FI105571B - Laite kuitupallojen muodostamiseksi ilmavirran mukana kulkevista pitkänomaisista kuiduista - Google Patents

Description

105571

Laite kuitupallojen muodostamiseksi ilmavirran mukana kulkevista pitkänomaisista kuiduista - Anordning för utformande av fiberbollar av längsträckta fibrer som följer med en luftström 5 Tämä keksintö kohdistuu laitteeseen kuitupallojen muodostamiseksi ilmavirran mukana kulkevista pitkänomaisista kuiduista. Erityisesti tämä kohdistuu sellaiseen laitteeseen, jossa on poikkileikkaukseltaan pyöreä staattorikammio, jonka sisään sen kanssa sama-akselisesti on sovitettu akselinsa ympäri pyöritettävä samoin poikkileikkaukseltaan pyöreä roottori, jonka kehällä on kehänsuuntaisen välimatkan päässä 10 toisistaan lukuisia säteittäisiä siivekkeitä pienen välimatkan päässä staattorin sisä-seinämästä ja jossa ilmavirran mukana kulkevat kuidut ohjataan staattorikammion toisessa päässä olevan tuloaukon kautta mainittuun välitilaan ja poistetaan roottori-kammion vastakkaisessa päässä olevan poistoaukon kautta kuitupallojen erottamiseksi ilmavirrasta.

15 Pehmusteissa käytetään yleisesti kuituja täytteenä. Mahdollisimman kuohkean pehmusteen aikaansaamiseksi on kuidut usein muodostettu suhteellisen sileäpintaisiksi ja kuohkeiksi kuitupalloiksi, jotka ovat joustavia ja lisäksi pystyvät liikkumaan toistensa suhteen niin, että täyte on mahdollisimman irtonaista. Ennestään tunnetaan erilaisia laitteita ilmavirran mukana kulkevien avattujen kuitujen pallottamiseksi.

20 Ilmavirran mukana kulkevat avatut kuidut tarttuvat toisiinsa pintakitkan johdosta muodostaen erikokoisia ja -muotoisia höytäleitä. Nämä höytäleet eivät sellaisenaan sovellu täytteeksi, koska niistä pistää esiin kuitujen päitä, jotka herkästi tarttuvat muista höytäleistä esiinpistäviin kuituihin. Sen vuoksi höytäleet on edullista pallot-taa.

25 Tällaisia kuitujen pallotuslaitteita tunnetaan mm. US-patenttijulkaisuista 4 747 550 ja 5 429 783. Näissä ennestään tunnetuissa laitteissa ilmavirran mukana kulkevat avatut kuidut pallotetaan sylinterimäisen staattorikammion sisäseinämän ja sen si-- sään sama-akselisesti sovitetun roottorin kehän muodostamassa välitilassa. Rootto- >. iin akseliin on välimatkan päähän toisistaan sovitettu useita poikittaisia kiekkoja, . 30 joiden ulkoreunoihin on kehän suuntaisen välimatkan päähän toisistaan kiinnitetty säteittäisiä siivekkeitä, joiden ulkoreuna päättyy pienen välimatkan päähän roottori-kammion sisäseinämästä. Ilmaa ja kuituja syötetään roottorikammion alaosaan ja puhalletaan sieltä edelleen ylöspäin, jolloin kuidut palloutuvat siivekkeiden ulkoreunan ja staattorikammion sisäseinämän muodostamassa välitilassa niiden kulkies 2 105571 sa tässä välitilassa ylöspäin. Sen jälkeen kuitupallot imetään staattorikammion yläosasta syklonierottimeen, jossa kuitupallot erotetaan kuljetusilmasta.

