DE69510807T2 - Verfahren und vorrichtung zum verpacken von kompressiblem isoliermaterial - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft das Packen von komprimierbarem Isoliermaterial zum Versenden und zum Lagern. Insbesondere betrifft die Erfindung das Aufwickeln eines komprimierbaren Isoliermaterials, so daß es zum wirksamen Versenden und Lagern einen stark komprimierten Zustand annimmt.
• Isolationsprodukte bestehen gewöhnlich aus einem faserigen oder porösen Grundstoff, der Wärmeübertragung durch Leitung im festen Körper und durch Strahlung behindert, und auch Zellen oder Leerräume aufweist oder bildet, die Wärmeübertragung durch Konvektion begrenzen. Diese Produkte enthalten dementsprechend notwendigerweise einen hohen Prozentsatz an Luft. Um die Isolationsprodukte wirksam vom Herstellort zum endgültigen Bestimmungsort zu transportieren und zu lagern, ist es wünschenswert, das Isoliermaterial erheblich zu komprimieren. Es muß Sorge getragen werden, die Isolation nicht übermäßig zu komprimieren, weil dies zu einem Verlust der Fähigkeit führen würde, die für den Isolationswert erforderliche Dicke wiederherzustellen, wenn die Verpackung entfernt wird. Glasfaser-Isolationsprodukte werden typischerweise entweder als flache oder gefaltete Platten in Beuteln oder als Wickel langer Isolierdecken verpackt.
• Bestehende Glasfaserisolations-Packmaschinen zum Aufwickeln faseriger Isolationsprodukte zu Wickeln weisen zwei allgemeine Typen auf. Beim ersten wird ein Dorn verwendet, an dem die vordere Kante der Isolierdecke zum Aufwickeln angebracht wird. Diese Maschinen sind in der Hinsicht etwas mangelhaft, daß sie den vorderen Teil der Decke typischerweise übermäßig komprimieren, was zu einem Verlust des Isolationswerts führt. Die andere Maschine für Isolierwickel ist die Riemenaufwickelmaschine, bei der ein Riemen verwendet wird, der um den Isolierwickel geschlungen wird, wenn er aufgewickelt wird. Die Riemenaufwickeleinrichtung weist eine Reihe von Rollen auf die den Weg des Riemens festlegen und die es ermöglichen, daß sich die Umlaufschleife des Riemens ausdehnt, um dem Anwachsen des Wickels während des Packvorgangs Rechnung zu tragen. Die Riemenaufwickeleinrichtung ist in der Hinsicht mangelhaft, daß es schwierig ist, die während des Aufwickelns auf das Isoliermaterial einwirkenden Kompressionskräfte genau zu steuern, was zu ungeeignet, nämlich übermäßig oder zu wenig komprimierten Isolierwickeln führt. Weiterhin sind sowohl die Riemenaufwickel- als auch die Dornmaschine hinsichtlich des Kompressionsgrades und damit hinsichtlich der Dichte der schließlich gewickelten Isolierpackung beschränkt.
• In WO-A-94/12417 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden spiralförmig gewickelter Rollen aus Streifen eines komprimierbaren Materials mit einem System von Riemenfördereinrichtungen beschrieben. Eine erste endlose Riemenfördereinrichtung über trägt die Streifen des komprimierbaren Materials zu einem Wickelraum, der durch die erste Riemenfördereinrichtung und eine geneigte zweite endlose Riemenfördereinrichtung, eine Kompressionsrolle und eine dritte endlose Riemenfördereinrichtung festgelegt ist. Wenn die erste endlose Riemenfördereinrichtung das komprimierbare Material überträgt, berührt es die geneigte zweite Fördereinrichtung, die unter einem spitzen Winkel zur ersten Fördereinrichtung angeordnet ist, wodurch das komprimierbare Material wieder auf sich selbst zurückgeführt wird und die spiralförmige Rolle gebildet wird. Wenn die ersten Wicklungen der spiralförmigen Rolle gebildet werden, wird das komprimierbare Material durch Berühren einer Kompressionsrolle unter Spannung und komprimiert gehalten. Nachdem ein ausreichender Kern der spiralförmig gewickelten Rolle gebildet wurde, wird das komprimierbare Material komprimiert und unter Spannung gehalten, indem die dritte Fördereinrichtung, die zwischen der Kompressionsrolle und der ersten Fördereinrichtung positioniert ist, aufgenommen wird. Diese dritte Fördereinrichtung kann bewegt werden, um einen größeren Wickelraum zu erzeugen, wenn sich der Durchmesser der Rolle erhöht.
