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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung, die
mit einer Reinigungsmaschine oder einer Kardiermaschinenwalze verbindbar
ist, um eine Faserschicht, insbesondere Baumwolle, auf einer Umfangsfläche der
Walze zu modifizieren.
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Bei
bestehenden Reinigungsmaschinen werden die Baumwollbüschel, die
noch mit Staub, Verunreinigungen und den Samenkapselresten vermischt sind,
beispielsweise durch ein Paar von Zuführwalzen einer Schlagwalze
(oder einfach Schläger)
zugeführt,
deren Umfangsfläche
mit Widerhaken oder einer mit spitzen Zähnen ausgerüsteten Beschichtung versehen
ist, um die Baumwollfasern zu packen und sie wegzuziehen.
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Dank
der durch die Drehung der Schlagwalze erzeugten Zentrifugalkraft
wird die Faserschicht und vor allem deren schwerere Bestandteile,
wie z.B. Verunreinigungen und Kapselrückstände, nach radial außen bewegt.
Diese radiale Bewegung der Fasern und Verunreinigungen wird teilweise
durch die Widerhaken und spitzen Zähne der Umfangsfläche der Schlagwalze
und/oder durch die abgewinkelten Vorsprünge in der Schlagwalze behindert,
gegen die die Faserschicht geschlagen wird.
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Eine
oder mehr Bearbeitungsvorrichtungen sind mit der Schlagwalze verbunden,
um die Baumwollfasern zu öffnen,
zu entstäuben
und zu kardieren oder zu kämmen,
bevor sie durch die Schlagwalze abgetrennt werden, z.B. unter Verwendung
einer Saugvorrichtung, die die so behandelten Fasern in die nachfolgende
Sta tion der Spinnereistraße
oder einen angebrachten Auffangbehälter lenken.
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Das
Patent
DE 39 02 204 beschreibt
die Verwendung eines festen Kardiersegments, auf das ein Regulierflügel folgt,
der die Faserschicht führt,
wobei er deren Stärke
(radial gegenüber
der Rotationsachse der Schlagwalze) modifiziert, wobei ein Trennmesser
hinter dem Regulierflügel
vorgesehen ist, um den äußersten
Teil der Faserschicht, der die schweren Verunreinigungen enthält, abzuschneiden
(das heißt,
im Sinne der Strömungslehre
abzutrennen), der durch eine in einer Reihe mit dem Trennmesser liegenden
Absaugöffnung
entfernt wird.
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Das
herausragende freie Ende der Faser (die noch immer mit der Schlagwalze
verbunden ist) streift am Trennmesser entlang und neigt dazu, zwischen
dem Messer und der Walze hindurch zu gleiten, wodurch sie verdichtet
wird, während
die Samenkapseln, die einen größeren Widerstand
bilden, weggesaugt wird.
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Besonders
bei hohen Drehgeschwindigkeiten der Schlagwalze ist jedoch das Abtrennen
von Verunreinigungen von den Fasern durch Trennmesser problematisch
und häufig
wird eine große
Menge von Qualitätsfasern
zusammen mit den Verunreinigungen abgesaugt, wodurch der Reinigungsprozess ineffizient
wird, während
das Trennmesser in anderen Fällen
nur einen kleinen Teil der in der Faserschicht enthaltenen Verunreinigungen
entfernt.
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Es
wird angenommen, dass die Faserschicht, die während der Drehung der Schlagwalze von
einem Paar von Zuführwalzen
oder einer weiteren Schlagwalze längsseits zugeführt wird,
radial anwächst,
wodurch sich die schwereren Verunreinigungen und Samenkapselteile
von der Faser trennen und nach radial außen wandern können. Insbesondere
bei hohen Drehgeschwindigkeiten der Schlagwalze, (noch) bevor die
Verunreinigungen vollständig von
den Fasern getrennt sind, drängt
die Zentrifugalkraft jedoch selbst leichte Fasern nach außen, wodurch
sich eine Faserschicht bildet, die radial von der Schlagwalze getrennt
ist (aber noch immer von den Widerhaken oder der Beschichtung der
Walze gehalten wird) und die manchmal verdichtet und dünn ist, wie
in 6 zu sehen ist. Diese Kompaktheit und Dünnheit der
Faserschicht wird in der nachfolgenden Abtrennung von Verunreinigungen
durch das Trennmesser verschlechtert, wodurch die Gefahr besteht, dass
eine große
Menge von Qualitätsfasern
zusammen mit den Verunreinigungen entfernt wird.
