DE102010055290A1

DE102010055290A1 - Vorrichtung an einer Karde oder Krempel, bei der mindestens ein Arbeits- und/oder Abdeckelement vorhanden ist

Info

Publication number: DE102010055290A1
Application number: DE102010055290A
Authority: DE
Inventors: Christoph Leinders
Original assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Current assignee: Truetzschler Group SE
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-21
Also published as: CN102560750A; CH704294B1; CH704294A2; BRPI1106971B8; ITMI20111792A1; CN102560750B; GB201121733D0; BRPI1106971A2; GB2486795B; GB2486795A; GB2486795A8; BRPI1106971B1

Abstract

Bei einer Vorrichtung an einer Karde oder Krempel, bei der mindestens ein Arbeits- und/oder Abdeckelement einer garnierten Walze in einem Abstand gegenüber angeordnet ist und sich über die gesamte Breite der Walze erstreckt, das einen länglichen Tragkörper umfassend einen Fußteil und einen Rückenteil aufweist, nimmt das der Walze zugewandte Fußteil Betriebswärme auf und steht das der Walze abgewandte Rückenteil mit der Umgebungsluft in Verbindung. Um eine Anpassung des Arbeits- und/oder Funktionselements an unterschiedliche Fasermaterialien und Betriebsverhältnisse bzw. -bedingungen zu erlauben und einen konstanten Kardierspalt zu ermöglichen, erfolgt eine Wärmeenergiezuführung zu dem Rückenteil derart, dass eine weitgehend homogene Temperaturverteilung mit einem geringen oder keinem Wärmegefälle im Tragkörper vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einer Karde oder Krempel, bei der mindestens ein Arbeits- und/oder Abdeckelement einer garnierten Walze in einem Abstand gegenüber angeordnet ist und sich über die gesamte Breite der Walze erstreckt, das einen länglichen Tragkörper umfassend einen Fußteil und einen Rückenteil aufweist, wobei das der Walze zugewandte Fußteil Betriebswärme aufnimmt und das der Walze abgewandte Rückenteil mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.
Bei heutigen Hochleistungskarden spielt die Bauteilerwärmung und die damit verbundene Veränderung des Abstands der Bauteile eine zunehmend bedeutende Rolle. So auch beim Abstand zwischen Trommel und Deckelstab Um eine gute Qualität bei maximaler Produktion erreichen zu können, muss dieser Abstand möglichst konstant gehalten werden. Die fortwährende Steigerung der Produktion der neuen Kardengenerationen führt jedoch auch zu deutlicheren Unterschieden zwischen dem kalt eingestellten Kardierspalt und dem im warmen Zustand. Darüber hinaus liegt beim einzelnen Deckelstab die besondere Situation vor, dass dieser nicht permanent am Kardierprozess beteiligt ist und somit fortlaufend Zyklen zwischen Erwärmung und Abkühlung durchläuft. Dadurch wiederum entsteht ein Temperaturgefälle zwischen der Garniturseite des Deckelstabs (warm) und dessen Rücken (kalt). Eben dieses Temperaturgefälle ist verantwortlich für die Verformung (hin zur Trommel) des Stabs.
An Karden aktueller Bauform werden für den Kardierprozess als Kardierelemente Deckel mit flexiblen Garnituren (Wanderdeckel) und/oder Festkardierelemente mit Ganzstahlgarnituren benutzt. Die eigentlichen Garnituren werden dabei durch hochpräzise Trägerbauteile aufgenommen. Üblicherweise verwendet man heute als Trägerbauteil Aluminiumstrangpressprofile. Diese haben neben zahlreichen Vorteilen, wie z. B. geringes Gewicht, hohe Steifigkeit etc. jedoch den Nachteil, dass sie sich bei einseitiger Erwärmung, was beim Kardieren der Fall ist, zu der erwärmten Seite hin verformen. Je höher das Bauteil ist, umso größer ist die Steifigkeit, aber auch die Verformung unter Wärmeeinfluss. Diese Verformung führt zu einem nicht konstanten Kardierspalt, was wiederum ein nicht optimales technologisches Kardierergebnis zur Folge hat.
