EP1313901B1

EP1313901B1 - Vorrichtung, wie karde oder krempel für die faserverarbeitung

Info

Publication number: EP1313901B1
Application number: EP01960634A
Authority: EP
Inventors: Hermann Maidel; Peter Artzt; Volker Jehle; Bernhard Bocht
Original assignee: Truetzschler Card Clothing GmbH
Current assignee: Truetzschler Card Clothing GmbH
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: ATE403768T1; EP1313901B2; DE10042205A1; DE50114197D1; ES2311020T3; EP1313901A1; WO2002018683A1; ES2311020T5; US6996878B2; DE10042205B4; US20040010890A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Karde oder Krempel, mit einer garniturbestückten Walze und mindestens zwei zumindest über einen Bereich des Walzenumfangs und in Drehrichtung hintereinander angeordneten Kardiersegmenten, die jeweils mit einer Zahngarnitur versehen sind, wobei Zahngarnituren der Kardiersegmente unterschiedlich ausgestaltet sind.
Eine solche Karde ist beispielsweise aus der DE-OS 2 226 914 bekannt. Die dort beschriebenen Kardiersegmente weisen unterschiedliche Besatzdichten auf.
Solche Vorrichtungen dienen zum Reinigen, Öffnen und Parallelisieren von Rohfasern, z. B. Baumwolle. Das Ausgangsmaterial (Flockenform) wird über eine Öffnerwalzeneinheit einer garniturbestückten Walze (z.B. Tambour) zugeführt und von dieser an ihrem Umfang in Drehrichtung mitgenommen. Hierzu ist die Walze mit einer großen Anzahl von Sägezähnen bestückt. Üblicherweise wird diese Zahngarnitur durch Herstellen eines Sägezahndrahtes erzeugt, der anschließend auf dem Außenumfang der Walze abgewickelt wird. Die Zahnformen können für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke jeweils anders ausgeformt sein. Hauptsächlich weisen jedoch die Zahnspitzen in Drehrichtung.
Damit die Fasern nicht nur von der gamiturbestückten Walze mitgenommen werden, sondern eine Bearbeitung vorhanden ist, sind zumindest über einen Teil des Umfangs der Walze Kardiersegmente angeordnet. In der Regel erstreckt sich ein Kardiersegment über die gesamte Breite der Walze. Die Unterseite eines Kardiersegments ist bogenförmig an den Außenumfang der garniturbestückten Walze angepasst und weist ebenfalls eine Zahngarnitur auf. In vielen Fällen sind die Zähne in Zahnreihen hintereinander angeordnet und werden ebenfalls durch Einlegen eines Sägezahndrahtes erzeugt. Die Zahnform ist ähnlich der Zahnform auf der garniturbestückten Walze, wobei die Zahnspitzen entgegen der Drehrichtung der garniturbestückten Walze weist. Die Kardiersegmente werden soweit an die Walze herangefahren, dass ein Öffnungs-, Kämm- bzw. Parallelisierungsvorgang an den Fasem ausgeführt wird.
Zwischen den Kardiersegmenten können Reinigungsstationen mit Absaugungen für Schmutzpartikel und Faserbruchstücke vorhanden sein. Das bedeutet, dass die Kardiersegmente auch in einigem Abstand zueinander angeordnet sein können. Diese Art der Vorrichtung zur Behandlung von Fasermaterial ist schon seit langem bekannt und hat sich bestens bewährt. Selbstverständlich ist man auch hier bestrebt, dennoch Verbesserungen herbeizuführen. Insbesondere soll die Effektivität der Faserparallelisisierung gesteigert werden. Darüber hinaus erfordern unterschiedliche Fasern teilweise unterschiedliche Bearbeitungsmethoden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung, wie Karde oder Krempel, für die Faserverarbeitung gemäß der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine effektivere Faserparallelisierung durchführt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zähne der Zahngamituren einen Schneidwinkel aufweisen, der zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment, so dass der Eingriff der Zahngarnitur des in Drehrichtung vorderen Kardiersegmentes eine größere Einwirkung auf eine am Umfang der Walze mitgenommene individuelle Faser aufweist, als der Eingriff der Zahngarnitur eines in Drehrichtung nachfolgenden Kardiersegmentes.
Hierdurch verändert sich in Lauf- bzw. Drehrichtung der Walze der Eingriff der Zahngarnituren der Kardiersegmente von anfangs intensiver zu faserschonend. Hierbei bedeutet Einwirkung bzw. mechanische Einwirkung auf eine am Umfang der Walzen mitgenommen individuelle Faser die Intensität oder Aggressivität mit der die jeweilige Zahngarnitur auf eine an den Kardiersegmenten vorbeigeführte Faser in Kontakt tritt. Die am Anfang des Kardiervorgangs in Flockenform zugeführten, noch nicht geöffneten Fasern werden durch die Geometrie der anfänglichen Zahngamitur sofort intensiv bearbeitet, wobei dann in Abhängigkeit des Öffnungsgrads der Fasern eine Anpassung der Zahngamituren hieran erfolgen kann, so dass sich die gewünschte Wirkung einstellt. Erstaunlicherweise ging man bislang im Stand der Technik immer umgekehrt vor. Zu Beginn des Kardiervorgangs wurden die noch ungeöffneten Fasern möglichst mit kleinerer Einwirkung bearbeitet als mit steigendem Öffnungsgrad. Vermutlich war man bestrebt, die Fasern genau an der Stelle intensiver zu bearbeiten, wo der Öffnungsgrad schon weiter fortgeschritten war.
