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Vorrichtung zum Schneiden von Stapelfasern mit kleinsten Längen Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von Stapelfasern mit kleinsten
Längen, bei welcher ein Lieferwerk bekannter Art zum Zuführen der Fadenkabel vor
der Schneidvorrichtung angeordnet ist.
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Zum Schneiden von Stapelfasern sind verschiedene Vorrichtungen bekannt.
So wird beispielsweise der endlose Fadenstrang axial in das Zentrum einer umlaufenden
Scheibe eingeführt, welche einen radialen, in einer beim Umlaufen ständig an einem
oder mehreren feststehenden Messern vorbeilaufenden Öffnung am Umfang endenden Kanal
aufweist. Der durch die Flichkraft geförderte Fadenstrang wandert dabei in dem Zwischenraum
zwischen zwei Schneidvorgängen entsprechend der vom vor der umlaufenden Scheibe
angeordneten Lieferwerk bestimmten Zuliefergeschwindigkeit jeweils um den abzuschneidenden
Betrag aus der Scheibe heraus.
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Bekannt sind ferner Vorrichtungen zum Schneiden von Fasern, bei welchen
der zu zerschneidende endlose Fadenstrang zwischen zwei parallel verlaufenden Trummen
endloser Bänder zur Schneidstelle geführt wird.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung läuft eine Messerwalze mit
zur Walzenachse parallel verlaufenden Schneiden gegen eine feststehende Schneidkante
um, zu welcher das Fadenkabel mit Hilfe von Lieferwalzen gefördert wird. Der Raum,
in welchem die Messerwalze läuft, weist Unterdruck auf, so daß durch den zum Einführen
des Fadenkabels vorhandenen Schlitz Luft eingesaugt wird, welche gleichzeitig dafür
sorgen soll, daß das Fadenkabel von dem Lieferwerk bis zur Schneidstelle transportiert
wird.
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Bei einer anderen Vorrichtung zum Schneiden von Stapelfasern sind
die Schneidmesser auf dem Rotor derart angeordnet, daß sie sich radial bewegen können.
Die die Messer tragenden Körper sind drehbar am Umfang des Rotors auf axial verlaufenden
Bolzen derart befestigt, daß die Füße der Messerträger auf der Walze aufliegen.
Der Drehpunkt der Messerträger liegt zwischen ihrem Schwerpunkt und ihrem auf der
Walze aufliegenden Ende, so daß die Messer infolge der Fliehkräfte nach außen wandern,
sobald der Rotor sich in Bewegung setzt und sich die Enden der Messerträger fest
an den Rotor anpressen. Die Messer legen sich dabei an eine die Schneidöffnung enthaltende,
annähernd entsprechend dem Bewegungsverlauf derSchneidkanten gebogenePlatte an.
Da sie aber nur durch die Fliehkraft an die Schneidplatte angepreßt werden, weichen
sie bei jedem größeren Widerstand aus und entfernen sich demnach auch beim Schnitt
von der Schneidkante. Die Förderung des Fadenkabels erfolgt durch einen Trichter,
in welches ständig Wasser eingeleitet wird, das mit dem Fadenkabel zusammen durch
die Schneidöffnung in den Schneidraum eindringt. Von dort aus werden die geschnittenen
Faserbündel mit Hilfe von Ejektoren abtransportiert.
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Bei einer weiteren bekanntgewordenen Einrichtung zum Schneiden von
Stapelfasern wird das Fadenbündel von oben in ein in einem Schleifring vorhandenes
Schneidloch eingeführt, gegen welchen das oder die Messer ständig laufen. Um die
Achse des Schleifringes rotiert ein Messerhalter, in welchem die Messer gelagert
sind und durch Federdruck mit ihren Schneiden ständig gegen den Schleifring gepreßt
werden.
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Alle diese Vorrichtungen sind jedoch zum Schneiden sehr kurzer Flocken
bis zu beispielsweise 0,2 mm Länge, insbesondere dann, wenn nur sehr geringe Längentoleranzen
zugelassen werden, nicht geeignet. Um beispielsweise bei den Maschinen des erstgenannten
Typs eine genügend hohe Leistungsfähigkeit zu erzielen, wäre es notwendig, die Messer
sehr dicht anzuordnen, wobei dann außerordentlich große Schwierigkeiten bei der
Einrichtung dieser Messer und beim Abtransport der geschnittenen Fasern entstehen
müßten. Abgesehen davon müßte der radiale Kanal - sollen die Längentoleranzen
genügend klein sein - einen so engen Querschnitt aufweisen, daß weder einwandfreier
Fadentransport, noch genügende Produktivität gewährleistet wären.
