IT201800005659A1 - Dispositivo di stiro di un nastro con cardina per sistemi di filatura ad aria, apparato di filatura ad aria e relativo metodo di stiro di un nastro con cardina per sistemi di filatura ad aria - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo di stiro di un nastro con cardina per sistemi di filatura ad aria, un apparato di filatura ad aria comprendente detto dispositivo di stiro di un nastro con cardina e un relativo metodo di stiro di un nastro con cardina per sistemi di filatura ad aria.

STATO DELLA TECNICA

Come è noto, nei sistemi di filatura ad aria si richiedono nastri con lunghezza fibra tipicamente di 38 mm o più e soprattutto con una distribuzione delle fibre la più omogenea possibile. Queste caratteristiche del nastro a monte permettono di ottenere buone caratteristiche tecniche del filato, mentre la presenza di fibre corte le peggiora sensibilmente.

I sistemi di stiro utilizzati sono normalmente formati da 3 o più coppie di cilindri di stiro e pressione, ognuna delle quali effettua uno stiro parziale e progressivo del nastro. L’ultima coppia utilizza sistemi a cinghietta che garantisco maggiore delicatezza nella parallelizzazione e stiro delle fibre.

La continuità del flusso di fibre in uscita è un requisito fondamentale.

I sistemi di stiro utilizzati nei dispositivi di filatura ad aria sono derivati in toto da quelli utilizzati tradizionalmente nella filatura ad anello e risentono degli stessi difetti, ovvero la scarsa efficienza di parallelizzazione ad elevate velocità di lavoro e la limitazione nello stiro massimo raggiungibile.

I sistemi di stiro a cardina invece sono utilizzati nei sistemi di filatura open-end, con la funzione di trasportare le fibre dall’ingresso al rotore utilizzando l’azione meccanica dei denti per strappare le fibre dal nastro e l’azione centrifuga dovuta all’alta velocità di rotazione per togliere le impurità e le fibre corte dal flusso di fibre che entra nel rotore. In questi sistemi la continuità del flusso di fibre non è un requisito fondamentale così come la presenza di fibre corte o rotte. Ciononostante, i sistemi con cardina sono più compatti di quelli a rulli e soprattutto la funzione di parallelizzazione delle fibre, garantita dall’azione dei denti della cardina, è estremamente efficace e non risente in alcuna maniera della velocità di lavoro né dalla quantità di stiro impartita.

PRESENTAZIONE DELL'INVENZIONE

E’ quindi sentita l’esigenza di risolvere gli inconvenienti e limitazioni citati in riferimento all’arte nota.

Tale esigenza è soddisfatta da un dispositivo di stiro con cardina in accordo con la rivendicazione 1, da un apparato di filatura ad aria in accordo con la rivendicazione 20 e da un metodo di stiro con cardina per filatura ad aria in accordo con la rivendicazione 21.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente comprensibili dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti e non limitativi di realizzazione, in cui: la figura 1 rappresenta una vista schematica di un dispositivo di stiro con cardina in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione;

- le figure 2a-2b rappresentano viste ingrandite del particolare II di figura 1;

la figura 3 rappresenta una vista ingrandita del particolare III di figura 1.

Gli elementi, o parti di elementi, in comune tra le forme di realizzazione descritte nel seguito, saranno indicati con medesimi riferimenti numerici.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con riferimento alle suddette figure, con 4 si è globalmente indicata una vista complessiva di un dispositivo di stiro per nastri 8 di fibre tessili.

In particolare, il dispositivo di stiro 4 comprende un dispositivo introduttore 12 di un nastro 8 da stirare, comprendente un rullo di ingresso 16.

Il rullo di ingresso 16 è motorizzato in modo da ruotare attorno ad un proprio perno di rotazione.

Secondo una possibile forma di realizzazione, il dispositivo introduttore 12 comprende inoltre un ugello o un imbocco 20 che incanala il nastro 8 da stirare verso le successive lavorazioni di stiro.

L’ugello o imbocco 20 individua un canale di passaggio 24 per il nastro 8 assieme al rullo di ingresso 16.

L’ugello o imbocco 20 preferibilmente viene premuto verso il rullo introduttore 16 in modo da esercitare una pressione che è funzione del titolo del nastro in ingresso.

Il rullo di ingresso 16, grazie alla sua rotazione motorizzata, mette in movimento il nastro 8 che viene alimentato ad una velocità di ingresso Vi.

