DE10042205A1 - Vorrichtung wie Karde oder Krempel für die Faserverarbeitung - Google Patents
Vorrichtung wie Karde oder Krempel für die FaserverarbeitungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, wie Karde oder Krempel, für die Faserverarbeitung, mit einer garniturbestückten Walze und mindestens zwei zumindest über einen Bereich des Walzenumfangs und in Drehrichtung hintereinander angeordneten Kardiersegmenten, die jeweils mit einer Zahngarnitur versehen sind. Die Wirksamkeit einer solchen Vorrichtung insbesondere bezüglich der Faserparallelisierung soll verbessert werden. Hierzu sind die Zahngarnituren der Kardiersegmente unterschiedlich ausgestaltet, wobei ein Eingriff der Zahngarnitur des in Drehrichtung vorderen Kardiersegments eine gleiche oder größere Einwirkung auf eine am Umfang der Walze mitgenommenen individuellen Faser aufweist wie oder als der Eingriff der Zahngarnitur eines in Drehrichtung nachfolgenden Kardiersegments.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, wie Karde oder Krempel, für die
Faserverarbeitung, mit einer garniturbestückten Walze und mindestens zwei zumin
dest über einen Bereich des Walzenumfangs und in Drehrichtung hintereinander an
geordneten Kardiersegmenten, die jeweils mit einer Zahngarnitur versehen sind.
Solche Vorrichtungen dienen zum Reinigen, Öffnen und Parallelisieren von Rohfa
sern, z. B. Baumwolle. Das Ausgangsmaterial (Flockenform) wird über eine Öffner
walzeneinheit einer garniturbestückten Walze (z. B. Tambour) zugeführt und von die
ser an ihrem Umfang in Drehrichtung mitgenommen. Hierzu ist die Walze mit einer
großen Anzahl von Sägezähnen bestückt. Üblicherweise wird diese Zahngarnitur
durch Herstellen eines Sägezahndrahtes erzeugt, der anschließend auf dem Außen
umfang der Walze abgewickelt wird. Die Zahnformen können für die unterschied
lichsten Anwendungszwecke jeweils anders ausgeformt sein. Hauptsächlich weisen
jedoch die Zahnspitzen in Drehrichtung.
Damit die Fasern nicht nur von der garniturbestückten Walze mitgenommen werden,
sondern eine Bearbeitung vorhanden ist, sind zumindest über einen Teil des Umfangs
der Walze Kardiersegmente angeordnet. In der Regel erstreckt sich ein Kardierseg
ment über die gesamte Breite der Walze. Die Unterseite eines Kardiersegments ist
bogenförmig an den Außenumfang der garniturbestückten Walze angepasst und
weist ebenfalls eine Zahngarnitur auf. In vielen Fällen sind die Zähne in Zahnreihen
hintereinander angeordnet und werden ebenfalls durch Einlegen eines Sägezahn
drahtes erzeugt. Die Zahnform ist ähnlich der Zahnform auf der garniturbestückten
Walze, wobei die Zahnspitzen entgegen der Drehrichtung der garniturbestückten
Walze weist. Die Kardiersegmente werden soweit an die Walze herangefahren, dass
ein Öffnungs-, Kämm- bzw. Parallelisierungsvorgang an den Fasern ausgeführt wird.
Zwischen den Kardiersegmenten können Reinigungsstationen mit Absaugungen für
Schmutzpartikel und Faserbruchstücke vorhanden sein. Das bedeutet, dass die Kar
diersegmente auch in einigem Abstand zueinander angeordnet sein können. Diese
Art der Vorrichtung zur Behandlung von Fasermaterial ist schon seit langem bekannt
und hat sich bestens bewährt. Selbstverständlich ist man auch hier bestrebt, dennoch
Verbesserungen herbeizuführen. Insbesondere soll die Effektivität der Faserparallelisierung
gesteigert werden. Darüber hinaus erfordern unterschiedliche Fasern teilwei
se unterschiedliche Bearbeitungsmethoden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung, wie Karde
oder Krempel, für die Faserverarbeitung gemäß der eingangs genannten Art bereit
zustellen, die eine effektivere Faserparallelisierung durchführt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zahngarnituren der
Kardiersegmente unterschiedlich ausgestaltet sind und ein Eingriff der Zahngarnitur
des in Drehrichtung vorderen Kardiersegments eine gleiche oder größere Einwirkung
auf eine am Umfang der Walze mitgenommene individuelle Faser aufweist wie oder
als der Eingriff der Zahngarnitur eines in Drehrichtung nachfolgenden Kardierseg
mentes.
Hierdurch verändert sich in Lauf- bzw. Drehrichtung der Walze der Eingriff der Zahn
garnituren der Kardiersegmente von anfangs intensiver zu faserschonend. Hierbei
bedeutet Einwirkung bzw. mechanische Einwirkung auf eine am Umfang der Walzen
mitgenommen individuelle Faser die Intensität oder Aggressivität mit der die jeweilige
Zahngarnitur auf eine an den Kardiersegmenten vorbeigeführte Faser in Kontakt tritt.
Die am Anfang des Kardiervorgangs in Flockenform zugeführten, noch nicht geöff
neten Fasern werden durch die Geometrie der anfänglichen Zahngarnitur sofort in
tensiv bearbeitet, wobei dann in Abhängigkeit des Öffnungsgrads der Fasern eine
Anpassung der Zahngarnituren hieran erfolgen kann, so dass sich die gewünschte
Wirkung einstellt. Erstaunlicherweise ging man bislang im Stand der Technik immer
umgekehrt vor. Zu Beginn des Kardiervorgangs wurden die noch ungeöffneten Fa
sern möglichst mit kleinerer Einwirkung bearbeitet als mit steigendem Öffnungsgrad.
