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Die Erfindung betrifft einen Garniturring
für eine
Auflösewalze
einer Offenend-Spinnvorrichtung, mit wenigstens zwei übereinander
aufgetragenen Oberflächenbeschichtungen,
von denen die untere Schicht eine verschleißfeste härtere Schicht und die obere
Schicht eine weniger harte, jedoch faserschonendere Schicht mit
maximal 5μ Schichtdicke
ist.
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Garniturringe für Auflösewalzen sind hoch beanspruchte
Verschleißteile,
die bisweilen gegen neue Garniturringe ausgetauscht werden müssen. Der
Verschleiß rührt daher,
dass die Garnitur der Garniturringe, üblicherweise Nadeln oder Sägezähne, beim
Spinnprozess in ein zugeführtes
Faserband eingreifen und dabei durch schnelle Rotation der Auflösewalze
Einzelfasern aus dem Faserband herauslösen. Das Beschleunigen der
Einzelfasern erfolgt dabei mittels von der Garnitur aufgebrachten
Reibungskräften,
was mit der Zeit zu einem Verschleiß der Garnitur führt.
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Um den Verschleiß der Garniturringe in Grenzen
zu halten, werden die Garniturringe und insbesondere deren Garnitur
heute üblicherweise
mit einer verschleißfesten
Nickel-Diamant-Beschichtung versehen.
Die Oberflächenstruktur
der Garnitur erhält
dadurch eine gewisse Rauigkeit, die sich jedoch bei der Verarbeitung
von Baumwollfasern bewährt hat.
Für die
Bearbeitung von Synthetikfasern hingegen ist die Nickel-Diamant-Beschichtung
zu rau, die Fasern werden geschädigt.
Man ist deshalb bei der Verarbeitung von synthetischen Fasern dazu übergegangen,
serienmäßig entweder
unbeschichtete Garniturringe oder mit einem chemischen Nickelüberzug versehene
Garniturringe einzusetzen. Die Standzeit derartiger Garniturringe
ist jedoch nicht ausreichend.
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Durch die
DE 40 08 637 A1 ist ein
Garniturring der eingangs genannten Art bekannt, bei dem nacheinander
zwei unterschiedliche Beschichtungen aufgetragen sind, die getrennte
Funktionen haben. Eine erste untere Schicht, vorzugsweise eine Metalkarbid-Beschichtung,
dient dem Verschleißschutz, während eine
anschließend
aufgebrachte Beschichtung, die weniger verschleißfest ist, die Oberfläche des
Garniturringes glatter macht und das zu verarbeitende Fasermaterial
schonen soll. Es handelt sich hierbei um eine chemische Nachvernickelung
mit einer Schichtdicke von 3 bis 5 μ.
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Durch die
DE 41 01 680 A1 ist ein
nicht gattungsgemäßer Garniturring
bekannt geworden, auf den nacheinander zwei Beschichtungen aufgetragen sind,
die beide verschleißfest
sind. Die erste Schicht besteht vorzugsweise aus Wolframkarbid.
Die zweite Schicht besteht vorzugsweise aus Chrom- oder Titannitrid,
welche insbesondere im PVD-Verfahren aufgebracht ist und eine Schichtdicke
zwischen 5 und 35 μ aufweist.
PVD ist die Abkürzung
für die
heute gebräuchliche
Physical Vapour Deposition, ein Verfahren, welches beispielsweise
in der Form des lonenplattierens eingesetzt wird. Die untere Schicht
ist etwas rauer, mit mikroskopischen Spitzen und Tälern. Die
obere Schicht wird derart aufgebracht, dass sie die Spitzen der
unteren Schicht nur dünn überzieht
und die Täler
im Wesentlichen ausfüllt.
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Es ist weiterhin Stand der Technik,
Garniturringe, welche für
die Verarbeitung von synthetischen Fasern vorgesehen sind, ausschließlich mit
der PVD-Beschichtungstechnologie zu beschichten. Eine solche Schicht
ist sehr verschleißfest
und ermöglicht
bei der Verarbeitung von Synthetikmaterial deutlich höhere Standzeiten.
Diese PVD-Beschichtung besitzt momentan jedoch den Nachteil, dass
der Schichtaufbau nicht gleichmäßig erfolgt.
Es treten verfahrensbedingt Schichtstörungen auf, so genannte Droplets.
Diese Droplets bilden sich als Erhebungen auf der Oberfläche ab und
führen
so zu einer vergleichsweise rauen Oberfläche, wobei die Oberflächenrauheit
allerdings geringer ist als bei dem weiter oben erwähnten Nickel-Diamant-Beschichten. Die Droplets
sind deutlich weicher als die ansonsten vorhandene, durch die PVD-Beschichtung erzeugte Oberflächenschicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, unter Beibehaltung der an sich bekannten Vorteile der PVD-Beschichtungstechnologie
die Garniturringe noch standfester und faserschonender zu machen.
