KOTTMANN, Norbert (Heinrich-Heine-Strasse 9, Schenklengsfeld, 36277, DE)
Patentansprüche
3. Zerkleinerungsvorrichtung mit mehreren, im Wesentlichen parallel verlaufenden, motorisch angetriebenen rotierenden oder oszillierenden Wellen, welche unterhalb eines Aufgabetrichters in einem Maschinengehäuse angeordnet sind, wobei die Wellen eine Vielzahl von vorzugsweise gegeneinander versetzten Zerkleinerungs-Werkzeugscheiben mit bedarfsweise dazwischen befindlichen Distanzelementen oder Distanzscheiben aufweisen und die Werkzeugscheiben zahnförmige Fortsätze besitzen, insbesondere zum Aufbrechen von Schalenfrüchten, Kornfrüchten, Feldfrüchten oder dergleichen Biomasse, dadurch gekennzeichnet, dass im Maschinengehäuse ein beweglicher Schieber vorgesehen ist, dessen Verschiebungsrichtung hin zu den Wellen mit den Werkzeugscheiben und von diesen weg führend wählbar ist, wobei der Verschiebeweg im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene verläuft, welche durch die Achsen der Wellen gebildet und diese Achsenebene wiederum im Wesentlichen parallel zur Schieberfläche orientiert ist, so dass aufgegebene Biomasse mit erfolgender Schieberbewegung gegen die jeweiligen Werkzeugscheiben gedrückt und der Zerkleinerungsvorgang ausgelöst wird.
2. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Maschinengehäuse zwei Gruppen von Wellen mit Werkzeugscheiben angeordnet sind, wobei der Schieber zwischen den Gruppen befindlich ist und eine richtungswechselnde Bewegung ausführt, um wechselseitig Biomasse gegen die erste und die zweite der Gruppen zu pressen.
3. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe von Wellen mit Werkzeugscheiben an einer Gehäuseseite und die zweite Gruppe von Wellen mit Werkzeugscheiben an der gegenüberliegenden Gehäuseseite befindlich ist.
4. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des Verschiebewegs hinter den Wellen mit Werkzeugscheiben ein Freiraum bis zur entsprechenden Wandung des Maschinengehäuses vorgesehen ist, um abgeschleudertes oder durchgepresstes Biomassematerial aufzunehmen und dem Auslass zuzuführen.
5. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber als im Wesentlichen ebene Platte ausgeführt ist, wobei der Schieberkopf eine auskragende Erweiterung, jeweils in Verschieberichtung verlaufend, besitzt.
6. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.
7. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel des Schiebers außerhalb des Maschinengehäuses angeordnet sind.
8. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Gruppe von Wellen mit Werkzeugscheiben als Einheit mit seitlichen Lagerschildern und als Baugruppe komplett austauschbar ausgeführt ist.
9. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Maschinengehäuses und des Schiebers der Aufgabetrichter vorgesehen ist.
30. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Maschinengehäuses eine Auslassschurre befindlich ist.
33. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Schieber ein Schiebergestänge angreift, welches mit einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder in Wirkverbindung steht.
32. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Werkzeugwellen in Achsrichtung parallel verlaufende Zerkleinerungsschienen angeordnet sind.
33. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe von Wellen mit Werkzeugscheiben je nach Wellengröße bis zu 20 Wellen umfasst.
34. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Wellen mit Werkzeugscheiben verstellbar ist.
35. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Brechschienen umfasst, welche federnd gelagert sind. |
Zerkleinerungsvorrichtung mit mehreren, im Wesentlichen parallel verlaufenden, motorisch angetriebenen rotierenden oder oszillierenden
Wellen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung mit mehreren, im Wesentlichen parallel verlaufenden, motorisch angetriebenen rotierenden oder oszillierenden Wellen, welche unterhalb eines Aufgabetrichters in einem Maschinengehäuse angeordnet sind, wobei die Wellen eine Vielzahl von vorzugsweise gegeneinander versetzten Zerkleinerungs-Werkzeug- scheiben mit gegebenenfalls dazwischen befindlichen Distanzelementen oder Distanzscheiben aufweisen und die Werkzeugscheiben zahnförmige Fortsätze besitzen, insbesondere zum Aufbrechen von Schalenfrüchten, Kornfrüchten, Feldfrüchten oder dergleichen Biomasse, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Aus der DE 300 33 302 A3 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung mit zwei im Wesentlichen parallel verlaufenden, motorisch angetriebenen Wellen vorbekannt. Die Wellen befinden sich im Bodenbereich eines Aufgabetrichters, wobei an den Wellen umfangsseitig scheibenförmige, gegenseitig versetzte Werkzeugträger zur Aufnahme von Reiß- und Ausräumelementen befestigt sind. Gemäß der dortigen Lehre sind im Inneren des Aufgabetrichters im Bereich der durch die Wellenachsen aufgespannten Ebene beidseitig der Wellen mit Werkzeugträgern diesen benachbart und in die Werkzeugträger- abstände eintauchend Ausräum- und Reißzinken befestigt, wobei durch die Werkzeugträger und die seitlichen Ausräum- und Reißzinken seitliche Zerkleinerungszonen gebildet sind und hierfür die Hauptdrehrichtung der Wellen zum Aufgabetrichter gewählt ist. Eine derartige Zerkleinerungsvorrichtung ist für die Behandlung von Kunststoff-Folien sehr vorteilhaft und ermöglicht einen hohen Mengendurchsatz pro Zeiteinheit bei möglichst geringem Energieeintrag. Probleme entstehen jedoch dann, wenn feuchte Materialien, insbesondere Biomasse zu zerkleinern ist.
Bezüglich Doppelwellen-Zerkleinerungsvorrichtungen mit mechanisch wirkenden Reiß- und Ausräumelementen sei auf das deutsche Gebrauchsmuster G 93 30 457.2 verwiesen. Die dort gezeigte Zerkleinerungsvorrichtung besitzt einen trichterartigen Behälter, in dessen Auslassbereich
zwei zueinander parallele Brecherwalzen gelagert sind, die gegenläufig angetrieben werden können.
Die Brecherwalzen derartiger Zerkleinerungsvorrichtungen sind in verschiedener Weise aufgebaut, wobei stets das Grundprinzip darin liegt, am Außenumfang der Brecherwalzen hervorstehende Elemente auszubilden, wobei diese Elemente ineinander greifen. Auf diese Weise wird das zwischen die Walzen gelangende Gut von den an den Walzen befindlichen Elementen ergriffen und zum Walzenspalt transportiert und zerkleinert. Grundsätzlich besteht bei derartigen Zerkleinerungsvorrichtungen das Problem, dass die Brecherwalzen entweder die zu zerkleinernden Gegenstände nicht ausreichend trennen können oder dass die Brecherwalzen durch die sich beim Zerkleinern ergebenden Bruchstücke verstopfen und sich zusetzen. Derartige Schwierigkeiten sind dann insbesondere relevant, wenn Mischstoffe zerkleinert werden sollen.
Bezüglich der Ausgestaltung von Siebscheibenwellen, die auch zur Zerkleinerung dienen, wobei die Siebscheiben über Distanzhülsen beabstandet sind, sei noch auf die DE 303 00 473 A3 aufmerksam gemacht.
Bei der Zerkleinerung von Biomasse, insbesondere Körnern, kommen nach dem bekannten Stand der Technik Mühlen, Schrotmühlen, Reibscheiben, Häcksler oder dergleichen zur Feinzerkleinerung in Betracht. Bei Mühlen besteht der Nachteil, dass diese nur unzureichend Feuchtbiomasse bzw. andere Stoffe vermählen können. Eine Behandlung von Korn mittels Mühlen schließt nicht nur ein Aufbrechen der Schale, sondern ein grundsätzliches Feinzerkleinern ein, so dass Mehl erhalten wird. Mehl ist jedoch für bestimmte biologische Prozesse oder Tierfutter nicht geeignet. Schrotmühlen wiederum haben den Nachteil, dass nur trockenes Korn verarbeitbar ist. Bei den vorerwähnten Reibscheiben besteht das Problem, dass diese sich bei der Behandlung feuchter Biomasse zusetzen und der Zerkleinerungsvorgang behindert, wenn nicht sogar verhindert wird.
Mit Hilfe von Häckslern kann zwar feuchte Biomasse zerkleinert werden, es besteht jedoch nicht die Möglichkeit, z.B. Kornfrüchte, wie Mais, Hafer, Roggen, Weizen, oder Feldfrüchte unter Beachtung bestimmter Zielkorngrößen zu zerkleinern.