Entscheidend ist bei dieser vorliegenden Erfindung, dass die Zahngarnituren der Kardiersegmente die unterschiedliche Bearbeitungswirkung von intensiv zu weniger intensiv verursachen, ohne dass andere Parameter beeinflusst werden müssen. Durch die Abhängigkeit von einfachen geometrischen Zusammenhängen lässt sich auf sehr unkomplizierte und kostengünstige Weise für die unterschiedlichsten Faserarten eine optimale Bestückung mit Kardiersegmenten vornehmen. Es können somit an ein und derselben Vorrichtung, Karde oder Krempel, eine ganze Reihe unterschiedlichster Zahnformen zum Einsatz kommen. Es hat sich gezeigt, dass sich durch diese Ausgestaltung eine sehr effektive Faserbearbeitung bzw. -verarbeitung mit relativ hohen Geschwindigkeiten und einem sehr guten Ergebnis durchführen lässt. Insbesondere soll die Neigung der Zahngamitur aufgrund der Zahngeometrie, Fasern von der Walze wegzuziehen, verringert werden, so dass die Fasern optimal im Bearbeitungsspalt zwischen Kardiersegment und Walze gefördert werden. Eine an den Öffnungsgrad der Fasern optimal angepasste Zahngarnitur erkennt man am gleichmäßigem Verschleiß der Bearbeitungshöhe der Zähne.
Eine sehr einfache Variante zur Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Zähne der Zahngarnituren einen Schneidwinkel α aufweisen, der zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment. Ausgestaltungsbedingt weisen die Zahngarnituren in vielen Fällen Hunderte von Zähnen auf. In den meisten Fällen würde zwar ein Einzelvergleich eines Zahns einer Zahngamitur eines Kardiersegments mit einem Zahn einer Zahngarnitur eines nachfolgenden Kardiersegments ausreichen. Für den Effekt ist es jedoch vollständig ausreichend, wenn sich im Mittel ergibt, dass das vordere Kardiersegment einen aggressiveren Eingriff hat, als das nachfolgende Kardiersegment. Insofern wird auf einen Durchschnittsschneidwinkel α abgestellt. Sieht man den Zahn der Zahngamitur als Teil mit dem bei einer Keilform üblichen Winkelangaben an, so spannt sich der Schneidwinkel α zwischen der Spanfläche bzw. hier Faserverarbeitungsfläche des Zahns und einer gedachten Linie auf, die sich von der Zahnspitze zum Mittelpunkt der Walze erstreckt. Das bedeutet, dass die vorderen Kardiersegmente mit einem flacheren Winkel auf die Fasern einwirken, wohingegen bei den nachfolgenden Kardiersegmenten sich die Bearbeitungsflächen der Zähne immer weiter gegen die Faser aufrichten.
Durch die Veränderung des Schneidwinkels α rupft, zieht oder zerrt die Zahngarnitur des ersten Kardiersegmentes stärker an den Fasern, als nachfolgende Kardiersegmente. Der immer kleiner werdende Winkel α hat dann zur Folge, dass die Fasern nicht mehr mit der Intensität bzw. Tiefe in den Zahnbereich der Zahngarnitur eindringt. Vielmehr wird bewirkt, dass aufgrund der immer stumpfer werdenden Zahnform die Fasern nicht mehr so stark dazu neigen, in den Bearbeitungsbereich der Zahngarnitur der Kardiersegmente einzudringen. Versuche haben gezeigt, dass hierdurch auch die Fasern besser über die gesamte Höhe des Bearbeitungsbereiches der Zähne erfolgt, was sich insbesondere auch anhand des Verschleißbildes zeigt. Die Zähne verschleißen im Wesentlichen gleichmäßig über ihre gesamte Höhe der Bearbeitungszone. Weder die Spitze noch der Fußbereich der Bearbeitungszone sind einem stärkeren Verschleiß ausgesetzt.
Eine weitere Möglichkeit über die Zahnform Einfluss auf die gewünschte Kardierwirkung zu nehmen, besteht darin, dass die Zähne der Zahngarnituren eine Fläche aufweisen, die zwischen der äußeren, die Schneidfläche umfassenden Schneidbereichskonturlinie und einer gedachten, senkrecht die Walzenachse und die Zahnspitze schneidenden Verbindungsgraden aufgespannt ist, wobei diese zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment. Das bedeutet, dass der Flächenanteil unterhalb der Bearbeitungsfläche des Zahns zu Beginn des Kardiervorgangs größer ist als nachfolgend, so dass vermutlich auch mehr Fasern am Anfang in den Bearbeitungsbereich der Zahngarnitur der Kardiersegmente eindringen können als bei nachfolgenden Kardiersegmenten. Geht man davon aus, dass sämtliche Zahnspitzen der Kardiersegmente gleich weit von der Garnitur der Walze beabstandet sind, so werden die Fasern mit steigendem Öffnungsgrad durch die Geometrie der Zahnformen der Kardiersegmente immer mehr in Richtung der Walze gedrückt. Hierdurch werden die Fasern im Mittel optimal im Kardierspalt zwischen dem jeweiligen Kardiersegment und der Walze transportiert. Die Einwirkung, die die Zähne des Kardiersegmentes auf die Fasern haben, ist dann weiter hinten durch diese geometrische Anpassung meist geringer.
Eine weitere Ausgestaltungsmaßnahme besteht darin, dass die Zähne der Zahngarnituren einen Schneidbereich und einen Fußbereich aufweisen und die Breite des Fußbereichs bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment. Zum einen kann diese Variante dazu ausgenutzt werden, die Zähne der verschiedenen Kardiersegmente hintereinander versetzt anzuordnen. Zum anderen besteht auch die Möglichkeit, das nachfolgende Kardiersegment mit einer viel engeren Zahnbestückung zu versehen. Diese können dann entsprechend kleiner für einen weniger aggressiven Eingriff ausgestaltet sein.
