ITMI980881A1 - Gruppo di apertura e separazione delle impurezze per macchine di apertura o cardatura di materiale tessile in fiocchi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce alla apertura e alla cardatura di materiale fibroso in fiocchi, ad esempio cotone o altre fibre tessili, in cui esso viene lavorato sulla superficie di una serie di rulli guarniti dotate di una moltitudine di punte, o di aghi o denti di sega di varia forma e dimensione, coltelli ed elementi cardanti fissi, animati da moto relativo tra loro, nelle quali il materiale fibroso in fiocchi viene aperto in forma di fiocchi più fini e più puliti, eliminando una parte sostanziale delle impurezze contenute nelle fibre, da avviare agli stadi successivi della lavorazione fino all'ottenimento del nastro di fibre da inviare alla filatura.

Per rendere evidenti le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione essa viene descritta con riferimento alla sua applicazione ad un apritoio orizzontale, a titolo illustrativo ma non limitativo. La presente invenzione può infatti trovare applicazione anche in diverse macchine di preparazione delle fibre per la filatura, dove si richiedono elementi separatori delle impurezze dalle fibre portate dalle guarnizioni in movimento per mezzo di coltelli fissi, come ad esempio nei cilindri apritori o briseur delle carde a cappelli.

Nelle sue linee più generali l'operazione della apertura dei fiocchi in un apritoio orizzontale si svolge nei seguenti stadi salienti, illustrati con riferimento alla figura 1, sempre con riferimento alla tecnica nota. Apritoi orizzontali per fibre in fiocco vengono descritti nei brevetti Americani US 5.146.652, 5.255.415, 5.313.688 e 5.333.358.

Il materiale grezzo costituito da fibre incoerenti in fiocco viene erogato da un silo di alimentazione 1 e, per mezzo di una coppia di cilindri lobati e convogliatori 2 ed una coppia di cilindri pinzatori 3 raccordati con un condotto 4, avviato ad una serie di cilindri apertori ad asse orizzontale 5,25,45, azionati in controrotazione uno rispetto all'altro. Tali cilindri apertori sono in genere realizzati con diametri sostanzialmente uguali tra loro. In figura 1 sono stati esemplificativamente illustrati tre cilindri in serie, ma il loro numero può essere superiore.

Il primo cilindro apertore 5 ruota in senso antiorario. Questo cilindro è dotato di una guarnizione, ad esempio ad aghi o a denti di sega, che riceve le fibre che, ancora in forma di fiocco, si dispongono sulla superficie guarnita ed incontrano una serie di elementi di trattamento. Tali elementi consistono rispettivamente in gruppi di apertura e separazione formati da:

- coltelli separatori 6,7 posti in uno spazio libero della superficie cilindrica che circonda il cilindro 5, a liberare il materiale fibroso dalle impurezze,-riportati nel particolare ingrandito di figura 1A, - bocchette di aspirazione 8,9 che raccolgono il materiale staccato dai coltelli 6,7 rispettivamente consistente nelle impurezze che si liberano dal materiale fibroso,

- uno o più settori cardanti fissi 10 costituiti da piastre guarnite di punte, riportati nel particolare ingrandito di figure 2 e 3, che esercitano un'azione di distensione e apertura dei grovigli di fibre, uno o più deflettori mobili 11 per modificare l'apertura dello spazio libero per la separazione dello sporco da rimuovere con i coltelli.

Questi elementi vengono montati su supporti a barra 12,13 che si estendono in direzione assiale rispetto al cilindro 5. Detto cilindro viene inoltre contornato da lamiere di contenimento 14,15 e da cunei di raccordo 16,17 a delimitare la sezione di passaggio del materiale fibroso portato dalla superficie guarnita del cilindro 5. Tali elementi di avvolgimento dei cilindri apertori presentano così aperture ai loro estremi per lo scarico delle correnti d'aria generate per effetto ventilante dalla rotazione dei rulli e per collocare i gruppi di apertura e separazione descritti sopra: coltelli, bocchette di aspirazione del cascame e dello sporco separati, piastre cardanti fisse e deflettori.

