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Schneidvorrichtung zum Zerstückeln von strang- oder stabförmigem Material
Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Zerstückeln von strang- oder stabförmigem Material, mit einem Anschlag, bis zu dem der Strang oder Stab vorgeschoben wird, und mit mindestens einem rotierenden Messer, das jeweils von dem am Anschlag anliegenden Strang oder Stab ein Stück abschneidet.
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zeichnet sich hiezu dadurch aus, dass das Messer an einem Schaufelrad angebracht ist, das mit einem aus einer Düse ausströmenden Druckluftstrahl beaufschlagt wird, zu dessen Regulierung ein Elektroventil dient, dessen freier Durchlassquerschnitt kontinuierlich von seinem Erregerstrom abhängt ;
dass eine Reihe von Vorschubrollen vorgesehen ist, die an ihrem Umfang eine Nut aufweisen, in welcher der Strang oder Stab liegt, und dass ein Druckluftzylinder vorgesehen ist, der sich längs der Vorschubrollen erstreckt und mit Austrittsdüsen versehen ist, aus welchen Druckluftstrahlen austreten, die einerseits den Strang oder Stab in die Nuten der Vorschubrollen drücken und anderseits letzteres in Drehung versetzen.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung dieser Schneidvorrichtung zum Zerstückeln eines von einer Strangpresse kontinuierlich gelieferten, beispielsweise aus explosiblem Material, wie Nitrozellulose, bestehenden Stranges. Diese Verwendung ist gekennzeichnet durch auf die Grösse des Durchhanges des zwischen der Strangpresse und der Schneidvorrichtung befindlichen Teiles des Stranges ansprechende Abtastmittel, welche einer Steuervorrichtung zur Regulierung des freien Durchlassquerschnittes des Elektroventils dienende Signale zuführen.
Vorzugsweise wird dabei mindestens ein lichtempfindliches Organ vorgesehen, das je nach der Grösse des Durchhanges des genannten Strangteiles von einer Lichtquelle aus beleuchtet oder von diesem Strangteil abgeschattet wird.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist :
Fig. l eine schematische Ansicht einer Schneidvorrichtung ;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung nach Fig. l, in grösserem Massstab ;
Fig. 3 eine Ansicht einer Einzelheit im Sinne des Pfeiles III von Fig. 2 :
Fig. 4 eine Ansicht einer Variante der Vorschubrollen ; und
Fig. 5 das elektrische Schema einer Steuervorrichtung für das Elektroventil.
Die dargestellte Schneidvorrichtung 1, dient zum Zerstückeln eines z. B. 2, 5 - 3 mm dicken Stranges 2 aus Nitrozellulose, der kontinuierlich von einer Strangpresse 3 erzeugt wird, in Stücke von z. B. 5 bis 15 mm Länge. Die Schneidvorrichtung 1 weist ein Gestell 4 auf, das mit einer Tischplatte 5 und einer längs derselben verlaufenden Seitenwand 6 versehen ist, an der eine Reihe von horizontalen Achsen 7 montiert ist, die leicht drehbare Vorschubrollen 8 tragen. Die Rollen 8, die z. B. aus Nylon bestehen, weisen an ihrem Umfang eine Nut 9 auf, deren unterer Teil eine dem Durchmesser des Stranges 2 entsprechenden, rechteckigen Querschnitt hat, während der obere Teil sich nach oben hin V-förmig erweitert.
An der Seitenwand 6 sind zwischen den Rollen 8 ange-
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ordnete, horizontale Führungsbuchsen 10 montiert, die den Strang 2 führen.
In der Nähe des in Fig. l und 2 rechtsseitigen Endes derTischplatte 5 ist auf derselben ein Elektroventil 11 montiert, dem Druckluft über eine Leitung 12 zugeführt wird, die unten an das Ventil 11 angeschlossen ist. Eine seitlich am Ventil 11 angebrachteAustrittsleitung 13 endigt mit einer Düse 14, die einen Luftstrahl 15 (s. Fig. 3) auf ein Schaufelrad 16 richtet, das an seinem Umfang mit Taschen 17 versehen ist, die zwischen sich Schaufeln 18 bilden. Das Schaufelrad 16 ist auf einer zur Seitenwand 6 parallelen Achse 19 leicht drehbar montiert, z. B. mittels Kugellager. Die Achse 19 ist einerseits an einer Stirnwand 20 und anderseits am Gehäuse des Ventils 11 gelagert.
