CH698183B1 - Walze für Faserverarbeitungsmaschine. - Google Patents

Abstract

Bei einer Walze für eine Faserverarbeitungsmaschine, z. B. Spinnereivorbereitungsmaschine wie Karde, Reiniger, Flockenspeiser, Krempel, Vliesbildemaschine, weist die Walze mindestens eine Metalltrommel (35) und mindestens eine diese kreiszylindrisch umgebende Bandage (36) aus faserverstärktem Kunststoff auf.

Description

  Die Erfindung betrifft eine Walze für Faserverarbeitungsmaschine gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

  
Der effektive Abstand der Spitzen einer Garnitur von einem der Garnitur gegenüberstehenden Maschinenelement wird Kardierspalt genannt. Das letztgenannte Element kann ebenfalls eine Garnitur aufweisen, könnte aber stattdessen durch ein eine Leitfläche aufweisendes Verschalungssegment gebildet werden. Der Kardierspalt ist für die Kardierqualität massgebend. Die Grösse (Weite) des Kardierspaltes ist ein wesentlicher Maschinenparameter, welcher sowohl die Technologie (die Faserverarbeitung) wie auch das Laufverhalten der Maschine prägt. Der Kardierspalt wird möglichst eng eingestellt (er wird in Zehntelmillimeter gemessen), ohne das Risiko einer "Kollision" der Arbeitselemente einzugehen. Um eine gleichmässige Verarbeitung der Fasern zu gewährleisten, muss der Spalt über der ganzen Arbeitsbreite der Maschine möglichst gleich sein.

  
Der Kardierspalt wird insbesondere durch die Maschineneinstellungen einerseits und den Zustand der Garnitur andererseits beeinflusst. Der wichtigste Kardierspalt der Wanderdeckelkarde befindet sich in der Hauptkardierzone, d.h. zwischen der Trommel und dem Wanderdeckelaggregat. Mindestens eine Garnitur, die am Arbeitsabstand angrenzt, ist in Bewegung, meistens beide. Um die Produktion der Karde zu erhöhen, versucht man die Betriebsdrehzahl bzw. die Betriebsgeschwindigkeit der beweglichen Elemente so hoch zu wählen, wie die Technologie der Faserverarbeitung dies erlaubt. Der Arbeitsabstand ändert sich in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen. Die Veränderung findet in der radialen Richtung (ausgehend von der Drehachse) der Trommel statt.

  
Beim Kardieren werden zunehmend grössere Fasermaterialmengen je Zeiteinheit verarbeitet, was höhere Geschwindigkeiten der Arbeitsorgane und höhere installierte Leistungen bedingt. Steigender Fasermaterialdurchfluss (Produktion) führt schon bei konstant bleibender Arbeitsfläche infolge der mechanischen Arbeit zu erhöhter Erzeugung von Wärme. Zugleich wird aber das technologische Kardierergebnis (Bandgleichmässigkeit, Reinigungsgrad, Nissenreduzierung usw.) ständig verbessert, was mehr im Kardiereingriff stehende Wirkflächen und engere Einstellungen dieser Wirkflächen zur Trommel (Tambour) bedingt. Der Anteil zu verarbeitender Chemiefasern, bei denen - im Vergleich zu Baumwolle - im Kontakt mit den Wirkflächen der Maschine durch Reibung mehr Wärme erzeugt wird, nimmt stetig zu.

   Die Arbeitsorgane von Hochleistungskarden sind heute allseitig voll gekapselt, um den hohen Sicherheitsstandards zu entsprechen, Partikelemission in die Spinnereiumgebung zu verhindern und den Wartungsbedarf der Maschinen zu minimieren. Roste oder gar offene, materialführende Flächen, die einen Luftaustausch ermöglichen, gehören der Vergangenheit an. Durch die genannten Umstände wird der Eintrag von Wärme in die Maschine deutlich gesteigert, während der Wärmeaustrag mittels Konvektion deutlich sinkt. Die dadurch bewirkte stärkere Erwärmung von Hochleistungskarden führt zu grösseren thermoelastischen Verformungen, die aufgrund der Ungleichverteilung des Temperaturfeldes die eingestellten Abstände der Wirkflächen beeinflussen: Die Abstände zwischen Trommel und Deckel, Abnehmer, Festdeckeln sowie Ausscheidestellen nehmen ab.

   Im Extremfall kann der eingestellte Spalt zwischen den Wirkflächen durch Wärmedehnungen vollständig aufgezehrt werden, so dass relativbewegte Bauteile kollidieren. Grössere Schäden sind dann an der betroffenen Hochleistungskarde die Folge. Nach alledem kann insbesondere die Erzeugung von Wärme im Arbeitsbereich der Karde zu unterschiedlichen thermischen Dehnungen bei zu grossen Temperaturunterschieden zwischen den Bauteilen führen.

  
Bei einer bekannten Walze aus faserverstärktem Kunststoff für eine Karde (EP 0 894 876 A) sind die Verstärkungsfasern in der Form eines sich mindestens teilweise in der Umfangsrichtung erstreckenden Gebildes vorhanden. Die Walze weist einen Zylindermantel und Trommelböden aus faserverstärktem Kunststoff auf. Um eine ausreichende Stabilität zu verwirklichen, muss die Walze eine über die Länge gleichmässige Wanddicke (zylindrischer Mantel) von mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 15 mm, aufweisen. Es wird ein Wickelverfahren angewendet, bei dem mit Harz getränkte Fasern um einen aus dem Endprodukt entfernten Formkern gewickelt werden. Nachteilig ist der hohe Kostenaufwand sowohl für die Herstellung als auch für den faserverstärkten Kunststoff für den dickwandigen Zylindermantel. Ebenso ist der Aufwand für die Herstellung der Trommelböden erheblich.