I due cilindri apertori 25,45 successivi sono dotati di analoghi elementi di trattamento del materiale e rispettivamente:

- coltelli separatori 26,46,

- bocchette di aspirazione 27,47,

- settori cardanti fissi 28,48,

- deflettori mobili 29,49,

- supporti a barra 30,50

- lamiere di contenimento 31,32,51

- cunei di raccordo 33,34,52, che fungono anche da supporti per elementi dei gruppi di apertura e separazione, i quali assolvono le stesse funzioni degli omologhi elementi descritti per il primo cilindro 5.

Al termine del percorso sul terzo cilindro apertore 45 il materiale fibroso in fiocchi viene staccato da un ulteriore coltello spogliatore 53 coadiuvato da una forte corrente di aria di trasporto che proviene dal condotto 54 e che prosegue verso l'alto con il condotto 55 in cui viene convogliato il materiale fibroso in fiocchi più piccoli, aperti e sostanzialmente liberati dalla maggior parte delle impurezze.

Il procedimento di lavorazione del materiale fibroso nell'apritoio si svolge lungo le superfici dei cilindri apertori 5,25,45, posti in serie e dotati di popolazioni di punte, aghi o denti di sega progressivamente più fitte per effettuare una progressiva distensione e pulizia dei grovigli delle fibre ottenendo fibre in fiocco più pulite, allontanando legnetti, semi, gusci, grumi e polveri a varia finezza, nonché le fibre corte. Il materiale passa da un cilindro al successivo per la velocità differente e crescente alle quali sono azionati: in linea generale le velocità periferiche dei cilindri sono comprese negli intervalli 10-25 m/sec per il primo cilindro, 20-35 m/sec per il secondo e 30-50 m/sec per il terzo cilindro. Queste velocità crescenti dei cilindri, unitamente alle superfici di contenimento sempre più ravvicinate alle guarnizioni rotanti, generano una energica azione ventilante sullo strato di fibre portato sulle guarnizioni nonché una forte centrifugazione sul materiale, che risulta tanto maggiore per il materiale a maggior densità e meno filiforme per la sua minore adesione alla guarnizione: le impurezze vengono selettivamente proiettate verso l'esterno in ragione di quanto sono più pesanti e grossolane delle fibre. Passando dal primo all'ultimo cilindro l'azione centrifuga e ventilante risulta fortemente crescente, le fibre sono progressivamente più libere e in fiocchi più piccoli, ma vengono maggiormente trattenute dalle guarnizioni progressivamente più fitte.

In breve, l'azione dei rulli 5,25,45 con guarnizione metallica a popolazione e controrotanti a velocità periferiche crescenti concorre alla equalizzazione della densità della massa fibrosa in quanto il trasferimento dei fiocchi da una superficie di lavoro all'altra determina una intensità di apertura e pulizia dei fiocchi uguale per tutto il volume di fibre alimentate e progressivamente crescente lungo il percorso tra i cilindri. I gruppi di apertura e separazione determinano la separazione delle impurità che, staccandosi dalla superficie dello strato di fiocchi precedentemente aperti per effetto centrifugo, sono evacuate dagli elementi meccanici citati in funzione delle loro reciproche registrazioni in distanza ed angolari. Ogni bocchetta aspirante associata ai coltelli viene collegata ad un sistema centralizzato di aspirazione che le mantiene costantemente libere ed efficienti .

L'effetto ricercato con i coltelli separatori -6, 1 del primo cilindro e 26,46-degli altri cilindri -è proprio quello di intercettare il materiale che si libera essenzialmente per forza centrifuga dallo strato di fibre sulle guarnizioni e di deviarlo verso le bocchette aspiranti. Questa azione dei coltelli merita alcune considerazioni di approfondimento con riferimento al particolare ingrandito di figura 1A, che illustra esemplificativamente il primo coltello 6 applicato al primo cilindro 5, sempre con riferimento alla tecnica nota.