• Die Erfindung sieht eine Isolationsaufwickelmaschine vor, bei der die Mängel der herkömmlichen Maschinen durch Ausüben einer im allgemeinen konstanten Kompressionskraft während des Aufwickelns des Isoliermaterials überwunden werden. Das Isoliermaterial wird auf einen Dorn aufgewickelt und von einem umlaufenden Riemen sowie vorzugsweise einem Paar entgegengesetzter Riemen, deren Spannung während des Aufwickelvorgangs erhöht wird, berührt.
• Gemäß dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Packen von komprimierbarem Isoliermaterial vorgesehen, wobei das Isoliermaterial in Berührung mit einem Dorn gefördert wird, das Isoliermaterial unter Bildung eines Isolierwickels auf den Dorn aufgewickelt wird, während auf das Isoliermaterial beim Aufwickeln mit einem umlaufenden Riemen Druck ausgeübt wird, wobei der Riemen so ausgelegt ist, daß er den entstehenden Wickel mit zunehmendem Wickeldurchmesser an einer zunehmenden Kontaktfläche berührt, und die Spannung des Riemens mit zunehmendem Wickeldurchmesser erhöht wird, um einen im wesentlichen konstanten Druck auf das Isoliermaterial aufrechtzuerhalten. Es gibt vorzugsweise zwei Riemen, deren Spannung erhöht wird, um einen im wesentlichen konstanten Druck auf das Isoliermaterial aufrechtzuerhalten.
• Die Verwendung zweier entgegengesetzter Riemen hilft dabei, die Isolation so zu steuern, daß ein Wickel um den Dorn herum gebildet wird, während der Druck auf den Wickel gesteuert wird. Durch das Erhöhen der Spannung an den Riemen mit zunehmendem Durchmesser des Wickels wird der Isolierwickel stark komprimiert, ohne daß der vordere Abschnitt der Isolierdecke übermäßig komprimiert wird. Es ist wünschenswert, einen konstanten Druck oder eine konstante Umfangsspannung auf das Isoliermaterial auszuüben, wenn sich die Größe des Wickels erhöht. Durch Erhöhen der Spannung in dem Riemen in ungefähr zum Durchmesser des Wickels proportionaler Weise kann die Umfangsspannung im wesentlichen konstant gehalten werden.
• Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die Riemen so gelagert, daß sie um wenigstens drei Rollen laufen, und die Spannung in den Riemen wird durch die Bewegung von wenigstens einer der Rollen gesteuert. Die gesteuerte Bewegung der beweglichen Rolle ändert den Weg der Riemen, wodurch die Spannung in den Riemen modifiziert wird. Im allgemeinen ist der durch die Riemen auf das Isoliermaterial ausgeübte Druck zur Spannung in den Riemen proportional. Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird die Spannung von einer Anfangsspannung auf einen Endwert erhöht, wobei der Endwert im Bereich des 1,2-Fachen bis etwa 2,0-Fachen der Anfangsspannung liegt, wenn sich der Durchmesser des Wickels erhöht. Der Endwert beträgt vorzugsweise etwa das 1,7-Fache der Anfangsspannung.
• Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in die Riemen durch Ablenkrollen eingegriffen, um den Umschlingungswinkel des Riemens um das Isoliermaterial zu erhöhen. Die Ablenkrollen ändern den Weg der Riemen, so daß sie gezwungen werden, eine längere Strecke um den Umfang des auf dem Dorn gebildeten Wickels zurückzulegen. Vorzugsweise wird die Ablenkrolle über weniger als die Hälfte der Zeitspanne, während der das Isoliermaterial aufgewickelt wird, in Eingriff mit dem Riemen gehalten. Nach dieser Zeit hat der Wickel eine solche Größe erreicht, daß der Umschlingungswinkel ausreicht, um zu ermöglichen, daß die Spannung des Riemens den Druck auf den auf dem Dorn gebildeten Wickel steuert.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ablenkrolle während der ersten Hälfte des Packzyklus in Eingriff gebracht. Vorzugsweise erfolgt dies während der ersten Drittels des Packzyklus.
• Gemäß dieser Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Packen von komprimierbarem Isoliermaterial mit einem drehbar gelagerten Dorn zum Aufwickeln des Isoliermaterials zu einem Wickel, einem Riemen, der so ausgelegt ist, daß er den auf dem Dorn gebildeten Wickel berührt und Druck auf den Wickel ausübt, und der so angeordnet ist, daß er den entstehenden Wickel mit zunehmendem Wickeldurchmesser an einer zunehmenden Kontaktfläche berührt, und einer Einrichtung zum Erhöhen der Spannung des Riemens mit zunehmendem Durchmesser und damit zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Drucks auf das Isoliermaterial vorgesehen.
• Fig. 1 ist eine schematische vordere Schnittansicht einer Vorrichtung zum Verpacken von komprimierbarem Isoliermaterial gemäß der Erfindung.
• Fig. 2 ist eine schematische Vorderansicht eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1 vor Beginn des Aufwickelvorgangs bei in Eingriff gebrachter Ablenkrolle.
• Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei das Isoliermaterial aufgewickelt wird.
• Fig. 4 ist eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, wobei der Wickel fast fertiggestellt ist.
• Fig. 5 ist eine schematische Vorderansicht des Dorns und eines Abstoßrings der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.
• Fig. 6 ist eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, wobei der obere und der untere Riemen aus dem Eingriff mit dem fertiggestellten Wickel genommen worden sind, um den Wickel vom Dorn abzunehmen.
• Fig. 7 ist eine schematische Vorderansicht einer alternativen Vorrichtung mit einem oberen Riemen und einer unteren Andruckwalze zum Verpacken komprimierbaren Isoliermaterials gemäß der Erfindung.
• Die Erfindung wird hinsichtlich des Packens von Glasfaser-Isoliermaterial beschrieben. Es sei bemerkt, daß das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Packen von Isoliermaterial eines anderen faserigen Materials, wie Steinwollefasern oder Polymeren oder eines anderen nicht faserigen Isoliermaterials, wie komprimierbaren Schäumen, verwendet werden können. Das zur Verwendung bei der Erfindung am besten geeignete Isoliermaterial ist eine Glasfaser-Gebäudeisolation geringer Dichte, die innerhalb des Bereichs von etwa 4,806 bis 11,213 kg/m³ (0,3 bis 0,7 Pfund je Kubikfuß) liegt. Die Erfindung kann unter Verwendung von Wickeln aufgewickelter Platten und auch von Wickeln einer zusammenhängenden Isolierdecke verwendet werden.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann ein Isoliermaterial, etwa eine Glasfaserdecke 10 durch ein geeignetes Fördersystem, etwa Vorkompressions-Fördereinrichtungen 12, in die Vorrichtung gemäß der Erfindung eingeführt werden. Die Vorkompressions-Fördereinrichtungen können allmählich zusammenlaufen, um die Luft langsam aus der Decke zu entfernen.
