DE112012000596B4

DE112012000596B4 - Winding and twisting device of a ring spinning or ring twisting machine as well as ring spinning and ring twisting process

Info

Publication number: DE112012000596B4
Application number: DE112012000596.1T
Authority: DE
Inventors: Chokri Cherif; Lars Kühn; Prof. Schultz Ludwig; Dietmar Berger; Oliver De Haas; Anwar Abdkader
Original assignee: Sanko Tekstil Isletmeleri Sanayi ve Ticaret AS
Current assignee: Sanko Tekstil Isletmeleri Sanayi ve Ticaret AS
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: DE112012000596A5; CH706331B1; WO2012100964A2; WO2012100964A3

Abstract

Aufspul- und Dralleinrichtung einer Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine (17), umfassend mindestens einen ringförmigen Stator (1) und mindestens einen relativ zum Stator (1) drehbaren, ein Magnetfeld erzeugenden, ringförmigen Rotor (2) mit mindestens einem Garnführungselement (3) sowie einen drehbaren Kops (6), wobei der Rotor (2) und der Stator (1) koaxial zum Kops (6) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) mindestens ein supraleitendes Material (19) und eine Statorkühleinrichtung (9) umfasst und das von dem Rotor (2) erzeugte Magnetfeld in das supraleitende Material (19) des Stators (1) eindringt.Winding and twisting device of a ring spinning or ring twisting machine (17), comprising at least one annular stator (1) and at least one annular rotor (2) that can rotate relative to the stator (1) and generates a magnetic field, with at least one yarn guide element (3) and one rotatable cop (6), the rotor (2) and the stator (1) being arranged coaxially with the cop (6), characterized in that the stator (1) comprises at least one superconducting material (19) and a stator cooling device (9). and the magnetic field generated by the rotor (2) penetrates into the superconducting material (19) of the stator (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen und Aufwickeln von Garnen in Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen, wobei das Garn von einem Drallelement in Drehung versetzt und auf Grund einer sich einstellenden Geschwindigkeitsdifferenz zu Spindel und Kops auf den Kops aufgewickelt wird.The invention relates to a device for producing and winding up yarns in ring spinning and ring twisting machines, the yarn being set in rotation by a twisting element and wound onto the cop due to a speed difference that occurs between the spindle and the cop.

Konventionelle Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen sind mit einem Ring-Läufer-System zur Drehungserteilung des Fadens ausgestattet. Infolge der Drehung der Spindel wird der Läufer, in den der Faden eingehängt ist, welcher auf dem Ring beweglich befestigt ist, in Drehung versetzt. Der Läufer, der beispielsweise als einfache Drahtschlaufe ausgeführt sein kann, hat keinen eigenen Antrieb, sondern wird durch das in ihn eingehängte Garn von der Spindel mitgenommen. Durch die hohe Reibung des Läufers am Ring, durch den Luftwiderstand des Rings sowie den Luftwiderstand des Fadenballons zwischen Fadenführungsöse und Läufer bleibt der Läufer hinter der Drehzahl der Spindel zurück, was zu einem Aufwickeln des Fadens auf den Kops führt.Conventional ring spinning and ring twisting machines are equipped with a ring traveler system for twisting the thread. As a result of the rotation of the spindle, the runner on which the thread, which is movably fixed on the ring, is suspended, is rotated. The runner, which can be designed as a simple wire loop, for example, does not have its own drive, but is carried along by the spindle by the yarn suspended in it. Due to the high friction of the runner on the ring, the air resistance of the ring and the air resistance of the thread balloon between the thread guide eyelet and runner, the runner lags behind the speed of the spindle, which leads to the thread being wound onto the cop.

Bei der Bewegung des Läufers auf dem Ring kommt es infolge der auftretenden Fliehkraft zur Reibung zwischen Ring und Läufer. Weil es bei der kleinen Masse des Läufers nicht möglich ist, die entstehende Wärme in der zur Verfügung stehenden Zeit abzuleiten, resultiert daraus die Geschwindigkeitsbegrenzung des Läufers. Wird die Geschwindigkeit des Läufers erhöht, so wird die Erwärmung des Läufers so groß, dass dieser durchglüht und bricht. Zusätzlich führt dies zur Verschmelzung von thermoplastischen Fasermaterialien und zur Erweichung von honigtauhaltigen Baumwollen.When the runner moves on the ring, the centrifugal force that occurs causes friction between the ring and runner. Because it is not possible with the small mass of the runner to dissipate the resulting heat in the time available, this results in the runner's speed being limited. If the speed of the rotor increases, the rotor heats up so much that it burns through and breaks. In addition, this leads to the fusion of thermoplastic fiber materials and the softening of cottons containing honeydew.

Die Produktivitätsbegrenzung des Ringspinnverfahrens liegt maßgeblich beim Ring-Läufer-System und ist abhängig von Ring, Läufer und Garn. Eine Produktivitätserhöhung bedeutet eine Drehzahlerhöhung der Spindel, wodurch allerdings beim Überschreiten der Grenzen an den derzeitig zur Verfügung stehenden Ringen und Läufern der Verschleiß stark steigt.The productivity limitation of the ring spinning process lies primarily in the ring-traveller system and depends on the ring, traveler and yarn. An increase in productivity means an increase in the speed of the spindle, which, however, increases the wear significantly when the limits on the rings and runners currently available are exceeded.

