PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19932827A1 18.01.2001
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von landwirtschaftlichen Produkten und Nahrungsgütern mit dem Hochdruck-Wasserstrahlen
Anmelder MaschinenBau und Umwelttechnik GmbH, 18059 Rostock, DE
Erfinder Begler, Wolfgang, Dr.-Ing., 18119 Rostock, DE;
Harten, Udo, Dipl.-Ing., 18273 Güstrow, DE;
Koch, Uwe, Dipl.-Ing., 18059 Pölchow, DE
Vertreter Rother, B., Dipl.-Ing. Pat.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 18059 Rostock
DE-Anmeldedatum 14.07.1999
DE-Aktenzeichen 19932827
Offenlegungstag 18.01.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.01.2001
IPC-Hauptklasse C13C 1/06
IPC-Nebenklasse B26F 3/00   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern größerer Mengen landwirtschaftlicher Produkte und Nahrungsgüter, insbesondere von Zuckerrüben, mit dem Hochdruck-Wasserstrahlschneiden einschließlich dem zugehörigem Zu- und Abführen des zu schneidenden bzw. geschnittenen Gutes.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß durch ein rotierendes Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystem die erforderliche hohe Schnittgeschwindigkeit gewährleistet wird sowie durch eine geeignete Zu- und Abführung des zu schneidenden Gutes Mehrfachschnitte vermieden und Schnitzel, vorzugsweise Scheiben, von möglichst einheitlicher Dicke erzeugt werden.
Dazu wird das zu schneidende Gut auf eine oder mehrere, in gerader Linie, stern- oder ringförmig angeordnete Förder- oder Zuführeinrichtungen gegeben und durch diese direkt oder über gesonderte Schneidtische von außen oder von oben, mechanisch unterstützt oder durch Schwerkraftwirkung so dem im Zentrum der Vorrichtung liegenden, rotierenden Schneidsystem zugeführt, daß das Gut scheibenweise zerkleinert wird und die abgeschnittenen Scheiben selbständig in ein unter dem Schneidsystem liegenden Auffangtrichter fallen oder durch Ableitbleche eines mit Schnittgeschwindigkeit drehenden Anschlages aus dem Schneidbereich entfernt werden.
Vom Auffangtrichter werden sie zur weiteren Verarbeitung transportiert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern von landwirtschaftlichen Produkten und Nahrungsgütern, insbesondere von Zuckerrüben, mit dem Hochdruck-Wasserstrahlen einschließlich dem zugehörigen Zu- und Abführen.

Bekannterweise werden zur Zerkleinerung der Zuckerrüben mechanische Messersysteme in den verschiedensten Ausführungen eingesetzt. Die eingesetzten mechanischen Systeme sind sehr leistungsfähig, allerdings auch sehr stör- und verschleißanfällig.

Das Hochdruck-Wasserstrahlen wird heute bereits für die Bearbeitung bestimmter landwirtschaftlicher Produkte und Nahrungsgüter eingesetzt. Der wesentliche Vorteil liegt im Einsatz des quasi unzerstörbaren "Werkzeuges" Wasserstrahl und damit ist das Verfahren eine Alternative zu dem Schneiden mit Messern.

Die Einsatzmöglichkeiten des Hochdruckwasserstrahlens für das Bearbeiten von landwirtschaftlichen Produkten und Nahrungsmitteln betreffen vorwiegend das Reinigen, Transportieren, Schälen, Zerteilen und Zerkleinern. Diese Möglichkeiten finden zunehmend ihren Niederschlag in einschlägigen Patentanmeldungen.

Ein Lösungsvorschlag für die Verbesserung des Transportes von Zuckerrüben in einer Silokammer mit Hilfe von Hochdruckwasser wird durch das Patent DE 33 24 146 dargestellt.

Für den Oberflächenabtrag an vorwiegend rotationssymmetrischen Gegenständen sind mehrere Lösungsvorschläge dargelegt. Das Patent DE 34 39 146 beschäftigt sich mit dem Reinigen und Verkürzen von Porree. Das Patent WO 89/05592 betrifft das Entfernen von Oberflächenschichten an rotationssymmetrischen Körpern, wie z. B. Spargel, Schwarzwurzel u. ä.