Il dispositivo di stiro 4 comprende inoltre una cardina 28 comprendente, su una sua parete laterale esterna 32, una pluralità di denti 36 disposti a passo P tangenziale costante. I denti 36 sono conformati in modo da stirare detto nastro 8.

Il rullo di ingresso 16 ruota e risulta direttamente affacciato alla cardina 28 in modo da alimentare il nastro alla cardina 28 con detta velocità di ingresso Vi.

Preferibilmente, il passo P tangenziale tra i denti 36 della cardina 28 è compreso tra 5 e 15 mm.

Come di seguito esplicitato, questo passo P è particolarmente ampio se confrontato con i passi delle soluzioni della tecnica nota: in questo modo si riduce la complessità e il costo della cardina 28.

Preferibilmente, detti denti 36 presentano una conformazione sostanzialmente triangolare che si aggetta dalla parete laterale esterna 32 della cardina 28, secondo un primo tratto frontale 40, che si affaccia direttamente al nastro 8, e un secondo tratto posteriore 44 che forma un vertice 48 con il primo tratto frontale 40.

Preferibilmente, detto vertice 48 ha un’altezza radiale 52, misurata rispetto alla parete laterale esterna 32 lungo una direzione radiale R passante per un asse di rotazione C della cardina 28, compresa tra 0.5 e 2 mm. Secondo una forma di realizzazione, il primo tratto frontale 40 individua con la direzione radiale R, passante per l’asse di rotazione C della cardina 28, un primo angolo β compreso tra 5 e 10 gradi.

Secondo una forma di realizzazione, il secondo tratto posteriore 44 individua con una direzione tangenziale T, perpendicolare alla direzione radiale R passante per l’asse di rotazione C della cardina 28, un secondo angolo α compreso tra 40 e 70 gradi.

Il nastro 8 viene alimentato, dal dispositivo di introduttore 12, alla velocità di ingresso Vi secondo un verso di avanzamento F concorde rispetto ad un verso di rotazione S della cardina 28.

In questo modo i denti della cardina 28, durante la rotazione, si aggrappano al nastro 8 e lo stirano concordemente al suo verso di avanzamento F.

Questa condizione di funzionamento è opposta alle soluzioni note in cui invece i denti si oppongono al verso di avanzamento del nastro.

Vantaggiosamente, la cardina 28 è comandata in rotazione in modo da avere una velocità periferica o velocità di estrazione Ve sui denti 36, pari al prodotto della velocità di ingresso Vi per lo stiro totale St del nastro 8, in modo che tutto lo stiro del nastro 8 avvenga sulla cardina 28.

In altre parole: Ve = Vi x St ± 20%.

Pertanto il valore della Ve deve rimanere nell’intorno del 20% del prodotto della velocità di ingresso Vi per lo stiro totale St.

Preferibilmente il valore della Ve deve rimanere nell’intorno del 10% del prodotto della velocità di ingresso Vi per lo stiro totale St.

Ancor più preferibilmente, il valore della Ve deve rimanere nell’intorno del 5% del prodotto della velocità di ingresso Vi per lo stiro totale St.

Per stiro totale St si intende il rapporto tra il titolo del filato che si vuole produrre e il titolo del nastro in ingresso.

Il dispositivo di stiro 4 comprende inoltre un cilindro di estrazione 56 disposto a valle della cardina 28 e del nastro 8.

In altre parole, la cardina 28 riceve il nastro 8 dal dispositivo introduttore 12 e, ruotando concordemente al verso di avanzamento F del nastro 8, tira e stira il nastro 8 verso il cilindro di estrazione 56, disposto a valle della cardina 28 e del nastro 8 rispetto a detto verso di avanzamento F del nastro 8.

E’ da notare che la cardina 28 e il cilindro di estrazione 56 ruotano in versi di rotazione S,G opposti tra loro. In particolare il cilindro di estrazione 56 ruota secondo un verso controrotante G rispetto al verso di rotazione S della cardina 28.

Grazie alla contrapposizione delle rotazioni della cardina 28 e del cilindro di estrazione 56 si facilita e si migliora il successivo distacco delle fibre del nastro 8.

A questo scopo, il cilindro di estrazione 56 presenta una specifica conformazione.

