ES2283140T3 - Pua de carda, particularmente para cilindros peinadores y cardadores. - Google Patents
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Abstract
Guarnición de carda formada por una tira de púas perfiladas que tienen una base (113) y varios dientes alineados longitudinalmente (110), teniendo cada uno una punta en voladizo (111) y una cara de arista de reentrada bajo la punta en voladizo (111); caracterizándose por el hecho de que la cara de arista de cada diente (110) comprende al menos un segmento de arista de rebaje (114) espaciado a lo largo de la cara de arista desde la punta (111), comprendiendo dicho rebaje al menos una porción que es sustancialmente paralela a la dimensión longitudinal de la púa perfilada, aumentando así la retención de fibras por dicha cara de arista durante el cardado.
Description
Púa de carda, particularmente para cilindros
peinadores y cardadores.
El presente invento hace referencia en general a
las guarniciones de carda y se ocupa en particular de mejorar la
eficacia de la transferencia de fibra a los cilindros peinadores y
los cilindros cardadores durante el cardado textil.
Un aspecto del cardado que tiene una importancia
fundamental es la eficiencia de la transferencia de la fibra entre
el cilindro principal, o tambor de carda, y el cilindro peinador.
Una transferencia poco eficiente produce una recirculación excesiva
de la fibra alrededor del tambor de carda, lo cual a su vez
disminuye la calidad del producto por una mayor rotura de fibras y
la incidencia de botones en el velo de fibras. En el tratamiento del
estambre, esta mayor rotura de la fibra reduce la longitud media de
la que forma el producto de lana peinada. La púa de cilindro
peinador se diseña y fabrica específicamente para obtener la máxima
eficacia de la transferencia, lo cual se obtiene optimizando los
ángulos de ataque y manteniendo afiladas las puntas de los dientes.
La máxima duración posible de la púa de cilindro peinador se obtiene
mediante un tratamiento metalúrgico y térmico apropiado durante su
fabricación.
Los cilindros cardadores de las cardas funcionan
del mismo modo que los cilindros peinadores y la tecnología
descrita en el presente documento, en la medida en que se refiere a
la púa de cilindro peinador, se aplica igualmente a la púa de
cilindro cardador.
Las patentes estadounidenses 4964195, 5581848 y
5755012 contienen divulgaciones sobre la guarnición de carda
metálica. La patente estadounidense 4964195 describe una guarnición
de carda en la cual, para mejorar el cardado, los dientes llevan
puntas encorvadas que abren los botones de la fibra. Esta punta
encorvada tiene una parte superior plana y una cara inferior
convexa respecto a la arista interior recta del diente, aunque el
producto comercial correspondiente posee un diente con una cara
inferior que es plana o casi plana y que queda inclinada respecto a
la base de la púa. Se considera que la parte superior plana actúa
como superficie desviadora de la fibra, reduciendo así la abertura
total disponible para recibir las fibras entre los dientes. La
patente estadounidense 5581848 describe un diente peinador o
cardador con una segunda punta en la arista delantera
peinadora.
WO 94/24348 describe una guarnición de carda
provista de varios dientes, cada uno de los cuales tiene una
superficie delantera tratada para ajustar su irregularidad.
Otra guarnición conocida para aplicaciones de
cardado tiene ranuras longitudinales cortadas en ambos lados de los
dientes. Esta guarnición de carda se denomina "dentada" y su
objeto es mejorar el peinado de las fibras resbaladizas mediante
una muesca en los lados del diente, para impedir que las fibras se
desprendan de las púas. Los ensayos efectuados por el presente
solicitante demuestran que su valor para este fin es bastante
limitado, aunque las ranuras tengan sección rectangular y sean
relativamente profundas.
La Figura 1 presenta las etapas sucesivas de la
transferencia de una fibra más larga 8 entre un tambor de carda 4,
indicado a la izquierda, y un cilindro peinador 6. Entre "a" y
"g" se describen las posiciones sucesivas de la fibra 8. Las
flechas 4a y 6a muestran las direcciones de la rotación. Cuando una
fibra se ha enrollado en un diente de cilindro peinador 7, los
dientes 5 del tambor de carda 4 la enderezan (posición a) y la
mantienen bajo tensión, debido a la velocidad periférica mucho
mayor del tambor de carda y al ángulo avanzado de los dientes. Como
la fibra del cilindro peinador está en tensión, su posición
evoluciona hasta quedar normal respecto a la superficie del
cilindro peinador, a condición de que el diente del cilindro
peinador pueda retener la fibra. El ángulo real obtenido depende de
la magnitud del coeficiente de fricción entre la fibra y las púas
metálicas respecti-
vas.
vas.
