DE3412216A1

DE3412216A1 - Vorrichtung zum vereinzeln und dosieren von leichtem fasergut

Info

Publication number: DE3412216A1
Application number: DE19843412216
Authority: DE
Inventors: Burkhard Prof. Dr. 4100 Duisburg Bock; Bernd 4300 Essen Gahlmann; Uwe 4300 Essen Lüsebrink; Dieter 4630 Bochum Stiller
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1984-04-02
Filing date: 1984-04-02
Publication date: 1985-10-10

Description

Vorrichtung zum Vereinzeln und Dosieren
von leichtem Fasergut Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Dosieren von leichtem Fasergut, insbesondere Kunstoff-Fasern, die im wesentlichen aus einer in der Drehzahl stufenlos regelbaren, senkrecht in einem Gehäuse verlaufenden und mit mindestens einem Rotor versehenen Antriebswelle sowie jeweils einem mit dem Rotor korrespondierenden und einen spaltartigen Durchlaß bildenden Stator besteht.
Fasern dienen, aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, vorzugsweise Stahl-, Mineral- oder Kunststoffasern, der Verstärkung von Werkstoffen. Die Verstärkung derartiger Werkstoffe kann beispielsweise in der Vergrößerung der Zug- und Biegefestigkeit liegen. Durch Fasereinlagen können an sich spröde Stoffe eine gewisse Elastizität erhalten und ermöglichen auf diese Weise bei Bruch eine Sicherung gegen Auseinanderfallen.
Im Hoch- und Tief- sowie speziell im Tunnel- und Bergbau werden Stahlfasern als Armierung im Beton, insbesondere im Spritzbeton, verwendet.
Zur Vereinzelung und Dosierung der Stahlfasern ist eine Vorrichtung bekannt, die in der deutschen Patentschrift 29 13 504 beschrieben ist. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem nach unten geringfügig konisch erweiterten, im Querschnitt kreisförmigen Bunker, und einem als Bunkerboden ausgebildeten, in der Drehzahl stufenlos regelbaren und mit der Bunkerwand einen Spalt bildenden Drehkegel. Der Drehkegel weist eine Neigung von 15 bis 300 auf, und ist in Spiralreihung von der Mitte nach außen mit Stiften besetzt.
Der Drehkegel weist eine glatte Oberfläche auf. Zusätzlich sind auf der Oberfläche des Drehkegels und an der Antriebswelle Rührfinger vorgesehen. Der Drehkegel bildet am unteren Ende gegenüber der Bunkerwand einen Ringspalt durch welchen die vereinzelten Stahlfasern ausgebracht werden.
Anhand von Versuchen konnte ermittelt werden, daß eine derartige Einrichtung für die Vereinzelung von leichten, insbesondere Kunststoff-, Textil- und Minderalfasern ungeeignet ist. Beim Austrag von Kunststoffasern konnte bei Fehlen der Schwerkraftkomponente der erforderliche Auflockerungsgrad nicht erzielt werden.
Da jedoch eine gleichmäßige Verteilung der Fasern für die Verstärkung eines Werkstoffes, oder auch für andere Eigenschaften beispielsweise für die Wärmeleitfähigkeit von großer Bedeutung ist, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Dosieren von extrem leichten, insbesondere strangförmig gebündelten oder verfilzten Fasergut zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, die unter allen Umständen eine Faseranhäufung und eine dadurch bedingte Fehlstellenbildung im Werkstoff vermeidet und die somit auf wirtschaftliche Weise zur Qualitätsverbesserung von armierten Werkstoffen beiträgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Rotor und jeder Stator jeweils mit in radialer und axialer Richtung ineinandergreifenden Vereinzelungswerkzeugen versehen sind.
Die im Anlieferungszustand für die Vereinzelung vorgesehen, in Abschnitte geschnittenen Stränge, die sich jeweils in etwa aus 50 bis 300 Einzel fasern zusammensetzen, werden von den radial und axial auf Rotoren und Statoren angeordneten Zerkleinerungswerkzeugen, beispielsweise Stiften, Zähnen, Haken sowie ebenfalls miteinander korrespondierenden und ineinandergreifenden Ausnehmungen und Erhebungen, zerfasert und vereinzelt. Die Zerkleinerungswerkzeuge auf den Rotoren und Statoren bilden für den Vorgang, beim Durchgang von oben nach unten, d. h. vom Bunker durch den Behälter in den Abwurf, eine Art bewegtes Labyrinth, durch welches die Faserstrangabschnitte zunächst aufgespleisst und anschließend in Einzelfasern zerteilt werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es als besonders vorteilhaft anzusehen, daß mehrere, übereinander angeordnete Rotoren vorgesehen sind, wobei die Rotoren aus sternartig zur Behälterwand ragenden Fingern, und die Statoren aus zur Antriebswelle gerichteten Fingern bestehen. Dabei können die mit den zur Antriebswelle gerichteten Fingern versehenen Statoren um die Antriebswelle herum einen Freiraum bilden. Die Zahl der in einer solchen Vorrichtung vorgesehenen Rotoren und Statoren ist auf das zu vereinzelnde Fasergut bzw. auf die Haftung dieses Gutes untereinander abzustimmen. In Abhängigkeit von der Wahl bzw. der Größe des Bunkers ist der Mengendurchsatz in Grenzen über die Drehzahl veränderbar. Der Größenordnungsbereich ist über Zuführungsorgane, beispielsweise Leitbleche, die im Einzugsbereich anordenbar sind, zu beeinflussen.
