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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spinnrotor für eine
Offenend-Spinnvorrichtung mit einer Faserrutschwand und einer Fasersammelrille, wobei
der Spinnrotor auf seiner Innenfläche eine erste, verschleißmindernde
Oberflächenschicht und eine zweite, darauf aufgebrachte
Schicht aus Nickel aufweist.
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Die
Spinnrotoren einer Offenend-Spinnmaschine sind insbesondere an den
mit Fasern in Berührung kommenden Flächen einem
starken Verschleiß unterworfen. Zugleich bestimmen Form
und Oberflächenbeschaffenheit des Spinnrotors an den faserberührenden
Flächen maßgeblich die Qualität und Struktur
des gesponnenen Garnes. Ebenso wirkt sich Struktur und Oberflächenbeschaffenheit
des Spinnrotors auf die Stabilität des Spinnprozesses aus.
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Die
DE 33 39 852 beschreibt
einen Spinnrotor, bei dem zumindest die mit dem Faden in Berührung
kommende Innenfläche des Rotors mit einer verschleißmindernden
Oberflächenschicht versehen ist. Diese kann beispielsweise
aus Eisenkarbid, Eisenborid, Eisensilizid oder Eisennitrit bestehen.
Um den Verschleiß und die Spinnergebnisse weiter zu verbessern,
schlägt die Schrift vor, auf die verschleißmindernde
Oberflächenschicht eine Beschichtung aus Nickel mit eingebetteten
Hartstoffkörnern aufzubringen. Hierdurch können
zwar Verschleißwiderstand und Spinnergebnisse eines Spinnrotors
verbessert werden, es kann jedoch zum Auftreten von Rissen in der
verschleißmindernden Oberflächenschicht kommen,
welche sowohl die Qualität und Festigkeit des Rotors beeinträchtigen,
als auch das technologische Laufverhalten des Rotors beeinflussen.
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Um
die Bildung von Mikrorissen in Boridschichten zu vermeiden, schlägt
die
DE 38 10 775 C2 vor,
dass zwischen der Borid-Oberflächenschicht und der darauf
aufgebrachten Nickelbeschichtung eine Schicht aus Alpha-Eisen angeordnet
wird. Die Alpha-Eisenschicht soll Spannungsschwankungen, die sich
zwischen den beiden Beschichtungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen
bilden können, auffangen. Schäden in der Boridschicht
des Rotors durch Spannungsrisse können somit nicht auftreten.
Weiterhin soll die Alpha-Eisenschicht in der Lage sein, Mikrorisse
in der Borid-Oberfläche abzudecken. Beim anschließenden
Vernickeln kann somit die gewünschte glatte und feste Oberfläche
erzeugt werden. Die Ausbildung des Alpha-Eisens muss in einer Atmosphäre
aus Stickstoff und Methanol erfolgen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Spinnrotor mit einem hohen Verschleißwiderstand
vorzuschlagen, welcher Rissbildung in der verschleißmindernden
Oberflächenschicht vermeidet. Weiterhin soll ein entsprechendes
Verfahren vorgeschlagen werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche.
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Ein
Spinnrotor für eine Offenend-Spinneinrichtung weist eine
Faserrutschwand und eine Fasersammelrille auf. Auf seiner Innenfläche
ist der Spinnrotor mit einer ersten, verschleißmindernden
Oberflächenschicht versehen und auf der verschleißmindernden
Oberflächenschicht ist eine zweite Schicht aus Nickel aufgebracht.
Erfindungsgemäß ist die erste, verschleißmindernde
Oberflächenschicht lediglich in der Fasersammelrille ausgebildet.