Die Trägerprofile für Kardierelemente werden heute als rundum geschlossene Aluminiumstrangpressprofile ausgeführt. Die während des Kardierprozesses entstehende Wärme wird zu einem großen Teil über die Kardierelemente nach außen abgeführt. Das dazu notwendige Temperaturgefälle innerhalb des Profilquerschnittes führt zur Verformung des Kardierelements. Je größer dieses Gefälle ist, umso größer ist auch die Verformung.
Durch das Aufwärmen entsteht aber nicht nur eine Wärmeausdehnung über der gesamten Arbeitsbreite der Karde, sondern es entstehen auch Wärmegradienten über die Ausführungsformen der verschiedenen Bauteile der Karde. Zum Beispiel kann an der Trommeloberfläche eine Temperatur von 45°C entstehen. Ein der Trommel gegenüber befindliches Kardierelement wird auf der Seite der Trommelgarnitur auch diese Temperatur in etwa erreichen. Dagegen wird an der der Trommel abgewandten Seite des Kardierelements, die konstruktionsbedingt (aufgrund der Arbeitsbreite und der Genauigkeit der Elemente) mehrere Zentimeter hohe Rücken haben, die Temperatur einen deutlich tieferen Wert erreichen (z. B. 28°C). Der Unterschied in Temperatur über ein Kardierelement kann somit einige Grade Celsius betragen. Wie groß dieser Temperaturunterschied ist, ist abhängig von der Beschaffenheit des Elements (Konstruktion, Material), der geleisteten Kardierarbeit (Drehzahl, Produktion) und des Abstandes des Elements zu der Walze.
Dieser Wärmegradient verursacht ein Durchbiegen der Elemente über der und über die Breite der Karde. Durch diese Durchbiegung entsteht in der Mitte ein engerer Kardierspalt als außen. Hierdurch entsteht ein ungleichmäßiger Kardierspalt, der sich nach außen verbreitet. Dies führt zu einer verringerten Kardierqualität und/oder einer schlechteren Nissenauflösung. Ebenfalls kann dies zu „Seitenflug” der Fasern führen. Das heißt, dass Fasern sich in der Randregion ansammeln und sich sogar absetzen, insbesondere außerhalb der Arbeitsbreite. Diese Effekte kommen bei einer Karde mit einer Arbeitsbreite von 1 Meter zum Ausdruck, nehmen jedoch mit zunehmender Arbeitsbreite zu, z. B. wenn die Arbeitsbreite größer als 1 Meter, zum Beispiel 1,2 Meter und mehr beträgt. Die Abweichung, die durch die oben genannten Effekt entstehen, können hier nicht vernachlässigt werden, sondern sind ein Problem für die gesamte Kardierqualität der Karde. Das Problem der thermischen Durchbiegung kommt zu der mechanischen Durchbiegung hinzu, die mit zunehmender Arbeitsbreite ansteigt.
Dadurch, dass sich Festkardierelemente und Wanderdeckelstäbe im Betrieb der Karde sehr stark erwärmen, wirken die Aluminiumstrangpressprofile der Festkardierelemente bzw. Wanderdeckelstäbe an der Außenseite (von der Trommel weg zeigenden Seite) wie Kühlkörper, die ihre Wärme durch freie Konvektion an die umgebende Luft abgeben. Dadurch entsteht ein Temperaturgefälle innerhalb des Strangpressprofils. Die zur Trommel zeigende Seite ist wärmer und dehnt sich deshalb mehr aus, als die nach außen zeigende Seite, wodurch sich das Festkardierelement oder der Wanderdeckelstab zur Trommel hin biegt. Dieses Biegen (und auch das Ausdehnen der Trommel) führt dazu, dass der Kardierspalt in der Mitte der Maschine enger wird und damit das Vlies ungleichmäßiger und die Qualität schlechter. Außerdem kann Seitenflug entstehen.
