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Die Erfindung betrifft eine Egalisierungswalze und ein
Verfahren zur Vergleichmäßigung einer auf einem Transportband
aufgestreuten Schicht rieselfähiger Güter gemäß dem Oberbegriff der
Patentansprüche 1 und 11.
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Zur Herstellung von Bauplatten werden rieselfähige Schüttgüter
wie Holzspäne, Holzschnitzel (Strands), Holzfasern,
Strohschnitzel oder Papierschnitzel unter Zusatz von Bindemitteln
auf ein Transport- oder Formband zu einem Vlies aufgestreut,
um dann zu Platten verpreßt zu werden. Um eine gleichbleibende
hohe Qualität der Platten zu gewährleisten ist es
erforderlich, daß das aufgestreute Vlies möglichst über die gesamte
Länge und Breite eine gleichmäßige vorgegebene Streuhöhe auf
den Transport- und Formbändern aufweist. Insbesondere bei der
Herstellung von Holzfaserplatten (MDF) wird auf das Formband
ein Faservlies mit Schichtdicken von ca. 20 bis 200 cm
aufgestreut, um daraus Plattenstärken von 4 bis 40 mm zu
verpressen. Um diese vorgegebenen Streuhöhen möglichst genau
einzuhalten, werden häufig Egalisierungswalzen eingesetzt, die die
überschüssige Streuhöhe bzw. die Ungleichmäßigkeiten abkämmen.
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Eine derartige Egalisierungswalze ist bereit aus dem
Deppe/Ernst, Taschenbuch der Spanplattentechnik, 3. Auflage 1991,
Seite 191 vorbekannt. Dort ist eine Streustation für MDF-
Platten dargestellt, bei der kontinuierlich aus einem
Dosierbunker beleimte Holzfasern auf Streuwalzen aufgegeben werden.
Durch die Streuwalzen werden die Fasern auf ein kontinuierlich
förderndes Formband aufgestreut, das das Faservlies einer
Plattenpresse zuführt. Da ein derartiges Faservlies an seiner
Oberfläche Höhenunterschiede von bis zu 10 cm aufweisen kann,
die zu Dichteunterschieden in den fertigen Platten führen, ist
am Ende der Streustation eine höhenverstellbare
Egalisierungswalze vorgesehen. Diese Egalisierungswalze besteht aus einem
zylindrischen Walzenkörper, auf dessen Mantelfläche eine
Vielzahl von senkrecht hervorstehenden Stacheln angeordnet sind,
die die überschüssige Faserhöhe abkämmen, die dann oberhalb
der Egalisierungswalze abgesaugt wird. Derartige Stachelwalzen
haben aber den Nachteil, daß durch das Zurückkämmen entgegen
der Förderrichtung nur unmittelbar linear vor den Stacheln
vorhandene buckelförmige Ungleichmäßigkeiten und Vertiefungen
ausgeglichen werden, wobei seitliche Vertiefungen durch die
linear vor den Stacheln vorhandenen Buckel meist nicht
ausgleichbar sind. Im übrigen hinterlassen die relativ langen
Stacheln im abgekämmten Faservlies in Förderrichtung
verlaufende parallele Rillen, durch die eine Restwelligkeit im
Faservlies verbleibt.