   Ausserdem stört, dass bei schnelldrehenden Walzen für Faserverarbeitungsmaschinen mit Garnituren die Beanspruchungsverhältnisse und die Einsatzbedingungen schwierig zu beherrschen sind (konstanter Kardierspalt), so dass bislang keine Walzen aus faserverstärktem Kunststoff für Faserverarbeitungsmaschinen mit Garnituren eingesetzt worden sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass faserverstärkter Kunststoff für die Trommelböden und den gesamten Innen-und Nabenbereich wenig geeignet ist.

  
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walze der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, die insbesondere auf einfache Weise eine kostengünstige Herstellung und ausreichende Formbeständigkeit im Betrieb, namentlich einen im Wesentlichen konstanten Kardierspalt, ermöglicht.

  
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Walze mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.

  
Die erfindungsgemässe Walze besteht aus mindestens einer Metalltrommel und einem äusseren Ring aus ausgehärtetem faserverstärktem Kunststoff. Die Metalltrommel verleiht der Walze die erforderliche Steifigkeit und Festigkeit. Das gilt für den Walzenmantel und ebenso für die Trommelböden. Dadurch, dass der Mantel mit einer Bandage aus faserverstärktem Kunststoff umgeben ist, kann die Stärke (Menge) der Bandage gering gehalten werden, was eine wirtschaftliche Herstellung ermöglicht. Durch eine solche Bandage wird die Aufweitung der Trommel im Betrieb durch Wärme und/oder Fliehkraft begrenzt oder vermieden (kompensiert), so dass auf vorteilhafte und einfache Weise der Kardierspalt zwischen der Walzengarnitur und der Garnitur eines gegenüberliegenden Maschinenelements, z.B. Wander- oder Festdeckel, im Wesentlichen oder vollständig konstant bleibt.

   Weitere Vorteile im Betrieb sind zum Beispiel wesentlich verbesserte Bremswerte, Einsparung von Antrieben, Energieeinsparung, höhere Produktionsgeschwindigkeiten, grössere Arbeitsbreiten, schwingungsfreier Lauf.

  
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

  
Zweckmässig sind bei Raum- und Betriebstemperatur die Metalltrommel und die Bandage gegeneinander verspannt. Vorzugsweise sind die Metalltrommel mit Druckspannungen und die Bandage mit Zugspannungen in Umfangsrichtung belastet. Mit Vorteil besteht die Trommel mindestens teilweise aus Stahl. Stahl ermöglicht die Stabilität der Trommel und weist eine relativ hohe Biegesteifigkeit auf. Bevorzugt besteht die Trommel mindestens teilweise aus Aluminium. Aluminium ermöglicht ebenfalls die Stabilität der Trommel und weist ein relativ geringes spezifisches Gewicht auf. Bevorzugt besteht die Bandage aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK). Carbon weist eine Dichte von 1,45 g/cm<3> auf. Grundmaterial sind Kohlefasern. Sie können aus Kunststofffäden hergestellt werden, die unter Luftabschluss erhitzt und damit "verkohlt" werden. Sie weisen z.B. einen Durchmesser von 0,007 mm auf.

   Diese Fasern werden in einer Trägersubstanz (Matrix) aus Kunstharzen eingebettet. Kohlefasern nehmen die auf sie wirkenden Kräfte im Wesentlichen nur in der Kraftflusslinie auf. Deshalb werden sie überwiegend parallel verlegt. Sofern Biege- und Torsionsbelastungen nicht nur aus einer Richtung kommen, werden einzelne Faserlagen zweckmässig in verschiedenen Ausrichtungen übereinander gefügt. Vorzugsweise ist der Temperaturkoeffizient des kohlefaserverstärkten Kunststoffs (CFK) einstellbar. Null-Einstellung bedeutet keine Änderung und negative Einstellung führt zu einer Schrumpfung, so dass keine oder eine negative Wärmeausdehnung des Bauteils bzw. der Bauteile verwirklicht wird.

   Auf diese Weise werden die Werkstoffe von Trommel und beispielsweise den Seitenteilen derart aufeinander abgestimmt, dass bei der im Betrieb auf die den Kardierspalt beeinflussenden Teile einwirkenden Wärme, der Kardierspalt konstant bleibt. Bevorzugt besteht die Bandage aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Zweckmässig besteht die Bandage aus aramidfaserverstärktem Kunststoff (AFK). Vorzugsweise wird ein Fasergemisch verwendet, z.B. aus Kohlefasern und Glasfasern. Mit Vorteil sind die Verstärkungsfasern in der Bandage weitgehend in Umfangsrichtung der Trommel orientiert. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise die Aufweitung der Trommel durch Fliehkraft, insbesondere bei hohen Drehzahlen, reduziert oder vermieden.

  
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Spinnereivorbereitungsmaschine mit einer erfindungsgemässen Walze wie vorstehend beschrieben.

