DE2552892A1 - Maschine zur herstellung von wirrfaservliesen - Google Patents

Description

Maschine zur Herstellung von Wirrfaservliesen

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung von Wirrfaservliesen und insbesondere eine solche, bei der eine Fasermatte einer rotierenden Vorreissertrommel zugeführt wird, die einzelne Fasern von der Matte abkämmt. Die Fasern werden dabei von der Vorreissertrommel durch Zentrifugalkraft und mit Hilfe eines Luftstroms abgenommen, der in tangential er Richtung an der Vorreissertrommel vorbei strömt. Die abgenommenen Fasern werden in dem Luftstrom verteilt zu einem sich bewegenden, gelochten Verdichter gefördert, auf dem sie wahllos abgelegt werden, so daß das Wirrfaservlies entsteht. Die Vliese eignen sich zur Herstellung von qualitativ hochwertigen, nicht gewebten Stoffen mit Hilfe bekannter chemischer oder mechanischer Verbindungstechniken bzw. -verfahren.

Da die zwischen der Vorreissertrommel und dem Verdichter befindliche Leitung im allgemeinen waagerecht verläuft, sind die bekannten Maschinen der obigen Art in Bezug auf ihrer Hauptarbeitsrichtung in etwa waagerecht aufgebaut und nehmen daher eine erhebliche Grundfläche in Anspruch. Wenn eine Faserzufuhreinrichtung an der Vliesbildungsmaschine angebracht wird, wie dies heut-

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zutage üblicherweise der Fall ist, ist die von der Kombination aus Faserzufuhreinrichtung und Vliesbildungsmaschine beanspruchte Grundfläche besonders groß, und Grundfläche ist bekanntlich teuer.

Nicht-gewebte Stoffe werden aus Vliesgebilden durch chemisches Verbinden oder durch mechanisches gegenseitiges Verhaken der Fasern hergestellt. Die trockenen geformten Gebilde können chemisch durch bekannte Mittel verbunden werden, so beispielsweise durch Aufbringen von Klebstoffen mittels Sprühstrahlen oder im Tauchverfahren. Eine Verbindung lässt sich aber auch durch Verwendung von Fasern erzeugen, die einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisen und mit nicht klebenden Fasern durch Wärme und Druck eine Bindung eingehen. Eine mechanische Verbindung kann durch Vernähen oder Heften erfolgen. Sie kann aber auch durch Lochen oder Eindrücken bewirkt werden, um dadurch die Festigkeit und Beständigkeit des Materials zu verbessern. Die Qualität jedes derartigen nicht-gewebten Stoffes, der durch diese Fertigbehandlungsverfahren hergestellt wird, hängt von der Qualität und Homogenität des Vliesgebildes ab, das behandelt oder fertig bearbeitet wird.

Gespinste, die sich zur Herstellung von Wirrfaservliesengebilden eignen wurden bisher durch aerodynamische Formgebungsvorrichtungen hergestellt, wie sie beispielsweise durch die Firma Rando Machine Corporation gebaut und unter der Bezeichnung "Rando-Webbers" bekanntgeworden und in den US-PS 2 451 915, 2 700 188, 2 890 497, 3 535 187, 3 512 218 und 3 768 119 beschrieben sind.

Nicht-gewebte Stoffgebilde, die durch aerodynamische Vorrichtungen geformt werden, werden normalerweise durch Aufschließen und Vermischen verschiedener Fasern erzeugt, wodurch die faserförmige Masse in einzelne Fasern zerlegt wird. Die aufgeschlossenen Fasern werden zu einer einheitlichen Liefer- oder Zufuhrmatte geformt. Das öffnen oder Aufschließen der Fasern und die Bildung der Zufuhrmatte sind für die am Ende vorhandene Vliesstruktur von außerordentlich wichtiger Bedeutung, da jede Ungleichförmigkeit oder unzureichender Aufschluß zu unerwünschten Unregelmäßigkeiten in dem entstehenden Produkt führen.

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Die gleichmäßige Zufuhrmatte wird über eine mit Zähnen besetzte oder eine bekleidete Förderrolle zu einer in gleicher Weise bedeckten Vorreissertrommel gefördert, wobei ein Luftstrom veranlasst wird, sich über die Oberfläche dieser Vorreissertrommel zu bewegen, und zwar entweder mit Hilfe eines Überdrucks oder eines Unterdrucks der Luft. Die Vorreissertrommel wird mit einer hohen Drehzahl gedreht, um auf diese Weise die Fasern von der Zufuhrmatte zu kämmen und in den Luftstrom einzugeben, wobei beabsichtigt ist, einzelne Fasern zu fördern und nicht Ballen oder Faserhaufen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein aerodynamisches Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, durch die mit hoher Geschwindigkeit gleichmäßige Stoffbahnen oder -gebilde ausgezeichneter Qualität aus gleichmäßigen Zufuhrmatten, die aus faserförmigen Materialien bestehen, hergestellt werden können. In diesem Zusammenhang soll eine Vliesbildungsmaschine geschaffen werden, die kompakter aufgebaut ist als die bekannten Maschinen dieser Art und nur eine minimale Grundfläche einnimmt. Dabei soll auch eine aus einem Faserförderer und aus einer Vliesbildungsvorrichtung bestehende Maschinenkombination geschaffen werden, die noch weitaus kompakter aufgebaut ist, als bekannte Kombinationen dieser Art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, mit denen die Fasern durch einen sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Luftstrom, in dem sie stark dispergiert sind, in den Maschinen der genannten Art in Abwärtsrichtung durch eine senkrechte Leitung zu einer Verdichtersieboberfläche gefördert werden, die sich rechtwinkelig zu der Strömung in der senkrechten Strömungsbahn bewegt und dabei die Fasern auf einer verhältnismäßig großen Oberfläche abgelagert werden, so daß auf dem sich bewegenden Sieb ein Wirrfaservlies entsteht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausflihrungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 eine schematische senkrechte Schnitt-ansicht einer Kombination aus Faserfördereinrichtung und Fasermattenbildungsmaschine, gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine senkrecht Schnitt-ansicht in einem größeren Maßstab, aus der der Verdichtergebläseabschnitt der Maschine ersichtlich ist,

Fig. 3 eine Teil Schnittansicht im rechten Winkel zur Ansicht von Fig. 2,

Fig. 4 eine senkrechte Schnittansicht im Maßstab der Ansicht von Fig. 2, aus der die Vorreissertrommel und die Leitung zum Transport der Fasern von der Vorreissertrommel zum Faservliesverdichter der Maschine ersichtlich sind,

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht des Hauptgebläseleitungsabschnitts der Maschine, wobei Teile weggebrochen sind,

Fig. 6 eine schematische senkrechte Längsschnittansicht einer Kombination aus Faserfördereinrichtung und Fasermattenbildungsmaschine, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine Schnittansicht der Maschine von Fig. 6 längs der Linie 7-7 in Fig. 6j und

Fig. 8 eine stark vergrößerte Teilansicht der Vorschubwalze, Vorschubplatte, Vorreissertrommel, Druckluftkammer und des Abnahmestabs dieser Maschine.

Die im folgenden beschriebene Maschine stellt eine Verbesserung der in der US-PS 3 768 119 beschriebenen Maschine zur Bildung von Vliesen aus faserförmigen Material dar. Bei der verbesserten Maschine werden Fasern irr einem Luft- oder Gasstrom verteilt, der unter Einwirkung der Schwerkraft sich in

Abwärtsrichtung bewegt, und werden dann auf einem sich waagerecht bewegenden Verdichtersieb gesammelt, dessen Richtung rechtwinkelig zu der Luft- und Faserstromrichtung verläuft, um auf diese Weise eine willkürliche Ausbildung der Faservliesstruktur zu erreichen.

Zu diesem Zweck werden die Fasern, die beispielsweise rohe Textil fasern oder Naturfasern aus Wolle, Baumwolle oder Holz sein können, mit einer gleichförmigen Anfangsgeschwindigkeit von wenigstens 1500 m/Minute und vorzugsweise zwischen 3300 und 7000 m/Minute senkrecht oder lotrecht zu dem Bildungssieb und durch eine Expansionskammer gefördert, die einen in etwa rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei zwei Wände einen Winkel von weniger als 15° und vorzugsweise weniger als 11° miteinander einschließen und zwei Wände nicht mehr als 5° aus ihrer senkrechten Lage abweichen, vorzugsweise jedoch 3° oder weniger, so daß diese Expansionskammer von der Vorreissertrommel aus in Richtung auf das Verdichtersieb einen sich vergrößernden Querschnitt besitzt.