Eine weitere Maßnahme zur Verwirklichung der Erfindung kann darin bestehen, dass eine Zahnteilung der Zähne der Zahngarnituren bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment. Unter dem Begriff Zahnteilung wird im vorliegenden Fall der Abstand von einer Zahnspitze zur nächsten Zahnspitze in Kardierrichtung verstanden. Das bedeutet, dass bei nachfolgenden Kardiersegmenten die Zähne enger aneinander stehen.
Darüber hinaus können die Zähne der Zahngarnituren eine Höhe aufweisen, die zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment. Auch hier kommt es wieder im Wesentlichen auf die Durchschnittshöhe der Zähne einer Zahngarnitur an. Die geringere Höhe bei den nachfolgenden Kardiersegmenten, sorgt automatisch für einen weniger aggressiven Eingriff, wenn z.B. die Kardiersegmente auf gleicher Höhe bezüglich der Walze eingestellt werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Gesamthöhe der Zähne bei allen Kardiersegmenten beizubehalten und gemäß einer Ausführungsvariante vorzusehen, dass die Schneidbereiche der Zähne der Zahngarnituren eine Höhe aufweisen, die zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment. Der Eingriff der einzelnen Zähne ist dann aufgrund der geringeren Höhe der Schneidbereiche weniger intensiv und nicht aufgrund der Gesamthöhe der Zähne. Die Spitzen der Zähne können somit bei sämtlichen Kardiersegmenten im gleichen Abstand zur Walze angeordnet sein und trotzdem diesen positiven Effekt erzeugen.
Eine weitere Verbesserung der Parallelisierung und Bearbeitung der Fasern kann dadurch erzielt werden, dass die Zähne bzw. durch die Zähne gebildete, sich in Drehrichtung erstreckenden Zahnreihen der Zahngamitur eines vorderen Kardiersegments einen seitlichen Versatz zu den Zähnen bzw. durch die Zähne gebildeten, sich in Drehrichtung erstreckenden Zahnreihen der Zahngarnituren des nachfolgenden Kardiersegments aufweisen. Die Zähne eines einzigen Kardiersegments können jeweils in Kardier- bzw. Drehrichtung der Walze gesehen in einer Reihe hintereinander angeordnet sein. Allerdings sollen die Zähne des nachfolgenden Kardiersegments hierzu versetzt positioniert werden, so dass eine Bearbeitung der Fasern über die gesamte Breite in Unabhängigkeit von den jeweiligen Kardiersegmenten vorgegebenen Bahnen stattfinden kann.
Bevorzugt kann das Ergebnis der Breite eines Zahns der Zahngarnitur eines vorderen Kardiersegments dividiert durch die Breite eines Zahns der Zahngamitur des nachfolgenden Kardiersegments ungleich einer ganzen Zahl sein. Hierdurch ist automatisch gewährt, dass es unmöglich zu einem hintereinander Anordnen der Zähne von einem vorderen zu einem nachfolgenden Kardiersegment kommen kann. Die Zähne müssen zwangsläufig immer aufgrund der ungeraden Teilung zueinander versetzt sein.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass die in Drehrichtung hintereinander angeordneten Zähne eines Kardiersegments versetzt zueinander angeordnet sind. Hierdurch werden auch innerhalb eines einzigen Kardiersegments eine möglichst großflächige Bearbeitung über die gesamte Breite der Walze mit entsprechend verstärkter Parallelisierwirkung erzielt.
Des Weiteren können zumindest zwischen einigen Kardiersegmenten Schmutzausscheide-Einrichtungen angeordnet sein. Diese können z.B. gemäß der DE 19852562 ausgestaltet werden. Es handelt sich hierbei in aller Regel um eine Leitleiste, die in ihrer Höhe verstellbar ist und ein nachfolgendes Ausscheidemesser, das im bestimmten Winkel auf die Faser einwirkt und durch die Prallwirkung Schmutzpartikel entfernt.
Günstigerweise sind zusätzlich noch Absaugeinrichtungen oder eine Absaugeinrichtung vorgesehen, die Faserbruchstücke und Schmutzpartikel aus dem Kardierbereich entfernt. Hierzu gibt es im Stand der Technik ausreichend Ausgestaltungsmöglichkeiten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kardiersegmente des Deckels bei den dortigen Zahngarnituren einen Abstand zwischen der Schulter und den Zahnspitzen aufweisen, der kleiner ist, als der Abstand zwischen der Schulter und den zugehörigen Zahnspitzen bei der Zahngarnitur des Tambours. Durch die auf diese Weise gebildete geringere Gassenhöhe in den Deckelgarnituren wird erreicht, dass sich die Fasern schneller aus den Deckeln wieder auf den Tambour gelangen. Das scheint zunächst widersinnig zu sein, da der aggressivere Zahneingriff bei den ersten Kardiersegmenten augenscheinlich genau das Gegenteil bewirkt, daß nämlich die Faserflocken beim Erreichen des Kardierelementes von der Kardierzone des Tambours weg in den Deckel hineingezogen werden und nach und nach die Fasem einzeln aus dem Deckel herausgeholt und parallelisiert werden. Durch die geringere Gassenhöhe in den Deckelgarnituren wird dieser Effekt beibehalten, ohne dass aber die Deckel zu stark mit Fasern gefüllt werden. Insgesamt reduziert sich dadurch die Verweildauer der Fasem in den Deckelgarnituren, was naturgemäß eine Erhöhung der Stundenleistung der Karde mit sich bringt.
Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Kardiersegment für eine Vorrichtung, wie Karde oder Krempel, für die Faserverarbeitung, das mit einer Zahngamitur versehen ist. Das Kardiersegment zeichnet sich dadurch aus, dass die Zahngeometrie der Zahngamitur in Bearbeitungsrichtung unterschiedlich ausgestaltet ist und ein Eingriff eines in Bearbeitungsrichtung vorderen Bereichs der Zahngarnitur eine gleiche oder größere Einwirkung auf eine zu bearbeitende individuelle Faser aufweist wie oder als der Eingriff eines in Bearbeitungsrichtung nachfolgenden Bereichs der Zahngarnitur. Die gewünschte Wirkung kann mit solch einem Kardiersegment auch innerhalb des Bearbeitungsbereichs des Kardiersegments selbst erzielt werden. Hier wären insbesondere relativ große Kardiersegmente denkbar, die insgesamt diese Wirkung herbeiführen können. Die Veränderung der Zahngeometrie innerhalb dieses Kardiersegments kann auf die gleiche Weise erfolgen, wie die vorangegangenen Veränderungen, die von Kardiersegment zu Kardiersegment erfolgen. Es sind demnach Änderungen des Winkels, der Höhe usw. innerhalb eines einzigen Kardiersegmentes möglich.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Öffnen, Kämmen und Parallelisieren von Fasern mittels einer gamiturbestückten Walze und mindestens zwei zumindest über einen Bereich des Walzenumfangs und in Drehrichtung hintereinander angeordneten Kardiersegmenten, die jeweils mit einer Zahngamitur versehen sind. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Zahngamituren unterschiedlich ausgestaltet sind, und dass die Zahngeometrie der Zahngamituren der Kardiersegmente einen Schneidwinkel (α) aufweist, der zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment größer ist, als bei einem in Drehrichtung (B) nachfolgenden Kardiersegment, so dass mit fortschreitendem Öffnungsgrad der Fasern die Kardierung bzw. Parallelisierung der Fasern mit einer abnehmenden Intensität erfolgt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird im Gegensatz zu den bislang angewendeten Kardiermethoden als Funktion in Abhängigkeit des Öffnungsgrades der Fasern und des Verschleißes an den Zahngarnituren vorgenommen. Hierdurch wird insbesondere auch bewirkt, dass die Fasern optimal in dem Bearbeitungsspalt zwischen Kardiersegmenten und Walze gefördert und bearbeitet werden. Versuche haben gezeigt, dass sich hierdurch sehr gute Ergebnisse bei verbessertem Verschleißverhalten erzielen lassen. Warum bislang im Stand der Technik immer umgekehrt vorgegangen wurde und die Fasern mit zunehmendem Öffnungsgrad mit größerer Einwirkung bzw. Aggressivität verarbeitet wurden, lässt sich im Nachhinein nur aufgrund einer offensichtlich vorliegenden Fehlauffassung beantworten.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Kardiervorrichtung mit mehreren hintereinander angeordneten Kardiersegmenten in einer schematischen Seitenansicht.
Fig. 2: einen Ausschnitt aus einer Zahngarnitur eines Kardiersegments in einer vergrößerten Seitenansicht,
Fig. 3: eine Ansicht auf einen Zahn aus der Garnitur aus Fig. 2 entlang der Linie III-III in Fig. 2 geschnitten,
Fig. 4: einen Ausschnitt aus einer Zahngamitur eines Kardiersegments in einer vergrößerten Seitenansicht zur Erläuterung von Flächenzusammenhängen,
Fig. 5: eine Unteransicht auf zwei hintereinander angeordnete Kardiersegmente, wobei die Zahngarnitur nur teilweise schematisch dargestellt ist,
Fig. 6: eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Versatzes zwischen den Zäh nen eines vorderen Kardiersegments und eines dahinterliegenden Kardiersegments,
Fig. 7: eine schematische Unteransicht eines Kardiersegments mit schräg verlaufenden Zahnreihen,
Fig. 8: eine schematische Darstellung der Zahngamitur eines einzelnen Kardiersegments, die sich in Bearbeitungsrichtung verändert, und
Fig. 9: in einer schematischen Darstellung eine Schnittansicht durch einen Sägezahndraht der Tambourgarnitur mit einem darüber angeordneten Sägezahndraht einer Deckel garnitur.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Kardiervorrichtung 1 in einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse A einer Kardierwalze bzw. eines Tambours 2 dargestellt. Die Mantelfläche 3 des Tambours 2 ist mit einer Garnitur 4 zum Bearbeiten von Fasermaterial versehen. Die Garnitur 4 besteht aus aufgewickeltem Zahndraht, wobei die einzelnen Zähne mit ihren Spitzen in Drehrichtung bzw. Kardierrichtung B weisen. Die Ausgestaltung solcher Garnituren 4 ist bestens im Stand der Technik bekannt und soll hier nicht näher beschrieben werden. Anhand des Pfeils B ist zu erkennen, dass sich der Tambour 2 im Uhrzeigersinn dreht. Auf der linken Seite befindet sich schematisch dargestellt eine Öffnerwalze 5, die die Fasem dem Tambour 2 zuführt. Auch hier können bekannte Öffnerwalzenvorrichtungen eingesetzt werden. Im Stand der Technik gibt es hierzu genügend Beispiele. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich eine Abnehmerwalze 6, die schematisch für die Abnähmevorrichtung steht, die die kardierten Fasern wieder von dem Tambour 2 entfernen und für die Weiterverarbeitung abführen. Auch bezüglich der Abnahmevorrichtungen 6 gibt es im Stand der Technik genügend Beispiele, auf die nicht näher eingegangen werden muss.
