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Die Erfindung betrifft eine Walze zum Streuen und Abbremsen rieselfähiger Materialien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Beim Schlitten rieselfähiger Materialien ist es häufig notwendig, entstandene Anhäufungen oder Klumpen aufzulösen, diese Materialien gleichmäßig auf einer Fläche zu verteilen oder einfach deren Aufprallgeschwindigkeit herabzusetzen. Insbesondere ist es bei rieselfähigen Materialien wie Partikeln aus Holz, Stroh, Papier, Kunststoffen oder ähnlichen Werkstoffen häufig erforderlich, diese aus einem Materialstrom auf eine ebene Fläche gleichmäßig zu verteilen. So wird bei der Herstellung von Platten aus Holz-, Stroh- oder Papierspänen mit Bindemitteln der Materialstrom mit Hilfe von Walzen auf einer ebenen, förderbandartigen Unterlage zu einem Materialvlies gestreut und einer Presse zur plattenartigen Verbindung zugeführt.
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Eine derartige Walze ist aus der
EP 0 800 901 A1 vorbekannt. Dort ist eine sogenannte Speichenwalze zum Auflösen und Abbremsen eines Materialstroms oberhalb des Windsichters und eine Speichenwalze zum Streuen des Materialvlieses unterhalb des Windsichters beschrieben. Diese Speichenwalze besteht aus zwei Endscheiben, zwischen denen eine Vielzahl von Speichen gespannt sind. Dabei ist im Zentrum eine durchgehende Welle als Antriebs- oder Drehachse angeordnet, die die Endscheiben axial fixiert und gegen eine Verdrehung sichert. Eine Verdrehsicherung ist dabei notwendig, weil derartige Speichenwalzen Längen aufweisen müssen, die mindestens der Plattenbreite entspricht, die eine Länge von ein bis drei Metern beträgt. Da diese Streu- und Bremswalzen relativ große Mengen beleimter Holzspäne pro Zeiteinheit streuen, ist an einer Walzenseite eine erhebliche Antriebsleistung notwendig, um der Speichenwalze eine bestimmte Drehzahl aufzuprägen. Damit sich die Walze nicht in sich verdreht, ist deshalb eine zentrische durchgehende Welle als Dreh- und Antriebsachse vorgesehen, die einen Durchmesser bis zu 120 mm besitzt. Da sich diese zentrische Welle genau im Hauptmaterialstrom befindet und sich bei Rotation der Walze örtlich nicht verändert, beeinrächtigt sie den Streu- und Mischvorgang erheblich. Im übrigen neigt eine derartige Welle im Hauptmaterialstrom zu Materialanhaftungen, so daß sich mit zunehmender Verschmutzung die Streukonstanz insbesondere im Bereich der Endscheiben verschlechtert.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine derartige Streu- und Bremswalze der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß deren Streu- und Bremswirkung über der Streufläche gleichmäßiger wird.
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Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß die im Zentrum bisher vorhandene relativ dicke Dreh- und Antriebswelle nicht mehr notwendig ist. Dadurch entsteht auch keine Bündelung des Materialstroms im Bereich der zentralen Welle, so daß durch die Erfindung insbesondere die Streuung in Bereich des Hauptmaterialstromes auf vorteilhafte Weise verbessert wird.
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Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, daß auch im Zentrum der Walze noch zusätzliche Speichen, Stäbe oder Seile angeordnet werden können, durch die die Streuung und Mischung der Materialpartikel verbessert wird.
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Durch die Erfindung wird auf vorteilhafte Weise auch die Störanfälligkeit gesenkt und die Betriebslaufzeit erhöht, da keine Betriebsunterbrechungen durch Entfernung von Materialanhaftungen an der durchgehenden Antriebs- und Drehwelle notwendig sind.
