Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung mit ersten und zweiten Schneidelementen, die relativ zueinander rotierbar sind.

Eine gattungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung ist beispielsweise aus EP 2 613 884 B1 bekannt. Solche Schneidvorrichtungen werden dazu eingesetzt, um Feststoffe, Feststoffmassen oder feststoffhaltige Flüssigkeiten zu zerkleinern und kommen insbesondere als sogenannte Nasszerkleinerer zum Einsatz, um beispielsweise im Bereich der Lebensmittelindustrie, der Aufbereitung von Bio-Suspensionen zur weiteren energetischen Nutzung oder in anderen landwirtschaftlichen Einsatzzwecken mit Feststoffen durchmischte fließfähige Gemische aufzubereiten und hierbei, die darin enthaltenen Feststoffe zu zerkleinern.

Eine weitere solche Schneidvorrichtung ist aus PCT/EP 2010/053800 bekannt. Bei dieser vorbekannten Zerkleinerungsvorrichtung werden das erste und zweite Schneidelement durch eine feststehende, kreisförmige Lochscheibe einerseits und ein um die Mittelachse der Lochscheibe rotierendes Messer gebildet, welches mit einer Schneidkante auf der Oberfläche der Lochscheibe anliegt. Die zu zerkleinernde Masse wird durch die Löcher in der Lochscheibe gepresst, bzw. durchströmt diese und hierbei werden durch die Löcher hindurchtretende Feststoffe durch eine Scherwirkung zwischen der Messerkante und einer das jeweilige Loch begrenzenden Kante durch Scherung zerkleinert.

Es hat sich allerdings gezeigt, dass derartige Zerkleinerer zwar gut geeignet sind, eine grobe Zerkleinerung bereitzustellen, und sie haben sich in der Praxis auch weitgehend bewährt, allerdings besteht für manche Prozesse der Bedarf, das Material noch weiter zu zerkleinern. Dies gilt beispielsweise für schwer vergärbare Materialien, wie langfaserige Materialien, Mist oder Grassilage. Hier können die bekannten Zerkleinerer zwar die Fasern kürzen, eine Zerkleinerung in sehr kurze Faserteile ist aber in der Regel nicht möglich. Um diesem Problem zu begegnen, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zerkleinerungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der eine Feinstzerkleinerung auch von schwer vergärbarem Material, wie langfaserigem Material, Mist oder Grassilage effektiv und effizient möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Zerkleinerungsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sie umfasst: eine Mehrzahl erster Schneidelemente mit ersten gezackten Schneidkanten, die auf einer ersten Kreisbahn angeordnet sind; wenigstens ein zweites Schneidelement mit einer zweiten gezackten Schneidkante, die mit den ersten gezackten Schneidkanten zum Zertrennen von Schneidgut korrespondiert, wobei das zweite Schneidelement um eine Rotationsachse auf einer zweiten Kreisbahn beweg- lieh ist, die zu der ersten Kreisbahn konzentrisch ist, wobei die zweite gezackte Schneidkante eine Mehrzahl an Zacken aufweist und jeder Zacken eine radial innere Flanke und eine radial äußere Flanke aufweist, die jeweils unter einen Winkel zur Rotationsachse stehen; einen Antrieb zum rotierenden Antreiben des zweiten Schneidelements um die Rotationsachse; und einen Einstellmechanismus mit welchem die Mehrzahl der ersten Schneidelemente und das zweite Schneidelement derart axial in Richtung der Rotationsachse relativ zueinander bewegbar sind, dass ein Schneidspalt zwischen diesen einstellbar ist.

Der Erfindung liegt einerseits die Erkenntnis zugrunde, dass die Ausbildung der Schneidelemente mit gezackten Schneidkanten vorteilhaft für die Zerkleinerung von faserigem Material ist. Andererseits wird durch die Ausbildung von gezackten Schneidkanten die gesamte Länge der Schneidkanten vergrößert und somit auch die Schneidwirkung erhöht. Die kreisförmige Anordnung der Mehrzahl erster Schneidelemente dient dem Zweck der effizienten Zertrennung, wenn das zweite Schneidelement rotiert. Die Mehrzahl erster Schneidelemente wirkt dabei zusätzlich als Sieb, sodass nicht zerteiltes Material zurückgehalten wird, und erst nach Zerteilung durch die ersten Schneidelemente hindurch passieren kann. Der Begriff Mehrzahl bedeutet in der vorliegenden Anmeldung stets, dass zwei oder mehr dieser Elemente vorhanden sind. Ferner basiert die Erfindung auf dem Gedanken, dass der Schneidspalt zwischen den ersten und zweiten Schneidkanten einstellbar ist. Dies ist besonders vorteilhaft, um Material entsprechend den Bedürfnissen, gröber oder feiner, zu zerteilen. Der Schneidspalt kann dabei auf ein Minimum reduziert werden, sodass die Schneidelemente unmittelbar aneinander anliegen. Hierbei wird eine besonders feine Zerkleinerung erreicht. Der Schneidspalt kann aber auch positiv einge- stellt werden, sodass die Schneidelemente mit einem Abstand zueinander rotieren. Hierbei findet eine weniger feine Zerkleinerung statt, was sich insbesondere für gröbere Materialien oder gut vergärbare Materialien eignet.