Die Begrenzung der Geschwindigkeit des Läufers bedeutet, dass die Liefergeschwindigkeit des Fadens nicht weiter erhöht werden kann, so dass das bestehende Ring-Läufer-System die Leistungsfähigkeit von Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen begrenzt.Limiting the speed of the traveler means that the yarn delivery speed cannot be further increased, so the existing ring-traveller system limits the performance of ring spinning and ring twisting machines.

Eine nicht nennenswerte Steigerung der Geschwindigkeit des Läufers ist möglich, wenn die Materialpaarungen, die Beschichtung ( US 5 313 773 A , US 5 086 615 A ), die Formen ( DE 196 37 475 A , US 6 568 164 B2 ), das Läufergewicht und die Lagerung des Rings ( DE 26 49 193 Al) verändert werden. Eine weitere Erhöhung der Leistungsfähigkeit ist mittels angetriebenem Ring ( US 4 305 246 A ), durch einen in Schwingung versetzten Ring, durch das Ölen des Rings, eine läuferlose Vorrichtung sowie durch eine elektromagnetische Lagerung und Steuerung ( US 7 205 692 B2 , DE 184 193 A ) des Ring-Läufersystems erreichbar. Dennoch ist die Steigerung der Geschwindigkeit sehr gering.An insignificant increase in the speed of the runner is possible if the material combinations, the coating ( U.S. 5,313,773 A , U.S. 5,086,615 A ), the forms ( DE 196 37 475 A , U.S. 6,568,164 B2 ), the weight of the traveler and the bearing of the ring ( DE 26 49 193 Al) to be changed. A further increase in performance is possible by means of a driven ring ( U.S. 4,305,246A ), by a ring set in motion, by oiling the ring, a device without rotors and by electromagnetic storage and control ( U.S. 7,205,692 B2 , DE 184 193 A ) of the ring traveler system. However, the increase in speed is very small.

So offenbart US 7 205 692 B2 ein magnetisches Lager für Ringspinnmaschinen mit läuferloser Topologie. Der drehbar gelagerte, mit einer Öse versehene Ring wird dabei axial durch Gruppen von Permanentmagneten gehalten, wobei die radiale Position der Rotationsachse des Rings über 2 Gruppen von je 4 Elektromagneten und 2 Abstandssensoren mit Hilfe eines PID-Reglers konzentrisch zur inneren Peripherie der umgebenden Lagerschale gehalten wird.So revealed U.S. 7,205,692 B2 a magnetic bearing for ring spinning machines with a travelerless topology. The rotatably mounted ring with an eyelet is held axially by groups of permanent magnets, with the radial position of the axis of rotation of the ring being maintained concentrically to the inner periphery of the surrounding bearing shell by 2 groups of 4 electromagnets each and 2 distance sensors with the aid of a PID controller will.

In der US 3 026 151 A werden ein zu stützendes Element und ein dazu benachbartes Tragelement einer elektrischen Drucklagerkonstruktion beschrieben, wobei das Tragelement eine elektrische Wicklung umfasst, die durch eine Stromquelle erregbar ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das gegen das getragene Element wirkt, wobei das getragene Element und die Wicklung zumindest eine dünne äußere Schicht aus supraleitendem Material umfassen.In the U.S. 3,026,151 A describes a member to be supported and a supporting member adjacent thereto of an electric thrust bearing structure, the supporting member comprising an electrical winding energizable by a power source to generate a magnetic field acting against the supported member, the supported member and the winding at least one thin outer layer of superconducting material.

In der DE 11 61 504 A wird eine Garndrehvorrichtung mit einem konzentrisch um die Spindel angeordneten, in einem Trägerring durch Magnete frei schwebend gehaltenen und pneumatisch zentrierten Führungsring für den Faden, welcher zwischen dem ringartig auf und ab bewegbaren Trägerring und dem Führungsring frei hindurchgeht und um letzteren rotiert, beschrieben, wobei am Umfang des Trägerringes und des Führungsringes je eine Mehrzahl von senkrecht ausgerichteten Magneten angeordnet ist, wobei die Magnete des Führungsringes senkrecht über denen des Trägerringes liegen, die Magnete des Führungsringes einerseits und des Trägerringes andererseits mit ihren Polflächen gegeneinander gerichtet sind und die gegeneinander gerichteten Pole sämtlich oder zum größten Teil die gleiche Polarität haben.In the DE 11 61 504 A describes a yarn twisting device with a guide ring for the thread, which is arranged concentrically around the spindle, is held in a freely floating state by magnets in a carrier ring and is pneumatically centered, which passes freely between the ring-like carrier ring, which can be moved up and down, and the guide ring and rotates around the latter, with am A plurality of vertically aligned magnets are arranged around the circumference of the carrier ring and the guide ring, with the magnets of the guide ring lying vertically above those of the carrier ring, the magnets of the guide ring on the one hand and of the carrier ring on the other hand having their pole faces directed towards one another and the poles directed towards one another all or mostly have the same polarity.