  
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>schematisch Seitenansicht einer Karde mit der erfindungsgemässen Walze,


  <tb>Fig. 2<sep>Deckelstäbe des Wanderdeckels und Ausschnitt aus einer Gleitführung, des Flexibelbogens, des Seitenschildes und der Trommel sowie den Kardierspalt zwischen den Garnituren der Deckelstäbe und der Trommelgarnitur,


  <tb>Fig. 3a, 3b<sep>Schnitt durch eine Walze mit einer Metalltrommel und einer diese kreiszylindrisch umgebenden Bandage aus kohlefaserverstärktem Kunststoff in Vorderansicht (Fig.3a) und Seitenansicht (Fig. 3b),


  <tb>Fig.4<sep>schematisch Schnitt 1 - 1 durch die Gleitführung gemäss Fig. 2 mit Trommel, Deckeln, Flexibelbögen und Seitenschildern,


  <tb>Fig. 5a, 5b<sep>schematisch zwei Verfahrensschritte bei der Herstellung einer verspannten Walze, und zwar Stahltrommel und Bandage bei Raumtemperatur (Fig. 5a) und bei Fügetemperatur (Fig. 5b),


  <tb>Fig. 6<sep>die Struktur einer übereinander angeordneten, zweischichtigen Bandage,


  <tb>Fig. 7<sep>die Struktur einer nebeneinander angeordneten, dreiteiligen Bandage,


  <tb>Fig. 8<sep>schematisch Seitenansicht eines Reinigers mit der erfindungsgemässen Walze und


  <tb>Fig. 9<sep>schematisch Seitenansicht einer Krempel und eines Krempelspeisers mit den erfindungsgemässen Walzen.

  
Fig. 1 zeigt eine Karde, z.B. Trützschler Karde TC 03, mit Speisewalze 1, Speisetisch 2, Vorreissern 3a, 3b, 3c, Trommel 4, Abnehmer 5, Abstreichwalze 6, Quetschwalzen 7, 8, Vliesleitelement 9, Flortrichter 10, Abzugswalzen 11, 12, Wanderdeckel 13 mit Deckelumlenkrollen 13a, 13b und Deckelstäben 14,

  
Kanne 15 und Kannenstock 16. Die Drehrichtungen der Walzen sind mit gebogenen Pfeilen gezeigt. Mit M ist der Mittelpunkt (Achse) der Trommel 4 bezeichnet. 4a gibt die Garnitur und 4b gibt die Drehrichtung der Trommel 4 an. Mit B ist die Drehrichtung des Wanderdeckels 13 in Kardierstellung und mit C ist die Rücktransportrichtung der Deckelstäbe 14, mit 23, 23, sind Festkardierelemente und mit 39 ist eine Abdeckung unterhalb der Trommel 4 bezeichnet. Der Pfeil A bezeichnet die Arbeitsrichtung.

  
Nach Fig. 2 ist auf jeder Seite der Karde seitlich am Seitenschild 19a, 19b (s. Fig. 4) ein Flexibelbogen 17 befestigt, der mehrere Einstellschrauben aufweist. Der Flexibelbogen 17 weist eine konvexe Aussenfläche 17a und eine Unterseite 17b auf. Oberhalb des Flexibelbogens 17 ist eine Gleitführung 20, z.B. aus gleitfähigem Kunststoff, vorhanden, die eine konvexe Aussenfläche 20a und eine konkave Innenfläche 20b aufweist. Die konkave Innenfläche 20b liegt auf der konvexen Aussenfläche 17a auf und vermag auf dieser in Richtung der Pfeile D, E zu gleiten. Jeder Deckelstab 14 besteht aus einem Rückenteil 14a und einem Tragkörper 14b. Jeder Deckelstab 14 besitzt an seinen beiden Enden jeweils einen Deckelkopf, der jeweils zwei Stahlstifte 141, 142umfasst.

   Die über die Stirnflächen des Tragkörpers 14b ragenden Teile der Stahlstifte 141, 142gleiten auf der konvexen Aussenfläche 20a der Gleitführung 20 in Richtung des Pfeils B. An der Unterfläche des Tragkörpers 14b ist eine Garnitur 18 angebracht. Mit 21 ist der Spitzenkreis der Deckelgarnituren 18 bezeichnet. Die Trommel 4 weist an ihrem Umfang eine Trommelgarnitur 4a, z. B. Sägezahngarnitur, auf. Mit 22 ist der Spitzenkreis der Trommelgarnitur 4a bezeichnet. Der Abstand (Kardierspalt) zwischen dem Spitzenkreis 21 und dem Spitzenkreis 22 ist mit a bezeichnet und beträgt z.B. 0,00762 cm (ungefähr gleich 3/1000"). Der Abstand zwischen der konvexen Aussenfläche 20a und dem Spitzenkreis 22 ist mit b bezeichnet. Der Abstand zwischen der konvexen Aussenfläche 20a und dem Spitzenkreis 21 ist mit c bezeichnet.

   Der Radius der konvexen Aussenfläche 20a ist mit r1 und der Radius des Spitzenkreises 22 ist mit r2 bezeichnet. Die Radien r1und r2 schneiden sich im Mittelpunkt M der Trommel 4. Mit 19 ist das Seitenschild bezeichnet.

