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Metallgespinst sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen
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desselben Die Erfindung bezieht sich auf ein Metallgespinst aus Band-oder
Flachmaterial von vorzugsweise geringer Dicke im Verhältnis zur Materialbreite,
ferner auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen derartiger Metallgespinste.
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Metallgespinste der einen Gegenstand der vorliegenden Anmeldung bildenden
Art sind geeignet für die Einlagen von Filtern, für Schalldämpfereinsätze und viele
andere technische Zwecke, aber auch anstelle von Stahlbürsten als Scheuermittel,
beispielsweise
zur mechanischen Rostentfernung. Beim Einsatz derartiger
Metallgespinste zur Rostentfernung kommt es auf eine gewisse Scharfkantigkeit einer
Vielzahl nach außen weisender Gespinstabschnitte an, die gewissermaßen unregelmäßig
auftretende, kleinste Kratz- oder Schneidkanten bilden. Bei der Verwendung für Schalldämpfer-
oder Filtereinsätze kommt es hingegen auf eine Vielzahl unregelmäßig auftretender
Prallflächen sowie darauf an, ein durch einen derartigen Einsatz hindurchtretendes
Medium zu fortwährenden Richtungsänderungen zu veranlassen.
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Für Filtereinlagen, Schalldämpfereinsätze und ähnliche Zwecke, für
die auch die einen Gegenstand der vorliegenden Anmeldung bildenden Metallgespinste
verwendbar und bestimmt sind, wurden bisher Gespinste bzw. Gestricke aus Metallwolle
oder langgestreckten Metallspänen verwendet, wobei je nach Verwendungszweck unterschiedliche
Materialien und Stärken der Gespinstfasern Verwendung fanden. Gewonnen wurden derartige
Gespinstfasern durch Abschälen mehr oder weniger starker Späne von zummst langgestreckten
Metallbändern. Dabei wird die Grenze der Verarbeitbarkeit des Bandmaterials erreicht,
wenn sich beim fortlaufenden Spanabtrag die Reißfestigkeit der stetig geringere
Querschnitte annehmenden Bänder den beim Spanabtrag auftretenden Schnittkräften
nähert. Insoweit entziehen sich bei der Herstellung von Gespinstfasern für Metallwolle
etwa zehn Prozent der eingesetzten Materialmengen der weiteren Verarbeitung.
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Abfälle in dieser Größenordnung der eingesetzten Materialmengen begründen
ein äußerst unwirtschaftliches Herstellungsverfahren; sie sind demgemäß höchst unbefriedigend.
Das Ziel der Erfindung besteht daher darin, eine sinnvolle Verwendungsmöglichkeit
für solche Abfälle zu schaffen, indem diese zu Metallgespinsten verarbeitet werden.
Darüber hinaus sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, die
insbesondere zur Verarbeitung der bei der Herstellung von Gespinstfasern herkömmlicher
Art anfallenden Restdrähte, aber auch zur Herstellung von Metallgespinsten aus beliebigen
anderen Ausgangsmaterialien, z.B. aus Drähten, geeignet sind.