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Die Zuführung des Fadenstranges mit Hilfe von parallel laufenden endlosen
Bändern ist versucht worden, kann jedoch deshalb beim Schneiden von Kurzflocken
nicht zum Erfolg führen, weil für den Betrieb der Bänder ein an den Umkehrpunkten
notwendiger, wenn auch noch so kleiner, im Vergleich zu den in Frage stehenden Faserlängen
jedoch immer
des Fadenstranges bis unmittelbar zu den Messern unmöglich
macht, Es sind auch Konstruktionen bekanntgeworden, bei welchen das Fadenmaterial
mit Hilfe von Flüssigkeits- oder Gasströmen zur Schneidvorrichtung gefördert wird,
jedoch auch die bekannten Konstruktionen dieser Art zeigen keinen Weg, um das Fadenmaterial
bis unmittelbar an die Sebneidstelle heranzuführen, bzw. um an der Schneidstelle
dafür zu sorgen, daß ein sauberer, gleiche Längen garantierender Schnitt entsteht.
Insbesondere sind bei den bekanntgewordenen Schneidvorrichtungen dann, wenn sie
zum Schneiden kleinster Faserlängen bestimmt sind, die gegeneinanderarbeitenden
Schneiden derart konstruiert, daß eine von ihnen beweglich derart gelagert ist,
daß sie bei Ansteigen des Schneiddruckes auswandern kann. Eine solche Konstruktion
kann aber den Anforderungen an die Gleichmäßigkeit sehr kurzer Stapelfasern bzw.
Flocken nicht genügen.
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Es wurde nun gefunden, daß das einwandfreie Schneiden von Flocken
bis beispielsweise zu 0,2 mm Länge mit großer Genauigkeit in einer erfindungsgemaßen
Vorrichtung möglich wird, bei der eine an sich bekannte Schneidwalze mit über ihre
Länge schraubenförmig verlaufenden Messern gegen eine mit ihrer der Schneidwalze
zugekehrten Schneidfläche dem Radius der Schneidwalze genau angepaßten Schneidplatte
arbeitet, welche auf ihrer Rückseite eine Vielzahl pneumatisch betriebener Fadenförderdüsen
besitzt, die in der Schneidplatte in ebenso viele senkrecht zu den Messerkanten
eine öffnungsbreite von 1 bis 5 mm aufweisende Schneidbohrungen auslaufen.
Dabei können diese Schneidbohrungen sowohl runden Querschnitt aufweisen als auch
die Form eines Ovals haben, dessen kurze Achse eine Länge von 1 bis
5 mm hat und dessen Längsachse mit der den Bohrungen gemeinsamen, der Achse
der Messerwalze parallelen Achse einen dem Steigungswinkel der Schneidmesserkanten
der Messerwalze entsprechenden Winkel bildet. Die Förderdüsen können in einen Schneidblock
eingearbeitet sein, welcher an der der Schneidwalze zugekehrten Seite die Schneidplatte
trägt. Die Schneidplatte kann auch als Schneidmesser ausgebildet sein, dessen Schneidkante
in Höhe der Unterkante der Bohrungen des Düsenblocks abschneidet bzw. ein Geringes
in den unteren Teil dieser Bohrungen hineinragt.
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Es hat sich gezeigt, daß die hohe Genauigkeit, welche beim Schneiden
sehr kurzer Flocken eingehalten werden muß, am besten erreicht werden kann, wenn
der Durchmesser für den Fadenzulaufkanal und die Schneidbohrung sehr klein gehalten
wird und etwa zwischen 1 und 5 mm liegt. Dabei hängt der günstigste
Wert jeweils ab von Material, Einzel- und Gesamttiter des zu schneidenden Fadens
und von der Länge der Fasern. So hat sich beispielsweise ein Wert von 2 mm bei Faserlängen
zwischen 0,5 und 3,5 mm bei der Verarbeitung von Polyamidfadensträngen
mit fünfhundert Einzelfäden zu je 20 den bewährt. Bei zu großem Bohrungsdurchmesser
entstehen durch das beim Schneiden erfolgende Zusammenpressen der Fäden an der Schneidkante
unterschiedliche Längen, während bei zu kleinem Durchmesser der einwandfreie Transport
des Stranges durch die Düse nicht mehr gewährleistet ist. In Erweiterung der Erfindung
kann trotzdem die Stärke des einzelnen Fadenstranges dadurch erhöht werden, daß
der Querschnitt der Schneidbohrung die Form eines Ovals hat, dessen große Achse
so verläuft, daß die an ihr vorbeistreichende Messerkante im Augenblick des Schneidvorganges
parallel zu dieser großen Achse verläuft, und dessen kleine Achse etwa der Größe
des Durchmessers einer den Bedingungen entsprechenden runden Bohrung entsprechen
sollte.
