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Garn- und Zwirndreh - vor=i~htung mit magn=t~sch t enem Führungsring
für den Faden Die Erfindung betrifft eine Garn- bezw. Zwirndrehvorrichtung mit einem
konzentrisch um die Spindel angeordneten, in einem Trägerring durch Magnete gehaltenen
Führungsring für den Fa -den, welcher zwischen dem ringartig auf- und abbewegten
Trägerring und dem Führungsring sowie eine dritten konzentrisch angeordneten Zentrierungsring,
also durch zwei Ringspalte hindurch zur rotierenden Spindel geführt wird.
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Nach einem älteren Patent (deutsches Patent 1 161 504 ) wird der elektromagnetisch
schwebend gehaltene Führungsring durch einen Luftstrom zentriert und abgebremst.
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Es ist ferner bekannt(französische Patentschrift 1 o24 775) einen
durch den Fade 3 ehaltenen, in einem Trägerring umlaufenden Führungsring an den
Umkehrpunkten der Ringbank elektromagnetisch in einer frei schwebenden Lage zu halten.
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Durch die deutsche Patentschrift 184 193 ist ferner ein elektromagnetisch
gelagerter und durch eine Luftturbine angetrie -bener mit einer Fadenführungsöse
versehener Flügelring bekannt.
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Nach der deutschen Auslegeschrift 1 251 192 haben die Japaner eine
Garndrehvorrichtung, bei welcher der Trägerring und der Laufring Dauermagnete sind,
bei denen sich entgegengesetzte Magnetpole gegenberstehen, die beiden Dauermagnete
sich also abstossen.
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EB ist bis heute nicht gelungen das durch die labile radiale Lage
des Fadenführungsringes im Felde des Trägerringmagneten sporadisch auftretende Anliegen
des Fadenführungsringes an die Zylinderinnenfläche des Trägerringes ohne Inanspruchnahme
von weiteren Hilfeeinrichtungen zu verhindern.
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Bei dem plötzlichen Anliegen des Fadenführungsringes an den Trägerring(und
damit Klebens an diesem) wird der rotierende Faden schlagsartig abgebremst und dadurch
meist bis zum Bruch zugbelaste-t. Dies ist der GrungXweshalb sich diese Art von
Garndreh -vorrichtungen bisher in der Praxis nicht durchgesetzt haben.
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Gleichpolig sich gegenüberstehende, also sich abstossende Dauermagnete
benötigen für die im einzelnen Falle nicht zu unterschreitende Polkraft grosse Massenquerschnitte.
Der Dauermagnet-Fadenführungsring wird daher schwer und zu massenträge für das blitzschnelle,
in ca einer tausenstel; Sekunde zu erfolgende Zurückstossen des Fadenführungsringes
im Augenblick des bichanlegens an den Trägerring. Es sind daher weitere Hilfseinrichtungen
zur Verhinderung des Anliegens bezw.
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zur Verringerung der Bremskräfte bei Anliegen erforderlich.
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Die Japaner bauen deshalb drei oder mehrere gleichmässig über die
Zylinderfläche verteilte Rollen oder Rädchen ein, die wenige Millimeter über die
Zylinderfläche herausragen, über die 2Xx bei Anliegen des geklemmten Fadens dieser
leichter hin -durchgezogen und damit die Bremskraftzugbelastung im Faden verringert
wird.
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Die vorliegende Erfindung behebt diese Schwierigkeiten erfindungsgemäss
dadurch, dass die Garndrehvorrichtung aus drei konzentrisch um die Spindel angeordneten
zylindrischen Ringen besteht: dem äusseren feststehenden, auf der Ringbank montierten
Pernisnentringmagnet (Trägerring), dem inneren aus nichtmagnetischem Material bestehenden,
ebenfalls feststehenden und auf der Ringbank montierten Zentrierungsring und dem
mittleren magnetisierbaren Fadenführungsring, der durch den Trägerring zusammen
mit dem rotierenden Faden magnetisch gehalten wird, und der vom Streckwerk kommende
Faden durch die beiden Ringschlitze zur rotierenden Spindel geführt wird, wobei
der Fadenführungsring ein magnetisierbarer, sehr dünner massenträgheitsarmer Zylinder,
beispielsweise ein Eisenblechzylinder, Btahlblechzylinder, Sintereisenzylinder,
also kein Dauermagnet ist, in dessen Hohlraum der nichtmagnetisierbare, achsial
verc schiebbare Zentrierungsring mehr oder minder tief eingreift: a.zur Beschrankung
des radialen Auswanderungsweges des Faden fiihrungsringeu aus der konzentrischen
sollage durch entsprechende Dimensionierung der Durchmesser der drei Ringe und damit
zur Verhinderung des Anliegens und Klebens des Fadenführungsringes an der inneren
Zylinderfläche des Trägerringes
b. zur Verminderung der Bremswirkung
auf den rotierenden Faden als Abrollbahn für den Fadenführungsring, c. zur Regelung
der Fadenspannung durch mehr oder minder tiefes Einschieben, des Zentrierungsringes
in den Hohlraum des Fadenführungsringes.