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Hinsichtlich des zu schaffenJ[en Metallgespinstes ist die gestellte
Aufgabe durch die Gespinstausbildung als schlauchartiges Spiralgespinst aus etwa
koaxial zueinander liegenden Spiralwindungen mit untereinander im wesentlichen gleichen
Steigungen sowie dadurch gelöst, daß die Spiralwindungen die Grundform eines Vielecks
mit abgerundeten Ecken haben und daß die Ecken einer jeweils in Steigungsrichtung
folgenden Spiralwindung um einen vorbestimmten Umfangswinkel gegenüber den Ecken
der vorhergehenden Windung versetzt sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Metallgespinst handelt es sich mithin um
einen Spiralschlauch etwa jener Art, wie sie beispielsweise als Umhüllung biegbarer
Druckschläuche im Sanitärbereich bekannt sind. Während jedoch bei den im Sanitärbereich
bekannten
Spiralschläuchen die Ränder der aneinandergrenzenden,
im Querschnitt kreisförmigen Windungen einander verzahnungsartig umgreifen und mithin
in axialer Richtung miteinander verbunden sind, besteht bei dem erfindungsgemäßen
Spiralgespinst schlauchartiger Ausgestaltung eine Verbindung benachbarter Windungen
nur dadurch, daß diese aus einem fortlaufenden Materialstreifen gewunden sind. Ein
kennzeichnendes Merkmal des erfindungsgemäßen Spiralgespinstes besteht dabei darin,
daß die in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Windungen zwar untereinander gleich
sein können, jedoch nicht, wie beispielsweise bei einer Spiralfeder, deckungsgleich
aneinanderliegen, sondern daß die wenigstens zwei Ecken einer jeden Windung gegenüber
den entsprechenden Ecken einer vorhergehenden und folgenden Windungen um jeweils
vorbestimmte Umfangswinkel versetzt sind. Eine zweckmäßige Ausgestaltung eines derartigen
Metallgespinstes kann auch dadurch gekennzeichnet sein, daß die Ecken aufeinanderfolgender
Spiralwindungen jeweils um den halben Teilungswinkel zwischen den Ecken einer Spiralwindung
versetzt sind, so daß die in der Windungsfolge jeweils übernächste Windung deckungsgleich
mit der vorletzten Windung liegt, so daß die aufeinanderfolgenden Windungen des
Spiralschlauchs ein regelmäßig wiederkehrendes Windungsmuster aufweisen.
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Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen schlauchartiger SPiralgespinste
aus Bandmaterial geht ziele Erfindung von einem
Verfahren aus,
bei dem das Bandmaterial endlos zugeführt und in nebeneinanderliegenden Windungen
mit im wesentlichen gleichbleibender Steigung zu einer schlauchartigen Spirale ausgewunden
wird. Die gestellte Aufgabe ist bei einem derartigen Verfahren dadurch gelöst, daß
das Aufwinden des Bandmaterials in einer Vielzahl aufeinanderfolgender Aufwindschritte
von vorzugs weise untereinander gleichen Drehwinkeln erfolgt, und daß die durch
die einzelnen Aufwindschritte erzeugten Windungsabschnitte, die ein Teil oder ein
Vielfaches einer Windung sein können, nach dem Aufwinden zumindest teilweise zum
Auffedern infolge der vom Aufwinden zurückgebliebenen Restspannung freigegeben werden.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmigen Windungsgänge mit einem die Steigung
vermittelnden Vorschub aufgewunden und unter Ausbildung einer schlauchartigen Spirale
aus axial aufeinanderfolgenden Windungen in Vorschubrichtung abgeführt werden, und
daß der Aufwindvorgang intermittierend in aufeinander folgende Aufwindschritte unterbrochen
und nach jeder Unterbrechung jeweils an der gleichen, durch die Bandmaterialzuführung
bestimmten Vorschubstelle neu begonnen wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dadurch gekennzeichnet sein,
daß die eine schlauchartige Spirale bildenden Windungsgänge bei jedem Aufwindschritt
um ein Axialmaß, das etwa der Steigung des in dem Aufwindschritt erzeugten Windungsabschnittes
entspricht,
in Vorschubrichtung abgeführt werden.
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Eine andere Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch gleichbleibende
Winkelgeschwindigkeit während des gesamten Aufwindvorganges, wobei Aufwindschritte
und Leerlaufphasen intermittierend abwechseln und das Aufwinden in aufeinanderfolgenden
Aufwindschritten dadurch zustande kommt, daß die Windungsabschnitte nach ihrer Erzeugung
zumindest teilweise zum Auffedern infolge der ihnen innewohnenden Restspannungen
freigegeben werden, bevor der jeweils nächste Aufwindschritt beginnt. Bei der zuletzt
beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens läuft mithin eine das
Aufwinden des Bandmaterials vermittnlnde Einrichtung gleichförmig um und lediglich
die Übertragung der von der Vorrichtung vermittelten Drehbewegung auf das Bandmaterial
wird bei gleichzeitiger axialer Abfuhr der erzeugten Spirale intermittierend unterbrochen.