La superficie del cilindro 5 è dotata di una guarnizione ad aghi 18, che percorrono con le loro punte una superficie 19 indicata a tratto e punto. Il cilindro 5 ruota in senso antiorario secondo la freccia e genera una notevole azione ventilante nella stessa direzione. Il coltello 6 viene presentato al materiale fibroso trattenuto dagli aghi 18. Esso è formato da una faccia esterna 60 di spoglia, che riceve il flusso di aria e di materiale che sfugge alla guarnizione di aghi 18, da uno spigolo acuto 61 e da una faccia obliqua interna 62, che si raccorda con lo spigolo ottuso 63 alla faccia interna 64 parallela alla faccia 60. Il coltello separatore 6 viene montato sul suo supporto 12 rispetto al cilindro 5 con il suo spigolo acuto 61 alla distanza minima dalla superficie 19 percorsa dalle punte degli aghi 18, in genere assai prossima al millimetro, e con la faccia obliqua 62 disposta rispetto alla tangente alla superficie 19 secondo un angolo a con il vertice posto a monte del moto del cilindro. La faccia obliqua inr terna 62 risulta allontanarsi dalla superficie 19 nel senso del moto antiorario del cilindro 5 e non risulta offrire alcun significativo apporto al trattamento.

Tale forma e disposizione del coltello separatore risulta efficace per separare e captare lo sporco dai fiocchi di fibra, ma presenta l'inconveniente di captare e separare una sostanziale quantità anche di fibre filabili. Una significativa quantità di tali fibre filabili si trova presa da una estremità dalle guarnizioni, siano esse ad aghi, punte o denti di sega, ma dall'altra estremità esse si possono protendere con un tratto libero verso l'esterno per l'effetto centrifugo e per l'effetto ventilante. Esse possono quindi entrare in contatto con lo spigolo 61 del coltello. Per una parte di esse prevale l'azione di presa della guarnizione: le fibre si ripiegano e continuano nella rotazione antioraria. Per la restante parte di fibre prevale l'azione del coltello 6: la fibra risale la faccia di spoglia 60 separandosi dalla guarnizione del cilindro 5. Il materiale scartato è in genere costituito da sporco, fibre corte e fibre filabili, con un contenuto indesiderato di fibre lunghe e filabili che può eccedere anche il 50% del totale. Questa parte costituisce una perdita di lavorazione che deve essere contenuta al massimo possibile, pur liberando le fibre dal loro contenuto di sporco e fibre corte.

La presente invenzione si riferisce più particolarmente ad una forma e disposizione di coltello separatore di nuova concezione per ottenere una lavorazione di apertura e pulizia del materiale fibroso in fiocco con elevate efficienza e qualità contenendo però le perdite di fibre lunghe.

Il coltello separatore secondo la presente invenzione viene definito, nella sua accezione più ampia, nella prima rivendicazione mentre le rivendicazioni dipendenti definiscono sue realizzazioni preferenziali.

Per illustrare con maggiore evidenza le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione, essa viene descritta con riferimento ad una sua tipica realizzazione riportata nelle figure 2, 2A e 3, a titolo esemplificativo e non limitativo, del primo supporto fisso, indicato come 12 nella figura 1, supportante il coltello separatore secondo la presente invenzione nella sua caratteristica forma e disposizione. Esso può essere applicato e riferito anche ai restanti gruppi separatori disposti lungo il percorso delle fibre in fiocco sulle superfici dei cilindri 25 e 45.

