-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen einer Funktionsoberfläche
zur Führung oder Behandlung einer Materialbahn vorzugsweise einer
Vliesbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Bei
der Herstellung von faserigen Vliesbahnen insbesondere in einem
Airlaid-Prozess, bei welchem eine Vielzahl von Faserstücken
auf einem Ablageband zu einer Vliesbahn geformt werden, treten an
den Funktionsoberflächen zur Führung oder Behandlung
der Vliesbahn mehr oder weniger starke Verschmutzungen durch Anhaften
von nichtgebundenen Kurzfasern oder Staubpartikeln auf. Derartige Funktionsoberflächen,
die an Ablagebändern, Transportbändern, Kalandern
oder einzelne Führungswalzen ausgebildet sein können,
müssen daher zur Gewährleistung einer Produktqualität
kontinuierlich oder diskontinuierlich gereinigt werden. Zur Reinigung
der Funktionsoberflächen ist es allgemein bekannt, rotierende
Bürstensegmente einzusetzen. Eine derartige Vorrichtung
ist beispielsweise aus der
DE
197 26 970 A1 bekannt.
-
Bei
der bekannten Vorrichtung zum Reinigen einer Funktionsoberfläche
sind an einem Walzenkörper mehrere hohlzylindrische Bürstensegmente
nebeneinander angeordnet. Die Bürstensegmente sind in axialer
Richtung formschlüssig miteinander verbunden und werden
an den Enden des Walzenkörpers durch befestigte Stellringe
gegeneinander verspannt. Somit lassen sich an einem Walzenkörper eine
Vielzahl von Bürstensegmenten anordnen, so dass sich eine
Bürstenwalze ergibt. Bei der bekannten Vorrichtung sind
beim Einsatz zum Reinigen einer Funktionsoberfläche in
einem Airlaid-Prozess jedoch erhebliche Probleme aufgetreten. Zum
einen ist es erforderlich, dass eine Vielzahl von Bürstensegmenten
zur Drehmomentübertragung sicher am Umfang des Walzenkörpers
durch die Stellringe verspannt werden. Zum anderen führen
die rauen Betriebsbedingungen insbesondere unter Einsatz bei höheren Umgebungstemperaturen
beispielsweise an einem Kalander zu unterschiedlichen Ausdehnungen
der innerhalb der Vorrichtung miteinander kombinierten Werkstoffe
von Bürstensegmenten und Walzenkörpern. Hierbei
treten Zustände auf, die im Betrieb ein Auseinanderdriften
der Stellringe und damit ein Locker der einzelnen Bürstensegmente
verursacht.
-
Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße
Vorrichtung zum Reinigen einer Funktionsoberfläche zur
Führung oder Behandlung einer Materialbahn bereit zu stellen,
bei welcher die Bürstensegmente bei allen Betriebsbedingungen
sicher am Umfang des Walzenkörpers festgehalten werden können.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zum Reinigen
einer Funktionsoberfläche zur Führung oder Behandlung
einer Materialbahn bereit zu stellen, bei welcher eine Vielzahl
von Bürstensegmenten an einem Walzenkörper zur
Bildung einer großen Arbeitsbreite angeordnet werden können.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass zumindest einer der Stellringe am Umfang des Walzenkörpers
axial beweglich gehalten ist und das ein mit dem beweglichen Stellring
drehfest verbundener Druckring über zumindest ein Federelement
axial mit dem Walzenkörper derart verspannt ist, dass eine
auf die Bürstensegmente wirkende axiale Spannkraft erzeugt
wird.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen
der Unteransprüche definiert.
-
Die
Erfindung besitzt den Vorteil, dass während des Betriebes
Relativbewegungen zwischen dem Walzenkörper und den Bürstensegmenten
aufgrund von unterschiedlichen Materialausdehnungen möglich
sind. Ein Verlust der durch die Stellringe auf die Bürstensegmente
erzeugte Spannkraft in axialer Richtung wird vermieden. Hierbei
lässt sich in Abhängigkeit von der Wahl des Federelementes
je nach Einsatzgebiet eine mehr oder weniger hohe Vorspannung zum
Fixieren der Bürstensegmente erzeugen. Durch das Federelement
wird erreicht, dass die Bürstensegmente in ihrer vordefinierten
Lage am Umfang des Walzenkörpers bleiben.