Zur Einstellung des Schneidspalts ist erfindungsgemäß ein Einstellmechanismus vorgesehen. Mit dem Einstellmechanismus können die ersten und zweiten Schneidelemente axial zueinander bewegt werden. Das heißt, es ist einerseits möglich, nur das zweite Schneidelement axial zu bewegen, während die Mehrzahl erster Schneidelemente ortsfest ist. Diese Variante ist besonders bevorzugt, da hierdurch eine einfache Konstruktion erreicht wird. In anderen Varianten kann aber auch vorgesehen sein, dass das zweite Schneidelement ortsfest ist, während die Mehrzahl erster Schneidelemente relativ ent- lang der Rotationsachse bewegt wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass beide Schneidelemente aufeinander zu bewegt werden. Vorzugsweise sind mehrere zweite Schneidelemente vorgesehen, insbesondere 2, 4, 6 oder 8 zweite Schneidelemente. Diese sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt auf der Kreisbahn angeordnet, wodurch ebenfalls eine gleichmäßige Zerkleinerung stattfindet und Fliehkräfte auf einer Antriebswelle des Antriebs ausgeglichen werden.

Die zweiten Schneidelemente weisen vorzugsweise einen plattenförmigen Körper auf, der mit seiner Hauptebene vorzugsweise parallel zur Rotationsachse angeordnet ist. In Varianten kann auch vorgesehen sein, dass die Hauptebene schräg zur Rotationsachse verläuft, sodass aufgrund der Schrägstellung der zweiten Schneidelemente eine Schraubenförderung für Fluid vorgesehen sein kann, sodass eine Strömung hervorgerufen wird.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die zweite gezackte Schneidkante eine Mehrzahl an Zacken aufweist, und jeder Zacken eine radial innere Flanke und eine radial äußere Flanke aufweist, die jeweils unter einem Winkel zur Rotationsachse stehen. Vorzugsweise weist die zweite Schneidkante 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, oder 10 Zacken auf. Die Anzahl der Zacken ist insbesondere abhängig von dem zu verarbeitenden Volumenstrom. Die Flanken können gekrümmt oder gerade sein. Gerade Flanken haben den Vorteil, dass die Fertigung vereinfacht ist, und auch ein Nachschleifen der Schneidelemente auf einfache Art und Weise durchgeführt werden kann. Die ersten und zweiten Schneidkanten korrespondieren zueinander, sodass die beschriebene Geometrie der Zacken der zweiten Schneidkante entsprechend auch für die erste Schneidkante, korrespondierend, gilt. Auch diese weist demnach Zacken auf, wobei jeweils Spitzen der Zacken der zweiten Schneidkante in Täler zwischen Zacken der ersten Schneidkante eingreifen. Der Schneidspalt weist vorzugsweise entlang der gesamten Schneidkante eine im Wesentlichen konstante Weite auf.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Zacken auf einer Bahn angeordnet, die schräg zu der Rotationsachse verläuft. Das Schneiden des Materials findet folglich nicht in einer Ebene statt, sondern vielmehr auf einer kegelstumpfförmigen Fläche oder konischen Fläche. Die Bahn weist vorzugsweise einen Winkel zur Rotationsachse auf, der in einem Bereich von 45° bis 70° ist, insbesondere in etwa 60° beträgt. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass Material axial in die Zerkleinerungsvorrichtung eintreten, und anschließend radial aus dieser hinausströmen kann. Ein Vorteil liegt hierbei darin, dass die Anordnung des Motors vereinfacht ist; dieser kann axial angeordnet sein und mit einer kurzen Welle ausgestattet sein. Es ist nicht erforderlich, dass das zertrennte Material die Antriebswelle des Motors umströmt.

Weiterhin ist bevorzugt, dass der Winkel der äußeren Flanken und der inneren Flanken verschieden ist. Hierdurch ergibt sich beim Verändern des Schneidspalts durch axiales Bewegen eine unterschiedliche Schneidspaltweite für die inneren und äußeren Flanken, da ein größerer Winkel zur Rotationsachse beim axialen Bewegen zu einer größeren Differenz im Schneidspalt führt, als ein kleiner, spitzer Winkel. Hierdurch lässt sich der Schneidspalt auf der radial äußeren Flanke und der radial inneren Flanke unterschiedlich einstellen. In Varianten kann aber auch vorgesehen sein, dass die Winkel der inneren und äußeren Flanken gleich sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Winkel der äußeren Flanke zumindest bei einigen der Mehrzahl der Zacken größer ist als der Winkel der inneren Flanke. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Einstellmechanismus dazu verwendet wird, Verschleißnachstellung vorzunehmen. Es hat sich gezeigt, dass die radial äußeren Flanken rascher verschleißen, auch aufgrund von einer radial nach außen gehenden Strömung und Fliehkräften. Sind die Winkel außen flacher, kann hier eine stärkere Nachstellung, d.h. Spaltverengung bei axialer Bewegung, vorgenommen werden. Ferner ist bevorzugt, dass der Winkel der radial äußeren Flanke wenigstens eines radial äußeren Zackens größer ist als der Winkel der radial äußeren Flanke eines radial inneren Zackens. Das bedeutet, ein radial weiter außen liegender Zacken weist eine flachere Flanke auf, als ein radial innenliegender Zacken. Hier gilt das Gleiche, was bereits oben erörtert wurde. Die Zacken, die radial weiter außen liegen, sind in der Regel höherem Verschleiß ausgesetzt, einerseits aufgrund von Fliehkraftwirkung, andererseits aufgrund von höheren Schnittgeschwindigkeiten. Radial außen liegende Zacken werden mit einer höheren Bahngeschwindigkeit bewegt als radial innenliegende Zacken, wodurch der Verschleiß erhöht sein kann. Durch das Vorsehen von flachen Winkeln fällt hier beim axialen Verstellen eine höhere Zustellung statt und der Schneidspalt kann über die Le- bensdauer der Schneidelemente im Wesentlichen konstant gehalten werden. Der Spalt wird hierbei senkrecht zur Ebene der Flanken gemessen.

Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Winkel der radial äußeren Flanken der radial äußern Zacken jeweils größer ist als der Winkel der radial äußeren Flanken der radial inneren Zacken. D.h., je weiter außen ein Zacken liegt, desto flacher ist der Winkel. Vorzugsweise sollte sich der Winkel kontinuierlich verändern. Es findet vorzugsweise eine graduelle Winkeländerung von den radial innenliegenden Zacken zu den radial außenliegenden Zacken statt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die radial äußere Flanke wenigstens eines Zackens länger ist als die radial innere Flanke des Zackens. Vorzugsweise ist dies bei 2, 3, 4, 5, oder vorzugsweise allen Zacken vorgesehen. Hierdurch wird die Anordnung der Zacken auf einer Bahn, die schräg zur Rotationsachse ist, vereinfacht und radial außen die Schnittkante verlängert.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Schneidelement auf einer axial beweglichen Nabe gehalten, wobei der Einstellmechanismus eine Einrich- tung zum Festlegen einer axialen Position der Nabe aufweist. Die Nabe ist vorzugsweise auf einer Antriebswelle gelagert, die mit dem Antrieb, insbesondere einem Elektromotor, gekoppelt ist. Die Nabe ist dazu in einer axial verschieblichen Welle-Nabe-Verbindung auf dieser befestigt, beispielsweise unter Verwendung einer Passfeder. Mittels des Ein- stellmechanismus wird die axiale Position der Nabe festgelegt, und so ein Abstand zwischen ersten und zweiten Schneidelementen festgelegt. Die ersten Schneidelemente sind gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt ortsfest, bezogen auf die axiale Position der Antriebswelle, angeordnet. Beispielsweise können die ersten Schneidelemente fest mit einem Gehäuse gekoppelt sein, in welchem auch die Antriebswelle gelagert ist.

Bevorzugt weist die Einrichtung eine erste Schraube zum Definieren der axialen Position der Nabe und eine zweite Konterschraube zum Fixieren der axialen Position auf. Mittels der ersten Schraube wird vorzugsweise die axiale Position eingestellt. Die erste Schraube erstreckt sich dazu vorzugsweise durch einen Abschnitt an der Nabe, und stützt sich an der Antriebswelle ab. Auch der umgekehrte Fall, dass die Schraube durch einen Gewindeabschnitt in einem Wellenabschnitt geführt ist, und sich an der Nabe abstützt, ist bevorzugt. Auch hier sind andere Varianten denkbar. Es kann ebenso vorgesehen sein, dass die Nabe selbst mit einem Gewinde auf der Welle angeordnet ist und auf diese Weise axial zu der Welle verstellbar ist. Zum Festlegen dieser Position ist gemäß dieser Ausführungsform eine weitere Konterschraube vorgesehen, die in Form einer Mutter an der ersten Schraube ausgebildet sein kann, oder in Form einer Verklemmung, die dazu führt, dass die erste Schraube nicht weiter verdreht werden kann. Sowohl von der ersten als auch der zweiten Konterschraube sind bevorzugt mehrere, bevorzugt um den Umfang der Nabe herum vorgesehen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Kraftübertragung ge- währleistet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Zerkleinerungsvorrichtung ferner eine Mehrzahl dritter Schneidelemente mit dritten gezackten Schneidkanten, die auf einer dritten Kreisbahn angeordnet sind. Vorzugsweise ist die dritte Kreisbahn konzentrisch zu der ersten Kreisbahn und weist denselben Durchmesser auf. Vorzugsweise ist die Mehrzahl dritter Schneidelemente im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der Mehrzahl erster Schneidelemente ausgebildet, insbesondere zu einer Ebene, die senkrecht zur Rotationsachse ist.

Gleichzeitig ist hierbei bevorzugt, dass das zweite Schneidelement eine vierte gezackte Schneidkante aufweist, die mit den dritten gezackten Schneidkanten zum Zertrennen von Schneidgut korrespondieren. Alternativ ist es auch denkbar, dass wenigstens ein viertes Schneidelement vorgesehen ist, dass die vierte Schneidkante aufweist. Bevorzugt ist aber die vierte Schneidkante an dem zweiten Schneidelement ausgebildet, sodass das zweite Schneidelement insgesamt zwei Schneidkanten, nämlich die zweite Schneidkante und die vierte Schneidkante aufweist. Das zweite Schneidelement ist also doppelschnei- dig ausgebildet. Bezüglich der Zackenform der vierten Schneidkanten gilt das Gleiche, was oben zu der zweiten Schneidkante definiert wurde. Insofern wird vollumfänglich auf die obige Beschreibung zu der zweiten Schneidkante Bezug genommen.