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Diese
Schwierigkeiten werden noch größer, wenn
die Zuführung
der Fasern zur Walze über
eine weitere Schlagwalze erfolgt, wie in 6 dargestellt ist.
Aufgrund der von der ersten Schlagwalze erzeugten Zentrifugalkraft
finden sich in diesem Fall die schweren Verunreinigungen, die sich
in der radial äußeren Zone
der Faserschicht angesammelt hatten, nach dem Übergang zur zweiten Walze im
radial inneren Teil der Faserschicht wieder, so dass nur ein Bruchteil
der Verunreinigungen die Faserschicht auswärts durchqueren kann, bevor
sie wieder verdichtet wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Faserbearbeitungsvorrichtung
bereitzustellen, durch deren Merkmale die beschriebenen Probleme
der bekannten Technik überwunden werden
können.
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Diese
und andere Aufgaben werden durch eine Bearbeitungsvorrichtung erfüllt, die
mit einer Reinigungsmaschine oder einer Kardiermaschinenwalze verbindbar
ist, um eine Faserschicht auf einer Umfangsfläche dieser Walze zu modifizieren,
wobei eine solche Vorrichtung zumindest einen Regulierflügel umfasst,
um die Faserschicht gegen diese Umfangsfläche zu führen, um deren Dicke zu begrenzen. Die
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Verdichtungskörper umfasst,
der in Rotationsrichtung der Walze vor dem Regulierflügel positionierbar
ist, wobei der genannte Verdichtungskörper die Faserschicht verdichtet
und vor dem Regulierflügel
zur Umfangsfläche
der Walze führt.
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und zum Einschätzen
ihrer Vorteile werden nachstehend einige nicht einschränkende Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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1 eine
Schnittdarstellung einer Reinigungsmaschine ist, die mit einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung
ausgerüstet
ist;
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2 und 3 Schnittdarstellungen
einer erfindungsgemäßen Bear beitungsvorrichtung
sind;
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4 eine
vergrößerte Schnittdarstellung
eines Details in 2 ist;
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5 eine
vergrößerte Schnittdarstellung
eines Details in 3 ist;
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6 ein
Diagramm ist, das den Arbeitsgang einer Bearbeitungsvorrichtung
nach bekannter Technik zeigt; und
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7 ein
Diagramm ist, das den Arbeitsgang einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung
zeigt.
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1 zeigt
eine Reinigungsmaschine 1 mit drei Schlagwalzen 2, 3, 4,
die nebeneinander und in Gegenrichtung zueinander drehbar angeordnet
sind und mit Drehgeschwindigkeiten v2, v3, v4 umlaufen, die von
der ersten Walze 2 zur letzten Walze 4 zunehmen,
um eine Faserschicht 5 aufzunehmen und sie von einer Walze
zur nächsten
zu übertragen.
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Um
die Faser 5 zur ersten Schlagwalze 2 zu führen, werden
ein Paar von Zuführwalzen 6, 7 verwendet,
deren Umfangsflächen 8 vorzugsweise
geformt sind; insbesondere weist die obere Zuführwalze 6 die Form
eines Kammrads auf und die untere Zuführwalze 7 hat eine
Umfangsfläche 8 in
der Form von Sägezähnen.
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Die
Umfangsflächen 9 der
Schlagwalzen 2, 3, 4 sind ebenfalls mit
einem so genannten „Trimming" 10 ausgerüstet, das
heißt
mit einer mit Sägezähnen versehenen
Beschichtung oder Widerhaken mit einem gerundeten oder spitzen freien
Ende, die radial von der Umfangsfläche 9 vorstehen.
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Dank
dieser Beschichtung 10 oder der Widerhaken greift die sich
weiter drehende Schlagwalze 2 die ihr zugeführten Fasern
und zieht sie von dem Paar von Zuführwalzen 6, 7 weg,
wodurch bereits eine anfängliche Öffnung des
Baumwollbüschels
und ein Dehnen der Einzelfasern erreicht wird.
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Eine
oder mehr Bearbeitungsvorrichtungen 11, 12 sind
mit den Schlagwalzen 2, 3, 4 verbunden, um
die Fasern, zum Beispiel Baumwolle, zu öffnen, den Staub zu entfernen
und sie zu kordieren oder zu kämmen,
bevor sie durch die letzte Schlagwalze 4 abgetrennt werden,
wobei beispielsweise eine Saugvorrichtung verwendet wird, die die
Fasern 5 zu der nachfolgenden Vorrichtung in der Spinnereistraße oder
zu einem angebrachten (nicht dargestellten) Auffangbehälter lenkt.
