DE19815546C2 - Topfspinnvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Topfspinnvorrichtung mit einem hin- und herbewegbaren Fadenführer, der zur Ablage eines Fadens auf der Innenwandung eines Spinntopfes in eine endseitige Öffnung des Spinntopfes einführbar ist, wobei der Spinntopf mit einem elektrischen Antrieb verbunden und in Magnetlagern gelagert ist und mit einem zumindest den Spinntopf umfassenden Gehäuse, das im Bereich der endseitigen Öffnung des Spinntopfes offen ist.

Beim Topfspinnverfahren wird der Faden in der Regel durch einen sich auf der Dreh­ achse eines Spinntopfes hin- und herbewegenden Fadenführer auf der Innenwandung des Spinntopfes in mehreren Lagen als sogenannter Spinnkuchen oder Wickel abge­ legt. Um die Leistung einer derartigen Topfspinnvorrichtung zu verbessern, wurde in der DE 196 37 270 A1 vorgeschlagen, den Spinntopf mit seinen beiden Enden in Magnetla­ gern zu lagern und einen elektrischen Antrieb vorzusehen, dessen Motor mit dem Spinntopf verbunden ist. Durch die Verwendung von berührungslos wirkenden Magnet­ lagern entfällt nicht nur die Lagerreibung, sondern es ist auch möglich, den Spinntopf mit einer sehr hohen Drehzahl anzutreiben und so die Leistungsfähigkeit der Topfspinn­ vorrichtung erheblich zu erhöhen. Hierbei werden jedoch Drehzahlen erreicht, bei denen sich die Luftreibung auf der Außenseite des Spinntopfes in einem anwachsenden Be­ darf an Antriebsleistung bemerkbar macht. Da eine Topfspinnvorrichtung eine Vielzahl derartiger Spinntöpfe mit Einzelantrieb aufweist, ergibt sich durch die Luftreibung eine Erhöhung der zu installierenden Leistung, die nicht mehr außer Betracht gelassen wer­ den kann.

Zur Lösung des Problems der vorab diskutierten Luftreibung wurde mit EP 0697041 B1 in vorbekannter Weise vorgeschlagen, den an einem Ende mit einer Entnahmeöffnung versehenen und durch einen Deckel verschließbaren zylin­ drischen Spinntopf an seinem der Entnahmeöffnung abgekehrten Ende mit einem rohr­ förmigen Halslager zu versehen, mit dem auch der Rotor des elektrischen Antriebsmo­ tors verbunden ist. Der Fadenführer wird durch das Halslager in den Innenraum des Spinntopfes eingeführt. Um bei sehr hohen Drehzahlen die auf den Spinntopf einwir­ kende Luftreibung zu reduzieren, wurde vorgesehen, den Spinntopf mit einem Ge­ häuse zu umschließen, das auf der Seite der Entnahmeöffnung des Spinntopfes eben­ falls durch einen Deckel dicht verschließbar ist, und an den Zwischenraum zwischen dem Spinntopf und dem Gehäuse einen Unterdruck anzulegen. Die hierdurch mögliche Reduzierung der Antriebsleistung bei erhöhter Drehzahl des Spinntopfes und damit er­ höhter Spinnleistung wird hinsichtlich der Spinnleistung dadurch beeinträchtigt, daß bei jeder Entnahme des Spinnkuchens der Zwischenraum zunächst belüftet werden muß, beide Deckel geöffnet werden müssen und dann erst die Entnahmevorrichtung in den Innenraum des Spinntopfes einfahren und den Spinnkuchen entnehmen kann. Zum erneuten Anspinnen müssen erst der Spinntopf und das Gehäuse geschlossen werden und wieder der erforderliche Unterdruck eingestellt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Topfspinnvorrichtung der vorste­ henden Art zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Topfspinnvorrichtung der ein­ gangs genannten Art, bei der das Gehäuse gasdicht ist und mit einer Dichtung zur Ab­ dichtung des Zwischenraums zwischen Gehäuse und Spinntopf versehen ist, und über eine Zufuhrleitung mit einer Leichtgasversorgung zur Aufrechterhaltung einer Leicht­ gasatmosphäre im Zwischenraum verbunden ist.