Secondo la realizzazione di figura 2 il supporto 70 - corrispondente al supporto 12 di figura 1 - è costituito da una struttura fissa a forma di barra a sezione trapezoidale che si estende in direzione assiale lungo la generatrice del cilindro 5. Sulla sua faccia sinistra la struttura 70 supporta, in modo per sé noto e non specificato in figura per il suo fissaggio e regolazione, il coltello 71 secondo la presente invenzione che viene anche riportato nel particolare ingrandito di figura 2A.

Il coltello 71 è a tagliente triangolare ovvero formato da una lama a due facce parallele 72,73 raccordate con un tagliente che comprende nell'ordine una faccia esterna 74 di spoglia, che riceve il flusso di aria e di materiale che sfugge alla guarnizione di aghi 18, uno spigolo acuto 75 e una faccia interna di guida 76, che si raccorda con lo spigolo ottuso 77 alla faccia interna 73 parallela alla faccia 72. Il coltello separatore 71 lavora con le due superfici 74,76 e viene montato sul suo supporto 70, rispetto al cilindro 5, con il suo spigolo ottuso 77 alla distanza minima dalla superficie 19 percorsa dalle punte della guarnizione 18, di grandezza analoga a quella dello spigolo 61 di figura 1A in genere assai prossima al millimetro, mentre il suo spigolo acuto 75 risulta più distante. La sua faccia interna 76 viene cosi disposta rispetto alla tangente alla superficie 19 secondo un angolo α' piccolo e con il vertice posto a valle del moto del cilindro. Il valore di tale angolo α' è compreso tra 1° e 25°, preferibilmente tra 3° e 10°. La faccia interna 76 risulta quindi avvicinarsi alla superficie 19 nel senso del moto antiorario del cilindro 5 e risulta utile al trattamento, come si illustra più avanti.

Tale forma e disposizione del coltello separatole 71 secondo l'invenzione risulta efficace per separare e captare lo sporco dai fiocchi di fibra in quanto la sua faccia esterna di spoglia 74 devia con efficacia il materiale proiettato dallo strato di fibre trattenuto sulla guarnizione di aghi 18 ma, riguardo alle fibre che si possono protendere verso l'esterno per l'effetto centrifugo e per l'effetto ventilante, la sua faccia interna 76 si comporta diversamente da quella del coltello di figura 1A. Le fibre che entrano in contatto con lo spigolo 75 del tagliente vengono infatti guidate, proprio dalla faccia interna 76, a ripiegarsi e rientrare nella presa della guarnizione degli aghi 18. Rispetto alla configurazione illustrata in figura 1A per una maggiore parte delle fibre prevale l'azione di presa della guarnizione, risulta invece minore la restante parte di fibre filabili per le quali prevale l'azione di separazione del coltello 71. I coltelli separatori secondo la presente invenzione vengono montati sul loro supporto, registrandone la distanza rispetto alla superficie 19 di lavoro della guarnizione a seconda delle esigenze del processo di cardatura.

Una realizzazione preferita dell'invenzione è illustrata con riferimento alla figura 2 e 3. Dopo avere incontrato il coltello separatore 71, le fibre vengono portate dalla guarnizione degli aghi 18 in rotazione antioraria alla piastra cardante 10 dove esse vengono districate, distese ed equalizzate in fiocchi più piccoli e regolari, dando però luogo al fenomeno descritto più sopra: quello che una parte delle fibre si trovano con le estremità protese all'esterno della guarnizione, che possono venire captate dai coltelli separatori insieme allo scarto dello sporco e delle fibre corte. A questo scopo, secondo una versione preferenziale della presente invenzione della quale una realizzazione esemplificativa viene illustrata nel particolare ingrandito di figura 3, il deflettore mobile 80 posto alla fine dell'elemento di apertura e separazione supportato dal supporto 70 e a valle dell'elemento cardante fisso 10 viene realizzato con forma e disposizione particolari .