  
Die in Fig. 3a, 3b dargestellte schnelllaufende Walze für eine Faserverarbeitungsmaschine, z. B. Trommel 4 einer Karde, besteht aus einem hohlzylindrischen Walzenkörper 30 und zwei stirnseitigen Walzenböden 31a, 31b. Die Walzenböden 31a, 31b bestehen zweckmässig aus Metall, z.B. Stahl oder Aluminium. Mit 32 ist eine Speiche, mit 33 eine Nabe und mit 34 ein Endflansch bezeichnet. Der Walzenkörper 30 besteht aus einer innenliegenden Stahltrommel 35 und einer aussenliegenden ausgehärteten CFK-Bandage 36. Die CFK-Bandage 36 hat die Form eines dünnwandigen Hohlzylinders. Im verspannten Zustand herrschen bei Betriebstemperatur im zylindrischen Mantelbereich der Stahltrommel 35 in Umfangsrichtung Druckspannungen und in der zylindrischen CFK-Bandage 36 Zugspannungen. Im Betrieb werden infolge der Fliehkraftbelastung in der Stahltrommel 35 die Druckspannungen reduziert.

   Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Trommelwerkstoffes ist deutlich grösser als der Wärmeausdehnungskoeffizient des kohlefaserverstärkten Kunststoffs in Richtung der Verstärkungsfasern, z.B. der Wärmeausdehnungskoeffizient [alpha] von Stahl liegt zwischen 11 * 10<-><6> 1/K und 17 * 10<-><6>1/K und der von CFK in Faserrichtung liegt bei etwa Null, insbesondere zwischen - 2 * 10<-><6>1/K bis + 2 * 10<-><6> 1/K. Bei Erwärmung im Betrieb verändert sich somit der Innendurchmesser der CFK-Bandage 36 nur geringfügig, wogegen die Wärmedehnung der Stahltrommel 35 beträchtlich ist. Die Wärmedehnung der CFK-bandagierten Stahltrommel 35 ist damit geringer als die Wärmedehnung einer Stahlvollwandtrommel.

  
Die erfindungsgemässe Walze aus Metalltrommel und Faserverbundbandage ist im Vergleich zu einer Stahl- oder Aluminiumvollwalze leichter, in ihrer Massenträgheit reduziert und durch konstruktiv ausgelegte Faserorientierungen in ihrer thermischen Längenausdehnung einstellbar (bis auf negative Werte). Die Vorteile der erfindungsgemässen Walze im Betrieb, die sich aus den Materialeigenschaften ergeben, sind zum Beispiel wesentlich verbesserte Bremswerte, Einsparung von Antrieben, Energieeinsparung, höhere Produktionsgeschwindigkeiten, grössere Arbeitsbreiten, schwingungsfreier Lauf.

  
Dichte, spezifische Steifigkeit und spezifische Festigkeit

  
Zu der nachfolgenden Tabelle sind Dichte, E-Modul und Festigkeit der Werkstoffe im Vergleich dargestellt:
<tb>Werkstoff<sep>Dichte
(g/cm<3>)<sep>E-Modul
(N/mm<2>)<sep>Festigkeit
(MPa)


  <tb>St 52<sep>7,8<sep>210 000<sep>400


  <tb>Al<sep>2,7<sep>70 000<sep>350


  <tb>CFK<sep>1,5<sep>75 000 bis 180 000<sep>1500


  <tb>GFK<sep>1,9<sep>20 000 bis 40 000<sep>1250

  
In Richtung der Faser hat CFK erhebliche Vorteile im Vergleich zu Stahl. Die einzelnen Fasern, die im Wickelverfahren zu einem Rohr verarbeitet werden, legen das anisotope (richtungsabhängige) Verhalten eines solchen Rohres fest.

  
Fig. 4 zeigt einen Teil der Trommel 4 mit seiner zylindrischen Fläche 4f des Mantels 4e und Trommelböden 4c, 4d (radiale Tragelemente). Die Fläche 4f ist mit einer Garnitur 4a versehen, die in diesem Beispiel in der Form von Draht mit Sägezähnen vorgesehen ist. Der Sägezahndraht wird auf der Trommel 4 aufgezogen, d. h. in dicht nebeneinanderliegenden Windungen zwischen (nicht dargestellten) Seitenflanschen umgewickelt, um eine mit Spitzen bestückte zylindrische Arbeitsfläche zu bilden. Auf der Arbeitsfläche (Garnitur) sollen möglichst gleichmässig Fasern verarbeitet werden. Die Kardierarbeit wird zwischen den einander gegenüberliegenden Garnituren 18 und 4a geleistet. Sie wird wesentlich von der Lage der einen Garnitur gegenüber der anderen sowie dem Garniturabstand a zwischen den Spitzen der Zähne der beiden Garnituren 18 und 4a beeinflusst.

   Die Arbeitsbreite der Trommel 4 ist für alle anderen Arbeitselemente der Karde massgebend, insbesondere für die Wanderdeckel 14 oder Festdeckel 23, 23 (Fig. 1), welche zusammen mit der Trommel 4 die Fasern gleichmässig über die ganze Arbeitsbreite kardieren. Um gleichmässige Kardierarbeit über die ganze Arbeitsbreite leisten zu können, müssen die Einstellungen der Arbeitselemente (einschliesslich von Zusatzelementen) über diese Arbeitsbreite eingehalten werden. Die Trommel 4 selbst kann aber durch das Aufziehen des Garniturdrahtes, durch Fliehkraft oder durch den Kardierprozess bedingte Erwärmung deformiert werden. Die Welle 25 der Trommel 4 ist in (nicht dargestellten) Lagen gelagert, die auf dem ortsfesten Maschinengestell 24a, 24b angebracht sind.