Es erweist sich weiterhin als besonders vorteilhaft, daß zwischen dem Außenrand eines Rotors und dem Innenrand eines Stators ein mit Vereinzelungswerkzeugen versehener Ringraum vorgesehen ist, der einem Durchmesserverhältnis von Da : Di von 2 bis 5 entspricht. Die Größe des Ringraumes ist als stoffspezifische Variante anzusehen und nimmt erheblichen Einfluß auf den Durchsatz.
Wie eingangs erwähnt, ist der technische Fortschritt insbesondere in der mit der gleichmäßigen Verteilung der Fasern im Werkstoff verbundenen Qualitätsverbesserung zu sehen, die diesem beispielsweise eine vergrößerte und gleichmäßige Zug-und Biegefestigkeit gewährleistet. Gleichzeitig werden durch eine gleichmäßige Vereinzelung in den Werkstoffen vorteilhafte Eigenschaften, wie beispielsweise Wärmeleitfähigkeit und letztlich eine entsprechende Einsparung an Fasergut erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein teilweise und im Schnitt dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Vereinzeln und Dosieren von leichtem Fasergut in schematisierter Form und Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf eine in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung im Schnitt, wobei in der rechten Bildhälfte ein Rotor und in der linken Bildhälfte ein Stator teilweise dargestellt sind.
Bei dem in Fig. 1 aufgezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in einem teilweise dargestellten und der Größe der Rotoren 3 und Statoren 4 angepaßten Gehäuse 1 an einer senkrecht verlaufenden Antriebswelle 2 übereinander zwei Rotoren 3, 3' mit entsprechenden Statoren 4, 4' dargestellt. Oberhalb des obersten Rotors 3 ist die Bunkerung des Fasergutes und unterhalb des untersten Stators 4' der entsprechende Austrag aus der Vorrichtung vorstellbar.
Wie aus der Draufsicht nach Fig. 2 nachzuempfinden ist, besteht der, mit einer in der Drehzahl stufenlos regelbaren Antriebswelle 2 verbundene Rotor 3, aus im wesentlichen sternartig angeordneten, zur Behälterwand gerichteten Fingern 5 mit entsprechenden, zwischen den Fingern 5 vorgesehenen Ausschnitten 6. Die Ausschnitte 6 verengen sich nach innen hin.
In der linken Bildhälfte in Fig. 2 ist teilweise die Ausführung eines Stators 4 dargestellt, der in geringem Abstand unterhalb eines Rotors - wie wiederum aus Fig. 1 hervorgeht -angeordnet ist. Der Stator 4 weist zur Mitte hin, d. h. zur Antriebswelle 2 gerichtete Finger 7 auf, zwischen denen entsprechende Einschnitte 8 vorgesehen sind. Die Einschnitte 8 verjüngen sich zur Mitte hin. Zentral um die Antriebswelle 2 herum ist die Ausbildung eines ringartigen Freiraumes 11 möglich. Die Gestaltung der Finger 5 und 7 sowie die Ausführung der Ausschnitte 6 und Einschnitte 8 ist nur als ein Ausführungsbeispiel für den Rotor 3 und Stator 4 hinzunehmen.
Die in dem gezeigten ausführungsbeipiel dargestellten Finger 5 und 7 können auch als Drähte ausgebildet sein, was mit dem Vorteil größerer Durchtrittsquerschnitte für das Fasergut verbunden ist.
Der oberste Rotor 3, der im engeren Bereich um die Antriebswelle 2 herum zur besseren Verteilung des Fasergutes nach außen konisch verjüngt ausgebildet ist, weist an seiner Ober-und Unterseite Vereinzelungswerkzeuge 12 auf. Der diesem Rotor 3 in geringem Abstand unterhalb zugeordnete Stator 4 ist auf der Oberfläche ebenfalls mit entsprechenden Vereinzelungswerkzeugen 12 versehen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um ineinandergreifende spitz zulaufende Ausnehmungen und Erhöhungen.
Bei dem zweiten Rotor 3' ist nur die Unterseite mit entsprechenden Vereinzelungswerkzeugen 12 besetzt.
Zwischen dem Außenrand 10 eines Rotors 3, 3' und dem Innenrand 9 eines Stators 4, 4' ist ein mit Vereinzelungswerkzeugen 12 besetzter Ringraum 13 vorhanden, über dessen Größe in stoffspezifischer Abhängigkeit der Durchsatz beeinflußbar ist.
Abweichend von dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die übereinander angeordneten Rotoren 3 mit den entsprechenden Zerkleinerungswerkzeugen 12 an der Welle 2 versetzt zueinander, beispielsweise spiralförmig zu befestigen.
Durch die Drehung wird bei einer solchen Anordnung eine zusätzliche Kraft- bzw. Förderkomponente zum Austrag hin erzielt.
Nach einem weiteren nicht in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel ist es denkbar, mindestens einen Rotor 3 in Verbindung mit einem Stator 4 so anzuordnen, daß zwischen beiden jeweils ein Ringspalt vorhanden ist. Die Zerkleinerungswerkzeuge 12 sind dann jeweils am Rotor 3 und am Stator 4 derart zu befestigen, daß sie im Ringspalt jeweils axial und radial ineinandergreifen.
1 Gehäuse 2 Antriebswelle 3 Rotor 4 Stator 5 Finger 6 Ausschnitte 7 Finger 8 Einschnitte 9 Innenrand 10 Außenrand 11 Freiraum 12 Vereinzelungswerkzeuge 13 Ringraum - Leerseite -