Vermutlich war man bestrebt, die Fasern genau an der Stelle intensiver zu bearbei
ten, wo der Öffnungsgrad schon weiter fortgeschritten war.
Entscheidend ist bei dieser vorliegenden Erfindung, dass die Zahngarnituren der Kar
diersegmente die unterschiedliche Bearbeitungswirkung von intensiv zu weniger in
tensiv verursachen, ohne dass andere Parameter beeinflusst werden müssen. Durch
die Abhängigkeit von einfachen geometrischen Zusammenhängen lässt sich auf sehr
unkomplizierte und kostengünstige Weise für die unterschiedlichsten Faserarten eine
optimale Bestückung mit Kardiersegmenten vornehmen. Es können somit an ein und
derselben Vorrichtung, Karde oder Krempel, eine ganze Reihe unterschiedlichster
Zahnformen zum Einsatz kommen. Es hat sich gezeigt, dass sich durch diese Aus
gestaltung eine sehr effektive Faserbearbeitung bzw. -verarbeitung mit relativ hohen
Geschwindigkeiten und einem sehr guten Ergebnis durchführen lässt. Insbesondere
soll die Neigung der Zahngarnitur aufgrund der Zahngeometrie, Fasern von der Wal
ze wegzuziehen, verringert werden, so dass die Fasern optimal im Bearbeitungsspalt
zwischen Kardiersegment und Walze gefördert werden. Eine an den Öffnungsgrad
der Fasern optimal angepasste Zahngarnitur erkennt man am gleichmäßigem Ver
schleiß der Bearbeitungshöhe der Zähne.
Eine sehr einfache Variante zur Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht
darin, dass die Zähne der Zahngarnituren einen Schneidwinkel α aufweisen, der zu
mindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nach
folgenden Kardiersegment. Ausgestaltungsbedingt weisen die Zahngarnituren in vie
len Fällen Hunderte von Zähnen auf. In den meisten Fällen würde zwar ein Einzel
vergleich eines Zahns einer Zahngarnitur eines Kardiersegments mit einem Zahn ei
ner Zahngarnitur eines nachfolgenden Kardiersegments ausreichen. Für den Effekt
ist es jedoch vollständig ausreichend, wenn sich im Mittel ergibt, dass das vordere
Kardiersegment einen aggressiveren Eingriff hat, als das nachfolgende Kardierseg
ment. Insofern wird auf einen Durchschnittsschneidwinkel α abgestellt. Sieht man den
Zahn der Zahngarnitur als Teil mit dem bei einer Keilform üblichen Winkelangaben
an, so spannt sich der Schneidwinkel α zwischen der Spanfläche bzw. hier Faserver
arbeitungsfläche des Zahns und einer gedachten Linie auf, die sich von der Zahnspit
ze zum Mittelpunkt der Walze erstreckt. Das bedeutet, dass die vorderen Kardier
segmente mit einem flacheren Winkel auf die Fasern einwirken, wohingegen bei den
nachfolgenden Kardiersegmenten sich die Bearbeitungsflächen der Zähne immer
weiter gegen die Faser aufrichten.
Durch die Veränderung des Schneidwinkels α rupft, zieht oder zerrt die Zahngarnitur
des ersten Kardiersegmentes stärker an den Fasern, als nachfolgende Kardierseg
mente. Der immer kleiner werdende Winkel α hat dann zur Folge, dass die Fasern
nicht mehr mit der Intensität bzw. Tiefe in den Zahnbereich der Zahngarnitur ein
dringt. Vielmehr wird bewirkt, dass aufgrund der immer stumpfer werdenden Zahn
form die Fasern nicht mehr so stark dazu neigen, in den Bearbeitungsbereich der
Zahngarnitur der Kardiersegmente einzudringen. Versuche haben gezeigt, dass hier
durch auch die Fasern besser über die gesamte Höhe des Bearbeitungsbereiches der
Zähne erfolgt, was sich insbesondere auch anhand des Verschleißbildes zeigt. Die
Zähne verschleißen im Wesentlichen gleichmäßig über ihre gesamte Höhe der Bear
beitungszone. Weder die Spitze noch der Fußbereich der Bearbeitungszone sind ei
nem stärkeren Verschleiß ausgesetzt.
Eine weitere Möglichkeit über die Zahnform Einfluss auf die gewünschte Kardierwir
kung zu nehmen, besteht darin, dass die Zähne der Zahngarnituren eine Fläche auf
weisen, die zwischen der äußeren, die Schneidfläche umfassenden Schneidbereichs
konturlinie und einer gedachten, senkrecht die Walzenachse und die Zahnspitze
schneidenden Verbindungsgraden aufgespannt ist, wobei diese zumindest im Mittel
bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfolgenden Kardier
segment. Das bedeutet, dass der Flächenanteil unterhalb der Bearbeitungsfläche des
Zahns zu Beginn des Kardiervorgangs größer ist als nachfolgend, so dass vermutlich
auch mehr Fasern am Anfang in den Bearbeitungsbereich der Zahngarnitur der Kar
diersegmente eindringen können als bei nachfolgenden Kardiersegmenten. Geht man
davon aus, dass sämtliche Zahnspitzen der Kardiersegmente gleich weit von der
Garnitur der Walze beabstandet sind, so werden die Fasern mit steigendem Öff
nungsgrad durch die Geometrie der Zahnformen der Kardiersegmente immer mehr in
Richtung der Walze gedrückt. Hierdurch werden die Fasern im Mittel optimal im Kar
dierspalt zwischen dem jeweiligen Kardiersegment und der Walze transportiert. Die
Einwirkung, die die Zähne des Kardiersegmentes auf die Fasern haben, ist dann
weiter hinten durch diese geometrische Anpassung meist geringer.