• Die Primärvorrichtung zum Aufwickeln der Decke besteht aus einem drehbar gelagerten Dorn 14 und entgegengesetzten Riemen 16 und 18. Der obere und der untere Riemen sind so gelagert, daß sie in entgegengesetzte Richtungen laufen, wenn sie die Isolierdecke berühren, und daß sie gegen die Isolierdecke drücken, um zu gewährleisten, daß die Rolle richtig komprimiert wird. Der obere Riemen ist so gelagert, daß er um drei obere Riemenrollen 20, 22 und 24 läuft, während der untere Riemen so gelagert ist, daß er um drei untere Riemenrollen 30, 32 und 34 läuft. Die obere Riemenrolle 24 ist zur vertikalen Bewegung gelagert und kann durch die Wirkung irgendeiner geeigneten Einrichtung, wie einer pneumatischen Vorrichtung 36, vertikal bewegt werden. Es sei bemerkt, daß zahlrei che andere Orientierungen oder Verfahren zum Steuern der Spannung in den Riemen verwendet werden können. In ähnlicher Weise kann die untere Riemenrolle 34 dafür ausgelegt sein, durch einen pneumatischen Zylinder 38 vertikal nach unten bewegt zu werden. Die Riemen können von einem beliebigen Typ sein, der dafür geeignet ist, fortlaufend eine Kraft auf das Isoliermaterial, wie ein Drahtgitter, Segeltuch und perforierte Gummiriemen, auszuüben und diesen eine Richtung zu geben.
• Wenn die Größe des Isolierwickels zunimmt, erhöht der vergrößerte Umschlingungswinkel um den Isolierwickel die auf alle Rollen einwirkende Kraft, was gewöhnlich dazu führt, daß die Spannung im Riemen erhöht wird. Die obere und die untere Riemenrolle sind beweglich gelagert, um Änderungen des Wegs des Riemens zu ermöglichen, und das Ausmaß des Widerstands gegen die auf die obere und die untere Rolle einwirkende Kraft wird durch das Positionieren der oberen und der unteren Rolle durch die pneumatischen Zylinder 36 und 38 gesteuert. Das Ausmaß des Widerstands gegen die Bewegung steuert die Spannung, und damit den Druck auf das aufgewickelte Isoliermaterial.
• Innerhalb des Umlaufwegs der zwei Riemen befindet sich eine obere Ablenkrolle 40 bzw. eine untere Ablenkrolle 42. Diese sind so gelagert, daß sie derart bewegt werden können, daß sie in Kontakt mit den Riemen gebracht werden und der Kontakt aufgehoben wird, und sie sind mit Einrichtungen, wie pneumatischen Zylindern 44 bzw. 46 versehen, um sie in Eingriff mit den Riemen zu bringen. Wie in Fig. 2 dargestellt, bewirkt das Eingreifen der oberen Ablenkrolle 40, daß der obere Riemen von dem geraden Weg zwischen den oberen Riemenrollen 20 und 22 abgelenkt wird. Durch das Eingreifen der Ablenkrollen wird auch die Spannung in den Riemen erhöht, und es wird dadurch auch zusätzlicher Druck auf die gerade aufgewickelte Isolierdecke ausgeübt. Wie in Fig. 3 dargestellt, bewirkt diese Ablenkung vom geraden Weg, daß der obere Riemen den Umschlingungswinkel um den Isolierwickel 50 (in Fig. 4 dargestellt), der auf den Dorn aufgewickelt wird, vergrößert. In ähnlicher Weise bewirkt das Eingreifen der unteren Ablenkrolle 42, daß der untere Riemen vom geraden Weg zwischen den unteren Riemenrollen 30 und 32 abgelenkt wird und daß der Umschlingungswinkel um die Isolierrolle vergrößert wird.
• Wie in Fig. 4 dargestellt, können die obere und die untere Ablenkrolle während der späteren Stufen des Aufwickelvorgangs zurückgezogen und aus dem Eingriff mit den Riemen gebracht werden, was in erster Linie daran liegt, daß der Umschlingungswinkel der Riemen wegen der Erhöhung der Größe des Wickels vergrößert ist. Während der Anfangsphase des Betriebs werden die Ablenkrollen in Eingriff gebracht, bevor das vordere Ende der Isolierdecke am Dorn angebracht wird. Wenngleich die Ablenkrollen während des ganzen Packzyklus in Eingriff sein können, werden sie vorzugsweise außer Eingriff gebracht, nachdem etwa ein Viertel der Isolierdecke auf den Dorn aufgewickelt worden ist.