Claims

Vorrichtung zum Vereinzeln und Dosieren von leichtem Fasergut Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Vereinzeln und Dosieren von leichtem Fasergut, insbesondere Kunststoff-Fasern, die im wesentlichen aus einer in der Drehzahl stufenlos regelbaren, senkrecht in einem Gehäuse verlaufenden und mit mindestens einem Rotor versehenen Antriebswelle sowie jeweils einem, mit dem Rotor korrespondierenden und einen spaltartigen Durchlaß bildenden Stator besteht, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotor (3) und jeder Stator (4) jeweils mit in radialer und axialer Richtung ineinandergreifenden Vereinzelungswerkzeugen (12) versehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere übereinander angeordnete Rotoren (3) vorgesehen sind, wobei die Rotoren (3) aus sternartig zur Behälterwand ragenden Fingern (5) und die Statoren (4) aus zur Antriebswelle (2) gerichteten Fingern (7) bestehen.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den zur Antriebswelle (2) gerichteten Fingern (7) versehenen Statoren (4) um die Antriebswelle (2) herum einen Freiraum (11) bilden.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenrand (10) eines Rotors (3) und dem Innenrand (9) eines Stators (4) ein mit ineinandergreifenden Vereinzelungswerkzeugen (12) versehener Ringraum (13) vorgesehen ist, der einem Durchmesserverhältnis von Da : Di von 2 bis 5 entspricht.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von oben nach unten abwechselnd Rotoren (3) und Statoren (4) angeordnet sind, wobei die Reihenfolge mit einem Rotor (3) beginnt, der auf der Ober- oder Unterseite oder auf beiden Seiten mit Vereinzelungswerkzeugen (12) versehen ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Rotor (3) nachfolgenden Rotoren nur auf Ober- und der Unterseite mit Vereinzelungswerkzeugen (12) versehen sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche, in geringem Abstand unterhalb der Rotoren (3) angeordneten Statoren (4) auf der Oberseite und Unterseite mit Vereinzelungswerkzeugen (12) bestückt sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinzelungswerkzeuge (12) auf und unterhalb der Finger (5) der Rotoren (3) sowie auf den Fingern (7) der Statoren (4), als jeweils in korrespondierende Werkzeuge (12) eingreifende Stifte, Haken, Zähne oder Ausnehmungen und Einschnitte ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des obersten Rotors (3) an der Behälterwand und/oder an der Welle (2) sowie zwischen zwei Rotoren (3, 3') Leitbleche vorsehbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinzelungswerkzeuge (12) derart ausgebildet sind, daß durch die Drehung der Rotoren (3) eine zusätzliche Kraft- bzw. Förderkomponente vorsehbar ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rotoren (3) und die Statoren (4) aufnehmende Gehäuse (1) der Größe der Rotoren (3) und der Statoren (4) angepaßt als im Querschnitt kreisförmiger Zylinder ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rotor (3) und Stator (4) ein Ringspalt vorgesehen ist und Rotor (3) sowie Stator (4) derartig mit Vereinzelungswerkzeugen bestückt sind, daß sie im Ringspalt ineinandergreifen.