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Die Aufgabe wird bei einem Garniturring
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die untere Schicht
als so genannte Droplets enthaltende PVD-Beschichtung aufgetragen
ist und die obere Schicht in ihrer Dicke wenigstens der Höhe der Droplets
entspricht. Vorzugsweise ist dabei die obere Schicht eine chemisch
aufgetragene Nickelschicht.
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Gemäß der Erfindung wird somit
die zunächst
aufgebrachte, bezüglich
der Droplets noch unbefriedigende PVD-Beschichtung mit einer weiteren
Schicht überzogen,
welche die Schichtdicke von 5 μ nicht überschreitet,
jedoch im Minimum die Höhe der
Droplets aufweist. Bei Betrieb des Garniturringes kommt dann zunächst die
obere Schicht, vorzugsweise die chemische Nickelschicht, während einer Einlaufphase
zum Tragen. In dieser Phase ist die Verschleißrate sehr hoch, da die Härte der
oberen Schicht relativ gering ist. Gleichzeitig werden aber auch
die relativ weichen Droplets abgetragen. Nach einer Einlaufphase
kommt dann die untere PVD-Schicht zum Einsatz. Diese besitzt jetzt
eine ebene faserfreundliche Oberfläche und auf Grund der hohen
Härte einen
hohen Verschleißwiderstand.
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Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels.
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Es zeigen:
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1 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht einer eine Auflösewalze
enthaltenden Auflöseeinrichtung
einer Offenend-Spinnvorrichtung,
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2 in
vergrößerter Darstellung
einen axial geschnittenen Garniturring für eine Auflösewalze,
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3 in
etwa 20-facher Vergrößerung zwei Zähne eines
Garniturringes in einer Ansicht nach 1,
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4 in
ebenfalls etwa 20-facher Vergrößerung zwei
Zähne eines
Garniturringes in einer Ansicht nach 2,
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5 in
stark vergrößerter Darstellung
einen Axialschnitt durch einen Teil eines Garniturringes zum Erläutern der
aufgebrachten Beschichtungen.
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Von einer nicht näher dargestellten Offenend-Spinnvorrichtung
ist in 1 nur schematisch eine
Auflöseeinrichtung
gezeigt. Die Auflöseeinrichtung
dient dem Zuführen
eines Faserbandes 1 und dessen Auflösen zu Einzelfasern 2.
Hierfür
ist unter anderem eine in Drehrichtung A angetriebene Zuführwalze 3 vorgesehen,
an die ein Zuführtisch 4 elastisch
andrückbar
ist. Der Zuführtisch 4 ist
um eine Schwenkachse 5 schwenkbar und durch eine nicht dargestellte
Belastungsfeder gegen die Zuführwalze 3 belastet.
Dadurch wird zwischen der Zuführwalze und
dem Zuführtisch 4 eine
Klemmstelle gebildet, an der das Faserband 1 während seiner
Transportbewegung geklemmt wird. Der Zuführwalze 3 ist ein
Einlauftrichter 6 für
das Faserband 1 vorgeschaltet.
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Die Zuführwalze 3 bietet das
zu Einzelfasern 2 aufzulösende Faserband 1 einer
wesentlich schneller angetriebenen Auflösewalze 7 dar, die
gleichlaufend mit der Zuführwalze 3 in
Umlaufrichtung B angetrieben ist. Die Auflösewalze 7 ist mit
einer nadel- oder sägezahnartigen
Garnitur 8 versehen, welche die Einzelfasern 2 aus
dem Faserband 1 herauslöst.
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Zwischen dem Zuführtisch 4 und der
Auflösewalze 7 ist
eine stationäre
Faserbartstütze 9 angeordnet,
die das Ende des aufzulösenden
Faserbandes 1, den so genannten Faserbart 10,
von der rückwärtigen Seite
in die Garnitur 8 der Auflösewalze 7 hineindrückt.
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Die genannten Bauteile sind an einem
Auflösewalzengehäuse 11 angeordnet.
Dieses weist wenigstens eine Umfangsfläche 12 auf, welche
die Auflösewalze 7 über einen
Teil ihres Umfanges unter Bildung eines Ringraumes 13 umgibt.
Im Auflösewalzengehäuse 11 beginnt
ein Faserzuführkanal 14,
der die aufgelösten
Einzelfasern 2 von der Garnitur 8 der Auflösewalze 7 bis
zu einem nicht dargestellten Spinnrotor zuführt. Hierfür ist der Spinnrotor und somit
der Ringraum 13 an eine nicht dargestellte Unterdruckquelle
angeschlossen, die dem Transport der Einzelfasern 2 dient.
