stengelende direkt auf die rotierende Grundplatte 15, die das Stengelende vor den Einlaufbogen 17 fördert; der untere Stengelbereich rutscht am Einlaufbogen 17 entlang und wird sofort in ganzer Höhe des Rotors 3 von der Schneidschnecke 4 erfaßt. So ist ein aggressiver, kontinuierlicher Einzug auch für dünnere Stengel gewährleistet. Der Einzug wird durch die aufgesetzte Schneidschnecke 21 unterstützt. Sie übergreift mit ihrem unteren Gang den Rotor 3 und dringt leicht in den Stengel 6 ein. Das sich schräg nach oben erstreckende Einlaufbogenstück besitzt, dem unteren Gang der Schnecke 21 gegenüberliegend, eine entsprechende Aussparung 22. Die Späne fließen durch die Ringspalte 18 und 19 ab. Der durch den Ringspalt 18 hindurchtretende Stengelrest 14 trifft vor die Rückhalteplatte 16 und wird vom Messer 13 abgetrennt.

Alternativ zur rotierenden Stützplatte kann auch eine in Drehrichtung oder in der Höhe feste, verstellbare Platte 20 (Fig. 7) eingebaut werden.

Anstelle des schräg aufgesetzten Trichters 1 kann auch ein senkrechter Trichter mit einer örtlichen Ausbauchung im oberen Einführbereich verwandet werden.

Die Verwendung eines geraden, elastischen Schneidbandes 5 gestattet eine Lösung, wie sie Fig. 13 zeigt. Das Schneidband wird einfach in eins schneckenförmig-spiralig verlaufende Nute 21 des konischen Rotors 3 eingelegt; eine Arretierung an den Bandenden genügt dann, um die Schnittkräfte aufzunehmen. Zwischen den Konus und dem Band liegt der Schnittwinkel δ. Das Band ragt um Spandicke a über der Konusfläche hinaus. Zur Konusfläche des Rotors weist der Zuführkanal einen Winkel β auf, der in der Nähe des Grenzreibungswinkel liegen sollte (Rutschgrenze).

Um sich dem Reibungsverhalten des Gutes anpassen zu können, ist eine Schwenkbarkeit des Zuführkanals vorgesehen und so die Intensität des Einzugs verändern zu können. Im Hinblick auf den Einzug des Materials kann auch eine Taumelscheibe als schneckenähnliches Element angesehen werden, wobei sich die Einzugsrichtung pro Umdrehung einmal ändert. Insbesondere bei einer Gutzuführung quer zur Rotorachse und entsprechender Gestaltung des Zuführschachtes im Schnittbereich läßt sich durch eine schneidenartige Randzone einer Taumelscheibe eine baulich einfache Lösung erreichen (Fig. 14 und 15). In die Rotorhälften 3 und 3' ist eine ebene Scheibe 22 eingelegt, z. B. ein übliches Sägeblatt. Die Randzone der Scheibe kann glatt oder gezahnt sein. Vorteilhafterweise ist jeweils die Hälfte der Randzone 4 und 4' abgewinkelt, so daß sowohl beim Hin- als auch beim Hergang der Schnittwinkel δ gebildet wird (Fig. 14), wobei die Schneiden den Rotor 3 um die Spandicke a überragen. Das seitliche Ausweichen des Stengels 6 läßt sich durch eine entsprechende mittige Vertiefung des Zuführkanals 23 vermeiden.

Die Kombination einer Taumelscheibe mit einem konusförmigen Rotor und einer achsparallelen Zuführung ermöglicht eine Lösung nach den Fig. 16 und 17. Die in den Rotor 3 eingelegte, ebene Taumelscheibe besitzt auf der vorderen Hälfte eine glatte um die Spandicke a über den Konusrotor im Winkel δ hinausragende Schneide (Fig. 16). Die hälftige Rückseite, die nach einer Drehung des Rotors um 180° auf dis Vorderseite tritt (Fig. 17), besitzt eine Verzahnung, wobei die einzelnen Zähne im Winkel δ ebenfalls eine axial einziehende Wirkung auf den Stengel 6 ausüben. Diese Lösung bietet damit auch die Möglichkeit des axialen Einzugs ohne einen zusätzlichen Zuführtrichter.

Die vorstehenden Zerkleinerungseinrichtungen können für verschiedene Gartenabfälle verwendet werden.