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Aus der EP 0 794 854 B1 ist eine Vorrichtung zum Einebnen
eines Holzfaservlieses bekannt, die eine Rotationswalze enthält,
auf der nebeneinander eine Vielzahl schräggestellter
elliptischer Scheiben angeordnet sind. Dabei sind die Scheiben in
einem Winkel von ca. 60° geneigt und beschreiben dadurch bei
einer Rotation gegenüber dem Faservlies eine Kreisbahn. Die
Faserpartikel werden dadurch auf der Materialbahn kontinuierlich
quer zur Förderrichtung transportiert, so daß auch eine
Querverteilung der überschüssigen Faserbuckel erfolgt. Da aber
alle elliptischen Scheiben partiell nebeneinander angeordnet und
in der gleichen Neigung ausgerichtet sind, transportieren alle
Scheiben stets mit der gleichen Eindringtiefe in die gleiche
Querrichtung, so daß sich beim Einsatz einer derartigen
Nivellierwalze auf dem Faservlies zumindest bei niedriger
Rotationsgeschwindigkeit ein sinusförmiges Schlangenlinienmuster
ergibt, das noch eine Restwelligkeit aufweist. Ein derartiges
Strukturmuster dürfte aber nur durch mehrere
hintereinandergeschaltete Nivellierwalzen mit unterschiedlichen Eindringtiefen
und unterschiedlichen Anfangswalzenstellungen vermeidbar sein,
was aber einen hohen gerätemäßigen Aufwand erfordert. Auch
wenn die elliptischen Scheiben einzeln oder gruppenweise in
verschiedenen Stellungen zur Drehlage der Welle angeordnet
werden, ergibt sich zumindest auch bei einer niedrigen
Rotationsgeschwindigkeit ein Faservlies, das nicht automatisch alle
Unebenheiten ausgleicht und noch eine Restunwelligkeit
aufweisen kann.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
eingangs genannte Egalisierungswalze und damit durchgeführtes
Verfahren so zu verbessern, daß damit auch bei verhältnismäßig
geringen Umfangsgeschwindigkeiten eine weitgehend ebene
Oberflächenstruktur eines gestreuten Vlieses aus rieselfähigen
Schüttgütern erreichbar ist und dies unter einfachster
konstruktiver Ausgestaltung.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 11
angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die Erfindung hat den Vorteil, zumindest bei einem radialen
Phasenversatz von annähernd 120° der benachbarten Ringscheiben
sich eine kontinuierlich gegenläufige Seitenbewegung und
Eindringtiefe ergibt, deren Wirkungen ähnlich wie beim
Drehstromphasenversatz auf der gesamten Oberfläche automatisch zu einer
konstanten Vergleichmäßigungswirkung auch schon bei geringen
Rotationsgeschwindigkeiten führt.
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Durch die schräggestellten kreisrunden Ringscheiben ergibt
sich für jede Scheibe eine sich kontinuierlich ändernde
Eindringtiefe, die von der Winkelstellung der Zahnscheibe zur
Drehstellung der Walze abhängt. Vorteilhafterweise ergeben
sich dadurch zumindest bei einem Winkelversatz von annähernd
120° der benachbarten Zahnringscheiben eine mittlere
Eindringtiefe, die konstant ist, so daß auch in vertikaler Richtung
eine gleichmäßige Abfräsung und ein Ausgleich der
überschüssigen Vliesoberfläche erfolgt. Dadurch ist auch bereits mit nur
einer Egalisierungswalze vorteilhafterweise eine sehr genaue
und gleichmäßige Streuhöhe erreichbar, die zu qualitativ
hochwertigen Bauplatten führt, deren Oberfläche meist kaum noch
einer Nachbearbeitung bedarf.
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Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß zumindest bei
einem annähernden Winkelversatz von 120° der benachbarten
Ringscheiben eine Konstanz in der Summe der benachbarten
diskontinuierlichen Quer- und Tiefenbewegung erreichbar ist, so daß
eine gleichmäßige Egalisierung im Grunde schon bei einer
Umfangsgeschwindigkeit der Egalisierungswalze erreichbar ist,
die der Fördergeschwindigkeit des Transport- oder Formbandes
entspricht, ohne daß eine Restwelligkeit auf der
Vliesoberfläche verbleibt. Dadurch wird gleichzeitig ein Überwurf von
überschüssigem Fasermaterial über die Egalisierungswalze
weitgehend verhindert, so daß eine Absaugung oder eine
Hintereinanderschaltung mehrerer Egalisierungswalzen entbehrlich ist.