   Der Durchmesser, z.B. 1250 mm, der zylindrischen Oberfläche 4f, d.h. das Doppelte des Radius r3, ist ein wichtiges Mass der Maschine, und er wird im Betrieb durch Arbeitswärme vergrössert. Die Seitenschilder 19a, 19b sind auf den beiden Maschinengestellen 24a bzw. 24b befestigt. An den Seitenschildern 19a, 19b sind die Flexibelbögen 17a bzw. 17b befestigt.

  
Wenn im Betrieb durch Kardierarbeit, insbesondere bei hoher Produktion und/oder Verarbeitung von Chemiefasern bzw. Baumwolle-Chemiefasermischungen, im Kardierspalt a zwischen den Garnituren 18 (bzw. im Kardierspalt d zwischen den Garnituren 23') und der Trommelgarnitur 4a Wärme entsteht, wird der Trommelmantel 4e ausgedehnt, d.h. der Radius r3 nimmt zu und der Kardierspalt a bzw. d nimmt ab. Die Wärme wird über den Trommelmantel 4e in die radialen Tragelemente, die Trommelböden 4c und 4d, geleitet. Die Trommelböden 4c, 4d dehnen sich infolgedessen ebenfalls aus, d. h. der Radius nimmt zu. Die Trommel 4 ist allseitig praktisch vollständig verschalt (ummantelt): In radialer Richtung durch die Elemente 14, 23, 37 (s. Fig. 1) und zu den beiden Seiten der Karde hin durch die Elemente 17a, 17b, 19a, 19b, 24a, 24b.

   Dadurch wird die Wärme aus der Trommel 4 kaum nach aussen (zur Atmosphäre) abgestrahlt. Allerdings wird insbesondere die Wärme der grossflächigen Trommelböden 4c, 4d über Strahlung in erheblichem Masse auf die grossflächigen Seitenschilder 19a, 19b übertragen, von denen die Wärme nach aussen zur kälteren Atmosphäre abgestrahlt wird. Durch diese Abstrahlung dehnen sich die Seitenschilder 19a, 19b relativ geringer im Vergleich zu den Trommelböden 4c, 4d aus, was zu einer unerwünschten (Kardierergebnis) bis gefährlichen Verkleinerung des Kardierspaltes a (Fig. 2a) und des Kardierspaltes d führt. Die Kardierelemente (Deckelstäbe 14) sind auf den Flexibelbögen 17a, 17b und die Festkardierelemente 23, 23 sind auf den Verlängerungsbögen gelagert, die ihrerseits an den Seitenschildern 19a, 19b befestigt sind.

   Bei Erwärmung nimmt z.B. bei einer Trommel 4 aus Stahl und Al-Deckelböden 14 die Anhebung der Flexibelbögen 17a, 17b - und damit der Garnituren 18 der Deckelstäbe 14 - relativ weniger als die Ausdehnung des Radius r3 des Trommelmantels 4e - und damit der Garnitur 4a der Trommel 4 - zu, was zu der Verengung des Kardierspaltes a führt. Der Trommelmantel 4e und die Trommelböden 4c, 4d bestehen aus Stahl, z.B. St 37, mit einem Längenwärmeausdehnungskoeffizienten 11,5 . 10<-><6><>
 <EMI ID=2.1> 
.

   Um nun die relativ unterschiedliche Ausdehnung der Trommelböden 4c, 4d und des Trommelmantels 4e einerseits und der Seitenschilder 19a, 19b (infolge verhinderter Abstrahlung in die Atmosphäre aufgrund Kapselung der Trommel 4 bzw. freier Abstrahlung in die Atmosphäre von den Seitenschildern) auszugleichen, ist die Bandage 36 aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient negativ eingestellt ist. Auf diese Weise wird die Dehnung der Trommel 4 wegen mangelnder Wärmeabfuhr infolge Kapselung reduziert oder vermieden. Dadurch wird die unerwünschte Verkleinerung des Kardierspaltes a bzw. d infolge thermischer Einflüsse vermieden.

  
In den Fig. 5a, 5b ist das Verspannverfahren schematisch gezeigt. Der Stahltrommelkörper 35 und die ausgehärtete CFK-Bandage 36 sind in diesen Figuren vereinfacht als Hohlzylinder dargestellt. Bei Raumtemperatur ist der Aussendurchmesser des Stahltrommelkörpers 35 gemäss Fig. 5agrösser als der Innendurchmesser der ausgehärteten CFK-Bandage 36. Das Übermass 37 berechnet sich aus der gewünschten Druckvorspannung in dem Stahltrommelkörper 35 und dem zum Fügen notwendigen Fügespalt 38 gemäss Fig. 5b. Aus diesen beiden Grössen und den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Stahltrommelkörpers 35 und der CFK-Bandage 36 ergibt sich die zum Verspannen notwendige Temperaturdifferenz. In Fig. 5b sind die Geometrieverhältnisse im abgekühlten Zustand, der dem Fügezustand entspricht, dargestellt.

   Der Fügespalt 38 muss so bemessen sein, dass ein leichtes Ineinanderfügen der beiden Teile 35 und 36 möglich ist. Die Fügetemperatur ist kleiner als die Raumtemperatur. Nach dem Fügen werden die beiden Teile 35 und 36 langsam wieder aufgeheizt, wobei das gewünschte Verspannen stattfindet. In Fig. 3a ist eine Walze bei Raumtemperatur oder Betriebstemperatur gezeigt, die beispielsweise gemäss Fig. 5a, 5b verspannt sein kann.