Der Luft- oder Gasstrom wird so gesteuert, daß die Fasern oder faserförmigen Teilchen in einen Bereich geschleudert werden, in dem stabile Strömungsbedingungen herrschen und der sich unmittelbar an der Zustromseite der Faserströmung befindet. Dieses Hineinschleudern der Fasern erfolgt mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit der Luftströmung (V), die das 0,25 bis 1,5-fache der anfänglichen Fasergeschwindigkeit und vorzugsweise das 0,5 bis 1,2-fache dieser Geschwindigkeit beträgt.

Die Fasern werden vorzugsweise auf das Verdichtersieb in einer Menge zwischen 0,9 und 4,5 kg/h cm Maschinenbreite oder Luftstrombreite geworfen, obgleich die Vorrichtung auch für geringere und höhere Betriebsmengen geeignet ist. Das Mengengewicht des Luftstroms wird gewöhnlich durch die in der US-PS 3 535 187 beschriebene Formel bestimmt und hängt von der Fasermenge ab sowie dem Gewicht und der Größe der Fasern.

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Die Luftstrombedingungen werden so gesteuert, daß ein verhältnismäßig dünner Faserstrom erzeugt wird, dessen Dicke im Anfangszustand weniger als 6mm und vorzugsweise weniger als 3mm betragen kann. Die Dicke des abwärts gerichteten Faserstroms vergrößert sich etwas, wenn sich der Strom durch die Expansionskammer hindurchbewegt, wobei jedoch der Strom nicht dicker als 12 bis 25mm werden sollte, wenn er sich der Verdichteroberfläche nähert.

Die Faserteilchen erhalten ihre Anfangsgeschwindigkeit durch die Zentrifugalkraft der Vorreissertrommel und werden in die Bewegungsbahn des Luftstroms in tangentialer Richtung zur Vorreissertrommel eingespeist sowie in vertikaler Richtung abwärts zur Oberfläche der Vorreissertrommel.

Die Oberflächengeschwhdigkeit der Vorreissertrommel sollte wenigstens 1500 m/Min, und vorzugsweise für textile Rohfasern zwischen 3300 und 6600 m/Min, betragen, obgleich für Holzfasern Geschwindigkeiten von 6600 m/Min, oder darüber notwendig sein können.

Die Förder- oder Liefervorrichtung erzeugt kontinuierlich eine gleichmäßige Fasermaterialzufuhr auf die Oberfläche der rotierenden Vorreissertrommel und zwischen ein in geringem Abstand vorhandenes, gekrümmtes Hinterteil der Nasenstange, um auf diese Weise die Fasern dicht auf der Trommel oberfläche zu halten, bis sie in den Luftstrom eintreten und von der Vorreissertrommel abgenommen werden. Das faserförmige Material wird auf diese Weise in einer vertikalen Ebene abwärts in den Venturi-Teil an dem oberen Punkt der Expansionskammer hineingeschleudert. Der Vorreissertrommelzylinder ist von der äußeren Wand der Expansionskammer entfernt gelagert, befindet sich jedoch in einer solchen Nähe zu dieser Wand, daß ein kleiner Bogen der Zylinderoberfläche dem Luftstrom ausgesetzt ist und an dem besagten Punkt die eine Seite des Venturi-Teils bildet.

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Die Eintrittsluftstromleitung lenkt einen stabilen Luftstrom mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und geringer Turbulenz sowie frei von Wirbeln in die Bewegungsrichtung des VorreissertrommelZylinders sowie in eine Abwärtsrichtung, wobei von dem durch die Schwerkraft verursachten Druck Gebrauch gemacht wird. Die Grenzschicht, die auf der Oberfläche der Vorreissertrommel aufgebaut wird, wird durch Benutzung eines Abnahmestabs unterbrochen, der sich in der Leitung an einer Stelle maximaler Scherwirkung befindet, und zwar unmittelbar unterhalb der Vorreissertrommel und am Anfang der Expansionskammer, so daß eine gesteuerte geringe Turbulenz in der Luftschicht erzeugt wird, durch die die faserförmigen Teilchen sich hindurchbewegen müssen.

Ein herkömmlicher Typ des VorreissertrommelZylinders, dessen Oberfläche mit einem metallischen Kardenüberzug versehen ist, der wenigstens 25 Punkte pro Quadratzoll Oberfläche und vorzugsweise zwischen 50 und 80 Punkte pro Quadratzoll aufweist, hat sich zum Abkämmen der einzelnen Fasern von der Zufuhrmatte und zum Hineintreiben dieser Fasern in den Luftstrom als geeignet erwiesen. Die gekrümmte glatte Oberfläche des Hinterendes der Nasenstange ist in einem geringen Abstand von der Oberfläche der Vorreissertrommel angeordnet, so daß ein enger Kanal entsteht, in dem die Fasern auf die Punkte des Drahtgewebeüberzugs oder der zylindrischen Oberfläche bis zum Abwurfpunkt in den Venturi-Teil und den sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Luftstrom gefördert werden. Die Länge dieses gebogenen Abschnitts der Nasenstange sollte ein Kreissektor sein, dessen Mitte durch den reduzierten Radius der Vorreissertrommel, vermehrt um den Spalt oder den Durchgangsweg bestimmt wird, so daß sich der Bogen wie folgt ergibt

wobei R = der fertige Radius der Vorreissertrommel ist,

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vermehrt um den Durchgangsweg zwischen der Vorreissertrommel oberfläche und der gekrümmten Wand des Hinterteils der Nasenstange.

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. . .
wobei pi =

¹⁸° und

^ = der Winkel in der Mitte der Vorreissertrommel , der dem Radius gegenüberliegt.

Der Winkelabstand QC sollte zwischen 15 und 40° betragen und vorzugsweise zwischen 17 und 37°. Der Spalt zwischen der Oberfläche des gekrümmten Abschnittes des Nasenstangenhinterteils und den Spitzen der Vorreissertrommelzylinderzähne sollte weniger als 0,5 mm und vorzugsweise zwischen 0,38 und 0,25 mm betragen. Der Spalt zwischen der Nasenstange an der Stelle, an der die Spitze der Nasenstange sich der Vorrei ssertrommel oberfläche nähert, sollte weniger als 0,3 mm und vorzugsweise zwischen 0,18 und 0,07mm betragen.

Die Oberflächengeschwindigkeit der Vorreissertrommel liegt zwischen 1500 m/Min, bis über 6600 m/Min. Die Oberflächengeschwindigkeit sollte so .hoch wie gerade noch möglich sein, ohne daß eine Beschädigung der zu behandelnden Fasern erfolgt, und der Vorreissertrommelzylinder sollte für diese große Oberflächengeschwindigkeit ausgelegt sein und auch so ausgewuchtet sein, daß nur eine minimale Schwingung auftritt. Der Zylinderdurchmesser sollte nicht zu groß sein, da die Fasern in einem nur kurzen Abstand tangential aufgeschleudert werden, bevor sie Bewegungsenergie verlieren, jedoch ist ein Durchmesser zwischen 23 und 50 cm erforderlich, um zu der verlangten Oberflächengeschwindigkeit.zu passen und die Schwingung auf großen Maschinen zu verringern.

Die Expansionskammer bildet eine Leitung, durch die sich ein Luftstrom mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und geringer Turbulenz neben dem Vorreissertrommelzylinder und in Richtung auf das Faserverdichtersieb hindurchbewegt. Die Expansionskammer ist so geformt, daß im wesentlichen alle Faserteilchen, die von der Fördervorrichtung abgegeben werden, in dem Luftstrom transportiert werden, der einen dünnen Strom von weniger als 6mm Dicke und vorzugsweise weniger als 3mm Anfangsdicke gebileet. Dieser Strom wird von Schichten

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hoher Turbulenz, ungleichmäßiger Strömung oder getrennter Strömung ferngehalten.