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In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung zum
Durchführen eines der vorerwähnten Verfahren mit einem umlaufenden Wickeldorn und
einer Einrichtung zum Zuführen des Bandmaterials zum Wickeldorn ausgestaltet und
dadurch gekennzeichnet sein, daß der Wickeldorn als sich zu seinem einen Ende hin
verjüngendes Vieleck mit vorzugsweise abgerundeten Ecken ausgebildet und mit seinem
anderen Ende von einer motorisch angetriebenen Spindel fliegend, jedoch drehfest,
aufgenommen ist, welche Spindel axial verschieblich gelagert und mit einem Vorschubantrieb
ausgerüstet ist, der korrespondierend
zur Spindeldrehung einen
Axialvorschub und jeweils nach Erreichen einer vorbestimmten Drehung der Spindel
schlagartig deren axialen Rücklauf in die Ausgangslage bewirkt, und daß die Bandzuführeinrichtung
in der Nähe der Aufnahme des Wickeldorns in der Spindel angeordnet und etwa tangential
zum Umlaufkreis der Wickeldornecken sowie entsprechend der Steigung der zu erzeugenden
Spiralwindungen gerichtet ist. Als besonders vorteilhaft bei einer derartigen Vorrichtung
hat es sich erwiesen, wenn der aus der Spindelaufnahme herausragende Abschnitt des
Wickeldorns als Flachdorn mit zwei parallel zueinander verlaufenden Flachseiten
ausgebildet ist, während die Schmalseiten zum freien Dornende hin unter gleichen
Neigungswinkeln konvergierend verlaufen und - von der Seite gesehen - einen Kegelstumpf
bilden, über den zum freien Wickeldornende hin die fortschreitend erzeugten und
einen Spiralschlauch bildenden Spiralwindungen axial abfließen.
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Im folgenden sollen anhand der beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Spiralgespinstes und der Vorrichtung zum Herstellen eines
derartigen Gespinstes erläutert werden. in schematischen Ansichten zeigen:
Fig.
1 das schlauchartige Spiralgespinst in einer seitlichen Ansicht, Fig. 2 eine Ansicht
auf den Querschnitt des Spiralgespinstes mit Blickrichtung gemäß Pfeil II in Fig.
1, Fig. 3 in einer Schnittansicht gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 1 einen Windungsgang
für sich allein, Fig. 4 in einer Ansicht wie Fig. 3 einen anderen Windungsgang für
sich allein im Schnitt gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 eine Teilansicht
der Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchartigen Spiralgespinstes und Fig. 6
einen Schnitt gemäß Schnittlinie VI-VI in Fig. 5 durch den Wickeldorn.
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Bei dem in Fig. 1 schematisch veranschaulichten Spiralgespinst 10
handelt es sich um einen Spiralschlauch, der aus einer Vielzahl nebeneinanderliegender
Windungen 11, 12 aus Flachmaterial besteht. Die Windungen haben untereinander im
wesentlichen gleiche Steigungen und weisen ein in Gespinstlängsrichtung wiederkehrendes
Windungsmuster auf. Die Windungsquerschnitte verdeutlichen die Fig. 2 bis 4. Jede
Windung 11, 12 ist annähernd ein gleichschenkeliges Dreieck mit abgerundeten Ecken
13 bis 17 und die aufeinanderfolgenden Windungen sind jeweils so in Umfangsrichtung
gegeneinander versetzt, daß die Ecken der einen Windung immer annähernd in der Mitte
zwischen den abgerundeten Ecken der anderen Windung liegen. Ordnet man die
Ecken
13, 14, 15 der Windung 11 zu (siehe insbesondere Fig. 3), so liegen die beiden Ecken
16, 17 der Windung 12 zwischen den Ecken 13, 14 einerseits und 14, 15 andererseits
der Windung 11 und die dritte Ecke 13' der Windung 12 liegt, in der Ansicht gemäß
Pfeil II betrachtet, deckungsgleich mit der Ecke 13 der Windung 11. Insoweit ist
das Spiralgespinst, wiederum in der Ansicht gemäß Pfeil II in Fig. 1 gesehen, als
Fünfeck ausgebildet.