  
Nach Fig. 6 ist die Steigung der Spiralwindungen der Fasern (361, s. Fig. 7) in der innenliegenden Bandage 36a und in der aussenliegenden Bandage 36b unterschiedlich. Die Steigung wird schematisch durch einen Wickelwinkel dargestellt [alpha]1 bzw. [alpha]2 (s. Fig. 7). Der Wickelwinkel der innenliegenden Bandage 36a ist klein und beträgt z.B. 85[deg.]. Der Widerstand der Trommel 4 gegen radiale Ausweitung unter Wärmeeinwirkung und Fliehkraft hängt von der Anordnung der Fasern ab, je kleiner der Winkel, desto höher ist dieser Widerstand. Der Wickelwinkel der aussenliegenden Bandage 36b ist gross und beträgt z.B. 10[deg.]. Der Widerstand der Trommel 4 gegen Durchbiegung hängt ebenfalls von der Anordnung der Fasern ab; je grösser der Winkel, desto geringer ist die Durchbiegung.

   Die Walzen von Krempeln 51 und von Krempelspeisern 50 (Fig. 9) können eine Länge von 5 bis 6 m aufweisen, wobei geringe Durchbiegung erforderlich ist. Mit der Kombination der Wickelwinkel gemäss Fig. 6 wird ein hoher Widerstand sowohl gegen Aufweitung als auch gegen Durchbiegung verwirklicht.

  
Die Ausbildung entsprechend Fig. 7ist vorteilhaft, wenn unterschiedliche Eigenschaften der Walze in den Randbereichen einerseits und im Mittelbereich andererseits erforderlich sind. Entsprechend ist der Wickelwinkel in den Randbereichen 36 und 36 steiler als im Mittelbereich 36. Es ist eine einschichtige Bandage mit drei nebeneinander angeordneten Bereichen dargestellt.

  
Der in einem geschlossenen Gehäuse angeordneten Reinigungsvorrichtung, z.B. Trützschler CL-C4, wird nach Fig. 8 das zu reinigende Fasermaterial (Pfeil), das insbesondere Baumwolle ist, in Flockenform zugeführt. Dies erfolgt beispielsweise durch einen (nicht dargestellten) Füllschacht, durch ein Förderband o.dgl. Die Watte wird mittels zweier Speisewalzen 41a, 41b unter Klemmung einer Stiftwalze 42 zugeführt, die im Gehäuse drehbar gelagert ist und entgegen dem Uhrzeigersinn (Pfeil I) umläuft. Der Stiftwalze 42 ist eine Garniturwalze 43 nachgeordnet, die mit einer Sägezahngarnitur bezogen ist. Die Walze 42 hat eine Umfangsgeschwindigkeit von ca. 10 bis 21 m/sec. Die Walze 43 hat eine Umfangsgeschwindigkeit von ca. 15 bis 25 m/sec.

   Die Walze 44 hat eine grössere Umfangsgeschwindigkeit als die Walze 43, und die Walze 45 hat eine grössere Umfangsgeschwindigkeit als die Walze 44. Der Walze 42 sind nacheinander weitere Sägezahnwalzen 43, 44 und 45 nachgeordnet, deren Drehrichtungen mit II, III, IV bezeichnet sind. Die Walzen 42 und 45 haben einen Durchmesser von ca. 150 bis 300 mm. Die Walzen 42 bis 45 sind vom Gehäuse umschlossen. Der Sägezahnwalze 45 sind ein Festkardierelement, ein einstellbares Leitelement, eine Luftdurchtrittsöffnung, ein Abscheidemesser und ein Druckmesselement zugeordnet. Dem Abscheidemesser ist eine Absaughaube zugeordnet. Mit A ist die Arbeitsrichtung des Reinigers bezeichnet. Als Walzen 42 bis 45 werden mindestens teilweise die erfindungsgemässen Walzen aus Metalltrommel 35 und diese kreiszylindrisch umgebender Bandage 36 eingesetzt.

   Der Reiniger kann z.B. entsprechend der DE-A- 10 122 459 ausgebildet sein.

  
Vor einer Krempel 51 ist nach Fig. 9ein senkrechter Reserveschacht 52 vorgesehen, der von oben her mit fein aufgelöstem Fasergut I beschickt wird. Die Beschickung kann beispielsweise über einen Kondenser durch eine Zuführ- und Verteilerleitung 53 erfolgen. Im oberen Bereich des Reserveschachtes 52 sind Luftaustrittsöffnungen 54 vorhanden, durch die die Transportluft II nach Trennung von den Faserflocken III in eine Absaugeinrichtung 55 eintritt. Das untere Ende des Reserveschachtes 52 ist durch eine Speisewalze 56 (Einzugswalze) abgeschlossen, die mit einer Speisemulde 57 zusammenwirkt.

  
Durch diese langsamlaufende Speisewalze 56 wird aus dem Reserveschacht 52 das Fasergut III einer darunter befindlichen, mit Stiften 58b oder Sägezahndraht belegten schnelllaufenden Öffnerwalze 58 zugeführt, die auf einem Teil ihres Umfanges mit einem unteren Speiseschacht 59 in Verbindung steht. Die in Richtung des Pfeils 58a umlaufende Öffnerwalze 58 fördert das von ihr erfasste Fasergut III in den Speiseschacht 59. Der Speiseschacht 59 weist am unteren Ende eine entsprechend dem eingezeichneten Pfeil umlaufende Abzugswalze 60 auf, die das Fasergut der Krempel 51 vorlegt. Dieser Krempelspeiser 50 kann z.B. ein Krempelspeiser SCANFEED TF 5000 der Firma Trützschler, Mönchengladbach, sein.