Die Expansionskammer weist vorzugsweise einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die Querschnittsfläche vergrößert sich in dem Maße, wie sich die Kammer dem Verdichtersieb nähert, wobei die nachteiligen Wirkungen einer Grenzschichtabsonderung durch Verwendung einer sich zu rasch erweiternden Leitung dadurch vermieden werden, daß Diffusorwinkel zwischen den Wänden in Richtung des breitesten Querschnitts Anwendung finden,die unter 15° liegen und vorzugsweise weniger als 5°, bezogen auf die Senkrechte, für die anderen beiden Wände betragen. Die Kammer sollte senkrecht sein und rechtwinkelig zu dem Verdichtersieb verlaufen und von dem Abwurfpunkt bis zum Verdichtersieb keinerlei Krümmung aufweisen. Die Faserströmung sollte in der Expansionskammer zentriert sein und soll sich in einer gesteuerten bzw. kontrollierten Weise ausdehnen können, um die kinetische Energie der Teilchen zu verringern, wenn sie sich der Verdichteroberfläche nähern.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Eintrittsluftleitung an eine herkömmliche Luft- oder Gaszufuhrvorrichtung angeschlossen, um einen Luftstrom geringer Turbulenz und minimaler Wirbel Verluste zu bilden. Die erforderliche Luftzufuhr erfolgt normalerweise über Zentrifugalgebläse, die Luft in einen außerordentlich gleichmäßigen Kanal einblasen, der bei der bevorzugten Ausführungsform von Strömungsverteil einrichtungen, beispielsweise Flügel, perforierten Platten und Wabenteilen gebildet wird. Diese Vorrichtungen verringern die Turbulenz und Wirbelstromverluste und difundieren und glätten den Luftstrom. Die Luft wird in typischer Weise durch eine Wabenzellstruktur gedrückt, die einen einheitlichen Querschnitt aufweist. Die wirksamste Zellengröße hängt von der verwendeten Luftgeschwiridigkeit ab, wobei jedoch in einer Zelle mit einer Diagonalen von 4,85 mm Länge und etwa 100 mm Tiefe das Wandmaterial relativ dünn ist. Ein Wert von 0,25mm hat sich als am besten geeignet erwiesen. In einigen Fällen hat sich eine Wabenabschnittiefe von über 100 mm als nützlich erwiesen, wobei jedoch 150mm nicht überschritten werden sollten. Der Luftkanal hat normalerweise

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dieselbe Breite wie der Venturi-Abschnitt, in den die Fasern geworfen werden, und ist in der anderen Querschnittsabmessung um das mehrfache größer. Somit ist die Lufteintrittsgeschwindigkeit in dem größeren Luftkanal, in dem die Luftglätteeinrichtungen und Difusoreinrichtungen angeordnet sind, sehr viel geringer als in der kleineren Leitung an dem Venturi-Abschnitt, die eine gleichmäßige Geschwindigkeit über die Breite und Tiefe der Eintrittsleitung erzeugt und eine Beschleunigung der Luft sowie eine Beseitigung der Turbulenz ermöglicht.

Die Geschwindigkeitseinwirkung über die Breite der Leitung an der Stelle, an der die Luftströmung in den Venturi-Abschnitt und im hineingeschleuderten Faserstromeintritt sollte weniger als - 10% und vorzugsweise weniger als - 5% betragen. Die durchschnittliche Turbulenzintensität oder Standardabweichung der Geschwindigkeitsänderung an dieser Stelle ist kleiner als 17% und vorzugsweise kleiner als 8%. Diese Werte beziehen sich auf den Teil der Luftströmung, der sich unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt befindet und an der Stelle, an der der Faserstrom mit dem eintretenden Luftstrom vermischt wird. Es wurde gestgestellt, daß dann, wenn die Turbulenzintensitäten groß sind, große Wirbelströme oder Wirbelwalzen in diesem Bereich auftreten, und das Geschwindigkeitsprofil instabil ist, wodurch eine Eintrittsströmung erzeugt wird, die die Faserteilchen veranlasst, in der Expansionskammer zu dispergieren, wodurch wiederum Schwankungen und pulsierende Bewegungen des Faser-Luft-Gemisches erzeugt werden, die zu übermäßiger Lochbildung in der Vliesstruktur führen. Die durch die Leitung und den Venturi-Abschnitt strömende Luft sollte gesteuert werden, um dadurch die Strömung zu vergleichmäßigen und die Turbulenz zu verringern sowie die Geschwindigkeitsverteilung zu glätten. Dies geschieht durch Einstellung des Strömungsteilerrohres.

Es wurde festgestellt, daß Vliesausrisse oder -löcher aufgrund einer nicht gleichförmigen Luftströmung erfolgen, deren Profil und Wirbel an den Grenzschichten längs der Wandung der Expansionskammer erzeugt werden.

Es kann gezeigt werden, daß neben der Wandoberfläche eine Schicht exis-

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tiert, durch die eine Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Faser-Luft-Gemisch und der Oberfläche übertragen wird. Der gesamte Reibungswiderstand zwischen dem Faserstrom und der Oberfläche tritt in dieser Schicht auf. Die Grenzschicht besteht aus einer Anzahl dünner paralleler Strömungsbänder, von denen jedes eine etwas höhere Geschwindigkeit als das nach innen zu benachbarte Band aufweist. Die unmittelbar neben der Oberfläche der Wand vorhandene Strömung scheint an der Oberfläche festzuhängen, so daß sie die Geschwindigkeit Null hat. Außerhalb dieser Oberfläche weist das nächste Strömungsband eine extrem geringe Geschwindigkeit auf, und jedes folgende Band oder jede folgende Schicht weist dann eine etwas höhere Geschwindigkeit auf als ihre nach innen zu benachbarte Schicht, bis die Strömungsschicht erreicht wird, die annähernd die volle Geschwindigkeit des Fasergemisches in der Mitte der Kammer besitzt. Dieses letzte Strömungsband befindet sich außerhalb der Grenze der Grenzschicht, und kein Faserwiderstand wird jenseits dieser äußeren Grenze auf die Wandoberfläche der Kammer übertragen und vorhandene Wirbel bewirken nicht, daß die Fasern in die turbulente Strömung hineingezogen werden und dadurch Faserklumpen in diesen Wirbeln erzeugt werden.

Die Grenzschichtdicke ist wichtig und lässt sich aus der folgenden Formel errechnen:

d = 5,83 φ 1/2^Λ-/ϊ7
darin bedeuten

d = Grenzschichtdicke

R = Reynoldszahl

1 = lineare Länge der Wandoberfläche

χ = linearer Abstand, in dem "d" berechnet wurde

Die Strömung innerhalb der Grenzschicht kann linear oder turbulent sein, und zwar gemäß der jeweiligen Stelle vom Eintritt zur Expansions kammer. Unter gewissen Strömungsbedingungen innerhalb der Vorrichtung verlässt die Grenzschicht die Oberfläche und wickelt sich auf zu einem Wirbel oder einer Wirbelwalze, die sich abtrennt und zu einer momentanen Bildung von

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Faserbüscheln"Tührt, die zu dem auf dem Verdichtersieb gerade geformten Vliesgebilde gefördert werden.

Die Grenzschichtdicke wächst mit dem Abstand vom Eintritt zur Expansionskammer proportional' der Quadratwurzel der Entfernung entlang der Wandoberfläche und auch der Reynold's'zahl der Strömung.

Die Grenzschicht ist ständig vorhanden, solange sich der Faserstrom in der Kammer befindet und verhältnismäßig geringe Geschwindigkeiten herrschen. Demnach findet bei kleinen Faserdürchsätzen keine Abtrennung statt, sobald jedoch die Fasermenge vergrößert wird, tritt eine Geschwindigkeitsabtrennung an einem gewissen Punkt auf und setzt sich dann solange fort, bis ein Wegbrechen von der Grenzschicht bewirkt wird, wodurch die oben erwähnten Wirbel gebildet werden. ■■■■■-■·.··■

In der Expansionskammer wurde festgestellt, daß an dem Eintritt oder an der Stelle, an der die Expansion unmittelbar unterhalb des Venturi-Abschnitts beginnt, die Strömung über eine kurze Entfernung laminar ist. Darauf folgt eine kurze Länge, in der s'ich die Strömung von laminar in turbulent ändert, und gerade in diesem Bereich ist die Strömung instabil. Die Länge der Übergangsperiode der Schicht hat sich als etwa genau so lang erwiesen, wie der laminare Strömungsabschnitt. Nach diesem Abschnitt wird die Grenzschicht stark turbulent, bis sich ein Wirbel ausbildet.

In dieser Turbulenten Schicht findet die Energieübertragung durch die Faserteilchen' höherer Geschwindigkeit statt, die sich nach innen zu bewegen und ihre Energie durch Stoß abgeben, so daß der Abrisspunkt dort liegt, wo die Widerständseriergie in diesem Strömungsabschnitt nicht schnell genug von der Grenzschicht absorbiert werden kann. Dann wird nämlich die Energie in die auf diese' Weise geformten Wirbel gespeist. Dies geschieht eher bei Fasern kurzer Länge, wiebeispielsweise Holzfasern und den Texti!materialien mit einem Titfer kleinen' Den'iers.

