Die
Erfindung betrifft einen Faserleitkanal für eine Offenend-Spinnvorrichtung
mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 bzw. ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Faserleitkanals (Anspruch 2).
Faserleitkanäle sind
im Zusammenhang mit Offenend-Spinnmaschinen,
beispielsweise mit Offenend-Rotorspinnmaschinen,
seit langem in verschiedenen Ausführungen bekannt und in zahlreichen
Veröffentlichungen
ausführlich
beschrieben.
Es
sind dabei sowohl einteilige Faserleitkanäle bekannt, als auch zweiteilige
Faserleitkanäle, die
beispielsweise aus einem in einer Anschlussbohrung des Auflösewalzengehäuses festgelegten
Faserleitkanal-Eingangsbauteil und einem in einen Kanalplattenadapter
integrierten Faserleitkanal-Ausgangsbauteil
bestehen.
An
die Ausführung
der Faserleitkanäle, über die
Einzelfasern von der Auflösewalze
zum Spinnrotor der Offenend-Spinnvorrichtungen
transportiert werden, sind dabei, insbesondere hinsichtlich der
geometrischen Ausbildung oder der Oberflächengüte der Innenfläche, hohe
Anforderungen gestellt.
Das
heißt,
die Strömungsverhältnisse
innerhalb dieser Faserleitkanäle
müssen
gewährleisten, dass
die Fasern während des
Transportes gestreckt gehalten bleiben bzw. gestreckt werden.
Außerdem muss
die Oberfläche
dieser Bauteile durchgängig
glatt sein, damit sich während
des pneumatischen Transportes der Fasern keine Fasern festsetzen
können.
Es sollte auch vermieden werden, dass sich im Grenzschichtbereich
der Faserleitkanäle
schädliche
Luftwirbel bilden können.
Die
in der Praxis eingesetzten Faserleitkanäle sind in der Regel entweder,
wie in der
DE 197
12 881 A1 beschrieben, als Druckgussteile ausgebildet oder,
wie in der
DE 195
11 084 A1 dargelegt, aus Stahlblech gefertigt.
Gemäß
DE 195 11 084 A1 ist
das Faserleitkanal-Eingangsbauteil beispielsweise als kaltgeformtes,
beispielsweise im Tiefziehverfahren gefertigtes Stahlblechteil ausgeführt, das
auswechselbar in einer entsprechenden Aufnahmebohrung eines Auflösewalzengehäuses festgelegt
ist.
Die
Abdichtung dieses Faserleitkanalbauteils gegenüber dem Auflösewalzengehäuse erfolgt dabei über eine
am Außenumfang
des Faserleitkanals anliegende O-Ringdichtung.
Gegenüber der
Kanalplatte ist dieses bekannte Bauteil mittels einer Schlauchtülle abgedichtet.
In
der Praxis hat sich jedoch erwiesen, dass bei derartig ausgebildeten
und angeordneten Stahlblechkonstruktionen Dichtungsprobleme auftreten können, die
einen ordnungsgemäßen Spinnbetrieb erheblich
erschweren.
Die
DE 28 00 795 A1 beschreibt
dabei einen einteiligen Faserleitkanal, der direkt in das Auflösewalzengehäuse mit
eingegossen ist.
Bei
der Herstellung derartiger Faserleitkanäle wird in einem ersten Arbeitsschritt
aus einem Stahlblech zunächst
ein Kanaleinsatz gefertigt. Dieses vorgefertigte Bauteil wird anschließend in
einem Druckgusswerkzeug, das vorzugsweise eine dem Auflösewalzengehäuse entsprechende
Innenform aufweist, mit zum Beispiel flüssigem Aluminium umgossen.
Das
beschriebene Herstellungsverfahren hat allerdings keinen Einzug
in die Praxis gefunden, da die auftretenden Probleme nicht zufriedenstellend
zu lösen
waren.
Es
stellte sich beispielsweise heraus, dass sich der aus Stahlblech
vorgefertigte Kanaleinsatz im Druckgusswerkzeug aufgrund des hohen
Druckes oft stark verformt.
