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Vorrichtung zum Zerkleinern von Abfallholz,
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insbesondere Stubben, zu Holzschnitzeln Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Zerkleinern von Abfallholz, insbesondere Stubben, zu Holzschnitzeln,
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige Vorrichtungen finden bei Rodungen, Baufeldj-äumungen u.
dgl. Arbeiten Anwendung, um die anfallenden Tlolzmassen in einen Zustand zu überführen,
in dem eine einfache Handhabung zum Zwecke der Nutzung beispielsweise als Rohstoff,
Brennmaterial oder Biomasse möglich ist.
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Bei einer bekannten Vorrichtung der angegebenen Art ist der innerhalb
des Schachtes angeordnete Rotor mit auf seinem Außenumfang fest angeordneten Rotormessern
versehen, die mit den in bezug auf den Schacht ihrerseits ortsfesten Gegenmessern
zur Durchführung der Zerkleinerungsarbeit zusammenwirken. Die Rotormesser sind dabei
in einer starren, spiralförmigen Ausrichtung auf dem Außenumfang des Rotors angeordnet,
der mit vergleichsweise niedriger Drehzahl nach Art einer Schnecke umläuft, um das
Abfallholz durch einen Quetschvorgang zwischen Messern und Gegenmessern zu zerkleinen.
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Im Betrieb der bekannten Vorrichtung entstehen jedocl1 h-iufig dadurch
Störungen, daß größere holzstücke oder auch steine u. dgl. feste Fremdkörper zwischen
den Rotormess!ern und ihren
Gegenmessern eingeklemmt werden und
sich dadurch im Schacht festsetzen. Der Rotor kommt in einem derartigen Fall ruckartig
zum Stillstand, und die Vorrichtung kann erst dann wieder in Betrieb genommen werden,
wenn das eingeklemmte Holzstück od. dgl. Hindernis entfernt worden ist. Dies ist
u.U. nur mit erheblichen Mühen zu bewerkstelligen und mit entsprechend langen, unerwünschten
Betriebsunterbrechungen verbunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art zu schaffen, deren Betriebssicherheit verbessert ist und die Betriebsunterbrechungen
durch festgesetzes Zerkleinerungsgut weitestgehend vermeidet.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Ausgestaltung der
Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Dadurch, daß bei dieser Ausgestaltung
die Rotormesser um parallel zur Rotorwelle verlaufende Achsen frei drehbar gelagert
sind und lediglich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in ihre den Rotoraußenumfang
radial überragende Arbeitsstellung gebracht werden, können die Rotormesser bei ihrem
Umlauf durch Verschwenken um ihre Achsen in eine im wesentlichen innerhalb des Rotoraußenumfangs
liegende Ausweichstellung gebracht werden, wenn sie, insbesondere im Bereich der
orstfesten Gegenmesser, mit denen sie zusammenarbeiten, auf ein erhebliches Hindernis,
wie einen Stein oder ein großes Holzstück, stoßen. Durch den Aufprall auf das Hindernis
wird dabei eine einwärts gerichtete Reaktionskraft hervorgerufen, die die Rotormesser
einzeln um ihre Achsen in Richtung auf die Rotrwelle schwenken läßt, um sodann,
beim Weiterlauf des Rotors, durch die Zentrifugalkraft erneut in ihre den Rotoraußenumfang
überragende Arbeitsstellung bewegt zu werden. Auf diese Weise sind unerwünschte
Betriebsunterbrechungen durch Rotorstillstände aufgrund eingeklemmter Teile des
Zerkleinerungsgutes oder irgendwelcher Fremdkörper weitestgehend vermieden, und
die Vorrichtung kann mit hohen
Arbeitsgeschwindigkeiten betrieben
werden.
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In den Ansprüchen 2 bis 10 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des
Rotors, der Rotormesser und ihrer Gegenmesser angegeben, die den Gegenstand der
Erfindung weiterbilden.
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Die in den Ansprüchen 11 und 12 angegebenen Ausgestaltungen tragen
ihrerseits zur Betriebssicherheit der Vorrichtung bei, indem Verstopfungen durch
Ansammlung von Zerkleinerungsgut zwischen Schachtboden und Rotor vermieden werden.
