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Vorrichtung zum Filzen, insbesondere von Wollfasern Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Filzen, insbesondere von Wollfasern, bestehend aus
mehreren in zwei übereinanderliegenden Reihen angeordneten, angetriebenen Walzen,
die mit Antriebseinrichtungen für eine axiale, in ihrer Größe veränderbare Hin-
und Herbewegung versehen sind.
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Zur Herstellung von Filzen, insbesondere von Wollfilzen, sind Vorrichtungen,
wie Platten- und Rollenfilzmaschinen, bekannt, die unter Berücksichtigung der zum
Verfilzen der Fasern erforderlichen Notwendigkeiten, nämlich Wärme, Feuchtigkeit,
Druck und Bewegung, ein Ineinanderschieben der Fasern zur Erzielung einer gegenseitigen
Verkettung bewirken. Die bekannten Plattenfilzmaschinen bestehen aus einer kreisförmige
oder elliptische Horizontalbewegungen ausführenden Oberplatte und einer meist feststehenden
Unterplatte.Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform einer Plattenfilzmaschine
sind die Ober- und Unterplatte beweglich ausgebildet. Die Ober- und Unterplatte
führen dann geradlinige Oszillierbewegungen in horizontaler Richtung aus. Die Größe
der Bewegung der Platte bzw. der Platten .richtet sich jeweils nach der Stärke bzw.
dem Gewicht des zu filzenden Materials. Derartige Plattenfilzmaschinen können jedoch
nicht kontinuierlich arbei-@en, wie dies z. B. zur Herstellung langer Filzbahnen
erforderlich ist. Bei der Herstellung langer Filzbahnen muß daher abschnittsweise
gefilzt werden. Hierbei wird so vorgegangen, daß jeweils nur diejenige Vlieslänge
bearbeitet wird, die der Plattenlänge entspricht. Nach der Beendigung des Filzvorganges
wird das Vlies jeweils um die Plattenlänge weitertransportiert, um einen neuen Vliesabschnitt
filzen zu können. Nach dieser Arbeitsweise werden Vliese erhalten, die an den Übergangsstellen
zwischen je zwei gefilzten Abschnitten einen urgefilzten, streifenförmigen Abschnitt
aufweisen. Derartige urgefilzte streifenförmige Abschnitte sind jedoch für die weitere
Verarbeitung langer Filzbahnen oftmals von Nachteil, da zusätzliche Arbeitsvorgänge
für das Nachfilzen der urgefilzten Abschnitte nachgeschaltet werden müssen.
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Gegenüber den Plattenfilzmaschinen bestehen die Rollen- bzw. Walzenfilzmaschinen
aus zwei übereinanderliegenden Walzenreihen, zwischen denen das zu verfilzende Vlies
hindurchtransportiert wird. Die rotierenden Walzen führen gleichzeitig axiale Schwingungen
aus, um die gegenseitige Verkettung der Fasern zu bewirken. Die Leistung einer Rollenfilzmaschine
ist jedoch sehr gering, da die bei diesen Vorrichtungen vorgesehenen, bekannten
mechanischen Antriebseinrichtungen sowie die Lager für die Walzenachsen weder für
eine schnelle axiale Walzen-Bewegung noch für eine Veränderung des Walzenhubes ausgebildet
sind. Als besonders nachteilig kommt noch hinzu, daß die Lebensdauer dieser Antriebseinrichtungen
äußerst gering ist. Bei den bekannten Rollenfilzmaschinen ist eine Veränderung des
Walzenhubes nur bei stillstehender Maschine möglich. Das Abschalten der Filzmaschine
führt jedoch zu einer Verringerung der Arbeitsleistung.
