TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verkleinerung von Materialien,
beispielsweise in Recycling-Prozessen und insbesondere auf eine Zerkleinerungsvorrichtung, in
welcher Rotorzahnreihen Statorzahnreihen passieren, um die Materialien abzuscheren.
STAND DER TECHNIK
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Es ist ein steigendes Bewusstsein der Notwendigkeit festzustellen, die Qualität des globalen
Ökosystems durch Recycling ausrangierter Materialien zu erhalten. Ein erster Schritt in
solchen Recyclingprozessen schließt die Reduzierung solcher Materialien auf eine Grundform
ein, in welcher diese einfacher gehandhabt werden können, üblicherweise durch einen Prozeß
wie Schmelzen oder Zerkleinern.
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Gebrauchte Autoreifen z. B. werden zur Zeit vermehrt recyclet und die Zerkleinerung solcher
Reifen in kleine Fragmente ist der erste Schritt bei dem Recycling. Die Lagerung von
gebrauchten Reifen in Stapeln birgt sowohl eine Feuergefährdung als auch eine
Gesundheitsgefährdung. Die Verbrennung von gebrauchten Reifen setzt verschiedene Substanzen in
die Atmosphäre frei, die in dem Bestandteil Gummi während dessen Produktion und
Vulkanisation eingemischt wurden, einschließlich Komponenten wie Teer, Silika, Paraffin,
aromatische Amine oder Phenolderivate, Asbest, Beschleunigerkomponten usw., die dafür bekannt
sind oder bei denen angenommen wird, dass sie genverändernde und krebserregende
Eigenschaften aufweisen. In einigen Zuständigkeitsbereichen sind Gesetze erlassen worden oder
vorgesehen, die die sichere Entsorgung von gebrauchten Reifen betreffen, um solche Umwelt-
und Gesundheitsgefährdungen zu vermeiden.
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Neben der Beseitigung ihrer Leistungsfähigkeit zur Verursachung von Umwelt- und
Gesundheitsproblemen, beseitigt die Zerkleinerung von gebrauchten Reifen die Notwendigkeit des
weiteren Verbrauchs von Energie und langkettiger Hydrocarbonatressourcen wie beispielsweise
natürlicher und synthetischer Gummi. Die außergewöhnlichen elastischen Eigenschaften
und die Widerstandsfähigkeit von vulkanisiertem Gummi auf Grund der Kreuzverbindung
von Gummimolekülen durch "Schwefelbrücken" ist die Ursache dafür, dass vulkanisierter ·
Gummi als ein Rohmaterial für einen großen Bereich von Produkten verwendet wird.
Folglich existiert ein großer Markt für Bruchstücke von vulkanisiertem Gummi, die durch
Zerkleinerung gebrauchter Reifen erzeugt werden.
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Die Erforschung von möglichen neuen Anwendungen für zerkleinerte Reifen wird in
schnellen Schritten fortgesetzt und viele neue Anwendungen sind in letzter Zeit entwickelt worden.
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Obwohl sich die vorhergehenden Ausführungen auf das Recycling von Gummi und benutzten
Reifenbezogen haben, hat der Zerkleinerungsprozess bekanntlich ebenfalls Anwendung in die
effektive Handhabung eines großen Bereichs anderer Materialien gefunden. Zum Beispiel
wird die Zerkleinerung als erster Schritt bei dem Recycling von Plastikmüll verwendet. Und
die Wiedergewinnung von Öl, Metall, Papier und Gummi aus gebrauchten Ölfiltern ist auf
dem Weg, ein großer Industriezweig zu werden. In allgemeineren Anwendungen des
Zerkleinerungsprozesses kann ein Müllvolumen einer Baustelle reduziert werden, indem der Müll
zuerst durch einen Zerkleinerungsprozess geführt wird.
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Verschiedene Ausführungsformen von Zerkleinerungsvorrichtungen sind selbstverständlich
aus dem Stand der Technik bekannt. Viele Entwicklungen sind bekannt und werden zur Zeit
benutzt, aber im Allgemeinen leiden diese unter einer Vielzahl von Nachteilen wie hohe
Komplexität, Unrentabilität, hoher Preis und/oder Nichttransportierbarkeit.