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Statt der beschriebenen Schneidplatte mit den Schneidbohrungen kann
auch ein übliches feststehendes Messer verwendet werden. Jedoch ist dies nur dann
zweckmäßie, wenn erößere Flockenlängen geschnitten werden. so daß dann die beim
Zusammenpressen des Stranges entstehenden Längenunterschiede innerhalb der geforderten
Toleranzen liegen und der bei solchem Schneiden infolge des Obereinanderliegens
mehrerer Fäden nicht zu vermeidende unsaubere Schnitt nicht von großer Bedeutung
ist.
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Durch Anpassung der Liefergeschwindigkeit des vor den Fadenzulaufkanälen
angeordneten Lieferwerkes und der Drehzahl der Schneidwalze an die gestellten Bedingungen
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung über ihre Verwendung beim Schneiden von sehr
kurzen Flocken hinaus zum Schneiden jeder beliebigen Stapelfaserlänge praktisch
bis zu einem der Höhe der aufgesetzten Messer entsprechenden Betrag verwendet werden,
wobei in jedem Falle eine sehr hohe Schneidgenauigkeit erreicht werden kann. Der
Durchmesser der Schneidbohrungen ändert sich dann entsprechend.
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Zwar ist die Verwendung von Schneidwalzen mit schraubenförmigen Messern
an sich bei der Herstellung von Stapelfasern bekanntgeworden, ebenso wie eine gewisse
Angleichung der Gegenfläche eines Schneidmessers an den von diesem beschriebenen
Bogen, wobei im letzteren Falle die durch die Fliehkraft nach außen getriebenen
Messer dazu gebracht werden, sich an die ungefähr dem von den Messerkanten beschriebenen
Kreiszylinder angepaßte Platte anzulegen. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Maßnahmen
für sich allein nicht genügen. Erst durch die Koppelung der zum Teil zwar an sich
nicht neuen Einzelmaßnahmenzu dererfindungsgemäßenSchneideinrichtung ist es möglich
geworden, kleinste Faserlängen mit der notwendigen Genauigkeit zu schneiden.
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An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung;
F i g. 2 und 4 zeigen die Schneidplatte mit runden (F i g. 2) und
ovalen (F i g. 4) Bohrungen, F i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung
in "egenüber der F i g. 1 abgewandelter Bauweise.
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Die Vorrichtung besteht aus einem Lieferwerk an sich bekannter Art
4, 5. einer Haltevorrichtung 6 für die Fadenzuflührungsdüsen
7, gegen welche die auf dem Halter 9 abgestützte Schneidplatte
8 spaltfrei anliegt, und der Schneidwalze 10 mit den in Schraubenlinien
um die Walze über deren gesamte Länge verlaufenden Schneidmessern 11. Unter
den Fadenzuführungsdüsen 7 ist eine Hauptleitung 12 für die Zufuhr von Preßluft
bzw. Preßgas angeordnet, welche über die Verbindungen 13 mit den Anschlüssen
14 der Fadenzuführungsdüsen verbunden ist. Der Kanal 15 der Düse
7 führt zur Schneidbohrung 16 in der Schneidplatte 8. Die Düse
7 hat einen Einsatz 17, welcher so geformt ist, daß er mit der Düse
7 einen Hohlraum 18 bildet, in welchen das Preßgas eintreten und durch
den Kanal 15 und die Schneidbohrung 16 abströmen kann. Die konische
noch
großer Umlenkradius die erforderliche Führung Eintrittsöffnung 19 des Einsatzes
17 mündet in den Fadenführungskanal 20, welcher koaxial mit dem Kanal
15 angeordnet ist. In bekannter Weise entsteht in dem Spalt zwischen der
Spitze des Einsatzes 17
und dem Beginn der Bohrung 15 eine in den Kanal
20 hineinreichende Saugwirkung, welche dafür sorgt, daß der beispielsweise aus den
Fadengruppen 1
und 2 bestehende Fadenstrang 3 stetig durch Kanal 20
in den Kanal 15 und von dort in die Schneidbohrung 16 hineingefördert
wird. Die Saugwirkung wird durch die Reibung zwischen Fadenstrang und Gasstrom im
Kanal 15 unterstützt.