-
Um
möglichst große Arbeitsbreiten mit einer entsprechenden
Vielzahl von Bürstensegmenten erreichen zu können,
ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt,
bei welcher der Walzenkörper zu beiden Stirnseiten jeweils
einen von mehreren federbelasteten Druckringen aufweist, die drehfest
mit den beweglich gehaltenen Stellringen verbunden sind und am Walzenkörper
gegeneinander wirkende axiale Spannkräfte erzeugen. Damit können
auch größere Relativbewegungen kompensiert werden,
um die Bürstensegmente am Umfang des Walzenkörpers
in ihrer Lage fixiert zu halten.
-
Da
das Drehmoment allein über die axiale Verspannung zwischen
den Stellringen und den Bürstensegmenten zu übertragen
ist, bietet die Weiterbildung der Erfindung gemäß den
Ansprüchen 3 und 4 den besonderen Vorteil, dass zwischen
dem Walzenkörper und dem Druckring mehrere Kopplungsstellen
realisiert werden können, um das Drehmoment von dem Walzenkörper
auf die Stellringe und die Bürstensegmente hin zu übertragen.
So werden die Federelemente durch mehrere Tellerfederpakete oder
durch mehrere Druckfedern gebildet, die gleichmäßig
an der Stirnseite des Walzenkörpers verteilt angeordnet
sind. Dabei erfolgt die Verspannung und die Anbindung des Druckrings
an dem Walzenkörper durch mehrere Befestigungselemente.
-
Um
möglichst eine spielfreie Übertragung des Drehmoments
zwischen dem Walzenkörper und dem Druckring zu erhalten,
werden gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung, die Befestigungselemente zur drehfesten Befestigung
des Druckringes an eine Stirnwand des Walzenkörpers als
Schrauben ausgebildet, wobei der Druckring zur Aufnahme der Schrauben
mehrere Bohrbuchsen aufweist. Damit wird zudem eine hohe Verschleißfestigkeit
bei der Drehmomentübertragung erreicht.
-
Die
formschlüssige Verbindung zwischen den Bürstensegmenten
und den Stellringen sowie zwischen den Bürstensegmenten
untereinander wird vorzugsweise durch jeweils eine stirnseitige
Verzahnung ausgeführt. Hierbei hat sich die sogenannte Hirth-Verzhahnung
als besonders geeignet bewehrt.
-
Damit
lassen sich besonders große Arbeitsbreiten realisieren,
so dass gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung die Bürstensegmente am Umfang des Walzenkörpers
gemeinsam zu einer Bürstenbreite im Bereich von 2000 mm
bis 4000 mm angeordnet sind. Derartige Bürstenbreiten sind
besonders geeignet, um die Funktionsoberfläche an Ablagebändern
und Kalanderwalzen bei der Vliesherstellung über die gesamte
Arbeitsbreite gleichmäßig zu reinigen.
-
Zur
Aufnahme und Antrieb des Walzenkörpers weist dieser bevorzugt
jeweils an den Stirnseiten hervorragende Achsschenkel auf, die an
einem Walzenträger gehalten sind. Hierbei wird zumindest einer
der Achsschenkel unmittelbar mit einem Antrieb gekoppelt.
-
Je
nach Anwendungsfall ob eine kontinuierliche oder diskontinuierliche
Reinigung der Funktionsoberfläche gewünscht ist,
lässt sich gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung der Walzenträger bewegbar ausbilden,
so dass der Walzenkörper zwischen einer Betriebsstellung
und einer Ruhestellung führbar ist. Dieses ist insbesondere
bei der diskontinuierlichen Reinigung von Funktionsoberflächen vorteilhaft.
-
Um
eine hohe Stabilität bei der Aufnahme und Führung
der Bürstensegmente über große Arbeitsbreiten
zu erhalten, ist der Walzenkörper bevorzugt durch einen
Doppelrohrmantel gebildet, welcher ein inneres Rohr und ein äußeres
Rohr aufweist, die zu beiden Stirnenden mit den Achsschenkeln verbunden
sind. Damit lässt sich eine besonders leichte Bauweise
mit hoher Stabilität realisieren.
-
Die
Bürstensegmente werden am Umfang des Walzenkörpers
bevorzugt durch eine Aufnahmebuchse aufgenommen, die eine an der
Beschaffenheit der Bürstensegmente angepasste Oberfläche aufweist,
so dass beispielsweise eine schnelle Auswechslung einzelner Bürstensegmente
durchführbar ist.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug
der beigefügten Figuren näher erläutert.
-
Es stellen dar:
-
1 schematisch
eine Vorrichtung zur Herstellung einer Vliesbahn mit mehreren Funktionsoberflächen
zur Führung oder Behandlung einer Vliesbahn.
-
2 schematisch
eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
3 schematisch
eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
In 1 ist
eine Vorrichtung zur Herstellung einer Vliesbahn dargestellt, wie
sie in einem Airlaid-Prozess eingesetzt wird. Eine derartige Vorrichtung
weist mehrere Funktionsoberflächen auf, die jeweils durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung gereinigt werden.