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Die schwenkbare Aufgaberutsche und der seinerseits schwenkbare Niederhalter,
deren wesentliche Einzelheiten In den Ansprüchen 13 bis 16 angegeben sind, gewährleisten
die Betriebssicherheit und einwandfreie Arbeitsweise der Vorrichtung,insbesondere
auch im Falle sehr sperrigen Zerkleinerungsgutes, vorallem beim Verarbeiten der
bei der Rodung von Baumbeständen anfallenden Stubben unter Vermeidung von Material
stauungen im Einfüllbereich der Vorrichtung.
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Schließlich ist eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäBen
Vorrichtung für einen mobilen Einsatz im Anspruch 18 angegeben.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
des Gegenstands der Erfindung schematisch veranschaulicht ist. In der Zeichnung
zeigen: Fig. 1 eine Stirnansicht der Vorrichtung in einer betriebsbereiten Stellung,
Fig.2 eine Draufsicht auf den Rotor und den Rotorschacht der Vorrichtung nach Fig.
1, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig.2, Fig.4 einen Schnitt nach
der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig.5 eine Darstellung entsprechend Fig. 1, wobei
sich
jedoch Teile der Vorrichtung in einer anderen Arbeitsstellung befinden, und Fig.
6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung in ihrer Arbeitsstellung gemäß Fig. 5.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Zerkleinern von
Abfallholz, insbesondere Stubben, zu IIolzschnitzeln, umfaßt einen horizontalen
Grundrahmen 1, mit dem sie auf dem Fahrgestell rahmen eines geländegängigen Lastkraftfahrzeugs
festlegbar ist, um auf diese Weise als mobile Einheit bevorzugt bei Rodungen zur
Beseitigung der anfallenden Holzmassen einschließlich der Stubben, Anwendung zu
finden.
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Zwischen zwei einander gegenüberliegenden -Stirnrahmenteilen 2 und
Stirnwänden 3 erstrecken sich zwei Schachtlängswände 4 und 5, die einen Schacht
6 seitlich begrenzen und in geeigneter Weise an den Rahmenteilen 2 befestigt sind.
In ihrem.
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unteren Endbereich sind die Schachtlängswände 4 und 5 trichterförmig
nach innen abgewinkelt.
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Ein als Ganzes mit 7 bezeichneter Rotor umfaßt eine Rotorwelle 8,
die endseitig in geeigneten Lagern 9 drehbar und im wesentlichen horizontal abgestützt
ist. Der Antrieb der Rotorwelle 8 erfolgt in nicht näher dargestellter Weise mittels
einer Keilriemenscheibe 10. Der Rotor 7 ist von einer Vielzahl von Rotorscheiben
11 gebildet, die unter Einhaltung eines gegenseitigen Abstandes bzw. Zwischenraums
12 in axialer Richtung des Rotors 7 auf dessen Welle 8 festgelegt sind. In ihrem
äußeren Umfangsrandbereich sind die Rotorscheiben 11 mit Messerachsen 13 versehen,
die sich in Form von Stangen mit kreisförmigem Querschnitt durch miteinander fluchtende
Bohrungen in den Rotorscheiben 11 hindurcherstrecken. Die Messerachsen 13, von denen
bei dem dargestellten Beispiel vier vorgesehen sind, sind dabei mit gleichmäßigem
Winkelabstand in bezug auf einen von den Rotorscheiben 11 vorgegebenen Umfangskreis
14 angeordnet und erstrecken sich
jeweils durch sämtliche Rotorscheiben
11 hindurch und schließen diese damit umfangsseitig zu einer Einheit zusammen. An
der Außenseite der beiden äußersten stirnseitigen Rotorscheiben 11 sind die Messerachsen
13 jeweils durch Schraubkappen 15 festgelegt.