Eine weitere Ausgestaltungsmaßnahme besteht darin, dass die Zähne der Zahngar
nituren einen Schneidbereich und einen Fußbereich aufweisen und die Breite des
Fußbereichs bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfol
genden Kardiersegment. Zum einen kann diese Variante dazu ausgenutzt werden,
die Zähne der verschiedenen Kardiersegmente hintereinander versetzt anzuordnen.
Zum anderen besteht auch die Möglichkeit, das nachfolgende Kardiersegment mit
einer viel engeren Zahnbestückung zu versehen. Diese können dann entsprechend
kleiner für einen weniger aggressiven Eingriff ausgestaltet sein.
Eine weitere Maßnahme zur Verwirklichung der Erfindung kann darin bestehen, dass
eine Zahnteilung der Zähne der Zahngarnituren bei einem vorderen Kardiersegment
größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment. Unter dem Begriff Zahntei
lung wird im vorliegenden Fall der Abstand von einer Zahnspitze zur nächsten Zahn
spitze in Kardierrichtung verstanden. Das bedeutet, dass bei nachfolgenden Kardiersegmenten
die Zähne enger aneinander stehen.
Darüber hinaus können die Zähne der Zahngarnituren eine Höhe aufweisen, die zu
mindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nach
folgenden Kardiersegment. Auch hier kommt es wieder im Wesentlichen auf die
Durchschnittshöhe der Zähne einer Zahngarnitur an. Die geringere Höhe bei den
nachfolgenden Kardiersegmenten, sorgt automatisch für einen weniger aggressiven
Eingriff, wenn z. B. die Kardiersegmente auf gleicher Höhe bezüglich der Walze ein
gestellt werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Gesamthöhe der Zähne bei allen Kardier
segmenten beizubehalten und gemäß einer Ausführungsvariante vorzusehen, dass
die Schneidbereiche der Zähne der Zahngarnituren eine Höhe aufweisen, die zumin
dest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfol
genden Kardiersegment. Der Eingriff der einzelnen Zähne ist dann aufgrund der ge
ringeren Höhe der Schneidbereiche weniger intensiv und nicht aufgrund der Gesamt
höhe der Zähne. Die Spitzen der Zähne können somit bei sämtlichen Kardierseg
menten im gleichen Abstand zur Walze angeordnet sein und trotzdem diesen positi
ven Effekt erzeugen.
Eine weitere Verbesserung der Parallelisierung und Bearbeitung der Fasern kann
dadurch erzielt werden, dass die Zähne bzw. durch die Zähne gebildete, sich in Dreh
richtung erstreckenden Zahnreihen der Zahngarnitur eines vorderen Kardiersegments
einen seitlichen Versatz zu den Zähnen bzw. durch die Zähne gebildeten, sich in
Drehrichtung erstreckenden Zahnreihen der Zahngarnituren des nachfolgenden Kar
diersegments aufweisen. Die Zähne eines einzigen Kardiersegments können jeweils
in Kardier- bzw. Drehrichtung der Walze gesehen in einer Reihe hintereinander ange
ordnet sein. Allerdings sollen die Zähne des nachfolgenden Kardiersegments hierzu
versetzt positioniert werden, so dass eine Bearbeitung der Fasern über die gesamte
Breite in Unabhängigkeit von den jeweiligen Kardiersegmenten vorgegebenen Bah
nen stattfinden kann.
Bevorzugt kann das Ergebnis der Breite eines Zahns der Zahngarnitur eines vorderen
Kardiersegments dividiert durch die Breite eines Zahns der Zahngarnitur des nachfol
genden Kardiersegments ungleich einer ganzen Zahl sein. Hierdurch ist automatisch
gewährt, dass es unmöglich zu einem hintereinander Anordnen der Zähne von einem
vorderen zu einem nachfolgenden Kardiersegment kommen kann. Die Zähne müssen
zwangsläufig immer aufgrund der ungeraden Teilung zueinander versetzt sein.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass die in Drehrichtung hintereinan
der angeordneten Zähne eines Kardiersegments versetzt zueinander angeordnet
sind. Hierdurch werden auch innerhalb eines einzigen Kardiersegments eine mög
lichst großflächige Bearbeitung über die gesamte Breite der Walze mit entsprechend
verstärkter Parallelisierwirkung erzielt.
Des Weiteren können zumindest zwischen einigen Kardiersegmenten Schmutzaus
scheide-Einrichtungen angeordnet sein. Diese können z. B. gemäß der DE 198 52 562
ausgestaltet werden. Es handelt sich hierbei in aller Regel um eine Leitleiste, die in
ihrer Höhe verstellbar ist und ein nachfolgendes Ausscheidemesser, das im be
stimmten Winkel auf die Faser einwirkt und durch die Prallwirkung Schmutzpartikel
entfernt.
Günstigerweise sind zusätzlich noch Absaugeinrichtungen oder eine Absaugeinrich
tung vorgesehen, die Faserbruchstücke und Schmutzpartikel aus dem Kardierbereich
entfernt. Hierzu gibt es im Stand der Technik ausreichend Ausgestaltungsmöglich
keiten.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Kardiersegment für eine Vorrichtung,
wie Karde oder Krempel, für die Faserverarbeitung, das mit einer Zahngarnitur verse
hen ist. Das Kardiersegment zeichnet sich dadurch aus, dass die Zahngeometrie der
Zahngarnitur in Bearbeitungsrichtung unterschiedlich ausgestaltet ist und ein Eingriff
eines in Bearbeitungsrichtung vorderen Bereichs der Zahngarnitur eine gleiche oder
größere Einwirkung auf eine zu bearbeitende individuelle Faser aufweist wie oder als
der Eingriff eines in Bearbeitungsrichtung nachfolgenden Bereichs der Zahngarnitur.
