A MULTI-STAGE GRINDING DEVICE, ESPECIALLY FOR PLASTIC MASSES, POLYMERS FOR THE MODIFICATION OF BITUMEN, P.T.F.E.- AND REGENERATED RUBBER , OFFAL FOR ANIMAL FEED A.S.F.

Abstract: 1. A multi-stage comminuting device, more particularly for plastics, polymerides for bitumen modification, PTFE and rubber regenerate, slaughterhouse waste for animal feeds, and so on, in which the material is comminuted between a stator ring (15) and a rotor ring (12) equipped with cutting edges, the stator ring (15) and the rotor ring (12) forming flow ducts (23) between the teeth (24, 27, 30), said flow ducts adjoining one another with a peripheral offset as considered radially, the inner rotor ring and the outer stator ring overlapping in the axial direction, characterized in that the teeth (24, 27, 30) at least of the rotor (12) have flanks (25, 28, 31) which face the running direction (y) and which are undercut in opposition to that direction, the teeth of the middle and outer rotor stages (R 2, R 3) and of the outer stator stage (S 3) have undercut tooth surfaces and the teeth (27, 38) of the rotor and the stator in the overlap zone have an angle (z, z') of 80 degrees or less to the peripheral tangent.

Description: Mehrstufige Zerkleinerungsvorrichtung, insbesondere für Plaste, Polymerisate für die Bitumenmodifizierung, PTFE- u. Gummi-Regenerat, Schlachtabfälle für Tiernahrung usw. Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Zerkleinerungsvorrichtung, insbesondere für Plaste, Polymerisate für die Bitumenmodifizierung, PTFE- u. Gummi-Regenerat, bei welcher das Material zwischen einem mit Schneidkanten ausgestatteten Rotorring und Statorring zerkleinert wird, wobei Statorring und Rotorring zwischen den Zähnen Durchströmkanäle bilden, die sich, in radialer Richtung gesehen, umfangsversetzt aneinander anschliessen. Derartige Zerkleinerungsvorrichtungen sind z. B. aus dem DE-GM 7 819 825 bekannt. Ihnen wohnt der Nachteil inne, dass, wenn mit grösserer Leistung gearbeitet werden soll, eine unerwünschte höhere Wärmeentwicklung auftritt. Ferner lässt sich nicht stets eine exakte Korngrössenbestimmung erreichen. Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrstufige Zerkleinerungsvorrichtung der in Rede stehenden Art in herstellungstechnisch einfacher Weise so auszugestalten, dass eine höhere Leistung bei verbesserter Zerkleinerung erzielt wird bei geringerer Wärmeentwicklung und exakterer Korngrössenbestimmung. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die der Laufrichtung zugekehrten Flanken der Zähne zumindest des Rotors entgegen der Laufrichtung des Rotors hinterschnitten sind. Zufolge derartiger Ausgestaltung ist eine gattungsgemässe mehrstufige Zerkleinerungsvorrichtung von erhöhtem Gebrauchswert geschaffen. Sie eignet sich insbesondere für zähelastische Produkte. Darunter fallen bspw. Polymerisate für die Bitumenmodifizierung. Die Temperaturdifferenz zwischen eingegebenem und austretendem Material ist nur gering. Wird bspw. 16 % Polymerisat in Bitumen bei 1800 Celsius eingegeben, so beträgt die Ausgangstemperatur 2000 Celsius. Der Zerkleinerungsgrad ist gegenüber den bekannten Vorrichtungen erheblich erhöht. Er reicht bis zur Emulsion, selbst wenn zwischen Statorring und Rotorring ein Spalt von 3/10 bis 4/10 mm bestehen sollte. Auch für die Fischverarbeitung zur Fischpaste ist die Zerkleinerungsvorrichtung sehr geeignet, welche unter Normaltemperaturen von 20 bis 300 Celsius geschieht, anstatt im Tieftemperaturbereich. Die erhöhte Zerkleinerungsleistung resultiert aus den schneidenförmig gestalteten Flanken der Zähne. Optimale Zerkleinerungsleistungen ergeben sich, wenn auch die entsprechenden Flanken des Stators hinterschnitten sind. Kein Mahlgut kann unbehandelt über die Zahnflächen gelangen, auch wenn nur ein Spalt von 0,4 mm zwischen Rotorring und Statorring vorliegen sollte. Um einer Verstopfung vorzubeugen, verlaufen die entsprechenden Rotor- und Statorkanäle konisch, d. h. dass sie sich nach aussen hin erweitern. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist darin zu sehen, dass die Verlängerungen der Flanken der Zähne der inneren Rotorstufe und diejenigen der mittleren Rotorstufe auf gegenüberliegende Seiten der Rotordrehachse weisen und diejenigen der äusseren Rotorstufe radial auf die Rotordrehachse gerichtet sind. Auf diese'Weise erhält man im Zusammenwirken mit den zugekehrten Flanken der Zähne der Statorstufen ein scherenähnliches Schneidverhalten unter Erhöhung der Zerkleinerungsleistung. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass innerer Rotorkranz und äusserer Statorkranz sich in Achsrichtung überlappen. Bei entsprechender Ausrichtung der Statorkanäle und der zugekehrten Rotorkanäle werden die einander sich gegenüberliegenden Zähne des Rotors und diejenigen des Stators schneidenartig aneinander vorbeibewegt, wo noch nicht zerkleinerte längere Fasern mit Sicherheit erfasst und durchtrennt werden. Der entsprechende Schneidwinkel liegt dabei zufolge der vorteilhaften Ausrichtung der Stator- und Rotorkanäle vorzugsweise unter 800. Schliesslich besteht ein vorteilhaftes Merkmal noch darin, hinterschliffene Zahnoberflächen der mittleren und äusseren Rotorstufen und der äusseren Statorstufe vorzusehen. Hierdurch lässt sich die Erwärmung weiterhin reduzieren. Auch wird die Schneid- bzw. Zerkleinerungwirkung erheblich verbessert. Nicht zerkleinerte Partikel nehmen den Weg des geringeren Widerstandes und gelangen auf dem gleichen Umfang in die nachfolgenden Nuten und damit in den Bereich der entsprechenden Flanken der Zähne. Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 1-11 erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Ansicht der Zerkleinerungsvorrichtung, Fig. 2 eine Frontansicht der Zerkleinerungsvorrichtung, Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Zerkleinerungsvor richtung im Bereich des Stator- und Rotorringes, Fig. 4 in Ansicht einen Ausschnitt des Rotors in etwa natürlicher Grösse, Fig. 5 teils in Draufsicht, teils im Längsschnitt die äussere Rotor stufe, Fig. 6 einen Schnitt durch die innere und mittlere Rotorstufe, Fig. 7 in Ansicht einen Ausschnitt des Stators in etwa natürlicher Grösse, Fig. 8 teils in Ansicht, teils im Schnitt den äusseren Statorkranz, Fig. 9 den Schnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 7, Fig. 10 in etwa natürlichem Massstab einen Axialschnitt durch Stator und Rotor und Fig. 11 in Ausschnittsdarstellung eine Rückansicht des inneren Rotor kranzes und in Frontansicht den äusseren Statorkranz. Die Zerkleinerungsvorrichtung besitzt ein Fussgestell 1 mit an diesem seitlich freitragend angeordnetem Rotorgehäuse 2, welches durch einen um eine vertikale Achse 3 schwenkbaren Deckel 4 verschliessbar ist. Im Fussgestell 1 lagert eine Rotorwelle 5 in nicht näher bezeichneten Wellenlagern. Der Deckel 4 des Rotorgehäuses 2 weist einen Rohrstutzen 6 zum Eintritt der zu zerkleinernden Produkte auf. Die zerkleinerten Stoffe gelangen in einen Sammelkanal 7, der sich in einen tangential zum Rotorgehäuse 2 ausgerichteten Austritts- Rohrstutzen 8 fortsetzt. Auf der Rotorwelle 5 ist drehfest ein scheibenförmiger Rotorträger 9 aufgekeilt. Dieser nimmt einen aus innerem und äusserem Rotorkranz 10, 11 bestehenden Rotorring 12 auf. Der äussere Rotorkranz 11 ist gegenüber dem inneren Rotorkranz 10 um ein gewisses Mass zurückversetzt und konzentrisch zu diesem angeordnet. Das den inneren Rotorkranz 10 überragende Ende der Rotorwelle 5 trägt eine kegelige Vorstufe 13, welcher eine am Deckel 4 angeordnete hohle Kegel büchse 14 gegenüberliegt. Letztere erstreckt sich konzentrisch zur Achse des Rohrstutzens 6. Der Deckel 4 ist ferner Träger eines Statorringes 15, welcher sich aus einem inneren und äusseren Statorkranz 16, 17 zusammensetzt. Dabei sind innerer und äusserer Statorkranz 16, 17 in Achsrichtung zueinander versetzt auf einer Tragscheibe 18 des Deckels 4 angeordnet. Letztere setzt sich in eine Gewindebüchse 19 fort, auf welcher eine Mutter 20 läuft. In deren Aussenverzahnung greift ein Zahnrad 21 ein. Letzteres lässt sich mittels eines Handrades 22 drehen, so dass auf diese Weise der zwischen Rotorring 12 und Statorring 15 bestehende Mahlspalt x variierbar ist. Im einzelnen besitzt der innere Rotorkranz 10 im Bereich der inneren Rotorstufe R 1 in gleicher Umfangsverteilung angeordnete Durchströmkanäle 23, welche zwischen sich Zähne 24 bilden. Deren der Laufrichtung y zugekehrte Flanken 25 sind dabei entgegen der Laufrichtung y des Rotors hinterschnitten. Die Verlängerung dieser Flanken 25 liegt aussermittig der Rotordrehachse. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, erweitern sich die Durchströmkanäle 23 von innen nach aussen. Die Fig. 10 veranschaulicht, dass der Grund 23' der Rotorkanäle 23 gewölbt verläuft und auf Höhe des Mahlspalts x mündet. An die innere Rotorstufe R 1 schliesst sich eine mittlere Rotorstufe R 2 am inneren Rotorkranz 10 an. Diese Rotorstufe R 2 ist ebenfalls mit Rotorkanälen 26 ausgestattet, welche Zähne 27 bilden, deren Flanken 28 hinterschnitten sind. Die Verlängerung dieser Flanken 28 weist im Gegensatz zur Verlängerung der Flanken 25 der Zähne der inneren Rotorstufe R 1 auf die gegenüberliegende Seite der Rotordrehachse. Die Zahnoberflächen dieser Zähne 27 weisen einen insbesondere aus Fig. 6 ersichtlichen Hinterschliff 27' auf. Der Boden 26' der Rotornuten 26 geht vom Mahlspalt x aus, verläuft gewölbt bis etwa zur Mitte des inneren Rotorkranzes 10 und mündet dort auf Höhe der dem Mahlspalt x zugekehrten Stirnfläche des äusseren Rotorkranzes 11. Letzterer ist mit radial gerichteten Durchströmkanälen 29 ausgestattet, die zwischen sich die Zähne 30 belassen. Deren der Laufrichtung y zugekehrten Flanken 31 sind ebenfalls entgegen der Laufrichtung des Rotors hinterschnitten. Ferner weist deren Zahnoberfläche einen Hinterschliff 30' auf. Erzielt ist bei allen drei in radialer Richtung hintereinanderliegenden Zähnen 24, 27, 30 die Hinterschneidung durch entsprechend schräg eingearbeitete Durch ström kanäle. Der Boden 29' der Durchströmkanäle 29 verläuft in seinem Endbereich gewölbt und läuft auf Höhe des Mahlspalts x aus. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Durchströmkanäle 26 der mittleren Rotorstufe R 2 und diejenigen der äusseren Rotorstufe R 3 gegenüber den Durchströmkanälen 23 der inneren Rotorstufe R 1 in grösserer Anzahl vorhanden sind und sich, in radialer Richtung gesehen, umfangsversetzt aneinander anschliessen. In Gegenüberlage zum inneren Rotorkranz 10 erstreckt sich der innere Statorkranz 16. Von dessen dem Mahlspalt x zugekehrten Stirnfläche gegen in gleicher Umfangsverteilung angeordnete Durchströmkanäle 32 aus, die zwischen sich Zähne 33 belassen. Deren Flanken 35 sind ebenfalls hinterschnitten gestaltet, und zwar durch entsprechende Einarbeitung der Durchströmkanäle 32. Die Verlängerung der Flanken 35 der Zähne verläuft ebenfalls aussermittig der Rotorachse. Jedoch liegen die Flanken 35 unter einem anderen Winkel zur Rotorachse als die Flanken 25 der Zähne 24 der ersten Rotorstufe R 1. Die Zähne 33 erstrecken sich auf der ersten Statorstufe S 1. Der Boden 32' der Statorkanäle 32 verläuft in Auswärtsrichtung gewölbt und endet am Umfang des Statorkranzes 16 auf Höhe des Mahlspaltes x. Zum besseren Eintritt des Produktes in dem Bereich des Stators und Rotors weisen die Zähne 33 Hinterschneidungen 36 auf. Der den inneren Statorkranz 16 umgreifende äussere Statorkranz 17 enthält eine mittlere Statorstufe S 2 und eine äussere Statorstufe S 3. Die mittlere Statorstufe S 2 ist mit in gleicher Umfangsverteilung angeordneten Durchströmkanälen 37 versehen. Diese sind schmaler gestaltet als die Durch ström kanäle 32 und umfangsversetzt zu diesen angeordnet. Von den Durch ström kanälen 37 werden Zähne 38 gebildet, deren Zahnflanken 39 zufolge Schrägstellung der Durchströmkanäle 37 hinterschnitten sind. Die Verlängerungen der Flanken 39 verlaufen aussermittig der Rotorachse. Der Boden 37' dieser Kanäle 37 ist gewölbt gestaltet und läuft auf Höhe der den Mahispalt x zugekehrten Stirnfläche aus. Das Auslaufende erstreckt