Die Erfindung betrifft eine Abtragwalze zum mechanischen öffnen von Faserballen. Die Abtragwalze umfasst eine um eine Wellenachse rotierbare Welle und an dieser Welle befestigte Zahnscheiben. Die Zahnscheiben sind an ihrem äusseren Umfang mit Zähnen versehen.

Abtragwalzen werden in sogenannten Ballenabtragmaschinen oder Ballenöffnern eingesetzt um Fasern oder Faserflocken aus gepressten Faserballen heraus zu lösen. Da- zu werden eine oder mehrere Abtragwalzen über die Faserballen hinweg bewegt. Aus dem Stand der Technik sind auch Ballenöffner bekannt, bei denen die Faserballen an einer ortsfesten Abtragwalze vorbei bewegt werden.

Dabei greifen die Zähne der Abtragwalze in die Faserballen ein und reissen oder zupfen aufgrund der Rotation der Abtragwalze Fasern respektive Faserflocken aus dem Faser- ballen heraus. Die Ballenabtragmaschine steht am Anfang von Verfahrenslinien in einer Spinnereivorbereitung (Putzerei) zur Verarbeitung von Fasergut, beispielsweise Baumwolle oder synthetische Fasern oder deren Mischungen, und hat einen entscheidenden Einfluss auf die Kontinuität der Abläufe innerhalb der Spinnereivorbereitung. In der Ballenabtragmaschine wird das in Ballen angelieferte Fasergut durch ein Abtragen von Fa- serflocken von den Ballen gelöst und in ein pneumatisches Transportsystem übergeben. Das pneumatische Transportsystem bringt die Faserflocken durch Rohrleitungen zu den nachfolgenden Reinigungsmaschinen.

Zwischen der Abtragwalze und dem Faserballen ist normalerweise ein Rost vorgesehen. Die Zähne der Abtragwalze greifen durch den Rost hindurch. Dabei dient der Rost als ein Rückhalteelement für die Faserballen. Durch die Rostelemente, welche auf der Oberfläche der Faserballen aufliegen, wird verhindert, dass durch die Zähne der Abtragwalze zu grosse oder unregelmässige Faserflocken aus den Faserballen herausgerissen werden. Aus dem Stand der Technik sind vielerlei Ausführungen von Abtragwalzen bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 0 058 781 eine Abtragwalze, bei welcher die Zahnscheiben an halbkreisförmigen Schalen befestigt sind. Jeweils zwei dieser Halbschalen

BESTÄTIGUNGSKOPIE umfassen die Welle der Abtragwalze und sind derart aneinander befestigt, dass sich zwischen den Halbschalen und der Welle ein Presssitz ergibt.

Nachteilig an der offenbarten Bauweise der Abtragwalze ist die aufwändige Konstruktion der Halbschalen und die durch einen Presssitz lösbare Befestigung der Zahnschei- ben, welche sich auch im Betrieb lösen kann.

Eine weitere Ausführung einer Abtragwalze offenbart die CH 669 214. Die Zahnscheiben sind dabei wendeiförmig ausgebildet. Die Zahnscheiben werden aus einem Blech kreisförmig ausgestanzt und mit einem Öffnungsschnitt versehen, um anschliessend zu einer Wendel aufgebogen zu werden. Als Alternative offenbart die CH 669 214 auch eine wendeiförmige Anordnung von einzelnen Zähnen. Der Wendel wie auch die einzelnen Zähne werden durch Schweissen auf einem walzenförmigen Grundkörper befestigt. Die Wendel werden links- oder rechtsdrehend auf dem Grundkörper angeordnet. Durch die wendeiförmige Anordnung der Zähne soll ermöglicht werden, eine gleich- mässige Abtragung von Faserflocken über eine bestimmte Breite zu erreichen. Die Steigung der Wendel entspricht dabei dem Abstand zwischen zwei Rostelementen, durch welche die Zähne der Abtragwalze hindurchgreifen.