In 1 ist nur ein kleiner Teil der Aggregate zur Herstellung
und Behandlung der Vliesbahn gezeigt. So wird an der Funktionsoberfläche
eines Ablagebandes 3 eine aus kurzen Faserstücken gebildete
Vliesbahn 2 erzeugt. Hierzu ist dem Ablageband 3 eine
Formierstation 1 zugeordnet, durch welche die Faserstücke
auf das Ablageband 3 abgelegt werden. Der Formierstation 1 ist
auf der Unterseite des Ablagebandes 3 eine Absaugung 4 zugeordnet.
Das Ablageband 3 ist kontinuierlich angetrieben und wird über
die Führungswalzen 7 geführt. Die Oberfläche
des Ablagebandes 3 bildet eine Funktionsoberfläche 9,
die mittels der Erfindungsgemäßen Vorrichtung
gereinigt wird. Hierzu ist die Reinigungsvorrichtung 8.1 gezeigt.
Die Reinigungsvorrichtung 8.1 weist einen Walzenträger 11 auf
der einen Walzenkörper 10 führt. Durch
den Walzenträger 11 lässt sich der Walzenkörper 10 in
eine Betriebsstellung (in 1 gezeigt)
und in eine im Abstand zu dem Ablageband 3 vorgesehene
Ruhestellung führen. In der Betriebstellung wird der Walzenkörper 10 zum
Reinigen der Funktionsoberfläche 9 des Ablagebandes 3 gehalten.
-
Zur
Verfestigung der Vliesbahn 2 wird diese zu einer Kalanderstation 5 geführt.
Die Kalanderstation 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel
durch zwei Kalanderwalzen 6.1 und 6.2 gebildet,
die zwischen sich einen Walzenspalt zur Führung und Behandlung der
Vliesbahn 2 bilden. An den zum Walzenspalt gegenüber
liegenden Seiten sind den Kalanderwalzen 6.1 und 6.2 jeweils
eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 8.2 und 8.3 zugeordnet.
In diesem Fall sind die Funktionsoberflächen 9 am
Umfang der Kalanderwalzen 6.1 und 6.2 gebildet
und werden kontinuierlich durch die Reinigungsvorrichtungen 8.2 und 8.3 gereinigt.
-
Der
Aufbau der in 1 dargestellten Reinigungsvorrichtungen 8.1 bis 8.3 ist
im wesentlichen identisch ausgeführt und wird nachfolgend
an einigen konkreten Ausführungsbeispielen erläutert.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch
in einer Querschnittsansicht dargestellt, wie sie Beispielsweise
als Reinigungsvorrichtung 8.1, 8.2 oder 8.3 einsetzbar
wäre.
-
Die
in 2 dargestellte Vorrichtung weist einen Walzenkörper 10 auf,
der hohlzylindrisch ausgebildet ist und an seinen Enden mit jeweils
einem Achsschenkel 12.1 und 12.2 fest verbunden
ist. Die Enden der Achsschenkel 12.1 und 12.2 sind
hier nicht näher dargestellt und dienen zur drehbaren Lagerung
des Walzenkörpers 10 an einem Walzenträger
sowie zur Übertragung eines Drehmomentes, das zumindest
durch ein mit einem der Achsschenkel 12.1 und 12.2 gekoppelten
Antrieb erzeugt wird. Einer der Achsschenkel 12.1 und 12.2 ist
daher mit einem hier nicht dargestellten Antrieb verbunden.
-
Am
Umfang des Walzenkörpers 10 ist eine zylindrische
Aufnahmebuchse 15 befestigt. Am Umfang der Aufnahmebuchse 15 sind
mehrere hohlzylindrische Bürstensegmente 13 gehalten.
Die Bürstensegmente 13 sind identisch ausgebildet
und bestehen aus einer Rundbürste 28 und einem
Bürstenhalter 29. Die Bürstenhalter 29 weisen
jeweils an ihren Stirnenden eine stirnseitige Verzahnung 16 auf. Die
Verzahnungen 16 der Bürstenhalter 29 greifen
ineinander, so dass zwischen den Bürstensegmenten 13 eine
formschlüssige Verbindung besteht.
-
An
dem linken Ende des Walzenkörpers ist ein erster Stellring 14.1 am
Umfang der Aufnahmebuchse 15 angeordnet. Der Stellring 14.1 ist
durch ein Fixiermittel 17 fest mit dem Walzenkörper 10 verbunden.