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In Fig. 5 ist die Vorrichtung, die in ihrer Gesamtheit mit 20 bezeichnet
wird, nur insoweit dargestellt, als für die nachfolgende Erläuterung der Arbeitsweise
erforderlich ist. Die Vorrichtung umfaßt eine drehbar und axial verschiebbar gelagerte
Spindel 21, deren eines Ende mit einer Aufnahmebohrung 22 ausgerüstet ist. Das eigentliche
Arbeitswerkzeug ist ein Wickeldorn 24, der mit einem Zapfen 23 dreh- und axialfest
in der Aufnahmebohrung 22 der Spindel 21 aufgenommen ist. Der aus der Aufnahme der
Spindel 21 herausragende Abschnitt 25 des Wickeldorns 24 besteht aus Flachmaterial,
wie Fig. 6 zeigt, dessen Schmalseiten 26, ausgehend von der Aufnahme in der Spindel,
als sich zum Wickeldornende 28 hin unter gleichen Neigungswinkeln verjüngende Konus
flächen ausgebildet sind. Die beiden anderen Begrenzungsflächen 27 des Wickeldorns
verlaufen hingegen parallel zueinander.
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In der Nähe der Aufnahme des Wickeldorns 24 in der Spindel 21 ist
eine der gewünschten Steigung der Windungsgänge entsprechend
gerichtete
Bandzuführeinrichtung 35 angeordnet, durch die, wie in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet,
das Bandmaterial 36 dem Wickeldorn zugeführt wird. Das durch die Zuführeinrichtung
35 dem Wickeldorn: zugeführte Bandmaterial wird bei 37 von den zum Wickeldornende
2& hin geneigt verlaufenden Schmalkanten 26 des Wickeldornabschnittes 25 erfaßt
und infolge der durch den Drehpfeil 30 angedeuteten Drehung des Wickeldorns auf
diesen zu der mit 10' angedeuteten Spiralform aufgewunden. Während des Aufwindvorganges
führt die Spindel 21 und damit auch der Wickeldorn eine in Richtung des Pfeils 38
verlaufende Vorschubbewegung aus, die dem Steigungsmaß der Windungsgänge entspricht.
Nachdem eine bestimmte Wickeldorndrehung erreicht ist, beispielsweise ein Drehwinkel
von 3000, wird der Spindelvorschub unterbrochen und die Spindel samt Wickeldorn
schlagartig mit gegenüber der Vorschubgeschwindigkeit merklich erhöhter Rücklaufgeschwindigkeit
in ihre Ursprungslage zurückgeführt. Dies deutet der Doppelpfeil 29 an.
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Infolge dieser Rückführung des Wickeldorns aus seiner Vorschublage
in die Ausgangslage, bei welcher Rücklaufbewegung die Spindel ihre Drehung mit gleichförmiger
Winkelgeschwindigkeit fortsetzt, gelangt das zugeführte Bandmaterial 36 kurzfristig
außer Eingriff mit dem Abschnitt 25 des Wickeldorns, so daß der bei der vorhergehenden
Tcrlaufphase aufgewundene Windungsabschnitt teilweise zum Auffedern infolge der
ihm vom Wickelvorgang her innewohnenden Restspannung auffedert.
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Nach Erreichen der Ausgangslage wird das Bandmaterial 36 erneut bei
37 von den Schmalkanten 26 des Wickeldorns erfaßt und
bei gleichzeitigem
Vorschub des Wickeldorns beginnt ein erneuter Aufwindschritt. Dieser Vorgang wiederholt
sich intermittierend, so daß bei jedem Aufwindschritt ein Windungsabschnitt erzeugt
wird, der beim jeweiligen Axialrücklauf des Wickeldorns in seine Ausgangslage teilweise
auffedert.
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Darüber hinaus wird durch den intermittierenden Axialvorschub und
Rücklauf des Wickeldorns das nach und nach durch Aufwinden des Bandmaterials 36
erzeugte Spiralgespinst in Richtung des Pfeils 38 axial vom Wickeldorn abgeführt
und beim Abgleiten vom Wickeldorn federn die Windungsgänge infolge der ihnen noch
innewohnenden Restspannungen für das erfindungsgemäße Spiralgespinst typischen Windungsmuster
auf.
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