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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. Des Weiteren
bezieht sich die Erfindung auf Kardiersegmente für eine solche Karde oder Krempel
sowie ein Verfahren zum Öffnen,
Klemmen und Parallelisieren von Fasern mittels einer solchen garniturbestückten Walze.
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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.
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Damit
die Fasern nicht nur von der garniturbestückten 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 Fasern ausgeführt wird.
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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.
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Eine
gattungsgemäße Karde
mit Kardiersegmenten ist bereits aus der
DE 2226914 A bekannt.
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Dabei
sind die Zahngarnituren der Kardiersegmente unterschiedlich ausgestaltet,
wobei es beim vorderen Kardiersegment zu einer größeren Einwirkung
auf die Faser kommt, im Vergleich zu einem hinteren Segment. Die
DE 4125035 A1 zeigt weitere
Kardiersegmente mit in Bearbeitungsrichtung unterschiedlich ausgestalteter
Zahngeometrie, bei der die Besetzungsdichte der Zahngarnituren in
Bearbeitungsrichtung stetig zunimmt.
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Derartige
gattungsgemäße Vorrichtungen
für die
Verarbeitung von Fasern, wie Karde oder Krempel sowie Kardiersegmente
dafür,
sind schon seit langem bekannt und haben sich bestens bewährt. Selbstverständlich ist
man auch hier bestrebt, dennoch Verbesserungen herbeizuführen. Insbesondere soll
die Effektivität
der Faserparallelisierung gesteigert werden. Darüber hinaus erfordem unterschiedliche
Fasern teilweise unterschiedliche Bearbeitungsmethoden.
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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.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Zähne
der Zahngarnituren einen Schneidwinkel aufweisen, der zumindest
im Mittel bei den vorderen Kardiersegmenten 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.
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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 Zahngarnitur sofort
intensiv bearbeitet, wobei dann in Abhängigkeit des Öffnungsgrads
der Fasern eine Anpassung der Zahngarnituren hieran erfolgen kann,
so dass sich die gewünschte
Wirkung einstellt. Erstaunlichennreise 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.
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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 Zahngarnitur 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.
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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 Zahngarnitur 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 Zahngarnitur 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.
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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.
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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.
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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.
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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
Kardier segmenten die Zähne
enger aneinander stehen.
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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.
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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.
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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 Zahngarnitur 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.
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Bevorzugt
kann das Ergebnis der Breite eines Zahns der Zahngarnitur eines
vorderen Kardiersegments dividiert durch die Breite eines Zahns
der Zahngarnitur 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.
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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.
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Des
Weiteren können
zumindest zwischen einigen Kardiersegmenten Schmutzausscheide-Einrichtungen
angeordnet sein. Diese können
z.B. gemäß der
DE 19852562 C1 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.
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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.
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Des
Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Kardiersegment für eine Vorrichtung,
wie Karde oder Krempel, für
die Faserverarbeitung, das mit einer Zahngarnitur versehen ist.
Das Kardiersegment zeichnet sich dadurch aus, dass die Zahngeometrie der
Zahngarnitur in Bearbeitungsrichtung unterschiedlich ausgestaltet
ist und ein Eingriff eines in Bearbeitungsrichtung vorderen Bereichs
der Zahngärnitur
eine 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,
der Teilung usw. innerhalb eines einzigen Kardiersegmentes möglich.
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Darüber hinaus
bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Öffnen, Kämmen und Parallelisieren
von Fasern mittels 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. Das
Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mit fortschreitendem Öffnungsgrad
der Fasern die Zahngeometrie der Zahngarnituren der Kardiersegmente in
Abhängigkeit
vom Öffnungsgrad
der Fasern verändert
wird, damit die Fasern im Wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Höhe der Bearbeitungsbereiche
der Zähne
der Zahngarnituren der Kardiersegmente im Eingriff stehen. 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.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Kardiervorrichtung
mit mehreren hintereinander angeordneten Kardiersegmenten in einer
schematischen Seitenansicht,
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2 einen Ausschnitt aus einer
Zahngarnitur eines Kardiersegments in einer vergrößerten Seitenansicht,
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3 eine Ansicht auf einen
Zahn aus der Garnitur aus 2 entlang
der Linie III-III in 2 geschnitten,
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4 einen Ausschnitt aus einer
Zahngarnitur eines Kardiersegments in einer vergrößerten Seitenansicht
zur Erläuterung
von Flächenzusammenhängen,
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5 eine Unteransicht auf
zwei hintereinander angeordnete Kardiersegmente, wobei die Zahngarnitur
nur teilweise schematisch dargestellt ist,
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6 eine schematische Darstellung
zur Verdeutlichung des Versatzes zwischen den Zähnen eines vorderen Kardiersegments
und eines dahinterliegenden Kardiersegments,
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7 eine schematische Unteransicht
eines Kardiersegments mit schräg
verlaufenden Zahnreihen, und
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8 eine schematische Darstellung
der Zahngarnitur eines einzelnen Kardiersegments, die sich in Bearbeitungsrichtung
verändert.
