Ringläufer . Bei der Gestaltung der Ringläufer für Ringspinn maschinen stellt sich die Aufgabe, die Tangential- kraft, die über das Spinngut von den Wickelspulen her auf den Ringläufer übertragen wird, mit der ra dialen Komponente der Fliehkraft und der dadurch erzeugten Reibung ins Gleichgewicht zu setzen. Un ter normalen Funktionsbedingungen unterscheidet sich die Winkelgeschwindigkeit des Läufers an einer Ringspinnmaschine nur wenig von der Winkelge schwindigkeit der Spule. Die- Differenz wird durch die Liefergeschwindigkeit des Streckwerkes be stimmt. Nimmt die Läuferreibung zu, so muss die gesamte Zunahme durch eine Erhöhung des Faden zuges zwischen Läufer und Ring gedeckt werden.
Da nun die Reibung bei konstantem Reibungskoeffizient zwischen Ring und Läufer im wesentlichen von der Fliehkraft abhängt, sind einer Steigerung der Spinn geschwindigkeit an der Ringspinnmaschine enge Grenzen gesetzt, soll nicht die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens durch eine Zunahme der Fadenbrüche gefährdet werden. Die Fadenspannungen zwischen Läufer und Spule dürfen einen für jedes textile Gut unterschiedlichen Grenzwert nicht überschreiten, wenn die Fadenbruchzahlen sowohl in diesem Ab schnitt wie auch im Abschnitt zwischen Streckwerk und Führungsring innerhalb wirtschaftlich tragbarer Grenzen bleiben sollen.
In Erkenntnis des Problems, dass eine Erhöhung der Spinngeschwindigkeit und damit eine Verminderung der Maschinenzahl bei gleichbleibender Produktion nur möglich ist, wenn es gelingt, die Reibung zwischen Läufer und Ring herabzusetzen, wurden zahlreiche Vorschläge be kannt. Ein Teil dieser Vorschläge läuft darauf hin aus, durch schmiertechnische Massnahmen, wie ka pillare Durchdringung des Ringmaterials mit Schmierstoffen, Kondensation von Ölnebel oder Ver wendung besonderer Läuferfette, diese Reibungs- grösse herabzusetzen. Man war bisher der Meinung, dass der Schmierung zwischen dem Läufer und dem Ring eine grundsätzliche und sehr grosse Wichtig keit zukomme.
Nur auf diese Weise ist es erklärbar, dass selbst von berufensten Fachleuten der Frage der Fettqualität und des zur Schmierung verwende ten Öles ausserordentliche Bedeutung beigemessen wurde, ebenso der Art wie dieses Schmiermittel an den Einsatzort gebracht wurde.
Es gelang nun zu zeigen, dass sowohl die Schmiermittel wie auch allfällig in Form von Flaum zwischen Ring und Läufer gelangende Baumwoll- oder andere Fäden eine Aufkohlung in den Läufer flächen bewirken, da an den gegenseitigen Rei bungsflächen trotz relativ kleiner Geschwindigkeiten von einigen zehn Metern derart hohe Temperaturen auftreten, dass sich zwischen den Reibungsflächen eine Verschweissung bildet. Diese hohen Temperatu ren der Laufflächen ziehen eine Ausscheidung von Kohlenstoff des Schmiermittels nach sich und da mit ein Aufkohlen der Laufflächengebiete.
Im Gegensatz zu der weit verbreiteten Meinung, es handle sich um eine sogenannte nasse Reibung zwischen Ring und Läufer, d..h. eine Reibung, wel che ein Schmiermittel bedinge, konnte durch Ver suche nachgewiesen werden, dass diese Reibung trotz Schmiermittelzufuhr völlig trocken ist und nur unter besten Trockenlaufbedingungen entsprechend kleine Reibungskoeffizienten erzielbar sind.