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Die Mittel zur Erzielung von axialen Hin- und Herbewegungen der Walzen
bei derartigen Filzmaschinen sind rein mechanischer Art und lassen nur kleine Bewegungsfrequenzen
zu. Der Grund hierfür liegt bei einer bekannten Ausführungsform darin, daß die aus
ihrer Grundstellung herausbewegten Walzen mittels einer Rückholfeder in ihre Ausgangsstellung
wieder zurückgeholt werden. Derartige Rückholfedern weisen eine gewisse Trägheit
auf, und zwar in Bezug auf das Rückholvermögen. Sind die Rückholfedern sehr stark
ausgebildet, so können keine kleinen Hubfrequenzen erhalten werden. Bei einer bekannten
Ausführungsform erfolgt die Hubbewegung der Walzenachse mittels einer als zweiarmiger
Hebel ausgebildeten Steuerstange. Die Bewegung dieser Steuerstange erfolgt mittels
einer Kurvenscheibe, die das eine Hebelaxmende der Steuerstange beaufschlagt, während
das andere Hebelarmende an der Walzenachse anliegt. Wird mittels der Steuerstange
die Walzenachse einseitig verschoben, so wird die Rückholfeder gleichzeitig zusammengedrückt.
Beim Entspannen der Feder wird die Walzenachse in die gegenseitige Richtung verschoben.
Eine Veränderung des Bewegungshubes der Walzenachse ist nur möglich mittels einer
vorgesehenen Verstellschraube, die in die Walzenachse hinein- oder aus dieser herausgeschraubt
wird. Bei dieser Vorrichtung ist eine Hubverstellung der Walzenachse nur dann möglich,
wenn die Gesamtvorrichtung stillgesetzt wird. Bei laufender Aifaorh;"a
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Ferner sind
Steuervorrichtungen, z. B. zylindrische Steuerschieber und Drehschieber, zur Steuerung
eines mit Drucköl betriebenen Antriebes bekannt, die aus einem in einem Zylinder
abwechselnd von der einen Seite und von der anderen Seite beaufschlagten Kolben
bestehen. Derartige Steuervorrichtungen sind jedoch bisher bei Vorrichtungen zum
Filzen nicht verwendet worden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filzvorrichtung zu
schaffen, die einerseits die kontinuierliche Herstellung durchgehend gefilzter Bahnen
und andererseits in Anpassung an das jeweils zu verfilzende Material sowohl eine
Veränderung der Hubgröße als auch der Hubfrequenz der axialen Walzenbewegung bei
in Betrieb befindlicher Maschine ermöglicht. Um diese Aufgabe zu lösen, ist eine
Vorrichtung zum Filzen von Fasern, insbesondere von Wollfasern, der voranstehend
beschriebenen Art in der Weise ausgebildet, daß jede Antriebseinrichtung für die
axiale Walzenbewegung aus einem mittels eines Druckmediums wechselseitig beaufschlagten,
an sich bekannten Kolben besteht, der auf der Achse jeder Walze befestigt und in
einem zylindrischen Kolbengehäuse geführt ist, dessen durch den Steuerkolben abgeteilte
Kammern über Rohrleitungen mit an sich bekannten Steuervorrichtungen, wie Steuerzylindern,
Steuerschiebern u. dgl., für das wechselseitige Zu- und Abführen des Druckmediums
in die bzw. aus den Kammern und mit einer Förderpumpe für das Druckmedium in Verbindung
stehen, und daß jede Walze als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet und auf einer
durch den Walzeninnenraum hindurchgeführten, die Walze in senkrechte Schwingungen
zur Rotationsachse versetzende, angetriebene Exzenterachse gelagert ist.
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Für die Veränderung der Hubfrequenz der axialen Walzenbewegung stehen
die Kammern des Kolbengehäuses mit an sich bekannten Steuervorrichtungen in Verbindung,
die als angetriebene, stufenlos regelbare rotierende Steuerzylinder oder als axial
verschiebbare Steuerschieber ausgebildet sind. Die Hubgröße der axialen Walzenbewegung
ist durch Veränderung der geförderten Menge des Druckmediums einstellbar.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Steuervorrichtungen
für das wechselseitige Zu-bzw. Abführen des Druckmediums in die bzw. aus den Kammern
des Kolbengehäuses programmgesteuert.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Filzen beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 eine Walze mit Antriebsvorrichtung für eine axiale Walzenbewegung
und mit einer Steuervorrichtung zur Veränderung der Hubfrequenz und der Hubgröße
in einem senkrechten Schnitt und F i g. 2 eine weitere Ausführungsform der Steuervorrichtung
teils in Ansicht, teils im Schnitt.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Filzvorrichtung besteht vorzugsweise
aus in zwei Reihen angeordneten Walzen, die als zylindrische Hohlkörper ausgebildet
und auf Achsen befestigt sind, welche in einem Maschinengestell gelagert sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Filzvorrichtung besteht
die untere Walzenreihe aus sieben Walzen und die obere Walzenreihe aus sechs Walzen,
wobei die oberen Walzen zu den unteren Walzen auf Lücke gesetzt angeordnet sind.