Auch die zweite Schneidkante und die vierte Schneidkante sind bevorzugt im Wesentli- chen spiegelsymmetrisch ausgebildet. Die Symmetrieebene ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse angeordnet. Durch eine symmetrische Ausbildung findet ein gleichmäßiges Schneiden auf beiden Seiten des zweiten Schneidelements statt, sodass das Schneiden zwischen der ersten und zweiten Schneidkante sowie der dritten und vierten Schneidkante gleichmäßig abläuft. Hierdurch ist auch der Verschleiß an beiden Seiten in etwa gleichförmig, wodurch die Wartung vereinfacht ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mittels des Einstellmechanismus die Mehrzahl der dritten Schneidelemente und das zweite Schneidelement derart axial in Richtung der Rotationsachse relativ zueinander bewegbar, dass ein Schneidspalt zwischen diesen einstellbar ist. Folglich ist auch der Schneidspalt zwischen den dritten und vierten Schneidkanten einstellbar, nämlich mittels des Einstellmechanismus. Wird das zweite Schneidelement ortsfest gehalten, ist es erforderlich, dass die Mehrzahl erster Schneidelemente und die Mehrzahl dritter Schneidelemente im Wesentlichen gleichförmig auf das zweite Schneidelement axial zubewegt werden, um den Schneidspalt zwischen der ersten und zweiten Schneidkante sowie der dritten und vierten Schneidkante gleichförmig auszubilden.

In einer bevorzugten Variante der Erfindung allerdings, ist die Mehrzahl erster Schneidelemente ortsfest gehalten und das zweite Schneidelement wird relativ zu den ersten Schneidelementen auf diese zu bewegt. Daher ist es erforderlich, dass die Mehrzahl dritter Schneidelemente um das Doppelte axial zugestellt wird, um eine Schneidspaltver- engung gleichförmig auszubilden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Einstellmechanismus dies berücksichtigt und stets eine doppelte Zustellung der dritten Schneidelemente vorsieht.

Vorzugweise sind die dritten Schneidelemente in einem Gehäuse gehalten, wobei der Einstellmechanismus eine Einrichtung zum Festlegen der axialen Position des Gehäuses aufweist. Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Festlegen der axialen Position des Gehäuses eine erste Schraube zum Definieren der axialen Position des Gehäuses und eine zweite Konterschraube zum Fixieren der axialen Position des Gehäuses auf. Der Mechanismus ist also ähnlich ausgebildet, wie die Einrichtung zum Einstellen des ersten Schneidspalts, der oben beschrieben wurde. Es kann vorgesehen sein, dass das Gewinde der Schraube zum Definieren der axialen Position des Gehäuses eine doppelte Gewindesteigung hat, wie die Schraube zum Definieren der axialen Position der Nabe. Dann ist es ausreichend, die Schrauben im gleichen Sinn zu verstellen, um eine doppelte Zustellung für die dritten Schneidelemente vorzusehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, weist die Zerkleinerungsvorrichtung ferner einen Vorzerkleinerer auf, der stromaufwärts der ersten und zweiten Schneidelemente angeordnet ist, und aufweist: ein erstes Vorschneidelement umfassend zumindest eine erste Vorschneidkante, und ein zweites, auf einer vierten Kreisbahn relativ zu dem ersten Vorschneidelement bewegbares zweites Vorschneidelement, umfassend zumindest eine zweite Vorschneidkante, wobei das zweite Vorschneidelement mit dem Antrieb, zum gemeinsamen Bewegen mit dem zweiten Schneidelement gekoppelt ist. Der Vorzerkleinerer ist vorzugsweise im Wesentlichen ausgebildet wie die Zerkleinerungsvorrichtung, die in EP 2 614 884 beschrieben ist. Durch die Kopplung des Vorzerkleinerers an die Antriebswelle, die das zweite Schneidelement antreibt, findet vor der Feinstzerkleinerung, die durch die ersten, zweiten und optional dritten Schneidelemente gemäß der Erfindung erfolgt, zusätzlich eine Vorzerkleinerung durch die ersten und zweiten Vorschneidelemente statt. Bei einer solchen Ausführungsform ist es möglich, auch grobes Material mit einer einzigen Zerkleinerungsvorrichtung direkt feinstzuzerkleinern, da die Zerkleinerungsvorrichtung zwei Zerkleinerungsstufen aufweist. Durch die Kopplung der beiden Zerkleinerungsstufen ist nur ein einzelner Antrieb erforderlich.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist das zweite Schneidelement schräg zu der Rotationsachse angeordnet. Dies gilt vorzugsweise für alle zweiten Schneidelemente der Zerkleinerungsvorrichtung. Vorzugsweise sind alle zweiten Schneidelemente gleichsinnig schräg angeordnet. Die zweiten Schneidelemente sind vorzugsweise im Wesentlichen plattenförmig, sodass eine Ebene des plattenförmigen Schneidelements schräg angeordnet ist. Die Schneidzacken sind vorzugsweise in dieser Ausführungsform ebenso schräg zu dem Schneidelement angeordnet, sodass die Schneidzacken vorzugsweise eine Ebene definieren, die senkrecht zur Rotationsachse ist.