Sehr allgemein wird im Patent EP 0223111 auf die Möglichkeit des Einsatzes von Hochdruck-Wasserstrahlen zum Schneiden von Gemüse und Obst hingewiesen, ohne konkrete apparative Lösungen vorzustellen.

Die Einsetzbarkeit des Hochdruck-Wasserstrahlens in der Fleisch-/Fischverarbeitung zum Enthäuten und Zerlegen wird im Patent DE 37 14 677 dargestellt.

In anderen Lösungsvorschlägen, wie Patent WO 95/05746, wird das Hochdruck- Wasserstrahlen zum Schneiden/Portionieren von Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, eingesetzt. Die Steuerung der Schneiddüse erfolgt über ein Kamera-Computer-System. Ein ähnlicher Lösungsvorschlag ist im Patent WO 89/08983 dargestellt. Eine Detaillösung für das Schneiden von Käse ist im Patent EP 693349 erläutert.

Das Patent WO 94/05158 löst die Aufgabe des Zerteilens von Nahrungsgütern mit dem Hochdruckwassertrahlen nach vorgegebenen geometrischer Form durch Überlagerung der Bewegung eines Bandförderers und der auf die gewünschte Geometrie abgestimmten hin- und hergehenden Bewegung eines schwenkbaren Armes. Die Zuführung des Hochdruckwassers zu der am Arm befestigten Schneiddüse erfolgt durch eine Drehdurchführung.

Die in diesen Patenten vorgestellten Lösungen sind für bestimmte, durchaus anspruchsvolle Schneidaufgaben vorgesehen, können aber nicht die hohen Schneidleistungen erbringen, die z. B. für die Zerkleinerung großen Mengen von Zuckerrüben für den nachfolgenden Extraktionsprozeß erforderlich sind. Außerdem besteht bei den meisten vorgestellten Lösungskonzepten bei höheren Schneidleistungen die Gefahr übergroßen Verschleißes der Auflage- bzw. Transporteinrichtungen durch die Wirkung der Hochdruckwasserstrahlen.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein leistungsfähiges Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern von landwirtschaftlichen Produkten und Nahrungsgütern, insbesondere von Zuckerrüben, mit Hilfe des Hochdruck-Wasserstrahlschneidens einschließlich dem zugehörigem Zu- und Abführen zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die erforderliche hohe Schnittgeschwindigkeit durch ein rotierendes Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystem gewährleistet wird sowie durch eine geeignete Zu- und Abführung des zu schneidenden Gutes Mehrfachschnitte vermieden und Schnitzel, vorzugsweise Scheiben, von möglichst einheitlicher Dicke erzeugt werden.

Dazu wird das zu schneidende Gut auf eine oder mehrere, in gerader Linie oder sternförmig angeordnete Fördereinrichtungen gegeben und durch diese direkt oder über gesonderte Schneidtische von außen so dem im Zentrum der Vorrichtung liegenden, rotierenden Schneidsystem zugeführt, daß das Gut scheibenweise zerkleinert wird und die abgeschnittenen Scheiben in ein unter dem Schneidsystem liegenden Auffangtrichter fallen.