Am Außenumfang, zumindest im oberen Bereich (im Abschnitt zwischen Öffnerwalze 5 und Abnehmerwalze 6), befinden sich mehrere hintereinander angeordnete feststehende Kardiersegmente 7 bis 10. Jedes dieser Kardiersegmente 7 bis 10 ist in einigem Abstand oberhalb der Mantelfläche 3 des Tambours 2 angeordnet. Darüber hinaus sind die Segmente auch an die Kontur des Tambours 2 angepasst und verlaufen daher bogenförmig, wobei ihre Unterseite möglichst immer im gleichen Abstand zur Mantelfläche 3 angeordnet ist. Auf der Unterseite 11 sind diese Kardiersegmente 7 bis 10 mit einer Zahngarnitur 12 bis 15 versehen. Ähnlich der Garnitur 4 des Tambours 2 bestehen diese Zahngamituren aus nebeneinander angeordneten Zahndrahtabschnitten. Die prinzipielle Ausgestaltung und Anordnung solcher Garnituren an Kardierelementen ist im Stand der Technik ebenfalls bekannt.
Im Wesentlichen neu und erfinderisch an der Vorrichtung gemäß der Fig. 1 ist die Tatsache, dass die Zahngarnituren 12 bis 15 in der hier erwähnten Reihenfolge mit abnehmender Aggressivität die Fasern bearbeiten. Im vorliegenden Fall bedeutet dies, dass vier unterschiedliche Aggressivitätsstufen vorhanden sind. Es würde natürlich auch die Möglichkeit bestehen, dass zwei hintereinander angeordnete Kardiersegmente mit gleicher Aggressivität die Fasern bearbeiten und dann die nachfolgenden Kardiersegmente wiederum weniger aggressiv sind. Darüber hinaus sind aus Vereinfachungsgründen bei dieser Variante nur Kardiersegmente 7 bis 10 dargestellt. Üblicherweise könnten auch andere Bearbeitungsvorrichtungen noch am Umfang des Tambours 2 angeordnet werden. Insbesondere, wenn die Öffnerwalze 5 und die Abnehmerwalze 6 weiter unten am Umfang des Tambours 2 angeordnet sind, steht ein größerer Arbeitsbereich zur Verfügung, der ein weiteres Anordnen von zusätzlichen Kardiersegmenten oder anderen Bearbeitungsgeräten zulässt.
Jedes Kardiersegment 7 bis 10 kann als eine Art Deckelstück angesehen werden, das in geringem Abstand über dem Tambour 2 schwebend angeordnet ist und im Gegensatz zum Tambour 2 stillsteht. Demnach ist zwischen der Zahngarnitur 4 des Tambours 2 und den Zahngarnituren 12 bis 15 der Kardiersegmente 7 bis 10 ein Bearbeitungsspalt 16 zum Kardieren der nicht dargestellten Fasem vorhanden.
Zwischen jedem der Kardiersegmente 7 bis 10 ist ein Ausscheidekanal 17 zur Entfernung von Verunreinigungen und Faserbruchstücken vorgesehen. Jeweils am Ende der Kardiersegmente 7, 8 und 9 ist ein L-förmiger, leistenartiger Niederhalter 18 vorhanden, der die aus dem Bearbeitungsspalt 16 kommenden Fasern etwas nach unten drückt, so dass sie anschließend explosionsartig nach außen expandieren und mit einem Ausscheidemesser 19 in Berührung kommen. Das Ausscheidemesser 19 kann unterschiedlichste Winkelstellungen einnehmen, so dass mit verschiedenen Schneidewinkeln die Ausscheidung stattfinden kann. Auch die Höhe des Ausscheidemessers 19 über der Zahngamitur des Tambours 2 kann eingestellt werden. Ebenfalls ist die Höhe des Niederhalters 18 entsprechend zum Tambour 2 zur Veränderung des Abstandes einstellbar. Durch den Spalt zwischen Niederhalter 18 und Ausscheidemesser 19 werden dann die Schmutzpartikel und Faserbruchstücke abgeführt. Über jedem Ausscheidekanal 17 kann eine eigene Absaugeinrichtung angeordnet werden. Es besteht aber durchaus die Möglichkeit, über den Gesamtkomplex eine Absaughaube anzuordnen. Auch hier gibt es im Stand der Technik verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten, die für diese Zwecke übernommen werden können.
Im Folgenden wird nunmehr anhand der Fig. 2 und 3 auf die Geometrie der Zähne der Kardiersegmente 7 bis 10 näher eingegangen werden.
Die Fig. 2 stellt in vergrößerter Darstellung einen kleinen Ausschnitt der Zahngarnitur des Kardiersegments 7 dar. Hierzu ist die Zahngamitur 12 auf den Kopf gestellt. Aus Vereinfachungsgründen ist nur eine Zahnreihe gezeigt. Die einzelnen Zähne 20 der Zahngarnitur 12 werden, zumindest solange sie in einer Reihe angeordnet sind, aus einem gemeinsamen Stahldraht hergestellt. Im Stand der Technik gibt es die verschiedensten Formen solcher Kardierzähne sowie unterschiedlichste Herstellungsverfahren. Sämtliche sollen hier anwendbar sein. In der Fig. 2 sind Zähne 20 in Form eines Sägezahnprofils gezeigt. Aus Vereinfachungsgründen werden die Winkelbezeichnungen und -verhältnisse, wie sie üblicherweise bei Schneidwerkzeugen verwendet werden, auch hier zur Beschreibung der Zahngarnitur 12 verwendet.
Demnach weist jeder Zahn 20 einen Keilwinkel β sowie einen Schneidwinkel α auf. Der Schneidwinkel α spannt sich zwischen einer Tangenten zur Span- bzw. Bearbeitungsfläche 21 und einer Linie 22 auf, deren Verlauf durch die kürzeste Verbindung zwischen der Zahnspitze 23 und der Achse A des Tambours 2 definiert ist. Diese Verhältnisse gelten selbstverständlich bei eingebautem Kardiersegment 7. Der Keilwinkel β beträgt meist weniger als 45°, so dass relativ spitze Zähne 20 erzeugt sind. Der Abstand t zwischen einer Zahnspitze 23 zur nächsten Zahnspitze 23 einer Zahnreihe wird im vorliegenden Fall als Zahnteilung bezeichnet. In den meisten Fällen sind Hunderte dieser Zähne 20 an der Unterseite 11 eines Kardierelementes 7 bis 10 angebracht.