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Hinter
dem Paar von Zuführwalzen 6, 7 (in Drehrichtung
der Schlagwalze 2 betrachtet) befindet sich ein erstes
Trennmesser 14, um den äußersten Teil
der Faserschicht 5, der die schweren Verunreinigungen enthält, abzuschneiden,
mit anderen Worten, im Sinne der Strömungslehre abzutrennen. In
Reihe mit diesem ersten Trennmesser 14 befindet sich eine Absaugöffnung 15,
um die von der Faserschicht 5 abgetrennten Verunreinigungen
zu entfernen. Hinter dem ersten Trennmesser 14 befindet
sich ein erstes festes Kardiersegment 16, dem ein erster
Regulierflügel 17 folgt,
der die Faserschicht 5 führt und dabei deren radiale
Dicke bezüglich
der Drehachse R2 der Schlagwalze 2 modifiziert.
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Das
erste Messer 14, die erste Absaugöffnung 15, das erste
feste Kardierelernent 16 und der erste Regulierflügel 17 sind
alle auf einem gemeinsamen Tragelement 18 montiert.
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Hinter
dem ersten Regulierflügel 17 befindet sich
ein zweites Trennmesser 14a und eine zweite Absaugöffnung 15a,
die auf einem zweiten Tragelement 18a vorgesehen sind und
ebenfalls dazu dienen, die Verunreinigungen, die sich in der radial äußeren Zone
der Baumwollschicht 5 angesammelt haben, abzutrennen und
zu entfernen.
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Die
zweite Schlagwalze 3 dreht sich mit einer höheren Geschwindigkeit
und in Gegenrichtung zu der Schlagwalze 2 und ist neben
ihr angeordnet, um eine Übernahme
der Fasern 5 von der ersten Schlagwalze 2 zur
zweiten Schlagwalze 3 zu ermöglichen.
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Hinter
dem Bereich, wo die Faser zu der zweiten Schlagwalze 3 übertragen wird
(in Drehrichtung der zweiten Schlagwalze 3 betrachtet),
befindet sich ein zweites festes Kardiersegment 16b, dem
ein zweiter Regulierflügel 17b folgt,
der die Faserschicht 5 führt und dabei deren radiale
Dicke bezüglich
der Drehachse R3 der Schlagwalze 3 modifiziert.
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Das
zweite feste Kardierelement 16b und der zweite Regulierflügel 17b sind
auf einem dritten gemeinsamen Tragelement 18b montiert.
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Hinter
dem zweiten Regulierflügel 17b befindet
sich ein drittes Trennmesser 14c und eine dritte Absaugöffnung 15c,
die auf einem vierten Tragelement 18c zum Abtrennen und
Entfernen der Verunreinigungen vorgesehen sind, die sich in der
radial äußeren Zone
der Baumwollschicht 5 angesammelt haben.
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Die
nachfolgende und letzte Schlagwalze 4 kann mit der Drehgeschwindigkeit
v4 umlaufen, die größer ist
und in Gegenrichtung zu der vorhergehenden Schlagwalze 3 umläuft und
sie sind nebeneinander vorgesehen, um eine Übertragung der Fasern 5 von
der vorhergehenden Schlagwalze 3 auf die letzte Schlagwalze 4 zu
ermöglichen.
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Hinter
dem Bereich des Faserübergangs
zur letzten Schlagwalze 4 (in Drehrichtung der letzten Schlagwalze 4 betrachtet),
befindet sich eine Bearbeitungsvorrichtung 12, die zumindest
einen dritten Regulierflügel 17d umfasst,
um die Faserschicht 5 gegen die Umfangsfläche 9 der
Schlagwalze 4 zu führen,
um die Dicke der Faserschicht 5 zu modifizieren oder vielmehr
sie zu begrenzen, sowie ein Verdichtungskörper 19, der, in Drehrichtung
der Schlagwalze 4 betrachtet, vor dem dritten Regulierflügel 17d vorgesehen
ist, wobei der Verdichtungskörper 19 die Faserschicht
verdichtet und sie vor dem dritten Regulierflügel 17d zur Umfangsfläche 9 der
Schlagwalze 4 führt.