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Bei einer besonderen Ausführungsart mit Diagonalankern und Stabilisatoren zur Verdrehsicherung sind zusätzliche um die Rotationsachse rotierbare speichenähnliche Verbindungen vorgesehen, die in vorteilhafter Weise den Materialstrom mit auflösen und vermischen und damit auch vergleichmäßigen.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine wellenlose Speichenwalze mit elektrischer Verdrehsicherung;
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2: eine wellenlose Speichenwalze mit mechanischer Verdrehsicherung mittels einseitiger Diagonalanker;
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3: eine wellenlose Speichenwalze mit mechanischer Verdrehsicherung mittels zweiseitiger Diagonalanker und
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4: eine wellenlose Speichenwalze mit mechanischer Verdrehsicherung mittels Zuganker.
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Die 1 der Zeichnung zeigt schematisch eine wellenlose Speichenwalze mit zwischen zwei Endscheiben 6, 12 angeordneten Speichen 1, 10, wobei beide Endscheiben 6, 12 über separate synchronisierte Antriebe 4, 13 verfügen.
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Die wellenlose Speichenwalze besteht aus zwei Endscheiben 6, 12, in dessen Zentrum jeweils ein Lagerzapfen 3, 14 befestigt ist. Diese Lagerzapfen 3, 14 werden in nicht dargestellten Aufnahmevorrichtungen eingesetzt, die bei derartigen Streukammern vorgesehen sind. Die Endscheiben 6, 12 sind als Lochscheiben ausgeführt, die mit strahlenförmig angeordneten Lochreihen 2, 9 versehen sind, die vom Zentrum der Lochscheibe beginnen. Die Lochreihen 2, 9 sind nach außen verlaufend halbkreisförmig gekrümmt. Zwischen den einzelnen Löchern sind gleichbleibende Abstände vorgesehen, wobei jede Lochreihe 2, 9 über sieben Löcher verfügt. Vorteilhafte Ausführungen von Speichenwalzen besitzen Durchmesser von etwa 30 bis 55 cm je nach Anwendungsbereich.
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Die dargestellten Endscheiben 6, 12 besitzen fünf strahlenförmige Lochreihen 2, 9, so daß insgesamt 35 Speichen vorgesehen sind. Die Loch- und Speichenabstände müssen nicht gleichmäßig beabstandet sein, sondern können je nach Anwendungsbereich progressive oder degressive oder davon abgewandelte Abstände besitzen.
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Aufgrund unterschiedlicher nach Anwendungsbereiche, verschiedener Größen der Endscheiben 6, 12 und Dicken der Speichen 1, 10 können auch mehr oder weniger Speichen 1, 10 vorgesehen sein. Bei der Streuung von beleimten Holzpartikeln zu einem gleichmäßigen Materialvlies hat sich die halbrund gekrümmte strahlenförmige Lochreihenanordnung als besonders vorteilhaft erwiesen. Es können aber auch sternförmige gerade, rosettenartige, koaxiale, schneckenförmige oder davon abgewandelte Lochreihen vorgesehen werden.
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Zwischen den Lochscheiben 6, 12 sind Speichen 1, 10 angeordnet, die in den Löchern der Endscheiben 6, 12 befestigt sind. Seide Lochscheiben 6, 12 werden vorzugsweise mit den gleichen Lochreihenanordnungen versehen, so daß die Speichen 1, 10 parallel zueinander verlaufen. Statt dünner Speichen sind auch Seile, dünne Stäbe oder dünne Rohre verwendbar. Dabei werden die dünnen Speichen 1, 10, Seile oder Stäbe aus einer Eisenlegierung, anderen Metallen, Kunststoffen oder aus Verbindungen derartiger Materialien hergestellt.
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Da die Speichen 1, 10 zwischen den Endscheiben 6, 12 auf Zug eingespannt sind, wird die Walze an den Auflagerpunkten mit Hilfe der Lagerzapfen 3, 14 fixiert. Hierzu sind an den Lagerzapfen 3, 14 nicht dargestellte Gewinde oder andere Spannmittel vorgesehen, durch die die Endscheiben 6, 12 in axialer Richtung gegenüber einem Auflagergestell oder Gehäuseteil gespannt werden können, so daß die Speichen 1, 10, Seile oder Stäbe stramm zwischen den Endscheiben befestigt sind. Durch die Lagerzapfen 3, 14 wird die Walze also sowohl in horizontaler, vertikaler als auch in axialer Richtung fixiert.