Eine möglichst gleichmäßige Höhe des auf der Fördereinrichtung transportierten Gutes wird durch einen geeigneten, einstellbaren Abweiser gewährleistet. Die nach dem Trennen des Gutes noch vorhandene Restenergie der Hochdruck-Wasserstrahlen kann zweckmäßigerweise durch einen unter der Schneidbahn angeordneten Catcher aufgefangen werden. Eine Blende über dem Schnitzelabwurf verhindert das vorzeitige Abkippen größerer Reste des Gutes in den Auffangtrichter. Durch die Regulierung der Transportgeschwindigkeit der Fördereinrichtung in Verbindung mit der Rotationsgeschwindigkeit des Schneidsystems und der Anzahl der zum Einsatz kommenden Düsen (Arme) wird die Einstellung der Dicke der abgetrennten Scheiben erreicht. Die Scheiben können bei Erfordernis durch eine im Auffangtrichter angeordnete Vorrichtung vereinzelt und weiter zerkleinert werden. Ein möglicher Wasser- und damit Energieverlust kann dadurch vermieden werden, daß der Wasserdruck in geeigneter Weise so zu- und abgeschaltet wird, daß nur jeweils in der Düse, die sich im Schwenkbereich über dem zu schneidenden Gut befindet, der Hochdruck-Wasserstrahl aufgebaut wird. Das kann beispielsweise bei einer geringeren Anzahl eingesetzter Fördereinrichtungen sinnvoll sein.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird das zu zerkleinernde Gut statt mit Hilfe von regelbaren Fördereinrichtungen durch Schwerkraftwirkung aus dem Bunker über einen ringförmig ausgebildeten Zuführschacht und eine bei Erfordernis drehbare Zuführeinrichtung gegen einen ebenfalls ringförmigen Anschlag geschoben, welcher um Scheibendicke gegenüber der Schneidbahn nach innen versetzt ist. Eine Drehung der Zuführeinrichtung und ggf. auch des Anschlages soll ein Verklemmen des Gutes im Zuführbereich verhindern.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Abfuhr des zerkleinerten Gutes aus dem Schneidbereich dadurch gewährleistet, daß der ringförmige, mit gleicher Geschwindigkeit wie die Schneiddüsen drehender Anschlag mit Ableitblechen versehen ist, die die abgeschnittenen Scheiben aus dem Schneidbereich der nachfolgenden Düsen entfernen und in den Auffangtrichter der Schneidanlage drücken.

In einer noch weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird ein scheibenförmig ausgeführter, mit gleicher Geschwindigkeit wie die Schneiddüsen drehender, mit Ableitblechen versehener Anschlag mit durch Schwerkraft zugeführtem zu zerkleinerndem Gut über einen trichterförmigen Zuführschacht beschickt.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie eine besonders wirtschaftliche, störunanfällige Lösung für das Zerkleinern größerer Mengen landwirtschaftlicher Produkte und Nahrungsgüter darstellt. Dies wird durch den Einsatz eines leistungsfähigen rotierenden Schneidsystems mit seinem quasi unzerstörbaren und verschleißarmen "Werkzeug" Wasserstrahl und dessen besonderer Anordnung gegenüber dem Schneidtisch erreicht. Das anfallende Wasser kann, wie z. B. bei der Verarbeitung von Zuckerrüben, in die anschließenden Prozeßschritte integriert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a Vorrichtung mit sternförmig angeordneten Fördereinrichtungen in Gebrauchslage

Fig. 1b Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1a

Fig. 2 Vorrichtung mit ringförmiger Zuführeinrichtung

Fig. 3 Ringförmiger mit Schnittgeschwindigkeit drehender Anschlag mit Ableitblechen

Fig. 4 Scheibenförmiger mit Schneidgeschwindigkeit drehender Anschlag mit Ableitblechen und trichterförmiger Zulieferung

Bei der in Fig. 1a und b dargestellten Ausführung werden die Fördereinrichtungen 1, beispielsweise Gurtbandförderer, in geeigneter Weise mit dem Gut, beispielsweise Zuckerrüben, beschickt. Durch einen Abweiser 2 wird eine Überlagerung mehrerer Zuckerrüben übereinander verhindert. Seitliche Führungen 3 verhindern ein Herabfallen des zu schneidenden Gutes.

Die Zuckerrüben werden mit regelbarer Geschwindigkeit den Schneidtischen 4 zugeführt und durch die nachfolgenden Rüben weitergeschoben. Die Fördereinrichtungen 1 und Schneidtische 4 sind sternförmig um ein eigen- oder fremdgetriebenes rotierendes Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystem 5 angeordnet. Durch die mit hoher Geschwindigkeit auf einer kreisförmigen Schneidbahn geführten Hochdruck-Wasserstrahlen werden die Zuckerrüben in Scheiben geschnitten. Durch eine Blende 6 werden noch nicht ausreichend zerkleinerte Reststücke der Zuckerrüben zurückgehalten.

Das anfallende Schneidwasser wird in einem ringförmigen Catcher 7 aufgefangen und zur weiteren Aufbereitung abgeführt.

Die abgetrennten Scheiben werden durch die nachdrängenden Rüben, ggf. unterstützt durch eine Neigung des Schneidtisches 4, in den zentral im Gesamtsystem angeordneten Auffangtrichter 8 geschoben und von dort der weiteren Verarbeitung zugeführt.