Andere Vorschläge fallen in Richtung der Geo metrie des Ringquerschnittes und des Läuferquer schnittes, wobei die besonderen Fragen der effekti ven Stellung des Läufers im Spinnvorgang und seine Reaktion auf unterschiedliche Fadenzustände wäh rend des Spinnvorganges Beachtung finden. Ein ge naues Studium der mit den Reibungskoeffizienten zusammenhängenden Probleme zeigte weiterhin, dass geringfügige Ungenauigkeiten in der Lagerung von Ring und Spindel oder im kinematischen Ablauf der Ringbankbewegung an der Ringspinnmaschine zy klische Veränderungen der radialen und tangentialen Komponenten der Fadenzugkraft hervorrufen kön nen.
Ein Schwanken des Reibungskoeffizienten, wie es besonders bei neuen Läufern und stark abge nützten Ringen beobachtet werden kann, äussert sich stets in einer Zunahme der Fadenbruchzahl. Die technische Aufgabe ist somit in zwei Richtungen formuliert : sie verlangt zur Erhöhung der Leistung der Ringspinnmaschine eine Verminderung des Rei bungskoeffizienten zwischen Läufer und Ring, aber auch dessen Konstanthaltung im Umlauf um den Ring über längere Betriebsabschnitte hinaus.
Trotz vieler Versuche ist es bis heute nicht ge lungen, einen entscheidenden Fortschritt hinsichtlich der Spinngeschwindigkeit zu erzielen. Ring und Läu fer werden aus verschiedenen stahlartigen Werkstof fen hergestellt. Die Meinung der Fachwelt über die optimalen metallischen Paarungen ist noch völlig unentschieden. Die Streuung der textiltechnischen Bedingungen im Einzelnen scheint grösser zu sein als der von der Werkstoffseite her ausübbare Ein- fluss.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Gestal tung des Ringes an einer Ringspinnmaschine, die geeignet ist, die heute in der Praxis bekannten Ge schwindigkeitsgrenzen zu erhöhen und damit höhere Spinngeschwindigkeiten zuzulassen, ohne die Faden bruchzahl unangemessen zu steigern.
Der erfindungsgemässe Ringläufer zeichnet sich dadurch aus, dass er mindestens teilweise eine Ober flächenschicht aufweist, deren Schmelzpunkt über 1500 C liegt, und dass diese Oberflächenschicht mindestens teilweise als Lauffläche vorgesehen ist.
Es ist aus der Uhrenindustrie grundsätzlich be kannt geworden, als Lagerteile Rubine zu verwen den. Die Eigenschaft der Temperaturbeständigkeit dieser Stoffe wird jedoch bei Uhren nicht bean sprucht, da die zu lagernden Teile sehr leicht sind und keine grossen Reibungskräfte entstehen. Zudem ist das ganze Lagerungsproblem im Uhrwerk ein ganz anderes, indem bei der Lagerung von Uhren teilen die Oberflächenspannung des Schmiermittels in der gleichen Grössenordnung liegt wie die durch das Gewicht der bewegten Teile auf diese Schmier mittel-Oberflächen ausgeübten Kräfte.
Es musste daher bei der vorliegenden Erfindung nicht nur das altbekannte Vorurteil, es gehe nicht ohne Fettschmierung zwischen Läufer und Ring, überwunden werden, sondern auf Grund der Er kenntnis, dass ein vollständiger Trockenlauf prak tisch nicht zu umgehen sei, ein für diesen sich eib nender Stoff gefunden werden.