Dadurch, dass die erste, verschleißmindernde Oberflächenschicht lediglich
im Bereich der Fasersammelrille ausgebildet wird, wo ein besonders
guter Verschleißschutz benötigt wird, kann eine
Rissbildung in der verschleißmindernden Oberflächenschicht
vermieden werden. Derartige Risse in den Beschichtungen entstanden
im Stand der Technik insbesondere, wenn die Rotoren nach Aufbringen
der verschleißmindernden Oberflächenschicht einer
Wärmebe handlung, beispielsweise einem Vergüten,
unterzogen wurden. Da der erfindungsgemäße Spinnrotor
nunmehr lediglich in der Fasersammelrille boriert bzw. mit einer
verschleißmindernden Schicht versehen wird, können derartige
Spannungsrisse nicht mehr auftreten. Die anschließend aufgebrachte
Nickelschicht kann somit als geschlossene Schicht aufgebracht werden
kann, so dass die Fasern ungehindert abrutschen können und
nicht an Rissen hängen bleiben.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die
erste, verschleißmindernde Oberflächenschicht
eine Boridschicht. Durch Borieren kann eine besonders gute Verschleißminderung
erreicht werden. Andere verschleißmindernde Schichten wie
beispielsweise eine Nitritschicht oder eine Karbidschicht sind prinzipiell
jedoch ebenfalls denkbar, sofern diese lediglich partiell aufgebracht werden
können.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung
weist die erste, verschleißmindernde Oberflächenschicht
eine mittlere Stärke von mehr als 15 μm auf. Da
die erfindungsgemäße verschleißmindernde
Oberflächenschicht lediglich im Bereich der Fasersammelrille
ausgebildet ist, kann eine Rissbildung im Bereich der Faserrutschwand, welche
das Abrutschen der Fasern behindern könnte, vermieden werden.
Durch die nur partielle Beschichtung des Spinnrotors im Bereich
der Fasersammelrille ist es möglich, auch eine sehr große
mittlere Schichtstärke von mehr als 15 μm aufzubringen. Im
Stand der Technik musste hingegen, um der Gefahr der Rissbildung
entgegenzuwirken, die Boridschicht im Bereich der Faserrutschwand
dünn ausgeführt werden. Indem ausschließlich
die Fasersammelrille mit einer verschleißmindernden Schicht
versehen wird, kann hingegen diese Schicht gezielt und den Bedürfnissen
entsprechend stark ausgebildet werden. So kann der Bereich der Fasersammelrille, welcher
nicht nur durch den Faserkontakt, sondern auch durch die im Betrieb
immer wieder stattfindende Rotorreinigung einem starken Verschleiß unterliegt, besonders
gut vor Verschleiß ge stützt werden, während
die Probleme durch Rissbildung im Bereich der Faserrutschwand ausgeschlossen
sind.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Boridschicht
lediglich im Rillengrund der Fasersammelrille ausgebildet ist. Die
verschleißmindernde Oberflächenschicht kann somit genau
dort ausgebildet werden, wo sie benötigt wird. Bei den
Spinnrotoren des Standes der Technik ist hingegen aufgrund der verwendeten
Borierverfahren die Boridschicht im Rillengrund vergleichsweise
dünn ausgebildet, da aufgrund der ungünstigen
Geometrie der Fasersammelrille diese von dem Boriervorgang nicht
vollständig erfasst wurde.
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Besonders
vorteilhaft ist es hierbei, wenn sich ein Übergang der
ersten, verschleißmindernden Oberflächenschicht
zur unbeschichteten Oberfläche innerhalb der Rillenwandung
befindet. Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
welches im Folgenden noch näher beschrieben wird, die verschleißmindernde
Oberflächenschicht bzw. die Boridschicht sehr präzise
aufgebracht werden kann, kann im Gegensatz zum Stand der Technik
auch dieser Übergang vergleichsweise genau festgelegt werden. Durch
den Aufbau der verschleißmindernden Schicht bzw. der Boridschicht
entsteht an dieser Übergangsstelle eine kleine Stufe, an
welcher Faseranhaftungen auftreten könnten. Ist diese Stufe
bzw. der Übergang im Bereich der Rillenwandung und somit
außerhalb der Faserrutschwand, wird das Abrutschen der Fasern
an der Faserrutschwand nicht behindert.