In der JP H01- 156 524 A wird eine Spinnmaschine beschrieben, die einen Ringrotor aufweist, der zumindest teilweise aus einem supraleitenden Material besteht.JP H01-156 524 A describes a spinning machine which has a ring rotor which consists at least partially of a superconducting material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verdrillen von Fasermaterial und Aufspulen des entstehenden Garns oder Zwirns in Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen zu schaffen, welche deren Leistungsfähigkeit drastisch steigert, die Reibung zwischen Ring und Läufer eliminiert, die Lebensdauer maßgeblich verlängert sowie die einwirkenden Kräfte reduziert.The object of the invention is to provide a device for twisting fiber material and winding the resulting yarn or thread in ring spinning and ring twisting machines, which drastically increases their performance, eliminates the friction between the ring and the runner, significantly extends the service life and reduces the forces acting on it.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Aufspul- und Dralleinrichtung für Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen beschrieben.The object on which the invention is based is achieved by a winding and twisting device for ring spinning and ring twisting machines having the features of independent claim 1 and a method having the features of independent patent claim 8 . Advantageous refinements and developments are described in the dependent patent claims.

Es wird eine Aufspul- und Dralleinrichtung für Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen vorgeschlagen, welche mindestens einen ringförmigen Stator und mindestens einen ringförmigen, relativ zum Stator drehbaren, magnetfelderzeugenden Rotor mit mindestens einem Garnführungselement sowie einen drehbaren Kops umfasst, wobei der Rotor und der Stator koaxial zum Kops angeordnet sind, und wobei der Stator mindestens ein supraleitendes Material und eine Statorkühleinrichtung umfasst.A winding and twisting device for ring spinning and ring twisting machines is proposed, which comprises at least one ring-shaped stator and at least one ring-shaped rotor that can rotate relative to the stator and generate a magnetic field, with at least one yarn guide element and a rotatable cop, with the rotor and the stator being coaxial with the cop are arranged, and wherein the stator comprises at least one superconducting material and a stator cooling device.

Der Rotor umfasst zumindest Teilbereiche aus permanentmagnetischem Material, die ein Magnetfeld erzeugen. Dies bedeutet, dass der Rotor insgesamt aus permanentmagnetischem Material gefertigt ist oder insgesamt magnetisiert ist, oder dass der Rotor bereichsweise magnetisiert ist oder Permanentmagneten aufweist. Andere Teilbereiche von Stator und Rotor können auch aus anderen, auch nichtmagnetischen Materialien bestehen. Um die einwirkenden Kräfte zu reduzieren, ist als Optimum ein Minimum des Rotorgewichtes anzustreben.The rotor includes at least partial areas made of permanent magnetic material that generate a magnetic field. This means that the rotor is made entirely of permanent-magnetic material or is magnetized overall, or that the rotor is magnetized in certain areas or has permanent magnets. Other sections of the stator and rotor can also consist of other materials, including non-magnetic materials. In order to reduce the acting forces, a minimum of the rotor weight should be aimed for as an optimum.

Damit sich ein supraleitender Zustand im Bereich des Stators einstellen kann, muss es dieser dem magnetischen Fluss des Rotors erlauben in den Stator einzudringen sowie eine Kühlvorrichtung zu seiner Kühlung vorhanden sein. Diese Statorkühleinrichtung zum Erzeugen tiefer Temperaturen, welche nötig sind zum Einstellen des supraleitenden Zustandes des supraleitenden Materials, muss so ausgeführt sein, dass sie die Temperatur in den supraleitenden Bereichen des Stators so weit absenken kann, dass diese unterhalb der Sprungtemperatur des verwendeten supraleitenden Materials liegt. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Kühleinrichtung in Form eines Badkryostaten, welcher bei Einsatz von Hochtemperatursupraleitern mit Sprungtemperaturen oberhalb von 77K mit flüssigem Stickstoff gefüllt sein kann, ausgeführt sein, wobei in anderen Ausgestaltungen der Erfindung auch andere Kryostaten, wie Verdampfungskryostate, bei denen eine Kühlung mit kaltem Gas erfolgt oder eines Refrigeratorkryostaten, bei dem keine Kryoflüssigkeit notwendig ist, verwendet werden. Diese können durch unterschiedliche Kombinationen von mehreren Kühleinrichtungen, welche sich durch die Ausnutzung ungleichartiger physikalischer Effekte der Kälteerzeugung unterscheiden, auch redundant verschaltet sein, um die Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen.So that a superconducting state can be established in the area of the stator, it must allow the magnetic flux of the rotor to penetrate into the stator and a cooling device must be available to cool it. This stator cooling device for generating low temperatures, which are necessary to set the superconducting state of the superconducting material, must be designed in such a way that it can lower the temperature in the superconducting areas of the stator to such an extent that it is below the transition temperature of the superconducting material used. In one embodiment of the invention, the cooling device can be in the form of a bath cryostat, which can be filled with liquid nitrogen when using high-temperature superconductors with critical temperatures above 77K, with other cryostats, such as evaporation cryostats, in which cooling takes place with cold gas or a refrigerator cryostat, in which no cryogenic liquid is necessary. These can also be redundantly interconnected through different combinations of several cooling devices, which differ in the utilization of dissimilar physical effects of cold generation, in order to increase the reliability of the system.