Gleichzeitig wird bei einer niedrigen Umfangsgeschwindigkeit
der Egalisierungswalze ein übermäßiger Verschleiß verhindert,
was zu einer langen Lebensdauer eines derartigen
Verschleißteils führt. Insbesondere führt eine derartig geringe
Rotationsgeschwindigkeit zu einem wirtschaftlichen Einsatz
derartiger Egalisierungswalzen, die dann nur geringe
Antriebsleistungen erfordern und wegen geringer Materialbelastungen
kostengünstig herstellbar sind.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in
der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 einen Ausschnitt einer Streustation mit einer
Egalisierungswalze in Seitenansicht, und
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Fig. 2 eine Egalisierungswalze in Vorderansicht.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Streustation für Faserplatten
dargestellt, die eine Egalisierungswalze 1 mit
schräggestellten und geneigten Ringscheiben 2 zur Egalisierung eines
aufgestreuten Faservlieses 3 enthält.
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Bei der Herstellung von Platten aus mit Bindemitteln
versehenen rieselfähigen Schüttgütern wie beispielsweise Holzfasern
werden in einer Streustation aus einem Dosierbunker 4 beleimte
Holzfasern auf ein Transport- oder Formband 5 zu einem
Faservlies 3 aufgestreut. Dabei werden die Holzfasern durch
Streuwalzen möglichst gleichmäßig auf ein Transport- oder
Formband 5 verteilt, um homogene Faserplatten herstellen zu
können. Da insbesondere beim Streuen von Holzfasern Vlieshöhen
bis zu 2 m Höhe und Vliesbreiten bis zu 5 m Breite gestreut
werden, läßt es sich meist nicht vermeiden, daß die
Vliesoberfläche sowohl in Längs- als auch in Querrichtung eine
Restwelligkeit 6 mit Höhenunterschieden bis zu 10 cm aufweist.
Diese Höhenunterschiede führen nach dem Verpressen zu
Dichteschwankungen und ungleichmäßigen Plattenoberflächen, die
unerwünscht sind. Deshalb ist am Ausgang der Streustation
oberhalb des Formbandes 5 eine Egalisierungswalze 1
vorgesehen, die diese Restwelligkeit 6 und andere
Höhenunterschiede ausgleichen soll.
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Die Egalisierungswalze 1 ist höhenverstellbar und mit einem
Antrieb verbunden, der die Egalisierungswalze 1 mit konstanter
Drehzahl in Abhängigkeit der Formbandgeschwindigkeit rotieren
läßt. Dabei sind Rotationsdrehzahlen von 10 bis 1.000 U/min
bei üblichen Formbandgeschwindigkeiten in der Regel
ausreichend. Unterhalb der rotierenden Egalisierungswalze 1 wird das
Faservlies 3 entgegen der Drehzahlrichtung der Walze 1 mit
konstanter Fördergeschwindigkeit V zur Plattenpresse oder bei
Mehrschichtplatten zu einer weiteren Streustation gefördert.
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Die Egalisierungswalze 1 besteht aus einem zylindrischen
Walzenkörper 7 von einem gleichmäßigen Durchmesser auf den eine
Vielzahl nebeneinander liegender Ringscheiben 2 angeordnet
sind. Dieser Walzenkörper 7 hat vorzugsweise einen Durchmesser
von 400 mm, kann aber auch in Durchmessergrößen von 200 bis
800 mm ausgeführt werden. Die Walze 1 ist mit einer
zentrischen Antriebswelle oder seitlich angebrachten Lagerzapfen 8
ausgestattet, die zur Lagerung und zum Antrieb dienen. Die
Lagerzapfen 8 oder die Antriebswelle ist oberhalb an einem
stationären Geräteteil 9 höhenverstellbar aufgehängt, so daß eine
Anpassung an unterschiedliche Streuhöhen einstellbar ist.
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Die Scheiben 2 sind ringförmig ausgebildet und tragen auf
ihrem Umfang eine Vielzahl von Erhöhungen 10, die vorzugsweise
zahnförmig ausgebildet sind und durch die das
Holzfasermaterial entgegen der Transportrichtung mitgenommen wird.