Die gewünschte Wirkung kann mit solch einem Kardiersegment auch innerhalb des
Bearbeitungsbereichs des Kardiersegments selbst erzielt werden. Hier wären insbe
sondere relativ große Kardiersegmente denkbar, die insgesamt diese Wirkung her
beiführen können. Die Veränderung der Zahngeometrie innerhalb dieses Kardierseg
ments kann auf die gleiche Weise erfolgen, wie die vorangegangenen Veränderun
gen, die von Kardiersegment zu Kardiersegment erfolgen. Es sind demnach Ände
rungen des Winkels, der Höhe, der Teilung usw. innerhalb eines einzigen Kardier
segmentes möglich.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Öffnen, Käm
men und Parallelisieren von Fasern mittels einer garniturbestückten Walze und min
destens zwei zumindest über einen Bereich des Walzenumfangs und in Drehrichtung
hintereinander angeordneten Kardiersegmenten, die jeweils mit einer Zahngarnitur
versehen sind. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mit fortschreitendem
Öffnungsgrad der Fasern die Zahngeometrie der Zahngarnituren der Kardierseg
mente in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Fasern verändert wird, damit die Fa
sern im Wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Höhe der Bearbeitungsbereiche
der Zähne der Zahngarnituren der Kardiersegmente im Eingriff stehen. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren wird im Gegensatz zu den bislang angewendeten Kar
diermethoden als Funktion in Abhängigkeit des Öffnungsgrades der Fasern und des
Verschleißes an den Zahngarnituren vorgenommen. Hierdurch wird insbesondere
auch bewirkt, dass die Fasern optimal in dem Bearbeitungsspalt zwischen Kardier
segmenten und Walze gefördert und bearbeitet werden. Versuche haben gezeigt,
dass sich hierdurch sehr gute Ergebnisse bei verbessertem Verschleißverhalten er
zielen lassen. Warum bislang im Stand der Technik immer umgekehrt vorgegangen
wurde und die Fasern mit zunehmendem Öffnungsgrad mit größerer Einwirkung bzw.
Aggressivität verarbeitet wurden, lässt sich im Nachhinein nur aufgrund einer offen
sichtlich vorliegenden Fehlauffassung beantworten.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kardiervorrichtung mit mehreren hintereinander angeordneten Kardier
segmenten in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Zahngarnitur eines Kardiersegments in einer ver
größerten Seitenansicht,
Fig. 3 eine Ansicht auf einen Zahn aus der Garnitur aus Fig. 2 entlang der Linie
III-III in Fig. 2 geschnitten,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Zahngarnitur eines Kardiersegments in einer ver
größerten Seitenansicht zur Erläuterung von Flächenzusammenhängen,
Fig. 5 eine Unteransicht auf zwei hintereinander angeordnete Kardiersegmente,
wobei die Zahngarnitur nur teilweise schematisch dargestellt ist,
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Versatzes zwischen
den Zähnen eines vorderen Kardiersegments und eines dahinterliegenden
Kardiersegments,
Fig. 7 eine schematische Unteransicht eines Kardiersegments mit schräg verlau
fenden Zahnreihen, und
Fig. 8 eine schematische Darstellung der Zahngarnitur eines einzelnen Kardier
segments, die sich in Bearbeitungsrichtung verändert.
In der Fig. 1 ist schematisch eine Kardiervorrichtung 1 in einer Ebene senkrecht zu
einer Drehachse A einer Kardierwalze bzw. eines Tambours 2 dargestellt. Die Man
telfläche 3 des Tambours 2 ist mit einer Garnitur 4 zum Bearbeiten von Fasermaterial
versehen. Die Garnitur 4 besteht aus aufgewickeltem Zahndraht, wobei die einzelnen
Zähne mit ihren Spitzen in Drehrichtung bzw. Kardierrichtung B weisen. Die Ausges
taltung solcher Garnituren 4 ist bestens im Stand der Technik bekannt und soll hier
nicht näher beschrieben werden. Anhand des Pfeils B ist zu erkennen, dass sich der
Tambour 2 im Uhrzeigersinn dreht. Auf der linken Seite befindet sich schematisch
dargestellt eine Öffnerwalze 5, die die Fasern dem Tambour 2 zuführt. Auch hier kön
nen bekannte Öffnerwalzenvorrichtungen eingesetzt werden. Im Stand der Technik
gibt es hierzu genügend Beispiele. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich
eine Abnehmerwalze 6, die schematisch für die Abnahmevorrichtung steht, die die
kardierten Fasern wieder von dem Tambour 2 entfernen und für die Weiterverarbei
tung abführen. Auch bezüglich der Abnahmevorrichtungen 6 gibt es im Stand der
Technik genügend Beispiele, auf die nicht näher eingegangen werden muss.
Am Außenumfang, zumindest im oberen Bereich (im Abschnitt zwischen Öffnerwalze
5 und Abnehmerwalze 6), befinden sich mehrere hintereinander angeordnete festste
hende Kardiersegmente 7 bis 10. Jedes dieser Kardiersegmente 7 bis 10 ist in eini
gem Abstand oberhalb der Mantelfläche 3 des Tambours 2 angeordnet. Darüber hin
aus sind die Segmente auch an die Kontur des Tambours 2 angepasst und verlaufen
daher bogenförmig, wobei ihre Unterseite möglichst immer im gleichen Abstand zur
Mantelfläche 3 angeordnet ist. Auf der Unterseite 11 sind diese Kardiersegmente 7
bis 10 mit einer Zahngarnitur 12 bis 15 versehen. Ähnlich der Garnitur 4 des Tam
bours 2 bestehen diese Zahngarnituren aus nebeneinander angeordneten Zahn
drahtabschnitten. Die prinzipielle Ausgestaltung und Anordnung solcher Garnituren
an Kardierelementen ist im Stand der Technik ebenfalls bekannt.