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Der im Lieferwerk 4, 5 beispielsweise aus den Fadengruppen
1 und 2 zusammengefaßte Fadenstrang 3 ist in seiner Stärke den Bohrungen
20 und 15
der pneumatischen Fördervorrichtung angepaßt und so bemessen, daß
die durch das Zusammenpressen in der Schneidöffnung entstehenden Längendifferenzen
im Rahmen der in bezug auf die Faserlängen zulässigen Toleranzen liegen. So konnten
beispielsweise Fasern von 0,5 bis 3,5 mm Länge mit sehr befriedigender
Genauigkeit aus einem aus fünfhundert Einzelfäden bestehenden Polyamidf adenstrang
von 10 000 den unter Verwendung eines Schneidbohrungsdurchmessers von 2 mm
geschnitten werden.
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Die Festlegung der Faserlänge geschieht durch Abstimmung der Zuliefergeschwindigkeit
des Lieferwerkes 4, 5 mit der Drehzahl der Messerwalze 10,
wobei die
Fadenförderdüse 7 die kontinuierliche Zuführung des zu schneidenden Fadenstranges
3 zur Schneidstelle unter einer konstanten Spannung von solcher Höhe zu besorgen
hat, daß eine gleichmäßige Schneidlänge garantiert ist.
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In F i g. 2 ist eine Schneidplatte mit runden 16 und
in F i g. 4 eine solche mit ovalen Bohrungen 21 dargestellt. Bei letzteren
verlaufen deren Längsachsen 22 so, daß sie zur gemeinsamen, zur Messerwalzenachse
parallelen Achse 23 einen Winkel x bilden, welcher dem Steigungswinkel der
Schneidkanten 24 der Messer 11 entspricht. Erfahrungsgemäß soll dabei die
Größe der kleinen Achse 25 einen Wert haben, welcher etwa dem optimalen Wert
für eine unter gleichen Bedingungen benutzte runde Bohrung 16 entspricht,
während die Größe der langen Achse 26 der ovalen Schneidbohrung nach oben
praktisch nur begrenzt wird durch bei der Zuführung des Fadenstranges gegebenenfalls
entstehende Schwierigkeiten. Durch die ovale Form der Schneidbohrungen 21 kann die
Stärke des zu schneidenden Fadenstranges bei gleicher Maßhaltigkeit erheblich vergrößert
werden.
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Im Bereich 35 der Schneidbohrungen 16 bzw. 21 ist die
Schneidplatte auf der der Schneidwalze zugekehrten Seite so bearbeitet, daß sie
sich in diesem Bereich genau an den durch die Messerschneidkanten 24 beschriebenen
Zylindermantel anpaßt. Damit wird erreicht, daß die Führung des Fadenstranges
3 bis unmittelbar zur Schneidstelle möglich wird, weshalb praktisch beliebig
kleine Faserlängen mit höchstmöglicher Genauigkeit geschnitten werden können.
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F i g. 3 zeigt eine andere Bauform der in F i g. 1
gezeigten
Vorrichtung. Durch den Düsenblock 27
werden Haltevorrichtung 6, Einzeldüsen
7, Hauptkanal 12 und Einzelkanäle 13 ersetzt. Der Anzahl den Düsen
7 in der Vorrichtung der F i g. 1 entspricht die Anzahl der Bohrungen
28 im Düsenblock 27, welche den Bohrungen 18 der Einzeldüsen
7
gleich sind. Ein Verbindungskanal 29 führt zu der zugehörigen Schneidbohrung
in der Schneidplatte. Die Zufuhr des Preßgases zu den einzelnen Düsen erfolgt durch
den Längskanal 30 und die Querverbindungen 31. Der Düseneinsatz
32 ist mit dem Einsatz 17 der F i g. 1 identisch.
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F i g. 3 zeigt außerdem als feststehenden Teil der Schneideinrichtung
das Schneidmesser 33, dessen Schneidkante 34 so am Düsenblock 27 angesetzt
ist, daß sie etwas in die runden Bohrungen 29 des Blockes 27 hineinrac",t.