Vorzugsweise werden diese Ringscheiben 2 als dünne Blechringe in
Breiten von 1 bis 5 mm gefertigt und besitzen einen
Außendurchmesser von ca. 500 mm, wobei eine Zahnhöhe von etwa 50 mm
vorgesehen ist. Auf der Zahnringscheibe 2 können je nach
vorgegebener Drehzahl und vorgesehener Anzahl der nebeneinander
angeordneten Scheiben 2 eine Vielzahl von kleinen oder eine
geringere Anzahl von größeren Zähnen vorgesehen werden.
Vorzugsweise haben sich in der Praxis Ringbleche 2 mit 8 bis 24
Zähnen bewährt, die entgegen der Drehrichtung 11 leicht
spitzwinklig ausgebildet sind und dadurch ein Überwurf des
Fasermaterials auf die abgekämmte Vliesoberfläche weitgehend
verhindern. Zu einem ebenen Oberflächenausgleich sollte die
Umfangsgeschwindigkeit der Egalisierungswalze 1 mindestens der
Fördergeschwindigkeit V auf dem Form- 5 oder Transportband
entsprechen.
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Die erfindungsgemäße Egalisierungswirkung der vorgesehenen
Walze 1 wird in erster Linie durch einen überlappenden
Bewegungsbereich der benachbarten Ringscheiben 2 erzeugt, bei
denen sich die resultierende Bewegungsrichtung jeder
benachbarten Scheibe 2 während der Rotation stetig ändert. Die
Ausbildung der Egalisierungswalze 1 insbesondere durch die Anordnung
der Zahnringscheiben 2 ist in Fig. 2 der Zeichnung
dargestellt. Dabei sind für die funktionsgleichen Teile die
gleichen Bezugsziffern verwandt wie in Fig. 1 der Zeichnung.
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Die Zahnringscheiben 2 sind als flache ebene ausgestanzte
Blechringe ausgebildet, die auf den zylindrischen Walzenkörper
7 aufgeschoben werden. Dabei sind etwa 30 Zahnringscheiben pro
Meter Walzenlänge nebeneinander vorgesehen. Auf dem
Walzenkörper 7 sind in radialem Abstand 12 von 120° drei Führungsnuten
vorgesehen, in die die Befestigungsösen 14 an den
Kreisringscheiben 2 eingeschoben werden. Dabei sind die einzelnen
Zahnringscheiben 2 gegenüber einer Orthogonalen zur Drehachse 15
schräg geneigt angeordnet. Vorteilhafterweise wird eine
Anfangsschräge der ersten Zahnringscheibe 2 zur Orthogonalen der
Drehachse 15 von etwa 5° vorgesehen, was bei einem
Scheibendurchmesser von 500 mm während der Rotation eine seitliche
Taumelbewegung der Scheibe von ca. 40 mm bewirkt. Da jede
einzelne Zahnringscheibe synchron mit der rotierenden Welle 8
umläuft, entsteht eine Taumelbewegung bei der die Scheibe 2 im
Bereich der Berührungsfläche mit dem Faservlies 3 eine stetige
oszillierende Querbewegung und eine ebensolche
Vertikalbewegung ausführt. Dadurch entsteht eine stetige Änderung der
resultierenden Bewegungsrichtung, die die Fasern vor der
jeweiligen Zahnscheibe 2 nicht nur nach vorn, sondern auch quer zur
Förderrichtung von der Oberfläche abtragen und so vorhandene
Vertiefungen und Aufhäufungen in Längs- und Querrichtung
ausgleichen.
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Der besonders glättende Effekt ergibt sich aber erst durch die
besondere Anordnung mehrerer benachbarter Scheiben 2
zueinander, die eine vorteilhafte Addition der überlappenden
Einzelbewegungen bewirken. So wird die neben der Anfangsscheibe 2
aufgesetzte zweite Ringscheibe 16 in der gleichen
Neigungswinkelposition zur Orthogonalen der Drehachse 15 auf dem
Walzenkörper 7 positioniert, allerdings mit einem radialen
Winkelversatz 12 von 120° und so von der Erstscheibe 2 beabstandet,
daß sich die Querbewegungsbereiche teilweise überlappen. Dabei
ergibt sich als geringster axialer Abstand der Scheiben 2, 16
voneinander eine Anordnung an der sich die beiden Zahnscheiben
an ihrer dichtesten Stelle berühren und als größter
vorgesehener Abstand eine Entfernung voneinander, bei dem sich die
Querbewegungsbereiche nur mindestens noch geringfügig
überlappen.