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Zerkleinerungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik sind im Allgemeinen derart
ausgebildet, dass eingefülltes Material zwischen Messern durch Zerreißen des Materials
zerkleinert wird. Zum Betrieb solcher Maschinen ist ein erheblicher Energieverbrauch
notwendig.
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Eine mögliche Ausnahme ist eine Vorrichtung, die in der am 28.11.1991 mit der
Veröffentlichungs-Nr. WO 91/17690 veröffentlichten Internationalen Patentanmeldung PCT /
US91/03451 beschrieben ist, die zum Zerkleinern von Autoreifen ausgebildet ist, wobei
Autoreifen durch einen Zerkleinerer gezogen werden, in dem Schneidzähne und U-förmige
Schneidkanten zusammenwirken um den Reifen zu zerkleinern. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch gegenüber der bekannten Vorrichtung völlig unterschiedlich aufgebaut.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist ein Ziel der Erfindung eine Zerkleinerungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die
zuverlässig, relativ einfach konstruiert und relativ leichtgewichtig ist.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung eine Zerkleinerungsvorrichtung zur Verfügung zu
stellen, die ein Produkt wirksam in Stücke von etwa gleichförmiger Größe bei jedem
vorgegebenen Produkt und bei Verwendung von geringstmöglicher Energie zerkleinert.
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Es ist ebenfalls erwünscht, dass die Vorrichtung völlig abgeschlossen und transportabel ist.
Im Stand der Technik verwenden viele Zerkleinerungsvorrichtungen eine Zerreißwirkung, die
große Energie verbraucht. In der Zerkleinerungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
ist Abscheren der vorrangige Zerkleinerungsmechanismus, was den Energieverbrauch
reduziert. Die vorliegende Erfindung reduziert Materialien ebenfalls in Stücke von etwa
gleichförmiger Größe, wodurch die weitere Verarbeitung solcher Stücke vereinfacht und
ökonomischer gemacht wird, was wiederum deren Verwendung steigert. Eine weitere
gewünschte Eigenschaft der vorliegenden Vorrichtung ist das relativ leichte Gewicht im
Vergleich zu anderen Zerkleinerungsvorrichtungen und folglich deren verbesserte
Transportierbarkeit bezogen auf die meisten Zerkleinerungsvorrichtungen nach dem Stand der
Technik. Die Tatsache, dass die Vorrichtung vorzugsweise vollständig in einem äußeren
Gehäuse eingeschlossen ist, erleichtert weiterhin den Transport.
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In einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine Zerkleinerungsvorrichtung
umfassend einen Rotor, der zum Rotieren zwischen einem Paar von Seitenwänden montiert
ist, ein Gehäuse, das sich in einem Bogen auf einer Seite des Rotors zwischen den
Seitenwänden erstreckt, ein Einlassmittel zur Zuführung des Materials in eine Einlassöffnung
zwischen dem Rotor und dem Gehäuse und einen Motor zum Antrieb des Rotors relativ zu
dem Gehäuse. Der Rotor weist Zähne auf, die sich im allgemeinen radial auswärts in einer
Serie von Reihen erstrecken, die gleichwinklig um den Rotor angeordnet sind. Jede dieser
Reihen erstreckt sich im allgemeinen parallel zur der Rotationsachse. Jeder Rotorzahn hat
eine im allgemeinen flache Stirnseite in der Rotationsrichtung, wobei die flachen Stirnseiten