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Enthält
die Nickelschicht eingebettete Hartstoffkörner, kann hierdurch
eine weitere Verbesserung des Verschleißverhaltens erreicht
werden. Zugleich kann hierdurch die Fasersammelrille selbst mit einer
gewissen Rauhigkeit versehen werden, so dass in die Rille abgelegte
Fasern von der Rotordrehung mitgenommen werden. Vorzugsweise sind
die Hartstoffkörner als Diamantkörner ausgebildet,
Karbide oder Oxide sind jedoch ebenfalls möglich.
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Bei
einem Verfahren zum Beschichten eines Spinnrotors wird auf der Innenwandung
des Spinnrotors eine erste, verschleißmindernde Oberflächenschicht
erzeugt. Danach wird auf die erste, verschleißmindernde
Oberflächenschicht eine zweite Schicht aus Nickel aufgebracht.
Die Nickelschicht dient insbesondere dem Korrosionsschutz des Spinnrotors.
Erfindungsgemäß wird die erste, verschleißmindernde
Oberflächenschicht lediglich in der Fasersammelrille erzeugt.
Hierdurch kann der Bereich des Spinnrotors, welcher einem besonders
hohen Verschleiß unterliegt, gezielt mit einer verschleißmindernden
Schicht versehen werden.
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Vorzugsweise
wird die erste, verschleißmindernde Oberflächenschicht
durch Borieren erzeugt. Hierbei bekommen prinzipiell alle Borierverfahren
in Frage kommen, welche ein partielles Borieren nur der Fasersammelrille
ermöglichen.
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Nach
einer ersten Ausführung der Erfindung wird zur Erzeugung
einer partiellen Boridschicht ein Pastenborierverfahren verwendet.
Hierbei wird in an sich bekannter Weise eine Borierpaste nur im
Bereich der Rotorrille aufgetragen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn ein Borierpulver lediglich in die Fasersammelrille
eingebracht wird. Mittels eines Borierpulvers lässt sich
das Borieren nur der Fasersammelrille vergleichsweise einfach durchführen.
Vorzugsweise wird hierbei ein möglichst hochkonzentriertes
Borierpulver verwendet. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung sieht vor, dass während des Einbringens des
Borierpulvers der Spinnrotor gedreht wird. Hierdurch ist es möglich,
das Borierpulver exakt zu dosieren, so dass lediglich die Rotorrille
damit aufgefüllt wird. Zugleich kann durch das Rotieren
des Rotors während des Einbringens des Pulvers das Borierpulver
sehr gleichmäßig über den gesamten Umfang
in der Rotorrille verteilt werden. Hierdurch kann eine sehr gleichmäßige
Ausbildung der Boridschicht erreicht werden, welche sich vorteilhafte
auf die Spinnergebnisse auswirkt.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, wenn nach dem Einbringen des Borierpulvers in
die Fasersammelrille der Spinnrotor mit einem Pulver ohne Borierwirkung aufgefüllt
wird. Hierdurch kann das bereits in der Fasersammelrille eingebrachte
und verteilte Borierpulver während des Boriervorganges
fixiert werden. Das Borieren kann hierdurch sehr gleichmäßig
und kontrolliert erfolgen. Auch dieses Pulver wird vorzugsweise
unter Drehung des Spinnrotors eingebracht.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn nach
dem Borieren der Spinnrotor einer Wärmebehandlung unterzogen
wird. Die Festigkeit des Spinnrotors kann hierdurch verbessert werden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn nach dem Borieren der Spinnrotor
vergütet wird. Der Spinnrotor wird hierzu gehärtet
und anschließend angelassen. Nach der Wärmebehandlung
kann schließlich das Aufbringen der Nickelbeschichtung
erfolgen. Die Nickelschicht kann beispielsweise chemisch in einem
Bad aufgebracht werden.
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Eine
andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in die Nickelschicht
Hartstoffkörner, insbesondere Diamantkörner, einbettet
werden. Eine derartige Nickel-Diamantschicht kann ebenfalls chemisch
in einem Bad aufgebracht werden.