Anhand der Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 durch einen Zahndraht 24 zu sehen. Als Zahn 20 wird im vorliegenden Fall der gesamte in Fig. 3 gezeigte Aufbau mit der Höhe h verstanden. Dieser Zahn 20 ist unterteilt in einen oberen Schneidbereich 25 mit der Höhe h_s und einen unteren Fußbereich 26. Der Fußbereich 26 ist breiter als der Schneidbereich 25, so dass bei nebeneinander angeordneten Zahndrähten 24 die Schneidbereiche 25 einen seitlichen Abstand zueinander aufweisen. Der Schneidbereich 25 erstreckt sich entlang einer Seite des Zahndrahtes 24 bis zur Zahnspitze 23 und geht im Wesentlichen nahtlos in den Fußbereich 26 über, wohingegen auf der anderen Seite der Übergang mittels einer Stufe 27 in den Fußbereich 26 erfolgt. Der Fußbereich 26 weist eine Breite F_st auf. Diese Fußbreite F_st sorgt letztendlich auch für den Abstand zwischen den Schneidbereichen 25 einer Zahngarnitur. Der Fußbereich 26 dient zur Verankerung der Zahndrähte an der Unterseite 11 der Kardiersegmente 7 bis 10.
Anhand der Fig. 1 ist nunmehr schematisch zu erkennen, dass der Winkel α bei dem Kardiersegment 7 größer ist als bei dem Kardiersegment 8, bei dem Kardiersegment 8 größer ist als bei dem Kardiersegment 9 und bei dem Kardiersegment 9 größer ist als bei dem Kardiersegment 10. Das bedeutet, dass sich die Bearbeitungsfläche 21 des Zahns 20 immer weiter in Richtung der gedachten Verbindungslinie 22 bewegt. Unter größer wird nicht nur die Betragsgröße, sondern auch negative Vorzeichen verstanden, so dass negative Winkelwerte gemäß der Definition aus Fig. 2 ebenfalls als kleinere Winkel anzusehen sind.
Des Weiteren nimmt die Zahnteilung t ebenfalls von Kardiersegment zu Kardiersegment in Richtung B ab. Das bedeutet, dass die Zahnteilung t beim Kardiersegment 7größer ist als beim Kardiersegment 8, beim Kardiersegment 8 größer ist als beim Kardiersegment 9 und beim Kardiersegment 9 größer ist als beim Kardiersegment 10. Der Abstand der Zähne 20 wird somit von Kardiersegment zu Kardiersegment kleiner.
Des Weiteren nimmt auch die Höhe h_s des Schneidbereichs 25 in Kardierrichtung B von Kardiersegment zu Kardiersegment ab. Das bedeutet im Einzelnen, dass die Höhe h_s beim Kardiersegment 7 größer ist als beim Kardiersegment 8, beim Kardiersegment 8 größer ist als beim Kardiersegment 9 und beim Kardiersegment 9 größer ist als beim Kardiersegment 10. Hierdurch verringert sich auch die Gesamthöhe h der Zähne 20 von Kardiersegment zu Kardiersegment.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform würde auch die Möglichkeit bestehen, dass die Geamthöhe h beibehalten wird und sich lediglich die Höhe h_s des Schneidbereichs 25 reduziert.
Bei den oben genannten Verringerungen der Maße für den Winkel α, die Zahnteilung t, die Fußbreite F_st und die Schneidbereichhöhe h_s handelt es sich bezogen auf die jeweiligen Kardiersegemente 7 bis 10 um gemittelte Werte. Hierdurch soll erreicht werden, dass die Aggressivität, mit der die Fasern bearbeitet werden, von Kardiersegment zu Kardiersegment abnimmt. Demnach arbeitet das Kardiersegment 7 aggressiver als das Kardiersegment 8, das Kardiersegment 8 aggressiver als das Kardiersegment 9 und das Kardiersegment 9 aggressiver als das Kardiersegment 10. Unter Aggressivität ist die Intensität der Einwirkung der Kardiersegmente auf die Fasern zu verstehen. Bevorzugt werden alle diese Maßnahmen in Kombination verwendet. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, auch nur eines dieser Maße zu ändern.
Anhand der Fig. 4 ist erläutert, dass die Bearbeitungsfläche 21 in der Seitenansicht eine Konturlinie, ausgehend von der Zahnspitze 23, aufspannt, die im Fußbereich des Zahns 20 konkav gekrümmt ist. Eine gedachte Verbindungslinie 22, die die Achse A der Walze im rechten Winkel schneidet und exakt durch die Spitze 23 des Zahns 20 verläuft, schließt im Bereich ihrer Verlängerung zusammen mit der Konturlinie des Zahns 20 ein Flächenstück F ein. Dieses Flächenstück F kann für jeden Zahn der Zahngarnituren 12,13,14 und 15 ermittelt werden. Sowohl bei der Änderung des Winkels α als auch bei der Veränderung anderer Parameter gemäß der Lehre dieser Erfindung, ist dieses Flächenstück F bei einem nachfolgenden Kardiersegment immer kleiner als bei einem vorangegangenen Kardiersegment. In diesem Zusammenhang kann auch wiederum auf eine gemittelte Flächengröße der Fläche F pro Kardiersegment 7,8,9 oder 10 abgestellt werden. Bezieht man auch noch die Dicke der Zähne 20 in diese Überlegungen mit ein, so verringert sich auch der Rauminhalt unterhalb der Bearbeitungsfläche 21, so dass nicht mehr so viele Fasern in diesem Bereich aufgenommen werden können bei abnehmender Flächengröße der Fläche F. Das führt bei immer weiter geöffneten Fasern zu einer gleichmäßigeren Verteilung entlang der Bearbeitungsfläche 21 und zu einem gleichmäßigen Verschleiß.
