CH625568A5

CH625568A5 -

Info

Publication number: CH625568A5
Application number: CH183678A
Authority: CH
Inventors: Jack Shaw; John Whiteley; Stephen Martin
Original assignee: Platt Saco Lowell Ltd
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1981-09-30
Also published as: DE2807277A1; US4167846A; JPS53106832A; FR2381842A1; IT7820596A0; FR2381842B1; DE2807277C2; GB1591192A; ES467301A1; IT1092839B; JPS5824531B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Spinnrotor für eine Offen-End-Spinnmaschine mit einer innen liegenden Umdrehungsfläche, durch die eine Höhlung mit einem Bereich maximalen Durchmessers begrenzt ist, der zur Sammlung der Fasern dient. Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Spinnrotors.

Bei einem bekannten Offen-End-Spinnverfahren werden die Fasern in eine in einem umlaufenden Spinnrotor ausgebildete Höhlung eingebracht, wo sie in dem Bereich maximalen Durchmessers dieser Höhlung gesammelt und von diesem aus dadurch abgezogen werden, dass sie an das Schwanzende eines sich kontinuierlich bildenden Garnes angesponnen werden.

Eine der Schwierigkeiten beim Betrieb derartiger Spinnrotoren besteht darin, dass die der Berühung durch die Fasern ausgesetzten Oberflächen dem Verschleiss unterliegen. Dieses Verschleissproblem ist insbesondere in dem Bereich maximalen Durchmessers der Spinnrotorhöhlung vorhanden, wo die materialabtragende Wirkung des sich drehenden Garnes einen raschen Verschleiss zur Folge hat. Für die meisten Garne ist die Fasersammeifläche vorzugsweise in Gestalt einer V-förmigen Nut ausgebildet, deren Seitenwände unter einem kleinen Winkel gegen eine Scheitellmie konvergieren, so dass die Fasern ausgerichtet und verdichtet werden, bevor sie an das Schwanzende des Garnes angesponnen werden. Um ein ordnungsgemässes Garn zu erzeugen, muss die Fasersammelflä-che, insbesondere wenn sie in Gestalt der erwähnten V-förmigen Nut ausgebildet ist, einer genau bestimmten Gestalt entsprechen, wobei diese Gestalt dauernd aufrechterhalten bleiben muss. Jeder in diesem Bereich auftretende Verschleiss beeinträchtigt die Qualität des gesponnenen Garnes und hat deshalb eine schwerwiegende Verschlechterung des Spinnvorganges zur Folge.

In der DE-OS 2 551 045 ist ein Versuch zur Überwindung des Problems des Spinnrotorverschleisses beschrieben, wozu ein aus keramischem Material bestehender, ringförmiger Einsatz derart in die Spinnrotorhöhlung eingesetzt ist, dass er die innen liegende Fasersammeifläche des Spinnrotors bildet. Diese Lösung ist aber deshalb nicht zufriedenstellend, weil es schwierig ist, dem keramischen Einsatz exakt die für die Fasersammeifläche erforderliche Gestalt zu geben, insbesondere wenn eine V-förmige Fasersammeinut notwendig ist. Auch ist es mit Schwierigkeiten verbunden, zu gewährleisten, dass solche Spinnrotoren das für hohe Drehzahlen notwendige Mass an Auswuchtung aufweisen. Schliesslich treten bei der Befestigung des Einsatzes in der Spinnrotorhöhlung Probleme auf, was ebenfalls zu den eine solche Spinnrotorkonstruktion wirtschaftlich uninteressant machenden Faktoren beiträgt.

Da der Spinnrotor mit sehr hohen Drehzahlen angetrieben werden muss, ist es üblich, dafür Materialien zu verwenden, die ein niedriges, spezifisches Gewicht aufweisen, aber über eine hohe Festigkeit verfügen. Da Stahl diesen Bedingungen nicht entspricht, bestand bisher ein Vorurteil gegen seine Verwendung als Ausgangsmaterial, aus dem der Spinnrotor hergestellt ist. Ein Material, das in der Praxis bisher verwendet wurde, ist eine Aluminiumlegierung. Dieses Material verfügt aber nicht über die Eigenschaften, wie sie notwendig wären, um der materialabtragenden Wirkung der Fasern zu widerstehen; es tritt deshalb Spinnrotorverschleiss auf. Um diesem Nachteil abzuhelfen, wurden schon verschiedene Verfahren in Betracht gezogen, die daraus hinauslaufen, dass auf die Innenflächen des Spinnrotors eine Beschichtung aus einem ver-schleissfesten Material aufgebracht wird. Diese Verfahren haben sich jedoch nicht als brauchbar erwiesen. Ein Grund dafür besteht darin, dass die Beschichtung nicht bis zu der Scheitellinie der Fasersammeinut reicht und der Verschleiss in diesem kritischen Bereich des Spinnrotors nicht verhindert wurde.