   Die Speisewalze 56 dreht sich langsam im Uhrzeigersinn (Pfeil 56a), und die Öffnerwalze 58 dreht sich schnell entgegen dem Uhrzeigersinn (Pfeil 58b), so dass eine entgegengesetzte Drehrichtung verwirklicht ist. Durch die umlaufende Speisewalze 56 und die umlaufende Öffnerwalze 58 wird laufend in der Zeiteinheit eine bestimmte Menge Fasergut III in den Speiseschacht 59 befördert und eine gleiche Menge Fasergut durch die Abzugswalze 60, die mit einer Speisemulde 61 aus dem Speiseschacht 59 herausgefördert und der Krempel 51 vorgelegt. Die Speiseeinrichtung der Krempel 51 aus Speisewalze 60 und Speisemulde 61 ist mit der Abzugseinrichtung 60, 61 am unteren Ende des Speiseschachtes 59 identisch.

   Der Speisewalze 60 und den Speisemulden 61 folgen in Arbeitsrichtung A der Krempel 51 eine erste Vorwalze 62, eine zweite Vorwalze 63, eine Vortrommel 64 (Vorreisser), eine Übertragungswalze 65, eine Haupttrommel 66, ein Abnehmer 67 und als Walzenabzug eine Abstreichwalze 68. Der Vortrommel 64 (Vorreisser) und der Haupttrommel 66 sind zwei bzw. sechs Walzenpaare jeweils aus Arbeiter 71 und Wender 72 zugeordnet. Der Abstreichwalze 68 sind unmittelbar angrenzend und mit dieser zusammenwirkend zwei Kalanderwalzen 73, 74 nachgeordnet. Die Drehrichtungen der Walzen sind durch gebogene Pfeile angegeben. Die Krempel 51 kann ebenso wie der vorgeschaltete Krempelspeiser 50 eine Breite von z.B. 5 m und mehr aufweisen.

   Als Walzen 56 und 58 des Krempelspeisers 50 und als Walzen 60 bis 74 der Krempel 51 werden mindestens teilweise die erfindungsgemässen Walzen aus Metalltrommel 35 und diese kreiszylindrisch umgebender Bandage 36 eingesetzt.

  
Der in Fig. 1 dargestellte Kardenspeiser 47 entspricht konstruktiv und funktionell im Wesentlichen den Krempelspeiser 50 nach Fig. 9. Der Kardenspeiser 47 hat ebenso wie die Karde (Fig. 1) vielfach eine Breite von 1 m bis 1,5 m. Als Walzen für die Einzugswalze 48 und die schnelllaufende Öffnerwalze 49 werden mindestens teilweise die erfindungsgemässen Walzen eingesetzt. Die Metalltrommel der Öffnerwalzen 49 (Fig. 1) und 58 (Fig. 9) kann aus Aluminium bestehen.

Claims (1)

1. Walze für eine Faserverarbeitungsmaschine, z.B. Spinnereivorbereitungsmaschine wie Karde, Reiniger, Flockenspeiser, Krempel, Vliesbildemaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1, 3a, 3b, 3c, 4, 5, 6; 41a, 41b, 42, 43, 44, 45; 48, 49; 56, 58; 60, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 71, 72, 73, 74) mindestens eine Metalltrommel (35) und mindestens eine diese kreiszylindrisch umgebende Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) aus faserverstärktem Kunststoff aufweist.

   Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Raum- und Betriebstemperatur die Metalltrommel (35) und die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) gegeneinander verspannt sind.

   Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalltrommel (35) mit Druckspannungen und die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) mit Zugspannungen in Umfangsrichtung belastet sind.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalltrommel (35) mindestens teilweise aus Aluminium besteht.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalltrommel (35) mindestens teilweise aus Stahl besteht.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff besteht.

   Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturausdehnungskoeffizient des kohlefaserverstärkten Kunststoffs bei etwa Null, insbesondere zwischen -2 * 10<-6>1/K bis + 2 * 10<-6> 1/K liegt.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) aus aramidfaserverstärktem Kunststoff besteht.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) ein Fasergemisch verwendet wird, z.B. aus Kohlefasern und Glasfasern.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) Verstärkungsfasern (361) und Matrixmaterial (362) als Trägersubstanz aufweist, wobei die Verstärkungsfasern (361) weitgehend in Umfangsrichtung orientiert sind.

   Walze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (361) und das Matrixmaterial (362) zusammen einen E-Modul von mindestens 15 000 N/mm<2>ergeben.

   Walze nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (361) mit der Axialrichtung der Metalltrommel (35) einen Winkel ([alpha]) von 75[deg.] bis 90[deg.] einschliessen.

   Walze nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (361) mit der Axialrichtung der Metalltrommel (35) einen Winkel ([alpha]) von 35[deg.] bis 75[deg.] einschliessen.

   Walze nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (361) mit der Axialrichtung der Metalltrommel (35) einen Winkel ([alpha]) von 1[deg.] bis 35[deg.] einschliessen.

   Walze nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei unterschiedliche Winkel ([alpha]1, [alpha]2) für die Verstärkungsfasern (361) vorhanden sind.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Bandagen (36a, 36b) in radialer Richtung übereinander angeordnet sind.