Aus der WO 2004/106602 A ist ein Element für eine Karde bekannt, das mit mindestens einer Seite mit dem Fasermaterial in Kontakt kommen kann, wobei das Element an dieser Seite über der Arbeitsbreite der Karde einen konkaven Bogen aufweist. Die Arbeitsseite wird hierzu hohl bearbeitet oder gerichtet. Das Element kann ein Abdeck- oder Verschalungselement, Kardiersegment, Deckel, Wanderdeckelstab, Messer mit eventuell einer Absaugvorrichtung, Leitelement oder Arbeitselement sein. Ein Nachteil besteht darin, dass im kalten Zustand der Maschine ein konkaver Bogen erzeugt wird, der für alle Betriebszustände gleich vorgegeben ist. Eine Anpassung an die unterschiedliche Wärmeerzeugung bei der Verarbeitung verschiedener Fasermaterialien, z. B. Baumwolle und/oder Chemiefasern, ist nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, die insbesondere eine Anpassung des Arbeits- und/oder Funktionselements an unterschiedliche Fasermaterialien und Betriebsverhältnisse bzw. -bedingungen erlaubt und einen konstanten Kardierspalt ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird dem Arbeitselement, z. B. Deckelstab, über dessen Rücken die gleiche Wärmeenergie zugeführt, wie diejenige, die auf seiner Garniturseite durch die Kardierung entsteht. Dadurch wird das Temperaturgefälle im Deckel eliminiert oder zumindest reduziert.
Mit Vorteil wird das Temperaturgefälle im Einlauf des Deckels mittels einer Heizung eliminiert oder zumindest reduziert. Dabei wird dem Deckelstab über dessen Rücken die gleiche Heizleistung zugeführt, wie die, die auf seiner Garniturseite durch die Kardierung entsteht. Bevorzugt beschränkt sich die Heizstrecke auf einen kurzen Bereich im Deckeleinlauf. Dies reicht aus, um die thermisch bedingte Verformung des Deckelstabs für seine Reise über die Trommel in geringem Ausmaß zu halten und gleichzeitig die Kühlwirkung des Deckels auf die Trommel nicht zu beeinträchtigen. Vorzugsweise erfolgt die Aufheizung des Deckelrückens mittels einer Heizmatte, an der die Deckel entlangstreifen, um den Wärmeübergang möglichst effizient und gezielt auf die zu heizende Fläche zu realisieren.
Die Ansprüche 2 bis 17 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
1 schematisch Seitenansicht einer Karde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
2 Deckelstäbe des Wanderdeckels und Ausschnitt aus einer Gleitführung, aus einem Einstellbogen (Flexibelbogen) mit einem Seitenschild und aus der Trommel sowie den Kardierspalt zwischen den Garnituren der Deckelstäbe und der Trommelgarnitur,
3a ein ortsfeste Kardierelement, Ausschnitt aus einem Seitenschild mit Abstand zwischen Kardiersegmentgarnitur und Trommelgarnitur und
4 schematisch Seitenansicht eines Wanderdeckelaggregates mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt eine Karde, z. B. Trützschler Karde TC 07, mit Speisewalze 1, Speisetisch 2, Vorreißern 3a, 3b, 3c, Trommel 4, Abnehmer 5, Abstreichwalze 6, Quetschwalzen 7, 8, Vliesleitelement 9, Flortrichter 10, Abzugswalzen 11, 12, Wanderdeckel 13 mit Deckelumlenkrollen 13a, 13b und Deckelstäben 14, Kanne 15 und Kannenstock 16. Die Drehrichtungen der Walzen sind mit gebogenen Pfeilen gezeigt. Mit M ist der Mittelpunkt (Achse) der Trommel 4 bezeichnet. 4a gibt die Garnitur und 4b gibt die Drehrichtung der Trommel 4 an. Mit B ist die Drehrichtung des Wanderdeckels 13 in Kardierstellung und mit C ist die Rücktransportrichtung der Deckelstäbe 14, mit 30', 30'' sind Funktionselemente und mit 13a und 13b sind Deckelumlenkrollen bezeichnet. Der Pfeil A bezeichnet die Arbeitsrichtung.