Das Fasermaterial wird durch ein Garnführungselement des Rotors geführt. Diese sind dabei vorzugweise so auszuführen, dass keine oder eine nur sehr kleine mechanische Unwucht des Rotors entsteht sowie die magnetische Reibung zwischen Rotor und Stator klein gehalten wird. Diese magnetische Reibung entsteht vor allem dadurch, dass das Magnetfeld eines Bereichs des Rotors durch die Anbringung von Garnführungselementen in seiner Homogenität gestört wird. Eine Ausführungsform der Erfindung ist dabei so gestaltet, dass an der inneren radialen Begrenzungsfläche des Rotors mindestens 2 sich paarweise gegenüberliegende Ösen als Garnführungselemente, die wahlweise verwendet werden können, angebracht sind. In einer anderen Ausführungsform wird der Faden durch ein Garnführungselement in Form einer axialen Bohrung in einem Bereich des Rotors geführt, wobei zum Ausgleich der mechanischen Unwucht und des magnetischen Reibungswiderstandes eine zweite oder mehrere axiale Bohrungen in den Rotor eingebracht werden können, die ebenfalls wahlweise verwendet werden können.The fiber material is guided through a yarn guide element of the rotor. These should preferably be designed in such a way that no or only a very small mechanical imbalance of the rotor occurs and the magnetic friction between rotor and stator is kept small. This magnetic friction is primarily caused by the fact that the homogeneity of the magnetic field in an area of the rotor is disturbed by the attachment of yarn guide elements. One embodiment of the invention is designed in such a way that at least 2 eyelets, which are arranged opposite one another in pairs, are attached to the inner radial boundary surface of the rotor as yarn guide elements, which can be used optionally. In another embodiment, the thread is guided through a yarn guide element in the form of an axial bore in a region of the rotor, with a second or more axial bores being introduced into the rotor to compensate for the mechanical imbalance and the magnetic frictional resistance, which can also be used optionally be able.

Dadurch die Rotation des Rotors darf die Verteilung des magnetischen Flusses im Stator nicht beeinflusst werden. Unter Einhaltung eines optimalen Abstandes der sich gegenüberliegenden Begrenzungsflächen von Rotor und Stator und der Verankerung der Flussschläuche des eindringenden inhomogenen magnetischen Feldes des Stators durch das Absenken der Temperatur des supraleitenden Materials unterhalb seiner Sprungtemperatur ist somit eine eigenstabile, passive Lagerung des Rotors von Stillstand bis Höchstdrehzahl möglich, wodurch auch Regelungs- bzw. Sensoreinheiten zur aktiven Lageregelung des Rotors entfallen. Durch diesen optimalen Abstand ist eine Verschleißfreiheit gegeben, woraus eine hohe Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit resultiert. Durch diese berührungsfreie Lagerung des Rotors und den Wegfall des Rings des klassischen Ring-Läufer-Systems, als maßgeblich produktivitätsbegrenzendes, da Reibungswärme erzeugendes, Bauteil, ist von einer Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors auszugehen, was in Verbindung mit einer möglichen Vergrößerung des Kopsdurchmessers wiederum zu einer drastischen Produktivitätssteigerung führt.As a result, the rotation of the rotor must not affect the distribution of the magnetic flux in the stator. By maintaining an optimal distance between the opposing boundary surfaces of the rotor and stator and anchoring the flux tubes of the penetrating inhomogeneous magnetic field of the stator by lowering the temperature of the superconducting material below its critical temperature, an inherently stable, passive bearing of the rotor is possible from standstill to maximum speed , which also eliminates control or sensor units for active position control of the rotor. This optimal distance means that there is no wear and tear, which results in high reliability and insensitivity. Due to this contact-free bearing of the rotor and the omission of the ring of the classic ring-traveller system, as a component that significantly limits productivity because it generates frictional heat, an increase in the rotational speed of the rotor can be assumed, which in turn increases in connection with a possible increase in the cop diameter leads to a drastic increase in productivity.

Die sich einstellende eigenstabile, passive Lagerung des Rotors rührt aus dem Gleichgewicht der durch Positions- und Lageveränderung hervorgerufenen Rückstellkräfte und den Verankerungskräften der Flussschläuche im supraleitenden Material des Stators. Dadurch sind auch derartige Ausführungsformen der Erfindung realisierbar, bei denen die Rotationsachse des Rotors im Raum frei wählbar ist. Dadurch sind aber bei einer Ausführung der Erfindung abweichend von einer vertikal liegenden Rotationsachse des Rotors zusätzliche Elemente zum Führen des Garns vorzusehen.The resulting inherently stable, passive bearing of the rotor is due to the balance between the restoring forces caused by changes in position and location and the anchoring forces of the flux tubes in the superconducting mate rial of the stator. As a result, such embodiments of the invention can also be realized in which the axis of rotation of the rotor can be freely selected in space. As a result, however, in one embodiment of the invention, additional elements for guiding the yarn are to be provided, deviating from a vertical axis of rotation of the rotor.

Die vorgeschlagene Aufspul- und Dralleinrichtung kann in einer Ausführungsform der Erfindung so gestaltet sein, dass Stator und Rotor mit einem axialen Abstand parallel zueinander angeordnet sind. Dabei kann der Rotor so angeordnet sein, dass er sich über, unter oder an jeder anderen Position zum Stator befindet, insoweit der axiale Abstand von Stator und Rotor klein genug ist um es dem Magnetfeld des Rotors zu erlauben in den supraleitenden Bereich des Stators einzudringen. In einer anderen derartigen Ausführungsform können 2 Statoren so angeordnet sein, dass ihre sich axial gegenüberliegenden Begrenzungsflächen jeweils einer axialen Begrenzungsfläche des Rotors gegenüber positioniert sind.In one embodiment of the invention, the proposed winding and twisting device can be designed in such a way that the stator and rotor are arranged parallel to one another at an axial distance. The rotor can be arranged so that it is above, below or at any other position in relation to the stator, insofar as the axial distance between the stator and the rotor is small enough to allow the magnetic field of the rotor to penetrate into the superconducting region of the stator. In another embodiment of this type, two stators can be arranged in such a way that their axially opposite boundary surfaces are each positioned opposite an axial boundary surface of the rotor.