Eine derartige Topfspinnvorrichtung hat den Vorteil, daß der Innenraum des Spinntopfes unverschlossen bleibt und daher die Entnahme des gelegten Spinnkuchens und das erneute Anspinnen in sehr viel kürzerer Zeit erfolgen kann. Die Reduzierung der auf den Spinntopf einwirkenden Luftreibung wird dadurch erreicht, daß der Zwischenraum mit einem Leichtgas gefüllt wird. Der Begriff "Leichtgas" im Sinne der Erfindung bezeichnet ein reibungsarmes leichtes Gas oder auch Gasgemisch mit geringer Dichte, wie bei­ spielsweise Helium, Wasserstoff oder dergleichen. Die Leichtgasfüllung kann hierbei unter Umgebungsdruck stehen, so daß allenfalls geringe Leckverluste jeweils über die Leichtgasversorgung zu ersetzen sind.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Spinntopf im wesentlichen vertikal ausge­ richtet und die endseitige Öffnung nach unten weist (Anspruch 2). Bei die­ ser Anordnung wird mit Vorteil ausgenutzt, daß das im Zwi­ schenraum zwischen Gehäuse und Spinntopf vorhandene Leichtgas im Gehäuse aufgrund seiner gegenüber der Umgebungsluft gerin­ geren Dichte "gefangen" bleibt und nicht entweichen kann. Dies hat den weiteren Vorteil, daß entsprechend einer weite­ ren Ausgestaltung der Erfindung zwischen Gehäuse und Spinn­ topf im Bereich der endseitigen Öffnung eine berührungslos wirkende Dichtung angeordnet werden kann (Anspruch 4). Dies kann bei­ spielsweise in Form einer Spalt- oder Labyrinthdichtung er­ folgen, so daß durch die Dichtung keine energieverzehrenden Reibungskräfte auf den Spinntopf einwirken können.

Zweckmäßig ist, wenn das Gehäuse auch den Antrieb zumindest teilweise umschließt, so daß alle drehenden Teile innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, so daß nur die eine Dichtung im Bereich der endseitigen Öffnung des Spinntopfes vorzusehen ist (vergl. Anspruch 3). Zweckmäßig ist es hierbei, wenn der stehende Teil des An­ triebs mit seinen Wicklungen außerhalb des Gehäuses angeord­ net ist (vergl. Anspruch 5). Die Wicklungen werden durch die Umgebungsluft einer­ seits gekühlt und können andererseits die Leichtgasatmosphäre im Gehäuse nicht nennenswert erwärmen.

Da der Zwischenraum zwischen Gehäuse und Spinntopf praktisch unter Außendruck steht, sind keine besonderen Festigkeitsan­ forderungen an das Gehäuse zu stellen. Das Gehäuse wird fe­ stigkeitsmäßig und konstruktiv zweckmäßigerweise so ausge­ legt, daß es die stehenden Teile des Antriebs und der Magnet­ lager trägt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist der rotierende Teil des An­ triebs an einem stirnseitig mit dem Spinntopf verbundenen Wellenzapfen angeordnet (vergl. Anspruch 8). In weiterer Ausgestaltung ist der Wellenzapfen zumindest an seinem freien Ende mit einem Ma­ gnetlager verbunden (vergl. Anspruch 9). Damit ist es möglich, die Statorwicklung des Antriebes und bei einem als Elektromagneten ausgebildeten Magnetlager die stehende Wicklung des Magnetlagers am Gehäuse zu befestigen, wobei durch die Anordnung des Wellenzapfens zur Befestigung der zugeordneten rotierenden Teile von An­ trieb- und Magnetlager es möglich wird, hier geringe Durch­ messer vorzusehen, was in Anbetracht der zu erzielenden hohen Drehzahlen von beispielsweise 80.000 Umdrehungen pro Minute schon im Hinblick auf Berstfestigkeit der rotierenden Teile von Bedeutung ist.

Während es grundsätzlich möglich ist, am Wellenzapfen zwei Magnetlager vorzusehen, ist es in einer Ausgestaltung der Er­ findung vorgesehen, neben einem am Wellenzapfen angeordneten Magnetlager ein zweites Magnetlager am Spinntopf anzuordnen (vergl. Anspruch 10). Hierbei ist es zweckmäßig, wenn das Magnetlager am Spinntopf mit seiner Drehebene etwa im Bereich des zu erwartenden Schwerpunktes des im Spinntopf ablagernden Spinnkuchens ange­ ordnet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen (vergl. die Ansprüche 6, 7, 11-15) angegeben.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Spinneinrichtung mit Topfspinnvorrich­ tung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Topfspinnvor­ richtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Spinneinrichtung besteht im we­ sentlichen aus einer Topfspinneinrichtung 1, der ein Faden­ führer 2 mit Anspinnorgan 3 zugeordnet ist. Dem Anspinnorgan 3 vorgeschaltet ist ein Streckwerk 4, das aus einer Kanne 5 mit zu verspinnenden Fasern in Form eines vorbereiteten, so­ genannten Dochtes 6 versorgt wird.