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In
der 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 Fasern 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
Abnahmevorrichtung 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.
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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 Zahngarnituren
aus nebeneinander angeordneten Zahndrahtabschnitten. Die prinzipielle
Ausgestaltung und Anordnung solcher Garnituren an Kardierelementen
ist im Stand der Technik ebenfalls bekannt.
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Im
Wesentlichen neu und erfinderisch an der Vorrichtung gemäß der 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.
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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 Fasern vorhanden.
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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 Zahngarnitur 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.
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Im
Folgenden wird nunmehr anhand der 2 und 3 auf die Geometrie der Zähne der
Kardiersegmente 7 bis 10 näher eingegangen werden.
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Die 2 stellt in vergrößerter Darstellung einen
kleinen Ausschnitt der Zahngarnitur des Kardiersegments 7 dar.
Hierzu ist die Zahngarnitur 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 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.
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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.
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Anhand
der 3 ist ein Schnitt
entlang der Linie III-III in 2 durch
einen Zahndraht 24 zu sehen. Als Zahn 20 wird
im vorliegenden Fall der gesamte in 3 gezeigte
Aufbau mit der Höhe
h verstanden. Dieser Zahn 20 ist unterteilt in einen oberen Schneidbereich 25 mit
der Höhe
hs und einen unteren Fußbereich 26. Der Fußbe reich 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 Fst auf. Diese Fußbreite
Fst 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.
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Anhand
der 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 2 ebenfalls als
kleinere Winkel anzusehen sind.
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Des
Weiteren nimmt die Zahnteilung t ebenfalls von Kardiersegment zu
Kardiersegment in Richtung B ab. Das bedeutet, dass die Zahnteilung
t 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.
Der Abstand der Zähne 20 wird
somit von Kardiersegment zu Kardiersegment kleiner.
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Des
Weiteren nimmt auch die Höhe
hs des Schneidbereichs 25 in Kardierrichtung
B von Kardiersegment zu Kardiersegment ab. Das bedeutet im Einzelnen,
dass die Höhe
hs 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.
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sBei
einer nicht dargestellten Ausführungsform
würde auch
die Möglichkeit
bestehen, dass die Geamthöhe
h beibehalten wird und sich lediglich die Höhe hs des
Schneidbereichs 25 reduziert.
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Bei
den oben genannten Verringerungen der Maße für den Winkel α, die Zahnteilung
t, die Fußbreite
Fst und die Schneidbereichhöhe hs 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.
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Anhand
der 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.
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Im
Folgenden wir die Wirkungs- und Funktionsweise der obigen Ausführungsform
näher erläutert.
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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.
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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.
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Anhand
der 5 bis 7 werden weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten
der Kardiersegmente näher
erläutert.
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In 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 5 nach links. Die
Zahnreihen des Kardiersegments 7 sind zu den Zahnreihen
der Kardiersegmente 8 versetzt angeordnet. Dies ist anhand
der 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
Fst des vorangegangenen Kardiersegments 7 geteilt
durch die Fußbreite
Fst des nachfolgenden Kardiersegments 8 keine
ganze Zahl ergibt (Fstn/Fstn+1 ≠ ganze Zahl).
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Aus
der 5 ist ebenfalls
zu erkennen, dass die Hülle
hs des Schneidbereichs 25 der Zähne des
dahinterliegenden Kardiersegments 8 kleiner ist als die
Höhe hs der davor angeordneten Zähne 20 des
Kardiersegments 7.
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In 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.
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Auch
bei den Varianten gemäß der 5 bis 7 können
sämtliche
im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen
Maße verändert werden,
um die Intensität
der Kardierwirkung von Kardiersegment zu Kardiersegment zu beeinflussen.
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In 8 ist eine besondere Ausführungsform
eines Kardiersegmentes 30 beschrieben. Dieses Kardiersegment 30 ist
mit einer sich in Bearbeitungsrichtung B verändernden Zahngarnitur 31 versehen.
In 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 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.