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Ein weiteres Problem, das von der Grenzschichtströmung verursacht wird, betrifft die Druckschwankungen innerhalb der Schicht. An dem Abrisspunkt oder der Stelle der Wirbelbilding kann eine Strömung entstehen, die entgegengesetzt zur Richtung des Hauptfaserstroms verläuft, so daß in diesem Luftrückstrom entlang der Kammerwandungsoberfläche ein überdruck erzeugt wird, der Faserteilchen in diese Bahn hineinzieht und auf diese Weise das Entstehen des Wirbels selbst unterstützt. Es besteht die Möglichkeit, diesen Trenn- oder Abrisspunkt durch Erzeugung einer Luftströmung hoher Geschwindigkeit zu steuern, so daß er durch die Grenzschicht in der ganz allgemein in der US-PS 3 768 119 beschriebenen Weise hindurchwandert.

Der Obergang hängt also von der Rauhigkeit der.Wandung ab. Wenn die Rauhigkeit gering ist, liegt die entstehende Wirbelbildung unter der Schwelle des Abrisspunktes und hat keine Auswirkung. Wenn jedoch die Rauhigkeit groß ist, dann werden die Wirbel in die Strömung übertragen, sobald sie entstehen.

Die Verwendung des Venturi-Abschnitts und der großen Lufteintrittskammer verringert die Bildung von willkürlichen Wirbel strömen. Erfindungsgemäß wird das Entstehen von Wirbelströmen dadurch verhindert, daß über die Breite der Expansionskammer und des Venturi-Abschnitts ein gleichmäßiges bzw. einheitliches Luftgeschwindigkeitsprofil geschaffen wird, also in dem Bereich, in dem die Fasern in den Luftstrom eingespeist werden.

Bei einer normalen aerodynamischen Vliesbildungsvorrichtung wird das Vlies aus einer Aufeinanderfolge von extrem dünnen, sich überlappenden Flächen aufgebaut, wobei jede Fläche oder jeder Bereich aus einer willkürlichen Anordnung von Fasermaterialien besteht. Diese sich überlappenden Flächen werden normalerweise Schindel ebenen genannt. Die Länge dieser Schindelebenen ist direkt proportional der Länge des Formungskammerbereiches und der Dicke des Fasergebildes. Aufgrund der Verwendung einer schrägen Luftströmung und eines geneigten Verdichtersiebs verschlechtert sich die

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Qualität der Faseranordnung mit zunehmender Produktionsgeschwindigkeit. Die vorliegende Erfindung bedient sich eines konzentrierten Faser- und Luftstroms hoher Geschwindigkeit, der normalerweise etwa 3 cm dick ist, wenn er die Verdichteroberfläche erreicht. Dieses faserförmige Material wird in aufeinanderfolgenden sehr kleinen, sich überlappenden Schindelebenen auf einem waagerechten Sieb abgelagert. Die Ausbreitung der Faserbildung innerhalb dieser Ebenen lässt sich durch die Änderung des in die Expansionskammer hineinerfolgenden Luftstroms bewirken, und zwar durch Benutzung von Luftströmungsaufteilelementen, wie beispielsweise eines Strömungsteilerrohres und bei der bevorzugten Ausführungsform des hier beschriebenen Gegenstandes von Eintrittschlitzen an der Luftzufuhrkammer und in dem Vorreissertrommelabnahmestangenbereich der Leitungswandung.

Die Verwendung verschiedener Öffnungsgrößen in den Luftstromverteilungseinrichtungen innerhalb der Eintrittsleitung beeinflusst ebenfalls die Struktur des faserförmigen Vliesgebildes auf dem Verdichtersieb.

Ein weiteres.Merkmal der bevorzugten Ausführungsform der hier beschriebenen Vorrichtung betrifft eine Eintrittsstromverteilereinrichtung innerhalb der Wandung der Eintrittskammer und auch unmittelbar unterhalb des Faserabnahmestabs. Diese Einrichtung besteht aus einer perforierten Platte, die an einer Öffnung in der Wand fest angebracht ist und mit einem einstellbaren, massiven Deckel abgedeckt ist, so daß die offene Fläche der Eintrittsöffnung in Anpassnung an die auf dem Verdichtersieb befindliche Faservliesstruktur dadurch verändert werden kann, daß Außenluft in die Maschine einströmen kann. Die perforierte Platte hat normalerweise eine offene Fläche von etwa 42% und ist mit einer versetzten Lochanordnung versehen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

In Figur 1 bezeichnet 20 den Zuführungsteil und 21 den Faservliesteil der erfindungsgemäßen Maschine.

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Der Zuführungsteil ist mit einem Trichter 25 versehen, in den Fasermaterial aus einem herkömmlichen öffner durch eine Leitung 26 hineingefördert werden kann. Eine Durchgangsöffnung 27 erstreckt sich quer über das obere Ende des Trichters an dessen einer Seite, wodurch die in das Fasermater-al hineingezogene Luft in die Atmosphäre entweichen kann.

Das Fasermaterial fließt von dem Trichter durch die Öffnung 29 in einen Vorratsbunker 30. Von dort aus wird das Fasermaterial zum Vliesbildungsteil der Maschine gefördert. Der dargestellte Fördermechanismus ist dem in der US-PS 2 890 497 gezeigten Mechanismus ähnlich.

Dieser Fördermechanismus weist ein endloses Transportband 32 auf, das im unteren Teil des Vorratsbunkers angeordnet ist und auf den mehrere, vorzugsweise aus Holz bestehenden Latten 34 befestigt sind. Das Transportband 32 ist so gelagert, daß es über Riemenscheiben 36 und 38 läuft, die an Wllen 40, 42 befestigt sind, welche ihrerseits in den Seitenwänden des Vorratsbunkers geführt werden.

Das Transportband fördert das Rohmaterial aus der benachbarten öffnung 29 zu einem Aufzugsförderer 45, der über Riemenscheiben 46 und 47 läuft, die wiederum an Wellen 48 und 49 befestigt sind, welche ihrerseits in den gegenüberliegenden Seitenwänden des Vorratsbunkers 30 geführt werden. Der Aufzugsförderer ist mit mehreren Stegen 50 versehen, die in die Stifte 52 eingebettet sind. Das Förderband ist nach oben geneigt, und die Stifte 52 sind in Bewegungsrichtung des Bandes geneigt. Die Stifte 52 erfassen Rohoder Grundmaterialbüschel von dem bodenseitigen Transportband 32 und tragen diese Büschel dann nach oben in Richtung zum oberen Ende des Vorratsbunkers, wenn das Förderband 25 aufwärts läuft.

In dem oberen Teil des Vorratsbunkers ist ein endloses Abstreifband 55 angeordnet, das mit dem Aufzugsförderer 45 zusammenarbeitet. Dieses Abstreifband ist ein endloser Riemen, der über Riemenscheiben 56 und 57 läuft, die

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an den Wellen 58 bzw. 59 befestigt sind, welche ihrerseits in den Seitenwänden des Vorratsbunkers geführt werden. Das Abstreifförderband 55 trägt mehrere Stege 60,in die wiederum Stifte 62 eingebettet sind, welche in Bewegungsrichtung des Abstreifförderbandes geneigt sind.

Die Riemenscheibe 57, die das Abstreifförderband antreibt, kann von einem Motor 61 getrieben werden, der oben auf dem Einführungsteil befestigt ist. Der Antrieb erfolgt dann über eine Riemenscheibe 63 auf der Ankerwelle des Motors, den Riemen 64 und die Riemenscheibe 66, die wiederum mit der Riemenscheibe 57 auf derselben Welle sitzt.

Die Aufgabe des Abstreifförderbandes 55 besteht darin, die Materialbüschel, die von den Stiften 52 des Aufzugsförderers nach oben transportiert werden, abzureissen und zu verkleinern und das überschüssige Material von dem Aufzugsförderer zu entfernen und es dem Beschickungsende des Vorratsbunkers zuzuführen. Das Abstreifförderband entfernt überschüssige Fasern von den Stiften 52 des Aufzugsförderers, wobei nur kleine Faserbüschel auf den'einzelnen Stift 52 zurückbleiben.