• Wie in Fig. 5 dargestellt, kann der Dorn mit Öffnungen oder Luftlöchern 52 versehen sein, die über eine Leitung 54 an eine nicht dargestellte Vakuum- oder Druckluftquelle angeschlossen werden können. Während der Anfangsphase des Aufwickelvorgangs sind die Luftöffnungen vorzugsweise an eine Unterdruckquelle angeschlossen, um das Anbringen des Anfangsendes der Isolierdecke an dem Dorn zu erleichtern. Die Anfangsphase des Vorgangs wird durch drehendes Ansteuern des Dorns erleichtert. Nachdem die Isolierdecke vollständig aufgewickelt wurde, können die Luftlöcher an eine nicht dargestellte Überdruckquelle angeschlossen werden, um zu ermöglichen, daß der Wickel leichter von dem Dorn heruntergeschoben oder abgenommen werden kann. Es wurde herausgefunden, daß der Isolierwickel auch ohne Schmierung oder die Verwendung eines Kernrohrs abgenommen werden kann. Das Abstoßen der Rolle von dem Dorn wird vorzugsweise durch die Bewegung des Abstoßrings 56 entlang dem Dorn bewirkt. Der Abstoßring kann durch irgendeine Einrichtung, beispielsweise durch Kolben 58, betätigt werden. Es sei bemerkt, daß irgendeine Einrichtung, die geeignet ist, den fertigen Wickel vom Dorn abzunehmen, verwendet werden kann. Die Wickel können auch von Hand abgenommen werden. Vorzugsweise wird eine Umwicklung oder ein anderes geeignetes Verpackungs- oder Haltematerial auf den Wickel aufgebracht, bevor der Druck von dem oberen und dem unteren Riemen entfernt wird. Bei Verwendung von zwei Riemen (dem oberen und dem unteren) kann die Umwicklung eingefügt und um den fertigen Isolierwickel herum gewickelt werden, während sich dieser noch innerhalb der Begrenzungen durch den oberen und den unteren Riemen befindet.
• Das Abnehmen der Wickel vom Dorn wird erleichtert, falls der obere und der untere Riemen für ein Entkoppeln vom Dorn und vom Wickel gelagert sind. Der obere und der untere Riemen sind vorzugsweise für eine Bewegung nach Art einer sich öffnenden Klemme gelagert, wie in Fig. 6 dargestellt, um ein leichtes Abnehmen des Wickels zu ermöglichen. Vorzugsweise wird eine Umwicklung oder ein anderes geeignetes Verpackungsmaterial auf den Wickel aufgebracht, bevor der Druck vom oberen und vom unteren Riemen entfernt wird.
• Wie in Fig. 7 dargestellt, kann die Erfindung unter Verwendung nur eines Riemens und einer Hilfsvorrichtung in der Art einer Hilfsrolle 60 ausgeführt werden. Die Hilfsrolle bietet eine Fläche, auf die die Packung durch den oberen Riemen gedrückt werden kann. Die Hilfsrolle kann für eine Vertikalbewegung angebracht sein, um eine Vergrößerung der Packungsgröße zuzulassen, wenn das Isoliermaterial aufgewickelt wird. Es könnten auch zwei oder mehrere Hilfsrollen verwendet werden.
• Diese Erfindung wird beim Verpacken komprimierbarer Materialien des zur thermischen und akustischen Isolation verwendeten Typs als hilfreich angesehen werden.