Die vorgeschlagene Aufspul- und Dralleinrichtung kann in einer Ausführungsform der Erfindung so angeordnet sein, dass der Stator und der Rotor koplanar angeordnet sind und der Stator den Rotor umschließt.In one embodiment of the invention, the proposed winding and twisting device can be arranged in such a way that the stator and the rotor are arranged in a coplanar manner and the stator encloses the rotor.

Ein Bereich des Stators der vorgeschlagenen Aufspul- und Dralleinrichtung kann zur vorteilhaften Ausgestaltung einen Supraleiter Typ-II als supraleitendes Material aufweisen. In einer Ausführungsform können dies keramische Hochtemperatursupraleiter aus der Gruppe der Seltenerd-Barium-Kupferoxide (SE)BaCuO, beispielsweise Yttrium-Barium-Kupferoxide (YBaCuO) oder der Gruppe der Bismut-Strontium-Kalzium-Kupferoxide (BiStCaCuO) sein. Es sind auch Ausführungen der Erfindung möglich, die ein supraleitendes Material im Bereich des Stators aufweisen, welches eine noch höhere Sprungtemperatur besitzt als die bereits genannten Gruppen. Dadurch können die Leistungsparameter der Kühleinrichtung reduziert werden, was zu einer gesteigerten Energieeffizienz der vorgeschlagenen Aufspul- und Dralleinrichtung führt.For the advantageous embodiment, a region of the stator of the proposed winding and twisting device can have a type II superconductor as the superconducting material. In one embodiment, these ceramic high-temperature superconductors can be from the group of rare earth barium copper oxides (RE)BaCuO, for example yttrium barium copper oxides (YBaCuO) or the group of bismuth strontium calcium copper oxides (BiStCaCuO). Embodiments of the invention are also possible which have a superconducting material in the area of the stator which has an even higher transition temperature than the groups already mentioned. As a result, the performance parameters of the cooling device can be reduced, which leads to increased energy efficiency of the proposed winding and twisting device.

Durch Anbringung von elektrisch leitfähigen Materialien, beispielsweise Aluminium, im Bereich des Rotors und einer durch eine Halteeinrichtung gehaltenen Drehzahlbeeinflussungseinrichtung, welche in einer Ausführungsform eine Spulenanordnung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wanderfeldes enthält, kann die Drehzahl des Rotors aktiv beeinflusst werden. Dies ist zum einen notwendig um die Trägheitskräfte des Rotors und des Garns beim Beschleunigen der Aufspul- und Dralleinrichtung so einzustellen, dass das Garn in seiner Integrität nicht verändert wird und zum anderen kann dadurch eine zu schnelle Rotation des Rotors und eine damit verbundene mögliche zu starke Aufheizung sowie eventuelle Zerstörung des Garns verhindert werden. Durch eine derartige Ausgestaltung der Erfindung wird es möglich, eine Verschmelzung von thermoplastischen Materialien oder eine Erweichung von honigtauhaltigen Baumwollen kontrolliert zu verhindern. Eine weitere Möglichkeit zur passiven Beeinflussung der Drehzahl des Rotors besteht in der Anpassung des Massenträgheitsmomentes des Rotors an die Erfordernisse des aufzuspulenden und zu verdrillenden Fasermaterials.The rotational speed of the rotor can be actively influenced by attaching electrically conductive materials, for example aluminum, in the area of the rotor and a rotational speed influencing device held by a holding device, which in one embodiment contains a coil arrangement for generating a traveling electromagnetic field. On the one hand, this is necessary to adjust the inertial forces of the rotor and the yarn when accelerating the winding and twisting device in such a way that the integrity of the yarn is not changed Heating and possible destruction of the yarn can be prevented. Such an embodiment of the invention makes it possible to prevent a fusion of thermoplastic materials or a softening of honeydew-containing cottons in a controlled manner. A further possibility for passively influencing the rotational speed of the rotor consists in adapting the mass moment of inertia of the rotor to the requirements of the fiber material to be wound up and twisted.

Der Stator wird von einer Halteeinrichtung gehalten, wobei diese in einer Ausführung der Erfindung sich so darstellt, dass ihre Position fixiert ist und sich die Spindel mit Kops relativ zum fixierten Stator axial, entlang der Spindelachse, bewegen muss, um das Garn gleichmäßig auf den Kops aufzuwickeln. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist dagegen die Spindel mit Kops fixiert und die Statorhalteeinrichtung ist mit einer Statorverfahreinrichtung verbunden, so dass sich die Aufspul- und Dralleinrichtung für Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen relativ zu Spindel und Kops axial, entlang der Spindelachse, bewegt.The stator is held by a holding device, which in one embodiment of the invention is presented in such a way that its position is fixed and the spindle with cop must move axially relative to the fixed stator, along the spindle axis, in order to evenly place the yarn on the cop to wind up. In another embodiment of the invention, however, the spindle is fixed with the cop and the stator holding device is connected to a stator displacement device, so that the winding and twisting device for ring spinning and ring twisting machines moves axially relative to the spindle and cop, along the spindle axis.