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Zur axialen Fixierung der Endscheiben 6, 12 können zwischen diesen auch mindestens drei außermittige rohrförmige Abstandshalter vorgesehen sein. Dabei ist es vorteilhaft, in diese Rohre die Speichen wie Zuganker einzuziehen. Hierbei ist die Anzahl oder der Durchmesser so zu wählen, daß die Walze axial biegesteif ist und der Streuvorgang nur möglichst wenig durch die geringfügig dickeren Rohre beeinträchtigt wird.
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Zum Antrieb der Walze sind die Lagerzapfen 3, 14 jeweils mit einem Elektromotor 4, 13 gekoppelt, der die Walze mit der vorgesehenen Drehzahl antreibt. Dieser Antrieb 4, 13 kann auch über zwischengeschaltete Getriebe, Ketten oder Riemen erfolgen. Da die Walze keine durchgehende zentrale Antriebswelle besitzt, ist es zum gleichmäßigen Streuen und Abbremsen des Materialstroms erforderlich, daß sich die Speichenabstände durch die Drehung nicht verändern. Deshalb müssen beide Endscheiben 6, 12 synchron umlaufen und müssen ihre Lage gegeneinander beibehalten. Da derartige Speichenwalzen über Baulängen von ca. ein bis drei Metern verfügen und die dünnen Speichen, Stäbe, Rohre oder Seile in Drehrichtung biegeweich sind, muß der Synchronlauf durch spezielle Vorrichtungen sichergestellt werden.
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Nach 1 der Zeichnung wird dies durch elektrische Mittel zur Verdrehsicherung erreicht. Dazu ist jeder Lagerzapfen 3, 14 mit einem separat steuerbaren Elektroantrieb 4, 13 verbunden. Weiterhin sind an jeder Lochscheibe 6, 12 oder an jedem Lagerzapfen 3, 14 Positionsaufnehmer 7, 11 vorgesehen, die als Polrad mit spezieller Lageerkennung ausgebildet sind. Durch diese Aufnehmer 7, 11 ist sowohl die Winkelgeschwindigkeit als auch die Winkellage jeder Endscheibe 6, 12 während der Rotation erfaßbar.
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Diese Positionsaufnehmer 7, 11 sind mit einer Auswertevorrichtung 8 verbunden, die als elektronische Schaltung oder programmgesteuerte Recheneinrichtung ausgebildet ist. Gleichfalls sind die beiden Elektroantriebe 4, 13 mit der Auswerteeinrichtung 8 verbunden. Die Auswerteeinrichtung 8 enthält auch Steuermittel, durch die die jeweilige Geschwindigkeit der Antriebe 4, 13 regelbar ist. Wird nun durch die jeweiligen Positionsaufnehmer 7, 11 beispielsweise ein Voreilen einer der beiden Endscheiben 6, 12 festgestellt, so wird deren Antriebsgeschwindigkeit so lange abgesenkt, bis beide Endscheiben 6, 12 wieder synchron umlaufen. Durch diese Auswertevorrichtung ist gleichzeitig auch die Umlaufgeschwindigkeit der Walze regelbar, so daß über nicht dargestellte Wägezellen und/oder Vlieshöhenaufnehmer eine gleichmäßige Vlieshöhe und/oder ein gleichmäßiges Flächengewicht ausregelbar ist. Über entsprechende Prozeßsteuerungen können hierdurch gleichzeitig auch Änderungen des streubaren Materials und/oder Durchlaufänderungen von Material und Formband ausgeregelt werden.