der Zähne in derselben Reihe im allgemeinen in derselben Ebene liegen. Das Gehäuse umfaßt
Statorzähne, die ausgehend von dem Gehäuse im allgemeinen radial in einer Serie von
Reihen einwärts gerichtet sind und sich im Allgemeinen parallel zu der Rotationsachse
erstrecken. Die Statorzähne sind derart angeordnet, dass ein oder mehrere Rotorzähne
angrenzende Statorzähne durchlaufen. Jeder Statorzahn hat eine im Allgemeinen flache
Stirnseite in der Richtung, die angepasst ist um der flachen Stirnseite der durchlaufenden
Rotorzähne entgegenzustehen. Die flachen Stirnseiten an Statorzähnen in derselben Reihe
liegen im Allgemeinen in derselben Ebene. Jede der Rotorzähne und Statorzähne haben eine
Länge, die im wesentlichen gleich der radialen Entfernung zwischen gegenüberliegenden
Oberflächen des Rotors und des Gehäuses ist. Jeder der Rotorzähne und der Statorzähne
weist im Wesentlichen die gleiche Breite auf und der Freiraum zwischen einem passierenden
Rotor- und Statorzahn ist ziemlich schmal, wie beispielsweise etwa 3 mm (1/8 Inc.) für die
meisten Anwendungen. Der Zwischenraum kann in manchen Fällen schmaler oder in anderen
größer sein, vorzugsweise bei größeren Maschinen. Der Motor rotiert den Rotor relativ zu
dem Gehäuse mit einer Geschwindigkeit von mindestens 500 Umdrehungen pro Minute. Die
Rotorzähne und Statorzähne sind derart orientiert, dass die flachen Stirnseiten von einem oder
beiden leicht weg von der radialen Richtung geneigt sind, so dass die äußeren Enden der
Rotorzähne die Statorzähne vor den inneren Enden der Rotorzähne passieren. Ein geringer
Winkel ist dadurch zwischen den flachen Stirnseiten der Rotorzähne und den flachen
Stirnseiten der Statorzähne definiert wenn diese Zähne passieren.
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Der kleine Winkel ist vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 20 Grad. Die Rotorzähne und
Statorzähne können etwa 25 mm (1 Inc.) breit sein und passieren einander bei einem
Zwischenraum von etwa 3 mm (1/8 Inc.). Die flachen Stirnseiten der Rotorzähne und Statorzähne
können jeweils austauschbar an dem Rotor und dem Gehäuse montiert sein.
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Es können drei Reihen Rotorzähne mit einem Abstand von 120 Grad und drei Reihen
Statorzähne angeordnet sein. Bei dieser Anordnung durchlaufen die Rotorzähne die erste
Statorzahnreihe bevor die zweite Statorzahnreihe durchlaufen wird und bevor die dritte
Statorzahnreihe durchlaufen wird. Die Zähne in den ersten und zweiten Statorzahnreihen sind
longitudinal an dem Gehäuse in Paaren angeordnet, die mit Abstand zueinander mit dem
Abstand eines fehlenden Paars angeordnet sind. Jedes Paar von Statorzähnen in den ersten
und zweiten Reihen passt in longitudinaler Position jeweils zu einem fehlenden Paar in der
zweiten und dritten Reihe. Die dritte Statorzahnreihe und die drei Rotorzahnreihen haben
jeweils Zähne mit longitudinalen Positionen, die zu Zähnen in sowohl den ersten und zweiten
Statorzahnreihen passen.
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Das Gehäuse ist vorzugsweise relativ zu dem Rotor bewegbar ausgebildet um die Entfernung
zwischen stirnseitiger Oberfläche des Rotors und des Gehäuses zu vergrößern um die
Wartung und Reinigung der Vorrichtung zu vereinfachen und teilweise zur Vereinfachung der
Beseitigung etwaiger Blockierungen.