Im Wesentlichen neu und erfinderisch an der Vorrichtung gemäß der Fig. 1 ist die
Tatsache, dass die Zahngarnituren 12 bis 15 in der hier erwähnten Reihenfolge mit
abnehmender Aggressivität die Fasern bearbeiten. Im vorliegenden Fall bedeutet
dies, dass vier unterschiedliche Aggressivitätsstufen vorhanden sind. Es würde na
türlich auch die Möglichkeit bestehen, dass zwei hintereinander angeordnete Kardier
segmente mit gleicher Aggressivität die Fasern bearbeiten und dann die nachfolgen
den Kardiersegmente wiederum weniger aggressiv sind. Darüber hinaus sind aus
Vereinfachungsgründen bei dieser Variante nur Kardiersegmente 7 bis 10 dargestellt.
Üblicherweise könnten auch andere Bearbeitungsvorrichtungen noch am Umfang des
Tambours 2 angeordnet werden. Insbesondere, wenn die Öffnerwalze 5 und die Ab
nehmerwalze 6 weiter unten am Umfang des Tambours 2 angeordnet sind, steht ein
größerer Arbeitsbereich zur Verfügung, der ein weiteres Anordnen von zusätzlichen
Kardiersegmenten oder anderen Bearbeitungsgeräten zulässt.
Jedes Kardiersegment 7 bis 10 kann als eine Art Deckelstück angesehen werden,
das in geringem Abstand über dem Tambour 2 schwebend angeordnet ist und im Ge
gensatz zum Tambour 2 stillsteht. Demnach ist zwischen der Zahngarnitur 4 des
Tambours 2 und den Zahngarnituren 12 bis 15 der Kardiersegmente 7 bis 10 ein Be
arbeitungsspalt 16 zum Kardieren der nicht dargestellten Fasern vorhanden.
Zwischen jedem der Kardiersegmente 7 bis 10 ist ein Ausscheidekanal 17 zur Entfer
nung von Verunreinigungen und Faserbruchstücken vorgesehen. Jeweils am Ende
der Kardiersegmente 7, 8 und 9 ist ein L-förmiger, leistenartiger Niederhalter 18 vor
handen, der die aus dem Bearbeitungsspalt 16 kommenden Fasern etwas nach unten
drückt, so dass sie anschließend explosionsartig nach außen expandieren und mit
einem Ausscheidemesser 19 in Berührung kommen. Das Ausscheidemesser 19 kann
unterschiedlichste Winkelstellungen einnehmen, so dass mit verschiedenen Schnei
dewinkeln die Ausscheidung stattfinden kann. Auch die Höhe des Ausscheidemes
sers 19 über der Zahngarnitur des Tambours 2 kann eingestellt werden. Ebenfalls ist
die Höhe des Niederhalters 18 entsprechend zum Tambour 2 zur Veränderung des
Abstandes einstellbar. Durch den Spalt zwischen Niederhalter 18 und Ausscheide
messer 19 werden dann die Schmutzpartikel und Faserbruchstücke abgeführt. Über
jedem Ausscheidekanal 17 kann eine eigene Absaugeinrichtung angeordnet werden.
Es besteht aber durchaus die Möglichkeit, über den Gesamtkomplex eine Absaug
haube anzuordnen. Auch hier gibt es im Stand der Technik verschiedene Ausgestal
tungsmöglichkeiten, die für diese Zwecke übernommen werden können.
Im Folgenden wird nunmehr anhand der Fig. 2 und 3 auf die Geometrie der Zähne
der Kardiersegmente 7 bis 10 näher eingegangen werden.
Die Fig. 2 stellt in vergrößerter Darstellung einen kleinen Ausschnitt der Zahngarnitur
des Kardiersegments 7 dar. Hierzu ist die Zahngarnitur 12 auf den Kopf gestellt. Aus
Vereinfachungsgründen ist nur eine Zahnreihe gezeigt. Die einzelnen Zähne 20 der
Zahngarnitur 12 werden, zumindest solange sie in einer Reihe angeordnet sind, aus
einem gemeinsamen Stahldraht hergestellt. Im Stand der Technik gibt es die ver
schiedensten Formen solcher Kardierzähne sowie unterschiedlichste Herstellungs
verfahren. Sämtliche sollen hier anwendbar sein. In der Fig. 2 sind Zähne 20 in Form
eines Sägezahnprofils gezeigt. Aus Vereinfachungsgründen werden die Winkelbe
zeichnungen und -verhältnisse, wie sie üblicherweise bei Schneidwerkzeugen ver
wendet werden, auch hier zur Beschreibung der Zahngarnitur 12 verwendet.
Demnach weist jeder Zahn 20 einen Keilwinkel β sowie einen Schneidwinkel α auf.
Der Schneidwinkel α spannt sich zwischen einer Tangenten zur Span- bzw. Bearbei
tungsfläche 21 und einer Linie 22 auf, deren Verlauf durch die kürzeste Verbindung
zwischen der Zahnspitze 23 und der Achse A des Tambours 2 definiert ist. Diese
Verhältnisse gelten selbstverständlich bei eingebautem Kardiersegment 7. Der Keil
winkel β beträgt meist weniger als 45°, so dass relativ spitze Zähne 20 erzeugt sind.