Die auf den Stiften 52 des Aufzungsförderers verbleibenden Faserbüschel werden durch Saugwirkung von diesen Stiften abgestreift. Ein nicht dargestelltes Sauggebläse herkömmlicher Bauart ist in einem Gehäuse 65 (Figur 1 und 2) angeordnet und saugt die Faserbüschel über eine Leitung 67, die zwischen der Deckel platte 68 des Vorratsbunkers und dem oberen Ende des Aufzugsförderers 45 ausgebildet ist, zwischen die Wände 70 und 71 der Faserschurre 73.

Das Sauggebläse zieht die Fasern durch die Schurre hindurch auf den rotierenden, durchbrochenen Verdichter 75 herkömmlicher Bauart, der sich auf einer Welle 72 dreht, die in dem Siebkasten 74 geführt wird. Neben dem Verdichter 75 sind Walzen 78, 79 und 80 (Figur 2} angeordnet, die mit dem Verdichter bei der Herstellung einer Fasermatte zusammenarbeiten. Die Luft wird über die

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Stifte 52 durch die Leitung 67 und die Schurre 73 gesaugt, so daS die Fasern zwischen dem rotierenden Verdichter 75 und der Wand 71 der Schurre angehäuft oder verdichtet werden.

Der Verdichter ist an beiden Enden offen, und seine gegenüberliegenden Enden sind durch Leitungen 82, 84 (Figur 3) mit einer Sammelkammer 86 verbunden, die an ihrem oberen Ende offen ist und mit Hilfe der kurzen Leitung 88 mit dem Gehäuse 65 und dem Sauggebläse in Verbindung steht, das sich in diesem Gehäuse befindet. Das Gebläse drückt die Luft durch die öffnung 90 an dem einen Ende des Gehäuses ins Freie. Das Gebläse wird von einem nicht dargestellten Motor üher eine Riemenscheibe 92 (Figur 1) angetrieben, die an einer Welle 94 befestigt ist, welche ein nicht dargestelltes Schneckenrad oder ein anderes geeignetes Getriebeelement antreibt, das mit dem Gebläse verbunden ist.

Der Zuführungsteil der Maschine wird auf Rollen 124 (Figur 1) getragen, die auf Führungsschienen (126) laufen, welche auf der Deckelplatte 128 des Grundkörpers der Maschine befestigt sind.

Die Bewegungsgeschwindigkeit der durch die Faserschurre strömenden Luft wird durch einstellbare Prallflügel 95 (Figur 2) gesteuert, die in der Sammelkammer drehbar gelagert sind und sich mit Hilfe des Hebels 96 einstellen lassen, der bei 91auf einem Tragarm 93 verschwenkbar angebracht ist, welcher seinerseits an dem Siebkasten 74 befestigt ist. Der Hebel ist bei 97 mit dem einen Ende einer Betätigungsstange 98 drehbar verbunden, die bei 99 mit einem Stab 100 in Drehverbindung steht, der seinerseits durch Arme 101 mit Gelenkzapfen 102 drehbar verbunden ist, auf denen die Prall blätter 95 montiert sind.

Die Fasermatte wird von dem Verdichter 95 durch die Abnahmewalze 80 abgenommen und in den Einzugsspalt hineingeführt, der sich zwischen einer herkömmlichen Vorschubwalze 110 und einer herkömmlichen Vorschubplatte 112 befindet, die in der üblichen Weise montiert sind. Die Vorschubwalze fördert

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die Fasermatte über die Nase der Vorschubplatte zu einer Vorreissertrommel 114 (Figur 4), die ebenfalls herkömmlicher Bauart entspricht und sich mit einer hohen Drehzahl dreht und die Fasern von der Matte abkämmt.

Die Fasern werden von der Schurre 73 (Figur 1) zur Vorschubplatte 112 mit Hilfe einer Luftbrücke transportiert, die durch den Unterdruck eines Faserfördergebläses 120 (Figur 5) erzeugt wird, das in einem Gehäuse 121 im Grundkörper der Maschine unterhalb des Vorschub- oder Fördermechanismus untergebracht ist. Das Gebläse 120 wird von einem Motor 130 (Figur 1) angetrieben, der im Grundkörper der Maschine angeordnet ist, und zwar über die Riemenscheibe 132, den Riemen 134 und die Riemenscheibe 136. Die Riemenscheibe 136 ist an der Antriebswelle 138 des Gebläses befestigt.

Das Gebläse 120 erzeugt einen Luftstrom, der sich in tangentialer Richtung an der Vorreissertrommel 114 vorbeibewegt, so daß die Fasern, die von der Vorreissertrommel von der Fasermatte abgekämmt worden sind, von dieser Vorreissertrommel mit Hilfe der Zentrifugalkraft und des Luftstroms abgenommen und in die Leitung 140 (Figur 4) hineingefördert werden, die sie auf das durchbrochene Verdichterband 142 (Figur 1) abgibt. Die Leitung 140 wird von den Wänden 141 und 143 umgeben.

Die Luft wird mit Hilfe des Gebläses 120, das bei 140 eine Eintrittsöffnung aufweist (Figur 5) durch das Verdichterband (142) hindurchgesaugt. Von dem Gebläse 120 wird dann die angesaugte Luft an der Austrittsöffnung 146 abgegeben und strömt von dort durch eine Leitung 147 und eine Leitung bzw. einen Kanal 149 über einen Strömungsteiler 152 (Figur 1) an den Zähnen der Vorreissertrommel vorbei, wird also im Kreislauf geführt, um dadurch wieder Fasern von der rotierenden Vorreissertrommel abzunehmen. Der Strömungsteiler, der von einer Walze gebildet wird, die in den Seitenwänden der Verdichter-Gebläseeinheit exzentrisch geführt wird, unterstützt die Faserabnahme von der Vorreissertrommel.Die exzentrische Lagerung des Strömungsteilers ermöglicht eine Änderung des Spaltes zwischen der Vorreisser-

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trommel und dem Strömungsteiler.

Der Verdichter 142 (Figur 1) wird von einem Motor 153 über eine Riemenscheibe oder ein Kettenrad 155, einen Riemen oder eine Kette 157 und eine Riemenscheibe oder ein Kettenrad 159 angetrieben. Die Riemenscheibe bzw. das Kettenrad 155 ist auf der Ankerwelle des Motors 153 befestigt. Die Riemenscheibe bzw. das Kettenrad 159 ist auf einer Welle angebracht, auf der eine Walze bzw. eine Rolle oder ein Kettenrad 151 befestigt ist. Der Verdichter 142 läuft über diese Rolle oder dieses Kettenrad sowie über eine parallele Rolle oder ein paralleles Kettenrad 148.

Der untere Teil 145 (Figur 4) der Wand 143 der Leitung oder des Kanals ist einstellbar, um die Breite des Austragsendes dieses Kanals zu steuern. Der untere Teil 145 ist bei 166 an dem Vorrichtungsrahmen angelenkt und lässt sich mit Hilfe eines Arms 163 verstellen, der mit diesem unteren Teil bei 165 drehbar verbunden ist und sich durch eine Schraube 167 einstellen lässt, die in den unteren Teil des Vorreissertrommelrahmens eingeschraubt ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Achsen des Verdichters 75 und der Vorreis se rtrommel 114 in derselben vertikalen Ebene liegen, und daß diese Ebene lotrecht zu dem Oberzug des Verdichterbandes 142 angeordnet ist, so daß der Faserstrom von dem Verdichter zu der Vorreissertrommel und damit zum Verdichterband der Schwerkraftrichtung folgt, wobei die Faservliesbildung rechtwinkelig zu dem senkrechten Fördersystem liegt.

Die Anordnung der Faserzuführungseinrichtung oben auf dem Grundkörper der Maschine sowie die vertikale Anordnung des Zuführungsverdichters 75 erfordern gemeinsam einen nur minimalen Raum für die aus Zuführungseinrichtung und Faservliesbildungsvorrichtung bestehende Maschine. Darüberhinaus werden durch diesen kompakten Aufbau der aus Zuführungseinrichtung und Faservliesbildungsvorrichtung bestehenden Maschine die Kosten der Gesamtanlage auf ein Mindestmaß beschränkt.

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Der Zufuhrtisch 160, auf dem der Motor 130 und das Gebläsegehäuse 121 montiert sind, sowie der Vliesbildungstisch 162, über den der Unterzug des Vliesbi1dungsverdichterbandes 142 läuft, werden zwischen den Beinen 122 getragen, auf denen die Platten 128 und 129, die den Zuführungsteil und den oberen Teil der Faservliesbildungsvorrichtung aufnehmen, befestigt sind. Die Beine ruhen auf einstellbaren Füßen 164, die eine Höhenverstellung der Maschine ermöglichen.