Los análisis previos de la eficiencia de las
púas de cilindro peinador han destacado la efectividad de la
captación de la fibra, pero han prescindido del efecto de la pérdida
de fibra desprendida de las púas, verdadero determinante de una
transferencia eficiente. Para un cilindro peinador que funcione en
condiciones de equilibrio, cuanto menos eficiente sea la
transferencia al cilindro peinador, más gruesa será la capa de fibra
de reciclaje en el tambor de carda, y menor será el agarre de los
dientes del tambor de carda en la fibra retenida por el cilindro
peinador. A su vez, este fenómeno reduce la tensión en la fibra y
aumenta la posibilidad de que la fibra quede retenida por el
cilindro peinador. En efecto, los cilindros peinadores dependen de
la fibra reciclada para reducir el agarre sobre las púas del tambor
de carda, a fin de que pueda tener lugar la transferencia desde el
tambor de carda. Por tanto, la eficiencia del cilindro peinador es
una función dinámica del diseño de la púa de cilindro peinador y
del tipo de fibra en tratamiento.
Un objeto del presente invento, al menos en una
de sus aplicaciones, es aumentar la eficiencia con que se
transfieren las fibras entre el tambor de carda y el cilindro
peinador. El presente invento también es aplicable al diseño de la
púa de cilindro cardador, porque los cilindros cardadores funcionan
exactamente igual que los cilindros peinadores.
En esencia, el presente invento entraña el
concepto de que la fibra puede transferirse con mayor eficiencia
formando uno o más rebajes en la cara avanzada o interior de los
dientes en voladizo de la guarnición de carda, en el componente de
captación de una etapa de la transferencia de la carda. Es
preferible que el rebaje o cada rebaje comprenda una porción
sustancialmente paralela a la dirección longitudinal de la púa; es
decir, la superficie periférica de la estructura cilíndrica en que
se arrolla la púa.
Por consiguiente, el presente invento aporta una
guarnición de carda que comprende una tira de púas perfiladas con
una base y varios dientes alineados longitudinalmente, cada uno de
los cuales tiene una punta en voladizo y una cara de arista de
reentrada por debajo de la punta en voladizo; en virtud del cual la
cara de arista de cada diente comprende al menos un segmento de
arista en rebaje espaciado a lo largo de la cara de arista desde la
punta, comprendiendo dicho rebaje al menos una porción que es
sustancialmente paralela a la dimensión longitudinal de las púas
perfiladas, aumentando de este modo la retención de fibras por dicha
cara de arista durante el cardado.
Es preferible que sean varios los segmentos de
arista espaciados entre sí y desde dicha punta a lo largo de dicha
cara de arista. El o cada uno de los segmentos de arista del rebaje
comprende al menos una porción sustancialmente paralela a la
dimensión longitudinal de las púas perfiladas.
También es preferible que esta porción
constituya la mayor parte o la totalidad del segmento de arista del
rebaje.
Es conveniente que haya varios segmentos de
arista de rebaje en dicha cara de arista y que el espaciado de
estos segmentos de arista aumente en una dirección opuesta a la
punta del diente. En una forma de realización, el extremo exterior
de cada segmento de arista está en la alineación de dicha cara de
arista, si los segmentos de arista no estuvieran presentes.
En una de las disposiciones posibles, las
porciones retrasadas de dicha cara de arista entre los segmentos de
arista de rebaje son generalmente paralelas a la alineación de dicha
cara de arista, si los segmentos de arista no estuvieran
presentes.
En otra forma de realización, el o cada segmento
de arista de rebaje consiste en una muesca o una depresión dentada
en una de dichas caras de arista.
El presente invento también aporta un cilindro
de carda, por ejemplo un cilindro peinador o un cilindro cardador,
guarnecido con una guarnición de carga según el presente invento, y
según una carda que comprenda uno o más de dichos cilindros.
