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Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine vorzugsweise zum
Zerkleinern von Kunststoff oder dergleichen dienende Schneidmühle mit waagrecht
gelagertem Rotor, dessen Messer mit fest im Mühlengehäuse angeordneten Statormessern
zusassenarbeiten. Sie betrifft eine vorteilhafte Ausbildung des Rotors in Fore eines
geschlossenen Walzenläufers, der es durch Begrenzung der'Spandicke ermöglicht, auch
große Aufgabestücke ohne Überlastung der Mühle zu zerkleinern.
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Die Zerkleinerung großer kompakter Teile aus Kunststoff oder Werkstoffen
mit ähnlichen Eigenschaften verursacht bei den bekannten Schneidmühlen meist erhebliche
Schwierigkeiten. Vorallem treten beim Durchschneiden dieser Teile sehr große Schnittkräfte
auf, die zur Zerstörung der in üblicher Bauart ausgeführten Maschinen fuhren können;
zumindest aber werden die Mühlen zum Blockieren gebracht, d.h. eine normale Betriebsweise
ist nicht möglich. Zwar wäre der Einsatz von Muhlen in besonders schwerer Ausführung
denkbar, doch diese sind im Vergleich zu der mit ihnen erzielbaren Durchsatzmenge
bezüglich Aufwand und Kosten zu unwirtschaftlich.
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Auch stellt der als geschlossener Walzenläufer bekanntgewordene Schneidmühlenrotor
keine befriedigende Lösung dar. Bei diesem rundum geschlossenen, kreiszylindrischen
Rotor ist kurz vor jedem Schneidmesser eine als Spanngut bezeichnete Ausnehmung
im Rotorumfang angeordnet, durch die erreicht wird.
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daß nur ein Bruchteil des zu zerkleinernden Kunststoffbrockens vor
die Messerschneiden des Rotors gelangt und ohne uberlastung der Maschine abgeschnitten
werden kann. Auf diese Weise wird der Brocken ringsherum gleichssm abgeknabbert,
während die gebildeten Späne zwischen den Messern von Rotor und Stator weiterzerkleinert
werden, bis sie als Feingut den Mahlraum
durch das im Stator cingesetzte
Sieb verlassen.
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Nachteilig an dieser Rotorausführung ist, daß die erzielbare Durchsatzmenge
verhältnismäßig klein bleibt und die Maschine unangenehm laut ist wegen der im Einlaufschacht
oberhalb des Rotors herumfliegenden Gutteile. Außerdem setzt die Wahl des Einzugswinkels
zwischen Mühlengehäuse und Rotor sehr sorgfältige und umfangreiche Untersuchungen
voraus. Da ein annehmbares Verhältnis zwischen ldinkeilen und Herausfliegen der
Gutbrocken gefunden werden muß.
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Nach der erkenntnis des Erfinders treten nänilich die größten Schwierigkeiten
dann aur, wenn ein Brocken zufällig mit einer größeren Fläche dem Rotor aufliegt:
Dabei wird durch das in eingriff kommende Rotormesser zunachst ein Span von dem
Brocken abgeschält und in der Spannut aufgenommen (Fig. 1).
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Sobald diese aber vollständig mit Material angefüllt ist, muß der
Gutbrocken entgegengesetzt zur.Rotordrehung aus dem Einzugswinkel heraus gequetscht
werden. (Fig. 2), da die Mühle sonst stehenbleibt und im ungünstigsten Fall so gar
zerstört werden kann. Um dieses Herausquetschen im richtigen Zeitpunkt zu gewährleisten
muß der Einzugswinkel nach Größe, Form und Anordnung sehr sorgfaltig bestimmt werden.
Trotzdem geht bei dem Hersusquetschen viel Energie durch Reibung und plastische
Verformung des Gutbrockens auf Kosten der Mühlenleistung verloren.
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Es ware zwar eine Ausbildung des Rotors denkbar, bei der der abgeschälte
Span durch eine Öffnung irgendwohin abgeführt wird, so daß ein vollständiges Anfallen
der Spannut verhindert wird. Derartige Ausbildungen sind bekannt, wie z.B. bei der
Lebensmittelreibe, bei der der abgeschälte Span durch den dünnen Tronnelmantel in
das Trommelinnere tritt. Ebenso tritt beim Hackrotor für Holz der Span durch einen
Schlit im Scheibenrotor durch die Scheibe
hindurch. Beide Bauformen
sind jedoch bei der Schneidmühle nicht möglich, da diese Maschine wegen der zu erwartenden
großen Schnittkräfte eine sehr massive und starre Bauart verlangt.