Durch die Schrägstellung der zweiten Schneidelemente wird eine gleichmäßigere Belastung erreicht, da die einzelnen Schneidzacken nacheinander und nicht gleichzeitig in Eingriff kommen. Hierdurch kann die Stromaufnahme des Antriebs deutlich gleichmäßiger erfolgen, da eine Schwankung des Lastmoments verringert ist. Ferner kann durch diese Ausgestaltung die Lebensdauer vergrößert werden, insbesondere die eines etwaigen Getriebes, und auch eine Geräuschentwicklung kann reduziert werden.

Vorzugsweise schließt das wenigstens eine zweite Schneidelement einen Winkel mit der Rotationsachse ein, der in einem Bereich von >0° bis 90°, vorzugsweise >0° bis 45°, weiter bevorzugt 5° bis 45° ist. Es hat sich herausgestellt, dass bereits eine geringe Schrägstellung ausreichen kann, um die oben genannten Effekte zu erreichen. Ein Winkel von 45° ist für viele Anwendungen optimal.

Weiterhin ist bevorzugt, dass das zweite Schneidelement auf einer Nabe gehalten ist, wobei die Nabe wenigstens eine radiale Ausnehmung mit einer schräg zu der Rotations- achse angeordneten Haltefläche ausweist, wobei das zweite Schneidelement an der Haltefläche gehalten ist. Die zweiten Schneidelemente können auf diese Weise konstruktiv einfach gehalten werden. Es ist vorteilhaft, wenn die zweiten Schneidelemente möglichst einfach sind, da sie verschleißen und ausgewechselt werden müssen. Eine kostengünstige Herstellung ist daher besonders bevorzugt. Die erhöhte Komplexität, die durch die Schrägstellung auftritt, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf die Nabe übertragen, die in der Regel nicht ausgewechselt werden muss. Die Schrägstellung der Halteflächen der Nabe definiert vorzugsweise die Schrägstellung der zweiten Schneidelemente.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist das wenigstens eine zweite Schneidelement einen Durchlass auf zum Verringern eines Strömungswiderstands. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die zweiten Schneidelemente plattenförmig sind. Hierdurch wird der Strömungswiderstand reduziert und der Energiebedarf der Zerkleinerungsvorrichtung kann reduziert werden. Dies ist besonders bevorzugt wenn die zweiten Schneidelemente schräg angeordnet sind, da dann vorzugsweise stets eine Schneidzacke in Eingriff ist. Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Zerkleinerungsvorrichtung gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel in einem eingebauten Zustand;

Fig. 2 das Detail Z aus Fig. 1 ; Fig. 3 einen Schnitt durch die Zerkleinerungsvorrichtung; Fig. 4 eine Detailansicht eines zweiten Schneidelements;

Fig. 5 den Schnitt B-B gemäß Fig. 5;

Fig. 6 eine Draufsicht mit teilweisem Ausbruch auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 7 eine Zerkleinerungsvorrichtung in eingebautem Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Nabe samt zweiten Schneidelementen einer Zerkleinerungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 9 eine Seitenansicht der Nabe aus Fig. 8.

Eine Zerkleinerungsvorrichtung 1 ist in einem Topf 2 eines Leitungssystems angeordnet. Der Topf 2 weist einen Zulauf 4 und einen Ablauf 6 auf, die an entsprechende Rohre angeflanscht werden können. Im Inneren weist der Topf 2 ein Trennblech 8 auf, das Zulauf 4 und Ablauf 6 voneinander trennt. In dem Trennblech 8 ist ein Durchlass 10 ausgebildet, in den die Zerkleinerungsvorrichtung 1 eingesetzt ist. Die Zerkleinerungsvorrichtung 1 wird mit Bezug auf die weiteren Figuren genauer beschrieben werden. Sie weist ein Hauptgehäuse 12 auf, in welchem eine Antriebswelle 14 gelagert ist, die mit einem Antrieb 16 gekoppelt ist. Die gesamte Zerkleinerungsvorrichtung 1 ist über einen Schwenkmechanismus 18 schwenkbar an dem Topf 2 gehalten und kann mit Bezug auf Figur 1 um einen Drehpunkt 20 von dem Topf 2 weggeschwenkt werden. Dies dient dazu, um Wartungsarbeiten an der Zerkleinerungsvorrichtung 1 sowie an dem Topf 2 vorzunehmen, beispielsweise für den Fall, dass einzelne Teile dort verklemmt werden.

