DE2720880C3

DE2720880C3 - Schneidwalze zum Zerhacken von Fasersträngen, insbeso ndere von Glasfasern

Info

Publication number: DE2720880C3
Application number: DE2720880A
Authority: DE
Inventors: Svend Aage Petersen; Thomas Joseph Wester
Original assignee: Johns Manville Corp
Current assignee: Johns Manville Corp
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1977-05-10
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2720880A1; BE854433A; FR2350932B1; JPS52152521A; FR2350932A1; DE2720880B2; JPS6111897B2; IT1079011B; US4083279A; CA1098883A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneidwalze zum Zerhacken von Fasersträngen, insbesondere vor Glasfasern, deren Schneidmesser in im wesentlichen in Axialrichtung verlaufenden Nuten eines Schneidwalzenzylinders gelagert und durch ringförmige Seitenflansche stirnseitig formschlüssig gehaltert sind.

Zum Zerhacken von Fasersträngen werden die Stränge üblicherweise zwischen eine Stützwalze und eine Schneidwalze geführt, wobei gleichmäßig über dem wi Umfang der Schneidwalze aus dieser radial herausragende Schneiden angeordnet sind.

Eine bekannte Schneidwalze der eingangs genannten Art (DE-OS 20 64 212) weist einen Walzzylinder aus rostfreiem Stahl auf, in welchem eine Anzahl von Nuten *'> zur Aufnahme von Schneidmessern eingefräst sind. Stirnseitig am Schneidwalzenzylinder angeordnete ringförmige Seitenflansche dienen zur formschlüssigen Halterung der Schneidmesser. Zwischen den ringförmigen Seitenflanschen und dem Schneidwalzenzylinder ist weiter ein elastischer Dichtring eingebaut, welcher mit den Seitenrändern der Schneidmesser in Berührung steht Die Anordnung der Schneidmesser in den Nuten des Walzzylinders ruft während des Betriebs Schwingungen der Schneidmesser hervor, welche einen schnellen Verschleiß dieser Messer zur Folge haben und dadurch die effektive Lebensdauer wesentlich verkürzen. Der elastische Dichtring, welcher zum Ausgleich von abmessungsbedingten Unterschieden dient, muß zur starren Festlegung der Schneidmesser innerhalb der Nuten vermittels der ringförmigen Seitenflansche fest gegen die Seitenränder der Schneidmesser geklemmt werden, so daß eine Auswärtsbewegung der Schneidmesser aus der Schneidwalze verhindert wird. Dies hat jedoch häufig zur Folge, daß die Schneidmesser den elastischen Dichtring vollständig durchschneiden, wodurch nicht nur das Haltevermögen des Dichtringes zerstört, sondern auch durch abgeschnittene Dichtringteile, welche herausgeschleudert werden können, zusätzliche Sicherheitsrisiken für das Bedienungspersonal entstehen.

Weiter sind aus Kunststoff oder Gummi oder ähnlichen Werkstoffen hergestellte Schneidwalzen bekannt, welche jedoch zur Aufnahme der Schneidmesser keinerlei Nuten innerhalb der Schneidwalze aufweisen. Vielmehr werden zur Halterung ein kompliziertes System aus Drähten verwendet

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Schneidwalze der gattungsgemäßen Art die Lebensdauer und Betriebssicherheit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nuten in einem wenigstens den Walzenmantel bildenden Elastomer eingearbeitet sind, deren Breite bei nicht eingesetzten Schneidmessern geringfügig schmäler ist als die Breite der Einsetzabschnitte der Schneidmesser.

Diese Aufgabe wird auch durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 2, insbesondere in Verbindung mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1, gelöst.

Durch dta Einarbeitung der Nuten in einen Elastomer werden Schwingungen bei Betrieb infolge der dämpfenden Eigenschaften des Elastomers unterdrückt. Durch die besondere Breitenausbildung der Nuten wird eine feste Halterung der Schneidmesser erzielt >ind können abmessungsbedingte Unterschiede der Schneidmesser leicht kompensiert werden. Maßunterschiede der Schneidmesser werden auch durch die Schneidehalteringe aufgenommen, welche bei Andrücken der Seitenflansche gegen die Schneidmesser kalt um die Stirnseiten der Schneidmesser verformt werden. Durch die Anordnung des Schneidehalterings, welcher auch zur festen Halterung der Schneidmesser beiträgt, wird eine Durchtrennung dieser Schneidehalteringe vollständig ausgeschlossen, so daß also die Gefahr des Herausschleuderns von durchtrennten Halteteilen behoben ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen 3 bis 8 zu entnehmen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schemaansichl einer Zerhackvorrichtung einschließlich entsprechender Zusatzelemente zum Abziehen kontinuierlicher Fasern von einer Speichereinrichtung und zum Durchführen der Fäden durch eine Schneid- und Stützwalze zu einem Sammelband,