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Der Erfinder hat nun eine vorteilhafte Ausbildung eines Schneidmühlenrotors
in Form eines geschlossenen Walzenläufers gefunden, die auch bei dem für die Zerkleinerung
von großen, kompakten Brocken aus Kunststoff oder dergleichen aus Festigkeitsgründen
erforderlichen, massiven Rotor einen freien Abfluß des abgeschälten Spans ermöglicht,
ohne daß eine Überlastung oder Beschädigung der tsahle zu befürchten ist. Bei dem
erfindungsgemäß ausgebildeten Rotor sind an seinem Umfang in an sich bekannter Weise
Messer mit achsparallelen Schneiden und etwa tangential zum Umfang verlaufendem
Messer blatt angeordnet. Unterhalb dieser Messer verläuft etwa tangential zum Rotorumfang
ein sich radial erstreckender Kanal, mit dessen Hilfe es möglich wird, einen abgeschälten
Span sofort aus der Schneidenzone unter dem Messer vorbei zu entfernen. Der Span
tritt dann in Bewegungsrichtung des Rotors gesehen hinter dem Messer aus und kann
nun in bekannter Weise zwischen Rotor-und Statormessern weiterzerkleinert werden.
Die den Kanal überbrückenden Rotornesser sind beiderseits dieses Kanals am Rotor
befestigt.
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Aus Gründen der festigkeit ist es von Vorteil, die Messer über die
Lange des Rotors in mehrere Teilstücke aufzuteilen, und diese dann so anzuordnen,
daß die axial nebeneinanderliegenden Teilstücke in Umfangsrichtung gegeneinander
versetzt sind, vorzugsweise um eine halbe Messerteilung.
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Der Rotor mit versetzt angeordneten dessen ist zur Vereinfachung ßeiner
Fertigung zweckmißig aus einzelnen Scheiben aufgebaut, die eine Dicke entsprechend
der vorgesehenen Kanalbreite aufweisen. Diese Scheiben sind in
bekannter
Weise entweder auf einer durchgehenden Welle aufgereiht oder als kompakter Block
zwischen mit Flanschen versehenen Wellenstummeln zusssmengeschraubt, wobei benachbarte
Scheiben jeweils um eine halbe Messerteilung in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt
sind. Diese Ausführung ermöglicht die gemeinsame Bearbeitung der Scheiben, die dabei
in bekannter Weise zu einem Paket zusainmengefaßt werden, in das die Nuten für Kanäle
und Messer befestigung durchgehend eingestochen werden.
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Vorteilhaft kann es auch sein, die einzelnen Scheiben bei der Montage
zusätzlich miteinander zu verkleben, um dadurch eine höhere Steifigkeit des Rotors
zu erzielen.
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Die kurzen Messer können verhältnismäßig dünn ausgebildet sein, so
daß der Kanal unter ihnen, dessen Größe aus konstruktiven Gründen beschränkt ist,
für die Gutabfuhr einen geringeren Widerstand bildet, und so ein Verstopfen wirkungsvoll
verhindert werden kann. Aus des gleichen Grund ist es auch vor teilhatt, wenn der
Kanal in der Weise ausgebildet ist, daß sich seine Querschnittsfläche in Bewegungsrichtung
der abgeschälten Span, d.h. entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors stetig erweitert.
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Die Dicke des Spans wird im wesentlichen durch den Überstand der Messer
schneide über das vor ihr liegende Teilstück der Mantelfläche des Rotors bestimmt.
Um Schnittkroft und Kanaltiefe klein halten zu können, sollte der Span möglichst
dünn sein; um jedoch keine unnötige Erhöhung des spezifischen Energiebedarfs zu
erhalten, darf er nicht dünner sein, als das fertige Granulat bei dem jeweils eingesetzten
Sieb an sich sein würde. Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, die Spandicke
auf mindestens 40 %, vorsugsweise auf etwa 50 bis 70 % der Sieblochweite einzustellen,
wobei gegebenenfalis
eine Stauchung des Spans berücksichtigt werden
muß. Beispielsweise entspricht der häufig verwendeten Sieblochweite von 9 mm eine
Spandicke von etwa 3 bis 4 mm. imine Möglichkeit zur Erzeugung des Schneidenüberstandes
besteht darin, daß die Messerschneiden in der zylindrischen Mantelfiäche des Rotors
liegen, und vor jeder Schneide eine flaehe, keilförmige Vertiefung entsprechend
der gewünschten Spandicke aus dem Rotor herausgearbeitet ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform sind die Messerschneiden um das
Maß der gewünschten Spandicke radial nach außen über die zylindrische Mantelfläche
des Rotors hinaus verschoben. Diese zwar konstruktiv schwierigere Ausführung ist
bevorzugt einzusetzen, ds sie auch die Zerkleinerung von Gutbrocken gestattet, die
größer sind als die durch die Schneidenlänge des einzelnen Messers bestimmte Kanalbreite.