A continuación se describe el presente invento,
sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en
los cuales:
La figura 1 presenta las etapas sucesivas de la
transferencia de una fibra entre un tambor de carda y un cilindro
peinador, que se ha explicado detalladamente en el apartado
"Antecedentes técnicos";
La figura 2 es una vista isométrica ampliada de
los tres dientes adyacentes de una púa perfilada según una primera
forma de realización del presente invento, de utilización adecuada
como púa de cilindro peinador;
La figura 3 es un diagrama lateral en alzado de
uno de los dientes de la figura 2;
Las figuras de la 4 a la 6 son vistas similares
a la figura 3 de otras tantas formas de realización alternativas;
y
Las figuras 7 y 8 son gráficos descriptivos del
rendimiento de púas de cilindro peinador de la forma que se muestra
en las Figuras 2 y 3.
El diente de una púa de cilindro peinador de
tipo convencional tiene una cara de arista interna o de reentrada
que permite definir una forma saliente general. El concepto del
presente invento surge al comprender que la efectividad de la púa
de cilindro peinador puede aumentar significativamente si la cara de
arista interna o de reentrada del diente, es decir, la cara de
arista situada bajo el saliente, queda tan paralela como sea
posible a la base de la púa. A primera vista, esto supone formar los
dientes como elementos muy alargados y muy romos, para mejorar el
agarre de la fibra durante todas las etapas de la transferencia
entre el tambor de carda y el cilindro peinador.
Sin embargo, este perfil alargado no es el más
práctico de todos los posibles porque, en primer lugar, puede que
los dientes sean demasiado finos para tener la robustez necesaria, y
segundo, se reduce mucho el espacio disponible para acoger la fibra
recogida. El presente invento aborda dicha dificultad, pero mantiene
el concepto esencial proponiendo que en la cara de arista interna o
de reentrada de cada diente se forme uno o más, y preferiblemente
varios, segmentos de arista de rebaje, preferiblemente paralelos a
la dimensión longitudinal y la base de la púa. Una forma de
realización sencilla de este enfoque se presenta en las figuras 2 y
3. La figura 2 muestra un segmento de púa perfilada constituida por
tres dientes, apta para usarla como púa de cilindro peinador, en el
cual la cara de arista interna 112 de cada diente 110 se ha
troquelado formando un pequeño perfil escalonado consistente en
tres escalones 114 y sus porciones retrasadas o contraescalones 118.
Los escalones 114 aportan segmentos de arista de rebaje, siendo
generalmente planos y paralelos a la base de púa 113 y a la
dimensión longitudinal de la púa. Se considera que este perfil
escalonado contrarresta la tendencia de las fibras a desprenderse
del diente durante las etapas críticas del peinado, por ejemplo en
la posición "c" de la figura 1. Téngase en cuenta que los
escalones 114 no estorbarán el desborrado del cilindro peinador
propiamente dicho, si el ángulo del escalón impide que el rebaje
resultante forme un gancho capaz de atrapar fibra.
La flecha 120 de la Figura 3 indica la dirección
del desborrado (mientras que la flecha 122 es la dirección general
de la tracción aplicada a la fibra por el tambor de carda). Téngase
en cuenta, sin embargo, que aumentando el ángulo del escalón se
aumenta el ángulo de retención de la púa y que, para ciertas
aplicaciones especiales, las ventajas de este incremento pueden
compensar la mayor dificultad del desborrado.
La región de la punta 111 está ligeramente
truncada en la parte superior, como se aprecia en 111a. Cada
contraescalón 118 forma ángulo respecto a la cara de arista
inclinada original 112, que no sufre cambios en la base 113
adyacente 112a. De este modo, el extremo exterior de cada escalón
115 sigue la línea de la cara de arista original 112. El
contraescalón 118 puede ser normal respecto a la base 113, pero es
preferible que forme un ángulo pequeño con la cara de arista
112.
Una posible dificultad del perfil descrito en
las figuras 2 y 3 es que las porciones verticales existentes entre
los escalones, es decir, los contraescalones 118, pueden aumentar la
resistencia a la captación de una fibra procedente del tambor de
carda. Este efecto se debe a que la fuerza precisa para hacer bajar
la fibra por unos contraescalones 118 de inclinación más
pronunciada es superior a la fuerza necesaria para un diente
normal. Para evitar esta dificultad y asegurar la libre captación de
la fibra, la forma de realización modificada 210 de la figura 4
tiene los contraescalones o porciones retrasadas 218 en paralelo con
la cara de arista original 212. Con esta disposición, es preferible
que los sucesivos segmentos de arista de rebaje o escalones 214
aumenten su separación en una dirección opuesta a la punta 211. Sin
este aumento de la separación, el grosor del diente puede quedar
significativamente comprometido hacia la punta, con posibilidad de
acortar su vida útil. Naturalmente, se apreciará que un buen diseño
puede optimizar el perfil exacto de la cara de arista interna y
que, en el marco conceptual del presente invento, son posibles
muchos perfiles diferentes.