Das Schaufelrad 16 ist an einer Stelle seines Umfanges mit einem radial vorstehenden Messer 21 versehen (s. Fig. 2), das den Strang 2 in unmittelbarer Nähe einer z. B. aus"Teflon" (eingetragene Marke) bestehenden Führungsbuchse 22 durchschneidet, in die der Strang 2 nach der letzten Vorschubrolle 8 gelangt. Dieser letzten Vorschubrolle 22 steht ein Anschlag 23 gegenüber, der am Ende einer Einstellschraube 24 befestigt ist, die in einer Gewindebohrung 25 der Stirnwand 20 sitzt und mit einem Einstellknopf 26 versehen ist.
Oberhalb der Rollen 8 ist an der Seitenwand 6 auf Stützarmen 27 ein Druckluftzylinder 28 montiert, der auf seiner unteren Seite mit einer Reihe von geneigt auf die Rollen 8 gerichteten Austrittsdüsen 29 versehen ist. Der in Fig. 2 der Klarheit halber weggelassene Zylinder 28 ist über eine Leitung 30 und ein einstellbares, z. B. als Ventil oder Hahn ausgebildetes Absperrorgan 31 an eine Druckluft-Zuführungsleitung 32 angeschlossen, mit der auch die zum Elektroventil 11 führende Leitung 12 verbunden ist.
Das Elektrovenil 11 wird mittels einer Steuervorrichtung 33 gesteuert, die in Fig. l nur aus Gründen der leichteren Darstellung oberhalb des Gestelles 4 gezeichnet, in Wirklichkeit aber an demselben montiert ist. Dasselbe gilt auch für zwei Photowiderstände 34 und 35, die verschieden hoch in der Nähe des zwischen der Strangpresse 3 und den Vorschubrollen 8 durchhängenden Teiles 2' des Stranges 2 angeordnet und elektrisch mit der Steuervorrichtung 33 verbunden sind. Die Steuervorrichtung 33 und die Photowiderstände 34 und 35 dienen zur Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Schaufelrades 16, und damit der Schnittzahl pro Zeiteinheit, entsprechend der Geschwindigkeit, mit welcher der Strang 2 aus der Strangpresse 3 austritt.
Bevor auf diese Regelung eingegangen wird, soll aber zunächst die Wirkungsweise der beschriebenen Schneidvorrichtung an Hand der Fig. l - 3 erläutert werden.
Das einstellbare Absperrorgan 31 wird soweit geöffnet, dass aus den Düsen 29 starke Luftstrahlen auf den Strang 2 treffen und denselben in die Nut 9 der Rollen 8 drücken. Die Düsen 29 sind, wie ersichtlich, so geneigt, dass die Strahlen die Rollen 8 im Uhrzeigersinne von Fig. l in Umdrehung versetzen, so dass der Strang 2 teils unmittelbar durch die Horizontalkomponente der Strahlreibung und teils durch die Reibung der Rollen 8 nach rechts vorgeschoben wird, bis sein Ende auf den Anschlag 23 trifft. Der Strang 2 bleibt nun einen Augenblick stehen, u. zw. bis er vom Messer 21 des rotierenden Schaufelrades 16 durchschnitten wird. Das mit 2" bezeichnete abgeschnittene Endstück des Stranges 2 fällt durch eine mit 36 bezeichnete Aussparung der Tischplatte 5 in einen nicht dargestellten Aufnahmebehälter.
Der Strang 2 kann nun der Vorschubkraft wieder folgen und gelangt wieder zum Anschlag 23 kurz bevor das Messer 21 wieder auf ihn trifft, usw.