Nach 2 ist auf jeder Seite der Karde ein Einstellbogen 17 (Flexibelbogen) vorhanden, der in dem zugehörigen Seitenschild 19 einstückig integriert ist. Der Einstellbogen 17 weist eine konvexe Außenfläche 17a und eine Unterseite 17b auf. Oberhalb des Einstellbogens 17 ist eine Gleitführung 20, z. B. aus gleitfähigem Kunststoff, vorhanden, die eine konvexe Außenfläche 20a und eine konkave Innenfläche 20b aufweist. Die konkave Innenfläche 20b liegt auf der konvexen Außenfläche 17a auf und vermag auf dieser in Richtung der Pfeile D, E zu gleiten. Jeder Deckelstab 14 besteht aus einem Rückenteil 14a und einem Deckelfuß 14b. Jeder Deckelstab 14 besitzt an seinen beiden Enden jeweils einen Deckelkopf, der jeweils zwei Stahlstifte 14 ₁, 14 ₂ umfasst. Die über die Stirnflächen des Deckelfußes 14b ragenden Teile der Stahlstifte 14 ₁, 14 ₂ gleiten auf der konvexen Außenfläche 20a der Gleitführung 20 in Richtung des Pfeils B. An der Unterfläche des Deckelfußes 14b ist eine Garnitur 18 angebracht. Mit 21 ist der Spitzenkreis der Deckelgarnituren 18 bezeichnet. Die Trommel 4 weist an ihrem Umfang eine Trommelgarnitur 4a, z. B. Sägezahngarnitur, auf. Die Zahnhöhe der Sägezähne beträgt z. B. h = 2 mm. Mit 22 ist der Spitzenkreis der Trommelgarnitur 4a bezeichnet. Der Abstand (Kardierspalt) zwischen dem Spitzenkreis 21 und dem Spitzenkreis 22 ist mit a bezeichnet und beträgt z. B. 3/1000''. Der Abstand zwischen der konvexen Außenfläche 20a und dem Spitzenkreis 22 ist mit b bezeichnet. Der Abstand zwischen der konvexen Außenfläche 20a und dem Spitzenkreis 21 ist mit c bezeichnet. Der Radius der konvexen Außenfläche 20a ist mit r₃ und der Radius des Spitzenkreises 22 ist mit r₁ bezeichnet. Die Radien r₁ und r₃ schneiden sich im Mittelpunkt M der Trommel 4. Mit 19 ist das Seitenschild bezeichnet. Die Deckelstäbe 14 sind Strangpresshohlprofile aus Aluminium mit einem Innenhohlraum 14c.
Nach 3 ist auf jeder Seite der Karde seitlich am (nicht dargestellten) Maschinengestell ein etwa halbkreisförmiges starres Seitenschild 18 befestigt, an dessen Außenseite im Bereich der Peripherie konzentrisch ein bogenförmiges starres Auflageelement 19 angebracht ist, das als Unterlagefläche eine konvexe Außenfläche 19' sowie eine Unterseite 19'' aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst jeweils mindestens ein Festkardierelement 23, das an seinen beiden Enden Auflageflächen aufweist, die auf der konvexen Außenfläche 19' des Auflageelements 19 (z. B. Verlängerungsbogen) aufliegen. An der Unterfläche 24b (Fußteil) des Trägers 24 (Tragkörper) des Festkardierelements 23 sind Garniturrücken 25 ₁, 25 ₂ jeweils mit Garnituren 26 ₁, 26 ₂ (Kardiergarnituren) angebracht. Mit 21 ist der Spitzenkreis der Garnituren 26 ₁, 26 ₂ bezeichnet. Die Trommel 4 weist an ihrem Umfang eine Trommelgarnitur 4a, z. B. Sägezahngarnitur, auf. Mit 22 ist der Spitzenkreis der Trommelgarnitur 4a bezeichnet. Der Abstand zwischen dem Spitzenkreis 21 und dem Spitzenkreis 22 ist mit a bezeichnet und beträgt z. B. 0,20 mm. Der Abstand zwischen der konvexen Außenfläche 19' und dem Spitzenkreis 22 ist mit b bezeichnet. Der Radius der konvexen Außenfläche 19' ist mit r₅ und der Radius des Spitzenkreises 22 ist mit r₂ bezeichnet. Die Radien r₅ und r₂ schneiden sich im Mittelpunkt M der Trommel 4. Das Kardiersegment 23 nach 2 besteht aus einem Träger 24 und zwei Garniturleisten 27 ₁, 27 ₂, die jeweils einen Garniturrücken 25 ₁ bzw. 25 ₂ mit jeweiligen Garnituren 26 ₁ bzw. 26 ₂ umfassen. Die Garniturleisten 27 ₁, 27 ₂ (Kardierelemente) sind in Rotationsrichtung (Pfeil 4b) der Trommel 4 hintereinander angeordnet, wobei die Garnituren 26 ₁, 26 ₂ (Sägezahndrahtabschnitte) und die Garnitur 4a der Trommel 4 einander gegenüberliegen. Der Träger 24 besteht aus einer Aluminiumlegierung und ist stranggepresst. Die Garniturrücken 25 ₁, 25 ₂ sind über Schrauben 31a bzw. 31b am Träger 24 befestigt. Die Masse des Trägers 24 ist – in Richtung der Breite b gesehen – tangential zur Trommel 4 angebracht. Die (nicht dargestellte) Länge des Trägers 24 beträgt z. B. 1290 mm.