Dass dieser zufällig dem in der Uhrenindustrie für Lagerungen verwen deten Rubin entspricht. tut der Erfindung keinen Abbruch, da es sich, wie erläutert, bei der Lagerung in Uhren um ein ganz anderes Lagerungsphänomen handelt, bei welchem keine trockene Reibung vor- liegt und auch ganz andere Gebiete der Geschwin digkeit befahren werden, in welchen keine ausseror- dentlich hohen Temperaturen, nämlich Schweisstem- peraturen von Stählen, zwischen den Lagerflächen erreicht werden.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Ring im Querschnitt mit einem Läufer in Arbeitslage. Fig. 2 eine der Fig. 1 analoge Ausführung mit einer andern Läuferlagerung bezüglich des Ringes, Fig. 3 eine Variante von Fig. 1 mit einem email lierten Läufer, Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Ring mit einem Läufer, in perspektivischer Darstellung, Fig. 5 einen Teil eines Ringläufers mit einem Lagereinsatz, Fig. 6 eine weitere Ausführung einer Einsatz befestigung,
analog Fig. 5. Die in den Fig. 1-3 dargestellten Ringe von von Ringspinnmaschinen weisen einen doppel-T-för- migen Querschnitt auf. Ein Läufer 2 sitzt rittlings über dem obern Steg 3 des Ringes, während ein Faden 5 in der dargestellten Weise unter dem Läu fer 2 durchgezogen ist.
Im Betrieb befindet sich der Läufer ungefähr in den dargestellten Lagen, wobei er an der Innenfläche des obern Steges 3 des Ringes 1 gehalten ist, welche ihm als Lagerfläche dient. Bei der Ausführung ge- mäss Fig. 1 ist der Läufer 2 mit einem kugelförmigen Lagerelement 4 versehen, dessen Härte- und Tem peraturbeständigkeit bedeutend grösser ist als die jenige des Ringes 1 oder des übrigen Läufers 2.
Der Läufer 2 setzt sich also aus einem metalli schen Glied, welches die Führung des Fadens 5 über nimmt und aus einem sehr harten Lagerelement, wel ches beispielsweise aus einem hochschmelzenden Me talloxyd besteht, zusammen. Letzteres übernimmt den Reibungskontakt zwischen dem Läufer 2 und der entsprechenden, gewölbten Lauffläche am Ring 1.
Als Lagerelement kann auch (Fig. 2) ein stäb- chen- oder bananenförmiger Einsatz 6 vorgesehen werden.
In der Ausführung gemäss Fig. 4 dienen als Lagerelemente zwei an einem Joch 7 befestigte Ku geln 8 und 9.
All diese Laufelemente bestehen aus einem Ma terial, dessen Schmelzpunkt über 1500 C liegt. Ver suche haben ergeben, dass sich als Material für die Bildung von Lagerflächen insbesondere das Alu miniumoxyd A1.,0.; in der Kristallisationsform des Rubins sehr gut eignet. Es konnte gezeigt werden, dass wohl beim Trockenlauf des Rubins auf Stahl die bei trockenen Reibungen üblichen Schweisstellen entstehen, dass jedoch diese Stellen gegenüber den zwischen Metallen bekannten Schweisstellen eine ge ringere Scherfestigkeit und kleinere Schweissflächen aufweisen.
Der Reibungskoeffizient der Paarung Rubin/Stahl liegt daher durchwegs um 20-50 % un ter den Werten, welche bisher für optimale Stahl- Stahl-Kombinationen beobachtet wurden. Ein wei terer Vorteil des rubinbewehrten Läufers 2 liegt darin, dass die Reibungswärme, die an der Berüh rungsstelle zwischen dem Läufer 2 und dem Ring 1 entsteht, einseitig in den Ring abgeleitet wird und damit die Erwärmung des Läufers 2 in annehmbaren Grenzen bleibt. Dies wirkt sich insbesondere bei der Verspinnung thermisch empfindlicher Spinnmateria lien, wie beispielsweise der Polyamide aus.
Der ge ringere und zufolge der physikalischen Bedingungen auch konstantere Reibungskoeffizient der kristalli nen Metalloxyde auf Stahl, insbesondere derjenige von Rubin und Diamant auf Stahl, hat zur Folge, dass die Spinngeschwindigkeit bei konstantem Faden zug des Fadens 5 heraufgesetzt werden kann und dass ferner die Reibung über dem Umfang des Spinn ringes 1 unveränderlich bleibt, womit alle Voraus setzungen geschaffen sind, welche eine Leistungsstei gerung an Spinnmaschinen erlauben.