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Hinter
dem dritten Regulierflügel 17d befindet
sich ein viertes Trennmesser 14e sowie eine vierte Absaugöffnung 15e,
um die Verunreinigungen abzutrennen und zu entfernen, die sich in
der radial äußersten
Zone der Baumwollschicht 5 angesammelt haben.
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Der
Verdichtungskörper 19 und
der dritte Regulierflügel 17d sind
beide auf einem fünften
Tragelement 18d montiert und das vierte Trennmesser 14e und
die fünfte
Absaugöffnung 15e sind
auf einem sechsten Tragelement 18e vorgesehen.
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Zumindest
ein Teil des Umfangs der Schlagwalzen oder Rollen 2, 3, 4 weist
einen oder mehr abgewinkelte Vorsprünge 20 auf, beispielsweise
einen oder mehr Vorsprünge
aus Aluminium oder Klingen aus Stahl, die so geformt sind, dass
sie den Verlust von Fasern, die durch die Zentrifugalkraft der Schlagwalzendrehung
nach radial außen
geschleudert werden, verhindern.
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Die
zuvor erwähnte
Absaugvorrichtung 13 oder andere Mittel zum Entfernen der
behandelten (geöffneten,
entstaubten, gereinigten, gekämmten, etc.)
Fasern ist in Bezug auf die letzte Schlagwalze 4 vorgesehen,
um die Fasern von der Umfangsfläche 9 abnehmen
zu können.
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Insbesondere
weist die Absaugvorrichtung 13 einen rechteckigen Kanal 21 auf,
der tangential zu der (letzten) Schlagwalze 4 ausgerichtet
ist, um eine Saugkraft tangential zur Schlagwalzenumfangsfläche 9 auszuüben.
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Gemäß der in
den Figuren gezeigten Ausführungsform
begrenzt der Verdichtungskörper
zusammen mit der Umfangsfläche 9 der
Schlagwalze 4 einen Durchlass 22 für die Faserschicht 5,
der in Drehrichtung der Schlagwalze 4 enger wird, so dass
die Faserschicht 5 von dem Verdichtungskörper 19 zur Umfangsfläche 9 und
insbesondere innerhalb der Walzenbeschichtung der Schlagwalze 4 gedrückt und
folglich verdichtet wird.
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Der
Regulierflügel 17d ist
dergestalt geformt und angeordnet, dass er die Verlagerung oder
das radiale Wiederanwachsen der zuvor von dem Verdichtungskörper 19 zusammengedrückten Faserschicht 5 begrenzt.
Der Verdichtungskörper 19 und
der Regulierflügel 17d sind
vorzugsweise so konfiguriert, dass der Faserdurchlass 22 zwischen
der Schlagwalze 4 und dem Verdichtungskörper 19 radial enger
ist als der Faserdurchgang 23 zwischen der Schlagwalze 4 und
dem Regulierflügel 17d.
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Der
Verdichtungskörper 19 umfasst
idealerweise ein bewegliches und vorzugsweise einstellbares Formstück 26,
das an einem Tragelement 18d befestigt ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist der Verdichtungskörper 19 eine
im wesentlichen glatte Verdichtungsfläche 24 auf, die der
Umfangsfläche 9 der
Schlagwalze 4 zugewandt und so geformt ist, dass der vorgenannte
Durchlass 22 gebildet wird, der in Drehrichtung der Schlagwalze 4 enger
wird.
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In
der in 4 dargestellten Ausführungsform ist die Verdichtungsfläche 24 im
allgemeinen eben und ausgerichtet, um sich der Umfangsfläche 9 der
Schlagwalze 4 in deren Drehrichtung zu nähern. Alternativ
ist die Verdichtungsfläche 24 in
Richtung der Umfangsfläche 9 der
Schlagwalze 4 in deren Drehrichtung gewölbt.
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In
der in 5 gezeigten Ausführungsform weist die Verdichtungsfläche 24 oder,
allgemeiner gesagt, der Verdichtungskörper 19 zumindest
eine Unstetigkeit auf, vorzugsweise eine Stufe 25, die
eine abrupte Verengung des Durchlasses 22 bewirkt.
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Vor
der Stufe 25 oder der abrupten Verengung ist es vorteilhaft,
einen Strömungstotraum
auszubilden, d.h. einen unbewegten oder stagnierenden Winkel im
Sinne der Strömungslehre,
der die Faserverdichtung in Richtung zur Umfangsfläche 9,
das heißt
in der Beschichtung der Schlagwalze 4, vergrößert.