In 4 ist ein Wanderdeckelaggregat 13 (sh. 1) gezeigt, bei der eine Aufheizung des Rückenteils 14a mittels einer elektrischen Heizmatte 27 erfolgt, an der einige Wanderdeckelstäbe 14 berührend entlangstreifen. Die Heizstrecke beschränkt sich auf einen kurzen Bereich im Deckeleinlauf (d. h. im Bereich der Deckelumlenkrolle 13b). Dadurch wird die thermisch bedingte Verformung des Deckelstabes 14 für seine Reise über die Trommel 4 in geringem Ausmaß gehalten und gleichzeitig die Kühlwirkung des Deckels (der nicht beheizten Deckelstäbe 14) auf die Trommel 4 nicht beeinträchtigt.
Erfindungsgemäß wird vorrangig vor dem Rücken (Rückenteil 14a) des Deckelstabes 14 erwärmt. Mit einer Heizeinrichtung, z. B. einer oder mehreren Heizdecken 27, kann ein Temperaturprofil über die (nicht dargestellte) Arbeitsbreite der Maschine (Karde) hergestellt werden, um unterschiedlichen Temperaturgradienten entgegenzuwirken. Die Länge des Deckelstabes beträgt z. B. 1290 mm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2004/106602 A [0008]

Claims

Vorrichtung an einer Karde oder Krempel, bei der mindestens ein Arbeits- und/oder Abdeckelement einer garnierten Walze in einem Abstand gegenüber angeordnet ist und sich über die gesamte Breite der Walze erstreckt, das einen länglichen Tragkörper umfassend einen Fußteil und einen Rückenteil aufweist, wobei das der Walze zugewandte Fußteil Betriebswärme aufnimmt und das der Walze abgewandte Rückenteil mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmeenergiezuführung zu dem Rückenteil (14a; 24a) derart erfolgt, dass eine weitgehend homogene Temperaturverteilung mit einem geringen oder keinem Wärmegefälle im Tragkörper (14; 24) vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rückenteil weitgehend dieselbe Wärmeenergiemenge zuführbar ist, die das Fußteil durch die Betriebswärme aufnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Heizeinrichtung heranziehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizmatte o. dgl. heranziehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine induktive Heizeinrichtung heranziehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitselement ein Festkardierelement ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der ein Wanderdeckelaggregat mit Wanderdeckelstäben aus Deckelfuß und Deckelrücken vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitselement ein Wanderdeckelstab ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstrecke sich über einige Deckelrücken im Bereich des Deckeleinlaufs erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelrücken an der Heizmatte o. dgl. berührend entlangstreifen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Deckelumlenkrolle Wärmeenergie auf die Deckelrücken zu übertragen vermag.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper ein extrudiertes Aluminium-Hohlprofil ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsbreite mehr als 1000 mm, z. B. mehr als 1200 mm, beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwände des Rückenteils auf seiner nach außen gerichteten Fläche mindestens teilweise mit einer Wärmeisolierung ausgerüstet sind.
Wanderdeckelstab für eine Karde nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Wanderdeckelaggregat für eine Karde nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Festkardierelement für eine Karde nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmeenergiezuführung derart erfolgt, dass ein Temperaturprofil über die Arbeitsbreite in dem Wanderdeckelstab, Festkardierelement o. dgl. herstellbar ist.