Die Zerkleinerungsvorrichtung 1 (vgl. Fig. 2) weist eine Schneideinheit 22 auf, in der eine Mehrzahl erster Schneidelemente 24, wenigstens ein zweites Schneidelement 26 sowie gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl dritter Schneidelemente 28 zusammenwirken. In einem unteren Abschnitt, ringförmig durch die dritten Schneidelemente 28 umgeben, weist die Schneideinheit 22 eine kreisförmige Zulauföffnung 30 auf, durch die zu schneidendes Material in die Schneideinheit 22 eintreten kann. Nachdem das Material die Schneideinheit passiert hat, kann es radial durch Lücken 32 (in Fig. 2 nur eine mit Bezugszeichen versehen) zwischen der Mehrzahl erster Schneidelemente 24 und der Mehrzahl dritter Schneidelemente 28 austreten. Der Strömungsweg des Materials ist in Fig. 2 durch den gestrichelten Pfeil P dargestellt. Das Material strömt also durch den Zulauf 4 ein, dann leicht aufwärts durch die Öffnung 30 in die Schneideinheit 22 hinein, tritt dort radial aus, gelangt so zerkleinert hinter das Trennblech 8 und kann aus dem Auslass 6 ausströmen. Das leichte Aufwärtsströmen des Materials hat auch zur Aufgabe, dass feste, nicht zu schneidende Bestandteile, wie etwa Steine und dergleichen, abgetrennt werden. Diese fallen herunter und können dann vom Boden des Topfes 2 entfernt werden.

Anhand der Figuren 3, 4 und 5 wird nun der Schneidmechanismus sowie auch der Einstellmechanismus genauer beschrieben werden. An dem Hauptgehäuse 12 ist der Antrieb 16 angeordnet. Drehfest an dem Antrieb 16 bzw. einer Ausgangswelle des Antriebs 16 (nicht im Detail dargestellt) ist die Antriebswelle 14 befestigt. Dazu ist einerseits eine zentrale Schraube 32 vorgesehen, als auch eine Passfeder, um Drehkräfte zu übertragen. Die Antriebswelle 14 ist mittels einer Lagerung 36 an dem Hauptgehäuse 12 gelagert. Stirnseitig gegen das Hauptgehäuse 12 ist zunächst die Mehrzahl erster Schneidelemente 24 befestigt. Dazu ist eine weitere Schraubverbindung 38 vorgesehen. Die Mehrzahl erster Schneidelemente 24 ist insgesamt einteilig ausgebildet und die einzelnen Schneidkanten 40 sind aus einem Körper herausgefräst, sodass die Schneidelemente 24 einen gemeinsamen Gehäuseabschnitt 42 aufweisen und so als Einheit an dem Hauptgehäuse 12 befestigt werden können. Die Schneidelemente 24 sind auf einer Kreisbahn angeordnet und jeweils mit ihrer Hauptebene radial zur Rotationsachse A ausgerichtet. Die Zentralachse der Kreisbahn ist identisch mit der Rotationsachse A.

Korrespondierend zu der ersten gezackten Schneidkante 40 der ersten Schneidelemente 24 ist ein zweites Schneidelement 26 vorgesehen. Insgesamt sind gemäß diesen Ausfüh- rungsbeispielen sieben zweite Schneidelemente 26 vorgesehen, auch wenn nur eines mit Bezugszeichen 26 versehen ist. Das zweite Schneidelement 26 weist eine zweite Schneidkante 44 auf, die gezackt ausgebildet ist und mit der ersten Schneidkante 40 korrespondiert. Das zweite Schneidelement 26 ist über eine Klemmverbindung 46 an einer Nabe 48 befestigt. Die Nabe 48 ist ihrerseits axial auf der Welle 14 gelagert, wobei zur Drehmomentenübertragung eine Passfeder 50 vorgesehen ist. Die Nabe 48 ist axial in Richtung der Rotationsachse A verschieblich und folglich ist ein Abstand zwischen einem Wellenabsatz 52 der Antriebswelle 14 und einer Stirnseite 54 der Nabe 48 vorgesehen. Wie leicht aus Fig. 3 ersichtlich, ist es möglich, die Nabe 48 mit Bezug auf Fig. 3 weiter nach oben zu schieben, sodass die Stirnseite 54 in Anlage mit dem Absatz 52 kommt.

In der in Fig. 3 dargestellten Position der Nabe 48 sind die Schneidkanten 40, 44 so ausgerichtet, dass sie im Wesentlichen anliegen und sich ein Schneidspalt ausbildet, der nur wenige Zehntelmillimeter beträgt. Kommt es nun zu Verschleiß an den Schneidkanten 40, 44, kann es erforderlich sein, dass eine Nachstellung vorgenommen werden soll. Auch ist es denkbar, dass der Schneidspalt vergrößert werden soll, um eine gröbere Zerkleinerung vorzusehen. Zu diesem Zweck weist die Zerkleinerungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Einstellmechanismus 60 auf, der nun beschrie- ben wird.