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Es können aber auch mechanische Mittel zur Verhinderung einer Verdrehung der beiden Endscheiben 6, 12 gegeneinander vorgesehen werden. So könnten an beiden Lagerzapfen 3, 14 Zahn- oder Kettenräder befestigt sein, die über Ketten oder Zahnriemen mit einem gemeinsamen Antrieb verbunden sind. Dadurch wäre eine Zwangssynchronisation möglich, durch die sichergestellt wäre, daß beide Endscheiben 6, 12 ihre Lage gegeneinander nicht verändern.
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In 2 der Zeichnung ist eine wellenlose Speichenwalze dargestellt, bei der auch mechanische Mittel zur Verdrehsicherung vorgesehen sind. Diese Speichenwalze entspricht weitgehend der Speichenwalze nach 1 der Zeichnung und ist bei funktionsgleichen Teilen mit gleichen Bezugsziffern versehen. Allerdings besitzt diese Speichenwalze nur einen einseitigen Antrieb 4 über einen Lagerzapfen 3. Der axiale Abstand der Endscheiben 6, 12 zueinander kann ebenfalls über Spannmittel an den Lagerzapfen 3, 14 erfolgen. Es können aber auch mindestens drei Speichenabstandsrohre vorgesehen werden, die in Längsrichtung biegesteif sind. Vorzugsweise werden in diese Rohre die Speichen 1, 10 eingezogen und im Bereich des Außenumfangs zwischen den Endscheiben 6, 12 angeordnet, um den Misch- und Auflösevorgang möglichst wenig zu beeinträchtigen.
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Als Mittel zur Verdrehsicherung sind Diagonalverspannungen vorgesehen. Dazu sind im Bereich des Außenumfangs an den Endscheiben 6, 12 mindestens drei Zuganker 15, 16, 17, Seile, Rohre oder Speichen als Diagonalverspannung angebracht. Diese Zuganker 15, 16, 17 sind dabei so angeordnet, daß sie in Drehrichtung auf Zug beansprucht werden, wodurch auf die nicht angetriebene Endscheibe 12 über die Diagonalanker 15, 16, 17 eine Kraft in Drehrichtung ausgeübt wird, die eine Verdrehung der beiden Endscheiben 6, 12 gegeneinander verhindert.
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Eine weitere vorteilhafte Verdrehsicherung ist in 3 der Zeichnung dargestellt, die mindestens sechs Diagonalanker als Diagonalverspannung enthält. Dazu sind drei Diagonalanker 15, 16, 17 wie nach 2 angeordnet und drei Diagonalanker 18, 19, 20 entgegengesetzt verspannt. Hierdurch können die Diagonalanker 15 bis 20 mit einer verhältnismäßig großen Vorspannung befestigt werden, ohne daß sich die Endscheiben 6, 12 bereits durch die Verspannung gegeneinander verdrehen. Im übrigen können diese Walzen auch in entgegengesetzter Richtung betrieben werden, ahne daß dies Einfluß auf die Verdrehsicherung hätte. Weiterhin ist bei einer derartigen Walze die Drehrichtung unabhängig von der Einbaulage.
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Die Diagonalverspannungen können als Zuganker, Speichen, Seile oder Rohre ausgebildet sein. Je nach Antriebskraft und Länge der Walze können auch mehr als drei bzw. sechs Diagonalverspannungen vorgesehen werden. Bei vorteilhafter Anordnung der Diagonalverspannung können diese auch den Auflösungs-, Misch- oder Bremsvorgang wie zusätzliche Speichen begünstigen. Bei sehr langen Speichenwalzen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, in Längsrichtung Zwischenscheiben vorzusehen, da hierdurch die zu übertragende Radialkomponente der Zugkraft erhöht wird, weil diese vom Angriffswinkel abhängig ist. Die Zwischenscheiben sind dabei ähnlich ausgebildet wie die Endscheiben 6, 12 und werden durch die Speichen und die Radialverspannungen in ihrer axialen Lage fixiert.