Nachteilig an der offenbarten Konstruktion ist, dass nach Beenden eines Umganges der Abtragwalze der nachfolgende Zahn eines nächsten Umganges einen Rücksprung des Abtragungsortes über die gesamte Breite zwischen zwei Rostelementen bewirkt.

Dadurch werden die Oberflächen der Faserballen zwischen zwei Rostelementen jeweils nur in einer Richtung bearbeitet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine in ihrer Konstruktion einfache Abtragwalze zu schaffen, welche einen kontinuierlich über die Oberfläche der Faserballen wandernden Abtrag ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine neuartige Abtragwalze vorgeschlagen mit einer um eine Wellenachse rotierbaren Welle und an dieser Welle befestigten kreisförmigen Zahnscheiben, welche an ihrem äusseren Umfang mit Zähnen versehen sind. Die Zahnscheiben weisen eine elliptisch geformte, zentrische Aussparung auf mit welcher sie die Welle ringförmig umschliessen. Dabei weisen die Zahnscheiben eine Neigung gegen die Wellenachse auf.

Die Zahnscheiben weisen eine zentrische elliptische Aussparung auf. Die dabei ver- wendete Form der elliptischen Aussparung ist symmetrisch. Die Ellipse weist eine grösste Länge auf, welche auf einer ersten Achse liegt. Die kürzeste Länge der Ellipse liegt bei einer symmetrischen Form auf einer senkrecht zur ersten Achse angeordneten zweiten Achse. Der Wellendurchmesser entspricht der kleinsten Länge der elliptischen Aussparung in den Zahnscheiben, wobei ein geringfügiges Spiel vorgesehen ist zwi- sehen der Aussparung und der Wellenoberfläche. Die kleinste Länge der elliptischen Aussparung ist somit geringfügig grösser als der Durchmesser der Welle um eine einfache Montage der Zahnscheiben auf der Welle zu ermöglichen. Die grösste Länge der elliptischen Aussparung entspricht dem Umfang der Welle gemessen bei einem

Schrägschnitt unter demselben Winkel welcher für die Neigung der Zahnscheiben vor- gesehen ist. Werden nun die Zahnscheiben auf die Welle geschoben, so wird durch die grösste Länge der elliptischen Aussparung automatisch eine Neigung gegen die Wellenachse erreicht, wenn die elliptische Aussparung mit ihrer Innenfläche auf der Oberfläche der Welle zur Anlage gebracht wird. Die grösste Länge der elliptischen Aussparung der Zahnscheibe ist demnach derart zu wählen, dass sich ein bestimmter Nei- gungswinkel der Zahnscheibe auf der Welle gegen die Wellenachse ergibt.

Die zur Befestigung der Zahnscheiben vorgesehene Welle kann eine Vollwelle oder auch eine Hohlwelle sein. Denkbar ist auch die Verwendung eines wellenartigen kreisförmigen Skeletts, welches von den Zahnscheiben mit ihrer Aussparung ringförmig umschlossen wird.