F i g. 2 eine auseinandergezogene perspektivische

Ansicht der Schneidwalze nach F i g. 1,

F i g. 3 eine teilweise gebrochen dargestellte perspektivische Ansicht eines Schneidwalzenzylinders gemäß der Erfindung,

Fig.4 einen zusammengesetzten Abschnitt der Schneidwalze sowie

Fig.5 einen Teil eines Schneidehaileringes gemäß der Erfindung.

Die in F i g. t dargestellte Zerhackvorrichtung ist mit Ausnahme des speziellen Aufbaues des Schneidwalzenzylinders 29 in Figur 1 der DE-AS 23 53 895 beschrieben, weswegen eine spezielle Beschreibung dieser darin enthaltenen Bauelemente hier entfallen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Schneidwalzenzylinder 29 einen nachgiebigen und stabilen Walzenmantel 30, welcher auf einer Nabe 41 des Schneidwalzenzylinders 29 befestigt ist.

Die Nabe 41 kann aus jedem geeigneten Werkstoff hergestellt sein, beispielsweise aus rostfreierr Stahl. Der Walzenmantel 30 kann in einer Gießform auf die Nabe 41 gegossen worden sein und kann mit deren Außenfläche über Schwalbenschwanzprofile 40 befestigt sein, welche den Abzug des Walzenmantels von der Nabe 41 verhindern. Die Nabe 41 umfaßt weiter eine im Zentrum angeordnete offene zylinderförmige Nabenbüchse, welche auf einer Welle 31 montierbar ist Die Nabe verengt sich derart, wie durch das Bezugszeichen 37 angegeben, daß die Nabenbüchse über einen Reibschluß mit der Welle die Schneidwalze bei Drehen der Welle antreibt

Aus F i g. 2 geht hervor, daß die Schneidmesser 28 in der Draufsicht im wesentlichen trapezförmig mit ihrer Schneidkante 53 auf der kleineren Parallelseite ausgebildet sind. Der sich näher an der größeren Parallelseite befindende Abschnitt 43 des Schneidmessers 28 einschließlich der im wesentlichen rechteckförmigen Fläche ist so ausgebildet, daß er in Nuten 39 im Walzring angeordnet werden kann. Die Randseiten 47 des Schneidmessers 28 wirken mit ringförmigen Seitenflanschen 32 zusammen, welche die radiale Auswärtsbewegung der Schneidmesser aus den Nuten verhindern.

Es ist bereits oben angegeben, daß es bekannt ist, Nuten in einen Nabenring aus rostfreiem Stahl einzufräsen und darin die Schneidmesser anzuordnen. Allerdings ist es dabei aufgrund der durch die normalen Fräsverfahren bedingten Maßabweichungen und der unterschiedlichen Messerdicken üblich, die Nuten auf eine etwas größers Breite zu fräsen, als es die Dicke des Einsetzabschnittes der Schneidmesser erfordert, um das Einlegen der Schneidmesser in die Nuten zu erleichtern. Obwohl die Differenz zumeist sehr gering ist, beispielsweise 0,051 bis 0,102 mm breiter als die Dicke des einzusetzenden Messerabschnitts, so erlaubt dies doch ein Vibrieren der Schneidmesser innerhalb der Nut, wodurch die effektive Lebensdauer der Schneidmesser aufgrund des schnelleren Verschleißes der Schneide wesentlich vermindert wird. Zudem haben diese Schwingungen, insbesondere in Verbindung mit Einrichtungen zur Halterung des Endabschnittes der Messer, eine übermäßige Belastung der Messer zur Folge, was häufig den Bruch der Messer und das Wegschleudern der abgebrochenen Teile von der Schneidwalze bedingt Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile durch Verwendung eines wenigstens den Walzenmantel bildenden Elastomers behoben. Die Nuten 39 werden in den elastomeren Walzenmantel 30 auf eine leicht geringere Breite (beispielsweise 0,0127 bis 0,0254 mm eerineerl als die Dicke des Einsetzabschnitts 43 des Messers 28 gefräst Dadurch wird der Einsetzabschnitt 43 eines jeden Messers 28 sicher und fest in der entsprechenden Nut 39 gehalten and wird ein übermäßiges Schwingen ausgeschlossen. Dies hat ein Anwachsen der effektiven Lebensdauer der Messer um 30 bis 40% zur Folge. Des weiteren wird die Geräuschentwicklung der Vorrichtung aufgrund der Dämpfungseigenschaften des Elastomers beträchtlich reduziert und sind die Herstellkosten wesentlich

