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.
Ring traveler. When designing ring travelers for ring spinning machines, the task is to balance the tangential force, which is transferred from the winding bobbins to the ring traveler via the spun material, with the radial component of the centrifugal force and the friction generated by it. Under normal operating conditions, the angular speed of the rotor on a ring spinning machine differs only slightly from the angular speed of the bobbin. The difference is determined by the delivery speed of the drafting system. If the traveler friction increases, the entire increase must be covered by increasing the thread tension between the traveler and the ring.
Since the friction with a constant coefficient of friction between the ring and the rotor depends essentially on the centrifugal force, there are narrow limits to increasing the spinning speed on the ring spinning machine, the economy of the process should not be jeopardized by an increase in thread breaks. The thread tensions between the runner and the bobbin must not exceed a different limit value for each textile good if the number of thread breaks in this section as well as in the section between the drafting system and the guide ring are to remain within economically acceptable limits.
Recognizing the problem that an increase in the spinning speed and thus a reduction in the number of machines with constant production is only possible if it is possible to reduce the friction between rotor and ring, numerous proposals have been known. Some of these proposals aim to reduce this amount of friction by means of lubrication measures such as capillary penetration of the ring material with lubricants, condensation of oil mist or the use of special rotor greases. It was previously of the opinion that the lubrication between the rotor and the ring was fundamentally and very important.
Only in this way can it be explained that even the most well-known experts attached great importance to the question of the grease quality and the oil used for lubrication, as well as to the type of lubricant that was brought to the place of use.
It has now been possible to show that both the lubricants and any cotton or other threads that get between the ring and the rotor in the form of fluff cause carburization in the rotor surfaces, as this is the case on the mutual friction surfaces despite relatively low speeds of a few tens of meters high temperatures occur that a weld forms between the friction surfaces. These high temperatures of the running surfaces lead to the precipitation of carbon from the lubricant and, as a result, a carburization of the running surface areas.
In contrast to the widespread opinion that it is a matter of so-called wet friction between the ring and rotor, i.e. A friction that requires a lubricant has been proven by tests that this friction is completely dry despite the supply of lubricant and that correspondingly low coefficients of friction can only be achieved under the best dry-running conditions.
Other proposals fall in the direction of the geometry of the ring cross-section and the runner cross-section, with the particular questions of the effekti ven position of the runner in the spinning process and its reaction to different thread states during the spinning process being taken into account. A close study of the problems associated with the coefficients of friction also showed that minor inaccuracies in the bearing of the ring and spindle or in the kinematic sequence of the ring rail movement on the ring spinning machine can cause cyclical changes in the radial and tangential components of the thread tension.
A fluctuation in the coefficient of friction, as can be observed especially with new runners and heavily worn rings, is always expressed in an increase in the number of thread breaks. The technical task is thus formulated in two directions: to increase the performance of the ring spinning machine, it requires a reduction in the friction coefficient between rotor and ring, but also keeping it constant in circulation around the ring over longer periods of operation.
Despite many attempts, it has not yet been possible to achieve decisive progress with regard to the spinning speed. Ring and runner are made from various steel-like materials. The opinion of the professional world about the optimal metallic pairings is still completely undecided. The scatter of the textile-technical conditions in detail seems to be greater than the influence exerted from the material side.
The present invention aims a Gestal device of the ring on a ring spinning machine, which is suitable to increase the speed limits known in practice today and thus to allow higher spinning speeds without increasing the number of broken threads inappropriately.
The ring traveler according to the invention is characterized in that it at least partially has a surface layer whose melting point is above 1500 ° C. and that this surface layer is at least partially provided as a running surface.
It has basically become known from the watch industry to use rubies as bearing parts. The property of temperature resistance of these materials is not claimed in watches, however, since the parts to be stored are very light and no large frictional forces arise. In addition, the whole storage problem in the clockwork is completely different, in that when storing watch parts, the surface tension of the lubricant is of the same order of magnitude as the forces exerted on these lubricant surfaces by the weight of the moving parts.
With the present invention, therefore, not only had the well-known prejudice that it would not work without grease lubrication between the rotor and the ring, be overcome, but due to the knowledge that a complete dry run was practically impossible to avoid, a common one Substance to be found.
That this coincidentally corresponds to the ruby used for bearings in the watch industry. does not detract from the invention because, as explained, storage in watches is a completely different storage phenomenon, in which there is no dry friction and also completely different areas of speed are traveled, in which none of the extraordinary high temperatures, namely welding temperatures of steels, can be reached between the bearing surfaces.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are then explained with reference to figures. 1 shows a ring in cross section with a runner in the working position. 2 shows an embodiment analogous to FIG. 1 with a different rotor bearing with respect to the ring, FIG. 3 shows a variant of FIG. 1 with an enamelled rotor, FIG. 4 shows a section of a ring with a rotor, in a perspective view, FIG . 5 a part of a ring traveler with a bearing insert, FIG. 6 a further embodiment of an insert attachment,
analogous to FIG. 5. The rings of ring spinning machines shown in FIGS. 1-3 have a double T-shaped cross section. A runner 2 sits astride the upper web 3 of the ring, while a thread 5 is pulled through under the Läu fer 2 in the manner shown.