Siivekkeiden ulkoreunan ja staattorikammion sisäseinämän välinen välys on näissä laitteissa yleensä 4 mm, mutta sitä voidaan suurentaa riippuen käsiteltävien kuitujen 5 pituudesta sekä muista ominaisuuksista. Välyksen muuttaminen on näissä laitteissa kuitenkin työlästä ja aikaavievää. Siivekkeiden säätämiseksi on roottorikammio avattava ja roottori poistettava roottorikammiosta, minkä jälkeen jokaisen siivekkeen kiinnitys on löysättävä, säädettävä ja kiristettävä uudestaan. Siivekkeitä on useassa kerroksessa ja jokaisessa kerroksessa on useita siivekkeitä ja näin ollen on selvää, 10 että siivekkeiden säätöoperaatio on varsin hankala ja vie paljon aikaa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainittu epäkohta ja aikaansaada oheisen patenttivaatimuksen 1 johdannossa mainittua tyyppiä oleva laite kui-tupallojen muodostamiseksi ilmavirran mukana kulkevista pitkänomaisista kuiduista, jossa laitteessa on uutta ja omalaatuista se, että staattorikammio ja roottori ovat 15 olennaisesti kartiomaisia ja että ne ovat keskenään aksiaalisesta asemoitavissa.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan staattorikammion sisäseinämän ja roottorin siivekkeiden välinen välitila nopeasti ja yksinkertaisesti säädetyksi kullekin kui-tulaadulle sopivaksi ilman, että staattorikammiota tarvitsee avata roottorin poistamiseksi siitä ja ilman, että siivekkeitä tarvitsee löysätä, säätää ja kiristää uudestaan tar-20 vitsematta uudestaan sovittaa roottoria staattorikammion sisään ja staattorikammiota sulkea. Staattorikammio-roottoriyhdistelmän kartiomaisuuden ansiosta mainittu välitila muuttuu, kun staattorikammiota ja/tai roottoria siirretään aksiaalisesta Välitila muuttuu sitä enemmän mitä suurempi kartiokulma on ja sitä enemmän mitä suurempi aksiaalinen liike on.

25 Keksinnön suositussa suoritusmuodossa siivekkeitä on useassa akselin suuntaisessa tasossa siten, että yhdessä tasossa olevat siivekkeet ovat kehän suuntaisesti sivulle siirretyt vierekkäisessä tai vierekkäisissä tasoissa olevien siivekkeiden suhteen. Siir-tymäkulma on edullisesti 3-5°, esim. 4° seuraavassa tasossa oleviin siivekkeisiin nähden. ** tr 30 Eri tasossa olevat siivekkeet on lisäksi edullisesti erotettu toisistaan roottorin akseliin nähden poikittaisilla pyöreillä levyillä, joista ylin levy edullisesti on säteeltään huomattavasti pienempi kuin sen alla olevien roottorien säteettäinen pituus. Näillä ratkaisuilla saadaan erityisen edullinen ja tehokas pitkänomaisten kuitujen pallou- tuminen. Siivekkeitä on yleensä 20° :n etäisyydellä toisistaan roottorin kehän suun nassa, jolloin siivekkeitä edullisesti on 4-6, esim. 5 tasossa.

3 105571

Keksinnön erityisen edullisessa suoritusmuodossa staattorikammio-roottoriyhdistel-mä on olennaisesti pystysuorassa asennossa ja laajenee alaspäin, jolloin tuloaukko 5 on staattorikammion yläpäässä. Staattorikammio-roottoriyhdistelmän kartiomaisuu-den ansiosta staattorikammion ja roottorin väliseen välitilaan muodostuu nk. tornado-ilmiö, kun kaasuvirtaus kiihtyy sen edetessä spiraalimaisesti kartiomaisen staat-torikammio-roottoriyhdistelmän leveämpää päätä kohti. Kaasuvirtauksen vauhti kohoaa, koska kehän suuntainen matka pitenee samalla, kun kuitenkin yhteen kierrok-10 seen käytetty aika pysyy olennaisesti samana. Kaasuvirtauksen nopeuden kohotessa sen paine samalla vastaavasti alenee eli staattorikammio-roottoriyhdistelmän päiden välille muodostuu paine-ero, joka pyrkii pakottamaan virtauksen yhdistelmän suu-rempihalkaisijaista päätä kohti. Kun staattorikammio-roottoriyhdistelmä on olennaisesti pystysuorassa asennossa ja laajenee alaspäin edellä mainittua ilmiötä edesaut-15 taa lisäksi painovoima ja näin varmistetaan tehokkaasti, että kuitupalloset siirtyvät yhdistelmän alapäässä olevaa poistoaukkoa kohti.