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Neben dieser Zweitringscheibe 16 wird wiederum eine
gleichartige Drittringscheibe 17 angeordnet, die ebenfalls die gleiche
Schrägneigung zur Orthogonalen aufweist wie die
Erstringscheibe 2. Allerdings ist die Drittringscheibe 17 wiederum um einen
Radialwinkel 12 von 120° gegenüber der Zweitringscheibe 16
versetzt angeordnet. Da alle drei Zahnringscheiben 2, 16, 17
um 120° gegeneinander radial versetzt sind, ergibt sich bei
günstiger seitlicher Plazierung an den sich die benachbarten
Scheiben 2, 16, 17 berühren oder an dieser engsten Stelle nur
einen geringen Abstand voneinander aufweisen, ein
Überschneidungsbereich von allen drei Zahnringscheiben 2, 16, 17. Da
jede rotierende Ringscheibe 2, 16, 17 auf dem kontinuierlich
fördernden Formband 5 eine sinusförmige Schlangenlinie
beschreibt, ergeben die drei um 120° radial versetzt
angeordneten Zahnringscheiben 2, 16, 17 eine konstante resultierende
Einwirkung auf die Vliesoberfläche, so daß auch bei geringer
Wellendrehzahl nahezu keine Restwelligkeit mehr auf der
Vliesoberfläche verbleibt. Dieser Effekt tritt nicht nur im
seitlichen Überlappungsbereich auf, sondern vorteilhafterweise auch
im vertikalen überlappungsbereich, so daß auch durch einfache
kreisrunde Ringscheiben 2, 16, 17 eine gleichbleibende
Egalisierungshöhe erreichbar ist, obgleich die Einzelscheiben 2,
16, 17 während der Rotation eine Höhenschwankung auf ihrem
Umfangsweg gegenüber der Vliesoberfläche beschreiben.
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Auch bei der Fortsetzung der gleichartigen Anordnung der
Zahnringscheiben 2, 16, 17 auf dem Walzenkörper 7 um einen
Winkelversatz 12 von 120° besitzt die vierte Zahnringscheibe 18 die
gleiche radiale Ausrichtung wie die Erstringscheibe 2. Diese
radiale Position wiederholt sich im Grunde nach allen drei
Scheibenanordnungen, so daß alle nebeneinander liegenden
Zahnringscheiben 2, 16, 17, 18 einen Überlappungsbereich
gegeneinander aufweisen, der sich mit dem wiederum angrenzenden so
additiv ergänzt, daß eine nahezu ebene Oberflächenstruktur
erreichbar ist, die in besonderem Maße auch seitliche
Unebenheiten ausgleicht und die Überschußfasern nach allen Richtungen
vor der Egalisierungswalze 1 verteilt. Dabei hat sich
insbesondere der radiale Winkelversatz 12 von 120° als optimal
herausgestellt, da hierbei sich alle benachbarten
Bewegungskomponenten zu einer konstanten Resultierenden ergänzen und so
bereits mit einer einzigen langsam laufenden Egalisierungswalze
1 eine hinreihend ebene Vliesoberfläche erreichbar ist. Dabei
wird gleichsam eine rasche Abnutzung der Zahnscheiben und ein
vorzeitiger Überwurf der abgetragenen Holzfasern auf die
egalisierte Vliesoberfläche vermieden.
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Es sind auch andere Radialversatzwinkel der benachbarten
Scheiben 2, 16, 17, 18 in einem Winkelbereich von 90° bis 150°
ausführbar, die bei höheren Rotationsdrehzahlen relativ ebene
Vliesoberflächen erzeugen. Die erfinderische Wirkung tritt
spätestens bei Versatzwinkeln von 180° nicht mehr auf, da sich
hier Bereiche auf dem Faservlies ergeben, die sich weder in
der oszillierenden Querbewegung noch in der oszillierenden
Höhenbewegung überschneiden, so daß diese zumindest bei
niedriger Rotationsdrehzahl eine Restwelligkeit kaum vermeiden
können.