Aneinanderhaftende oder zu große Zuckerrübenscheiben können durch einen im Auffangtrichter 8 zentrisch angeordneten vorzugsweise mechanischen, rotierenden Zerkleinerer 9 vereinzelt und weiter zerkleinert werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung erfolgt der Transport des zu zerkleinernden Gutes zum rotierenden Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystem 5 durch Schwerkraftwirkung derart, daß das Gut aus dem darüberliegenden Bunker über einen ringförmigen Zuführschacht 10 auf eine ringförmig um das Schneidsystem 5 angeordnete, vorzugsweise trichterförmig ausgebildete Zuführeinrichtung 11 gelangt. Die Zuführeinrichtung 11 ist fest oder zur Auflösung von sich verklemmenden Zuckerrüben in der Horizontalebene drehbar ausgeführt und zur Mitnahme der Zuckerrüben mit stern- oder spiralförmig angeordneten Stollen 12 versehen.

Das aus dem Bunker und auf der Zuführeinrichtung 11 nachrutschende Gut wird gegen einen ringförmigen, um die gewünschte Schneiddicke gegenüber der Schneidbahn nach innen versetzten Anschlag 13 geschoben und durch das Schneidsystem 5 zerkleinert. Die abgeschnittenen Scheiben fallen durch den Spalt zwischen Zuführeinrichtung und Anschlag in den darunterliegenden Auffangtrichter 8. Auch der ringförmige Anschlag 13 kann zur Auflösung von Verstopfungen drehbar ausgeführt und mit senkrecht angeordneten Stollen versehen werden.

Das Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystem wird durch eine geeignet ausgeführte kegelförmige Verkleidung 14 geschützt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung wird ein mit gleicher Geschwindigkeit mit dem Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystem 5 drehender Anschlag 13 mit auswechselbaren, ggf. einstellbaren Ableitblechen 15 versehen. Die Vorderkante der Ableitbleche 15 läuft mit einem geringen Abstand hinter den Schneiddüsen des Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystems 5 in deren Schneidbahn. Durch die Ableitbleche 15 werden die abgetrennten Scheiben sicher aus dem Schneidbereich der nachfolgenden Schneiddüsen des Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystems 5 entfernt.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführung wird anstelle nach unten gerichteter Düsen der Hochdruck-Wasserstrahl-Schneideinrichtung 5 eine horizontale oder schräge Strahlrichtung, eine scheibenförmige Ausführung des mit Schnittgeschwindigkeit drehenden, mit Ableitblechen 15 versehenen gesondert angetriebenen Anschlages 13 und eine Zuführung des zu schneidenden Gutes von oben über einen ringförmigen Zuführschacht 10 gewählt. Bezugszeichenliste 1 Fördereinrichtung