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Die Befestigung der messer am Rotor kann auf verschiedene Art vorgenommen
sein. Salben der naheliegenden Ausführung, bei der die beiderseits über die Kanalbreite
hinausgehenden Messer an den seitlichen Auflageflächen festgeschraubt sind, sieht
eine besonders vorteilhafte Ausführung Messer vor, die beiderseits kurze, gegenüber
der Messerblattdicke abgesetzte Vorsprünge aufweisen, an denen sie mittels Spannpratzen
auf dem Rotor festgehalten werden. Der besondere Vorteil liegt darin, daß die Messer
als Schleißteile möglichst einfach und klein werden, und daß die Biegelänge der
Messer auf diese Weise den kleinstmöglichen Wert erhalten, so daß diese verhältnismäßig
dünn ausgeführt werden können.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Messer stellt ihr Nachschleifen
ein besonderes Problem dar. Zu beachten ist dabei, daß die neue Messer schneide
wieder in die ursprünglich vorgesehene Lage zu bringen ist, damit die Spandicke
unverandert bleibt, daß die radiale Kanalweite nicht stark geändert wird, um Verstopfen
zu vermeiden, und daß schließlich die Festigkeit der Messer nicht zu klein wird.
Um bei der aus diesen Gründen beschränkten Nschschleifbarkeit der Messer eine maximale
Lebensdauer herausholen zu können, werden die Messer zweckmäßig in bekannter Weise
zweischneidig zum Umwenden ausgebildet. Die geringste Einbuße bei der Mesaerblattbreite
ergibt sich, wenn zur Beseitigung einer bestimmten Rundung einer stumpf gewordenen
Schneide deren Span- und Freifläche in gleichem Maße nachgeschliffen werden. Die
rsdiale Versetzung der Schneide durch das Nachschleifen kann zweckmäßig durch Beilagen
unter den Messern ausgeglichen werden. Da bei der Zerkleinerung großer Gutbrocken
auch große Spalte zwischen Stator- und Rotormessern erforderlich und zulässig sind,
beispielsweise 1,0 + 0,25 mm, können Beilagebleche mit 0,5 mm Dicke vervendet werden.
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Der vesentlichste Vorteil der erfindungsgemäßen Rotorausführung liegt
darin, daß durch den damit erzielten ungehinderten Abfluß der Späne Schnittkräfte
und spezifischer Energieverbrauch der Mühle kleiner sind als bei der bekannten Form
des geschlossenen Walzenläufers. Dazu kommt noch1 daß die Gestaltung des Einzugswinkels
weniger kritisch ist, da die Gutbrocken jetzt nicht mehr nach oben herausgequetscht
werden müssen. Damit wird auch eine Verminderung des durch die herausgequetschten
und mit hoher Geschwindigkeit auf die Wände des Einfallschachtes aufprallenden Gutbrocken
verursachten Lärms erreicht.
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Nebenbei ergibt sich noch bei tZ}en, bei denen Luft zur Kühlung durch
den Mahlraum gesaugt wird, eine weitere Lärmminderung, da diese Luft durch die
Kanäle
unter den Messern hindurchfließen kann, so daß der starke Lärm, der bei den bekannten
geschlossenen Walzenläufern durch den plötzlichen Luftabschluß bei jedem Messerdurchgang
entsteht, hier vermieden wird.
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In den Zeichnungen wird die erfindung beispielsweise und schematisch
dargestellt.
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Fig. 1 und 2 zeigen die Arbeitsweise eines bekannten Spannutenrotors
bei mit großer Fläche aufliegendem Gutbrocken, Fig. 3 und 4 je einen achssenkrechten
Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Walzenläufer, Fig. 5 eine
Teilansicht eines Läufers nach Fig. 3 oder 4 mit versetzt angeordneten Messern,
Fig. 6 einen Axialschnitt durch ein Messer mit Befestigung durch Spannpratzen, Fig.