sich dabei etwa mittig der gegenüberliegenden Durchströmkanäle 29 der äusseren Rotorstufe R 3. In der sich in radialer Richtung anschliessenden Statorstufe S 3 befinden sich Durchströmkanäle 40 in gleicher Umfangsverteilung. Sie belassen Zähne 41 zwischen sich, deren Flanken 42 zufolge Schrägstellung der Durchströmkanäle 40 hinterschnitten gestaltet sind. Die Verlängerung der Flanken 42 verläuft aussermittig der Rotorachse. Sie weist im Gegensatz zur Verlängerung der Flanken 39 auf die gegen überliegende Seite der Rotorachse. Diese Durchströmkanäle 40 sind querschnittskleiner gestaltet als die Durchströmkanäle 37. Der Kanalboden 40' verläuft gewölbt derart, dass er von der dem Mahlspalt x zugekehrten Stirnfläche des Statorkranzes 17 ausgeht und umfangsseitig desselben ausläuft. Ferner sind die Zähne 41 mit einem Hinterschliff 41' ausgestattet, vergl. insbesondere Fig. 8. Aus der Darstellung in Fig. 11 ist ersichtlich, dass die Zähne 27 der mittleren Rotorstufe R 2 einen Winkel z besitzen, der gleich oder kleiner ist als 80 . Der gegenüberliegende Winkel z' der Zähne 38 der mittleren Statorstufe S 2 schliesst ebenfalls einen solchen Winkel ein. Da in diesem Bereich sich der äussere Statorkranz 17 und innerer Rotorkranz 10 einander überlappen, werden die Zähne 27, 38 schneidenartig aneinander vorbeibewegt, so dass das die Überlappung passierende Produkt mit Sicherheit zertrennt wird, insbesondere dann, wenn es gilt, längere Fasern zu durchtrennen. Es ergibt sich folgende Wirkungsweise: Das zu zerkleinernde Produkt wird in den Rohrstutzen 6 eingegeben. Es gelangt dann in den Bereich der Vorstufe 13 und wird von dort aus in Richtung des Mahlspalts x zwischen Rotorring 12 und Statorring 15 gelenkt. Es durchläuft von hieraus nacheinander in Zickzackrichtung die Durchströmkanäle 23, 32, 26, 37, 29 und 40 und gelangt dabei zufolge Zentrifugalkraft in den Sammelkanal 7, von wo aus das zerkleinerte Produkt in den Austritts-Rohrstutzen 8 strömt. Bei diesem Zickzackverlauf überschreitet das Mahlgut jeweils den Mahlspalt und wird von den messerartigen Flanken der Zähne erfasst. Zufolge der vorteilhaften Ausrichtung der Flanken der Zähne findet ein Zerschneiden wie mit einer Schere statt, was einem verbesserten Zerkleinern zugute kommt. Die Wärmeentwicklung ist daher geringer. Sodann lässt sich der Zerkleinerungsgrad sehr genau bestimmen. Er lässt sich bei entsprechendem Mahlspalt und Beschaffenheit der Zähne und Durchströmkanäle bis zur Emulsion verwirklichen. Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims: Patentansprüche 1. Mehrstufige Zerkleinerungsvorrichtung, insbesondere für Plaste, Polymerisate für die Bitumenmodifizierung, PTFE- u. Gummi-Regenerat, Schlachtabfälle für Tiernahrung usw., bei welcher das Material zwischen einem mit Schneid kanten ausgestatteten Rotorring und Statorring zerkleinert wird, wobei Statorring und Rotorring zwischen den Zähnen Durchströmkanäle bilden, die sich, in radialer Richtung gesehen, umfangsversetzt aneinander anschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass die der Laufrichtung (y) zugekehrten Flanken (25, 28, 31) der Zähne (24 bzw. 27 bzw. 30) zumindest des Rotors (12) entgegen der Laufrichtung (y) des Rotors (12) hinterschnitten sind. 2. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen der Flanken (25) der Zähne (24) der inneren Rotorstufe (R 1) und diejenigen der mittleren Rotorstufe (R 2) auf gegenüberliegende Seiten der Rotordrehachse weisen und diejenigen der äusseren Rotorstufe (R 3) radial auf die Rotordrehachse gerichtet sind. 3. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerer Rotorkranz (10) und äusserer Statorkranz (17) sich in Achsrichtung überlappen. 4. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch hinterschliffene Zahnoberflächen der mittleren und äusseren Rotorstufen (R 2 und R 3) und der äusseren Statorstufe (S 3).

Inventors: SCHREIBER, JOHANNES
Applicants: WILHELM SIEFER GMBH & CO. KG
Application year: 1984
Main classification: B02C7
IPC codes: B01F5, B02C18, B02C7