Bei der Ausgestaltung der Statorhalteeinrichtung ist ein radialer Abstand zwischen dem Kops und der inneren radialen Begrenzungsfläche des Stators oder Rotors, je nachdem welcher den kleineren Radius aufweist, einzuhalten. Um über den Zeitraum des Aufwickelns des Garns oder Zwirns auf den Kops den vom Fadenballon erzeugten Luftwiderstand gleich zu halten, ist es für die Ausführungsform mit bewegter Aufspul- und Dralleinrichtung möglich, den Fadenführer so gestalten, dass er ebenfalls von der Statorhalteeinrichtung gehalten wird oder direkt am Stator befestigt ist, damit sich seine Position zum Rotor nicht verändert.In the design of the stator holding device, a radial distance between the cop and the inner radial boundary surface of the stator or rotor, depending on which has the smaller radius, must be maintained. In order to keep the air resistance generated by the thread balloon the same over the period of time the yarn or twine is being wound onto the cop, it is possible for the embodiment with a moving winding and twisting device to design the thread guide in such a way that it is also held by the stator holding device or directly attached to the stator so that its position relative to the rotor does not change.

Weiterhin wird ein Ringspinn- oder Ringzwirnverfahren vorgeschlagen, bei dem Fasermaterial verdrillt und anschließend aufgewickelt wird, wobei eine Aufspul- und Dralleinrichtung der beschriebenen Art bereitgestellt wird, der Rotor durch eine Rotorhalteeinrichtung koaxial mit einem Abstand zum Stator gehalten wird, die Temperatur des Stators unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials abgesenkt wird und der Rotor durch die Rotorhalteeinrichtung freigegeben wird, bevor der eigentliche Spinn- oder Zwirnprozess beginnt, sobald der supraleitende Zustand des Stators erreicht wird.Furthermore, a ring spinning or ring twisting process is proposed in which fiber material is twisted and then wound up, a winding and twisting device of the type described being provided, the rotor being held coaxially at a distance from the stator by a rotor holding device, the temperature of the stator below the Crack temperature of the superconducting material is lowered and the rotor is released by the rotor holding device before the actual spinning or twisting process begins as soon as the superconducting state of the stator is reached.

Durch das anfängliche Halten des Rotors in einem wählbaren axialen Abstand zum Stator wird das Anfahren der Maschine bei der vorgeschlagenen Lösung wesentlich erleichtert.By initially holding the rotor at a selectable axial distance from the stator, starting the machine is made much easier in the proposed solution.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

1 ein Ausführungsbeispiel einer Aufspul- und Dralleinrichtung für Ringspinnmaschinen, bei dem der Stator und der Rotor mit einem axialen Abstand parallel zueinander angeordnet sind,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Aufspul- und Dralleinrichtung für Ringspinnmaschinen, bei dem der Stator und der Rotor koplanar angeordnet sind und der Stator den Rotor umschließt.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments and the associated drawings. show it

1 an embodiment of a winding and twisting device for ring spinning machines, in which the stator and the rotor are arranged parallel to one another with an axial distance,
2 an embodiment of a winding and twisting device for ring spinning machines, in which the stator and the rotor are arranged coplanar and the stator encloses the rotor.

Bei dem Ausführungsbeispiel, das in 1 in der Seitenansicht schematisch dargestellt ist, handelt es sich um den Ausschnitt einer Ringspinnmaschine (17), welche eine Aufspul- und Dralleinrichtung (18) zeigt. Der Stator (1), welcher mindestens ein supraleitendes Material (19) aufweist, ist, gehalten von der Statorhalteeinrichtung (10), koaxial zur Spindel/ Spindelachse (7) angeordnet und wird von der Statorkühleinrichtung unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials (19) abgekühlt. Der Rotor (2) und der Stator (1) sind mit einem axialen Abstand (23) und parallel zueinander angeordnet, so dass sie sich nicht berühren und das Magnetfeld des Rotors (2) in das supraleitende Material (19) des Stators (1) eindringen kann.In the embodiment shown in 1 is shown schematically in the side view, it is a detail of a ring spinning machine (17), which shows a winding and twisting device (18). The stator (1), which has at least one superconducting material (19), is held by the stator holding device (10) and is arranged coaxially to the spindle/spindle axis (7) and is cooled by the stator cooling device below the transition temperature of the superconducting material (19). . The rotor (2) and the stator (1) are arranged at an axial distance (23) and parallel to each other so that they do not touch and the magnetic field of the rotor (2) penetrates into the superconducting material (19) of the stator (1). can penetrate.

Der Rotor (2) kann in einer Ausgestaltung der Erfindung ein elektrisch leitfähiges Material (14) aufweisen, in welchem von einer Drehzahlbeeinflussungseinrichtung (13) Wirbelströme erzeugt werden können, um die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (2) aktiv zu verändern.In one embodiment of the invention, the rotor (2) can have an electrically conductive material (14) in which eddy currents can be generated by a speed influencing device (13) in order to actively change the rotational speed of the rotor (2).