In
der
EP 0 825 282 B1 ist
unter anderem der ausgangsseitige, im Bereich der Kanalplatte angeordnete
Faserleitkanalabschnitt dargestellt und beschrieben. Der Faserleitkanalabschnitt
ist als Stahlblechteil ausgebildet, das beispielsweise durch hydrostatisches
Umformen hergestellt wurde und entweder in die Kanalplatte der Offenend-Spinnvorrichtung
eingegossen oder über
eine Klippsverbindung lösbar
an dieser Kanalplatte befestigt ist.
Nähere Angaben,
wie dieses Stahlblechteil in die Kanalplatte eingegossen wird, sind
dieser Schutzrechtsanmeldung nicht entnehmbar.
Diese
vorzugsweise aus einem Aluminium gefertigten Druckgussteile weisen
allerdings den Nachteil auf, dass das verwendete Material nicht
sehr abriebfest ist, so dass während
des Betriebes durch den Transport der Einzelfasern ein relativ hoher
Verschleiß an
den Faserleitkanälen
auftritt.
Des
weiteren ist es auch schon vorgeschlagen worden, einen Faserleitkanal
auf galvanischem Wege herzustellen.
Bei
diesem in der
EP 0
275 516 A1 beschriebenen Verfahren wird Metall auf eine
sogenannte Mutterform abgeschieden, deren Außenmaße der Geometrie des Innenraumes
des Faserleitkanals entsprechen.
Nach
Fertigstellung der galvanischen Schicht wird die Mutterform entfernt,
so dass man einen nahtlos geformten Faserleitkanal erhält.
Das
beschriebene Verfahren ist allerdings sehr aufwendig und kostspielig
und hat daher keinen Eingang in die Praxis gefunden.
Schließlich sind
durch die
DE 297 17
211 U1 und die
DE
196 03 730 A1 Faserleitkanalteile bekannt, die aus Kunststoff
bestehen und als Spritzgussteile gefertigt sind.
Gemäß
DE 297 17 211 U1 ist
beispielsweise der eingangsseitige Faserleitkanalabschnitt in ein Auflösewalzengehäuse integriert,
das aus einem glasfaserverstärkten
Kunststoff gefertigt ist.
Die
Auflösewalzengehäuse sind
dabei mit einem abriebfesten, auswechselbaren Kanaleinsatz ausgestattet,
der beispielsweise aus einem keramischen oder einem metallischen
Werkstoff besteht.
Die
DE 196 03 730 A1 beschreibt
einen sogenannten Kanalplattenadapter, das heißt ein auswechselbares Bauteil
das den ausgangsseitigen Faserleitkanalabschnitt bildet. Ein aus
Stahlblech gefertigter Kanaleinsatz ist dabei in ein Kunststoffspritzteil integriert.
Die
Herstellung dieser aus Kunststoff und Stahl gefertigten Bauteile
gestaltete sich dabei problematisch, da der mit hohem Druck eingespritzte Kunststoff
die aus Stahl gefertigten Innenteile entweder stark verformt oder
so stark auf einen Stützkern presste,
das dieser ohne Beschädigung
der Innenfläche
des Kanaleinsatzes kaum noch zu entfernen war. Die vorbeschriebenen
Bauteile bzw. das bekannte Fertigungsverfahren konnten sich daher
im Zusammenhang mit Offenend-Rotorspinnvorrichtungen, insbesondere
in Verbindung mit Faserleitkanälen
in der Praxis nicht durchsetzen.
Ausgehend
vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die bekannten Faserleitkanäle zu verbessern, insbesondere
ein Verfahren zu entwickeln, das eine kostengünstige Herstellung verschleißfester,
strömungsoptimierter
Faserleitkanäle
ermöglicht.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Faserleitkanal gelöst,
wie er im Anspruch 1 beschrieben ist bzw. durch das im Anspruch
2 beschriebene Verfahren zur Herstellung eines solchen Faserleitkanals.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Die
erfindungsgemäße Ausbildung
des Faserleitkanal mit einem verschleißfesten zunächst mit Übermaß gefertigten Kanaleinsatz,
der in ein Spritz- oder Druckgussbauteil eingossen ist und seine
endgültigen
Abmessungen erst im Zuge des Eingießens durch Anpressen des Kanaleinsatzes
an wenigstens einen innenliegenden Stützschieber erhalten hat, hat den
Vorteil, dass solche Bauteile nicht nur sehr passgenau und relativ
kostengünstig
herstellbar sind sondern dass auch bei größeren Stückzahlen eine sehr gute Oberflächenqualität der mit
den Fasern in Kontakt kommenden Innenfläche des Kanaleinsatzes gewährleistet
ist.
