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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 mit zwei Seitenwänden aufweist und das Rückenteil auf seiner nach außen gerichteten Fläche mit einer Wärmeisolierung ausgerüstet ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aus der
DE 10 2009 042 464 A ist ein Deckelstab bekannt, bei dem die Trägerplatte auf ihrer nach außen gerichteten Fläche mit einer Wärmeisolierung ausgerüstet ist. Hierbei erstreckt sich die Wärmeisolierung über die gesamte Deckelrückenhöhe, wobei durch den unteren isolierten Teil des Deckelrückens keine Wärme abgeführt werden kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, bei der insbesondere das Arbeits- und/oder das Abdeckelement, z. B. der Deckelstab, im Betrieb auch bei Wärmeeinwirkung formstabil bleibt.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Temperaturgefälle des Deckels reduziert. Dadurch, dass nur der obere Beriech isoliert ist, bleibt die Wärmeabgabe über Konvektion an die Umgebung so im Wesentlichen erhalten und wird nur in einem kleinen Bereich auf dem Deckelrücken reduziert, um diesen in der Temperatur höher zu halten. Das Temperaturgefälle vom Deckelfuß zum Deckelrücken wird so geringer und der Deckelstab verformt sich weniger. Erfindungswesentlich ist die Beschränkung der Isolierung auf den mittleren oberen Teil. Die gesamte Wärmeabstrahlung des Arbeitselementes wird dadurch nur geringfügig reduziert und die Kühlwirkung für die Maschine bleibt erhalten. Durch den nicht isolierten unteren Teil des Profils kann nach wie vor ausreichend Wärme abgeführt werden, und der isolierte obere Teil (Rücken) kühlt nicht so stark aus wodurch der Temperaturgradient und die damit verbundene Verformung gering gehalten wird.
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Die Ansprüche 1 bis 23 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 schematisch Seitenansicht einer Karde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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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,
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3 schematisch Seitenansicht (Stirnfläche) eines Deckelstabes mit einer wärmeisolierenden Beschichtung im oberen Bereich des Rückenteils,
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3a Detailansicht des oberen Bereichs gemäß 3.
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4 eine Seitenansicht eines Deckelstabes wie 3, jedoch mit einer wärmeisolierenden Kunststoffkappe im oberen Bereich des Rückenteils,
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5 perspektivische Ansicht des Deckelstabes mit Wärmeisolierung gemäß 3 und
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6 Vorderansicht (teilweise im Schnitt) eines Deckelstabes mit einer Wärmeisolierung, die zusätzlich den oberen Bereich jeweils der beiden Stirnflächen abdeckt.
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1 zeigt eine Karde, z. B. Trützschler Karde TC, 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.
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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 14g des Deckelfußes 14b ist ein Garniturstreifen 24 mit einer 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 z. B. aus Aluminium mit einem Innenhohlraum 14c.
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Nach 3 ist ein Deckelstab 14 mit einem länglichen Tragkörper (sh. 5) vorhanden, der ein Rückenteil 14a mit zwei Seitenwänden 14', 14'' und einer Deckwand 14''' sowie einen Fußteil 14b umfasst. Die Seitenwände 14' und 14'' bestehen gemäß 3a jeweils aus einem oberen Teil 14 1 bzw. 14 2 und einem unteren Teil 14 3 bzw. 14 4. Der obere Bereich des Rückenteils 14a besteht aus den oberen Teilen 14 1, 14 2 und der Deckelwand 14''', der untere Bereich des Rückenteils 14a besteht aus den unteren Teilen 14 3, 14 4.
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Die Bemaßungen in 3, 3a bedeuten:
- d
- = Gesamthöhe des Deckelstabes
- e
- = Höhe des Tragkörpers
- f
- = Dicke der Wärmeisolierung
- g
- = Wandstärke der Deckwand
- h
- = Höhe des Innenhohlraums
- i
- = Höhe des oberen Bereichs
- k
- = Höhe des unteren Bereichs
- l
- = Wandstärke der Seitenwände
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Das Rückenteil 14a ist auf seiner nach außen gerichteten Fläche mit einer Wärmeisolierung in Form einer isolierenden Beschichtung 25 ausgerüstet. Das der Trommel 4 (sh. 2) zugewandte Fußteil 14b nimmt Betriebswärme auf, und das der Trommel 4 abgewandte Rückenteil 14a steht mit der Umgebungsluft in Verbindung. Die Wärmeisolierung 25 ist im oberen Bereich i des Rückenteils 14a vorhanden; der obere Bereich i des Rückenteils 14a umfasst die obere Deckwand 14''' und jeweils einen Teil 14 1, 14 2 der beiden längsgerichteten Seitenwände 14', 14'' des Rückenteils 14a.