Der Abstand t zwischen einer Zahnspitze 23 zur nächsten Zahnspitze 23 einer Zahn
reihe wird im vorliegenden Fall als Zahnteilung bezeichnet. In den meisten Fällen
sind Hunderte dieser Zähne 20 an der Unterseite 11 eines Kardierelementes 7 bis 10
angebracht.
Anhand der Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 durch einen Zahn
draht 24 zu sehen. Als Zahn 20 wird im vorliegenden Fall der gesamte in Fig. 3 ge
zeigte Aufbau mit der Höhe h verstanden. Dieser Zahn 20 ist unterteilt in einen obe
ren Schneidbereich 25 mit der Höhe hS und einen unteren Fußbereich 26. Der Fußbereich
26 ist breiter als der Schneidbereich 25, so dass bei nebeneinander angeord
neten Zahndrähten 24 die Schneidbereiche 25 einen seitlichen Abstand zueinander
aufweisen. Der Schneidbereich 25 erstreckt sich entlang einer Seite des Zahndrahtes
24 bis zur Zahnspitze 23 und geht im Wesentlichen nahtlos in den Fußbereich 26
über, wohingegen auf der anderen Seite der Übergang mittels einer Stufe 27 in den
Fußbereich 26 erfolgt. Der Fußbereich 26 weist eine Breite Fst auf. Diese Fußbreite
Fst sorgt letztendlich auch für den Abstand zwischen den Schneidbereichen 25 einer
Zahngarnitur. Der Fußbereich 26 dient zur Verankerung der Zahndrähte an der Un
terseite 11 der Kardiersegmente 7 bis 10.
Anhand der Fig. 1 ist nunmehr schematisch zu erkennen, dass der Winkel α bei dem
Kardiersegment 7 größer ist als bei dem Kardiersegment 8, bei dem Kardiersegment
8 größer ist als bei dem Kardiersegment 9 und bei dem Kardiersegment 9 größer ist
als bei dem Kardiersegment 10. Das bedeutet, dass sich die Bearbeitungsfläche 21
des Zahns 20 immer weiter in Richtung der gedachten Verbindungslinie 22 bewegt.
Unter größer wird nicht nur die Betragsgröße, sondern auch negative Vorzeichen ver
standen, so dass negative Winkelwerte gemäß der Definition aus Fig. 2 ebenfalls als
kleinere Winkel anzusehen sind.
Des Weiteren nimmt die Zahnteilung t ebenfalls von Kardiersegment zu Kardierseg
ment in Richtung B ab. Das bedeutet, dass die Zahnteilung t beim Kardiersegment
7 größer ist als beim Kardiersegment 8, beim Kardiersegment 8 größer ist als beim
Kardiersegment 9 und beim Kardiersegment 9 größer ist als beim Kardiersegment 10.
Der Abstand der Zähne 20 wird somit von Kardiersegment zu Kardiersegment kleiner.
Des Weiteren nimmt auch die Höhe hS des Schneidbereichs 25 in Kardierrichtung B
von Kardiersegment zu Kardiersegment ab. Das bedeutet im Einzelnen, dass die Hö
he hS beim Kardiersegment 7 größer ist als beim Kardiersegment 8, beim Kardier
segment 8 größer ist als beim Kardiersegment 9 und beim Kardiersegment 9 größer
ist als beim Kardiersegment 10. Hierdurch verringert sich auch die Gesamthöhe h der
Zähne 20 von Kardiersegment zu Kardiersegment.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform würde auch die Möglichkeit bestehen,
dass die Gesamthöhe h beibehalten wird und sich lediglich die Höhe hS des Schneid
bereichs 25 reduziert.
Bei den oben genannten Verringerungen der Maße für den Winkel α, die Zahntei
lung t, die Fußbreite Fst und die Schneidbereichhöhe hS handelt es sich bezogen auf
die jeweiligen Kardiersegemente 7 bis 10 um gemittelte Werte. Hierdurch soll erreicht
werden, dass die Aggressivität, mit der die Fasern bearbeitet werden, von Kardier
segment zu Kardiersegment abnimmt. Demnach arbeitet das Kardiersegment 7 ag
gressiver als das Kardiersegment 8, das Kardiersegment 8 aggressiver als das Kar
diersegment 9 und das Kardiersegment 9 aggressiver als das Kardiersegment 10.
Unter Aggressivität ist die Intensität der Einwirkung der Kardiersegmente auf die Fa
sern zu verstehen. Bevorzugt werden alle diese Maßnahmen in Kombination verwen
det. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, auch nur eines dieser Maße zu än
dern.
Anhand der Fig. 4 ist erläutert, dass die Bearbeitungsfläche 21 in der Seitenansicht
eine Konturlinie, ausgehend von der Zahnspitze 23, aufspannt, die im Fußbereich des
Zahns 20 konkav gekrümmt ist. Eine gedachte Verbindungslinie 22, die die Achse A
der Walze im rechten Winkel schneidet und exakt durch die Spitze 23 des Zahns 20
verläuft, schließt im Bereich ihrer Verlängerung zusammen mit der Konturlinie des
Zahns 20 ein Flächenstück F ein. Dieses Flächenstück F kann für jeden Zahn der
Zahngarnituren 12, 13, 14 und 15 ermittelt werden. Sowohl bei der Änderung des Win
kels α als auch bei der Veränderung anderer Parameter gemäß der Lehre dieser Er
findung, ist dieses Flächenstück F bei einem nachfolgenden Kardiersegment immer
kleiner als bei einem vorangegangenen Kardiersegment. In diesem Zusammenhang
kann auch wiederum auf eine gemittelte Flächengröße der Fläche F pro Kardierseg
ment 7, 8, 9 oder 10 abgestellt werden. Bezieht man auch noch die Dicke der Zähne
20 in diese Überlegungen mit ein, so verringert sich auch der Rauminhalt unterhalb
der Bearbeitungsfläche 21, so dass nicht mehr so viele Fasern in diesem Bereich
aufgenommen werden können bei abnehmender Flächengröße der Fläche F. Das
führt bei immer weiter geöffneten Fasern zu einer gleichmäßigeren Verteilung entlang
der Bearbeitungsfläche 21 und zu einem gleichmäßigen Verschleiß.