Der
innenliegenden Stützschieber
bilden dabei auf einfache und zuverlässige Weise ein Widerlager
für den
vorgeformten Kanaleinsatz, der erst durch Anlegen an diesen Stützschieber
seine endgültige, technologisch
relevante Kontur erhält.
Das heißt, durch
die innenliegenden Stützschieber
ist der gewünschte
lichte Querschnitt des Kanaleinsatzes exakt vorgeben, wobei insbesondere
die Innenwandung des Kanaleinsatzes sehr schonend behandelt wird.
Das
Verfahren zur Herstellung der Faserleitkanäle, das im Anspruch 2 beschrieben
ist, sieht dabei vor, dass zunächst
in einem ersten Arbeitsgang ein verschleißfester, rohrförmiger Kanaleinsatz
gefertigt wird, der etwas Übermaß aufweist.
Dieser vorgeformte, leicht übermaßige Kanaleinsatz
wird in einem zweiten Arbeitsgang in ein Spritz- oder Druckgusswerkzeug
eingelegt und dabei innerhalb des Gusswerkzeuges durch wenigsten
einen Stützschieber ausgefüttert.
Anschließend wird
flüssiges
Gussmaterial, beim Spritzgießen
ein Kunststoff, beim Druckgießen vorzugsweise
Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, mit hohem Druck in das Gusswerkzeug
gegeben und legt dabei den Kanaleinsatz mit seiner Innenkontur schonend
an den Stützschieber
an.
Das
heißt,
der Kanaleinsatz erhält
erst durch das Eingießen
seine endgültige,
technologisch relevante Innenkontur, die zu einer Optimierung des
Einzelfasertransportes innerhalb des Faserleitkanals führt.
Die
durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbare
Oberflächenqualität der Faserleitkanäle wirkt
sich nicht nur positiv auf den Einzelfasertransport und damit die
Fasereinspeisung aus, was anhand verbesserter Garnwerte, die mit
der erfindungsgemäßen Einrichtung
erzielbar sind, ohne weiteres erkennbar ist, sondern hat auch den
Vorteil, dass auf diese Weise die Herstellung von Faserleitkanälen nahezu
unter Vermeidung von Ausschuss möglich
ist.
Wie
in den Ansprüchen
3–5 erläutert, kommt innerhalb
des Gusswerkzeuges ein Stützschieber zum
Einsatz, dessen Außenkontur
weitestgehend der gewünschten,
lichten Innenkontur des fertigen Faserleitkanals entspricht. Der
Stützschieber
ist außerdem
vorzugsweise zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Stützschieberteile
von entgegengesetzten Seiten in den zuvor mit etwas Übermaß gefertigten Kanaleinsatz
eingelegt werden.
Die
vorbeschriebene Ausführungsform
und Handhabung eines Stützschiebers
hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da sie eine reproduzierbare
Fertigung maßgenauer
und im Bereich der Fasergleitfläche
sehr glatter Faserleitkanäle
ermöglicht.
Wie
im Anspruch 6 beschrieben, ist in bevorzugter Ausführungsform
vorgesehen, dass der Kanaleinsatz zunächst durch Tiefziehen vorgeformt wird.
Das
heißt,
der Kanaleinsatz weist, wenn er in das Spritz- oder Druckgusswerkzeug
eingelegt wird, bereits annähernd
seine vorgesehene Endform auf.
In
einer alternativen Ausführungsform
kann auch vorgesehen sein, den vorgeformten, leicht übermaßigen Kanaleinsatz
durch hydrostatisches Umformen herzustellen (Anspr. 7).