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Die Auflösewalze 7 enthält einen
in 2 im Axialschnitt
vergrößert dargestellten
Garniturring 15, der die Garnitur 8 aufweist und
auf einen nicht gezeigten Grundkörper
der Auflösewalze 7 aufgeschoben
ist.
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Es ist durch den Stand der Technik
bekannt, als Garnitur 8 einen Sägezahndraht in Wendelform auf
den Umfang des Garniturringes 15 aufzuwickeln. Es ist alternativ
bekannt, die Garnitur 8 in den Umfang des Garniturringes 15 einzuschleifen,
wobei dann parallele, wendelförmige
Reihen von Zähnen 16 entstehen.
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Auflösewalzen 7 laufen
mit Drehzahlen von bis zu 8.000 min–1,
wobei die Zähne 16 mit
einer Umfangsgeschwindigkeit von bis zu 30 m pro Sekunde umlaufen.
Die Zähne 16 der
Garnitur 8 dringen in den Faserbart 10 ein und
kämmen
ihn aus. Dabei werden Einzelfasern 2 aus dem Faserbart 10 herausgezogen,
sobald die Mitnahmekräfte
der Auflösewalze 7 größer als
die die Einzelfasern 2 zurückhaltenden Kräfte sind.
Die Einzelfasern 2 werden dann auf dem weiteren Weg um
den Umfang der Auflösewalze
7 herum beschleunigt und nach etwa 180° über den etwa tangential an
die Auflösewalze 7 anschließenden Faserzuführkanal 14 zu
den Spinnrotor geführt.
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Das Beschleunigen der Einzelfasern 2 erfolgt
mittels von den Zähnen 16 der
Garnitur 8 aufgebrachten Reibungskräften und wird durch Luftströmungen unterstützt, die
die Auflösewalze 7 einerseits mitreißt und die
durch den an das nicht gezeigte Ende des Faserzuführkanals 14 angelegten
Unterdruck verstärkt
werden. Hierbei werden Luftströmungen über eine
Lufteinlassöffnung 17 angesaugt.
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In den etwa 20-fach vergrößerten 3 und 4 sind einige Zähne 16 der Garnitur 8 dargestellt. Während des
Transportes um den Umfang der Auflösewalze 7 herum befinden sich
die Einzelfasern 2 in Gassen 18 zwischen den Zähnen 16,
wobei die Einzelfasern 2 insbesondere auf Grund von Reibung durch
die Zahnflanken 19 der Zähne 16 in Umlaufrichtung
B mitgenommen und beschleunigt werden.
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Die Gassen 18 werden von
geschlossenen Zahnfüßen 20 begrenzt,
von denen dann die eigentlichen Zähne 16 aufragen, die
jeweils eine Zahnbrust 21, einen Zahnrücken 22, zwei seitliche
Zahnflanken 19 sowie diese verbindende Zahnspitzen 23 besitzen.
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Auf Grund der Arbeitsweise der Garnitur 8 der
Auflösewalze 7 ist
der Garniturring 15 einem großen
Verschleiß unterworfen.
Die Oberfläche
der Garnitur 8 sowie vorzugsweise auch der Umfang des Garniturringes 15 werden
deshalb in der Praxis durch eine verschleißfeste Beschichtung standfester
gemacht. Diese Beschichtung sollte allerdings derart sein, dass
empfindliche Fasern, insbesondere synthetische Fasern, durch die
Rauheit der Beschichtung nicht unnötig geschädigt werden. Auf diesem Grund
sind bei dem Garniturring 15 mehrere Oberflächenbeschichtungen übereinander
aufgetragen, von denen eine untere Schicht eine verschleißfeste härtere Schicht
und die obere Schicht eine weniger harte, jedoch faserschonendere
Schicht ist. Die untere Schicht 24 ist gemäß 5 als PVD-Beschichtung aufgetragen,
welche in an sich nachteiliger Weise so genannte Droplets 25 enthält, die
eingangs beschrieben worden sind. Die obere Schicht 26 ist
maximal 5μ dick
und entspricht in ihrer Dicke wenigstens der Höhe der Droplets 25.
Hierbei ist die obere Schicht 26 insbesondere eine chemisch
aufgetragene Nickelschicht.
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Bei Inbetriebnahme eines neuen Garniturringes 15 kommt
zuerst die obere Schicht 26 zum Tragen, wobei in einer Einlaufphase
die Verschleißrate dieser
Schicht 26 wegen ihrer geringeren Härte sehr hoch ist. Gleichzeitig
werden aber auch die relativ weichen Droplets 25 mit abgetragen.
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Nach einer gewissen Einlaufphase
kommt dann die untere PVD-Schicht 24 zum Tragen, die jetzt
eine faserfreundliche Oberfläche
aufweist und auf Grund ihrer hohen Härte einen hohen Verschleißwiderstand
besitzt.