Auf der dem Bürstensegment 13 zugewandten Stirnseite
weist der Stellring 14.1 ebenfalls eine Verzahnung 16 auf,
die die formschlüssige Verbindung zu dem benachbarten Bürstensegment 13 herstellt.
-
An
dem gegenüberliegenden Ende der Aufnahmebuchse 15 ist
ein axial beweglicher Stellring 14.2 angeordnet. Der Stellring 14.2 weist
an seiner dem Bürstensegment 13 zugewandten Stirnseite eine
Verzahnung 16 auf, die den Stellring 14.2 formschlüssig
mit den Bürstensegmenten 13 verbindet. An dem
gegenüber liegenden Ende des Stellrings 14.2 ist
ein Druckring 19 angeordnet. Der Stellring 14.2 ist
mit dem an der Stirnseite des Walzenkörpers 10 angeordneten
Druckring 19 verbunden. Hierzu ist der Druckring 19 über
eine Schulter durch mehrere Verbundmittel 18 direkt mit
dem Stellring 14.2 fest verbunden. Der Druckring 19 ist über
mehrere Befestigungselemente 23 axial verstellbar an einer
Stirnwand 30 des Walzenkörpers 10 geahlten.
Zwischen dem Befestigungselement 23 und dem Druckring 19 ist
ein Federelement 20 eingespannt, so dass der Druckring
unter einer axialgerichteten Federkraft in Richtung der Bürstensegmente 13 gedrückt
wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Befestigungselemente 23 durch
mehrere Schrauben gebildet, die gleichmäßig an
der Stirnwand 30 des Walzenkörpers 10 verteilt
angeordnet sind. Die Federelemente 20 sind durch mehrere
Druckfedern 22 gebildet, die jeweils zwischen einem Kopf
der Schraube 23 und einem Absatz des Druckringes 19 eingespannt
sind. Durch die gleichmäßig an der Fläche
des Druckringes 19 verteilt angeordneten Druckfedern 22 wird eine
axiale Spannkraft erzeugt, die über den Druckring 19 auf
den Stellring 14.2 wirkt und somit das gesamte Bürstenpaket
der Bürstensegmente 13 gegen den gegenüberliegenden
Stellring 14.1 verspannt.
-
Im
Betriebszustand wird der Walzenkörper 10 mit den
Achsschenkeln 12.1 und 12.2 angetrieben. Das Drehmoment
wird an beiden Stirnseiten des Walzenkörpers 10 auf
die Stellringe 14.1 und 14.2 hin übertragen,
so dass das gesamte Paket der Bürstensegmente 13 rotierend
angetrieben ist.
-
Die
Drehmomentübertragung zum Stellring 14.1 wird
hierbei durch die Fixiermittel 17 gewährleistet.
Auf der Gegenüberliegenden Seite erfolgt die Drehmomentübertragung
auf den Stellring 14.2 durch den Druckring 19 und
die Schrauben 23.
-
Um
möglichst große Arbeitsbreiten mit möglichst
einem Walzenkörper und daran befestigten Bürstensegmenten
reinigen zu können, wird die durch Federelemente erzeugte
Vorspannung zur Fixierung der Bürstensegmente vorzugsweise
an beiden Stirnenden des Walzenkörpers 10 ausgeführt.
In 3 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch
in einer Querschnittsansicht gezeigt. Das Ausführungsbeispiel
nach 3 weist als Walzenkörper 10 einen Doppelrohrmantel 25 auf,
der durch ein Innenrohr 26 und ein mit Abstand das Innenrohr 26 umhüllende Außenrohr 27 gebildet,
die beide an ihren freien Enden mit den Achsschenkeln 12.1 und 12.2 verbunden sind.
Am Umfang des Doppelrohrmantels 25 ist eine Aufnahmebuchse
angeordnet, an welcher die Bürstensegmente 13 gehalten
sind. Die Bürstensegmente 13 sind identisch zu
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgeführt,
so dass an dieser Stelle keine weitere Erläuterung hierzu
erfolgt.
-
Zur
axialen Verspannung der Bürstensegmente 13 sind
an beiden Enden des Walzenkörpers 10 jeweils axial
bewegliche Stellringe 14.1 und 14.2 angeordnet.
jedem der Stellringe 14.1 und 14.2 ist ein Druckring 19.1 und 19.2 zugeordnet.
Der Druckring 19.1 ist mit einer Schulter drehfest mit
dem Stellring 14.1 gekoppelt. Hierzu sind mehrere Verbundmittel 18 am
Umfang des Druckrings verteilt angeordnet und fest mit dem Stellring 14.1 verbunden.