Das auf den überzug des Verdichterbandes 142 abgelegte Faservlies kann von dem Vliesbildungsteil der Maschine mit Hilfe dieses Bandes wegtransportiert und zwischen rotierende Messer 170 einer herkömmlichen Streifenschneidvorrichtung 174 gefördert werden. Diese Maschine ist kein Teil der vorliegenden Erfindung.

Die Streifenschneidmesser werden von einem Motor 176 angetrieben, der die Messer 170 über eine Riemenscheibe 177, einen Riemen 176 und eine auf der Welle 179 befestigte Riemenscheibe betätigt. Das Faservlies wandert zwischen die Messer 170 und eine Rolle 171. Diese Rolle ist in bezug auf die Messer mit Hilfe eines allgemein mit 172 bezeichneten Mechanismus verstellbar. Das Vlies wandert über die Rollen 181 und 182. Auf der Welle 179 befindet sich eine Riemenscheibe, die eine auf derjenigen Welle sitzende Riemenscheibe antreibt, welche die Rolle 182 trägt. Ein Zahnrad, das auf der Welle 179 befestigt ist, kämmt mit einem auf der Welle der Rolle 181 sitzenden Zahnrad, und diese Welle treibt ein Gebläse 184 über Riemenscheiben 186 und 187 sowie einen Riemen 185 an. Das Gebläse 184 liefert Luft Über eine Leitung 188 an den Trichter 25, und zwar über eine in dem Trichter vorhandene Öffnung 189. Diese Luft verhindert, daß sich das FasermateriaT im Trichter verfilzt.

Oben auf der Zuführungseinrichtung kann ein Antistatiksystem 190. angebracht werden, das einen Vorratsbehälter, eine von diesem wegführende Wasserleitung und eine Sprüheinheit 194 zur Abgabe von Sprühstrahlen in die Zuführungseinrichtung aufweisen kann, um die Einheit so stark zu befeuchten, daß jede statische Aufladung unterbleibt. Ein Ventil 196 kann da-

bei zur Steuerung des Sprühstrahls dienen.

Bei der in den Figuren 6-9 gezeigten Maschine werden die Fasern durch ein herkömmliches pneumatisches Verteilsystem beispielsweise von einem gewöhnlichen öffner oder Aufschließer in eine Schurre 200 gefördert, in der ein Niveausteuerhebel 202 angebracht ist und aus der die Fasern durch die beiden entgegengesetzt rotierenden Schurrenförderrollen 204 und 206 auf ein endloses bodenseitiges Förderband 208 transportiert werden, das dem Band 32 der oben beschriebenen Ausführungsform gleich ist, und auf dem mehrere vorzugsweise hölzerne Schlitze 210 befestigt sind. Diese Schlitze sind mit Stiften 212 versehen, die die Faserbüschel aufspießen, welche von der Schurre 200 in den Bunker 214 gefördert worden sind. Das Förderband 208 ist so gelagert, daß es über Riemenscheiben 216, 218 läuft, die an den Wellen 220 und 222 befestigt sind, welche in den Seitenwänden des Bunkers geführt sind.

Das Förderband trägt das Rohmaterial aus dem Bereich unterhalb der Schurre 200 zu einem Endlosförderer224, der über Riemenscheiben 226 und 228 läuft, die an den Wellen 230 bzw. 232 befestigt sind, welche ebenfalls in den Seitenwänden des Bunkers 214 geführt sind. Der Aufzugförderer 224 ist mit mehreren mit Abstand getrennten Streifen 234 ausgerüstet, in die Stifte 236 eingebettet sind. Diese Stifte nehmen die Faserbüschel von dem bodensei ti gen Förderband 208 ab und transportieren sie nach oben zum Kopf des Bunkers 214, wenn sich das Förderband 224 aufwärts bewegt.

Neben dem rechten Ende des Förderers 208 befindet sich ein Behälter 238, der Schmutz und Abfall aufnimmt, welcher von diesem Förderer aufgesammelt wurde. Unmittelbar über diesem Ende des Förderers ist ein Abstreifer 240 angeordnet, der beim Entfernen des Abfalls oder Schmutzes von diesem Förderer hilft und den Abfall in den Behälter 238 lenkt. Eine nicht dargestellte Reinigungstür lässt sich an dem einen Ende dieses Behälters vorsehen, durch die dann der gesammelte Schmutz und Abfall aus dem Behälter entfernt werden kann.

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In dem oberen Teil des Bunkers ist ein endloser Abstreifförderer 242 angeordnet, der mit dem Aufzugförderer 224 zusammenwirkt. Dieser Abstreif förderer bewegt sich über die Riemenscheiben 244 und 246, die an den Wellen 248 bzw. 250 befestigt sind, die ebenfalls in den Seitenwänden des Bunkers 214 geführt sind. Der Abstreifförderer 242 trägt mehrere Bänder 252, in die Stifte 254 eingebettet sind. Der Abstreifförderer reißt die Materialbüschel, die von den Stiften 236 des Aufzugförderers nach oben transportiert werden, ab und verkleinert sie und entfernt von dem Aufzugförderer überschüssiges Material, das er dann in den Bunker zurückführt.

Die Platte 236 ist bei 258 an den Seiten des Bunkers angelenkt und hat die Aufgabe, die in den Bunker abgegebenen Fasern mit dem Förderer 208 in Berührung zu halten.

Die auf den Stiften 236 des Aufzugförderers zurückbleibenden Faserbüschel werden von diesen Stiften durch Saugwirkung abgestreift. Ein nicht dargestelltes Sauggebläse herkömmlicher Bauart ist in einem Gehäuse 260 angeordnet und wird von einem Motor 262 angetrieben. Dieses Gebläse saugt die Faserbüschel von den Stiften 236 herunter und in eine Leitung 264 hinein. Der Leitung wird durch in den Seitenwänden eines umgekehrt trommel· artigen Vorsprungs 268 am Kopf des Bunkers 214 befindlichen öffnungen 266 Luft zugeführt. Die 'Öffnungen 270 in der Verlängerung dieser Kopfwand dienen ebenfalls der Luftzufuhr zur Leitung 264. Die durch die öffnungen 270 zuführbare Luftmenge lässt sich mit Hilfe eines Schiebers 272 steuern, der so eingestellt werden kann, daß er eine oder mehrere dieser öffnungen aufmacht oder verschließt.

Die von dem Luftstrom transportierten Faserbüschel bewegen sich durch die Leitung 264 und werden durch die Trompete 274 rund um einen Drehfördererverdichter 276 getragen. Die Trompete wird auf der einen Seite von einem Knie 280 begrenzt, das nach unten in den Bunker 282 hineinragt, und auf der gegenüberliegenden Seite von einem endlosen Sieb 278, das sich rund

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um den gelochten Umfang 284 des Verdichters bewegt sowie über die Antriebsrolle 286 hinweg. Die Rolle 286 wird auf der Welle 288 geführt, die in gegenüberliegenden Seiten des Bunkers 282 gelagert ist. In den Verdichter wird durch die öffnung 290 an seinem Umfang Luft eingesaugt, wodurch Fasern aus dem in dem Trompetenabschnitt 274 befindlichen Luftstrom herausgesaugt und veranlasst werden, sich in Form einer Matte auf den Verdichter abzulagern.

Die Luft wird durch die Leitung 292 gesaugt, die sich in axialer Richtung durch den Verdichter hindurch und aus beiden Verdichterenden heraus in die Leitungen 294 hineinerstreckt, die in einer Vakuumexpansionskammer münden, von wo aus die Luft durch das Gebläse im Gehäuse 260 angesaugt wird. Das offene oder Absaugende des Gehäuses 260 ist an ein Staubsamme!system angeschlossen.

Eine Abnahmestange 298 nimmt die Matte von dem Verdichter ab, und eine Förderrolle 300. fördert die Matte über die Nasenstange 302 des Knies zu der rotierenden Vorreissertrommel 303. Die Förderrolle 300 wird auf der Welle 304 geführt, während die Vorreissertrommel von der Welle 306 drehbar gelagert wird.

Die Vorreissertrommel lässt sich durch einen Motor 314 über einen herkömmlichen Riemenscheiben- oder kettenradantrieb antreiben, dessen Antriebselement bei 316 dargestellt ist, während das angetriebene Element bei 317 in Fig. gezeigt ist. Der Motor ruht auf einem Stützarm 318 am Boden der Maschine.