In einer bevorzugten Ausführung sind die Zahnscheiben in Ihrer Abfolge in Richtung der Wellenachse um einen bestimmten Winkel gegeneinander in radialer Richtung verdreht. Die einzelnen hintereinander auf der Welle angeordneten Zahnscheiben sind in ihrem Aufbau identisch. Um jedoch bessere Laufeigenschaften für die Abtragwalze zu erreichen sind die Zahnscheiben in ihrer radialen Anordnung verschieden. Dadurch wird erreicht, dass nicht alle Zahnscheiben mit einem Zahn gleichzeitig in die Faserballen eingreifen. Durch die radiale Verdrehung wird erreicht, dass ein Zahn der ersten Zahn- scheibe in den Faserballen eingreift und erst nachdem die Welle weitergedreht wurde ein Zahn der nachfolgenden Zahnscheibe in den Eingriff kommt. Damit wird auch erreicht, dass über die gesamte Länge der Abtragwalze gesehen ein kontinuierlicher Faserabtrag von den Faserballen erfolgt. Auch wird durch den gestaffelten Eingriff der ein- zelnen Zahnscheiben eine Übertragung von Vibrationen verringert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Zahnscheiben in der elliptischen Aussparung an der Stelle eines grössten Durchmessers einen Vorsprung auf. Besonders bevorzugt weisen die Zahnscheiben in der elliptischen Aussparung an der Stelle eines grössten Durchmessers zwei sich gegenüberliegende Vorsprünge auf. Die Vorsprünge sind dabei so bemessen, dass die lichte Weite der Aussparung an der Stelle der Vorsprünge oder des einen Vorsprungs nicht kleiner ist als die kleinste Länge der Aussparung. Dadurch wird erreicht, dass die Zahnscheiben trotz der Vorsprünge auf die Welle aufgeschoben werden können. Die Welle weist an ihrer Oberfläche Vertiefungen auf, welche die Vorsprünge entsprechend aufnehmen. Die Abmessungen der Vertiefungen in der Wellenoberfläche sind in ihren Dimensionen auf die Vorsprünge der Zahnscheiben abgestimmt. In der Folge können die Zahnscheiben auf die Welle aufgeschoben werden und in ihrer vorbestimmten Position mit Hilfe der Vorsprünge in die Vertiefungen in der Wellenoberfläche eingerastet werden. Die Vertiefungen in der Wel- lenoberfläche sind entsprechend einer bestimmten radialen Verdrehung der aufeinanderfolgenden Zahnscheiben in Richtung der Wellenachse schraubenförmig angeordnet. Dadurch wird eine einfache Montage der Zahnscheiben ermöglicht und es kann auf aufwändige Montagehilfen verzichtet werden. Der Vorsprung der Zahnscheibe bildet im Zusammenspiel mit der Vertiefung in der Wellenoberfläche eine formschlüssige Verbindung. Dies führt dazu, dass durch die Vorsprünge und die Vertiefungen eine Kraftübertragung von der Zahnscheibe auf die Welle erfolgen kann. Die Zahnscheiben sind durch Schweissen oder Kleben in ihrer Position auf der Welle gesichert. Die vorgesehene Sicherung der Zahnscheiben auf der Welle durch geeignete Mittel dient einzig der Verharrung der Zahnscheiben in ihrer Position. Entsprechend kann eine einfache Sicherung vorgenommen werden, beispielsweise durch einfache Schweisspunkte oder auch nur punktuell aufgebrachte Klebstoffe. Eine Kraftübertragung muss nicht durch ein entsprechendes Befestigungsmittel wie Schrauben oder Schweissnähte sichergestellt werden, da eine formschlüssige Verbindung zwischen Welle und Zahnscheibe besteht. In einer weiteren Ausführungsform ist die Welle als ein Rohr ausgebildet und die Vertiefungen sind als durchgehende Löcher angelegt. Die in den Zahnscheiben angeordneten Vorsprünge werden durch die Löcher im Mantel der als ein Rohr ausgeführten Welle entsprechend aufgenommen. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Zahnscheiben eine Neigung gegen die Wellenachse um einen Winkel von 5° bis 20° auf. Der Neigungswinkel wird gegen eine zur Längsrichtung der Wellenachse senkrechte Ebene gemessen. Dabei kann der Neigungswinkel in die eine oder andere Richtung gemessen werden. Die Grösse des Neigungswinkels wird durch die grösste Länge der elliptischen Aussparung der Zahn- Scheiben bestimmt. Bevorzugterweise werden die Zahnscheiben einer Abtragwalze mit der gleichen Neigung, also mit demselben Neigungswinkel gefertigt. Es ist jedoch denkbar die Neigung zwischen den einzelnen Zahnscheiben oder Bereichen der Abtragwalze zu variieren. Durch die Neigung der Zahnscheiben wiederum wird die Abtragbreite einer einzelnen Zahnscheibe bestimmt. Dies beeinflusst die Bauweise des Ros- tes respektive den Abstand zwischen den einzelnen Rostelementen, zwischen welchen die Zähne der Zahnscheiben hindurchgreifen. Werden die Zahnscheiben einer Abtragwalze mit verschiedenen Neigungswinkeln auf der Welle befestigt, ist der verwendete Rost entsprechend anzupassen. Besonders bevorzugt sind alle Zahnscheiben einer Abtragwalze mit einem identischen Neigungswinkel von 9° auf der Welle angeordnet.