Aus den geschilderten Nachteilen des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabenstellung der Erfindung, eine weiterentwickelte Zerkleinerungsvorrichtung mit mehreren, im Wesentlichen parallel verlaufenden, motorisch angetriebenen rotierenden oder oszillierenden Wellen zum Zweck der Fein- Zerkleinerung von Biomasse und anderen im Rotationsverfahren zerkleinerbaren Stoffen anzugeben, wobei auch feuchte Materialien, insbesondere Feuchtbiomasse und Kornfrucht, so verarbeitbar ist, dass vorhandene Schalen zwar aufgebrochen, der Inhalt jedoch nicht mehlartig vermählen wird. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung ein kontinuierliches bzw. quasi kontinuierliches Zerkleinern ermöglichen, so dass insgesamt pro Zeiteinheit eine hohe Ausbeute erzielbar ist.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Vorrichtung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 3, wobei die Unteran- sprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen oder Weiterbildungen umfassen.
Dem Grundgedanken der Erfindung folgend, ist im Maschinengehäuse der Zerkleinerungsvorrichtung ein beweglicher Schieber vorgesehen, dessen Verschiebungsrichtung oder dessen Verschiebeweg hin zu den Wellen mit den Werkzeugscheiben und von diesen weg führend wählbar ist. Der Verschiebeweg verläuft im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene, welche durch die Achsen der Wellen mit den Werkzeugscheiben gebildet ist. Diese Achsenebene der Wellen mit den Werkzeugscheiben ist wiederum im Wesentlichen parallel zur Schieberfläche orientiert, so dass über den
Aufgabetrichter aufgegebene Biomasse mit erfolgender Schiebebewegung gegen die jeweiligen Werkzeugscheiben gedrückt und der Zerkleinerungsvorgang ausgelöst wird.
In bevorzugter Ausgestaltung sind im Maschinengehäuse zwei Gruppen von Wellen mit Werkzeugscheiben angeordnet, wobei der Schieber zwischen den Gruppen befindlich ist und eine richtungswechselnde Bewegung ausführt, um wechselseitig Biomasse gegen die erste und die zweite der Gruppen zu pressen, mit der Folge, dass sich der Durchsatz der zu zerkleinernden Biomasse erhöht.
Die erste Gruppe von Wellen mit Werkzeugscheiben ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an einer Gehäuseseite und die zweite Gruppe von Wellen mit Werkzeugscheiben an der gegenüberliegenden Gehäuseseite befindlich.
In Richtung des Verschiebewegs hinter den Wellen mit den Werkzeugscheiben befindet sich jeweils ein Freiraum bis zur entsprechenden Wandung des Maschinengehäuses, um abgeschleudertes oder durchgepresstes Biomassematerial aufzunehmen und dem Auslass der Zerkleinerungsvor- richtung zuzuführen.
Der vorerwähnte Schieber ist als im Wesentlichen ebene Platte ausgeführt, wobei der Schieberkopf bevorzugt beidseitig eine auskragende Erweiterung, jeweils in Verschieberichtung verlaufend, besitzt.
Diese Erweiterung ist bei einer Ausführungsform der Erfindung trapezförmig gestaltet, d.h. die Erweiterung weist einen trapezförmigen Querschnitt auf.
Die Führungsmittel des Schiebers befinden sich außerhalb des Maschinengehäuses, und zwar in Form einer Anordnung von Führungsbuchsen in einem Rahmenteil.
Die jeweiligen Gruppen von Wellen mit Werkzeugscheiben können als Einheit mit seitlichen Lagerschildern und damit als komplett wechselbare Baugruppe ausgeführt werden.
Oberhalb des Maschinengehäuses und des Schiebers befindet sich der eingangs erwähnte Aufgabetrichter zum Einfüllen des zu zerkleinernden bevorzugten Biomassematerials.
Unterhalb des Maschinengehäuses ist eine Auslassschurre bzw. ein Stetigförderer befindlich.
Am Schieber greift ein Schiebergestänge an, welches mit einem Hydraulikoder Pneumatikzylinder in Wirkverbindung steht, so dass die gewünschte
Verschiebebewegung automatisch gesteuert und mit der notwendigen Druckkraft ausführbar ist.
Auf den Werkzeugwellen sind in Achsrichtung bei einer Ausführungs- Variante parallel verlaufende Zerkleinerungs- oder Brechschienen angeordnet.