ίο geringer als bei den bekannten Schneidwalzen.

Der elastische Walzenmantel 30 besitzt vorzugsweise eine Shore-Härte A, die größer ist als die Härte des Mantelwerkstoffes der Stützwalze 19. Eine geeignete Kombination ist Polyurethan mit einer 100 ± 5 Shore-Härte A für die Walzen 30 und ein Polyurethan mit einer Shore-Härte 83 ± 2 (Durometer) für den Mantel oder die Beschichtung der Stützwalze 19. Andere elastomere Werkstoffe können gleichfalls für den Walzmantel 30 verwendet werden, die aber einen hohen Abriebwiderstand besitzen müssen, gefräst werden können und nach Dehnung wieder in ihre ursprüngliche Form ohne ernstere bleibende Deformationserscheinungen zurückkehren müssen. Weiter dürfen sie nicht fließanfällig sein (Kaltfluß), also sich nicht abhängig von einer Belastung permanent verformen.

Der Urethanwalzenmantel 30 weist an jedem Seitenrand etwa auf halbem Weg zwischen der Nabenumfangsfläche 41 und der äußeren Umfangsfläche des Walzenmantels 30 einen Einschnitt 48 auf.

Dieser Einschnitt ist so ausgebildet, daß sogar dann, falls der elastomere Walzenmantel während der Arbeitsweise der Schneidwalze expandiert, die in den Nuten angeordneten Schneidenenden noch die Seitenflansche berühren.

Die Nuttiefe im elastomeren Mantel 30 ist nicht von Bedeutung, jedoch müssen die Nuten tief genug sein, um wenigstens den Einsetzabschnitt 43 der Messer auf dem Schneidwalzenzylinder fest und sicher zu halten. Die Nuten 39 verlaufen in Axialrichtung unter einem kleinen Winkel zur Rotationsachse des Schneidwalzenzylinders 29 (beispielsweise zwischen 5 und 20°). Die Schneidmesser 28 ragen radial nach außen aus der Umfangsfläche des Walzenmantels 30 bis zu einer Höhe hervor, die normalerweise ungefähr einem Viertel der Nuttiefe

i^r> entspricht.

Die Verwendung von Nuten mit einer Tiefe von ungefähr 12,7 mm und Schneiden mit einer Höhe von etwa 15,88 mm derart, daß das Schneidmesser um etwa 3,175 mm hervorragt und die Schneide eine Dicke von

-,o etwa 1,016 mm entlang ihres Einsetzabschnitts 43 aufweist, ist vorteilhaft. Die Schneidmesser 28 sind in Axialrichtung etwas breiter als die Nuten 39 ausgebildet, so daß jeder Seitenrand des Schneidmessers in Axialrichtung den Walzenmantel 30 überragt. Mit diesem Aufbau werden die Schneidmesser fest und sicher in ihrer Stellung auf dem Schneidwalzenzylinder 29 gehalten und die Urethanschicht, auf der die Schneidmesser sitzen, absorbiert die beim Schneiden der Stränge 15 aufzunehmenden Stöße.

Wi Die Urethanschicht 21 auf der Stützwalze 19 ist einem durch die Schneidmesser 28 bedingten Verschleiß unterworfen. Dieser Verschleiß wird zum Teil durch eine eine Relativbewegung zwischen der Schneidwalze 38 <ind der Stützwalze 19 erlaubende Anordnung

h) aufgenommen. Die Stützwalze 19 kann derart reversiert werden, daß der Stranganfangsbereich, also der Bereich, der durch das Schneidmesser 28 nicht beansprucht wird, mit dem Schneidbereich ausgewechselt werden kann,

also dem Bereich, der durch die Messer beansprucht wird. Darüberhinaus kann die Urethanschicht 21 genauso wie die Urethanbeschichtung 30 ersetzt und ausgetauscht werden.