Um einen Spinnrotor mit niedrigem spezifischem Gewicht zu erhalten, wurde in der DE-OS 21 48 305 schon vorgeschlagen, den Spinnrotor aus einem Kunststoffmaterial herzustellen und ihn mit Verstärkungsrändern aus Titan zu versehen. Daneben enthält die DE-OS 22 39 564 den Vorschlag, den Spinnrotor aus einem mit Kohlenstoffasern verstärkten Kunststoffmaterial herzustellen und damit einen Spinnrotor zu erzeugen, der über ein niedriges spezifisches Gewicht verfügt, aber eine hohe Festigkeit aufweist, so dass er für hohe Drehzahlen geeignet ist. Schliesslich ist in der GB-PS 1 383 194 vorgeschlagen, einen Spinnrotor aus Metallblech, beispiels5

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weise einem Blech aus weichem Stahl, herzustellen und auf diese Weise einen Spinnrotor mit niedrigem Gewicht zu erzielen.

Aus der vorstehenden Übersicht über den Stand der Technik geht hervor, dass schon grosse Anstrengungen unternommen wurden, um ein Material oder eine Konstruktion für einen Spinnrotor zu finden, der über lange Betriebszeiten hinweg ordnungsgemäss mit hohen Drehzahlen arbeitet. Es hat sich aber gezeigt, dass die allen bekannten Spinnrotoren bisher eigenen Nachteile dem ordnungsgemässen Betrieb dieser Spinnrotoren unter kommerziellen Spinnbedingungen abträglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Spinnrotor und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei dem diesen Schwierigkeiten abgeholfen ist und der sich deshalb dadurch auszeichnet, dass er über lange Betriebszeiträume hinweg einwandfrei mit hohen Drehzahlen betrieben werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Spinnrotor gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er aus Stahl besteht und nach der Gestaltgebung durch eine Wärmebehandlung gehärtet ist.

Der Spinnrotor ist vorzugsweise aus einer zylindrischen Stahlstange hergestellt.

In einer zweckmässigen Ausführungsform ist der Spinnrotor lediglich in dem Bereich maximalen Durchmessers der Höhlung gehärtet. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Wärmebehandlung durch induktive Erwärmung gebildet ist.

Zur Herstellung eines solchen Spinnrotors kann gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren derart vorgegangen werden, dass der Spinnrotor aus Stahl geformt und anschliessend einer Wärmebehandlung unterworfen wird und dass daraufhin der Spinnrotor unter Aushärtung des Stahls abgekühlt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt einen Spinnrotor gemäss der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht.

Ein im Inneren des Spinnrotors liegender Hohlraum 1 ist durch eine Innenfläche 2 einer sich von einem Rotorrand 4 aus nach innen und aussen erstreckenden konischen Wand 3,

sowie durch eine gekrümmte Innenfläche 5 einer unteren, sich von einem Bereich maximalen Durchmessers der Höhlung 1 aus nach unten- und einwärts erstreckenden unteren konischen Wand 6 begrenzt. In dem Bereich maximalen Durchmessers der Höhlung 1 ist eine V-förmig gestaltete Fasersammeinut 7 angeordnet, die zu einer Scheitellinie konvergierende obere und untere Flächen 8, 9 aufweist. Die Höhlung 1 weist eine Basis oder Unterteü 10 auf, welches in einer sanften Krümmung in die Innenfläche 5 der unteren Wand 6 übergeht, so dass sich im Betrieb günstige Beanspruchungsverhältnisse ergeben. Von dem unteren Ende des Spinnrotors aus ragt ein Fortsatz 11 vor, der eine Bohrung aufweist, in welche eine Welle 12 eingesetzt ist, auf der der Spinnrotor drehfest angeordnet ist. An dem Übergang zwischen dem Vorsprung 11 und der unteren Wand 6 ist eine ringförmige Ausnehmung 13 ausgebildet, die bei hohen Drehzahlen ein Abbiegen der oberen und unteren Wand 3 bzw. 6 um den ausgenommenen Teil gestattet. Dadurch, dass der Spinnrotor auf diese Weise sich etwas elastisch verbiegen kann, wird die Festigkeit der Spinn-rotorhalterung auf der Welle 12 erhöht.