Dieses
beispielsweise in der
DE
41 03 082 A1 beschriebene, insbesondere im Zusammenhang mit
der Herstellung komplexer Hohlkörper
seit Jahren bewährte
Umformverfahren stellt eine weiter Möglichkeit dar, einen übermaßigen Kanaleinsatz
mit einer sehr glatten Innenwandung kostengünstig herzustellen.
Der
Kanaleinsatz weist in vorteilhafter Ausführungsform ein Übermaß < 0,5 mm, vorzugsweise < 0,2 mm, auf (Anspr.
8). Durch eine solche Bemessung wird einerseits sichergestellt,
dass der Stützschieber
ordnungsgemäß und ohne
Beschädigungen der
Innenwandung des Kanaleinsatzes im Kanaleinsatz positioniert werden
kann und dass anderseits wird vermieden, dass sich das Stahlblech
des Kanaleinsatzes beim Einpressen des Aluminiums faltet.
Wie
im Anspruch 9 dargelegt, ist es außerdem vorteilhaft, wenn der
vorzugsweise aus einem Stahlblech gefertigte Kanaleinsatz vorgeglüht wird.
Durch
ein solches Vorglühen
kann die Struktur des Materials des Kanaleinsatzes dahingehend positiv
beeinflusst werden, dass sowohl während des hydrostatischen Umformens
als auch während
des Druckgussprozesses ein vollständiges Anlegen des Stahlbleches
an die Außenform
bzw. an den Stützschieber
gewährleistet
ist.
Um
ein solches vollständiges
und sauberes Anlegen des mit Übermaß vorgefertigten
Kanaleinsatzes an den Stützschieber
zu gewährleistet,
ist im vorteilhafter Ausführungsform
vorgesehen, dass der Arbeitsdruck der Spritz- oder Druckgussmaschine während des
Druckgussvorganges wenigstens 800 bar beträgt (Anspruch 10).
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
Es
zeigt:
1 eine
Seitenansicht einer Offenend-Spinnvorrichtung,
mit einem zwischen einer Faserbandauflöseeinrichtung und einem Rotorgehäuse eingeschalteten
Faserleitkanal, teilweise im Schnitt,
2 die
Anordnung eines zweiteiligen Faserleitkanals, mit einem eingangsseitigen
Faserleitkanalabschnitt und einem ausgangseitigen in einen Kanalplattenadapter
integrierten Faserleitkanalabschnitt,
3 den
eingangsseitigen Faserleitkanalabschnitt eines erfindungsgemäßen Faserleitkanals in
Seitenansicht, im Schnitt,
4 den
eingangsseitigen Faserleitkanalabschnitt gemäß 3 in Vorderansicht,
ebenfalls im Schnitt,
5 in
perspektivischer Ansicht den ausgangsseitigen Faserleitkanalabschnitt
eines erfindungsgemäßen Faserleitkanals,
teilweise im Schnitt.
Die
in 1 dargestellte Offenend-Rotorspinnvorrichtung 1 verfügt, wie
bekannt, über
ein Rotorgehäuse 2,
in dem ein Spinnrotor 3 mit hoher Drehzahl umläuft. Der
Spinnrotor 3 ist dabei mit seinem Rotorschaft 4 im
Zwickel einer Stützscheibenlagerung 5 abgestützt und
wird durch einen maschinenlangen Tangentialriemen 6, der
durch eine Andrückrolle 7 angestellt
ist, beaufschlagt. Das an sich nach vorne hin offene Rotorgehäuse 2 ist
während des
Betriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8,
das eine Kanalplatte mit einer Dichtung 9 aufweist, verschlossen.
Das Rotorgehäuse 2 ist
außerdem über eine
entsprechende Absaugleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen, die
den im Rotorgehäuse 2 notwendigen
Spinnunterdruck erzeugt.
In
einer nicht näher
dargestellten Aufnahmeöffnung
der Kanalplatte 37 ist ein vorzugsweise auswechselbarer
Kanalplattenfortsatz, ein sogenannter Kanalplattenadapter 12,
angeordnet. Der Kanalplattenadapter 12 weist eine Fadenabzugsdüse 13 sowie den
Mündungsbereich
eines erfindungsgemäßen Faserleitkanals 14 auf.