Poistoaukon ja staattorikammion alapään välissä on lisäksi edullisesti ainakin yksi keräyssuppilo kuitupallojen vastaanottamiseksi. Suppilo on edullisesti yhdistetty alipainelähteeseen kuitupallojen poistamiseksi suppilosta ja erottamiseksi sen jäl-20 keen kuljetusilmasta sinänsä tunnetulla tavalla.

Tuloaukon ja staattorikammion välissä voi lisäksi olla revitetty erotuskammio, yli-määräilman poistamiseksi kuitupitoisesta ilmavirrasta ennen tämän johtamista mainittuun välitilaan.

Roottori asemoidaan edullisesti staattorikammion suhteen aksiaalisesti siten, että 25 välitila on 4-10 mm. Tällöin staattorikammio-roottoriyhdistelmän kartiokulma valitaan edullisesti sellaiseksi, että 10 mm:n aksiaalinen siirtymä roottorin ja staattorikammion välillä vastaa noin 0,1-1,5, esim. 1 mm:n muutosta välitilassa.

Roottorin pyörimisnopeutta voidaan lisäksi edullisesti säätää portaattomasti.

Keksinnön mukainen laite on siten suunniteltu sellaiseksi, että se on nopeasti ja hel-30 posti säädettävissä hyvin eripituisille ja -laatuisille kuiduille sopivaksi.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 4 105571 kuvio 1 esittää osittain leikattua sivukuvantoa keksinnön suositusta suoritusmuodosta, kuvio 2 esittää päätykuvantoa samasta laitteesta ilman sen yläosaa, kuviot 3 a ja 3 b esittävät poikkileikattua pystykuvantoa staattorikammio-roottoriyh-5 distelmästä aksiaalisesti säädettyinä eri asentoihin, kuvio 4 esittää yläkuvantoa staattorista ja kuvio 5 esittää osittain leikattua sivukuvantoa kuvion 1 laitteesta oheislaitteineen.

Kuvioissa 1 ja 2 on laitteen runko yleisesti merkitty viitenumerolla 4. Rungon 4 varaan on irrotettavasti kiinnitetty olennaisesti pystysuora katkaistun kartion muotoili) nen staattorikammio 1, joka kapenee ylöspäin. Staattorikammion 1 sisäpuolelle on pystysuoran akselin 3 ympäri pyöritettävästi sovitettu roottori 2, joka on samanmuotoinen, mutta matalampi kuin staattorikammio 1. Roottori 2 on lisäksi aksiaalisesti säädettävissä staattorikammion 1 sisäseinämän 1 ’ ja roottorin 2 kehän väliin muodostuvan välitilan 14 leveyden säätämiseksi pallotettavien kuitujen pituuden ja muiden 15 ominaisuuksien mukaan. Asemointi- eli säätölaitetta ei ole lähemmin esitetty, koska tällaiset elimet ovat alan ammattimiehelle ilmeisiä ja tekniikassa yleisiä. Staattorikammion 1 yläpäähän on sovitettu verkkosiilo 6, jossa yläosassa on tuloaukko 5 kuljetusilman mukana kulkevien avattujen kuitujen johtamiseksi staattorikammioon ' 1 ja ylimääräilman poistamiseksi verkkosiilon 6 reikien kautta sitä ennen. Runkoon 20 4 on lisäksi kiinnitetty staattorikammion 1 alapään alapuolelle kaksi suppiloa 11, joiden alapäässä on poistoaukot 7 kuitupallojen ja kuljetusilman imemiseksi pois ja johtamiseksi ennestään tunnettuun ei-esitettyyn syklonierottimeen kuitupallojen tal-teenottamiseksi. Roottorin 2 akselilla 3 on lisäksi ylempi laakeri 15 ja alempi laakeri .. 16 (esitetty kuvioissa 3a ja 3b), minkä lisäksi akselin 3 alapäässä on hihnapyörä 10, 25 jolla roottoriakseli on pyöritettävästi hihnan 9 välityksellä yhdistetty runkoon 4 kiinnitettyyn käyttölaitteeseen 8 roottorin 2 pyörittämiseksi akselinsa 3 ympäri.