Im Betrieb läuft der Spinnrotor mit hoher Drehzahl um, wobei Fasern diskret in die Höhlung 1 eingespeist werden. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft sammeln sich die Fasern in der Fasersammeinut 7, wo sie zwischen den zusammenlaufenden Flächen 8, 9 verdichtet werden.

Die angesammelten Fasern werden aus der Fasersammel-nut 7 dadurch wieder herausgenommen, dass sie andas Schwanzende des sich dauernd bildenden Garnes angesponnen werden, welches dann durch ein nicht weiter dargestelltes, am offenen Ende der Höhlung 1 angeordnetes Abzugsröhrchen oder einen in der Rotorwelle 12 vorgesehenen Kanal abgezogen wird.

Durch das Auftreffen der Fasern auf die obere Innenfläche 2 und die untere Innenfläche 5, insbesondere in dem Bereich der Fasersammeinut 7, sowie durch die Drehbewegung des Schwanzendes des beim Spinnen entstehenden Garnes in der Fasersammeinut 7, sind diese Bereiche des Spinnrotors dem Verschleiss ausgesetzt.

Der Spinnrotor wird dadurch hergestellt, dass er aus einer zylindrischen Stahlstange mit einem Kohlenstoffgehalt in der Grössenordnung von 0,4 bis 0,45 % gedreht wird. Ein solcher Stahl gestattet im ungehärteten Zustand die Bearbeitung ohne Verwendung spezieller Werkzeuge, so dass es möglich ist, die Spinnrotorgestalt mit üblichen Drehwerkzeugen herzustellen, wie sie auch bei der Herstellung bekannter Spinnrotoren aus Aluminiumlegierungen verwendet werden.

Nachdem der Spinnrotor geformt ist, wird der Stahl durch eine Wärmebehandlung zumindest in dem oberhalb einer gestrichelten Linie 14 angedeuteten Bereich, d.h. in dem Bereich maximalen Durchmessers des Spinnrotors gehärtet. Wie aus der Zeichnung zu ersehen, umfasst der der Wärmebehandlung unterworfene äussere Bereich des Spinnrotors die ganze obere Wand 3 und den anschliessenden oberen Teil der unteren Wand 6. Da der Spinnrotor aus Stahl hergestellt ist, ist die Stärke der oberen und unteren Wand klein, verglichen mit der Stärke mit der oberen und unteren Wand eines äquivalenten Spinnrotors aus einer Aluminiumlegierung. Auf diese Weise wird das spezifische Gewicht des Spinnrotors soweit herabgesetzt, dass dieser für hohe Drehzahlen geeignet ist.

Bei der Wärmebehandlung wird eine Hochfrequenz-Induktionsspule 15 derart aufgesetzt, dass sie sich um die Aussen-seite des Spinnrotors 1 herum in der Nähe des oberhalb der gestrichelten Linie 14 liegenden Bereichs erstreckt, worauf die Induktionsspuele 15 an die Ausgangsklemmen eines Hochfrequenz-Wechselstromgenerators angeschlossen wird. Die Induktionsspuele 15 besteht aus einer einzigen Windung aus Kupferrohr rechteckiger Querschnittgestalt, die bezüglich der Drehachse des Spinnrotors geneigt angeordnet ist. Erforderlichenfalls kann die Induktionsspule 15 auch in der Höhlung 1 in deren oberen Bereich angeordet sein. Die Induktionsspule 15 kann auch mehrere Windungen aufweisen.

Der Spinnrotor wird innerhalb der Induktionsspuele 15 in Umdrehungen versetzt, während der die Induktionsspule 15 durchfliessende Strom in dem Material des Spinnrotors einen Wechselstrom hervorruft, unter dessen Einwirkung der Stahl auf eine oberhalb der kritischen Grenze, d. h. in dem Bereich von 850°C liegende Temperatur erwärmt wird. Nach einigen Sekunden wird der Generator abgeschaltet, während der Spinnrotor in eine wässrige Abschrecklösung eingetaucht wird. Die Abschreckbedingungen liegen vorzugsweise zwischen jenen von Wasser und öl. Auf diese Weise wird der der induktiven Erwärmung ausgesetzte Teil des Spinnrotors bezüglich des nichterwärmten Teiles gehärtet.