Zur Inbetriebnahme und Außerbetriebnahme der Aufspul- und Dralleinrichtung (18) wird der Rotor (2) durch eine Rotorhalteeinrichtung (12) koaxial mit einem Abstand zum Stator (1) gehalten, die Temperatur des Stators (1) unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials (19) abgesenkt und anschließend der Rotor (2) durch die Rotorhalteeinrichtung (12) freigegeben.To start up and shut down the winding and twisting device (18), the rotor (2) is held coaxially at a distance from the stator (1) by a rotor holding device (12), the temperature of the stator (1) is below the transition temperature of the superconducting material (19 ) is lowered and the rotor (2) is then released by the rotor holding device (12).

Das Garn (8) läuft durch den Fadenführer (4), weiter durch den Balloneinengungsring (5) sowie durch ein auf der inneren radialen Begrenzungsfläche (25) des Rotors (2) angeordnetes Garnführungselement (3), um auf den Kops (6) aufgewickelt zu werden, da sich eine Relativgeschwindigkeit zwischen der von der Spindelhalteeinrichtung (15) gehaltenen und der Spindeldreheinrichtung (16) in Rotation gesetzten Spindel (7) in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (2) einstellt oder in einer Ausführungsvariante der Erfindung über die Drehzahlbeeinflussungseinrichtung (13) und ein am Rotor (2) angebrachtes elektrisch leitfähiges Material (14) durch Induktion von Wirbelströmen aktiv eingestellt werden kann.The yarn (8) runs through the thread guide (4), further through the balloon constriction ring (5) and through a yarn guide element (3) arranged on the inner radial boundary surface (25) of the rotor (2) to be wound onto the cop (6). because a relative speed between the spindle holding device (15) and the spindle turning device (16) set in rotation sets the spindle (7) in relation to the rotational speed of the rotor (2) or, in one embodiment of the invention, via the speed influencing device ( 13) and an electrically conductive material (14) attached to the rotor (2) can be actively adjusted by inducing eddy currents.

Zum Aufwickeln des Garns (8) auf den Kops (6) wird in einer Ausführung der Erfindung die Statorverfahreinrichtung (11) in Richtung der Spindel/ Spindelachse (7) bewegt werden, wobei die Fadenführung (4) über eine optionale starre Verbindung (20) mit bewegt werden kann, die Spindel/ Spindelachse (7) aber ihre Position relativ zur Ringspinnmaschine (17) nicht verändert, während in einer anderen Ausführung der Erfindung sich die Position der Aufspul- und Dralleinrichtung (18) relativ zur Ringspinnmaschine (17) nicht verändert, sich dafür aber die Spindel/ Spindelachse (7) mit Kops (6) durch die Spindelverfahreinrichtung (26) in Richtung der Spindel/ Spindelachse (7) bewegt.In one embodiment of the invention, to wind the yarn (8) onto the cop (6), the stator traversing device (11) is moved in the direction of the spindle/spindle axis (7), the thread guide (4) being connected via an optional rigid connection (20) can also be moved, but the spindle/spindle axis (7) does not change its position relative to the ring spinning machine (17), while in another embodiment of the invention the position of the winding and twisting device (18) relative to the ring spinning machine (17) does not change , but the spindle/spindle axis (7) with cop (6) is moved by the spindle traversing device (26) in the direction of the spindle/spindle axis (7).

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das in 2 in der Seitenansicht schematisch dargestellt ist, handelt es sich um den Ausschnitt einer Ringspinnmaschine (17), welche eine Aufspul- und Dralleinrichtung (18) zeigt. Der Stator (1), welcher mindestens ein supraleitendes Material (19) aufweist, ist, gehalten von der Statorhalteeinrichtung (10), koaxial zur Spindel/ Spindelachse (7) angeordnet und wird von der Statorkühleinrichtung unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials (19) abgekühlt. Der Rotor (2) und der Stator (1) sind koplanar angeordnet, wobei der Stator den Rotor umschließt, so dass sie sich nicht berühren und das Magnetfeld des Rotors (2) in das supraleitende Material (19) des Stators (1) eindringen kann.In another embodiment described in 2 is shown schematically in the side view, it is a detail of a ring spinning machine (17), which shows a winding and twisting device (18). The stator (1), which has at least one superconducting material (19), is held by the stator holding device (10) and is arranged coaxially to the spindle/spindle axis (7) and is cooled by the stator cooling device below the transition temperature of the superconducting material (19). . The rotor (2) and the stator (1) are arranged coplanar, with the stator enclosing the rotor so that they do not touch and the magnetic field of the rotor (2) can penetrate into the superconducting material (19) of the stator (1). .

Das Garn (8) läuft durch den Fadenführer (4), weiter durch den Balloneinengungsring (5) sowie durch ein auf der inneren radialen Begrenzungsfläche (25) des Rotors (2) angeordnetes Garnführungselement (3), um auf den Kops (6) aufgewickelt zu werden, da sich eine Relativgeschwindigkeit zwischen der von der Spindelhalteeinrichtung (15) gehaltenen und der Spindeldreheinrichtung (16) in Rotation gesetzten Spindel (7) in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (2) einstellt oder in einer Ausführungsvariante der Erfindung über die Drehzahlbeeinflussungseinrichtung (13) und ein am Rotor (2) angebrachtes elektrisch leitfähiges Material (14) durch Induktion von Wirbelströmen aktiv eingestellt werden kann.The yarn (8) runs through the thread guide (4), further through the balloon constriction ring (5) and through a yarn guide element (3) arranged on the inner radial boundary surface (25) of the rotor (2) in order to be wound onto the cop (6). because a relative speed between the spindle (7) held by the spindle holding device (15) and the spindle rotating device (16) set in rotation is set in relation to the rotational speed of the rotor (2) or in according to an embodiment variant of the invention via the speed influencing device (13) and an electrically conductive material (14) attached to the rotor (2) by inducing eddy currents.