In particolare, il cilindro di estrazione 56 delimita una cavità interna 60 e presenta una parete laterale 64 forata, munita di una pluralità di fori 68 comunicanti con la cavità interna 60, adatti a creare un flusso di aspirazione per favorire il distacco delle fibre dalla cardina 28. In particolare, la cavità interna 60 è collegata ad una sorgente di depressione in modo da creare un flusso di aspirazione attraverso detti fori 68 che facilita il distacco delle fibre dalla cardina 28.

E’ chiaro che la rotazione opposta tra la cardina 28 e il cilindro di estrazione 56 favorisce ulteriormente tale distacco delle fibre del nastro 8 dalla cardina 28.

A questo scopo, detti fori 68 sono fori circolari aventi un diametro compreso tra 1 e 3 mm.

Secondo una forma di realizzazione, detti fori 68 sono disposti secondo uno schema a matrice lungo una coppia di direzioni perpendicolari tra loro, e risultano distanziati tra loro secondo un primo e un secondo passo L1,L2.

Preferibilmente, detti primo e secondo passo L1,L2 sono compresi tra 2 e 4 mm.

Preferibilmente, detti primo e secondo passo L1,L2 sono uguali tra loro.

Secondo una possibile forma di realizzazione, una di dette direzioni dello schema a matrice è parallela ad un asse di rotazione W del cilindro di estrazione 56. Ovviamente gli assi di rotazione W,C del cilindro di estrazione 56 e della cardina 28 rispettivamente, sono paralleli tra loro.

Complessivamente, la parete laterale 64 forata del cilindro di estrazione 56 presenta fori 68 disposti lungo una fascia di estrazione 72 avente uno spessore assiale H, parallelo all’asse di rotazione W del cilindro di estrazione 56, compreso tra 4 e 11 mm.

In relazione alla disposizione relativa tra la cardina 28 e il cilindro di estrazione 56, preferibilmente rispetto ad una direzione Q congiungente gli assi di rotazione C,W della cardina 28 e del cilindro di estrazione 56, i vertici 48 dei denti 36 e la parete laterale 64 del cilindro di estrazione 56 distano di un interasse 76 compreso tra 0.1 e 2 mm.

A valle del cilindro di estrazione 56 è disposto un dispositivo di convogliamento 80 munito di un rullo di uscita 84 che ruota folle e agevola l’estrazione del filato dal cilindro di estrazione 56.

A valle del dispositivo di stiro 4 può essere vantaggiosamente disposto un apparato di filatura per le successive operazioni da effettuare sul filato.

Verrà ora descritto il funzionamento di un dispositivo di stiro secondo la presente invenzione.

In particolare, come accennato, il dispositivo introduttore invia il nastro 8 con una velocità di avanzamento Vin attraverso l’ugello o imbocco 20. La velocità Vin di avanzamento del nastro 8 corrisponde anche alla velocità tangenziale di rotazione del rullo di ingresso 16, in corrispondenza del suo punto di contatto con il nastro medesimo.

Quindi la cardina 28 viene comandata in rotazione, secondo un verso di rotazione S, in un verso concorde al verso di avanzamento F del nastro 8.

La differenza di velocità tra la velocità tangenziale o di estrazione Ve dei denti 36 della cardina 28 e la velocità di avanzamento Vi del nastro 8 determina lo stiro totale St del nastro 8.

Inoltre il nastro 8 viene poi passato dalla cardina 28 al cilindro di estrazione 56 che, come visto, ruota secondo un verso di rotazione G, opposto al verso di rotazione S della cardina 28.

Il cilindro di estrazione 56 forato, che delimita la cavità interna 60, presenta una parete laterale 64 forata, munita di una pluralità di fori 68 comunicanti con detta cavità interna 60 e con una sorgente depressione.

Grazie alla depressione ed anche alla rotazione opposta del cilindro di estrazione 56 secondo un verso di rotazione W opposto al verso di rotazione S della cardina 28, si facilita il distacco delle fibre del nastro 8 dalla cardina 28.

La velocità di rotazione del cilindro di estrazione 56 è tale per cui la velocità tangenziale sulla parete laterale 64 è circa pari alla velocità tangenziale dei denti 36 della cardina 28.

Le fibre del nastro 8 vengono poi convogliate dalla cavità interna 60 in uscita dal cilindro di estrazione 56, verso il dispositivo di convogliamento 80 e il rullo di uscita 84.

Come si può apprezzare da quanto descritto, la presente invenzione consente di superare gli inconvenienti presentati nella tecnica nota.

L'utilizzo della cardina nelle condizioni e nelle modalità presentate nel presente brevetto garantisce una manipolazione "soft" delle fibre, riducendo al minimo la possibilità di rottura delle stesse e garantendo la continuità delle fibre in ingresso alla successiva unità di filatura.