Als Ergebnis dieser Wärmebehandlung kommt der Stahl in einen harten, aber sehr brüchigen Zustand, mit hohen inneren Spannungen. Diese inneren Spannungen werden dadurch abgebaut, dass der ganze Stahlspinnrotor auf eine Temperatur in dem Bereich von 150°C bis 700°C erwärmt wird. Die zum Abbau der Spannung dienende Anlasstemperatur liegt vorzugsweise in dem Bereich von 180°C bis 200°C.

Die Induktionserwärmung hat sich zum Härten des Spinnrotors als besonders zweckmässig herausgestellt; sie ergibt eine Härtung der mit den Fasern in Berührung kommenden Flächen. Es ist ausserordentlich wichtig, dass die die Fasersam-melnut 7 begrenzenden Flächen und deren Scheitel gehärtet sind, weil es wesentlich ist, dass die Fasersammeinut 7 über

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lange Spinnzeiten hinweg ihre genaue Gestalt beibehält, um damit die Erzeugung eines einwandfreien Garnes zu gewährleisten. Die Härte der Fläche des gehärteten Bereichs liegt in der Grössenordnung von 450 bis 750 Vickers Pyramid Num-ber und vorzugsweise in dem Bereich von 650 Vickers Pyramid Number.

Es können auch andere Wärmebehandlungsverfahren zur Herstellung der notwendigen verschleissfesten, harten Spinn-

rotorfiächen verwendet werden, wie karborieren, nitrieren oder karbonitrieren.

Bei einigen Ausbildungsformen von Spinnrotoren kann es genügen, lediglich den Bereich der oberen Wand 3 und der s unteren Wand 6 in der Nähe der Fasersammeinut 7 zu härten. Die Tiefe der Härtung braucht nicht die gesamte Wandstärke der oberen und unteren Wand zu durchdringen, d. h. es werden einsatzgehärtete Flächen erzeugt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Spinnrotor für eine Offen-End-Spinnmaschine mit einer innen liegenden Umdrehungsfläche, durch die eine Höhlung mit einem Bereich maximalen Durchmessers begrenzt ist, der zur Sammlung der Fasern dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnrotor (1) aus Stahl besteht und nach der Gestaltge-bung durch eine Wärmebehandlung gehärtet ist.

2. Spinnrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er lediglich in dem Bereich maximalen Durchmessers der Höhlung gehärtet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Spinnrotor nach Anspruch 1, dessen innen liegende Umdrehungsfläche durch eine obere, im wesentlichen kegel-stumpfförmige und eine untere, im wesentlichen ebenfalls kegelstumpfförmige Wand gebildet ist, wobei die von der oberen und der unteren Wand gebildeten Flächen im Bereiche des maximalen Durchmessers der Höhlung zusammenlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wand (3) und ein anschliessender Bereich der unteren Wand (6) gehärtet sind.

4. Spinnrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich maximalen Durchmessers eine V-förmige, ringsumlaufende Fasersammeinut (7) ausgebildet ist.

5. Spinnrotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhlung ein Basis- oder Unterteil (10) aufweist und die innen liegende Oberfläche (5) der unteren Wand (6) eine Krümmung aufweist, die in das Basis- oder Unterteil (10) übergeht.

6. Spinnrotor nach Anspruch 3, bei dem von der unteren Wand ein mit einer Bohrung zur Aufnahme einer den Spinnrotor halternden Welle versehener Fortsatz vorragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (11) mit einer ringförmigen Ausnehmung (13) versehen ist.

7. Verfahren zur Herstellung des Spinnrotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnrotor aus Stahl geformt und anschliessend einer Wärmebehandlung unterworfen wird und dass daraufhin der Spinnrotor unter Aushärtung des Stahls abgekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

dass der Spinnrotor durch spanabhebende Bearbeitung aus einer zylindrischen Stahlstange geformt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wärmebehandlung des Spinnrotors die Wärmeeinwirkung lediglich örtlich begrenzt erfolgt, derart, dass lediglich ein Teil des Spinnrotors in dem Bereich maximalen Durchmessers der Höhlung betroffen ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnrotor bei der Wärmebehandlung induktiv erwärmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an die induktive Erwärmung des Spinnrotors der Spinnrotor unter Abkühlung in einer Flüssigkeit abgeschreckt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an das Abkühlen der Spinnrotor wieder auf eine für den Abbau der inneren Spannungen des Stahls ausreichende Temperatur erwärmt wird.