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In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine
Zerkleinerungsanordnung, umfassend eine erste Zerkleinerungsvorrichtung und eine zweite, wesentlich
kleinere Zerkleinerungsvorrichtung. Die Einführungsmittel der zweiten
Zerkleinerungsvorrichtung ist derart angepaßt, um die Materialausgabe der ersten Zerkleinerungsvorrichtung
aufzunehmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform ausführlicher
beschrieben werden unter Verwendung der beigefügten Figuren:
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine entlang der Linie I-I gemäß Fig. 2 geschnittene Draufsicht der
erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung,
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Fig. 2 eine entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1 geschnittene Seitenansicht der
Zerkleinerungsvorrichtung,
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Fig. 3 eine entlang der Linie III-III gemäß Fig. 2 geschnittene Rückansicht der
Zerkleinerungsvorrichtung,
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Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der Fig. 3, die die Montage eines
Endes des Gehäuseteils auf der Seitenwand der Vorrichtung darstellt,
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Fig. 5 einen Bereich der geschnittenen Seitenansicht gemäß Fig. 2, wobei das
Gehäuseteil der Zerkleinerungsvorrichtung in Position zur
Zerkleinerungsoperation liegt,
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Fig. 6 eine ähnliche Ansicht gemäß Fig. 7, wobei jedoch das Gehäuseteil in einer
Rücklaufstellung liegt,
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Fig. 7 eine Seitenansicht des Gehäuseteils der Zerkleinerungsvorrichtung,
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Fig. 8 eine Rückansicht des Gehäuseteils gemäß Fig. 7, die die Position der drei
Zahnreihen an dem Gehäuseteil darstellt,
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Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Gehäuseteils gemäß Fig. 7 und
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Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des Gehäuseteils gemäß Fig. 7, wobei der
Rotor der Vorrichtung in seiner Wirkstellung dargestellt ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Wie in der Draufsicht gemäß Fig. 1 dargestellt, umfasst die bevorzugte Ausführungsform
der Zerkleinerungsvorrichtung eine Vorderwand 20, eine Rückwand 22, ein Paar innere
Seitenwände 24 und ein Paar äußere Seitenwände 26. Jede der äußeren Seitenwände 26 ist
an einem Satz von Gelenken 28 montiert.
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Ein im Allgemeinen mit 30 bezeichneter Rotor ist auf einem Paar von Lagern 32 montiert,
wobei jedes von einem Abschnitt eines Vierkantrohres 34, das an einer der inneren Wände
24 angebracht ist, unterstützt wird. Drei Rotorzahnreihen 36 erstrecken sich jeweils quer zum
Rotor 30 und jede der drei Reihen ist umfangsseitig um 120 Grad zu den beiden anderen
Reihen versetzt. Jeder Rotorzahn 36 hat eine flache Stirnseite und eine flache, geneigte
Rückseite. Der Zwischenraum zwischen angrenzenden Rotorzähnen 36 ist etwas größer als
die Breite eines Zahns 36.
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Ein Gehäuse wird im Allgemeinen mit 40 bezeichnet und ist in Fig. 7 gesondert dargestellt
und umfaßt ein Bogenelement 42 von dem jedes Ende mit einem Seitenelement 44 verbunden
ist. Ein Vierkantrohrabschnitt 46 erstreckt sich zwischen den Seitenelementen 44 und eine
Platte 48 verbindet die Seitenelemente 44, den Rohrabschnitt 46 und das Bogenelement 42.
In seiner Betriebsstellung, wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt, erstreckt sich das
Bogenelement 42 konzentrisch um die Rotationsachse des Rotors 30. Drei Statorzahnreihen 50
erstrecken sich quer zu dem Bogenelement 42, wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Die
Zähne 50 in der ersten und zweiten Reihe sind longitudinal auf der inneren Oberfläche des
Bogenelementes 42 in Paaren angeordnet, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind,
der dem Abstand eines fehlenden Paares entspricht. Jedes Zahnpaar 50 in der ersten und
zweiten Reihe passt in longitudinaler Stellung des Bogenelementes 42 jeweils zu einem
fehlenden Zahnpaar 50 in der ersten und zweiten Reihe. Die Zähne 50 in der dritten Reihe
des Bogenelementes 42 sind longitudinal angeordnet um somit zu den Zähnen 50 in sowohl
der ersten und zweiten Reihe zu passen. Die longitudinale Stellung der Statorzähne 50 an
dem Bogenelement 42 ist gegenüber der longitudinalen Stellung der Rotorzähne des Rotors
30 versetzt, wodurch die Rotorzähne die Statorzähne mit einem leichten Zwischenraum
passieren können. Die Statorzähne haben die gleiche Form wie zuvor im Zusammenhang mit
den Rotorzähnen beschrieben. Die Höhe der Rotor- und Statorzähne ist derart ausgebildet,
dass dann, wenn das Gehäuse 40 in seiner Betriebsstellung ist, das Ende der Rotorzähne
einen geringfügigen Zwischenraum zu der inneren Oberfläche des Bogenelementes 42
einnimmt und das Ende der Rotorzähne einen geringfügigen Zwischenraum zu der Oberfläche
des Rotors einnimmt, wobei ein typischer Zwischenraum in jedem Fall etwa 3 mm (1/8 Inc.)
beträgt.