Die Topfspinnvorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Spinntopf 7, dessen endseitige Öffnung 8, die sowohl die Beschickungs- als auch die Entnahmeöffnung bildet, nach unten weist und der an seinem anderen, geschlossenen En­ de mit einem Wellenzapfen 9 versehen ist, auf den der rotie­ rende Teil 10.1 eines elektrischen Antriebsmotors 10 sowie ein Lager 11 befestigt ist. Der Spinntopf 7 ist von einem Ge­ häuse 12 umgeben, das bis auf den Bereich der endseitigen Entnahmeöffnung 8 des Spinntopfes vollständig und gasdicht geschlossen ist. Das Gehäuse 12 trägt den stehenden Teil 10.2 des elektrischen Antriebs sowie das mit dem Wellenzapfen 9 verbundene Lager 11 und das am Spinntopf 7 angeordnete Lager 13.

Während der Spinnphase wird der rohrförmig ausgebildete Fa­ denführer 2 in Richtung des Pfeiles 14 auf- und abbewegt, so daß der im Anspinnorgan 3 vorbereitete und durch den Faden­ führer 2 hindurchgeführte Faden 15 in Form eines Spinnkuchens bzw. eines Wickels 16 auf der Innenwandung des Spinntopfes 7 abgelegt wird. Sobald die Spinnphase beendet ist, wird die Drehzahl des Spinntopfes reduziert und der Fadenführer 2 aus dem Bereich der Entnahmeöffnung 8 weg bewegt. Über eine hier nicht näher dargestellte Entnahmevorrichtung wird bei noch drehendem Spinntopf ein Wickelkörper in den Innenraum des Spinntopfes eingeführt. Während dieser Übernahmephase wird die Drehzahl des Spinntopfes noch so hoch gehalten, daß der Spinnkuchen bzw. Wickel 16 durch die Zentrifugalkraft an der Innenwandung des Spinntopfes gehalten wird. Sobald die End­ nahmevorrichtung mit dem Wickelkörper im Inneren des Spinn­ topfes seine Endstellung erhalten hat und auf eine Übernahme­ drehzahl beschleunigt worden ist, wird die Drehzahl des Spinntopfes entsprechend abgebremst, so daß sich nach dem Un­ terschreiten einer Mindestdrehzahl, d. h. der Übernahmedreh­ zahl und damit einer Reduzierung unter einer Mindestfließ­ kraft der Spinnkuchen von der Innenwandung des Spinntopfes 7 löst und vom Spulenkörper übernommen wird.

Da der Spinntopf 7 während der Spinnphase mit Drehzahlen von mehreren 10.000 U/min, beispielsweise 80.000 U/min betrieben wird, tritt auf der Außenseite des Spinnknopfes 7 im Zwi­ schenraum 17 zwischen der Spinntopfaußenwandung und dem Ge­ häuse 12 eine spürbare Luftreibung auf. Um dies zu vermin­ dern, ist das Gehäuse mit einer Zufuhrleitung 18 versehen, die mit einer Leichtasversorgung verbunden ist. Im Bereich der Entnahmeöffnung 8 des Spinntopfes 7 ist das Gehäuse 12 ebenfalls endseitig offen und mit einer vorzugsweise berüh­ rungslosen Dichtung 19 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Über die Zuleitung 18 wird der Zwischenraum 17 mit einem Leichtgas, d. h. einem reibungsarmen Gas wie Helium, Wasser­ stoff oder einer Gasmischung mit möglichst geringer Dichte und entsprechend geringen inneren Reibungswiderstand gefüllt. Die Gasatmosphäre im Zwischenraum 17 wird hierbei praktisch auf den Umgebungsdruck eingestellt, so daß im Bereich der Dichtung 19 nur geringe Gasmengen infolge von Konvektion aus­ treten können und entsprechend über die Zuleitung 18 ersetzt werden müssen. Der Verlust an Leichtgas ist hierbei in einfa­ cher Weise über einen Anstieg der Antriebsleistung der be­ treffenden Topfspinneinrichtung festzustellen.