Im Folgenden wir die Wirkungs- und Funktionsweise der obigen Ausführungsform
näher erläutert.
Über die Öffnerwalze 5 werden Fasern dem Tambour 2 zugeführt und von der Zahn
garnitur 4 an dessen Mantelfläche 3 in Drehrichtung B mitgenommen. Beim Eintritt
der Fasern in den Spalt 16 zwischen dem ersten Kardiersegment 7 und dem Tambour
2 findet ein Kämmvorgang zum Parallelisieren der Fasern statt. Dies geschieht auf
grund der Tatsache, dass die Zahnspitzen 23 der Zahngarnitur 12 des Kardierseg
ments 7 entgegen der Zahngarnitur 4 des Tambours 2 weist. Durch die anschließen
de Schmutzausscheidung im Ausscheidekanal 17 werden erste Faserbruchstücke
und Schmutzpartikel entfernt.
Nachfolgend durchläuft das Fasermaterial noch die Arbeitsspalte 16 zwischen den
Kardiersegmenten 8 bzw. 9 bzw. 10 und dem Tambour 2, wobei die Kardierung bzw.
Parallelisierung der Fasern jeweils mit abnehmender Intensität erfolgt. Die Intensität
nimmt durch die oben beschriebene Ausgestaltung der Zahngarnituren 12 bis 15 an
den Kardiersegmenten 7 bis 10 ab. Anschließend werden die parallelisierten und mit
genommenen Fasern über die Abnehmerwalze 6 wieder vom Tambour 2 entfernt und
zur Weiterverarbeitung abgeführt.
Anhand der Fig. 5 bis 7 werden weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Kardier
segmente näher erläutert.
In Fig. 5 sind die Unterseiten zwei hintereinander angeordneter Kardiersegmente 7
und 8 dargestellt. Aus Vereinfachungsgründen ist nur ein Teil der Zahngarnituren 12
und 13 dargestellt. Im vorliegenden Fall werden Zahndrähte mit mehreren Zähnen 20
verwendet, die im Wesentlichen parallel zu einer die Achse A senkrecht schneiden
den Ebene verlaufen. Die Zahnspitzen der Zähne 20 weisen gemäß der Ansicht in
Fig. 5 nach links. Die Zahnreihen des Kardiersegments 7 sind zu den Zahnreihen der
Kardiersegmente 8 versetzt angeordnet. Dies ist anhand der Fig. 6 mittels einer
schematischen Vorderansicht der Zähne gezeigt. Die beiden vorderen Zähne 20
symbolisieren zwei nebeneinander angeordnete Zahnreihen des Kardiersegments 7
und der dazwischen und dahinterliegende Zahn 20 symbolisiert eine Zahnreihe des
dahinterliegenden Kardiersegments 8. Es ist leicht zu erkennen, dass die Schneidbe
reiche dieser Zähne 20 versetzt zueinander angeordnet sind, so dass auch jeweils
unterschiedliche Bereiche der Fasern von den Kardiersegmenten 7 und 8 bearbeitet
werden. Dieser Versatz kann auch dadurch erreicht werden, dass die Fußbreite Fst
des vorangegangenen Kardiersegments 7 geteilt durch die Fußbreite Fst des nachfol
genden Kardiersegments 8 keine ganze Zahl ergibt (Fstn/Fstn+1 ≠ ganze Zahl).
Aus der Fig. 5 ist ebenfalls zu erkennen, dass die Hülle hS des Schneidbereichs 25
der Zähne des dahinterliegenden Kardiersegments 8 kleiner ist als die Höhe hS der
davor angeordneten Zähne 20 des Kardiersegments 7.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Kardiersegments dargestellt. Bei
diesem sind die Zahnreihen der Zahngarnituren schräg angeordnet, so dass sich die
Bearbeitung innerhalb eines Kardiersegments 7 bis 10 automatisch über die gesamte
Breite des Tambours 2 erstreckt. Eine Ausrichtung bezüglich eines nachfolgenden
Kardiersegmentes 8, 9 oder 10 ist nicht unbedingt erforderlich.
Auch bei den Varianten gemäß der Fig. 5 bis 7 können sämtliche im ersten Ausfüh
rungsbeispiel beschriebenen Maße verändert werden, um die Intensität der Kardier
wirkung von Kardiersegment zu Kardiersegment zu beeinflussen.