Wenn, wie in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist, die Lagerelemente kugelförmig sind, wobei diese beispielsweise aus Rubin, Saphir oder Diamant be stehen können, so fasst man diese Elemente vor zugsweise nach der Art der Ausführung gemäss Fig. 6. Hier ist der Läufer 2 in seinem einen End- teil als kalottenförmige Fassung 10 ausgebildet, in welcher die Kugel 14 ruht.
Die Kalottenfassung 10 wird vorteilhafterweise die Kugel 14 derart umfas sen, dass sich diese bewegen lässt, womit eine fort währende Erneuerung ihrer Lauffläche auf der Rin fläche sichergestellt wird, ohne dass dabei die Kugel 14 sich in dauernder Bewegung befindet. Je tiefer im übrigen der Läuferschwerpunkt bezüglich der Lauffläche liegt, umso grösser kann die Läufer geschwindigkeit gewählt werden, ohne dass ein über- mässiges Verkanten des Läufers und damit unan nehmbar hohe Reibungsverluste bzw. Fadenbrüche auftreten.
Bei dieser Anordnung lässt sich zusätzlich zu den Effekten, die aus der Wahl des Berührungsstoffes re sultieren, eine sehr günstige Schwerpunktslage des Läufers 2 erzielen. Die Flexion des obern Steges 3 am Ring 1 ist im Gebiete 15 in welchem die Kugel 14 im Betrieb aufliegt, kleiner als die Krümmung der Kugel 14, womit theoretisch eine punktförmige Lagerfläche zwischen Ring und Läufer entsteht.
Im Joch 7 gemäss der Ausführung nach Fig. 4 werden die zwei Kugeln 8 und 9 ebenfalls in der in Fig. 6 ersichtlichen Art und Weise gefasst. Dabei wird der Läufer durch das Kugelpaar vor und nach der Läuferebene abgestützt, wodurch eine tangen- tiale Stabilisierung des die Fliehkraft belastenden Läufers 2 hergestellt wird. Diese Anordnung weist den besonderen Vorteil auf, dass sie momentanen Änderungen der Läuferstellung Widerstand ent gegensetzt. Derartige Änderungen können bei ein= zelnen rauhen Stellen des durchlaufenden Fadens 5 auftreten.
Der in Fig. 2 dargestellte, als Lagerelement dienende stäbchenförmige Einsatz 6 ist zwischen den flexiblen Endabschnitten des Läufers 2 eingespannt. Derartige Läufer können auf den üblichen Ringen der Ringspinnmaschine Verwendung finden, welche mit einer konvexen Laufschicht versehen sind, wo bei nun anstelle der Stahllauffläche z. B. die Ober fläche eines fein polierten Rubinstäbchens 6 im Läu fer 2 tritt.
Anstatt Rubin kann auch hier Diamant oder ein weiteres Material Verwendung finden, dessen Schmelzpunkt über 1500 C liegt.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist der ganze Läufer 2 mit einer Emailschicht 11 überzogen. Diese Schicht besitzt neben dem Flussmittel eine Komponente ähnlicher Zusammensetzung und Härte wie die vorerwähnten Edelsteine, so dass die Lauf eigenschaften eines emaillierten Läufers auf Stahl entsprechend wesentlich besser sind als diejenigen von Stahl auf Stahl. Ein vollständig emaillierter Läu fer weist zudem den Vorteil auf, dass er auch gegen Fadenabrieb praktisch völlig gesichert ist.
In Fig. 5 ist eine Befestigungsart eines Lager elementes 12 dargestellt, dessen Lauffläche kalotten- förmig ist und das am innern Ende des Läufers 2 an der Stelle 13 verstemmt ist.