Die radiale Verdrehung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zahnscheiben ist um einen Winkel von 6° bis 36° vorgesehen. Dadurch ergibt sich nach einer bestimmten Anzahl von Zahnscheiben ein voller Umgang. Beispielsweise ist bei einem Winkel der Verdrehung von 36° die zehnte Zahnscheibe identisch mit der ersten Zahnscheibe an- geordnet. Der Winkel der Verdrehung wird abhängig von der Anzahl Zahnscheiben auf der gesamten Abtragwalze gewählt, sodass sich eine ganze Anzahl von Schraubenlinien ergibt. Besonders bevorzugt sind die einzelnen Zahnscheiben mit einem Winkel gegeneinander verdreht, welcher dem n-ten Teil von 360° oder einem Vielfachen davon entspricht, wobei n für die Anzahl der Zahnscheiben auf der Abtragwalze steht. Dadurch wird die durch die Neigung der Zahnscheiben entstehende dynamische Unwucht ausgeglichen. Zu jeder Zahnscheibe ist zur Kompensation eine entgegengesetzt geneigte Zahnscheibe vorhanden. Dabei können die Zahnscheiben auch spiegelbildlich auf der Welle angeordnet werden, wobei sich die Verdrehungsrichtung nach einem Umlauf ändert. Auch können die Zahnscheiben an den äusseren Enden der Abtragwalze eine andere Verdrehung aufweisen als die Zahnscheiben welche in der Mitte der Welle angeordnet sind.

Die Zahnscheiben umfassen jeweils zwischen vier und zwölf Zähnen. Die Zähne sind auf dem äusseren Umfang der Zahnscheiben angeordnet. Der äussere Umfang der zahnscheiben ist kreisförmig ausgebildet, im Gegensatz zur Aussparung. Dadurch ist eine rotationssymmetrische Anordnung der Zähne möglich. Bevorzugterweise hat eine Zahnscheibe sechs Zähne. Die Zähne sind an ihrer äusseren Oberfläche einer Wärmebehandlung unterzogen um ihnen eine bestimmte Verschleissfestigkeit zu verleihen. Als Wärmebehandlung kommen eine Vergütung oder Härtung zur Anwendung. Es sind jedoch auch andere Verfahren zur Erhöhung der Verschleissfestigkeit denkbar, wie beispielweise eine Beschichtung anstelle der Wärmebehandlung. Eine genügende Ver- schleissf estig keit kann unter Umständen auch durch die entsprechende Auswahl des zu verwendenden Werkstoffes erreicht werden.

Die Zähne weisen vorzugsweise eine äussere Formgebung auf, welche einen Betrieb der Abtragwalze in beide Richtungen ermöglicht. Dadurch kann die Abtragwalze in bei- den Richtungen über die Faserballen hinwegbewegt und diese auch in beiden Richtungen abgetragen werden.

In einer alternativen Ausführungsform ist es auch denkbar, dass die Zahnscheiben in der elliptischen Aussparung an zumindest einer Stelle einen Rücksprung und die Welle an ihrer Oberfläche Erhebungen aufweisen, wobei der Rücksprung der Zahnscheibe im Zusammenspiel mit der Erhebung in der Wellenoberfläche eine formschlüssige Verbindung bildet. Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Zahnspitzen der Zähne auf einer ellipsenförmigen Hüllkurve der Zahnscheiben liegen, wobei die Zahnscheiben derart auf der Welle unter dem Neigungswinkel α befestigt sind, dass die Zahnspitzen der Zähne auf einem kreisförmigen Hüllkreis der Abtragwalze mit einem Hüllkreisdurchmesser D zu liegen kommen. Damit wird gewährleistet, dass alle Zahnspitzen gleich tief in den abzutragenden Ballen eingreifen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer beispielhaften Ausführungsform erklärt und durch Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 Schematische Darstellung einer Abtragwalze