Mit den vorbeschriebenen Zerspaneinrichtungen ist es möglich, auch bei hohen Drehzahlen, z. B. übliche Motordrehzahlen bis zu 3000 U/min, praktisch ohne Lärm zu arbeiten, wenn im gleitenden, ziehenden Schnitt gearbeitet wird; eine aufwendige Getriebeuntersetzung ist nicht notwendig.

Die Spandicke a richtet sich nach der weiteren Verwendung des zerkleinerten Gutes; für eine rasche Kompostierung ist eine Spandicke im Bereich von Millimetern vorteilhaft, und für Feuerungszwecke können die Holzspäne einige Zentimeter dick sein.

Das Schärfen der Schneidschnecke läßt sich ein einfacherweise durch leichtes Andrücken einer Schleifplatte erreichen.

Claims (10)

1. Zerkleinerungseinrichtung für stengelige Pflanzen, insbesondere Gehölze, bestehend aus einem Rotor, ausgestattet mit Mitteln zum Schneiden, umgeben von einem Gehäuse mit einem Einlaß für das unzerkleinerte Gut und einem Auslaß für das zerkleinerte Gut, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische oder kegelförmige Rotor (3) eine Schneidschnecke (4) trägt oder schneckenähnliche umlaufende bzw. sich in Drehrichtung sektoral überlappende Schneidelemente besitzt, deren Schneide (5) sich im Schnittwinkel δ um die Spandicke a über den Rotormantel erhebt. (Fig. 1 bis 17)

2. Schneidschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (5) glatt oder fein geriffelt oder gezahnt ist und unterhalb der Schneide (5) der Rotor (3) eine umlaufende Nut (7) für die Spanabfuhr aufweist.

3. Schneidschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Steigungshöhe der Einzugsweite w des Zuführtrichters entspricht und der Steigungswinkel α der Schneidschnecke gleich oder kleiner als ihr Gleitreibungswinkel ρ ist, (z. B. Fig. 1 u. 2) und bei gröberer Zahnung der Flankenwinkel der Zähne (8) in Drehrichtung gleich oder kleiner als der Gleitwinkel ρ der Reibungspaarung Schnecke/Gut ist. (Fig. 6)

4. Schneidschnecke nach den vorhergehende Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Rotor (3) ausgearbeitet, als Band oder als Kette aufgelegt oder in eine Nut (21) eingelegt ist.

5. Zerkleinerungsrichtung für stengelige Pflanzen, insbesondere Gehölze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische oder konische Rotor (3) eine Schnecke (11) für den Einzug des Gutes und mindestens eine Schneidschnecke (4) für das Abspanen trägt, wobei die Einzugsschnecke (11) die Schneidschnecke (4) in radialer Richtung überragt, und der Steigungswinkel α der Schneidschnecke (4) gleich oder größer als der Steigungswinkel γ der Einzugsschnecke (11) ist. (Fig. 7; 8 und 9)

6. Zerkleinerungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der durch den Schneidspalt zwängende Stengelrest (14) auf einer mit dem Rotor verbundenen kreisfömigen Platte (15) abstützt und darüber liegend am Rotorrand ein Messer (13) für das Abschneiden des Stengelrestes (14) angeordnet ist. (Fig. 1; 7; 8; 9; 10 und 12)

7. Zerspaneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzone einer Taumelscheibe als Schneide ausgebildet ist, die glatt, gezahnt oder fein geriffelt ist und den Rotor (3) um Spandicke (a) überragt. (Fig. 14; 15; 16 und 17))

8. Zerkleinerungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzone der Taumelscheibe mit glatter Schneide und einer zum Rotor etwa senkrechten Zuführung einen entgegen der Seitenbewegung der Scheibe jeweils hälftig im Schnittwinkel δ abgewinkelt ist.

9. Zerkleinerungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem konischen Rotor und bei einer achsparallelen Zuführung die Randzone der Raumelscheibe auf der abwärts gerichteten Steigungshälfte vorzugsweise eine glatte Schneide und auf der aufwärts gerichteten Steigungshälfte eine Zahnung mit dem Schnittwinkel δ aufweist.

10. Zerspaneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schärfen der Schneide eine Schleifplatte über der gesamten Rotorhöhe an der Schneidschnecke (4) unter leichtem Druck anliegt.