-
Der
gegenüberliegende Druckring 14.2 ist in gleicher
Art und Weise mit dem Stellring 14.2 gekoppelt.
-
Zur
axialen Verspannung sind die Federelemente in diesem Ausführungsbeispiel
durch mehrere Tellerfederpakete 21 gebildet, die über
mehrere Schrauben 23 zur axialen Verspannung des Druckringes 19.1 gehalten
sind. Die Schrauben 23 sind in der Stirnwand 30.1 des
Walzenkörpers 10 eingeschraubt, wobei die Tellerfederpakete 21 jeweils
zwischen einem Kopf der Schraube 23 und einem Absatz des
Druckringes 19.1 gespannt sind.
-
Konzentrisch
zu den Tellerfederpaketen 21 wird der Druckring 19.1 zur
Aufnahme der Schraube 23 von einer Bohrbuchse 24 durchdrungen.
Jeder Schraube 23 ist somit eine Bohrbuchse 24 in
dem Druckring 19.1 zugeordnet. Damit lässt sich
eine im wesentlichen spielfreie Verbindung zur Drehmomentübertragung
zwischen dem Walzenkörper 10 und dem Druckring 19.1 ausführen.
-
Der
Druckring 19.2 ist ebenfalls über mehrere Schrauben 23 und
Bohrbuchsen 24 mit der gegenüberliegenden Stirnwand 30.2 gekoppelt.
Jedem der Schrauben 23 ist ebenfalls ein Tellerfederpaket 21 zugeordnet,
so dass an dem Druckring 19.2 ebenfalls eine durch die
Tellerfederpakete 21 resultierende axial wirkende Vorspannkraft
wirkt.
-
Durch
die Druckringe 19.1 und 19.2 wird an den Stellringen 14.1 und 14.2 jeweils
die gegeneinander wirkende axiale Spannkraft eingeleitet, die die Bürstensegmente 13 am
Umfang der Aufnahmebuchse 15 verspannen. Wesentlich hierbei
ist, dass durch die Anbindung der Druckringe 19.1 und 19.2 durch
mehrere gleichmäßig verteilte Befestigungselemente 23 relativ
hohe Drehmomente auf die Bürstensegmente 13 übertragbar
sind. Insoweit ist das Ausführungsbeispiel nach 3 besonders
geeignet, um besonders hartnäckige Verschmutzungen an den
Funktionsoberflächen zu entfernen.
-
Die
in 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind somit besonders
geeignet um die in 1 dargestellten Funktionsoberflächen
kontinuierlich oder diskontinuierlich zu reinigen. Die Beschaffenheit
der Bürstensegmente insbesondere der Rundbürsten
ist hierbei individuell wählbar. Je nachdem welche Art der
Verschmutzung bzw. welche Art der Funktionsoberflächen
vorliegt. So lassen sich derartige Vorrichtungen selbst zum Reinigen
von Siebgewebebändern in Trocknern einsetzen, wo die Umgebungstemperatur
ca. 90°C beträgt und wobei die Bürstensegmente
mit ihrem ständigen Linienkontakt zu eine Siebgewebebandoberfläche
gehalten wird, die eine Oberflächentemperatur von 200°C
aufweist. Ähnliche Bedingungen liegen auch beim Reinigen
der Funktionsflächen an Kalanderwalzen vor, die üblicherweise
eine Oberflächentemperatur von oberhalb 100°C
aufweisen. Eigenerwärmungen des Walzenkörpers
haben hierbei keinem Einfluss auf die Verspannung und Drehübertragung
der einzelnen Bürstensegmente.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Formierstation
- 2
- Vliesbahn
- 3
- Ablageband
- 4
- Absaugung
- 5
- Kalanderstation
- 6.1,
6.2
- Kalanderwalzen
- 7
- Führungswalzen
- 8.1,
8.2, 8.3
- Reinigungsvorrichtung
- 9
- Funktionsoberfläche
- 10
- Walzenkörper
- 11
- Walzenträger
- 12.1,
12.2
- Achsschenkel
- 13
- Bürstensegmente
- 14.1,
14.2
- Stellring
- 15
- Aufnahmebuchse
- 16
- Verzahnung
- 17
- Fixiermittel
- 18
- Verbundmittel
- 19,
19.1, 19.2
- Druckring
- 20
- Federelement
- 21
- Tellerfederpaket
- 22
- Druckfeder
- 23
- Befestigungselement,
Schraube,
- 24
- Bohrbuchse
- 25
- Doppelrohrmantel
- 26
- Innenrohr
- 27
- Außenrohr
- 28
- Rundbürste
- 29
- Bürstenhalter
- 30.1,
30.2
- Stirnwand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