En otra variación posible, los escalones pueden
ser sucesivamente más profundos, es decir, quedar longitudinalmente
más lejos de la púa.
El perfil de la figura 4 tiene la ventaja de
maximizar tanto la captación de la fibra como su retención por el
cilindro peinador. Otras tecnologías, como la púa dentada o la
corrugación de la cara interna mediante abrasión o el depósito de
partículas abrasivas, no aportan una combinación de ventajas
similar. Una desventaja de estas otras tecnologías es que, dado que
a las fibras les resulta tan difícil deslizarse de las púas hacia
abajo como hacia arriba, las fibras tienden a concentrarse en las
puntas de las púas, impidiendo así más transferencias de fibras al
cilindro peinador. Esta desventaja se evita claramente con los
perfiles de las figuras 3 y 4.
Cada forma de realización descrita en las
figuras de la 2 a la 4 tiene tres escalones 114 y 214. La figura 5
presenta un diseño alternativo 310 en el que la arista delantera 312
se ha troquelado para aportar múltiples escalones poco espaciados
314 separados por contraescalones verticales (es decir, normales
respecto a la superficie de la base 313) 318. Aunque este diseño
aporta múltiples rebajes para atrapar las fibras, es probable que
baste con unos tres escalones.
Aunque se ha comprobado mediante estudios que la
densidad de la fibra en el punto de contacto entre rodillos de
transferencia es aproximadamente de uno por diente, lo cual sugiere
que sólo es necesario uno o dos escalones, la densidad de la fibra
puede variar mucho localmente: si un diente determinado tuviera sólo
uno o dos escalones 314, puede que las fibras no quedaran retenidas
por insuficiencia de la cara del escalón.
Otra forma de realización del diente de la púa
del perfil 410 se describe en la figura 6. Aquí, los segmentos de
arista de rebaje 414 están constituidos por una serie de muescas
troqueladas o depresiones dentadas 430 a lo largo de la cara de
arista interna 412. Naturalmente se entenderá que la forma
generalmente semicircular de las muescas 430 descritas en la Figura
6 es sólo una cuestión de conveniencia y que pueden adoptarse otras
muchas formas. Es preferible que una porción del rebaje sea
sustancialmente horizontal o paralela a la base y a la dirección
longitudinal de la púa. El ángulo de los contraescalones 418 también
necesita optimizarse para permitir una captación eficiente de la
fibra.
Las pruebas iniciales indican que los beneficios
del perfil de la púa del presente invento se evidencian al máximo
con baja tracción tambor de carda-cilindro peinador,
es decir, con velocidades del cilindro peinador relativamente
mayores. Esto ocurre porque, mientras que a mayores velocidades de
giro la fibra se desprende de los dientes de las púas del cilindro
peinador convencional y vuelve al tambor de carda, los rebajes del
presente invento facilitan la retención de la fibra y por tanto
reducen el desborrado del rodillo, es decir, hacen que la
transferencia sea más eficiente. En experimentos a pequeña escala
con púas provistas del perfil de las figuras 2 y 3, se calculó que
la transferencia era un 20% más eficaz que la de una púa
convencional de control, indicada por una mayor velocidad medida de
desintegración de la fibra en el tambor de carda. Este efecto se
describe en el gráfico de la figura 7.
Se observó el incremento correspondiente de la
longitud media de la fibra, como se aprecia en la figura 8,
atribuible a la baja retención en el tambor de carda y a la menor
rotura de fibras.
La mayor eficiencia de la púa del presente
invento puede utilizarse de dos maneras: para aumentar la longitud
media de la fibra o para acelerar la producción. Dicho de otro modo,
los fabricantes de cintas peinadas pueden alargar la lana o
aumentar la velocidad de producción.