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Auf den Messerachsen 13 sind Rotormesser 16 jeweils in einem Zwischenraum
12 zwischen zwei benachbarten Rotorscheiben 11 frei drehbar abgestützt. Die Rotormesser
16 besitzen die insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtliche beidseits einer mittleren
Querebene symmetrische Ausgestaltung nach Art eines Doppeltrapezes mit jeweils einer
Aufnahmebohrung 17 beidseits der mittleren Symmetrieebene zur wahlweisen Aufnahme
einer Messerachse 13. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein mehrfaches Umwechseln der
Messer~16 bei Abnutzungserscheinungen an den in Umlaufrichtung 18 der Rotorscheiben
11 vorauslaufenden Schlagkanten. Um den Verschleiß möglichst niedrig zu halten,
bestehen die Rotormesser 16 nach Art von Schlege]naus hochfestem Stahl.
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Die Messeranordnung ist so getroffen, daß zumindest zwei einander
diametral gegenüberliegende Rotormesser 16 in den in Frage kommenden, radiale Ausnehmungen
des Rotors bildenden Zwischenräumen 12 zwischen benachbarten Rotorscheiben 11 untergebracht
sind. Dabei laufen die Rotormesser 16 des jeweiligen Rotorscheiben-Zwischenraums
12 bei ihrem Umlauf jeweils durch einen Spalt 19 zwischen zwei benachbarten Gegenmessern
20 hindurch, die in einer zur Rotorwelle 8 parallelen Reihe mit die Spalte 19 definierenden
gegenseitigen Abständen ortsfest an der Wand 4 des Rotorschachtes 6 festgelegt sind.
Die den Gegenmessern 20 radial gegenüberliegenden Zwischenräume 12' der Rotorscheiben
11 sind dabei von Rotormessern 16 freigehalten.
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Es folgen demnach in axialer Richtung des Rotors 7 abwechselnd mit
Rotormessern 16 bestücktc und von Rot03-messern 16 freigehaltene Zwischenräume 12,12'
aufeinander, wobei die
Rotormesser 16 in aufeinanderfolgenden Zwischenräumen
12 gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt auf ihren zugehörigen Messerachsen
13 abgestützt sind. Bei dem dargestellten Beispiel ist jeder Rotorscheiben-Zwischenraum
12 mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Messerscheiben 16 bestückt, wobei
der gegenseitige Messerversatz in den in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Zwischenräumen
12 einem Winkelabstand von 450 entspricht.
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Die frei drehbar bzw. pendelnd auf ihren Messerachsen 13 gelagerten
Rotormesser 16 hängen in Ruhestellung bei Stillstand des Rotors 7 aufgrund ihrer
Schwerkraft zwischen den Scheiben 11 im wesentlichen senkrechtnach unten. Bei Umlauf
des Rotors gelangen sie durch Zentrifu-galkraft in ihre den .Rotoraußenumfang radial
überragende Arbeitsstellung, wie sie in den Fig. 2,3 und 4 dargestellt ist. Die
Drehzahl des Rotors, die erforderlich ist, um die Rotormesser 16 durch Zentrifugalkraft
nach außen zu bewegen, richtet sich nicht zuletzt nach dem Gewicht der Rotormesser
16, das in Abhängigkeit von dem zu zerkleinernden Material gewählt werden kann.
In diesem Zusammenhang hat sich ein Drehzahlbereich von etwa 500 bis 2000 U/min
als zweckmäßig erwiesen.
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Der radiale Abstand zwischen dem Außenumfang der Rotorwelle 8 und
dem der jeweiligen Messerachse 13 ist größer als das Maß des größten radialen Uberstands
jedes Rotormessers 16 gegenüber seiner Achse 13. Die Messer 16 können daher, sofern-sie
bei ihrem Umlauf ui insbesondere beim Durchgang durch die Spalte 19 zwischen den
Gegenmessern 20 auf einen Teil des Zerkleinerungsgutes mit großem Widerstand treffen,
der sich durch die von den Messern 16 ausgeübte Schlagkraft nicht zertrümmern läßt,
in den Rbtorausnehmungen bzw. Tischenraume 12 jeweils nach innen in Richtung auf
die Rotorwelle 8 hinter den Außenumfang der Rotorscheiben 11 zurückweichen, wie
dies in Fig. 3 bei 16' strichpunktiert veranschaulicht ist. Sobald das jeweilige
Messer an einem derartigen Widerstand bzw. Hindernis vorbeigelaufen ist, kehrt es
durch die
Zentrifugalkraft in seine nach außen gerichtete Arbeitsstellung
zurück. Auf diese. Weise können selbst erhebliche Hindernisse und Widerstände durch
wiederholte Beaufschlagung mittels der Rotormesser 16 gebrochen und so eine Zerkleinerung
auch besonders fester und großer Holzstücke o. dgl.