Die Walzen, die in einem geringen Abstand voneinander in dem Maschinengestell gelagert
sind, sind mittels eines gemeinsamen Antriebes angetrieben. Es besteht jedoch auch
die Möglichkeit, daß jede Walze mit einem eigenen Antrieb versehen ist.
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In den F i g. 1 und 2 ist mit 10 eine Walze der Filzvorrichtung bezeichnet,
die mit einer Antriebsvorrichtung für eine axiale Walzenhin- und -herbewegung in
Verbindung steht. Die Walze 10 ist auf einer Achse 71 exzentrisch angeordnet, deren
Lager in dem auf der Zeichnung nicht dargestellten Maschinengestell bei 12 angedeutet
sind. Der Antrieb der Walze 10 erfolgt mittels eines Antriebsmotors
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(F i g. 1).
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Gemäß F i g. 1 besteht die Antriebsvorrichtung für die axiale Walzenbewegung
aus einem in einem zylindrischen Kolbengehäuse 15 geführten Kolben 16, der auf einer
mit der Walzenachse 71 verbundenen Achse 11 sitzt. Der Kolben 16 ist mittels eines
Druckmediums, z. B. Öl, Gas u. dgl., wechselseitig beaufschlagbar. Das Kolbengehäuse
15 ist von dem Kolben 16 in Kammern 17, 18 unterteilt. Die Kammern 17,
18 stehen über Rohrleitungen 19, 20 mit einer Steuervorrichtung 21
und mit einer Fördereinrichtung, z. B. einer Pumpe 22, wenn Z51 als Druckmedium,
oder einem Gebläse, wenn ein Gas als Druckmedium für die Erzielung einer axialen
Walzenbewegung verwendet wird, in Verbindung. Das Druckmittel wird von der Pumpe
22 aus einem Druckmittelvorratsbehälter 23 entnommen, in dem gleichzeitig das jeweils
aus dem Kolbengehäuse 15 herausgedrückte Druckmittel aufgefangen und der Pumpe 22
wieder zugeführt wird.
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Die Steuervorrichtung 21 ist gemäß F i g. 1 als Steuerzylinder
24 ausgebildet, der in einem zylindrischen Gehäuse 25 drehbar gelagert ist.
Der Steuerzylinder 24 steht mit einem Antrieb in Verbindung, seine Drehrichtung
ist durch den Pfeil x angedeutet. Der Steuerzylinder 24 ist mit ringförmigen
Ausfräsungen 26, 27 und mit in axialer Richtung verlaufenden Verbindungskanälen
28, 29 versehen. Der Verbindungskanal 28 steht mit der Ausfräsung 27 und der Verbindungskanal
29 mit der Ausfräsung 26
in Verbindung. Im Bereich der ringförmigen
Ausfräsungen 26,27 und der Austrittsöffnungen der Verbindungskanäle 28, 29
sind im Gehäuse 25 Durchbohrungen 31, 31', 31" und 31"' für den Anschluß von die
Kammern 17, 18 des Kolbengehäuses 15 und die Pumpe 22 bzw. den Behälter 23 mit der
Steuervorrichtung 21 verbindenden Rohrleitungen vorgesehen.
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Die Ausfräsungen 26, 27 und die Verbindungskanäle 28, 29 des Steuerzylinders
24 sind in diesem so angeordnet, daß bei der in F i g. 1 aufgezeigten Stellung des
Steuerzylinders 24 das Druckmittel von der Pumpe 22 über die Rohrleitung 30 und
die sich an diese anschließende Durchbohrung 31 im Gehäuse 25 durch den Verbindungskanal
28 sowie über die Rohrleitung 19 in die Kammer 17 des Kolbengehäuses 15 gedrückt
wird. Der Kolben 16 wird dann in Richtung des Pfeils y bewegt. Gleichzeitig drückt
der sich vorwärts bewegende Kolben 16 das Druckmittel aus der Kammer 18 über die
Rohrleitung 20, über den Verbindungskanal 29 des Steuerzylinders 24 und über die
Rohrleitung 32 in den Vorratsbehälter 23.