Der Einstellmechanismus 60 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel zunächst die verschiebliche Nabe 48, die das oder die zweiten Schneidelemente 26 trägt. Zum Verstellen der axialen Position der Nabe 48 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine erste Schraube 62 vorgesehen, die sich durch eine korrespondierende Gewindebohrung 64 in der Nabe 48 erstreckt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, erstreckt sich der Fuß der Schraube 62 um ein gewisses Maß aus der Stirnseite 54 der Nabe 48 heraus und ist in Anlage mit dem Wellenabsatz 52. Ebenso liegt der Kopf der Schraube 62 nicht an der Ringschulter der Gewindebohrung 64 an, sondern hat einen gewissen Abstand hierzu. Durch das Maß des Überstands des Schraubenfußes aus der Stirnseite 54 kann also der Abstand der Stirnseite 54 zu dem Wellenabsatz 52 eingestellt und somit definiert werden. Um diese Position zu fixieren, ist eine zweite Konterschraube 66 vorgesehen, die einen Deckel 68 gegen die Nabe 48 und die Antriebswelle 14 verspannt und damit die Nabe 48 festlegt. Auch wenn in Fig. 3 nur eine erste Schraube 62 und eine zweite Konterschraube 68 gezeigt sind, soll verstanden werden, dass um den Umfang der Nabe 48 und des Deckels 68 mehrere solcher Schrauben vorgesehen sein können, um eine gleichmäßige Ver- spannung zu erreichen.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 3) ist ferner vorgesehen, dass die Schneideinheit 22 eine Mehrzahl dritter Schneidelemente 28 aufweist, die im Wesentlichen identisch zu den ersten Schneidelementen 24 gebildet sind. Auch diese weisen gezackte Schneidkanten 70 auf. Die dritten Schneidelemente 28 sind optional, führen aber zu einer höheren Zerkleinerungsrate. Die dritten Schneidelemente 28 korrespondieren gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einer vierten Schneidkante 72 des zweiten Schneidelementes 26. Auch die dritten Schneidelemente 28 sind aus einem Material gefräst und weisen somit ein gemeinsames Gehäuse 74 auf. Durch das Gehäuse 74 wird auch der Einlass 30 definiert.

Über das Gehäuse 74 sind die dritten Schneidelemente 28 an dem Gehäuse 42 der ersten Schneidelemente 24 befestigt. Mittels des Einstellmechanismus 60 ist auch der Abstand zwischen den dritten Schneidkanten 70 und vierten Schneidkanten 72 einstellbar. Dazu sind an dem Gehäuse 74 Gewindebohrungen 76 vorgesehen (vgl. Fig. 5), die ein ähnliches Prinzip haben, wie die Gewindebohrungen 64 der Schraube 62. In die Gewindebohrung 76 ist eine Schraube 78 eingesetzt, die sich mit ihrem Fußende gegen einen Anschlag 80 an dem Gehäuse 42 der ersten Schneidelemente 24 abstützt. Ein Außendurchmesser der dritten Schneidelemente 28 ist etwas geringer als ein Innendurchmesser eines Abschnitts 82 der ersten Schneidelemente 24, sodass der Gehäuseteil 74 mit den dritten Schneidelementen 28 in den ersten Gehäuseteil 42 mit den ersten Schneidelementen 24 eintauchen kann. Zum Führen des Gehäuses 74 bei der axialen Verstellung mittels der Schraube 78, ist eine Führungslasche 84 vorgesehen, die in eine Ausnehmung 86 eingreift. Zum Feststellen und Fixieren der axialen Position ist eine weitere Schraube 88 vorgesehen, die in eine Gewindebohrung 90 an dem Gehäuse 42 eingreift und so die beiden Gehäuseteile 72, 74 gegeneinander verspannt und die Schraube 78 auf Druck belastet.

In Fig. 4 ist ein einzelnes zweites Schneidelement 26 dargestellt, an dem die Geometrie der Zacken 100 zu erkennen ist. In Fig. 4 ist nur ein Zacken 100 mit Bezugszeichen versehen, es sind aber die anderen Zacken ebenso ausgebildet. Der Zacken 100 weist zwei Flanken 102, 104 auf, wobei 102 die radial innere Flanke bezeichnet, während 104 die radial äußere Flanke bezeichnet. Die radial innere Flanke 102 schließt mit der Rotationsachse A, bzw. einer parallel zu dieser verlaufenden Achse A' einen Winkel α ein. Einen entsprechenden Winkel ß schließt die Flanke 104 mit der Achse A' ein. Die radial äußeren Flanken 104 sind länger als die radial inneren Flanken 102, sodass die Zacken 100 insgesamt auf einer Bahn B angeordnet sind, die schräg zur Rotationsachse ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist, bezogen auf eine Ebene E, die senkrecht zur Rotationsachse A ist, ein Winkel γ eingezeichnet, der etwa im Bereich von 30° liegt. Der Winkel ß von Zacken 100, die radial weiter außen liegen, d.h. in Bezug auf Fig. 4 weiter rechts, ist größer als der Winkel ß von Zacken, die radial weiter innen liegen, d.h. in Bezug auf Fig. 4 weiter links. Dies hat den Effekt, dass die Flanken 104 von Zacken, die radial weiter außen liegen flacher ist, als von Zacken 100 die radial weiter innen liegen. Wird nun ein axialer Abstand zwischen den zweiten Schneidelementen 26 und den ersten Schneidelementen 24 verringert, wird der Abstand zwischen den Flanken 104, die radial weiter außen liegen, und den entsprechenden Gegenflanken an den Schneidkanten 40 überproportional geringer, als der Abstand zwischen den Flanken 104, die radial weiter innen liegen und den entsprechenden Gegenflanken, beides als Normalab- stand auf die Flankenoberfläche gesehen. Hierdurch lässt sich der höhere Verschleiß an radial weiter außen liegenden Zacken 100 ausgleichen, wenn eine Verschleißnachstellung vorgenommen wird und dazu eine Axialverstellung ausgeführt wird.