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erreicht werden, ohne daß Betriebsunterbrechungen bzw. ein unerwünschter
Stillstand des Rotors 7 befürchtet werden müssen.
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Dabei hat sich hinsichtlich der Anordnung der Gegenmesser 20 eine
Ausgestaltung als günstig erwiesen, bei der die Gegenmesser;: 20 mit ihrer Oberseite
etwa in einer die Achse der Rotorwelle 8 enthaltenden Horizontalebene 21 am Schacht
6 befestigt sind. Die Drehrichtung 18 der Rotormesser 16 ist dabei so gewählt, daB
sie auf einer abwärts gerichteten Bogenstrecke ihrer Umlaufbahn durch die Zwischenräume
19 der Gegenmesser 20 hindurchbewegt werden.
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Der Rotor 7 erstreckt sich mit seiner unterhalb der EIorizontalebene
21 befindlichen unteren Hälfte in den Schacht 6 hinein, der bei dem in der Zeichnung
dargestellten Beispiel unten offen ausgebildet ist, indem zwischen den einander
zugewandten unteren Randkanten der Schachtwände 4 und 5 eine Bodenöffnung 22 definiert
ist. Das zu Holzschnitzeln zerkleinerte Gut kann hierdurch frei nach unten wegfallen
und verhindert somit Verstopfungen zwischen dem Rotor 7 und dem Schacht 6. Die Bodenöffnung
22 kann aber auch teilweise verschlossen und z.B. von einer Siebplatte gebildet
sein. Durch eine solche Siebplatte können entsprechend der Größe der Sieböffnungen
Holzschnitzel einer bestimmten Größe nach unten wegfallen, während größere Teile
umgelenkt , vom Rotor 7 bei seinem Umlauf mitgenommen und weiter zerkleinert werden,
wenn solche größeren Holzteile erneut in den Bereich der Gegenmesser 20 gelangen.
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Das im Betrieb mit relativ hoher Geschwindigkeit aus der öffnung 22
des Rotorschachtes 6 austretende zerkleinerte Gut in Form von Holzschnitzeln kann
außerdem neben einer
ungehinderten Ausbreitung auf dem Boden durch
geeignete Verbindungseinrichtungen auf weitere Fördereinrichtungen oder Nachzerkleinerungsvorrichtungen
gelenkt werden.
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Zur Beschickung des Rotorschachtes 6 mit Holzmaterial ist diesem unmittelbar
oberhalb der Gegenmesser 20 eine schwenkbare Aufgaberutsche 23 zugeordnet. Die Aufgaberutsche
23 ist mit geringem Abstand oberhalb der die Rotorachse enthaltenden Horizontalebene
21 um eine Achse 24 in einem solchen Abstand von den Gegenmessern 20 in am Grundrahmen
1 befestigten Lagern 25 der Rahmenteile 2 schwenkbar gelagert, daß bei einem Verschwenken
der Aufgaberutsche 23 aus der in Fig. 1 gezeigten, zum Rotorschacht 6 hin geneigten
Aufnahmestellung für das zu verarbeitende Abfallholz in die im wesentlichen senkrechte,
aus Fig. 5 ersichtliche Abgabestellung ihre Rutschfläche 26 möglichst unmittelbar
oberhalb der Gegenmesser 20 angeordnet ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß
das aufgegebene Holzmaterial auf die Gegenmesser 20 bzw. in den Schlagbereich der
Rotormesser 16 zwischen den Gegenmessern 20 fällt.