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Wird nun der Steuerzylinder 24 in Richtung des Pfeils x um 180° weiterbewegt,
dann steht der Verbindungskanal 29 mit der Rohrleitung 30 über die Ausfräsung 26
und über die Rohrleitung 20 mit der
Kammer 18 in Verbindung, während
der Verbin-4ungskanal 28 mit der Rohrleitung 32 und über die Ausfräsung 27 sowie
über die Rohrleitung 19 dann mit der Kammer 17 des Kolbengehäuses 15 verbun-,den
ist. Die Pumpe 22 kann nun das Druckmedium in die Kammer 18 fördern, so daß der
Kolben 16 und mit diesem gleichzeitig die Walze 10 in Richtung des Pfeils
z bewegt wird. Das aus der Kammer 17 verdrängte Druckmittel strömt dann in den Vorratsbehälter
23 zurück.
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Durch das wechselseitige Beaufschlagen des Kolbens 16 wird der Walze
10 eine axiale Hin- und Herbewegung erteilt. Die Hubfrequenz der Walze
10 ist dabei abhängig von der Umlaufgeschwindigkeit des Steuerzylinders 24
der Steuervorrichtung 21. Der Steuerzylinder 24 ist mit einem regelbaren Antrieb
versehen, um die Hubfrequenz der Walze 10 augenblicklich verändern zu können. Die
Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit des Steuerzylinders 24 kann vorteilhaft mittels
eines Programmschaltwerks erfolgen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform, nämlich gemäß F i g. 2, bestehen
die Steuervorrichtungen 40,
-41 aus in Gehäusen 42, 43 längsverschiebbar geführten
zylindrischen Steuerschiebern 44, 45. Die Steuerschieber 44, 45 sind mit
in verschiedenen Ebenen angeordneten ringförmigen Ausfräsungen 46, 46', 46", .46"'
bzw. 47, 47', 47" und 47' sowie mit die Ausfräsungen verbindenden
Verbindungskanälen 48, 49 bzw. 50, 51 versehen. Bodenseitig stehen die Steuerschieber
44, 45 unter der Einwirkung von Federn 52, .53. Die Verschiebung der Steuerschieber
44, 45 erfolgt mittels einer angetriebenen Steuerwelle 54, die zeit Nocken versehen
sein kann oder als Kurbelwelle .ausgebildet ist. Die Gehäuse 42, 43 der Steuerschieber
44, 45 sind mit in Abständen voneinander angevrdneten Durchbohrungen 55,
55', 55" und 55 '
bzw. 56, 56', 56" und 56"' für den Anschluß
von die Kammern 17, 18 des Kolbengehäuses 15 mit den Steuerschiebern 40, 41 und
der Pumpe 22 verbindenden Rohrleitungen versehen.
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Bei der in F i g. 2 aufgezeigten Stellung der Steuerechieber
44, 45 wird das Druckmedium von der Pumpe 22 über die Rohrleitungen 60, 61,
den Verbindungskanal 48 des Schiebers 44 und über die Rohrleitungen 62, 63 in die
Kammer 18 des Kolbengehäuses 15 gedrückt. Das in die Kammer 18 eingeführte Druckmittel
beaufschlagt den Kolben 16, so daß dieser in Richtung des Pfeils z1 bewegt wird.