7 einen achssenkrechten Schnitt durch ein Messer im Neuzustand Fig. 8 einen achssenkrechten
Schnitt durch ein Messer in abgeschliffenem Zustand, Fig. 9 einen Axialschnitt durch
einen Walzenläufer mit ungerader Messerzahl.
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Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schneidmühle arbeiten die im
Rotor 1 eingesetzten Schneidmesser 2 mit den im Gehäuse 3 festsitzenden Statormessern
4 gemaß Drehrichtung 5 zusssmen. Der Mahlraum 6 wird nach unten hin durch das im
Gehäuse 3 eingesetzte Sieb 7 begrenzt. Vor jedem Messer 2 ist eine Spannut 8 in
dem sonst geschlossenen Rotor angeordnet, die dazu dient, den von einem Gutbrocken
9 abgeschälten Span 10 aufzunehmen und der weiteren
Zerkleinerung
zuzuleiten. Nachteilig an dieser Ausführung ist jedoch, daß sich die Spannut bei
einem mit größerer Fläche nin Rotor aufliegenden Gutbrocken noch vor dem vollständigen
Durchschneiden des Brocken ganz mit Material 11 anfüllt und danit die pfähle zum
Blockieren bringt, wenn der Gntbrocken 9 nicht in Richtung des Pfeils 12 ausweichen
kann.
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Diesen Nachteil weist der erfindungsgemäß ausgebildete Rotor 13 nach
Fig. 3 bzw. 14 nach Fig. 4 nicht auf. Hier ist unterhalb des etwa tangential zum
Rotorumfang verlaufenden Messerblattes 15 ein sich radial erstreckender Kanal 16
angeordnet, der sich entgegen der Dreiwichtung 5 des Rotors stetig erveitert und
damit einen ungehinderten Abfluß des abgeschälten Spans ermöglicht. Fig. 3 zeigt
eine Ausführung, bei der die Messerschneide 17 um das Maß der gewünschten Spandicke
radial nach außen über die zylindrische Manteilfläche des Rotors hinaus verschoben
ist. Bei der Ausführung nach Fig. 4 liegt die Messerschneide 17 in der zylindrischen
Mantelfläche. Vor jeder Schneide ist eine flache, keilförmige Vertiefung 18 entsprechend
der gewünschten Spandicke aus dem Rotor herausgearbeitet.
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Fig. 5 zeigt eine Teilansicht eines nach Fig. 3 ausgebildeten Rotors
13, bei dem die Messer 15 über seine Länge in einzelne Teilstücke 19 aufgeteilt
sind, vorbei axial nebeneinanderliegende Teilstücke um jeweils eine halbe Messerteilung
in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der Rotor selbst ist
dabei aus einzelnen Scheiben 20 aufgebaut, die eine einfache und rationelle Fertigung
erlauben.
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Die Art der Messerbefestigung ist aus Fig. 6 ersichtlich. Die Messer
19 weisen an beiden Seiten kurze, gegenGber der Messerblattdicke abgesetzte Vorsprünge
21 auf, an denen sie mit Hilfe von Spannpratzen 22, 23 und
Schrauben
24 auf dem Rotor restgehalten werden. Der Abstand der Rotormesser 19 von den Statormessern
4 wird durch entsprechende Beilagen 25 unter den Rotormessern genau eingestellt.
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Fig. 7 zeigt den achssenkrechten Querschnitt eines Rotormessers 19
im Neuzustand, Fig. 8 den im nachgeschliffenen Zustand, wobei sowohl die Spanflache
26 als auch die Freifläche 27 nachgeschliffen worden-sind. Als Ausgleich für den
Abschliff wurde die Beilage 28 unter den Messer eingesetzt.
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In Fig. 9 ist der konstruktive Aufbau des gesamten Walzenläufers dargestellt.
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Auf einer durchgehenden Welle 29 sind die die Kanäle 16 aufweisenden
Scheiben 20 aufgereiht; den Abschluß bilden beiderseits die Vollscheiben 30. Das
Scheibenpaket wird mit den Muttern 31 zusa:mnengehalten, welche wiederum durch die
mit den Volischeiben 30 verschraubten Blechscheiben 32 gegen Verdrehen gesichert'
sind. Am Umfang des Walzenlãufers sind die die kanäle 16 überbrükkenden Messer 19
mit Hilfe der Spannpratzen 22 und 23 in versetzter Anordnung befestigt.