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Allerdings ist die erfinderische Wirkung der
Egalisierungswalze auch mit anderen Anfangsneigungswinkeln zur Orthogonalen
der Drehachse 15 erreichbar. Bei größeren Neigungswinkeln
ergeben sich in jedem Fall größere axiale Abstände zwischen den
benachbarten Zahnringscheiben 2, 16, 17, 18, wodurch die
erfinderische Egalisierungswirkung eine höhere
Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Umlaufgeschwindigkeit und der
Fördergeschwindigkeit V erfordert, um die additive Wirkung als
konstant zu erreichen. Bei kleineren Anfangsneigungen der
Zahnringscheibe 2 ist der Überschneidungsbereich in Quer- oder
Axialrichtung relativ gering, so daß sich in der Praxis eine
langsamere Querverteilung herausgestellt hat.
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Die vorteilhafte radialwinkelversetzte Anordnung der
schräggestellten Zahnringscheiben 2, 16, 17, 18 ist auf einfache Weise
durch unterschiedliche Abstandshülsen zwischen den
benachbarten Ringscheiben 2, 16, 17, 18 herstellbar. So werden die
Zahnringscheiben 2, 16, 17, 18 durch in den Führungsnuten
eingesteckte Gewindestangen 19 axial fixiert. Dabei werden die
Gewindestangen 19 durch die in den Ringen vorhandenen
Befestigungsösen 14 gesteckt, wobei zwischen den benachbarten Ösen
Abstandshülsen angeordnet sind. Bei der vorgesehenen
Egalisierungswalze 1 werden zwischen den benachbarten Zahnringscheiben
2, 16, 17, 18 Abstandshülsen von 20, 30 und 40 mm Länge
angeordnet, so daß sich ein hinreichend großer seitlicher
überlappungsbereich ergibt und die benachbarten Ringscheiben 2, 16,
17, 18 an ihrer dichtesten Stelle noch einen Abstand von
einigen Millimetern aufweisen, um dort ein Festklemmen der Fasern
zu verhindern. Bei der nächsten benachbarten Zahnringscheibe
2, 16, 17, 18 werden die gleichen Hülsenlängen verwendet,
allerdings radial um einen Winkel von 120° versetzt zwischen den
Scheiben 2, 16, 17, 18 angeordnet. Dies wird gleichsam bei
allen weiteren benachbarten Zahnringscheiben 2, 16, 17, 18
vorgenommen, so daß sich stets die vorgesehene radial versetzte
Positionierung unter gleichem Neigungswinkel zur Orthogonalen
der Rotationsachse 15 einstellt. An den Walzenenden werden die
Gewindestangen mit Muttern versehen und gegeneinander
festgezogen, so daß die Zahnringscheiben 2, 16, 17, 18 gegeneinander
und auf dem Walzenkörper 7 fixiert sind und die
erfindungsgemäße Egalisierungswalze 1 darstellen.
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Eine derartige Zahnringscheibe 2, 16, 17, 18 könnte aber auch
durch eine unlösbare Schweißverbindung auf dem Walzenkörper 7
befestigt werden. Die Ringscheiben 2, 16, 17, 18 müssen nicht
als durchgehende Ringflächen ausgebildet werden, sondern
können auch in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Lücken
oder Unterbrechungen aufweisen. Dabei können die Ringscheiben
2, 16, 17, 18 auch so am Walzenkörper 7 angeordnet sein, daß
lediglich eine dichte Folge von Erhöhungen, Zähnen 10 oder
Stacheln aus der Walzenoberfläche herausragt. Es ist auch
denkbar, daß die Zahnringanordnung direkt aus einem
Grundkörper herausgearbeitet oder mittels einer Form hergestellt wird.
Eine derartige Egalisierungswalze 1 ist nicht nur zur
Egalisierung eines Faservlieses, sondern auch bei allen anderen
aufgestreuten Vliesen aus rieselfähigen Gütern einsetzbar.