An
die Fadenabzugsdüse 13 schließt sich ein
Fadenabzugsröhrchen 15 an.
Am
Deckelelement 8, das um eine Schwenkachse 16 begrenzt
drehbar gelagert ist, ist ein Auflösewalzengehäuse 17 festgelegt.
Das
Deckelelement 8 weist rückwärtige Lagerkonsolen 19, 20 zur
Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungsweise
eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf.
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die Auflösewalze 21 im
Bereich ihres Wirtels 23 durch einen umlaufenden, maschinenlangen
Tangentialriemen 24 angetrieben, während der Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 vorzugsweise über eine
(nicht dargestellte) Schneckengetriebeanordnung erfolgt, die auf
eine maschinenlange Antriebswelle 25 geschaltet ist. Selbstverständlich sind auch
einzelmotorische Antriebe für
Auflösewalze 21 und/oder
Faserbandeinzugszylinder 22 möglich. Das Auflösewalzengehäuse 17 weist
in seinem unteren Bereich eine in Drehrichtung der Auflöswalze 21 hinter
dem Faserbandeinzugszylinder 22 angeordnete Schmutzaustrittsöffnung 28 auf. Über diese Schmutzaustrittsöffnung 28 werden
die aus dem Faserband ausgelösten
Schmutzpartikel ausgeschieden und zum Beispiel über eine Schmutzentsorgungseinrichtung
abtransportiert.
Die 2 zeigt
einen erfindungsgemäßen, zweiteiligen
Faserleitkanal 14 in Seitenansicht.
Wie
angedeutet, verbindet der Faserleitkanal 14 die Auflösewalze 21 pneumatisch
durchgängig
mit dem Spinnrotor 3. Der Faserleitkanal 14 weist
dabei einen eingangsseitigen Kanalabschnitt 31 sowie einen
ausgangsseitigen Kanalabschnitt 32 auf.
Der
eingangsseitigen Kanalabschnitt 31 besteht aus einem aus
Stahlblech geformten Kanaleinsatz 18A, der in einen Spritz- oder Druckgusskörper 43 eingegossen
ist.
Der
Kanaleinsatz 18B des ausgangsseitigen Kanalabschnitts 32 ist
in einen als Kanalplattenadapter 12 ausgebildeten Spritz- oder Druckgusskörper integriert.
Wie
in 1 angedeutet, ist der eingangsseitigen Kanalabschnitt 31 des
Faserleitkanals 14 in einer(nicht dargestellten) Bohrung
des Auflösewalzengehäuses 17 festgelegt
und dabei durch eine am Spritz- oder Druckgusskörper 43 angeordnete
Lagefixiereinrichtung 34 winkelgenau ausgerichtet. Der Faserleitkanal 14 ist
außerdem
gegenüber
der Anschlussbohrung des Auflösewalzengehäuses 17 durch
eine O-Ringdichtung abgedichtet, die in einer entsprechenden Nut
des Spritz- oder Druckgusskörpers 43 positioniert
ist.
Wie
aus 3 ersichtlich weist der Spritz- oder Druckgusskörper 43 in
Anpassung an die Auflösewalze 21 eine
konkave Rundung 48 auf.
Die
Abdichtung des Faserleitkanals 14 gegenüber der Kanalplatte 37 erfolgt über eine Schlauchtülle 38,
die zwischen der Kanalplatte 37 und einer Anlageschulter 41 am
Druckgusskörper 43 eingespannt
ist.
Die 3 und 4 zeigen
den eingangsseitigen Kanalabschnitt 31 des erfindungsgemäßen Faserleitkanal 14 in
Seiten- bzw. Vorderansicht sowie im Schnitt.
Wie
ersichtlich ist in den Spritz- oder Druckgusskörper 43, der entweder
aus Kunststoff oder aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung
besteht, ein Kanaleinsatz 18A eingegossen, der vorzugsweise
aus Stahl bzw. einer Stahllegierung gefertigt ist.