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Die Verschwenkung der Aufgaberutsche 23 erfolgt mittels zweier druckmittelbetätigter
doppeltwirkender Arbeitszylinder 27, die entlang der Schachtlängswand 4 einenends
an den Grundrahmen 1 und anderenends an das obere Ende der Aufgaberutsche 23 angelenkt
sind. Durch weiteres Aus-:: fahren der Kolbenstangen der Arbeitszylinder 27 ist
es möglich, die Aufgaberutsche 23 über die aus Fig. 5 ersichtliche Stellung hinaus
zum Rotor 7 hin zu verschwenken, so daß die Rutschfläche 26 um einen Winkel bis
zu etwa 350 zur Senkrechten geneigt ist. Hierdurch kann ggf. die Entleerung der
Aufgaberutsche 23 beschleunigt und verbessert werden.
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Darüber hinaus ist dem Rotorschacht 6 gegenüber der Reihe von Geyenmessern
20 ein schwenkbeweglicher Niederhalter 28 zugeordnet, der im Bedarfsfall aus der
in Fig. 1 gezeigten, den Rotorschacht 6 bzw. den Rotor 7 oberseitig freigebenden
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Ruhestellung in eine diesen oberseitig abdeckende Arbeitsstellung
entsprechend Fig. 5 verschwenkbar ist. Der Niederhalter 28 ist als sich im wesentlichen
über die gesamte axiale Länge des Rotorschachtes 6 erstreckende Klappe mit einer
zum Rotor 7 hin abgewinkelten Druckleiste 29 an seinem freien Ende ausgebildet.
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Wird der Niederhalter 28 z.B. bei besonders sperrigem oder elastisch
verformbarem Holzmaterial in die aus Fig. 5 ersichtliche Arbeitsstellung verschwenkt,
so greift die Druckleiste 29 in den Raum zwischen der in diesem Fall im wesentlichen
senkrecht.gestellten Aufgaberutsche'23 und dem Rotor 7 oberhalb der Gegenmesser
20 ein. Die Unterseite des Niederhalters 28 mitsamt Druckleiste 20 hält hierbei
einen solchen Abstand vom Rotor 7, daß ein ungehinderter Umlauf der Rotormesser
16 möglich ist. Durch den im Bedarfsfall in die in Fig. 5 gezeigte Arbeitsstellung
bri4»aren Niederhalter 28 wird das Holzmaterial mittels der Druckleiste 29 im Bereich
der Gegenmesser 20 und damit im Schlagbereich der Rotörmesser 16 gehalten, wobei
gleichzeitig ein etwaiges Heraus sprühen zerkleinerten Holzmaterials nach oben hin
verhindert wird.
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Der Niederhalter 28 ist hierzu in Lagern 30 der Rahmenteile 2 wie
die Aufgaberutsche 23 horizontal und drehbar gelagert.
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Seine Schwenkachse 31 ist dabei im wesentlichen in der gleichen Vertikalebene
wie der vertikale Teil der Schachtlängswand 5 in etwa in dem Punkt angeordnet, in
dem diese Vertikalebene von einer in etwa dem Kulminationspunkt der Umlaufbahn der
Rotormesser 16 enthaltenden Horizontalebene geschnitten wird.
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Das Verschwenken des Niederhalters 28 erfolgt durch zwei druckmittelbetätigte,
doppelwirkende Arbeitszylinder 32, die mit gegenseitigem Abstand entlang der Schachtlängswand
5 bzw. einem Seitenrand des Grundrahmens 1 einenends an diesem und anderenends am
Niederhalter 28 angelenkt sind. Stauungen der zum Zerkleinern in den Rotorsohacht
6 eingegebenen Ilolzmassen sind nicht zu befürchten, da der Niederhalter 28
und
die Aufgaberutsche 23 an einander gegenüberliegenden Seiten des Schachtes 6 angeordnet
und jeweils schwenkbeweglich abgestützt sind.
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Während für Stubben und Holzmaterial ähnlicher Beschaffenheit und
Formgestalt normale Greifer verwendet werden können, die dieses Material erfassen
und auf die Aufgabe rutsche 23 aufgeben, können bei sehr sperrigem Astwerk, z.B.
bei Baumkronen, längliche Greifer verwendet werden, die an einer oder beiden Stirnseiten
Trennwerkzeuge aufweisen, mit denen über den Greifer stirnseitig überstehendes Astwerk
abgetrennt werden kann, damit in ihrer Länge den Schachtabmessungen entsprechende
Holzmassen auf die Aufgaberutsche 23 aufgegeben werden können.