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Fig. 1 zeigt die Spindel 1, den Antriebswirtel 2, die Spindellagerhülse
3, die drei konzentrisch um die Spindel angeoranetenzalindrischen Ringe: den äusseren
feststehenden und auf der Ringbank montierten Permanentringmagnet(Trägerrin)4 ,
den inneren aus nichtmagnetischem Material bestehenden, ebenfalls feststehenden
und auf der Ringbank montierten Zentrierungsring 6, und den mittleren magnetisierbaren,
sehr dünnen, massenträgheitsarmen Fadenführungsring 5, der durch den Trägerring4
zu -sammen mit dem rotierenden Faden8 magnetisch gehalten wird, zeigt weiter den
vom Streckwerk und der Fadenfhrungsöse 7 kommenden Faden 8 , der durch die beiden,
durch die drei Ringe 4-5-6 gebildeten Ringspalte zur rotierenden Spindel 1 geführt
wird und den Cop 9 erzeugt, sowie die nichtmagnetische Grundplatte lo für den Trägerring
und die Ringbank 11, zeigt ferner die in der Ringbank veraSkertenFührungsstäbe(
zugleich Zentrierungsstäbe ) 13 für den Zentrierungsring 6 für das mehr oder minder
tiefe Einschieben des Zentrierungsringes 6 in den Fadenführungsring 5 zwecks Regelung
der Fadenspannung im rotierenden Faden 8, sowie die Führungen 12 für die Äuf- und
Abbewegung der Ringbank 11.
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Fig. 2 zeigt über den zwei konzentrisch um die Spindel 1 angeordneten
feststehenden zylindrischen Ringen: dem Trägerring (+ermanentringmagnet) 4 und dem
Zentrierungsring 6, sowie über dem hier ausgewanderten, excentrisch liegenden Fadenführungsring
5 die graphische Darstellung der in Abhängigkeit vom Auswanderungsweg theoretisch
auf den Fadenführungsring5 wirkenden magnetischen Anziehungskraft 16 durch den Trägerring
4, zeigt links fiir die Spaltbreite 14 die Kraftordinate 17, rechts für die Spaltbreitei5
die zugeordnete Kraftordinate 18 und gestrichelt die Differenz der radial gegenüberliegenden
Anziehungskrafte 17-18,
zeigt weiter bei Nichtvorhandensein eines
Zentrierungsringes 6 das Anliegen des Fadenführungsringes 5a an den Trägerring 4
rechts und die nun der Spaltbreite links zugeordnete Kraftordinate 19 und rechts
die der Spaltbreite null zugeo X ete Kraftordinate 20 und gestrichelt die enorm
grosse Differenz der radial entgegenwirkenden Anziehungskräfte 19-2o.
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Man erkennt wie wichtig es ist,die Durchmesserverhältnisse der drei
Ringe 4-5-6 entsprechend abzustimmen, um in den günstigsten Bereich der Anziehungskurve
16 zu kommen, also einen Bereich mit kleinster Differenz der gegenüberwirkenden,
jedoch für die ra -diale und achsiale stabile Lage des Fadenführungsringes 5- aus
reichende Anziehungskraft.
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Um ein Anliegen des Fadenführungsringes 5 an den Trägerring 4 zu verhindern,
muss bei konzentrischer Lage aller drei Ringe sein die Differenz Radius Trägerring
4 innen Rti weniger Ra -dius Fadenführungsring 5 aussen Rfa grösser als die Differenz
Radius Fadenführungsring 5 innen Rfi weniger Radius Zentrier -ungsring 6 aussen
Rza , also Rti Rfa grösser Rfi - Rza 9 ist der angedeutete Spinncop.
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Fig. 3 zeigt die für die grösste magnetische Anziehungskraft und achsial
und radial stabilste Lage des Fadenführungsringes 5 notwendigen Baumasse und Lage
von Trägerring 4 und Fadenführungs ring 5. Die Anziehungskraft des Trägerringes
4 auf den Fadenführungsring 5 ist am grössten, wenn beide Ringe gleiche achsiale
Baumasse ( Höhe ) haben, da die magnetischen Kraftlinien sich an den Stirnflachen
konzentrieren und dort am kürzesten also wirksamsten sind, wenn beide Ringe in gleicher
Höhe liegen.
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Fig. 3 zeigt ferner die Dichte der magnetischen Kraftlinien in Abhängigkeit
von der Spaltbreite bei excentrischer Lage des Fadenführungsringes 5:,.links ist
die Spaltbreite 14-21 gross die Dichte also klein, die Kraftlinien lang demzufolge
die Anziehungskraft klein, rechts ist die Spaltbreite klein(15-22) die Dichte also
gross, die Kraftlinien kurz demzufolge die Anziehungs kraft gross.