Questa condizione di continuità e ridotta presenza di fibre corte si può ottenere grazie alla condizione di funzionamento della presente invenzione in base alla quale la cardina lavora a una velocità lineare pari al prodotto della velocità di ingresso del nastro per lo stiro totale del nastro ± 20%.

Fintanto che il valore di velocità lineare si trova all’interno del 20% di tale valore, si ottiene la continuità del filato, con fibre di elevata lunghezza ed un minimo rischio di rottura delle stesse.

Vantaggiosamente la presente invenzione consente di ottenere un filato di qualità, secondo il titolo desiderato, in quanto viene sempre garantita la continuità delle fibre. In altre parole, nonostante la stiratura venga ottenuta in un’unica fase sulla cardina, le fibre sono stirate in maniera rapida ma progressiva e soprattutto continua. Il risultato è un filato omogeneo ed uniforme privo di fibre spezzate e/o di scarsa lunghezza.

Vantaggiosamente, la soluzione della presente invenzione prevede che la cardina ruoti secondo un verso di rotazione concorde con il verso di avanzamento del nastro di fibre: in questo modo è possibile incrementare sensibilmente la velocità di lavoro e la quantità di stiro rispetto alle soluzioni dell’arte nota, senza correre il rischio di danneggiare le fibre. Vantaggiosamente, lo stiro delle fibre del nastro avviene praticamente tutto sulla cardina che, a questo scopo, è munita di denti poco fitti rispetto alle soluzioni dell’arte nota.

In questo modo si riducono i costi di realizzazione della cardina stessa. Inoltre si stressano meno le fibre che possono essere stirate in maniera più progressiva rispetto alle soluzioni della tecnica nota. Pertanto si limita fortemente il rischio di ottenere fibre spezzate e quindi ‘corte’ dovute all’azione meccanica troppo brusca dei denti della cardina.

Inoltre, grazie al fatto che tutta l’azione di stiratura viene realizzata dalla cardina, è possibile ridurre gli ingombri e i costi complessivi del dispositivo di stiro.