In Fig. 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Zerkleinerungsvorrichtung 1 gezeigt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und insofern wird vollumfänglich auf die obige Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 1-6) verwiesen.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel (vgl. insbesondere Fig. 2) weist die Zerkleinerungsvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Vorzerkleinerer 120 auf. Der Vorzerkleinerer 120 weist ein erstes Vorschneidelement 122 und ein zweites Vorschneidelement 124 auf. Das erste Vorschneidelement 122 ist als Lochscheibe aus- gebildet und vor der Einlassöffnung 30 montiert. Das zweite Vorschneidelement 124 ist ein Messerhalter mit insgesamt vier daran angeordneten Messern 125a, 125b (in Fig. 7 nur zwei Messer zu sehen). Der Messerhalter ist über eine Wellenverlängerung 126 mit der Antriebswelle 14 verbunden, sodass sich der Messerhalter gemeinsam mit der Antriebswelle 14, der Nabe 48 und somit auch dem wenigstens einen zweiten Schneidele- ment 26 dreht. Das Vorschneidelement 122 ist vorzugsweise gemäß der Lochscheibe aus EP 2 613 884 ausgebildet, und das zweite Vorschneidelement 124 ist vorzugsweise wie der Messerhalter aus EP 2 613 884 B1 ausgebildet. Durch Rotation des Messerhalters bilden die Kanten der Löcher der Lochscheibe gemeinsam mit den Messern 125a, 125b des Messerhalters korrespondierende Schneiden und zu zertrennendes Gut kann hieran getrennt werden. Ein solches Produkt ist bereits aus dem Markt bekannt und wird von der Patentinhaberin unter dem Namen„RotaCut" vertrieben.

Die Figuren 8 und 9 illustrieren ein drittes Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt sind in den Figuren 8 und 9 nur die Nabe 48 und die zweiten Schneidelemente 26 gezeigt. Die übrigen Elemente der Zerkleinerungsvorrichtung 1 sind zu den ersten beiden Ausfüh- rungsbeispielen identisch, sodass sie hier aus Klarheitsgründen nicht gezeigt sind. Die in den Figuren 8 und 9 gezeigte Einheit kann also ebenso in die Zerkleinerungsvorrichtungen 1 der ersten beiden Ausführungsbeispiele (Fig. 1 bis 7) eingesetzt werden. Die Nabe 48 weist eine Mehrzahl radialer Ausnehmungen 130 auf, die eine Haltefläche 132 definieren. An diesen Halteflächen 132 sind die jeweiligen zweiten Schneidelemente 26 gehalten. Dies ist in diesem dritten Ausführungsbeispiel durch jeweils zwei Schrauben 134, 136 gelöst, die sich durch entsprechende Durchgangslöcher (nicht gezeigt) an den zweiten Schneidelementen 26 erstrecken und in mit Innengewinde versehenen Sacklochbohrungen (nicht gezeigt) an der Nabe 48 eingeschraubt sind. Alternativ zu dieser Schraubverbindung sind auch andere Verbindungen denkbar und bevorzugt, wie insbesondere Klemm- und/oder Steckverbindungen.

Die zweiten Schneidelemente 26 sind sämtlich mit Bezug auf die Rotationsachse A schräg angeordnet. Während die Schneidelemente 26 in den ersten Ausführungsbeispielen gemeinsam in einer Ebene mit der Rotationsachse A lagen oder wenigstens parallel zu dieser sind, schließen sie in diesem Ausführungsbeispiel (Figuren 8 und 9) einen Winkel r ein. Der Winkel r wird gemessen zwischen einer Ebene E, die durch die plat- tenförmigen zweiten Schneidelemente definiert wird und der Rotationsachse A. Der Winkel r beträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in etwa 45° (vgl. Fig. 9). Er kann aber auch einen anderen Wert haben, der vorzugsweise in einem Bereich von >0° bis 90° liegt. Die einzelnen Schneidzacken 100 sind dann wiederum vorzugsweise schräg, und zwar in einem komplementären Winkel ε (vgl. Fig. 9), sodass die Schneidzacken im Allgemeinen senkrecht zur Rotationsachse A ausgerichtet sind. Hierdurch wird ein effektives Schneiden erleichtert. Die Schrägstellung der Schneidzacken 100 ist am besten anhand des zweiten Schneidelements 26, das mittig in Fig. 9 gezeigt ist und anhand dessen die Winkel angetragen sind, zu erkennen.

Ein weiterer Unterschied liegt in diesem Ausführungsbeispiel darin, dass die zweiten Schneidelemente jeweils einen Durchlass 140 aufweisen. Die Durchlässe 140 sind grundsätzlich so ausgebildet, dass sie in etwa der äußeren Kontur der zweiten Schneidelemente 26 angepasst sind, aber eine ausreichende Wandstärke sowohl zum Befestigen der zweiten Schneidelemente 26 an der Nabe 48, als auch ein Schneiden erlauben. Hier sind verschiedene Geometrien denkbar, um einen effizienten Fluidstrom zu erlauben, oder diesen sogar durch die bestimmte Geometrie der Durchlässe 140 positiv zu beein- Aussen. Es soll verstanden werden, dass die Durchlässe 140 ebenso bei den zweiten Schneidelementen 26 der ersten beiden Ausführungsbeispiele (Fig. 1 bis 7) vorgesehen sein können und im dritten Ausführungsbeispiel (Figuren 8 und 9) nur optional wenngleich bevorzugt sind.