'Das sich in der Kammer 17 befindende Druckmittel wird über die Rohrleitung 64,
über den Verbindungskanal 49 des Schiebers 44 sowie über die Leitung
65
-.dem Vorratsbehälter 23 für das Druckmittel zugeführt. Die Umsteuerung
der Bewegungsrichtung des Kolbens 16 bzw. der Walze 10 erfolgt, nachdem die :Steuerwelle
54 um 180° weitergedreht worden ist. Der Steuerschieber 45 nimmt dann diejenige
Stellung ein, in der die Ausfräsungen 47, 47', 47" und 47' über die
Durchbohrungen 56, 56', 56" und 56"' mit den entsprechenden Rohrleitungen 66, 67,
68 und 69 in Verbindung stehen. Die Pumpe 22 fördert in dieser Stellung des Steuerschiebers
45 das Druckmittel über die Leitungen 60, 67, über den Verbindungskanal 50 und über
die Leitungen 66, 64 in die Kammer 17 des Kolbengehäuses 15, wodurch der Kolben
16 in Richtung des Pfeils y1 bewegt wird. Das aus der Kammer 18 verdrängte Druckmittel
strömt über die Rohrleitungen 63, 69, über den Verbindungskanal 51 des Schiebers
45 und über die Rohrleitungen 68, 65 in den Vorratsbehälter 23 zurück. Während dieses
Vorganges nimmt der Steuerschieber 44 die in F i g. 2 gezeigte Stellung des Steuerschiebers
45 ein.
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Durch die Verwendung eines regelbaren Antriebes für die Steuerwelle
54 kann die Hubfrequenz der Walze 10 entsprechend eingestellt werden.
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Um neben einer Veränderung der Hubfrequenz der axialen Walzenbewegung
gleichzeitig auch eine Veränderung der Hubgröße zu erzielen, sind die Fördereinrichtungen
für das Druckmittel regelbar ausgebildet, so daß die jeweils in die Kammern des
Kolbengehäuses geförderte Druckmittelmenge wahlweise eingestellt werden kann. Die
den Kammern 17, 18 zugeführte Druckmittelmenge wird entweder mittels der Pumpe 22
oder, wenn eine konstant fördernde Pumpe zur Anwendung gelangt, mittels eines Mengenregelventils
eingestellt. In den F i g. 1 und 2 ist das Mengenregelventil bei 70 angedeutet.
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Während jede Walze 10 der Filzvorrichtung mit einer aus Kolben
16 und Kolbengehäuse 15 bestehenden Antriebsvorrichtung für die axiale Walzenbewegung
versehen ist, können die Antriebsvorrichtungen aller oder mehrerer Walzen von einer
gemeinsamen Steuervorrichtung 21 bzw. 40, 41 gesteuert werden. Es besteht jedoch
auch die Möglichkeit, die Walzen der oberen Walzenreihe und die Walzen der unteren
Walzenreihe je einer Steuervorrichtung zuzuordnen. Den beiden Steuervorrichtungen
wird dann das Druckmittel über eine gemeinsame Pumpe zugeführt. Die Antriebe für
die Fördereinrichtungen für das Druckmedium und für die Steuervorrichtungen können
von einem gemeinsamen Antrieb abgeleitet sein.
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Die Walzen der Filzvorrichtung sind vorteilhaft als zylindrische Hohlkörper
ausgebildet. Jede einzelne Walze 10 ist, gemäß F i g. 1, auf einer mit einem
gesonderten Antrieb in Verbindung stehenden Achse 71 exzentrisch gelagert, die die
Walze 10 in senkrechte Schwingungen zur Rotationsachse versetzt. Die Lager für die
Exzenterachse 71 in den Walzen 10 sind entsprechend ausgebildet.
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Mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Dörrichtung zum Filzen ist
es möglich, die Hubgröße und die Hubfrequenz der axialen Walzenbewegung in Anpassung
an das jeweils zu filzende Material wahlweise zu verändern, ohne daß dabei die Filzmaschine
stillgesetzt werden muß. Die Walzenhubgröße kann ebenso stufenlos verändert werden
wie die Hubfrequenz der axialen Walzenbewegung. Die Anzahl der von den Walzen
10 in einer Zeiteinheit ausgeführten axialen Schwingungen wird von den Steuereinrichtungen
21 bzw. 40, 41 bestimmt. Durch die Kombination von den einstellbaren axialen und
den nicht veränderlichen senkrechten Walzenschwingungen wird eine wesentlich bessere
und insbesondere vollständigere Verfilzung des Vlieses als bei den bekannten Filzmaschinen
erreicht. Mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Filzvorrichtung werden mit gleich
gutem Erfolg sowohl gerichtete Vliese als auch Wirrvliese verfilzt. Es sind alle
Fasern, die auf Filzmaschinen verarbeitet werden können, also auch Tierhaare, Mischfasern
in verschiedenen Kombinationen oder Anteilen, verarbeitbar.