Fig. 2 Schematische Darstellung einer Seitenansicht und einer Draufsicht einer Abtragwalze

Fig. 3 Schematische Darstellung einer Zahnscheibe einer Abtragwalze

Fig. 4 Schematische Darstellung einer Welle einer Abtragwalze

Figur 1 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht einen Teil einer Abtragwalze 1. Die Abtragwalze 1 umfasst eine Welle 2 mit einer Wellenachse 3 und auf der Welle 2 angeordneten Zahnscheiben 4. Die Welle 2 ist als eine Vollwelle dargestellt, kann jedoch auch als eine Hohlwelle oder andersartige geeignete Form eines kreisför- migen Grundkörpers verwendet werden. Die Zahnscheiben 4 sind an ihrem äusseren Umfang mit sechs Zähnen 5 versehen. Die Zahnscheiben 4 sind in einem gleichmässi- gen Abstand auf der Welle 2 angeordnet. Gegenüber der Wellenachse 3 sind die Zahnscheiben 4 geneigt angebracht. Zusätzlich ist eine nachfolgende Zahnscheibe 4 gegenüber einer vorangehenden Zahnscheibe 4 verdreht angeordnet. Dadurch ergibt sich in Längsrichtung der Wellenachse 3 gesehen ein radialer Versatz der Zähne 5 von aufeinanderfolgenden Zahnscheiben. Da die Zahnscheiben 4 identisch gebaut sind, ergibt sich auch eine radiale Verdrehung der Neigung um die Wellenachse 3.

Figur 2 zeigt schematisch in der linken Darstellung eine Seitenansicht und in der rech- ten Darstellung eine Draufsicht einer Abtragwalze 1. Die linke Darstellung zeigt einen Ausschnitt einer Abtragwalze 1 mit vier auf einer Welle 2 angebrachten Zahnscheiben 4. Die Welle hat einen Aussendurchmesser C. Die Zahnscheiben 4 sind mit einem Nei- gungswinkel α auf der Welle 2 befestigt. Der Neigungswinkel α ist bei allen vier dargestellten Zahnscheiben 4 gleich. Wie aus der rechten Darstellung erkennbar sind jedoch die Zahnscheiben 4 in ihrer Abfolge mit einer radialen Verdrehung mit dem Winkel ß angeordnet. Da die Zahnscheibe 4 identisch gebaut sind ergibt sich aus der Verdrehung ß ein Versatz der Zähne 5 der aufeinander folgenden Zahnscheiben 4 ebenfalls um den Winkel ß. In der Kombination von Neigungswinkel α und dem Winkel der Verdrehung ß ergibt sich eine optisch scheinbar veränderte Neigung der Zahnscheibe 4 gegen die Wellenachse 3. Dies liegt darin begründet, dass durch die Verdrehung zwei sich aufeinander folgender Zahnscheiben 4 die Ebene in welcher die geneigte Zahnscheibe 4 liegt ebenfalls um die Wellenachse 3 gedreht wird. Bedingt durch die Neigung α der Zahnscheibe 4 überstreicht diese bei einem Umgang der Abtragwalze in der Längsrichtung der Wellenachse einen Arbeitsbereich E. Dieser Arbeitsbereich E entspricht in seinen Abmessungen der lichten Weite zwischen zwei Rostelementen durch welche die Zahnscheibe 4 mit ihren Zähnen 5 hindurchgreift, wobei beidseitig ein, der Arbeitsweise der Maschine angepasstes Spiel zwischen Rostelement und Zahnscheibe 4 vorgesehen ist.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Zahnscheibe 4 einer Abtragwalze. Die Zahnscheibe 4 ist ringförmig. Auf der Aussenfläche AF, sind sechs Zähne 5 angeord- net. Die Zähne 5 sind am Umfang der Zahnscheibe 4 in gleichmässigen Abständen angebracht. Die Zähne 5 haben eine Form, welche einen Betrieb der Abtragwalze in beide Drehrichtungen erlaubt. Die Zähne 5 sind derart symmetrisch geformt, dass sich bei Rotation der Zahnscheibe 4 in beiden Drehrichtungen die gleiche Wirkung entfaltet. Im Zentrum der Zahnscheibe 4 ist eine Aussparung 6 vorgesehen. Die Aussparung 6 ist von elliptischer Form und weist eine kleinste Länge B in einer ersten Achse 9 und eine grösste Länge A in einer zweiten Achse 8 der Ellipse auf. Die erste Achse 9 und die zweite Achse 8 stehen senkrecht zueinander, wodurch sich eine achssymmetrische elliptische Form der Aussparung 6 ergibt. Die elliptische Aussparung 6 ist zentrisch zu einer elliptischen Hüllkurve 11 der Zahnscheibe 4 angelegt, auf welchem die Zahnspit- zen 5a der Zähne 5 der Zahnscheibe 4 liegen. Die ellipsenförmige Hüllkurve 11 der jeweiligen Zahnscheibe 4, auf welchem die Zahnspitzen 5a liegen, ist dabei so gewählt, dass sich im befestigten Zustand der Zahnscheibe 4 auf der Welle 2 unter einem Nei- gungswinkel α die Zahnspitzen 5a in einem kreisförmigen Hüllkreis H mit einem Hüllkreisdurchmesser D der Abtragwalze 1 verlaufen.