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In 4 der Zeichnung ist eine weitere wellenlose Speichenwalze dargestellt, bei der die Mittel zur Verdrehsicherung in den rohrförmigen Abstandshaltern integriert sind und wie Radialstabilisatoren wirken. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei kurzen Speichenwalzen vorteilhaft, weil hierbei verhältnismäßig dünne Abstandshalter als Stabilisatoren ausreichen, um die Radialkraftkomponente auf die nicht angetriebene Endscheibe 12 zu übertragen. Bei dieser Speichenwalze sind am Umfangsbereich der Endscheiben 6, 12 etwa symmetrisch zum Drehpunkt mindestens drei rohrförmige Abstandshalter 21, 22, 23 zwischen den Endscheiben 6, 12 befestigt. Diese können vorteilhafterweise auch als Zuganker ausgebildet sein, indem im Innenbereich eine Speiche, ein Seil oder ein Stab eingezogen ist, der die Endscheiben 6, 12 gegeneinander verspannt. Diese Ausführungsform ist bei längeren Speichenwalzen nur für spezielle Anwendungsbereiche einsetzbar, da die rohrförmigen Mittel 21, 22, 23 zur Verdrehsicherung in der Regel relativ große Außendurchmesser erfordern, die die Streuwirkung sehr stark beeinträchtigen würde. Allerdings könnte auch die Anzahl der Abstandsrohre 21, 22, 23 erhöht werden, soweit dies funktionsmäßig zulässig ist, um den Rohrdurchmesser gering zu halten. Bei längeren Speichenwalzen kann die Verdrehsicherheit auch durch zusätzliche Zwischenscheiben als Mittel zur Verdrehsicherung erhöht werden, an die die Rohre befestigt würden.
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Weiterhin ergibt sich insbesondere bei längeren Speichenwalzen eine vorteilhafte Verdrehsicherung durch die Kombination von Stabilisatoren 21, 22, 23 und Radialverspannungen 15 bis 20. Dies kann durch zusätzliche Zwischenscheiben weiterhin verbessert werden. Eine weitere günstige Ausgestaltung ist noch dadurch erzielbar, daß an den Rohren, Speichen, Seilen oder Stangen lose oder feste Mitnehmer vorgesehen sind. Diese Mitnehmer können sternförmig, stabförmig oder scheibenförmig ausgebildet und vorzugsweise längs zur Streu- und Förderrichtung ausgerichtet sein. Diese Mitnehmer können in seitlichem Abstand oder dicht nebeneinander an den Rohren, Speichen, Seilen oder Stäben angeordnet sein.
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Zur Verhinderung von Materialanhaftungen insbesondere zum Verhindern von Umschlingungen längerer faseriger Materialien können auch rohrförmige lose Umhüllungen um die Speichen, Seile, Stäbe oder Rohre vorgesehen werden, deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Speichen, Seile, Stäbe oder Rohre. Diese Umhüllungen können aus Metall oder Kunststoff bestehen und mit einem Längsschlitz versehen sein, so daß sie auch nachträglich aufschnappbar sind.
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Derartige Walzen eignen sich vorzugsweise zum Einsatz in Streustationen zur Herstellung von Platten wie Span-, Zementfaser-, Gipsfaser- oder Strohfaserplatten. Insbesondere sind diese wellenlosen Speichenwalzen in Mittelschicht-Streustationen und Deckschichtstreustationen vorgesehen. Dabei eignet sich die wellenlose Speichenwalze vorzugsweise beim Einsatz zum separierten Streuen von Deckschichten in Verbindung mit Windsichtern. Hierzu wird mindestens eine wellenlose Speichenwalze im Zuluftbereich des Windsichters angeordnet, so daß die Materialpartikel durch die Rotation länger in der Schwebe gehalten und vermischt werden und somit gleichmäßiger ausstreubar sind. Insbesondere kann eine derartige Streustation sowohl zum separierten als auch zum unseparierten Ausstreuen verwendet werden, indem die Windsichtung abschaltbar ausgestaltet wird.