Jede Gruppe der vorerwähnten Wellen mit Werkzeugscheiben kann eine oder mehrere, z.B. bis fünf, bevorzugt drei parallel verlaufende größere Wellen oder 30 bis 20 kleinere Wellen umfassen.
Der Abstand zwischen den Werkzeugscheiben auf jeder Welle ist wählbar. Diese Wählbarkeit ermöglicht in Verbindung mit den verstellbaren Brechschienen eine Anpassung der Zerkleinerungsvorrichtung an die gewünschte Outputkörnung.
Dadurch, dass die Zerkleinerungs- oder Brechschienen federnd gelagert sind, können diese ausweichen, wenn harte Störstoffe von den Werkzeugscheiben ergriffen und gegen die Brechschienen gedrückt werden.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.
Die Figur zeigt hierbei eine prinzipielle Darstellung der Zerkleinerungsvor- richtung in Vorder- und Seitenansicht sowie Detaildarstellungen der Anordnung von Führungsbuchsen für den Schieber, des Schiebers mit Schiebergestänge und einer beispielhaften Werkzeugwelle mit Lagerung und Werkzeugscheiben.
Prinzipiell werden auf den Wellen Zahnscheiben aufgebracht, welche mittels entsprechender Endstücke verpressbar sind. Die jeweils gewünschte Größe der Ausgangskörnung wird durch den Durchmesser und die Dicke der Zahnscheiben sowie der Dicke der zwischen den Zahnscheiben angeordneten Distanzscheiben bestimmt. Die Verwendung einer runden Welle mit Keilnut zur Drehmomentübertragung ist ebenso denkbar.
Grundsätzlich löst die Erfindung die genannte Aufgabenstellung bereits mit einer Werkzeugwelle, wobei jedoch bevorzugt jeweils an beiden Seiten Gruppen von Werkzeugwellen in gleicher Anzahl (siehe Figur) eingesetzt werden, um eine kontinuierliche Beschickung mit Biomasse zu ermöglichen.
Bei trockenem Rieselgut arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorerwähnt bereits in ausreichender Weise mit einer einzigen Werkzeugwelle, wobei hier auch auf einen Schieber verzichtet werden kann, indem der Gehäusekörper zur Bildung einer Schüttebene schräg gestellt wird.
Die Zerkleinerungsvorrichtung gemäß Figur umfasst ein Gestell 3 mit einem Maschinengehäuse 2.
Oberhalb des Maschinengehäuses 2 ist ein Einfülltrichter 3 zur Aufgabe des zu zerkleinernden Materials befindlich.
Im Inneren des Maschinengehäuses 2 befinden sich gemäß der Figur zwei Gruppen 4 mit Wellen und Werkzeugscheiben 5, wobei die Werkzeugwellen mit Werkzeugscheiben 5 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Im Inneren des Maschinengehäuses 2, d. h. im Freiraum zwischen den Gruppen 4, befindet sich ein beweglicher Schieber 6 in Form einer im Wesentlichen ebenen Platte sowie mit einem Schieberkopf 7. Der Schieber- köpf 7 besitzt seitliche Auskragungen, z.B. in Form eines Trapezes, welche gewährleisten, dass der Druck auf die Biomasse in der Form auf die Werkzeugwellen erfolgt, dass gewährleistet ist, dass keine Biomasse über den Schieber in den jeweils anderen Kammerbereich gefördert wird.
Durch die in der figürlichen Darstellung ersichtliche Anordnung des
Schiebers entsteht im Zerkleinerungsraum des Maschinengehäuses 2 ein Zweikammersystem, wobei während des Betriebs mit mehr als einer Werkzeugwelle in der einen Kammer jeweils Druck auf die Biomasse und damit auf die Zerkleinerungswellen einwirkt, während die andere Kammer wieder neue Biomasse aufnehmen kann. Druckkraft und die Taktzeit der Bewegung des Schiebers ist jeweils stufenlos regelbar und wird je nach Art der zu zerkleinernden Materialien eingestellt.