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Das in die Zerkleinerungsvorrichtung eingeleitete Material wird durch die Rotorzähne 36
gegen die ersten und zweiten Statorzahnreihen 50 gepresst, die die zuvor beschriebene
Zahnteilung aufweisen. Das Material wird in Fragmente mit einer geringen Größe von zwei
Reihen zerkleinert. Die resultierenden Fragmente werden dann gegen die dritte
Statorzahnreihe 50 gepresst, wobei die Anzahl der Zähne in der dritten Reihe der Anzahl der Zähne
in jeder Reihe des Rotors 30 entspricht. Das Material wird durch die dritte Statorzahnreihe
in Fragmente von kleinerer Größe zerkleinert.
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Wie in Fig. 2 dargestellt wird die flache Stirnseite jedes Rotorzahns 36 durch einen leichten
Winkel relativ zu der flachen Gegenfläche an jedem Statorzahn 50 fortgesetzt. Das äußere
Ende jedes Zahns 36 passiert dabei die gegenüberliegende Stirnseite eines Zahns 50 bevor
das innere Ende des Zahns 36 die Stirnseite passiert, woraus eine scherenartige Zerkleinerungswirkung
resultiert.
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Die Breite eines Rotorzahns 36 entspricht etwa der Breite eines Statorzahns 50 und der
Zwischenraum zwischen den durchlaufenden Zahnansätzen ist in Bezug zu der Zahnbreite recht
schmal. Mit einer Zahnbreite von 25 mm (1 Inc.) beträgt der Zwischenraum etwa 3 mm (1/8
Inc.) in der bevorzugten Ausführungsform, obwohl andere schmale Zwischenräume
verwendet werden können, wobei der akzeptierbare Bereich von dem zu zerkleinernden Material
abhängt, wobei zu beachten ist, dass Scherung der gewünschte Mechanismus ist. Es besteht
ein kleiner Winkel von vorzugsweise zwischen 5 und 25 Grad zwischen der flachen Stirnseite
jedes Rotorzahns 36 und der flachen gegenüberliegenden Stirnseite jedes Statorzahns 50,
wobei das äußere Ende eines Rotorzahns 36 daher die führende Kante des Statorzahns 50 an
der Spitze des inneren Endes des Rotorzahns 36 passiert. Dadurch wird eine scherenartige
Zerkleinerungsaktion begonnen wenn ein Rotorzahn einen Statorzahn passiert, wobei die
Aktion an dem äußeren Ende des Rotorzahns beginnt und einwärts verläuft.
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Das Gehäuse 40 kann aus der Betriebsstellung gemäß Fig. 2 und 5 in eine ausgefahrene
Position bewegt werden, was die Reinigung und Wartung erlaubt, in Fig. 6 dargestellt, und
insbesondere die Beseitigung von Blockierungen vereinfacht. Dies wird mittels eines
hydraulischen Zylinders 54 erreicht, der einen Kolben 56 antreibt, der gelenkig mittels einer Hülse
57 mit einem Ende eines Arms 58 verbunden ist. Das andere Ende des Arms 58 ist an einer
Mittelposition eines Bolzens 60 fixiert. Jedes Ende des Bolzens ist drehbar in jeweils einer
der inneren Seitenwände 24 montiert. Ein Ende eines Paars von Armen 62 ist jeweils an
einem der Enden des Bolzens 60 fixiert. Das andere Ende jedes Arms 62 ist geschlitzt, um
einen Stift 64 aufzunehmen, der sich zwischen einem Klammerpaar 66 erstreckt, das mit
einem Vierkantrohrabschnitt 46 verbunden ist. Wie in den Fig. 3 und der vergrößerten
Ansicht gemäß Fig. 4 dargestellt ist, gleitet jedes Seitenelement 44 des Gehäuses 40 in
einem Schlitz, der durch einen unteren Träger 68, ein an dem unteren Träger 68 angeordnetes
seitliches Führungselement 69 und einen oberen Träger 70 deiniert ist. Die Bewegung des
Kolbens 56 aus dem Zylinder 54 verursacht eine Bewegung des Gehäuses 40 von dessen
Betriebsposition in die Rücklaufposition.