Otra forma en que el presente invento puede
resultar beneficioso es la reducción del diámetro convencional del
cilindro peinador. Por ejemplo, para cardas de estambre con un solo
cilindro peinador, el diámetro del cilindro peinador típico es de
1.000 mm. Se considera que, adoptando la púa de cilindro peinador
del presente invento, el diámetro podría reducirse hasta unos 300
mm. También habría una reducción similar para las cardas de doble
cilindro peinador.
Aunque la discusión anterior se ha referido
primordialmente a cilindros peinadores, las formas de realización
de la púa perfilada de las ilustraciones u otras adecuadas también
podrían utilizarse en guarniciones metálicas para cilindros
cardadores, aunque con la posibilidad de adoptar otras opciones.
Primeramente, al haber muchos más cilindros cardadores en una
carda, está la opción de graduar el agarre en la fibra a través de
la carda. Esto podría conseguirse sencillamente, por ejemplo,
empezando o acabando con cilindros cardadores provistos la nueva
púa; además, son posibles diversas combinaciones de púas
convencionales y nuevas.
El uso de la púa no se limita a los sistemas de
estambre. También puede aplicarse al cardado de tejidos sin tejer,
especialmente cuando los botones suponen un problema significativo o
el coeficiente de fricción de la fibra es muy bajo, por ejemplo en
el cardado de fibras de PTFE (Teflón). El presente invento también
podría aplicarse al cardado de algodón, donde tal vez pueda
desplazar la práctica del afilado automático de las púas de
cilindro peinador para impedir el desalojo prematuro de la masa de
fibra depositada en el fondo del rodillo del cilindro.
La púa perfilada según el presente invento
podría fabricarse por medios sustancialmente convencionales, por
ejemplo estampando material inicialmente uniforme sobre la
marcha.
Claims (11)
1. Guarnición de carda formada por una tira de
púas perfiladas que tienen una base (113) y varios dientes
alineados longitudinalmente (110), teniendo cada uno una punta en
voladizo (111) y una cara de arista de reentrada bajo la punta en
voladizo (111); caracterizándose por el hecho de que la cara
de arista de cada diente (110) comprende al menos un segmento de
arista de rebaje (114) espaciado a lo largo de la cara de arista
desde la punta (111), comprendiendo dicho rebaje al menos una
porción que es sustancialmente paralela a la dimensión longitudinal
de la púa perfilada, aumentando así la retención de fibras por dicha
cara de arista durante el cardado.
2. Guarnición de carda según la reivindicación
1, en virtud de la cual varios de dichos segmentos de arista (114)
están espaciados desde dicha punta (111) y a lo largo de dicha cara
de arista.
3. Guarnición de carda según la reivindicación
2, en virtud de la cual son múltiples dichos segmentos de arista
(114) y su separación aumenta en una dirección opuesta a la punta
(111) del diente (110).
4. Guarnición de carda según las
reivindicaciones 1, 2 o 3, en virtud de las cuales cada uno de
dichos segmentos tiene un extremo (115) en la dirección
longitudinal de la púa perfilada, y estos extremos de dichos
segmentos de arista (114) y dicha punta (111) están alineados.
5. Guarnición de carda según las
reivindicaciones 1, 2 o 3, en virtud de las cuales dicha cara de
arista comprende una porción de punta (112) adyacente a dicha
punta, una porción de base (112a) adyacente a dicha base, y una o
más porciones retrasadas (118) entre los segmentos de arista de
rebaje (114) y en virtud de las cuales dichas una o más porciones
retrasadas (118), dicha porción de punta (112) y dicha porción de
base (112a) son generalmente paralelas.
6. Guarnición de carda según cualquier
reivindicación precedente, en virtud de las cuales dicha porción
constituye la mayor parte o la totalidad del segmento de arista de
rebaje (114);
7. Guarnición de carda según cualquier
reivindicación precedente, en virtud de las cuales el o cada
segmento de arista de rebaje (114) lleva una muesca o depresión
dentada en dicha cara de arista (112);
8. Un cilindro de carda guarnecido con una
guarnición de carda según cualquier reivindicación precedente;
9. Un cilindro de carda según la reivindicación
8, en virtud de la cual el cilindro es un cilindro peinador
(6);
10. Un cilindro de carda según la reivindicación
8, en virtud de la cual el cilindro es un cilindro cardador;
11. Una carda textil que comprenda uno o más
cilindros según las reivindicaciones 8, 9 o 10.
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