   Walze nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (361) von mindestens einer der mindestens zwei Bandagen (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) einen steilen Winkel ([alpha]), z.B. 75[deg.] bis 90[deg.], und die Verstärkungsfasern (361) von mindestens einer weiteren der mindestens zwei Bandagen (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) einen flachen Winkel ([alpha]), z.B. 1[deg.] bis 35[deg.], aufweisen.

   Walze nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdehnungskoeffizient von mindestens einer der mindestens zwei Bandagen (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) in axialer Richtung in Bezug auf die Metalltrommel (35) gleich oder kleiner als der Ausdehnungskoeffizient in axialer Richtung von mindestens einer weiteren der mindestens zwei Bandagen (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) ist.

   Walze nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdehnungskoeffizient in Umfangsrichtung von mindestens einer der mindestens zwei Bandagen (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) gleich oder grösser ist als der Ausdehnungskoeffizient in Umfangsrichtung von mindestens einer weiteren der mindestens zwei Bandagen.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Ausdehnungskoeffizient der Metalltrommel (35) in Umfangsrichtung und in axialer Richtung kleiner als 8 * 10<-><6>(1/[deg.]K) ist.

   Walze nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (361) nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind.

   Walze nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung aufeinander folgenden Schichten der Verstärkungsfasern (361) einander überkreuzend angeordnet sind.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) eine Garnitur (4a; 18; 42a, 43a, 44a, 45a; 58b) aufgezogen ist.

   Walze nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, um die auf der Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) aufgezogene Garnitur (4a; 18; 42a, 43a, 44a, 45a; 58b) erden zu können.

   Walze nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) einen garnituraufnehmenden Teil aufweist, der als zylindrisches Element ausgebildet ist.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) eine über die Länge gleichmässige Wanddicke aufweist.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1, 3a, 3b, 3c, 4, 5, 6; 41a, 41b, 42, 43, 44, 45; 48, 49; 56, 58; 60, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 71, 72, 73, 74) einen zylindrischen Walzenkörper (30) und Walzenböden (31a, 31b) umfasst, wobei das Ausdehnungsverhalten der Walzenböden (31a, 31b) dem Ausdehnungsverhalten des zylindrischen Walzenkörpers (30) angepasst ist.

   Walze nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der garnituraufnehmende Teil eine äussere Schicht aufweist, die durch Matrixmaterial (362) gebildet ist.

   Walze nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) die Garnitur (4a; 18; 42a, 43a, 44a, 45a; 58b) derart aufgezogen ist, dass bei einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl der durch das Aufziehen der Garnitur hervorgerufene Druck in der Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) und die durch die Fliehkraft erzeugte Zugspannung im Material der Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) weitgehend ausgeglichen sind.

   Walze nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) eine Garnitur (4a; 18; 42a, 43a, 44a, 45a; 58b) derart aufgezogen ist, dass bei einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl die Garnitur (4a; 18; 42a, 43a, 44a, 45a; 58b) von der sie aufnehmenden Oberfläche der Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) nicht lösbar ist.

   Walze nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Garnitur (4a; 18; 42a, 43a, 44a, 45a; 58b) durch einen auf der Bandage (36; 36a, 36b; 36, 36, 36) aufgezogenen Draht gebildet wird, wobei eine Aufziehkraft nicht grösser als 40 N verwendet wird.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsbreite der Walze (1, 3a, 3b, 3c, 4, 5, 6; 41a, 41b, 42, 43, 44, 45; 48, 49; 56, 58; 60, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 71, 72, 73, 74) mehr als 1300 mm, z.B. 1500 mm, misst.

   Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1, 3a, 3b, 3c, 4, 5, 6; 41a, 41b, 42, 43, 44, 45; 48, 49; 56, 58; 60, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 71, 72, 73, 74) eine Garnitur (4a; 18; 42a, 43a, 44a, 45a; 58b) mit einer Spitzendichte grösser als 1395 Spitzen pro Quadratmillimeter aufweist.

   35) Walze nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper (30) hohlzylindrisch ausgebildet ist und auf stirnseitigen Naben (33) abgestützt ist.

   Spinnereivorbereitungsmaschine, z.B. Öffner, Reiniger, Karde, Krempel oder Strecke, mit mindestens einer Walze (1, 3a, 3b, 3c, 4, 5, 6; 41a, 41b, 42, 43, 44, 45; 48, 49; 56, 58; 60, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 71, 72, 73, 74) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 35.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Walzen-Antriebseinheit aufweist, welche eine Umfangsgeschwindigkeit der Walze von mindesten 40 m/s ermöglicht.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass sie Festkardierelemente (23, 23; 75a, 75b, 76, 77, 78) umfasst, die der Walze zugeordnet sind.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Wanderdeckel (14) umfasst, welcher der Walze zugeordnet ist.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Karde oder Krempel ausgebildet ist, und dass die Walze die Trommel der Karde oder Krempel ist.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Karde oder Krempel ausgebildet ist, und dass die Walze ein Vorreisser der Karde oder Krempel ist.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Karde oder Krempel ausgebildet ist, und dass die Walze die Speisewalze der Karde oder Krempel ist.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Karde oder Krempel ausgebildet ist, und dass die Walze der Abnehmer der Karde oder Krempel ist.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Krempel ausgebildet ist, und dass die Walze der Arbeiter der Krempel ist.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Krempel ausgebildet ist, und dass die Walze der Wender der Krempel ist.

   Spinnereivorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Ballenöffner ausgebildet ist, und dass die Walze die Öffnerwalze des Ballenöffners ist.