Der Schieber 6 presst die Biomasse gegen die Werkzeugwellen mit Werkzeugscheiben 5, deren Zähne zerreißen und zerfasern die Biomasse und brechen die Schale von z.B. Kornfrüchten auf. Der Schieber 6 bewirkt zudem, dass Biomasse durch Zahnlücken der Werkzeugscheiben mitgenommen und bedingt durch die Fliehkraft hinter den Werkzeugwellen abgeschleudert wird. Weiterhin ermöglicht der Schieber, dass bereits feines Material zwischen den Werkzeugscheiben durchpressbar ist, hinter den Werkzeugwellen abfällt und die Zerkleinerungseinheit über die Auslass- schurre 8 verlässt und z.B. von einem Stetigförderer 9 mitgenommen wird. Die Verwendung des Schiebers 6 gewährleistet einen großflächigen Zerkleinerungsbereich, erhöht den Durchsatz und verhindert auch bei feuchten Biomassematerialien unerwünschte Verstopfungen.
Jede der Werkzeugwellen nimmt eine Vielzahl von vorzugsweise gegeneinander versetzten Werkzeugscheiben auf. Dadurch werden in gleicher Linie stehende Zahnreihen vermieden und es ist eine wirkungsvolle Zerkleinerung gewährleistet. Zwischen den Werkzeugscheiben ist bei Bedarf jeweils eine Distanzscheibe befindlich, die den gewünschten Abstand zwischen den Scheiben sicherstellt. Die Distanzscheiben stabilisieren im übrigen die Werkzeugscheiben und sind erheblich kleiner als die Werkzeugscheiben selbst, so dass der notwendige Durchlass der bereits auf die gewünschte Korngröße zerkleinerten Biomasse erfolgen kann.
Der Einsatz von Distanzscheiben erfolgt in Abhängigkeit vom Aufgabegut. Bei kleinen Körnern wie Weizen, Roggen oder dergleichen kann auf die Verwendung von Distanzscheiben verzichtet werden.
Die Drehzahl der Werkzeugwellen liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 300 U/m und 3000 U/m. Die Drehrichtung ist bei einer Ausführungsform der Erfindung zur Mitte der Zerkleinerungseinheit hin gewählt. Dies bedeutet, dass eine Gruppe von Werkzeugwellen sich im und die andere Gruppe von Werkzeugwellen entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Mahlgut sicher eingezogen ist. Gleichzeitig wird ein Herausschleudern von Mahlgut aus der Vorrichtung verhindert.
Die Werkzeugscheiben haben bei einer Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 300 mm und 500 mm und besitzen jeweils 30 bis 200 Zähne. Die Zähne der Werkzeugscheiben sind entweder in Hartmetall ausgeführt oder besitzen eine Hartmetallbestückung. Die Zahntiefe liegt vorzugsweise zwischen 3 mm und 50 mm und wird in Abhängigkeit von der Art des zu zerkleinernden Materials, des erforderlichen Durchsatzes und der gewünschten Körnung gewählt.
Die Zahnlücken öffnen sich zum Außenrand hin, so dass gewährleistet ist, dass eventuell eingepresstes Material bedingt durch die Fliehkraft hinter die Werkzeugwellen abschleuderbar ist.
Die Distanzscheiben haben bei einer Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise eine Dicke im Bereich zwischen 3 mm bis 50 mm bei einem Durchmesser zwischen 50 mm und 400 mm. Die jeweils notwendige Dicke wird ebenfalls aufgrund der zu erreichenden Körnung bestimmt.
Notwendige Brechschienen sind zwischen den Werkzeugwellen befindlich. Eine variable Verschiebung ermöglicht eine Abstandseinstellung zwischen Werkzeugwellen und Brechschienen zwischen 3 mm und 20 mm.
Die Führungsmittel 30 für den Schieber 6 sind bevorzugt außerhalb des Maschinengehäuses 2 angeordnet.
Die jeweilige Gruppe 4 der Wellen mit Werkzeugscheiben 5 kann als Einheit 33 mit den jeweiligen Lagerschildern als Baugruppe komplett austauschbar ausgeführt werden.
Am Schieber 6 greift ein Schiebergestänge 32 an, welches mit einem
Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 33 in Wirkverbindung steht, so dass die notwendige Bewegung des Schiebers 6 erfolgen kann.
Bezugszeichenliste
3 Gestell
Maschinengehäuse
Einfüll- oder Aufgabetrichter
Gruppe
Wellen mit Werkzeugscheiben
Schieber
Schieberkopf
Auslassschurre
Stetigförderer
Führungsmittel
Einheit
Schiebergestänge
Hydraulik- oder Pneumatikzylinder