Im Folgenden wir die Wirkungs- und Funktionsweise der obigen Ausführungsform näher erläutert.
Über die Öffnerwalze 5 werden Fasern dem Tambour 2 zugeführt und von der Zahngarnitur 4 an dessen Mantelfläche 3 in Drehrichtung B mitgenommen. Beim Eintritt der Fasern in den Spalt 16 zwischen dem ersten Kardiersegment 7 und dem Tambour 2 findet ein Kämmvorgang zum Parallelisieren der Fasern statt. Dies geschieht aufgrund der Tatsache, dass die Zahnspitzen 23 der Zahngarnitur 12 des Kardiersegments 7 entgegen der Zahngarnitur 4 des Tambours 2 weist. Durch die anschließende Schmutzausscheidung im Ausscheidekanal 17 werden erste Faserbruchstücke und Schmutzpartikel entfernt.
Nachfolgend durchläuft das Fasermaterial noch die Arbeitsspalte 16 zwischen den Kardiersegmenten 8 bzw. 9 bzw. 10 und dem Tambour 2, wobei die Kardierung bzw. Parallelisierung der Fasern jeweils mit abnehmender Intensität erfolgt. Die Intensität nimmt durch die oben beschriebene Ausgestaltung der Zahngarnituren 12 bis 15 an den Kardiersegmenten 7 bis 10 ab. Anschließend werden die parallelisierten und mitgenommenen Fasern über die Abnehmerwalze 6 wieder vom Tambour 2 entfernt und zur Weiterverarbeitung abgeführt.
Anhand der Fig. 5 bis 7 werden weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Kardiersegmente näher erläutert.
In Fig. 5 sind die Unterseiten zwei hintereinander angeordneter Kardiersegmente 7 und 8 dargestellt. Aus Vereinfachungsgründen ist nur ein Teil der Zahngarnituren 12 und 13 dargestellt. Im vorliegenden Fall werden Zahndrähte mit mehreren Zähnen 20 verwendet, die im Wesentlichen parallel zu einer die Achse A senkrecht schneidenden Ebene verlaufen. Die Zahnspitzen der Zähne 20 weisen gemäß der Ansicht in Fig. 5 nach links. Die Zahnreihen des Kardiersegments 7 sind zu den Zahnreihen der Kardiersegmente 8 versetzt angeordnet. Dies ist anhand der Fig. 6 mittels einer schematischen Vorderansicht der Zähne gezeigt. Die beiden vorderen Zähne 20 symbolisieren zwei nebeneinander angeordnete Zahnreihen des Kardiersegments 7 und der dazwischen und dahinterliegende Zahn 20 symbolisiert eine Zahnreihe des dahinterliegenden Kardiersegments 8. Es ist leicht zu erkennen, dass die Schneidbereiche dieser Zähne 20 versetzt zueinander angeordnet sind, so dass auch jeweils unterschiedliche Bereiche der Fasern von den Kardiersegmenten 7 und 8 bearbeitet werden. Dieser Versatz kann auch dadurch erreicht werden, dass die Fußbreite F_st des vorangegangenen Kardiersegments 7 geteilt durch die Fußbreite F_st des nachfolgenden Kardiersegments 8 keine ganze Zahl ergibt (F_stn/F_stn+1 ≠ganze Zahl).
Aus der Fig. 5 ist ebenfalls zu erkennen, dass die Hülle h_s des Schneidbereichs 25 der Zähne des dahinterliegenden Kardiersegments 8 kleiner ist als die Höhe h_s der davor angeordneten Zähne 20 des Kardiersegments 7.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Kardiersegments dargestellt. Bei diesem sind die Zahnreihen der Zahngarnituren schräg angeordnet, so dass sich die Bearbeitung innerhalb eines Kardiersegments 7 bis 10 automatisch über die gesamte Breite des Tambours 2 erstreckt. Eine Ausrichtung bezüglich eines nachfolgenden Kardiersegmentes 8,9 oder 10 ist nicht unbedingt erforderlich.
Auch bei den Varianten gemäß der Fig. 5 bis 7 können sämtliche im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Maße verändert werden, um die Intensität der Kardierwirkung von Kardiersegment zu Kardiersegment zu beeinflussen.
In Fig. 8 ist eine besondere Ausführungsform eines Kardiersegmentes 30 beschrieben. Dieses Kardiersegment 30 ist mit einer sich in Bearbeitungsrichtung B verändernden Zahngarnitur 31 versehen. In Fig. 8 ist schematisch dargestellt, dass die in Bearbeitungsrichtung vorderen Zähne 20 einen größeren Schneidwinkel α1 aufweisen als die nachfolgenden Zähne. Der Schneidwinkel α1 ist demnach größer als der Schneidwinkel α2 und der Schneidwinkel α2 größer als der Schneidwinkel α3. Aufgrund der Tatsache, dass der Schneidwinkel α4 negativ ist, ist auch der Schneidwinkel α3 größer als der Schneidwinkel α4. Die Fig. 8 ist lediglich eine schematische Darstellung, weshalb die Veränderung der Zahnform auch über einen größeren Bereich erfolgen sowie langsamer vorgenommen werden könnte. Auch sämtlichen anderen Geometrieänderungen der Zähne zur Erzielung des gleichen Effektes könnten bei einem solchen Kardiersegment 30 ähnlich den vorangegangen beschriebenen Änderungen durchgeführt werden. Vermutlich wird man jedoch aufgrund der Winkeländerung die besten Ergebnisse erzielen können. Es wäre durchaus denkbar, dass ein einziges so ausgestaltetes Kardiersegment 30 an einer Walze 4 angeordnet wird.
Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, ist bei der Zahngamitur der Kardiersegmente der Abstand h zwischen der Schulter 40 und den zugehörigen Zahnspitzen 41 kleiner gewählt als der Abstand H zwischen der Schulter 42 und den zugehörigen. Zahnspitzen 43 der Zahngarnitur des Tambours. Die dadurch in den Deckeln gebildete geringere Gassenhöhe h bewirkt, daβ trotz der bei den ersten Kardiersegmenten aggressiver auf die Fasern einwirkenden Schneiden, die die Faserbüschel aus der Kardierzone zwischen den Zahnspitzen in die Gassen des Deckels hineinzieht, das in den Deckeln befindliche Faservolumen gering gehalten wird und zudem auch die Verweildauer der Fasern in den Kardiersegmenten des Deckels verringert wird.

Claims

Karde oder Krempel, mit einer gamiturbestückten Walze (2) und mindestens zwei zumindest über einen Bereich des Walzenumfangs und in Drehrichtung (B) hintereinander angeordneten Kardiersegmenten (7, 8, 9, 10), die jeweils mit einer Zahngamitur (12, 13, 14, 15) versehen sind, wobei Zahngamituren (12, 13, 14, 15) der Kardiersegmente (7, 8, 9,10) unterschiedlich ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (20) der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) einen Schneidwinkel (α) aufweisen, der zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10), so dass der Eingriff der Zahngarnitur (12, 13, 14, 15) des in Drehrichtung (B) vorderen Kardiersegmentes (7, 8, 9) eine größere Einwirkung auf eine am Umfang der Walze (2) mitgenommene individuelle Faser aufweist, als der Eingriff der Zahngarnitur (13, 14, 15) eines in Drehrichtung (B) nachfolgenden Kardiersegmentes (8, 9, 10).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (20) der Zahngarnituren (12, 13, 24) eine Fläche (F) aufweisen, die zwischen der äußeren, die Schneidfläche (21) umfassenden Schneidbereichskonturlinie und einer gedachten, senkrecht die Walzenachse (A) und die Zahnspitze (23) schneidenden Verbindungsgeraden (22) aufgespannt ist und die zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (20) der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) einen Schneidbereich (25) und einen Fußbereich (26) aufweisen und die Breite (F_st) des Fußbereichs (26) bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zahnteilung (t) der Zähne (20) der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (20) der Zahngamituren (12, 13, 14, 15) eine Höhe (h) aufweisen, die zumindest im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidbereiche (25) der Zähne (20) der Zahngamituren (12, 13, 14, 15) eine Höhe (h_s) aufweisen, die zumindest im Mittel bei einem vordem Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (20) bzw. durch die Zähne (20) gebildete, sich in Drehrichtung (B) erstreckende Zahnreihen der Zahngamituren (12, 13, 14, 15) eines vorderen Kardiersegments.(7, 8, 9) einen seitlichen Versatz zu den Zähnen (20) bzw. durch die Zähne (20) gebildeten, sich in Drehrichtung (B) erstreckenden Zahnreihen der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) des nachfolgenden Kardiersegments (8, 9, 10) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der Breite (F_st) eines Zahns (20) der Zahngamitur (12, 13, 14, 15) eines vorderen Kardiersegments (7, 8, 9) dividiert durch die Breite (F_st) eines Zahns (20) der Zahngarnitur (13, 14, 15) des nachfolgenden Kardiersegments (8, 9, 10) ungleich einer ganzen Zahl ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Drehrichtung (B) hintereinander angeordneten Zähne (20) eines Kardiersegments (7, 8, 9) versetzt zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen einigen Kardiersegmenten (7, 8, 9, 10) eine Schmutzausscheideeinrichtung (17, 18, 19) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Zahngamituren (12, 13, 14, 15) der Kardiersegmente (7, 8, 9, 10) der Abstand (h) zwischen der den Zwischenraum zweier Zahnreichen ausfüllenden Schulter (40) und der zugehörigen Zahnspitzen (41) kleiner ist, als der Abstand (H) zwischen der Schulter (42) und den zugehörigen Spitzen (43) der gamiturbestückten Walze (2).
Kardiersegment (39) für eine Vorrichtung, wie Karde oder Krempel, für die Faserverarbeitung, das mit einer Zahngarnitur (31) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahngeometrie der Zahngamitur (31) in Bearbeitungsrichtung (B) unterschiedlich ausgestaltet ist und ein Eingriff einer in Bearbeitungsrichtung (B) vorderen Bereichs der Zahngarnitur (31) eine gleiche oder größere Einwirkung auf eine zu bearbeitende individuelle Faser aufweist wie oder als der Eingriff eines in Bearbeitungsrichtung (B) nachfolgenden Bereichs der Zahngarnitur (31).
Verfahren zum Öffnen, Kämmer und Parallelisieren von Fasem mittels einer garniturbestückten Walze (2) und mindestens zwei zumindest über einen Bereich des Walzenumfangs und in Drehrichtung (B) hintereinander angeordneten Kardiersegmenten (7, 8, 9, 10), die jeweils mit einer Zahngamitur (12, 13, 14, 15) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahngarnituren unterschiedlich ausgestaltet sind, und dass die Zahngeometrie der Zahngarnituren (12, 13, 14, 15) der Kardiersegmente (7, 8, 9, 10) einen Schneidwinkel (α) aufweist, der zumindestens im Mittel bei einem vorderen Kardiersegment (7, 8, 9) größer ist als bei einem in Drehrichtung (B) nachfolgenden Kardiersegment (8, 9, 10), so dass mit fortschreitendem Öffnungsgrad der Fasern die Kardierung bzw. Parallelisierung der Fasern mit einer abnehmenden Intensität erfolgt.