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Weitere
Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgend dargestellten
Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Spinnrotor in einer Schnittdarstellung,
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2 eine
Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Aufbringen einer verschleißmindernden Schicht an einem
Spinnrotor und
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3 einen
vergrößerten Ausschnitt der beschichteten Oberfläche
des Spinnrotors der 1.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Spinnrotor in einer Schnittdarstellung.
Der Spinnrotor 1 besteht aus einem Rotorteller 2 sowie
einem Rotorschaft 3, über welchen der Spinnrotor 1 in
bekannter Weise in einem Keilspalt von Stützscheiben in
einer Offenend-Spinnmaschine gelagert ist.
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Über
einen hier nicht dargestellten Faserspeisekanal werden die zu verspinnenden
Fasern im Betrieb durch die Öffnung des Spinnrotors 1 auf
die Faserrutschwand 5 zugespeist. Der Rotorteller 2 sowie
der Rotorschaft 3 bestehen im vorliegenden Fall aus Stahl.
Die zugeführten Fasern gleiten an der Faserrutschwand 5 entlang,
bis sie in die Fasersammelrille 6 gelangen, wo sie einen
nicht dargestellten Faserring ausbilden und sich an das Ende des
gesponnenen Fadens anlegen. Im Bereich der Fasersammelrille 6 und
insbesondere dem Rillengrund 7 der Fasersammelrille 6 ist
der Spinnrotor 1 hierbei einem starken Verschleiß ausgesetzt.
Damit die an die Faserrutschwand 5 gespeisten Fasern nicht
an der Faserrutschwand 5 anhaften, sondern bis in die Fasersammelrille 6 rutschen,
soll die Faserrutschwand 5 eher glatt ausgeführt
sein.
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Im
Stand der Technik wird daher üblicherweise zumindest die
Innenwandgeometrie des Spinnrotors 1 mit einer ersten,
verschleißmindernden Schicht 8, insbesondere einer
Boridschicht, versehen. Um die borierten Spinnrotoren 1 vor
Korrosion zu schützen, wird anschließend auf die
verschleißmindernde Schicht 8 bzw. die Boridschicht
eine zweite Schicht aus Nickel 11 aufgebracht. In der Regel
werden die Spinnrotoren 1 nach dem Borieren vergütet,
um die Festigkeit des Werkstoffes wieder zu erhöhen. Hierbei
kann es, insbesondere, wenn die Boridschicht stärker ausgebildet
ist, zu Rissen in der Boridschicht kommen. Herkömmliche
Spinnrotoren 1 werden daher häufig mit einer relativ
geringen Schichtstärke boriert, um diese Probleme zu vermeiden.
Aufgrund der ungünstigen Geometrie der Rotorinnenwandungen bzw.
der Fasersammelrille 6 führt dies jedoch dazu, dass
im verschleißkritischen Bereich der Rotorrille 6 die
Schichtdicke der verschleißmindernden Schicht noch dünner
ausgebildet ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Spinnrotor 1 ist daher
vorgesehen, dass die verschleißmindernde Oberflächenschicht 8 bzw.
die Boridschicht lediglich in der Fasersammelrille 6 ausgebildet
ist. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird
entsprechend eine verschleißmindernde Oberflächenschicht
lediglich im Bereich der Fasersammelrille aufgebracht.
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Eine
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist in 2 dargestellt. Hierbei wird ein
Borierpulver 9 gezielt in die Fasersammelrille 6 eingefüllt,
wobei der Spinnrotor 1 währenddessen gedreht wird.