Staattorikammio-roottoriyhdistelmä 1, 2 on lähemmin esitetty kuvioissa 3a ja 3b. Kuviossa 3a roottori 2 on asemoitu ylempään asentoon ja kuviossa 3b alempaan asentoon välitilan 14 suurentamiseksi. Nähdään, että staattorikammion 1 ja roottorin 30 2 kartiokulmat ovat identtiset, mutta että roottori 2 on matalampi kuin staattorikam mio 1.

Roottori 2 on akseliin 3 nähden poikittaisilla, aksiaalisen välimatkan päähän toisistaan sovitetuilla levyillä 13 jaettu viiteen kerrokseen, joista levyistä ylin levy on halkaisijaltaan huomattavasti pienempi kuin muut levyt, kuten kuviosta 4 tarkemmin 35 nähdään. Siivekkeet 12 on kiinnitetty levyjen 13 väliin pystysuorasti ja säteittäisesti 5 105571 akselista 3 poispäin suuntautuviksi niin, että niiden ulkoreunat päättyvät pienen välimatkan päähän staattorikammion 1 sisäseinämästä Γ, Siivekkeitä on 18 kappaletta kussakin kerroksessa, jolloin niiden väliseksi kulmaksi muodostuu 20°. Lisäksi yhdessä kerroksessa olevat siivekkeet on siirretty sivusuunnassa seuraavassa kerrok-5 sessa oleviin siivekkeisiin nähden, jolloin siirtokulma on 4° tasojen välillä, kuten kuviosta 4 tarkemmin ilmenee.

Roottorin 2 pyöriessä akselinsa 3 ympäri staattorikammiossa 1 muodostuu roottorin ja staattorikammion 1 sisäseinämän Γ välille spiraalimaisesti alaspäin suuntautunut virtaus, jonka nopeus kohoaa alaspäin mentäessä, koska kierrosmatka pitenee, vaik-10 ka yhden kierroksen vaatima aika pysyy olennaisesti samana. Vastaavasti virtauksen paine alenee, ja niin välitilan 14 yläpään ja alapään välille syntyy paine-ero, joka edesauttaa kuituja ja kuitupalloja kuljettavan ilmavirtauksen virtausta alaspäin sup-piloita 11 kohti.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaista laitetta sitä edeltävine ja seuraavine oheislaittei-15 neen. Kuviossa 5 on kuitukimppuja avaava repimislaite yleisesti merkitty viitenumerolla 17, josta avatut kuidut putoavat punnituslaitteeseen 18, josta ennakolta määrätty punnittu kuitupanos puhalletaan putkijohtoa 19 pitkin staattorikammion 1 yläosassa olevaan tuloaukkoon 5.

< «

Suppilon 11 alaosassa olevasta poistoaukosta 7 kuitupallot johdetaan putkijohtoa 20 20 pitkin suoraan tyynyjen tai sentapaisten täyttölaitteeseen, joka on yleisesti merkitty viitenumerolla 21. Täyttölaite 21 on edullisesti jatkuvatoiminen, jolloin siinä on ainakin kaksi täyttöasemaa, joihin kuitupalloja syötetään vuorotellen. Kuljetusilma erotetaan kuitupalloista imemällä ilmaa täytettävän kuoren läpi täyttöaseman jälkeen sovitetulla imulaitteella.

25 On selvää, ettei keksintö rajoitu oheisissa kuvioissa esitettyyn suoritusmuotoon, vaan että keksintöä voidaan vaihdella hyvinkin laajasti oheisten patenttivaatimusten määrittelemissä puitteissa. Siten esim. roottorissa olevien siivekkeiden lukumäärä, muoto ja sijoitus sekä kerrosten lukumäärä voi vaihdella hyvinkin paljon. Samoin staattorikammio-roottoriyhdistelmä voi laajentua ylöspäin, jolloin poistoaukko on 30 staattorikammion yläpäässä ja tuloaukko sen alapäässä. Tällä ratkaisulla on helpom-' paa hallita pallojen muodostusta. Staattorikammio-roottoriyhdistelmän kartiokulma voi myös olla muu kuin mitä kuvioissa on esitetty eikä staattorikammion sisäseinämän tarvitse olla täysin suora vaan se voi olla lievästi kupera tai kovera samoin kuin roottorin ulkokehä. Valmistusteknillisesti on kuitenkin edullista, että seinämä on 35 suora.