Tale deflettore mobile, nella tecnica nota, assolve alla funzione sia di modulare l'ampiezza dell'apertura angolare disponibile per l'effetto centrifugo sullo scarto da separare sul coltello seguente che di modularne la distanza radiale a creare una zona di vena più o meno contratta del flusso d'aria creato dalla rotazione del cilindro guarnito 5 per effetto ventilante. Secondo la realizzazione illustrata in figura 3 il deflettore mobile 80 ha una forma rastremata, con la sua faccia interna presentata alla superficie 19 delle punte degli aghi 18 della guarnizione costituita da due superfici sostanzialmente piane: una più breve 81 ed una più lunga 82 raccordate con uno spigolo ottuso 83. Il deflettore 80 è registrabile angolarmente, in modo per sé noto, tra una posizione A di massimo accostamento alla superficie 19 illustrata a tratto pieno ed una posizione B di massimo scostamento dalla superficie 19, illustrata a tratteggio. Nella posizione A di massimo accostamento le estremità libere delle fibre portate dalla guarnizione 18 incontrano prima la superficie 81 che le spinge radialmente verso l'interno quindi la superficie 82 che le accompagna per il tratto più lungo a rientrare nella guarnizione. Quando le fibre così deviate all'interno incontrano il successivo coltello 7, raffigurato con la stessa forma e disposizione del coltello di figura 2A, il suo effetto di asportazione sulle fibre filabili è ridotto al minimo: nella posizione A si persegue al massimo quindi la riduzione della quantità e della lunghezza delle fibre sporgenti dalla guarnizione di aghi 18 e della loro perdita come cascame. A questo effetto concorre anche l'effetto della vena contratta dell'aria ventilante in corrispondenza dello spigolo terminale 84 accostato al massimo: la maggiore velocità dell'aria spinge le estremità delle fibre verso l'interno della guarnizione.

Le distanze e le regolazioni di tale posizione sono analoghe a quelle indicate per la faccia 76 del coltello 71 di figura 2A. Nella posizione A il deflettore 80 viene portato con il suo spigolo terminale 84 alla distanza minima dalla superficie 19 percorsa dalle punte degli aghi 18, di grandezza analoga a quella dello spigolo 61 di figura 1A in genere assai prossima al millimetro, mentre il suo spigolo 83 risulta più distante. La sua faccia interna piana 82 viene così disposta rispetto alla tangente alla superfid e 19 secondo un piccolo angolo β, di valore analogo all'angolo α' di figura 2A, e con il vertice posto a valle del moto del cilindro 5. Analogamente, tale angolo β nella posizione di massimo accostamento è compreso tra 1° e 25°, preferibilmente tra 3° e 10°.

Nella posizione B di massimo scostamento si persegue invece il massimo effetto di scarto dei cascami. Nella posizione B il deflettore 80 viene portato con il suo spigolo terminale 84 alla distanza massima dalla superficie 19 percorsa dalle punte degli aghi 18, secondo un valore compreso tra 15 e 25 mm. La sua faccia interna piana 82 viene così disposta rispetto alla tangente alla superficie 19 secondo un angolo il cui vertice si può, al contrario, collocare a monte del moto del cilindro 5. Secondo tale configurazione si persegue il massimo effetto centrifugo, la minima contrazione della vena fluida dell'aria ventilante e la massima liberazione dello scarto con il coltello 7 del gruppo separatore seguente che riceve le fibre trattate dal precedente settore cardante fisso 10. Le posizioni intermedie tra A e B rappresentano soluzioni di compromesso tra le due esigenze.

Si può notare che elemento cardante secondo l'invenzione ed illustrato nella realizzazione delle figure 2 e 3 ha caratteristiche di funzionamento assai interessanti e offre dei vantaggi sostanziali. Esso presenta la caratteristica di essere adattabile sia alla variazione di qualità delle fibre lavorate, sia alle esigenze di efficienza di depurazione dallo sporco e dalle fibre corte e che alla esigenza di contenere le perdite di materiale filabile a fibra lunga.