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Die Betriebsweise beim Starten oder nach einem Stillstand auf Grund einer Blockierung ist
derart, dass ein hydraulisches Fluid in den Hydraulikzylinder 54 mittels eines elektrischen
Motors (nicht dargestellt) eingepumpt wird, was jedesmal beim Einschalten des elektrischen
Motors 76 automatisch aktiviert wird, so dass das Gehäuse 40 aus seiner Betriebsposition
herausgefahren wird. Anschließend startet der Rotor mit seiner Bewegung, wodurch jegliches
verbleibende Material in der Vorrichtung eines vorhergehenden Stillstands ausgeräumt wird.
Das Gehäuse wird dann in seine Betriebsposition zurückgefahren, in der die Zerreißwirkung
fortgeführt werden kann.
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Ein elektrischer Motor 76 mit etwa 110 kW (150 PS) ist auf einem Untergestell 78 der
Zerkleinerungsvorrichtung befestigt. Der Rotor 80 des Motors 76 weist eine vierfach
Riemenscheibe auf, die an dem Rotor befestigt ist. Die vier Riemen 84 erstrecken sich sowohl um
die Riemenscheibe und eine vierfach Riemenscheibe 86 an einer angetriebenen Welle 88. Die
Welle 88 ist in einem Paar von Lagern 90 montiert, die jeweils an einer inneren Seitenwand
24 durch eine Stütze 92 abgestützt werden. An jedem Ende der Welle 88 ist eine vierfach
Riememtrommel montiert und vier Riemen 96 umfassen sowohl diese Riementrommel als
auch eine vierfach Riementrommel 98, die an der Achse 100 des Rotors 30 montiert ist.
Diese Merkmale sind sehr gut in der Fig. 3 dargestellt.
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Bei einer Wahl von Riemenscheiben 82 und 86 geeigneter Größe ist der Motor 76 im Stande,
den Rotor 30 bei typischen Geschwindigkeiten von etwa 500 Umdrehungen pro Minute bis
über 3000 Umdrehungen pro Minute anzutreiben; die optimale Drehgeschwindigkeit ist eine
Funktion des zu zerkleinernden Materials und wird am besten durch routinemäßige
Experimente bestimmt.
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Das zu zerkleinernde Material wird der Zerkleinerungsvorrichtung über einen breiten
Zuführkanal, der im allgemeinen mit 104 bezeichnet und in Fig. 2 in Seitenansicht
dargestellt ist, zugeführt. Ein Bereich des Zuführkanals 104 ist eine Eingangsrutsche, die durch
gegenüberliegende geneigte Oberflächen 106 und 108 und durch gegenüberliegende parallele
Oberflächen 110 begrenzt ist und in einer oberen Wandung 111 der Vorrichtung montiert ist.
Eine Ausgangsrutsche ist durch gegenüberliegende geneigte Oberflächen 112 und 114 und
durch gegenüberliegende parallele Oberflächen 116 begrenzt.
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Durch Verbindung der Ausgangsrutsche der Zerkleinerungsvorrichtung mit der
Eingangsrutsche einer anderen Zerkleinerungsvorrichtung ist es möglich, einen zwei- oder dreistufigen
Aufbau zu bilden. Die Rotoren und Zähne in einer zweiten und/oder dritten Stufe sind kleiner
als die der ersten Stufe und die Rotoren werden mit einer entsprechend größeren Winkelgeschwindigkeit
angetrieben. Reifen sind ein Beispiel für ein Material, das im Allgemeinen
mehr als eine einstufige Zerkleinerungsvorrichtung zur kompletten Reduktion benötigt.