Claims (16)

1. Verfahren zum Packen vom komprimierbarem Isoliermaterial (10), wobei

das Isoliermaterial (10) in Berührung mit einem Dorn (14) gefördert wird,

das Isoliermaterial (10) unter Bildung eines Isolierwickels (50) auf den Dorn (14) aufgewickelt wird,

auf das Isoliermaterial (10) während des Aufwickelns mit einem umlaufenden Riemen (16) Druck ausgeübt wird, wobei der Riemen so ausgelegt ist, daß er den entstehenden Wickel (50) mit zunehmendem Wickeldurchmesser an einer zunehmenden Kontaktfläche berührt, und

die Spannung des Riemens (16) mit zunehmendem Wickeldurchmesser erhöht wird, um im wesentlichen konstanten Druck auf das Isoliermaterial (10) aufrecht zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf das Isoliermaterial (10) während des Aufwickelns mit einem Paar von den Wickel (50) berührenden entgegengesetzten Riemen (16, 18) Druck ausgeübt wird, wobei die Spannung der Riemen erhöht wird, um im wesentlichen konstanten Druck auf das Isoliermaterial (10) aufrecht zu erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der bzw. jeder Riemen um mindestens drei Rollen läuft, von denen eine bewegbar gelagert ist, und wobei die Riemenspannung durch Steuerung der Bewegung dieser Rolle gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Spannung auf einen Endwert erhöht wird, der im Bereich des 1,2-2,0-Fachen der Anfangsspannung liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Riemen (16) bzw. mindestens ein Riemen (16, 18) mit einer Ablenkrolle (40, 42) in Eingriff gebracht wird, um den Umschlingungswinkel des Riemens (16, 18) um das Isoliermaterial (10) zu erhöhen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Ablenkrolle (40, 42) über mindestens die Hälfte der Zeitspanne, während der das Isoliermaterial (10) aufgewickelt wird, in Eingriff gebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Dorn (14) mit Öffnungen (52) versehen ist, durch die Unterdruck ausgeübt wird, um die Befestigung des vorderen Endes der Isoliermatte (10) an dem Dorn (14) zu erleichtern.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Dorn (14) mit Öffnungen (52) versehen ist, durch die Gas geblasen wird, um das Abnehmen des Isolierwickels (50) von dem Dorn (14) zu erleichtern.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Isoliermaterial (10) fasrig ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das fasrige Isoliermaterial vor der Zuführung komprimiert wird.

11. Vorrichtung zum Verpacken von komprimierbarem Isoliermaterial (10) mit einem drehbar gelagerten Dorn (14) zum Packen des Isoliermaterials (10) zu einem Wickel (50),

einen umlaufenden Riemen (16), der so ausgelegt ist, daß er auf den auf dem Dorn (14) entstehenden Wickel (50) Druck ausübt, und so angeordnet ist, daß er den entstehenden Wickel (50) mit zunehmendem Wickeldurchmesser an einer zunehmenden Kontaktfläche berührt, und

einer Einrichtung zum Erhöhen der Spannung des Riemens (16) mit zunehmenden Durchmesser des Wickels (50) und damit zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Drucks auf das Isoliermaterial (10).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 mit einem Paar von entgegengesetzten Riemen (16, 18), die so ausgelegt sind, daß sie den auf dem Dorn (14) entstehenden Wickel (50) berühren und Druck auf ihn ausüben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei der bzw. jeder Riemen (16, 18) um mindestens drei Rollen läuft und mindestens eine der Rollen in jeder Gruppe von drei bewegbar gelagert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei in Eingriff mit dem Riemen (16) bzw. mindestens einem der Riemen (16, 18) eine Ablenkrolle (40, 42) gelagert ist, um den Umschlingungswinkel des Riemens (16, 18) um den auf dem Dorn (14) entstehenden Wickel aus Isoliermaterial (10) zu erhöhen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Dorn (14) mit an eine Unterdruckvorrichtung angeschlossenen Öffnungen (52) versehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Dorn (14) mit an ein Gebläse angeschlossenen Öffnungen (52) versehen ist.