DE4314008A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahlfasern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von StahlfasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern für
Faserbeton gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 und eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Aus der SU 10 54 517 ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine
Vorrichtung zur Stahlfasernherstellung bekannt. Diese Vorrichtung weist
eine Schneideinrichtung auf, die aus mehreren parallel nebeneinander in
Form einer Messerrolle angeordneten rotierenden Messereinrichtungen
besteht. Die einzelnen Messereinrichtungen haben jeweils einen
scheibenförmigen Grundkörper, der an seinem Umfang mit einer Vielzahl
von Schneiden bestückt ist. Die Schneideinrichtung wird über einen
Elektromotor angetrieben. Weiterhin weist die Schneideinrichtung ein mit
seiner Schneide parallel zur Drehachse der Messereinrichtung
angeordnetes statisches Messer auf. Schließlich besitzt diese bekannte
Vorrichtung noch eine Zuführeinrichtung in Form eines motorisch
angetriebenen Förderrollenpaares, mit dem Stahlband mit definierter
Vorschubgeschwindigkeit dem Schneidbereich der Messer zugeführt werden
kann.
Das als Einsatzmaterial auf dieser Vorrichtung benutzte Stahlband weist
eine Breite auf, die etwa der Breite der gesamten Messerrolle
entspricht. Es entstehen durch die Schneidbewegung der rotierenden
Messer eine Vielzahl von Stahlfasern, deren Länge der jeweiligen Breite
der scheibenförmigen Messergrundkörper entspricht. Stahlband wird also
in Stahlfasern zerschnitten, deren Länge einem der Anzahl der
Messerscheiben entsprechenden Bruchteil der ursprünglichen
Stahlbandbreite entspricht.
Diese bekannte Vorrichtung liefert Stahlfasern in einer der jeweiligen
Spezifikation entsprechenden Form, da Stahlbänder unterschiedlicher
Dicke einsetzbar sind und die Vorschubgeschwindigkeit zur Erzielung
einer bestimmten Schnittiefe auf die Drehzahl und Schneidenzahl der
Messer einstellbar ist, so daß Fasern definierter Höhe und Dicke
entstehen. Die Faserlänge wird durch die jeweils gewählte
Schneidenbreite bestimmt. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß als
Einsatzmaterial auf jeden Fall ein vergleichsweise hochwertiges
Bandmaterial verwendet werden muß, was die Herstellkosten entsprechend
hoch treibt.
Weiterhin ist aus der JP 58-26047 A ein Verfahren zur Herstellung von
Stahlfasern bekannt, das in ähnlicher Weise abläuft. Im Unterschied zum
vorgenannten Verfahren werden hierbei allerdings mehrere schmale
Stahlbänder parallel zueinander der Schneideinrichtung zugeführt, die
im Prinzip aus einer als Vollzylinder ausgebildeten rotierenden
Messereinrichtung und wiederum einem feststehenden Messer besteht. Die
Faserlänge ist durch die Breite der jeweils zugeführten Bänder
bestimmt. Um Dicke und Länge der Fasern in ein vorgegebenes Verhältnis
zu bringen, müssen bei diesem Verfahren auf jeden Fall die Dicke und
Breite der eingesetzten Bänder diesem Verhältnis genügen. Die
Schnittiefe kann durch Abstimmung der Vorschubgeschwindigkeit und der
Rotationsgeschwindigkeit der Schneiden der Schneideinrichtung auf Werte
eingestellt werden, die dem gewünschten Verhältnis entsprechen. Auch bei
diesem Verfahren ist der Nachteil gegeben, daß relativ hochwertiges
Einsatzmaterial mit definierten Abmessungen verwendet werden muß, so
daß die Herstellkosten entsprechend hoch sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Verfahren in der
Weise zu verbessern, daß die Herstellkosten für die Stahlfasern
verringert werden, und eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Eine erfindungsgemäße
Vorrichtung weist die Merkmale des Patentanspruchs 2 auf. Vorteilhafte
Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 3 bis 9
angegeben.
Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung war die Überlegung, die
Herstellkosten dadurch zu vermindern, daß ein wesentlich
kostengünstigeres Einsatzmaterial verwendet wird, als dies bisher der
Fall ist. Es sollte bandförmiges Material eingesetzt werden können, das
wesentlich schmaler als das bisher übliche ist und möglichst sogar ein
Abfallprodukt darstellt wie insbesondere Reste von Spaltband und
Bandsaummaterial aus der Warm- oder Kaltbandproduktion. Auf der bisher
bekannten Anlage wäre die Verarbeitung derartigen Materials in
sinnvoller Weise kaum möglich und würde vielfach zu unbrauchbaren Fasern
führen, insbesondere wenn relativ schmales Band bearbeitet werden soll,
dessen Breite kleiner als die gewünschte Faserlänge ist. Die
Fasergeometrie muß nämlich bestimmten Mindestanforderungen genügen.
Hierzu gehört auch ein Mindestverhältnis der Faserlänge zur kleinsten
Querabmessung der Faser. Für glatte Fasern muß dieses Verhältnis über
100 liegen, für profilierte oder gebogene kann dieser Wert auch
niedriger (z. B. 80) sein.
Die Erfindung macht es möglich, aus Bandmaterial, dessen Breite geringer
ist als die gewünschte Faserlänge, dennoch Fasern mit dieser Länge zu
erzeugen, indem der Schnitt nicht wie bisher genau senkrecht zur
Vorschubrichtung des Bandes, sondern in einem schrägen Winkel,
insbesondere in einem Winkel zwischen 90° und etwa 30° zur
Vorschubrichtung erfolgt. Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
gegenüber der bekannten in der Weise verändert worden, daß die
Schneideinrichtung insgesamt gegenüber der Zuführeinrichtung für das
Stahlband um eine vertikale Achse verschwenkbar ausgeführt ist, so daß
die jeweils erforderliche Schrägstellung einstellbar ist. Die
Zuführeinrichtung kann dabei vorteilhafterweise auf die gleichzeitige
Zuführung mehrerer paralleler Bänder eingerichtet sein. Maßgebend für
die zu wählende Schrägstellung ist in einem solchen Fall nicht das
dünnste sondern das schmalste dieser Bänder. Bei unregelmäßig breiten
Bändern (z. B. Besäumband) sind die jeweils schmalsten Bandstellen zu
berücksichtigen. Die Schrägstellung der Schneideinrichtung ist so zu
wählen, daß die sich ergebende kleinste Faserlänge im Verhältnis zur
Banddicke ausreichend groß wird. Vorschubgeschwindigkeit,
Schneidenanzahl auf der Messereinrichtung und Drehzahl der
Messereinrichtung sind so einzurichten, daß sich eine Schnittiefe
ergibt, die das vorgegebene Mindestverhältnis zur Faserlänge ebenfalls
erfüllt.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die
Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung,
Fig. 3 die Bandeinlaufseite dieser Vorrichtung und
Fig. 4 eine Messerrolle.
Die in den Fig. 1 bis 3 in verschiedenen Ansichten dargestellte
Maschine weist ein auf einer Grundplatte 15 stehendes Maschinengehäuse
14 auf, das oben mit einer Tischplatte 21 abgedeckt ist. Auf der
Tischplatte 21 ist eine Zuführeinrichtung 4 fest angeordnet, die im
vorliegenden Fall lediglich auf die Verarbeitung eines einzigen schmalen
Stahlbandes 13 (z. B. Bandsaummaterial) eingerichtet ist. Der Vorschub
des Stahlbandes 13 erfolgt durch ein Förderrollenpaar, von dem in Fig.