Zusätzlich zum Schneidwalzenzylinder und den Schneidmessern umfaßt die Schneidwalze 38 des weiteren Schneidenhalteeinrichtungen. In den Fig. 2 und 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt. Ein Paar von ringförmigen Seitenflanschen 32, deren gegen die Schneidmesser 28 weisende Flächen 33 mit Neigungen, die dem Neigungswinkel der trapezförmigen Schneidmesser 28 entsprechen (beispielsweise 60° in bezug auf die Rotationsachse der Schneidwalze 38), sind mit den Enden der Nabe 41 des Schneidwalzenzylinders 29 verbunden. Der Schneidwalzenzylinder 29 und die ringförmigen Seitenflansche 32 können mit aufeinander ausgerichteten öffnungen 46 ausgebildet sein, durch welche Schrauben 44 mit Innensechskantköpfen derart eingeschraubt werden können, daß sie den Seitenflansch an der Stirnseite des Schneidwalzen-Zylinders befestigen. Andere übliche Befestigungsmittel können bei Bedarf verwendet werden, solange die Seitenflansche mit den Seitenrändern der Schneidmesser in Berührung stehen. Eine Abdeckhaube 42 ist an der Stirnseite der Schneidwalze 38 vorgesehen.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, weisen die Seitenflansche 32 in den Flächen 33 Umlaufringnuten 34 auf. Schneidehalteringe 36 sind teilweise innerhalb einer ringförmigen Nut 34 derart angeordnet, daß die Schneidehalteringe mit den Enden der Schneidmesser zusammenwirken, um diese in ihrer Stellung auf dem Schneidwalzenzylinder zu halten, wenn die Seitenflansche an die Stirnseiten des Schneidwalzenzylinders 29 angebracht sind. Auf diese Weise nehmen die Schneidehalteringe 36 jegliche Maßabweichungen der Bauteile auf. Durch Anordnung eines Teils der Schneidehalteringe innerhalb der Ringnuten 34, können die Messer 28 die Halteringe nicht vollständig durchschneiden, weshalb der Nachteil des bekannten Standes der Technik behoben ist, daß nämlich durch die Schneidkanten eine der Halteeinrichtungen abgetrennt und während des Betriebs aus der Vorrichtung herausgeschleudert werden kann.

Obgleich die Fläche 33 eines jeden Seitenflansches 32 mit nur einer Ringnut 34 ausgerüstet sein kann, ist vorzugsweise jede Fläche mit zwei oder mehreren Ringnuten ausgebildet Weiter besitzen die Nuten vorzugsweise einen Durchmesser der kleiner ist als der Durchmesser der Außenfläche des Walzenmantels 30. Allerdings ist für eine Nut ein Durchmesser größer als der Durchmesser der Außenfläche des Walzenmantels 30 möglich. Bei Verwendung von zwei Schneidehalteringen pro Seitenflansch anstelle von einem Schneidehahering pro Seitenflansch reduziert sich die auf den Schneidehaltering wirkende Belastung um den Faktor 2. Um die Last pro Flächeneinheit des Schneidehalterings zu verringern und Sicherheitsrisiken zu minimieren wird vorzugsweise mehr als ein Haltering in jedem Seitenflansch verwendet. Jede Ringnut ist mit einem Schneidehaltering 36 ausgerüstet. Es hat sich gezeigt, daß Kupfer ein besonders geeignetes Material für die ·> Schneidehalteringe 36 ist. Da auf die Halteglieder 32 eine Kraft ausgeübt wird, wenn die Schrauben 44 fest angezogen werden, wird das Kupfer durch die Schneiden verformt und fließt kalt um die Enden der Schneidmesser 28. Nach Aufbringung einer derartigen