Um die Wirkung der aus den Düsen 29 austretenden Strahlen auf die Vorschubrollen 8 zu vergrössern, können letztere wie die in Fig. 4 dargestellte Rolle 8a ausgebildet sein. Diese Rolle 8a weist an ihrem Umfang regelmässig verteilte Quernuten 37 auf, so dass sie nicht nur durch die Luftreibung, sondern auch durch direktes Aufprallen des Luftstrahles auf die entsprechenden Nutenkanten in Umdrehung versetzt wird, d. h. als Schaufelrad wirkt. Der Grund der peripherischen Nut 9 (s. Fig. 2) ist in Fig. 4 mit 9'bezeichnet, während das äussere Ende des rechteckigen, den Strang 2 aufnehmenden Teiles des Nutenquerschnittes mit 9" bezeichnet ist.
Bei praktisch ausprobierten Schneidvorrichtungen dieser Art, rotiert das Schaufelrad mit einer Ge- schwindigkeit von zirka 500bis800 Umdr/sec, was bei einer Länge der abgeschnittenen Stücke 2"von 10 mm unter Berücksichtigung der jeweilig erforderlichen, kurzen Halteintervalle einer Vorschubgeschwindigkeit des Stranges 2 von etwas über 5 bis 8 m/sec entsprach. Die Düsen 29 können in Ver-
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;stimmt mit dem pro Zeiteinheit von der Strangpresse 3 nachgelieferten Strangteil. Dreht sich das Schaufelrad 16 zu schnell, so werden zu viele Stücke 2" abgeschnitten,. der durchhängende
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Teil 2'des Stranges 2 streckt sich und reisst schliesslich. Dreht sich das Schaufelrad 16 zu langsam, so wird dagegen der Durchhang des Teiles 2'immer grösser, so dass dieser Teil infolge seines Eigengewichtes ebenfalls reisst.
Es ist hiebei zu bemerken, dass der von der Strangpresse 3 gelieferte Nitrozellulosestrang 2 ziemlich weich ist und dass die aus den Düsen 29 auf ihn treffenden Luftstrahlen nicht nur zur Erzeugung des Vorschubes dienen, sondern ausserdem noch die sehr günstige Wirkung haben, die äusserste Schicht des Stranges 2 scharf zu trocknen und dadurch an demselben eine Art"Haut"zu erzeugen, welche eine Deformation der Stücke 2" bei und nach dem Schnitt verhindert.
Zur Regulierung der Geschwindigkeit des Schaufelrades 16 bzw. der Zerstückelungsgeschwindigkeit der Schneidvorrichtung, gemäss der Liefergeschwindigkeit der Strangpresse 3 ist bei den erwähnten sehr hohen Geschwindigkeiten ein sehr empfindlich regulierbares Elektroventil 11 erforderlich, wie es von der Patentinhaberin hergestellt wurde.
Dieses in Fig. 5 schematisch dargestellte Elektroventil 11 weist eine Magnetwicklung 38 auf, die bei ihrer Erregung einen Magnetkern 39 anzieht und dadurch das Ventil 11 in einem von der Grösse des Erregerstromes abhängigen Masse, gegen die Kraft einer in Fig. 5 nicht dargestellten Feder öffnet.
Die Steuervorrichtung 33 umfasst gemäss Fig. 5 einen Transformator 40, dessen Primärwicklung 41 an das Netz angeschlossen ist, und dessen Sekundärwicklung 42 mit zwei Dioden 43 einen üblichen Zweiweggleichrichter 44 bildet, dessen Pole mit + und-bezeichnet sind. Im Ausgangskreis des Gleichrichters 44 liegt der Emitter-Kollektorzweig eines ersten Transistors Tl in Serie mit der Magnetwicklung 38, der eine Diode 45 parallelgeschaltet ist, um bei Sperrung des Ausgangskreises durch den Transistor Tl den in der Magnetwicklung 38 fliessenden Strom aufzunehmen. Die Basis des Transistors Tl ist mit dem Kollektor eines zweiten Transistors T2 verbunden. Der positive Pol einer Batterie 45 ist mit dem Emitter des Transistors T2 direkt und über einen Widerstand 46 mit dessen Kollektor verbunden.