Die Vorreissertrommel kämmt beim Rotieren mit ihren Zähnen 305 (Fig. 8) die Fasern von der Matte ab und fördert sie über die Nasenstange. Diese Fasern werden dann von der Vorreissertrommel durch die Zentrifugalkraft sowie mit Hilfe eines Luftstroms abgenommen, der sich durch den Venturi-Abschnitt 308 einer Leitung 310 hindurchbewegt, die auf der einen Seite über der Vorreissertrommel durch das Knie 280 begrenzt ist und auf der

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gegenüberliegenden Seite durch die Wand 312 des Bunkers 282. Ein Deckel 323 umschließt den größten Teil des Umfangs der Vorreissertrommel, Ein exzentrisch gelagertes, durch Drehen einstellbares Strömungsteilerrohr 320, das in dem Wandabschnitt 322 des Bunkers 282 angebracht ist, der der Vorreissertrommel gegenüberliegt, lässt sich so einstellen, daß dadurch die Breite des Venturi-Abschnitts 308 der Leitung 310 gesteuert wird.

Die von der Vorreissertrommel abgenommenen Fasern werden von dem Luftstrom, der an der Vorreissertrommel vorbeiströmt, in eine Leitung oder Verdichterkammer 324 transportiert, deren Breite sich allmählich vergrößert, und dann auf einem endlosen Siebförderer 326 abgelegt, der über die Rollen 328 und 330 läuft, die auf Wellen 332 bzw. 334 drehbar gelagert sind.

Durch den durchlöcherten Förderer 326 hindurch wird mit Hilfe eines Gebläses 336, das von einem Motor 338 angetrieben wird, Luft gesaugt. Die in einen Vakuumkasten 340, der im Boden der Maschine zwischen dem Obertrumm und dem Untertrumm des Förderers 326 angeordnet ist, eingesaugte Luft, gelangt durch einen perforierten Diffusor 342 in einen Kasten 344 und strömt von dort aus durch Zwillingsleitungen 346, die mit dem Kasten 344 an entgegengesetzten Seiten in Verbindung stehen. Die Leitungen 346 sind an eine Vakuumexpansionskammer 348 angeschlossen, aus der die Luft mit Hilfe des Gebläses 336 herausgesaugt und durch die Leitung 350 sowie ein Luftverteilerrohr 352 in eine Verteilerkammer 354 gefördert wird.

Das Rohr 352 presst einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz auf, durch den Luft in die Kammer 354 strömt. Ein senkrecht verstellbarer Flügel 358 , der in der oberen Wand 360 der Kammer 354 verschiebbar gelagert ist, steuert den Luftstrom aus dem Rohr 352. Wenn dieser Schieber sich in den Schlitz 356 des Rohres 352 hineinerstreckt, teilt er den aus dem Rohr kommenden Luftstrom in zwei Ströme auf und bewirkt, daß diese Luft in der Kammer 354 verwirbelt wird. Ein Nasenstück 362, das am Boden des Rohres befestigt ist, trägt zurAufteilung des Luftstroms bei und lenkt

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den Luftstrom in ein Sieb 364, das sich quer über die Kammer 354 in der Nähe des Kammerbodens erstreckt. Ein Handgriff 366, der an dem Flügel oder Schieber 358 befestigt ist, dient dieser Verstellung.

Die Luft wird aus der Kammer 354 in einem geschlossenen Kreislauf zum Gebläse 336 zurückgeführt. Das Gebläse treibt die Luft durch das Sieb 364 und einen perforierten Diffusor 368, der sich über den Kammerboden erstreckt, in die Geschwindigkeitskammer 310 hinein. Diese Kammer wird von der gebogenen Kammer in Abwärtsrichtung konvergierenden Wand 312 und der gegenüberliegenden gebogenen Wand 370 des Knies 280 begrenzt. Eine einstellbare Außen!ufteinlassvorrichtung ist in der Wand 312 unmittelbar über dem Strömungsteiler 320 vorgesehen und dient zur Steuerung der durch den Venturi-Abschnitt 308 der Kammer 310 strömenden Luftmenge. Diese Einlassvorrichtung weist die öffnungen 372 in der Wandung und den von Hand einstellbaren Schieber 374 auf, der auf der Außenseite der Wand eingestellt werden kann, um die öffnungen 372, durch die Außenluft in die Kammer bzw. Leitung hineinströmen kann, entweder zu öffnen oder zu verschließen.

Eine weitere einstellbare Außenlufteinlassvorrichtung zur Kammer 310 ist unterhalb der Vorreissertrommel 302 vorgesehen. Diese Einlaßvorrichtung weist auch die öffnung 372 in der unteren Wand 378 der Kammer 310 auf, die die Begrenzung an der einen Seite der Verdichterkammer 324 bildet. Ein Schieber 380 in der Außenseite dieser Wand ermöglicht es, die durch die öffnungen 376 zugeführte Außenluftmenge einzustellen.

Die Wand 378 ist stationär, die gegenüberliegende Wand 322 der Verdichterkammer 324 dagegen ist um den Strömungsteiler 320 gelenkig gelagert, so daß eine Winkeleinstellung in bezug auf die Wand 378 vorgenommen werden kann. Diese Einstellung ermöglicht eine Steuerung der Breite der Verdichterkammer und der öffnungsweite in Abwärtsrichtung dieser Wände. Die anderen beiden Wände 382 und 384 dieser Kammer streben ebenfalls in Abwärtsrichtung zum Produktverdichter 326 zu auseinander. Eine Rolle 386,

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die am Boden der Wand 322 getragen wird, steuert die Dicke oder das Gewicht des Vlieses W, das auf dem Produktverdichter hergestellt wird. Eine Schraubenfeder 388 drückt diese Rolle gegen das Vlies.

Eine Abnahmestange 390 ist an der Wand 378 befestigt und hilft mit bei der Faserabnahme von der Vorreissertrommel 303. Als Beispiel für die Betriebsweise und Fertigungsmöglichkeit, die die in den Fig. 6, 7 und 8 gezeigte Vorrichtung bietet, wurde ein 114cm breites, nicht-gewebtes Vlies hergestellt. Zu diesem Zweck wurde Fasermaterial verwendet, das aus 3,9 cm langen Polyesterrohfasern von 1 1/2 den. bestand, welches auf einer RANDO-Aufschlußmaschine geöffnet und pneumatisch in den hinteren Teil des Faserförderers eingeführt wurde. Der Förderer stellte eine Matte mit einem Flächengewicht von 3,5 kg/m² her, die der Vorreissertrommel 303 über die Zufuhrrolle 300 und die Nasenstange 302 zugeführt wurde. Eine Vorreissertrommel mit einem Durchmesser von 30,5 cm und einer metallischen Abdeckung von sechs Zähnen pro cm² wurde dann verwendet, wobei jeder Zahn eine projizierte Höhe über der Vorreissertrommel oberfläche von 3,94 mm und eine Dicke von 0,63 mm aufwies, wobei der Vorwärtsansatzwinkel 40° betrug. Der Spalt zwischen den Vorreissertrommel zähnen und dem Nasenstangenarbeitspunkt wurde auf 0,178 mm gehalten, während der Abstand zwischen der Vorreissertrommel und dem Nasenstangenhinterteil auf 0,38 mm festgesetzt wurde. Die Vorreissertrommel rotierte mit einer Drehzahl von 6000 Upm und schleuderte einen gleichmäßigen Faserstrom in den Venturi-Bereich 308 mit einer anfänglichen gleichförmigen Geschwhdigkeit von 6000 m/Min. Die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit am Eintritt des Venturi-Abschnitts unmittelbar vor der Mischrzone, in der die eintretende Luft mit den Fasern vermischt wird, betrug 4500 m/Min, und wurde in dem Venturi-Abschnitt auf 7000 m/Min, gesteigert, wobei die Turbulenzintensität 0,5% betrug. Das Geschwindigkeitsprofil über der Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts wies einen Gradienten von unter 1% pro 30 cm Breite auf, und zwar einschließlich der Wandreibungseffekte an den äußeren Enden dieses Bereiches.