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Im Betrieb wird der Deckelstab 14 aus Aluminium durch die Kardierarbeit einseitig erwärmt und führt die Wärme über eine Oberfläche an die Umgebung an. Durch die einseitige Erwärmung entsteht ein Temperaturgradient zwischen Deckelfuß 14b (Arbeitsseite) und Deckelrücken 14a (Oberseite). Dieser Temperaturgradient führt an sich zu einer nachteiligen Verformung des Deckelstabes 14. Um das Temperaturgefälle zu reduzieren, ist der Deckelstab 14 erfindungsgemäß im oberen Bereich i isoliert. Die Isolierung ist in Form einer Beschichtung 25 vorhanden. Die Wärmeabgabe über Konvektion an die Umgebung bleibt dadurch im wesentlichen erhalten und wird nur in einem kleinen Bereich i auf dem Deckelrücken 14a reduziert, um diesen in der Temperatur höher zu halten. Das Temperaturgefälle vom Deckelfuß 14b zum Deckelrücken 14a wird dadurch geringer, und der Deckelstab 14 verformt sich weniger.
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Wesentlich ist, die Isolierung auf den oberen Teil i (z. B. 1/3 der Profilhöhe) zu beschränken. Die gesamte Wärmeabstrahlung des Deckelstabes 14 wird dadurch nur geringfügig reduziert, und die Kühlwirkung für die Maschine bleibt erhalten. Durch den nicht isolierten unteren Teil k des Profils kann nach wie vor ausreichend Wärme abgeführt werden, und der isolierte obere Teil i (des Rückenteils 14a) kühlt nicht so stark aus, wodurch der Temperaturgradient und die damit verbundene Verformung gering gehalten wird.
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Entsprechend 4 erfolgt die Wärmeisolierung in Form einer Kappe 26, z. B. isolierende Kunststoffkappe. Die Kappe 26 ist im oberen Bereich i des Rückenteils 14a angeordnet und im Beispielsfall durch zwei Rastverbindungen 27a, 27b in den beiden Seitenwänden 14', 14'' befestigt.
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Die Wärmeisolierung kann (nicht dargestellt) durch einen wärmeisolierenden dünnen Anstrich, ähnlich einem Farbanstrich, verwirklicht sein. Durch die dünne Wandstärke f kann der Abstand zwischen den oberen Bereichen der Rückenteile 14a zweier benachbarter Deckelstäbe 14 in den Bereichen der beiden Deckelumlenkrollen 13a, 13b (sh. 1) gering gehalten werden.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Deckelstabes 14 mit Wärmeisolierung 25 gemäß 3 dargestellt. Die Wärmeisolierung 25 ist zweckmäßig einstückig und umfasst zwei längsgerichtete Teile 25 1 und 25 2 entlang der äußeren Flächen des oberen Bereiches i der Seitenwände 14', 14'' und einem längsgerichteten Teil 25 3 entlang der äußeren Fläche der Deckwand 14''', jeweils über die gesamte Länge l (sh. 6) des Deckelstabes 14 über die Arbeitsbreite der Maschine.
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6 zeigt eine Vorderansicht eines Deckelstabes 14 mit der erfindungsgemäßen Wärmeisolierung 25. In der linken Hälfte ist eine Schnittansicht durch den Deckelstab 14 dargestellt, in der rechten Hälfte eine Sicht von außen auf den Deckelstab 14. Die Wärmeisolierung kann aus Styropor o. dgl. bestehen. In der Ausführungsform gemäß 6 umfasst die Wärmeisolierung 25 zusätzlich zu den seitlichen Teilen 25 1, 25 2 und zu dem Deckteil 25 3 noch zwei Teile 25 4, 25 5, die den oberen Bereich jeweils der beiden Stirnflächen des Deckelstabes 14 abdecken. Die Wärmeisolierung 25 kann aus dünnen wärmeisolierenden Platten bestehen. Die Wandstärke der Teile 25 1 bis 25 5 ist derart gewählt, dass eine Abstimmung zwischen der höheren Wärmeabstrahlung im unteren Bereich k und der geringeren Wärmeabstrahlung im oberen Bereich i derart erfolgt, dass eine unerwünschte Verformung des Deckelstabes 14 stark reduziert oder vermieden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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