Der
Kanaleinsatz 18A läuft
dabei, wie sowohl aus 3 als auch aus 4 ersichtlich,
in Fasertransportrichtung F konisch zu und endet vorzugsweise in
einer im Querschnitt runden Austrittsöffnung 51.
Das
heißt,
der Kanaleinsatz 18A weist in seinem Eintrittsbereich ein
Breiten/Höhen-Verhältnis von
etwa 3 : 1 auf und läuft
vor dort auf die gegenüberliegende
Mündung 51 hin
konisch zu. Wie in 4 dargestellt, verläuft die
Wandung des Kanaleinsatzes 18A dabei bezüglich der
Mittellängsachse 26 des
Faserleitkanals 14 vorzugsweise unter einem Winkel β. Ein vergleichbare
Situation ist auch in Seitenansicht (3) des Faserleitkanals 14 gegeben.
Hier
verläuft
die Wandung des Kanaleinsatzes 18A bezüglich der Mittellängsachse 26 des
Faserleitkanals 14 unter einem Winkel α.
Eine
solche konische Ausbildung des Kanaleinsatzes 18A wirkt
sich nicht nur positiv auf den Strömungsverlauf der Transportluft
innerhalb des Faserleitkanalabschnittes 31 auf, sondern
erleichtert auch den Einsatz von (nicht dargestellten) Stützschiebern,
die den Kanaleinsatz 18A während des Spritz- oder Druckgussprozesses
sicher abstützen.
Die 5 zeigt
den ausgangsseitigen Kanalabschnitt 32 des Faserleitkanals 14.
Auch dieser Kanalabschnitt 32 weist einen aus Stahlblech
geformten Kanaleinsatz 18B auf, der in einen Spritz- oder Druckgusskörper eingegossen
ist. Der Spritz- oder Druckgusskörper
ist im vorliegenden Fall als Kanalplattenadapter 12 ausgebildet.
Die
an die Mündung 51 des
eingangsseitigen Kanalabschnitts 31 angrenzende Eingangsöffnung 35 weist
dabei vorzugsweise einen runden Querschnitt auf, während der
Austrittsbereich des Kanalabschnittes 32 in einer schlitzartigen
Mündung 36 endet.
Funktion des
erfindungsgemäßen Verfahrens:
Aus
Stahlblech werden, beispielsweise durch Tiefziehen Rohling der Kanaleinsätze 18A und 18B gefertigt.
Diese
als Hohlkörper
ausgebildeten Rohlinge weisen gegenüber ihrer endgültigen Form
zunächst
etwas Übermaß auf.
Die übermaßigen Kanaleinsätze werden
anschließend
in entsprechenden Spritz- oder Druckgussformen mit Kunststoff bzw.
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung umgossen. In diesen Spritz- oder
Druckgussformen werden die Kanaleinsätze dabei durch Stützschieber,
deren Außenkontur
jeweils der endgültigen
Innenkontur des betreffenden Kanaleinsatzes des Faserleitkanals
entsprechen, abgestützt.
Das heißt,
das mit einem Druck von mindestens 800 bar in die Spritz- oder Druckgusswerkzeuge eingepresste
Gussmaterial legt die zunächst übermäßigen Kanaleinsätze an die
Stützschieber
an, die beispielsweise zweiteilig ausgebildet ist.
Bei
der Herstellung eines Kanalplattenadapters 12 wird beispielsweise
ein Kernelement dieser zweiteiligen Stützschieber von der Eintrittsöffnung 35 her
in den Kanaleinsatz 18B eingeführt, während ein Füllelement des Stützschiebers
von der schlitzartigen Mündung 36 her
im Kanaleinsatz 18B positioniert wird.
Nach
dem Eingießen
in die Spritz- oder Druckgusskörper 12 bzw. 43 weisen
die Kanalabschnitte 31, 32 nicht nur ihre vorgesehenen
Abmessungen auf, sondern die mit dem Fasertransport unmittelbar
in Verbindung stehende Innenkontur ist auch sehr glatt.
Das
heißt,
es ist sichergestellt, dass sich keine Fasern an der Innenwandung
verhaken können.