In operation, the rotor is approximately in the positions shown, being held on the inner surface of the upper web 3 of the ring 1, which serves as a bearing surface for it. In the embodiment according to FIG. 1, the rotor 2 is provided with a spherical bearing element 4, the hardness and temperature resistance of which is significantly greater than that of the ring 1 or the rest of the rotor 2.
The runner 2 is composed of a metallic member, which takes the lead of the thread 5 and a very hard bearing element, wel Ches, for example, consists of a high-melting metal oxide. The latter takes over the frictional contact between the rotor 2 and the corresponding curved running surface on the ring 1.
A rod-shaped or banana-shaped insert 6 can also be provided as a bearing element (FIG. 2).
In the embodiment according to FIG. 4, two balls 8 and 9 attached to a yoke 7 serve as bearing elements.
All these running elements consist of a material with a melting point of over 1500 C. Trials have shown that the aluminum oxide A1., 0 .; in particular, is used as a material for the formation of storage areas. in the crystallization form of ruby is very suitable. It could be shown that when ruby runs dry on steel, the usual welding points with dry friction occur, but that these points have a lower shear strength and smaller welding areas compared to the welding points known between metals.
The coefficient of friction of the ruby / steel pairing is therefore consistently 20-50% below the values that have previously been observed for optimal steel-steel combinations. Another advantage of the ruby-reinforced rotor 2 is that the frictional heat that arises at the point of contact between the rotor 2 and the ring 1 is dissipated on one side into the ring and thus the heating of the rotor 2 remains within acceptable limits. This is particularly important when spinning thermally sensitive spinning materials, such as polyamides.
The lower and, due to the physical conditions, also more constant coefficient of friction of the crystalline metal oxides on steel, especially that of ruby and diamond on steel, has the consequence that the spinning speed can be increased with a constant thread tension of the thread 5 and that furthermore the friction over the scope of the spinning ring 1 remains unchanged, so that all the prerequisites are created, which allow a performance increase on spinning machines.
If, as shown in FIGS. 1 and 4, the bearing elements are spherical, which can be made of ruby, sapphire or diamond, for example, then these elements are summarized preferably according to the type of embodiment according to FIG. 6. Here is the rotor 2 is designed in its one end part as a dome-shaped mount 10 in which the ball 14 rests.
The spherical socket 10 will advantageously encompass the ball 14 in such a way that it can be moved, thereby ensuring a continuous renewal of its running surface on the ring surface without the ball 14 being in constant motion. Incidentally, the lower the rotor's center of gravity is with respect to the running surface, the higher the rotor speed can be selected without excessive tilting of the rotor and thus unacceptably high friction losses or thread breaks occurring.
With this arrangement, in addition to the effects that result from the choice of the contact material, a very favorable center of gravity of the runner 2 can be achieved. The flexion of the upper web 3 on the ring 1 is smaller in the area 15 in which the ball 14 rests during operation than the curvature of the ball 14, which theoretically creates a point-like bearing surface between the ring and rotor.
In the yoke 7 according to the embodiment according to FIG. 4, the two balls 8 and 9 are also gripped in the manner shown in FIG. The runner is supported by the pair of balls before and after the plane of the runner, whereby a tangential stabilization of the runner 2 which loads the centrifugal force is produced. This arrangement has the particular advantage that it provides resistance to momentary changes in the rotor position. Such changes can occur in the case of individual rough areas of the thread 5 passing through.
The rod-shaped insert 6 shown in FIG. 2 and serving as a bearing element is clamped between the flexible end sections of the rotor 2. Such runners can be found on the usual rings of the ring spinning machine, which are provided with a convex running layer, where at now instead of the steel tread z. B. the upper surface of a finely polished ruby rod 6 in Läu fer 2 occurs.
Instead of ruby, diamond or another material with a melting point above 1500 C can also be used here.
In the embodiment shown in FIG. 3, the entire rotor 2 is covered with an enamel layer 11. In addition to the flux, this layer has a component of similar composition and hardness as the gemstones mentioned above, so that the running properties of an enamelled runner on steel are correspondingly much better than those of steel on steel. A completely enamelled Läu fer also has the advantage that it is practically completely protected against thread abrasion.
In Fig. 5, a type of fastening of a bearing element 12 is shown, the running surface is dome-shaped and which is caulked at the inner end of the rotor 2 at the point 13.