Der Emitter eines dritten Transistors T3 ist ebenfalls an dem positiven Pol der Batterie 45 angeschlossen, während sein Kollektor direkt mit der Basis des Transistors T2 und über einen Widerstand 47 mit dem negativen Pol des Gleichrichters 44 verbunden ist. Die Basis des Transistors T3 ist über den Photowiderstand 35 mit dem Abgriff 48 eines Potentiometers 49 verbunden. Der Abgriff 48 des Potentiometers 49 ist mittels eines Einstellknopfes 50 (s. auch Fig. 3) einstellbar. Das Potentiometer 49 ist einerseits an die Emitter des Transistors T3 und eines vierten Transistors T4 und anderseits an einen Widerstand 51 angeschlossen. Ein Kondensator 52, der parallel zur Serienschaltung des Potentiometers 49 und des Widerstandes 51 liegt, kann von einer Batterie 53 aus über einen Widerstand 54 aufgeladen werden.
Der Kondensator 52 liegt ferner in Serie mit einem Widerstand 55 und dem Emitter-KollektorStromzweig des Transistors T4, so dass er über letzteren entladen werden kann, wobei der Wert des Entladewiderstandes 55 kleiner ist als derjenige des Ladewiderstandes 54. Die Basis des Transistors T4 ist über den Photowiderstand 34 mit dessen Emitter und über einen Widerstand 56 mit dessen Kollektor verbunden.
Eine Lampe 57 ist so angeordnet, dass sie die Photowiderstände 34 und 35 beleuchtet, sofern der durchhängende Teil 2'des Stranges 2 nicht den einen oder den andern dieser Photowiderstände abschattet. In Fig. 5 ist der durchhängende Strangteil 2'im Schnitt etwas unterhalb des unteren Photowiderstandes 34 dargestellt ; der Durchhang ist dann etwas zu gross und zu seiner Verminderung sollte die Geschwindigkeit des Schaufelrades 16 erhöht, das Elektroventil 11 also weiter geöffnet werden.
Dieses Ergebnis wird mit der beschriebenen Schaltung wie folgt erzielt :
Da der Photowiderstand 34 beleuchtet ist, ist sein Widerstandswert gering und die Basis des Transistor T4 praktisch auf demselben Potential wie sein Emitter. Der Transistor T4 sperrt und der Kondensator 52 wird von der Batterie 53 über den Widerstand 54 aufgeladen. Die Spannung am Potentiometer 49 nimmt zu und infolgedessen auch die Vorspannung des Emitters des Transistors T3 gegenüber seiner Basis, die infolge des geringen Widerstandes des Photowiderstandes 35 praktisch das gleiche Potential hat wie der Abgriff 48. Mit der Zunahme der Emittervorspannung wird der EmitterKollektorwiderstand des Transistors T3 kleiner und also auch der Spannungsabfall an diesem mit dem Widerstand 47, in Serie liegenden Widerstand.
Dieser kleinere Spannungsabfall liegt zwischen Emitter und Basis des Transistors T2, der also sperrender wird. Der Spannungsabfall an dem in Serie mit dem Widerstand 46 liegenden Emitter-Kollektorwiderstand des Transistors T2 nimmt zu und damit auch die Vorspannung zwischen Emitter und Basis des Transistors Tl. Da derTransistor Tl somitleitender wird, nimmt der durch dessen Emitter-Kollektorstromzweig und durch die Magnetwicklung 38 fliessende
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Ausgangsstrom des Gleichrichters 44 zu, das Elektroventil 11 wird also weiter geöffnet und der dadurch verstärkte Luftstrahl 15 vergrössert die Umdrehungszahl des Schaufelrades 16.
Die Zahl der Schnitte nimmt also zu und die Einstellung des Potentiometerabgriffes 48 ist so gewählt, dass der Strang 2 an seinem Ende nun rascher zerstückelt wird, als er durch die Strangpresse 3 nachgeliefert werden kann.
Der Durchhang des Strangteiles 2'nimmt nun ab, bis derselbe in die strichpunktiert dargestellte Lage 2'1 kommt, in welcher er den unteren Photowiderstand 34 abschattet. Die daraus folgende Erhöhung des Widerstandswertes des Photowiderstandes 34 erhöht die Emitter-Basis-Vorspannung des Transistors T4, so dass der Kondensator 52 sich über den Widerstand 55 rascher entlädt als über den Widerstand 54 vor der Batterie 53 aufgeladen wird. Die Spannung am Poentiometer 49 sinkt und damit auch die Emitter-Basis-Vorspannung des Transistors T3. Über die Kaskade der Transistoren Tl - T3 wird also jetzt der Strom durch die Magnetwicklung 38 verkleinert, das Elektroventil 11 ein wenig im Schliessungssinne betätigt und die Drehzahl des Schaufelrades bzw. die sekundliche Schnittzahl reduziert.