L'efficacia del gruppo separatore secondo l'invenzione è stata sperimentalmente provata utilizzando sulla stessa partita di cotone le configurazioni del coltello 6 di figura 1A e del coltello 71 di figura 2A, con uguali regolazioni delle distanze e degli altri parametri, nel primo elemento di trattamento del cilindro 5.

A partire da cotone russo 28 mm micronaire 4.9, con contenuti variabili di sporco e polvere tra 1.17 e 1.38% in peso e di fibre corte tra il 9.8 e 14.4%, e a parità di efficienze percentuali di rimozione dello sporco e della polvere in corrispondenza alla prima bocchetta 8, il contenuto di fibre filabili lunghe nel materiale raccolto in detta bocchetta è risultato, per la soluzione tecnica secondo la figura 2A, sostanzialmente minore rispetto alla soluzione di figura 1A, per valori oscillanti tra il 16 ed il 225 in meno. Il materiale raccolto dalla prima bocchetta 8, con il primo gruppo separatore con il coltello secondo la figura 1A, presentava un contenuto medio in fibre filabili attorno al 50% mentre, utilizzando il gruppo separatore secondo la figura 2A, tale contenuto medio era contenuto attorno al 40%.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di apertura e separazione delle impurezze per macchine di apertura o cardatura di materiale tessile in fiocchi, comprendente un elemento di supporto fisso (12,13,30,50) che sostiene coltelli separatori (6,7,26,46) associati ad elementi cardanti fissi (10,28,48) per la equalizzazione dei fiocchi e la rimozione delle impurezze, caratterizzato dal fatto che uno o più dei coltelli separatori è realizzato con una lama (71) che comprende nell'ordine una faccia esterna (74) di spoglia, uno spigolo acuto (75) e una faccia interna di guida (76), che si raccorda con lo spigolo ottuso (77) alla faccia interna (73) e che viene montato sul suo supporto (70) con la sua faccia interna (76) disposta rispetto alla tangente alla superficie (19) secondo un angolo (α') piccolo e con il vertice posto a valle del moto del cilindro.
2. 2. Gruppo di apertura e separazione delle impurezze per macchine di apertura o cardatura di materiale tessile in fiocchi secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il valore dell'angolo (α') è compreso tra 1° e 25°, preferibilmente tra 3° e 10°.
3. 3. Gruppo di apertura e separazione delle impurezze per macchine di apertura o cardatura di materiale tessile in fiocchi secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il coltello (71) viene montato sul suo supporto (70) con il suo spigolo ottuso (77) alla distanza minima dalla superficie (19) percorsa dalle punte della guarnizione (18).
4. 4. Gruppo di apertura e separazione delle impurezze per macchine di apertura o cardatura di materiale tessile in fiocchi secondo la rivendicazione 1-, comprendente un deflettore mobile posizionato sul supporto o cuneo di raccordo a monte (12,16,34) a precedere il coltello separatore (71), caratterizzato dal fatto che tale deflettore (80) di forma rastremata e con la sua faccia interna, presentata alla superficie (19) delle punte della guarnizione, costituita da due superfici sostanzialmente piane (81,82) raccordate con uno spigolo ottuso (83).
5. 5. Gruppo di apertura e separazione delle impurezze per macchine di apertura o cardatura di materiale tessile in fiocchi secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il deflettore (80) è re-' gistrabile angolarmente tra una posizione (A) di massimo accostamento alla superficie (19) ed una posizione (B) di massimo scostamento dalla superficie (19), e che nella posizione (A) di massimo accostamento la sua faccia interna piana (82) viene disposta rispetto alla tangente alla superficie (19) secondo un piccolo angolo (β) con il vertice posto a valle del moto del cilindro 5.
6. 6. Gruppo di apertura e separazione delle impurezze per macchine di apertura o cardatura di materiale tessile in fiocchi secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che l'angolo (β) nella posizione di massimo accostamento è compreso tra 1° e 25°, preferibilmente tra 3° e 10°.