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Vorzugsweise
sind die Positionen der Regulierflügel 17–17d und
der Trennmesser 14–14e einstellbar,
um eine Regulierung der (radialen) Dicke sowohl der Faserschicht 5 als
auch ihres äußeren Teils zu
ermöglichen,
der von dem Trennmesser 14–14e abgetrennt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Position des Tragelements 18d, das den Verdichtungskörper 19 und
den Regulierflügel 17d hält, einstellbar, um
seinen Abstand von der Walze 4 zu verändern.
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Es
ist günstig,
den Abstand zwischen der Schlagwalze 4 und dem sechsten Tragelement 18e, welches
das Trennmesser 14e und die Absaugvorrichtung 15e hält, ebenfalls
einstellbar vorzusehen.
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7 ist
ein Diagramm, das den Arbeitsgang einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung
zeigt.
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Während der
Drehung der Schlagwalze der Reinigungsmaschine, insbesondere einer
Hochgeschwindigkeitswalze, umschlingt die Faserschicht die Umfangsfläche der
Walze und wächst
aufgrund der Zentrifugalkraft radial an, wodurch sich die schwersten
Verunreinigungen und Samenkapselteile von den Fasern lösen und
nach radial auswärts
wandern. Insbesondere bei hohen Schlagwalzen-Drehgeschwindigkeiten
trägt die
Zentrifugalkraft auch die leichten Fasern auswärts, bevor die Verunreinigungen
vollständig
von den Fasern getrennt sind, wodurch eine Faserschicht gebildet
wird, die radial von der Schlagwalze getrennt (aber noch von den
Widerhaken oder der Beschichtung der Walze gehalten wird) und manchmal
kompakt und dünn
ist. Der Verdichtungskörper 19 beaufschlagt
diese Faserschicht wieder und drückt
sie zur Umfangsfläche
der Schlagwalze, wodurch sie vor dem Regulierflügel eine im allgemeinen kompakte
Faserschicht bildet, die eng an der Umfangsfläche der Schlagwalze anliegt
und ausreichend in die Beschichtung eindringt.
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Bevor
die Faserschicht den Durchlass 23 durchquert, der durch
den Regulierflügel 17d begrenzt
wird, wächst
sie aufgrund der Zentrifugalkraft wieder an, wodurch die schweren
Verunreinigungen weiter nach außen
wandern können,
um sich endgültig
von der Faser zu lösen.
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Der
Regulierflügel
führt die
so entstandene Schicht oder das so entstandene Vlies aus Fasern und
Verunreinigungen und passt ihre Dicke an, um eine korrekte Abtrennung
der Verunreinigungen (radial äußerer Teil)
durch das Trennmesser zu ermöglichen.
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Dank
der Bearbeitungsvorrichtung der Erfindung kann eine vollständigere
Abtrennung der Verunreinigungen von den Fasern erreicht werden sowie eine
Faserschicht, die in Richtung zur Beschichtung eine größere Verdichtung
erfährt
und radial dicker ist, mit einer klareren Abtrennung der Verunreinigungen.
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Dies
erleichtert das Entfernen von Verunreinigungen durch das Trennmesser
und reduziert die Menge an Qualitätsfasern, die mit den Verunreinigungen
abgetrennt wird, wodurch die Gesamtproduktivität der Reinigungs- oder Kardiermaschine
erhöht
wird.
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Alternativ
zu der hier vorliegenden Beschreibung und Darstellung kann die Reinigungsmaschine in
Abhängigkeit
von den Erfordernissen der Faserbehandlung nur eine oder zwei oder
mehr Schlagwalzen umfassen. Die Bearbeitungsvorrichtung, die einen
Verdichtungskörper
umfasst, kann mit nur einer oder mehr als einer oder allen Schlagwalzen
der Reinigungsmaschine verbunden sein, und die Mittel zum Zuführen der
Baumwollbüschel
zu den Schlagwalzen können
ein oder mehr Zuleitungsbänder
oder nur eine Zuführwalze
umfassen.
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Es
ist offensichtlich, dass ein Fachmann weitere Modifikationen und
Variationen an der in dieser Erfindung beschriebenen Reinigungsmaschine
vornehmen könnte,
um mögliche
und spezielle Anforderungen zu erfüllen, jedoch sind (diese) alle
innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung enthalten, wie sie
in den folgenden Ansprüchen
definiert ist.