Der Abgriff 48 des Potentiometers 49 kann so eingestellt sein, dass die Schnittzahl der Liefergeschwindigkeit der Presse 3 entspricht, wenn der Photowiderstand 34 abgeschaltet ist. Infolge der Trägheit des Schaufelrades 16 wird bei einer Verkürzung des Strangteiles 2'derselbe sich meistens noch etwas über die Lage 2'hinaus verkürzen und daher in eine Lage kommen, in welcher er keinen der beiden Photowiderstände 34 und 35 abschattet. Dann nimmt die Geschwindigkeit des Schaufelrades 16 - wie oben gezeigt wurde-wieder etwas zu, so dass der Strangteil 2'schliesslich in die Lage 2'2 kommt, in welcher er den oberen Photowiderstand 35 abschattet. Dies hat zur Folge, dass der Widerstand zwischen dem Abgriff 48 und der Basis des Transistors T3 gross wird.
Die EmitterBasisvorspannung des Transistors T3 wird nun noch erheblich grösser als im Falle der Abschattung des Photowiderstandes 34, so dass jetzt über die Kaskade der Transistoren Tl - T3 der Strom durch die Magnetwicklung 38 noch viel mehr verkleinert wird und die vom Elektroventil 11 gelieferte Luftmenge auf alle Fälle nicht mehr genügt, um eine der Liefergeschwindigkeit der Strangpresse 3 entsprechende Tourenzahl des Schaufelrades 16 aufrecht zu erhalten. Durch Durchhang des Strangteiles 2'nimmt zu und in der Regel so rasch, dass derselbe etwa wieder in die in vollen Linien gezeichnete ursprüngliche Lage zurückkommt.
Der Teil 2'wird somit in der Regel zwischen einer unter dem unteren Photowiderstand 34 befindlichen Lage und der obersten Lage 2'2 hin-und herpendeln ; kann aber unter Umständen auch z. B. nur zwischen der obersten Lage 2'2 und einer zwischen beiden Photowiderständen 34 und 35 liegenden Lage pendeln. Selbstverständlich kann man die beiden Photowiderstände 34 und 35 auch so nahe beieinander anordnen, dass der Strangteil 2'sofort den oberen Photowiderstand 35 zu verdecken beginnt, wenn er den unteren Photowiderstand 34 verlässt.
Es ist klar, dass zahlreiche Varianten der beschriebenen Schneidvorrichtung und deren Verwendung möglich sind ; unter anderem kann man derselben nicht einen kontinuierlich erzeugten Strang, sondern einzelne zu zerschneidende Stäbe zuführen. In diesem Falle sind natürlich die Photowiderstände 34 und 35 überflüssig, und ist lediglich eine wesentlich einfachere Steuervorrichtung zur Einstellung des regulier- baren Elektroventils 11 bzw. der Schnittzahl erforderlich.
Das Elektroventil 11 kann gegebenenfalls dem Druckluftzylinder 28 vorgeschaltet sein, wobei dann die Leitung 13 mit der Düse 14 an das rechtsseitige Ende des Zylinders 28 angeschlossen ist. Die Regulierung ist aber dann weniger empfindlich als im dargestellten Falle, wegen der Trägheit und der Pufferwirkung der im Zylinder 28 enthaltenen Druckluft. Die Führungsstrecke des Stranges 2 kann gegebenenfalls unter z. B. 20 - 300 geneigt sein, so dass die Schwerkraft die Vorschubwirkung der aus den Düsen 29 ausströmenden Druckluft unterstützt. Am Schaufelrad 16 könnten auch mehrere Messer 21 angebracht sein, doch dürfte dies im allgemeinen keinen besonderen Vorteil bieten. Die Photowiderstände 34 und 35 können durch Photozellen, Photodioden od. dgl. ersetzt werden.
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