Damit wird sichergestellt, dass alle Zahnspitzen 5a gleich tief in die Ballen eingreifen und alle Zähne 5 gleich viel Material abtragen.

In der zweiten Achse 8 der grössten Länge A der Aussparung 6 ist ein Vorsprung 7 vorgesehen. Der Vorsprung 7 ist in seinen Abmessungen derart gewählt, dass die grösste Länge A minus der Höhe des Nockens 7 der Aussparung 6 nicht kleiner wird als die kleinste Länge B der Aussparung 6. Dies trifft auch dann zu, wenn auf jeder Seite der Aussparung 6 in der zweiten Achse 8 ein Vorsprung 7 vorgesehen wird.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Welle 2 einer Abtragwalze mit einem Durchmesser C. Der Durchmesser C der Welle 2 ist geringfügig kleiner als die kleinste Länge B der Aussparung 6 einer Zahnscheibe 4 (siehe Figur 3). Dadurch wird ein einfa- ches Aufschieben der Zahnscheiben auf die Welle 2 ermöglicht. In der Oberfläche der Welle 2 sind Vertiefungen 10 vorgesehen. Durch die Vertiefungen 10 werden die Positionen der Zahnscheiben auf der Welle 2 festgelegt und damit auch die Grösse der Verdrehung zwischen aufeinanderfolgenden Zahnscheiben. Die Vertiefungen 10 sind in ihren Abmessungen auf die Vorsprünge 7 (siehe Figur 3) abgestimmt, sodass sich bei Eingriff der Vorsprünge 7 in die Vertiefungen 10 ein Formschluss zwischen Welle 4 und Zahnscheibe bildet. Entsprechend der vorgesehenen Verdrehung von aufeinanderfolgenden Zahnscheiben sind die Vertiefungen in ihrer Abfolge schraubenförmig in der Oberfläche der Welle 2 angeordnet.

Legende

1 Abtragwalze

2 Welle

3 Wellenachse

4 Zahnscheibe

5 Zahn 5a Zahnspitze

6 Aussparung

7 Vorsprung

8 Erste Achse der Ellipse

9 Zweite Achse der Ellipse

10 Vertiefung

11 Ellipsenförmige Hüllkurve der Zahnspitzen 5a

A Grösste Länge der Aussparung

B Kleinste Länge der Aussparung

C Durchmesser der Welle

D Hüllkreisdurchmesser der Abtragwalze

E Arbeitsbereich einer Zahnscheibe

F Grösste Länge des Zahnspitzenhüllkreises G Kleinste Länge des Zahnspitzenhüllkreises

H Hüllkreis Abtragwalze

AF Aussenfläche

α Neigungswinkel

ß Winkel der Verdrehung