Claims (10)

1. Laite kuitupallojen muodostamiseksi ilmavirran mukana kulkevista pitkänomaisista kuiduista, jossa laitteessa on: runko (4) 5. runkoon kiinteästi sovitettu poikkileikkaukseltaan pyöreä staattorikammio (1), jossa on sisäseinämä (I ’) staattorikammion (1) sisään sen kanssa sama-akselisesti sovitettu ja akselinsa (3) ympäri pyöritettävä, samoin poikkileikkaukseltaan pyöreä roottori (2), jonka kehällä on kehänsuuntaisen välimatkan päässä toisistaan lukuisia säteettäisiä siivekkei-10 tä (12) pienen välimatkan päässä staattorin (1) sisäseinämästä (Γ) rengasmaisen ja roottorin aksiaaliselle pituudelle ulottuvan välitilan (14) muodostamiseksi staattorin (1) sisäseinämän (Γ) ja roottorin (2) siivekkeiden (12) väliin runkoon (4) kiinnitetty ja roottorin (2) akseliin (3) toiminnallisesti yhdistetty elin (8-10) roottorin pyörittämiseksi 15. tuloaukko (5) staattorikammion (1) toisessa päässä ilmavirran mukana kulke vien kuitujen ohjaamiseksi mainittuun välitilaan (14) spiraalimaisesti akselin (3) suunnassa eteneväksi turbulenssivirtaukseksi ja poistoaukko (7) staattorikammion (1) vastakkaisessa päässä mainitussa välitilassa (14) muodostuneiden kuitupallojen poistamiseksi ja erottamiseksi ilmavirrasta, 20 tunnettu siitä, että staattorikammio (1) ja roottori (2) ovat olennaisesti kartiomaisia ja että ne ovat keskenään aksiaalisesti asemoitavissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että siivekkeitä (12) on useassa akselinsuuntaisessa tasossa siten, että yhdessä tasossa olevat siivekkeet ovat kehän suuntaisesti sivulle siirretyt vierekkäisessä tai vierekkäisissä tasoissa olevien 25 siivekkeiden suhteen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että siivekkeet (12) on siirretty 3-5, edullisesti 4 asteen kulmassa seuraavassa tasossa oleviin siivekkeisiin nähden.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että eri tasoissa ole-30 vat siivekkeet (12) on erotettu toisistaan roottorin (2) akseliin (3) nähden poikittai- silla pyöreillä levyillä (13).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että samassa tasossa olevat siivekkeet (12) ovat 20 asteen kulmassa viereisiin siivekkeisiin nähden. 7 105571

6. Patenttivaatimuksen 2, 3, 4 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että siivekkeitä (12) on 4-6 tasossa.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että staat- , torikammio-roottoriyhdistelmä (1,2) on olennaisesti pystysuorassa asennossa ja laa- 5 jenee alaspäin, jolloin tuloaukko (5) on staattorikammion (1) yläpäässä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että poistoaukon (7) ja staattorikammion (1) alapään välissä on ainakin yksi suppilo (11) kuitupallojen vastaanottamiseksi, joka suppilo edullisesti on yhdistetty alipainelähteeseen kuitupallojen poistamiseksi suppilosta (11) ja erottamiseksi kuljetusilmasta.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että root tori (2) on asemoitavissa aksiaalisesti staattorikammion (1) suhteen siten, että välitila (14) on 4-10 mm.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että staat-torikammio-roottoriyhdistelmän (1,2) kartiokulma on sellainen, että 10 mm:n aksi-15 aalinen siirtymä roottorin (2) ja staattorikammion (1) välillä vastaa 0,5-1,5 mm:n, edullisesti 1 mm:n muutosta välitilassa (14). 1 8 105571