Zum Aufwickeln des Garns (8) auf den Kops (6) wird in einer Ausführung der Erfindung die Statorverfahreinrichtung (11) in Richtung der Spindel/ Spindelachse (7) bewegt, wobei die Fadenführung (4) über eine optionale starre Verbindung (20) mitbewegt werden kann, die Spindel/ Spindelachse (7) aber ihre Position relativ zur Ringspinnmaschine (17) nicht verändert, während in einer anderen Ausführung der Erfindung sich die Position der Aufspul- und Dralleinrichtung (18) relativ zur Ringspinnmaschine (17) nicht verändert, sich dafür aber die Spindel/ Spindelachse (7) mit Kops (6) durch die Spindelverfahreinrichtung (26) in Richtung der Spindel/ Spindelachse (7) bewegt.In one embodiment of the invention, to wind the yarn (8) onto the cop (6), the stator traversing device (11) is moved in the direction of the spindle/spindle axis (7), with the thread guide (4) also moving via an optional rigid connection (20). can be, but the spindle/spindle axis (7) does not change its position relative to the ring spinning machine (17), while in another embodiment of the invention the position of the winding and twisting device (18) relative to the ring spinning machine (17) does not change but moves the spindle/spindle axis (7) with the cop (6) by the spindle traversing device (26) in the direction of the spindle/spindle axis (7).

BezugszeichenlisteReference List

11: Statorstator
22: Rotorrotor
33: Garnführungselementyarn guide element
44: Fadenführerthread guide
55: Balloneinengungsringballoon constriction ring
66: Kopscop
77: Spindel/ SpinnachseSpindle/ Spinning axis
88th: Garnyarn
99: Statorkühleinrichtungstator cooling device
1010: Statorhalteeinrichtungstator holding device
1111: Statorverfahreinrichtungstator traversing device
1212: Rotorhalteeinrichtungrotor holding device
1313: Drehzahlbeeinflussungseinrichtungspeed control device
1414: Elektrisch leitfähiges MaterialElectrically conductive material
1515: Spindelhalteeinrichtungspindle holding device
1616: SpindeldreheinrichtungSpindle turning device
1717: Abschnitt einer RingspinnmaschineSection of a ring spinning machine
1818: Aufspul- und DralleinrichtungWinding and twisting device
1919: Supraleitendes Materialsuperconducting material
2020: Verbindung Fadenführer-StatorYarn guide-stator connection
2121: axiale Begrenzungsfläche des Rotorsaxial boundary surface of the rotor
2222: axiale Begrenzungsfläche des Statorsaxial boundary surface of the stator
2323: axialer Abstand Rotor-Statoraxial distance rotor-stator
2424: mechanische Verbindungmechanical connection
2525: inneren radialen peripheren Begrenzungsfläche des Rotorsinner radial peripheral boundary surface of the rotor
2626: Spindelverfahreinrichtungspindle traversing device
2727: innere radiale Begrenzungsfläche des Statorsinner radial boundary surface of the stator
2828: äußere radiale Begrenzungsfläche des Rotorsouter radial boundary surface of the rotor
2929: radialer Abstand Rotor-Statorradial distance rotor-stator

Claims

Winding and twisting device of a ring spinning or ring twisting machine (17), comprising at least one annular stator (1) and at least one annular rotor (2) that can rotate relative to the stator (1) and generates a magnetic field, with at least one yarn guide element (3) and one rotatable cop (6), the rotor (2) and the stator (1) being arranged coaxially to the cop (6), characterized in that the stator (1) comprises at least one superconducting material (19) and a stator cooling device (9). and the magnetic field generated by the rotor (2) penetrates into the superconducting material (19) of the stator (1).

winding and twisting device claim 1 , characterized in that the stator (1) and the rotor (2) are arranged parallel to one another with an axial spacing (23).

winding and twisting device claim 1 , characterized in that the stator (1) and the rotor (2) are arranged coplanar and the stator (1) encloses the rotor (2).

Winding and twisting device according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the superconducting material (19) is a type-II superconductor.

Winding and twisting device according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that a device for actively influencing the speed (13) of the rotor (2) is also provided.

winding and twisting device claim 5 , characterized in that the speed influencing device (13) comprises a coil arrangement.

Winding and twisting device according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the stator (1) can be moved in the axial direction by means of a stator moving device (11).

Ring spinning or ring twisting process in which fiber material is twisted and then wound up, characterized in that a Winding and twisting device according to one of Claims 1 until 6 is provided, the rotor (2) is held by a rotor holding device (12) coaxially at a distance (23, 29) to the stator (1), the temperature of the stator (1) is lowered below the transition temperature of the superconducting material (19) and the rotor (2) is released by the rotor holding device (12).

Ring spinning or ring twisting process claim 8 , characterized in that the speed of the rotor (2) is actively influenced.

Ring spinning or ring twisting process claim 9 , characterized in that the speed of the rotor (2) by generating an electromagnetic traveling field acting on the rotor (2) is influenced.