1 nur die obere Förderrolle 12 erkennbar ist und das über den
Elektromotor 6 und das Winkelgetriebe 7, vorzugsweise ein
Schneckengetriebe, mit fester oder einstellbarer Vorschubgeschwindigkeit
angetrieben wird. Vor und hinter der Förderrolle 12 sind Seitenführungen
22, 23 für das Stahlband 13 angeordnet. Bei breiterer Ausführung des
Förderrollenpaares und entsprechender Anpassung der Seitenführungen 22,
23 könnten auch mehrere schmale Stahlbänder gleichzeitig zugeführt
werden. In Bandeinlaufrichtung hinter der Seitenführung 22 ist quer zur
Bandeinlaufrichtung eine Schneideinrichtung 1 angeordnet. Diese besteht
im wesentlichen aus der scheibenförmig ausgebildeten rotierenden
Messereinrichtung 2, einer Lagerung 9 für die Drehachse 5 der
Messereinrichtung 2, einem zweiten Elektromotor 8 und einem
Riemengetriebe 10, 11 zur Veränderung der Antriebsdrehzahl der
Messereinrichtung 2. In die Lagerung 9 kann bei Bedarf ein
Zwischengetriebe eingebaut sein. Die rotierende Messereinrichtung 2 ist
am Umfang des scheibenförmigen Grundkörpers mit einer Vielzahl von
Schneiden 20 bestückt. Im Falle der Auslegung der Maschine auf die
gleichzeitige Verarbeitung mehrerer paralleler Stahlbänder wäre die
Messereinrichtung 2 entsprechend breiter ausgeführt und bestünde
vorzugsweise aus mehreren nebeneinander angeordneten Messerscheiben oder
aus einer entsprechenden einstückig ausgebildeten Messerrolle 24 (Fig.
4), bei der die Schneiden 20 über die gesamte Rollenbreite verlaufen.
Als weiteres wesentliches Element verfügt die Schneideinrichtung 1 über
ein feststehendes, also statisches Messer 3, das im Zusammenwirken mit
der Messereinrichtung 2 das Band 13 zerschneidet. Die gesamte
Schneideinrichtung 1 ist auf einem Schlitten 25 montiert, der auf der
Tischplatte 21 in Bogenführungen 17 horizontal verschwenkt werden kann,
so daß beliebige Winkelstellungen der Drehachse 5 zur
Bandeinlaufrichtung, vorzugsweise im Bereich von 90° bis 30° einstellbar
und mittels Schraubverbindungen fixierbar sind. Die von der
Schneideinrichtung 1 erzeugten Stahlfasern fallen nach unten auf eine
Rutsche 16 und können in ein nicht dargestelltes Sammelgefäß gelangen.
Die Messereinrichtung 2 ist (Fig. 2) nach außen durch ein Blechgehäuse
18 abgedeckt, das mit einer Klappe 19 versehen ist, um einen einfachen
Austausch der Messereinrichtung 2 zu ermöglichen. Beispielsweise kann
über Messereinrichtungen gleichen Durchmessers aber mit
unterschiedlicher Schneidenzahl eine unter sonst gleichbleibenden
Bedingungen entsprechend geänderte Faserbreite eingestellt werden. Je
größer die Schneidenanzahl ist, umso kleiner ist die Faserbreite. Durch
die Vergrößerung der Drehzahl der Messereinrichtung 2 kann ebenfalls
eine Verringerung der Faserbreite bewirkt werden, ebenso durch eine
Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit. Es ist selbstverständlich auch
möglich, die Schneideinrichtung 1 zur parallelen Verarbeitung mehrerer
z. B. unterschiedlich dicker Bänder mit mehreren Messereinrichtungen
unterschiedlicher Schneidenanzahl auszurüsten. Die Faserlänge wird über
die Schrägstellung der Drehachse 5 zur Bandeinlaufrichtung verändert. Je
kleiner der Winkel, der in Fig. 1 90° beträgt, ist, umso länger werden
die Fasern. Es empfiehlt sich, die einzelnen Schneiden in an sich
bekannter Weise schräg zur Drehachse 5 auf dem Grundkörper der
Messereinrichtung 2 anzuordnen.