Un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti ai dispositivi e ai metodi di stiro della presente invenzione, tutte peraltro contenute nell’ambito dell’invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di stiro (4) per nastri (8) di fibre tessili comprendente - un dispositivo introduttore (12) di un nastro (8) da stirare, - una cardina (28) rotante secondo un verso di rotazione (S) comprendente, su una sua parete laterale esterna (32), una pluralità di denti (36) disposti a passo tangenziale (P) costante, adatti a stirare detto nastro (8), - un cilindro di estrazione (56) disposto a valle della cardina (28) e del nastro (8), in cui - il dispositivo introduttore (12) comprende un rullo di ingresso (16), affacciato alla cardina (28), che ruota in modo da alimentare il nastro alla cardina (28) ad una velocità di ingresso e secondo un verso di avanzamento (F) concorde rispetto a detto verso di rotazione (S) della cardina (28), - in cui la cardina (28) è comandata in rotazione in modo da avere una velocità periferica sui denti pari al prodotto della velocità di ingresso per lo stiro totale del nastro ± 20%, in modo che tutto lo stiro del nastro avvenga sostanzialmente tra la cardina (28) e il rullo di ingresso (16), - lo stiro totale essendo il rapporto tra il titolo del filato che si vuole produrre e il titolo del nastro in ingresso.
2. 2. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 1, in cui la cardina (28) è comandata in rotazione in modo da avere una velocità periferica sui denti o velocità di estrazione pari al prodotto della velocità di ingresso per lo stiro totale del nastro ± 10%.
3. 3. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la cardina (28) è comandata in rotazione in modo da avere una velocità periferica sui denti o velocità di estrazione pari al prodotto della velocità di ingresso per lo stiro totale del nastro ± 5%.
4. 4. Dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto passo tangenziale (P) tra i denti (36) della cardina (28) è compreso tra 5 e 15 mm.
5. 5. Dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detti denti (36) presentano una conformazione sostanzialmente triangolare che si aggetta dalla parete laterale esterna (32) della cardina (28), secondo un primo tratto frontale (40), che si affaccia direttamente al nastro (8), e un secondo tratto posteriore (44) che forma un vertice (48) con il primo tratto frontale (40).
6. 6. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 5, in cui detto vertice (48) ha un’altezza radiale (52), misurata rispetto alla parete laterale esterna (32) lungo una direzione radiale (R) passante per un asse di rotazione (C) della cardina (28), compresa tra 0.5 e 2 mm.
7. 7. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui il primo tratto frontale (40) individua con una direzione radiale (R), passante per un asse di rotazione (C) della cardina (28), un primo angolo (β) compreso tra 5 e 10 gradi.
8. 8. Dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 7, in cui il secondo tratto posteriore (44) individua con una direzione tangenziale (T), perpendicolare ad una direzione radiale (R) passante per un asse di rotazione (C) della cardina (28), un secondo angolo (α) compreso tra 40 e 70 gradi.
9. 9. Dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 8, in cui rispetto ad una direzione (Q) congiungente gli assi di rotazione (C,W) della cardina (28) e del cilindro di estrazione (56), i vertici (48) dei denti (36) e una parete laterale (64) del cilindro di estrazione (56) distano di un interasse (76) compreso tra 0.1 e 2 mm.
10. 10. Dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il cilindro di estrazione (56) delimita una cavità interna (60) collegata fluidamente ad una sorgente di depressione e presenta una parete laterale (64) forata, munita di una pluralità di fori (68) comunicanti con la cavità interna (60), adatti a staccare le fibre dalla cardina.
11. 11. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 10, in cui detti fori (68) sono fori circolari aventi un diametro compreso tra 1 e 3 mm.
12. 12. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detti fori (68) sono disposti secondo uno schema a matrice lungo una coppia di direzioni perpendicolari tra loro, e risultano distanziati tra loro secondo un primo e un secondo passo (L1,L2).
13. 13. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 12, in cui detti primo e secondo passo (L1,L2) sono compresi tra 2 e 4 mm.
14. 14. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui detti primo e secondo passo (L1,L2) sono uguali tra loro.
15. 15. Dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14, in cui la cardina (28) e il cilindro di estrazione (56) ruotano in versi di rotazione (S,W) opposti tra loro.
16. 16. Dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui a valle del cilindro di estrazione (56) è disposto un dispositivo di convogliamento (80) munito di un rullo di uscita (84) che ruota folle e agevola l’estrazione del filato dal cilindro di estrazione (56).
17. 17. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 16, in cui il cilindro di estrazione individua, su una propria parete laterale esterna, un arco di estrazione che si estende da un punto di inizio estrazione, in cui il nastro viene pinzato tra il cilindro di estrazione e la cardina, ad un punto di fine estrazione, in cui il nastro viene pinzato tra il cilindro di estrazione e il rullo di uscita.
18. 18. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 17, in cui detto arco di estrazione è in collegamento fluido con una cavità interna (60) del cilindro di estrazione collegata fluidamente ad una sorgente di depressione per favorire il distacco delle fibre dalla cardina.
19. 19. Dispositivo di stiro (4) secondo la rivendicazione 17 o 18, in cui detto arco di estrazione presenta un’estensione compresa tra 0.7 e 1.5 la lunghezza media delle fibre del nastro in estrazione dalla cardina.
20. 20. Apparato di filatura ad aria comprendente almeno un dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 19 e almeno un dispositivo di filatura ad aria.
21. 21. Metodo di stiro di un nastro di fibre tessili, comprendente le fasi di: - predisporre un dispositivo introduttore (12) di un nastro (8) da stirare, - predisporre una cardina (28) comprendente, su una sua parete laterale esterna (32), una pluralità di denti (36) disposti a passo tangenziale (P) costante, adatti a stirare detto nastro (8), - predisporre un cilindro di estrazione (56) disposto a valle della cardina (28) e del nastro (8), - munire il dispositivo introduttore (12) di un rullo di ingresso (16), affacciato alla cardina (28), che ruota in modo da alimentare il nastro alla cardina (28) ad una velocità di ingresso e secondo un verso di avanzamento (F) concorde rispetto a detto verso di rotazione (S) della cardina (28), - comandare in rotazione la cardina (28) in modo da avere una velocità periferica sui denti o velocità di estrazione pari al prodotto della velocità di ingresso per lo stiro totale del nastro ± 20%, in modo che tutto lo stiro del nastro avvenga sulla cardina, - lo stiro totale essendo il rapporto tra il titolo del filato che si vuole produrre e il titolo del nastro in ingresso.
22. 22. Metodo di stiro secondo la rivendicazione 21, comprendente la fase di predisporre un dispositivo di stiro (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 19.