2 Abweiser

3 Seitliche Führung

4 Schneidtisch

5 Hochdruck-Wasserstrahl-Schneidsystem

6 Blende

7 Catcher

8 Auffangtrichter

9 Zerkleinerer

10 Zuführschacht

11 Zuführeinrichtung

12 Stollen

13 Anschlag

14 Verkleidung

15 Ableitbleche


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Zerkleinern von landwirtschaftlichen Produkten und Nahrungsgütern mit dem Hochdruck-Wasserstrahlen, insbesondere von Zuckerrüben, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche hohe Schnittgeschwindigkeit durch ein rotierendes Hochdruck-Wasserstrahl- Schneidsystem (5) gewährleistet wird sowie durch eine geeignete Zu- und Abführung des zu schneidenden Gutes Mehrfachschnitte vermieden und Schnitzel, vorzugsweise Scheiben, von möglichst einheitlicher, geeigneter Dicke erzeugt werden.
  2. 2. Verfahren nach vorstehendem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu schneidende Gut auf einer oder mehreren Fördereinrichtungen (1) oder über eine Zuführeinrichtung (11) direkt oder über gesonderte Schneidtische (4) von außen oder von oben, mechanisch unterstützt oder durch Schwerkraftwirkung dem rotierenden Schneidsystem (5) zugeführt wird und zerkleinert in den zentral unter dem Schneidsystem (5) angeordneten Auffangtrichter (8) gelangt.
  3. 3. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennten Scheiben durch einen im Auffangtrichter (8) angeordneten, vorzugsweise mechanischen, rotierenden Zerkleinerer (9) vereinzelt und weiter zerkleinert werden.
  4. 4. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Regulierung der Transportgeschwindigkeit der Fördereinrichtungen (1) in Verbindung mit der Rotationsgeschwindigkeit des Schneidsystems (5) und der Anzahl der zum Einsatz kommenden Düsen die Dicke der abzutrennenden Scheiben eingestellt wird.
  5. 5. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein möglicher Wasser- und damit Energieverlust vermieden wird, indem der Wasserdruck in geeigneter Weise so zu- und abgeschaltet wird, daß nur jeweils in der Düse des Schneidsystems (5), die sich im Schwenkbereich über dem zu schneidenden Gut befindet, der Hochdruck-Wasserstrahl aufgebaut wird.
  6. 6. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen geeigneten, einstellbaren Abweiser (2) eine möglichst einheitliche Höhe des zu schneidenden Gutes gewährleistet wird.
  7. 7. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Blende (6) noch nicht zerkleinerte Reste des zu schneidenden Gutes zurückgehalten werden.
  8. 8. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anfallende Schneidwasser von einem ringförmigen Catcher (7) aufgefangen wird.
  9. 9. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu schneidende Gut durch Schwerkraftwirkung über die ringförmig ausgebildete Zuführeinrichtung (11) gegen einen ebenfalls ringförmigen, um die gewünschte Scheibendicke gegenüber der Schneidbahn nach innen versetzten Anschlag (13) geschoben wird.
  10. 10. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß auftretende Verstopfungen durch Mitnahme des Gutes bei der Drehung von Zuführeinrichtung (11) und/oder Anschlag (13) aufgelöst werden.
  11. 11. Verfahren nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2, 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das geschnittene Gut durch Ableitbleche (15) an einem mit Schnittgeschwindigkeit drehenden ring- oder scheibenförmigen Anschlag (13) aus dem Schneidbereich entfernt werden und in den Auffangtrichter (8) gelangen.
  12. 12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Fördereinrichtungen (1) oder eine Zuführeinrichtungen (11) geradlinig, stern- oder ringförmig zu einem im Zentrum der Vorrichtung liegenden, rotierenden Schneidsystem (5) und zu einem oder mehreren darunter befindlichen Auffangtrichtern (8) angeordnet sind.
  13. 13. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2, 3, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Auffangtrichter (8) ein Zerkleinerer zum Zwecke der Vereinzelung und weiteren Zerkleinerung des abgeschnittenen Gutes angeordnet ist.
  14. 14. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende einer oder mehrerer Fördereinrichtungen (1) ein oder mehrere gesonderte Schneidtische (4) angeordnet sind.
  15. 15. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2, 4, 6 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Abweiser (2) zum Zwecke einer möglichst einheitlichen Höhe des zu schneidenden Gutes über der Fördereinrichtung (1) vorgesehen ist.
  16. 16. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2, 4, 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückhaltung noch nicht zerkleinerter Reste des zu schneidenden Gutes eine Blende (6) vor dem Auffangtrichter (8) angeordnet ist.
  17. 17. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2, 8 und 12, daß für das anfallende Schneidwasser ein ringförmiger Catcher (7) unter der Schneidbahn des Schneidsystems (5) vorgesehen ist.
  18. 18. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2, 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der gewünschten Scheibendicke des zugeführten Gutes ein um einen entsprechenden Abstand zur Schneidbahn des Schneidsystems (5) nach innen versetzter ringförmiger Anschlag (13) vorgesehen ist.
  19. 19. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2, 9, 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (11) und/oder der Anschlag (13) zum Zwecke des Verhinderns des Verklemmens des Gutes im Zuführbereich drehbar ausgeführt und mit Stollen (12) versehen sind.
  20. 20. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen 1, 2, 3, 9, 11, 12 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur sicheren Entfernung des geschnittenen Gutes aus dem Schneidbereich ein mit Schnittgeschwindigkeit drehender ring- oder scheibenförmiger Anschlag (13) mit Ableitblechen (15) versehen ist, deren Vorderkante in geringem Abstand hinter den Schneiddüsen des Hochdruck- Wasserstrahl-Schneidsystems (5) in deren Schneidbahn läuft.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com