In Fig. 8 ist eine besondere Ausführungsform eines Kardiersegmentes 30 beschrie
ben. Dieses Kardiersegment 30 ist mit einer sich in Bearbeitungsrichtung B verän
dernden Zahngarnitur 31 versehen. In Fig. 8 ist schematisch dargestellt, dass die in
Bearbeitungsrichtung vorderen Zähne 20 einen größeren Schneidwinkel α1 aufwei
sen als die nachfolgenden Zähne. Der Schneidwinkel α1 ist demnach größer als der
Schneidwinkel α2 und der Schneidwinkel α2 größer als der Schneidwinkel α3. Auf
grund der Tatsache, dass der Schneidwinkel α4 negativ ist, ist auch der Schneidwin
kel α3 größer als der Schneidwinkel α4. Die Fig. 8 ist lediglich eine schematische
Darstellung, weshalb die Veränderung der Zahnform auch über einen größeren Be
reich erfolgen sowie langsamer vorgenommen werden könnte. Auch sämtlichen an
deren Geometrieänderungen der Zähne zur Erzielung des gleichen Effektes könnten
bei einem solchen Kardiersegment 30 ähnlich den vorangegangen beschriebenen
Änderungen durchgeführt werden. Vermutlich wird man jedoch aufgrund der Winkel
änderung die besten Ergebnisse erzielen können. Es wäre durchaus denkbar, dass
ein einziges so ausgestaltetes Kardiersegment 30 an einer Walze 4 angeordnet wird.
Claims (14)
1. Vorrichtung, wie Karde oder Krempel, für die Faserverarbeitung mit einer garnitur
bestückten Walze (2) und mindestens zwei zumindest über einen Bereich des Wal
zenumfangs und in Drehrichtung (B) hintereinander angeordneten Kardiersegmenten
(7, 8, 9, 10), die jeweils mit einer Zahngarnitur (12, 13, 14, 15) versehen sind, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) der Kardiersegmente
(7, 8, 9, 10) unterschiedlich ausgestaltet sind und ein Eingriff der Zahngarnitur
(12, 13, 14, 15) des in Drehrichtung (B) vorderen Kardiersegmentes (7, 8, 9) eine gleiche
oder größere Einwirkung auf eine am Umfang der Walze (2) mitgenommenen indivi
duellen Faser aufweist wie oder als der Eingriff der Zahngarnitur (13, 14, 15) eines in
Drehrichtung (B) nachfolgenden Kardiersegmentes (8, 9, 10).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (20) der
Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) einen Schneidwinkel (α) aufweisen, der zumindest im
Mittel bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfol
genden Kardiersegment (8, 9, 10).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne
(20) der Zahngarnituren (12, 13, 24) eine Fläche (F) aufweisen, die zwischen der äu
ßeren, die Schneidfläche (21) umfassenden Schneidbereichskonturlinie und einer
gedachten, senkrecht die Walzenachse (A) und die Zahnspitze (23) schneidenden
Verbindungsgeraden (22) aufgespannt ist und die zumindest im Mittel bei einem vor
deren Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment
(8, 9, 10).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zähne (20) der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) einen Schneidbereich (25) und ei
nen Fußbereich (26) aufweisen und die Breite (Fst) des Fußbereichs (26) bei einem
vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardierseg
ment (8, 9, 10).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zahnteilung (t) der Zähne (20) der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) bei einem vor
deren Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment
(8, 9, 10).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zähne (20) der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) eine Höhe (h) aufweisen, die zu
mindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem
nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schneidbereiche (25) der Zähne (20) der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) eine Höhe
(hS) aufweisen, die zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9)
größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zähne (20) bzw. durch die Zähne (20) gebildete, sich in Drehrichtung (B) erstre
ckende Zahnreihen der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) eines vorderen Kardierseg
ments (7, 8, 9) einen seitlichen Versatz zu den Zähnen (20) bzw. durch die Zähne (20)
gebildeten, sich in Drehrichtung (B) erstreckenden Zahnreihen der Zahngarnituren
(12, 13, 14, 15) des nachfolgenden Kardiersegments (8, 9, 10) aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der
Breite (Fst) eines Zahns (20) der Zahngarnitur (12, 13, 14, 15) eines vorderen Kardier
segments (7, 8, 9) dividiert durch die Breite (Fst) eines Zahns (20) der Zahngarnitur
(13, 14, 15) des nachfolgenden Kardiersegments (8, 9, 10) ungleich einer ganzen Zahl
ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die in Drehrichtung (B) hintereinander angeordneten Zähne (20) eines Kardierseg
ments (7, 8, 9) versetzt zueinander angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest zwischen einigen Kardiersegmenten (7, 8, 9, 10) eine Schmutzausschei
deeinrichtung (17, 18, 19) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist.
13. Kardiersegment (30) für eine Vorrichtung, wie Karde oder Krempel, für die Faser
verarbeitung, das mit einer Zahngarnitur (31) versehen ist, dadurch gekennzeich
net, dass die Zahngeometrie der Zahngarnitur (31) in Bearbeitungsrichtung (B) unter
schiedlich ausgestaltet ist und ein Eingriff einer in Bearbeitungsrichtung (B) vorderen
Bereichs der Zahngarnitur (31) eine gleiche oder größere Einwirkung auf eine zu be
arbeitende individuelle Faser aufweist wie oder als der Eingriff eines in Bearbeitungs
richtung (B) nachfolgenden Bereichs der Zahngarnitur (31).
14. Verfahren zum Öffnen, Kämmen und Parallelisieren von Fasern mittels einer gar
niturbestückten Walze (2) und mindestens zwei zumindest über einen Bereich des
Walzenumfangs und in Drehrichtung (B) hintereinander angeordneten Kardierseg
menten (7, 8, 9, 10), die jeweils mit einer Zahngarnitur (12, 13, 14, 15) versehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass mit fortschreitendem Öffnungsgrad der Fasern die
Zahngeometrie der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) der Kardiersegmente (7, 8, 9, 10) in
Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Fasern verändert wird, damit die Faser im We
sentlichen gleichmäßig die gesamte Höhe der Bearbeitungsbereiche der Zähne der
Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) der Kardiersegmente (7, 8, 9, 10) im Eingriff stehen.
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