Hierdurch kann einerseits eine sehr gleichmäßige
Verteilung des Borierpulvers 9 über den gesamten
Umfang der Fasersammelrille 6 erreicht werden, wobei durch
das Rotieren des Spinnrotors 1 das Befüllen der
Fasersammelrille 6 durch die Fliehkraft unterstützt
wird. Nachdem das Borierpulver 9 in die Fasersammelrille 6 gefüllt
ist, wird schließlich der komplette Innenraum des sich
noch drehenden Spinnrotors 1 mit einem weiteren Pulver ohne
Borierwirkung 10 aufgefüllt. Hierdurch kann das Borierpulver 9 in
einfacher Weise in der Fasersammelrille 6 fixiert werden,
so dass die Boridschicht 8 sehr gleichmäßig
und sehr gezielt aufgebracht werden kann.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher
möglich, eine Boridschicht 8 gezielt nur in dem
Bereich aufzubringen, in dem der Spinnrotor 1 einem starken
Verschleiß ausgesetzt ist. Weiterhin kann die Boridschicht
bzw. verschleißmindernde Schicht 8 in einer beliebigen
Stärke entsprechend der Bedürfnisse ausgeführt
werden, da Probleme durch Rissbildung nicht mehr auftreten können.
So ist möglich, auch Schichtstärken von weit über
15 μm aufzubringen. In besonders einfacher Weise kann eine
Boridschicht in einer derartigen Schichtstärke aufgebracht
werden, wenn ein möglichst hochkonzentriertes Borierpulver
verwendet wird. Weiterhin kann mit dem er findungsgemäßen
Verfahren die verschleißmindernde Schicht 8 auch örtlich
sehr präzise aufgebracht werden.
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3 zeigt
eine Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen
Spinnrotors 1 in einer Schnittdarstellung, wobei eine Boridschicht 8 lediglich
im Rillengrund 7 der Fasersammelrille 6 ausgebildet
ist. Die Beschichtung kann hierdurch sehr materialsparend aufgebracht
werden. Weiterhin kann der durch den Faserkontakt wie auch durch
die Rotorreinigung stark beanspruchte Rillengrund 7 entsprechend
geschützt werden. Nach dem Borieren lediglich der Fasersammelrille 6 kann
der Spinnrotor 1 anschließend problemlos einer
Wärmebehandlung oder einer Vergütungsbehandlung
unterzogen werden. Hierdurch kann die Festigkeit des Spinnrotors
wieder erhöht werden, wobei keine die Spinnfunktion und
die Festigkeit beeinträchtigenden Risse in der verschleißmindernden
Schicht 8 zu befürchten sind. Anschließend
wird in bekannter Weise auf die verschleißmindernde Schicht 8 bzw.
die Oberfläche der Innenwandung des Spinnrotors 1 eine
Nickelschicht 11 aufgebracht. Diese wird überwiegend
chemisch in einem Bad aufgebracht und kann als reine Nickelbeschichtung
oder auch als Nickel-Diamantbeschichtung ausgebildet sein. Weiterhin
kommen auch Nickellegierungen in Frage. Nach dem Aufbringen der
Nickelschicht 11 weist die Faserrutschwand 5 des
Spinnrotors 1 die gewünschte vergleichsweise glatte
Oberfläche auf, wobei dennoch die verschleißkritischen Bereiche
des Spinnrotors 1 durch eine vergleichsweise dicke verschleißmindernde
Schicht 8 geschützt sind. Zugleich bildet die
Nickelschicht 11 eine Korrosionsschutzschicht für
die Flächen des Rotors 1.
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Wird,
wie in 2 dargestellt, lediglich der Rillengrund 7 mit
der verschleißmindernden Oberflächenschicht 8 versehen,
kann hierdurch weiter sichergestellt werden, dass die Faserrutschwand 5 ein gutes
Entlanggleiten der Fasern ermöglicht. Am Übergang
der verschleißmindernden Oberflächenschicht 8 zur
unbeschichteten Oberfläche 4 des Spinnrotors 1 bildet
sich eine kleine Stufe 12 aus, welche ein Entlanggleiten
der Fasern an der Faserrutschwand 5 behindern könnte.
Ist der Übergang, wie in 1 und 2 ge zeigt,
im Bereich der Fasersammelrille 6 angeordnet, können
derartige Probleme, welche sich negativ auf das Spinnverhalten auswirken,
vermieden werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Abwandlungen und Kombinationen im Rahmen der
Patentansprüche fallen ebenfalls unter die Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3339852 [0003]
- - DE 3810775 C2 [0004]