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Wie in Fig. 10 dargestellt umfaßt der Rotor 30 eine Stahlwelle 100 mit einem Durchmesser
von 6,35 cm (2,5 Inc.), drei Stahlscheiben 120 mit einer Dicke von 25 mm (1 Inc.) und
einem Durchmesser von 30,5 cm (12 Inc.) und eine umlaufende zylinderische Stahlröhre 122
mit einer Dicke von 25 mm (1 Inc.) und einem inneren Durchmesser von 30,5 cm (12 Inc.).
Jede der Scheiben 120 ist umfangsseitig mit der Stahlröhre 122 verschweißt; eine Scheibe an
jedem Ende und eine in der Mitte. Eine Scheibe 124 mit einem Durchmesser von 15 cm (6
Inc.) ist umfangsseitig mit der Außenseite jeder äußeren Scheibe 120 verschweißt, um die
jeweilige Scheibe konzentrisch zu erweitern. Jedes Ende der Welle 100 umfaßt eine Längsnut
125, die eine Länge von 15 cm (6 Inc.) und etwa 1,27 cm (0,5 Inc.) im Quadrat aufweist.
Eine Längsnut 126 mit gleichem Querschnitt erstreckt sich in jede der endseitig angeordneten
Scheiben 120 und 124 und ein Keil 128 wird zwischen die Längsnuten 125 und 126
eingepaßt, um eine relative Drehung zwischen der Welle 100 und den Scheiben 120 und 124 zu
verhindern. Nachdem der Rotor 30 mit den ergänzenden Zähnen 36 konstruiert ist, wird
dieser ausgewuchtet. Um den Rotor 30 auszuwuchten werden Löcher mit einem Durchmesser
von 2,5 cm (1 Inc.) an geeigneten Winkelpositionen in jede Scheibe 120 gebohrt und ein
Stahlstift 130 mit einem Durchmesser von 2,5 cm (1 Inc.) wird in jedes Loch montiert. Die
Länge jedes Stiftes 130 ist derart ausgewählt, dass die erforderliche Auswuchtung der
Scheibe 120 erreicht wird. Die aus gehärtetem Stahl hergestellten Zähne 36 können mit einer
austauschbaren flachen Stirnseite konstruiert werden, die auf einem Reststück des Zahns
befestigt ist, um einen periodischen Austausch zu erlauben. Die folgende Tabelle
veranschaulicht die Breite und radiale Höhe der verwendeten Zähne und die Winkelgeschwindigkeit des
Rotors für eine Reihe von Materialien:
TABELLE 1
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Die ersten und zweiten Statorreihen einer Zerkleinerungsvorrichtung für die mit "*"
markierten Materialien weichen von der zuvor beschriebenen Konstruktion insofern ab, als dass jede
der ersten und zweiten Statorreihen genausoviel Zähne haben wie die dritte Reihe.
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Manche Materialien können einen mehrstufigen Zerkleinerungsprozeß erforderlich machen.
Zum Beispiel benötigen gebrauchte Reifen zumindest eine Zwei-Stufen-Verarbeitung, wobei
der Rotor in der ersten Stufe mit 500 Umdrehungen pro Minute rotiert und bei der gleichen
oder einer schnelleren Umdrehungszahl in untergeordneten Stufen. Die Rotor- und
Statorzähne zum Zerkleinern von Reifen haben Höhen von 10 cm (4 Inc.) und irgendeine Breite im
Bereich von 2,5 bis 7,5 cm (1 bis 3 Inc.). Die Zahnhöhe und -breite und die
Winkelgeschwindigkeit des Rotors 30 wird am besten durch "trial and error" für jede Applikation
bestimmt. Neben den zuvor erwähnten Materialien wurde die Zerkleinerungsvorrichtung
verwendet, um so unterschiedliche Artikel wie leere Bierflaschen in ihren
Kartonverpackungen, Transformatoren, entleerte Quecksilberleuchtröhren und Matratzen. Diese Objekte
kommen aus der Zerkleinerungsvorrichtung als winzige Fragmente der ursprünglichen
Materialien; diese zerkleinerten Materialien sind dann ohne weiteres voneinander durch
weitere Verfahrensweisen trennbar.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung benutzt eine Zerreißaktion um das Material
effektiv zu zerkleinern.