Gegeben ist ein Besäumband mit einer Breite von 15-20 mm und einer
Dicke von 0,3 mm. Hergestellt werden sollen Fasern mit einer Länge von
mindestens 30 mm und einer Breite von etwa 0,3 mm, wobei das Verhältnis
Länge/Breite mindestens 80 betragen soll. Hierzu wird eine Vorrichtung
gemäß Fig. 1-3 benutzt, bei der der Winkel zwischen der
Schneideinrichtung und der Vorschubrichtung von ursprünglich 90° (Fig.
1) auf 30° verändert wurde. Dadurch ergibt sich eine Faserlänge von
15 mm/sin 30° bis 20 mm/sin 30°, also von 30-40 mm. Bei einer
Schneidenzahl von 12 und einer Drehzahl der Messereinrichtung von z. B.
1000 min-1 wird eine Vorschubgeschwindigkeit von 7200 mm/min
eingestellt. Dadurch ergibt sich unter Berücksichtigung der
Schrägstellung der Schneideinrichtung die gewünschte "Schnittiefe"
(Faserbreite) von 0,3 mm. Die erhaltenen Fasern sind jeweils um ihre
Längsachse in sich verwunden und weisen angespitzte Enden auf mit einem
Spitzenwinkel, der dem gewählten Einstellwinkel zwischen
Schneideinrichtung und Vorschubrichtung entspricht.
Durch diese außerordentlich einfache Konstruktion lassen sich sehr
preiswerte Einsatzmaterialien, die an sich als Abfallstoffe anzusehen
sind, in kostengünstiger Weise zu einem hochwertigen Produkt
verarbeiten. Als Vorteil beim Einsatz von Besäumband ergibt sich
entsprechend der veränderlichen Breite des Einsatzmaterials eine
Mischung aus Fasern unterschiedlicher Länge.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern für Faserbeton durch
Zerschneiden von Stahlband,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzielung einer Faserlänge, die größer als die Breite des
eingesetzten Stahlbandes ist, der Schnitt jeweils schräg in einem
Winkel von 30° bis weniger als 90° zur Bandeinlaufrichtung
vorgenommen wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
enthaltend eine Schneideinrichtung (1) mit einer gegen ein
statisches Messer (3) arbeitenden, von einem Motor (9)
angetriebenen rotierenden Messereinrichtung (2) und mit einer von
einem Motor (6) angetriebenen Zuführeinrichtung (4) zur
kontinuierlichen Zuführung von Stahlband (13) in den Schneidbereich
der Messer (2, 3), wobei die Drehachse (5) der rotierenden
Messereinrichtung (2) quer zur Zuführrichtung des Stahlbandes (13)
angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneideinrichtung (1) gegenüber der Zuführeinrichtung (4)
schwenkbar angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwenkbarkeit über einen Winkelbereich von 30° bis 90°
bezogen auf den Winkel zwischen Drehachse (5) und Zuführrichtung
des Stahlbandes (13) geht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschubgeschwindigkeit des Antriebs der Zuführeinrichtung
(4) auf unterschiedliche Werte einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahl der Schneideinrichtung (1) auf unterschiedliche
Werte einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Schneideinrichtung (1) Messereinrichtungen (2) mit
unterschiedlicher Zahl an auf dem Umfang verteilten Schneiden (20)
einsetzbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneideinrichtung (1) mehrere koaxial nebeneinander
angeordnete rotierende Messereinrichtungen aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß als rotierende Messereinrichtung (2) eine Messerrolle (24)
vorgesehen ist, deren Schneiden sich über die ganze Länge der
Messerrolle (24) erstrecken und jeweils ein Mehrfaches der Breite
des einzusetzenden Stahlbandes (13) ausmachen, und daß die
Zuführeinrichtung (4) auf die gleichzeitige parallele Zuführung
mehrerer Einzelbänder eingerichtet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneiden (20) der Messereinrichtung (2) schräg zur
Drehachse (5) ausgerichtet sind.
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