Ki Kraft und wenn die Zerhackvorrichtung fertig zur Verwendung ist, besitzen die Schneidehalteringe die in F i g. 5 gezeichnete Gestalt, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 36A Aus den F i g. 3 und 4 geht hervor, daß die axiale Länge der Schneidmesser 28 geringfügig länger als die axiale Länge der Nuten 39 ist. Deshalb berühren anfänglich die Axialseiten des Walzenmantels 30 nicht die axialen Innenflächen der Seitenflansche 32. Aus den Figuren geht hervor, daß die Seitenränder 47 der Schneidmesser 28 eine Reihe von Einschnitten 45 in den Halteringen gebildet haben. Diese Einschnitte erstrecken sich nicht durch den ganzen Ring, da sogar bei größter Abmessungstoleranz die Bewegung der Schneidmesser in die Kupferringe 36 gestoppt wird, falls sie den Seitenflansch 32 berühren, welcher aus Gründen der hohen Belastung bei hohen Drehmomenten vorzugsweise aus einer hochfesten Stahllegierung hergestellt ist. Die drei Seiten der Einschnitte 45 ergreifen die Enden 47 der Schneidmesser. Dieser Aufbau gewährleistet das Kompensieren von abmessungsbedingten Unterschieden in den Axiallängen der Schneidmesser. Die maximale Länge ist dann gegeben, wenn beide Seiten des in Axialrichtung längsten Schneidmessers mit den axialen Innenflächen der Seitenflansche 32 in Kontakt stehen. Die nicht mit den

;■. axialen Innenflächen der Seitenfiansche 32 in Berührung stehenden Randseiten der Schneidmesser 28 werden durch die Berührung mit den Kupferringen an einer radialen Auswärtsbewegung aufgrund der Zentrifugalkraft gehindert. Die Einschnitte 45 unterstützen weiter den Halt des Walzenmantels 30 gegen eine Umfangsbewegung der Schneidmesser 38. Die axialen Innenflächen des Seitenflansches 32 wirken mit den Seitenrändern 47 der trapezförmigen Schneidmesser zusammen und verhindern ein Wegfliegen der Messer aus dem

·! "> Schneidwalzenzylinder 29.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Schneidehalteringe aus Kupfer. Diese Kupferringe sind derart angeordnet, daß ungefähr 60% des Ringes innerhalb der Ringnut 34 aufgenommen sind.

>o Die Enden 47 der Schneidmesser 28 deformieren den Kupferring und bilden die oben angegebenen Einschnitte 45. Es können gleichfalls andere Materialien für die Schneidehalteringe verwendet werden. Die Anzahl der Schneidehalteringe innerhalb der Nut 34 ist nicht von

Vi Bedeutung, solange sie ausreichend tief eingesetzt sind, um zu verhindern, daß die Enden 47 der Schneidmesser 28 vollkommen den Schneidehaltering durchschneiden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schneidwalze zum Zerhacken von Fasersträngen, insbesondere von Glasfasern, deren Schneidmesser in im wesentlichen in Axialrichtung verlaufenden Nuten eines Schneidwalzenzylinders gelagert und durch ringförmige Seitenflansche stirnseitig formschlüssig gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (39) in einem wenigstens den Walzenmantel (30) bildenden Elastomer eingearbeitet sind, deren Breite bei nicht eingesetzten Schneidmessern (28) geringfügig schmäler ist als die Breite der Einsetzabschnitte (43) der Schneidmesser.

Z Schneidwalze nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere mit dem Kennzeichen des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der gegen die Schneidmesser (28) weisenden Fläche (33) der Seitenflansche (32) wenigstens eine Umlaufringnut (34) ausgebildet ist, in welcher ein über die Ringnut vorstehender Schneidehaltering (36) aufgenommen ist, der bei Andrücken der Seitenflansche (32) gegen die Schneidmesser (28) um deren Stirnseiten verformt wird.

3. Schneidwalze nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomer ein Polyurethan ist

4. Schneidwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan eine Shore-Härte von wenigstens etwa 85 aufweist

5. Schneidwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nuten (39) um 0,127 mm schmäler als die Breite des Einsetzabschnitts (43) der in den Nuten (39) angeordneten Schneidmesser ist.

6. Schneidwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidehalteringe (36) aus Kupfer sind.

7. Schneidwalze nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidehalteringe (36) derart in den Ringnuten (34) aufgenommen sind, daß sie zu einem Anteil von 60% innerhalb der Ringnuten angeordnet sind.

8. Schneidwalze nach einem der Ansprüche 2, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schneidehalteringe (36) einen Durchmesser aufweist der kleiner als der Durchmesser der Außenfläche des Schneidwalzenzylinders (29) ist.