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Da die Eintrittsgeschwindigkeit in die Expansionskammer nicht kritisch war, nahm die Geschwindigkeit beim Durchgang durch die Kammer mit wachsender Entfernung ab, die Temperatur jedoch stieg an. Der Luftdruck blieb in der ganzen Kammer bis zum Verdichterbereich fast konstant. Die Abmessung der Eintrittsleitung unmittelbar vor dem Faserabwurfpunkt betrug 5,08 cm, und zwar bezüglich der Tiefe, während die minimale Tiefe unter dem Punkt des maximalen Vortritts der Vorreissertrommel in den Venturi-Abschnitt 3,3 cm betrug, der Abstand zwischen den Wänden am Eintrittspunkt der Expansionskammer unmittelbar unter der Abnahmestange 4,0 cm betrug und die Breite zwischen den Wänden unter Abdeckungen an der Stelle unmittelbar über dem Verdichtersieb 6,5 cm ausmachte. Die hier schließlich vorhandene Geschwindigkeit wurde zu 3800 m/Min.gemessen.

Es wurden die folgenden Produktionsmengen bei einem Vliesgewicht von 50 g/m² erhalten:

m/Mi η. kg pro Stunde und cm

41 50 55 67

Bei der in den Figuren 6, 7 und 8 gezeigten Maschine sollte die Vorschubmatte aus faserförmigen Materialien, die mit Hilfe des Förderers zur Vliesbildungseinheit gefördert wurde, für das dargestellte Beispiel ein Flächengewicht von 3,5 kg/m² nicht überschreiten. Die Eintrittsluft zu dem WEBBER wird mit Hilfe eines Gebläses 336 durch ein Leitungssystem hindurchbewegt, das einen gleichmäßigen Luftstrom aus einem zentral angeordneten Rohr 352 und einstellbaren Schlitzen 356, 358 an der Eintrittskammer 354 ausstösst, so daß die aus dem Zufuhrrohr austretende Luft sich zu beiden Seiten der Kammer hin ausdehnen kann. Die Verteilersiebe 364, 368 erzeugen eine gleichförmige Strömung, die im wesentlichen frei von Turbulenz und Wirbelbildung ist. Die Faserströmung erfolgt vertikal. Die Vlies-

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32	,5
39
45	,5
52

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bi1 dung erfolgt in einer horizontalen Ebene. Die Abnahmestange 390 sollte auf einen Abstandswert zwischen 0,18 und 0,25 mm von den Zähnen der Vor reissertrommel 303 eingestellt werden. Die senkrechte Mittellinie der Maschine ist die Tangente zu der Außenkante der Vorreissertrommel und verläuft rechtwinkelig zu dem Verdichter 326. Die Außenkante des Nasenstangenhinterteils 302 wird von der Mittellinie entfernt eingestellt und befindet sich Über der Vorreissertrommel, und zwar in einem Abstand, der nicht größer als 17mm ist.

Bei einer bekannten aerodynamischen Vliesbildungsmaschine mit einem Faserstrom schräg zur Horizontalen, wie dies beispielsweise bei dem RANDO-WEBBER der Fall ist, weist gewöhnlich einen abwärts gerichteten Strom auf, der von der Vorreissertrommel zum Verdichter in einem Winkel zwischen 12 und 25° zur Horizontalen verläuft, wobei ein Vorreissertrommel zylinder benutzt wird, der außerordentlich weit in den Luftstrom über dem Strömungsteiler hineinragt und daher unstabile und ungleichförmige Strömungszonen verursacht, die in Richtung auf den Verdichter getrieben werden und zu instabilen Wirbelströmen oberhalb der Verdichteroberl fläche führen und auch einen instabilen Rückstrom aufgrund eines Gegendrucks über den Venturi-Abschnitt zur Folge haben. Es ist daher wichtig, daß die Vorreissertrommel nur so weit in den Luftstrom hineinragt, wie dies erforderlich ist, um die die Zylinderoberfläche umgebende Grenzschicht abzustreifen, und dieser Wert liegt normalerweise zwischen 1,6 und 12,2 mm.

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Claims (11)

1. 2552S92

   PATENTANSPRÜCHE

   Maschine zur Herstellung eines Wirrfaservlieses, mit einem ersten rotierenden, durchbrochenen Verdichter, einer ersten Leitung, einer Einrichtung zur Abgabe von Fasern an die erste Leitung, einem Sauggebläse zur Erzeugung eines Luftstroms in der ersten Leitung, mit dem die Fasern dem ersten Verdichter zur Bildung einer Fasermatte auf dem ersten Verdichter zuführbar sind, einer drehbaren Vorreissertrommel, die mit einer hohen Drehzahl antreibbar ist, einer Vorrichtung zur Abnahme der Fasern von dem ersten Verdichter und zur Weiterförderung der Fasermatte zu der Vorreissertrommel, so daß diese bei ihrer Drehbewegung Fasern von der Matte abkämmt, einem Strömungsteiler, der neben der Vorreissertrommel angeordnet ist, um die Faserabnahme von der Trommel zu unterstützen, und mit einem endlosen, durchlöcherten Verdichter, von dem zumindest der Obertrumm sich in einer waagerechten Ebene bewegt, gekennzeichnet durch eine zweite, senkrecht angeordnete Leitung (140, 324), die sich von der Vorreissertrommel (114, 303) aus zu dem Obertrumm des Verdichters (142, 326) erstreckt und die Vorreissertrommel direkt mit dem Verdichter verbindet, eine zweite pneumatische Vorrichtung (120, 336) , die einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit in der zweiten Leitung (140, 324) erzeugt, um die Fasern von der Vorreissertrommel (114, 303) abzunehmen und die Abnahmewirkung der Zentrifugalkraft aufgrund der hohen Drehzahl der Vorreissertrommel zu verstärken sowie den Einfluß der Schwerkraft zu vergrößern, der beim Transport der abgenommenen Fasern senkrecht in Abwärtsrichtung innerhalb der zweiten Leitung auf den Obertrumm des Verdichters (142, 326) auftritt, wobei die zweite pneumatische Vorrichtung (120, 336) eine Einrichtung (147, 149, 161, 346, 348, 354) zur Umwälzung des Luftstroms in tangential er Richtung an der Vorreissertrommel vorbei und in das obere Ende der zweiten Leitung (140, 324) aufweist, nachdem der Luftstrom durch den Obertrumm des Verdichters hindurchgegangen ist.

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2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Verdichter (75, 276) senkrecht über der Vorreissertrommel (114, 303) angeordnet ist.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Vorreissertrommel in derselben senkrechten Ebene liegt wie die Achse des rotierenden Verdichters.
4. 4. Maschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (140, 324) von der Vorreissertrommel (114, 303) aus in Richtung auf den Verdichter (142, 326) sich in ihrem Querschnitt allmählich vergrößert, um eine Expansionskammer (310) zu bilden.
5. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung gegenüberliegende Seitenwände besitzt, die in Abwärtsrichtung zu dem Verdichter (142, 326) auseinanderstreben und die Expansionskammer bilden.
6. 6. Maschine nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der die Luftzufuhr zu der ersten Leitung (67, 264) steuerbar ist.
7. 7. Maschine nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzvorrichtung eine Expansionskammer (348), ein geschlitztes Luftverteilungsrohr (352), das mit der Expansionskammer verbunden ist, und eine Verteilerkammer (354) aufweist, in der das Verteilerrohr gelagert ist und in die hinein die Luft durch den in dem Rohr befindlichen Schlitz einströmt, und daß die zweite Leitung (140, 324) an ihrem oberen Ende mit der Verteilerkammer (354) in Verbindung steht.
8. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein perforierter Diffusor (368) in der Verteilerkammer (354) neben dem oberen Ende der zweiten Leitung angeordnet ist.

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9. 9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer (354) neben dem Diffusor einen großen Querschnitt aufweist und unterhalb dieses großen Querschnitts und gegenüber der Vorreissertrommel (114, 303) einen Venturi-Abschnitt besitzt.
10. 10. Maschine nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorreissertrommel mit einer Abnahmestange (390) zusammenwirkt, daß in der einen Wandung (378) der zweiten Leitung neben dieser Abnahmestange mehrere Lufteintrittsschlitze (376) vorgesehen sind, und daß eine Einrichtung (380) vorhanden ist, durch die die Öffnungsfläche der Einlasschlitze in der zweiten Leitung (140, 324) einstellbar sind.
11. 11. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Leitung (67, 264) in senkrechter Richtung erstreckt und durch eine Luftbrücke tangential mit dem rotierenden Verdichter (75, 276) verbunden ist, und daß die zweite Leitung (140, 324) unterhalb und in senkrechter Fluchtungslage zu der ersten Leitung angeordnet ist.

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