Der in einem größeren Maßstab in Fig. 2 wiedergegebene Verti­ kalschnitt durch die Topfspinnvorrichtung 1 zeigt weitere konstruktive Einzelheiten in einer abgewandelten Ausführungs­ form.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist das Ge­ häuse 12 im Bereich des Antriebsmotors 10 in seinem Durchmes­ ser reduziert, wobei der stehende, mit einer Wicklung verse­ hene Teil 10.2 des elektrischen Antriebs 10 in diesen Bereich auf der Außenseite des Gehäuses 12 angeordnet ist und ggf. nur die Polschuhe durch entsprechend abgedichtete Öffnungen in den Innenraum des Gehäuses 12 hineinragen und mit ihrem Magnetfeld auf den mit dem Wellenzapfen 9 verbundenen drehen­ den Teil 10.1 des elektrischen Antriebs 10 einwirken können. Damit liegt die im Betrieb sich erwärmende Spule des stehen­ den Teiles 10.2 außerhalb des Gehäuses, so daß die im Betrieb entstehende Verlustwärme durch die Umgebungsluft abgenommen und damit eine Kühlung bewirkt werden kann.

Auch das mit dem Wellenzapfen 9 verbundene Lager 11, das zweckmäßigerweise als "aktives" Magnetlager ausgeführt ist, ist in gleicher Weise aufgebaut. Auch hier kann die Spule 11.1 des stehenden Teils des Magnetlagers auf der Gehäuseau­ ßenseite angeordnet sein, während die Polflächen des stehen­ den Teiles und des mit dem Wellenzapfen 9 verbundenen drehen­ den Teiles im Gehäuseinneren angeordnet sind.

Das mit dem Spinntopf 7 verbundene Magnetlager 13 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Permanentmagnetlager ausgebildet, das über eine axial und/oder radial wirkende, gekapselte Dämpfungseinrichtung 20 am Gehäuse 12 abgestützt ist.

Dem Wellenzapfen 9 ist ferner noch ein mechanisches Hilfsla­ ger 21 zugeordnet, das nur dann in Funktion tritt, wenn nach Abschalten der Stromzufuhr zum oberen Magnetlager 11 der Spinntopf nach unten absinkt. Hierdurch ist sichergestellt, daß auch bei einer Stromunterbrechung während des Betriebes der Spinntopf ohne Schäden auslaufen kann.

Die Dichtung 19 am unteren Ende des Gehäuses 12 ist hier an­ deutungsweise als Spaltdichtung dargestellt.

Claims (15)

1. Topfspinnvorrichtung mit einem hin- und herbewegbaren Fadenführer (2), der zur Ablage eines Fadens (15) auf der Innenwandung eines Spinntopfes (7) in ei­ ne endseitige Öffnung (8) des Spinntopfes (7) einführbar ist, wobei der Spinntopf (7) mit einem elektrischen Antrieb (10) verbunden und in Magnetlagern (11, 13) gelagert ist und mit einem zumindest den Spinntopf (7) umfassenden Gehäuse (12), das im Bereich der endseitigen Öffnung (8) des Spinntopfes (7) offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse gasdicht ist und mit einer Dichtung (19) zur Abdichtung des Zwischenraums (17), zwischen Gehäuse (12) und Spinntopf (7) versehen ist und über eine Zufuhrleitung (18) mit einer Leichtgas­ versorgung zur Aufrechterhaltung einer Leichtgasatmosphäre im Zwischenraum verbunden ist.

2. Topfspinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinntopf (7) im wesentlichen vertikal ausgerichtet und die endseitige Öffnung (8) nach unten weist.

3. Topfspinnvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) nur den rotierenden Teil (10.1) des Antriebs (10) schließt.

4. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Gehäuse (12) und dem Spinntopf (7) im Bereich der endseitigen Öffnung (8) eine berührungslos wirkende Dichtung (19) angeordnet ist.

5. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (12) den stehenden Teil (10.1) des Antriebs (10) und der Magnetlager (11, 13) trägt.

6. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antrieb (10) am oberen geschlossenen ende des Spinntopfes (7) angeordnet ist.

7. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich des Antriebs (10) wenigstens ein Magnetlager (11) ange­ ordnet ist.

8. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der rotierende Teil (10.1) des Antriebs (10) an einem stirnseitig mit dem Spinntopf (7) verbundenen Wellenzapfen (9) angeordnet ist.

9. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wellenzapfen (9) zumindest an seinem freien Ende mit einem Ma­ gnetlager (11) verbunden ist.

10. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Magnetlager (13) am Spinntopf (7) angeordnet ist.

11. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magnetlager (11, 13) radial und axial tragend ausgebildet sind.

12. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest das im Bereich des Antriebs (10) angeordnete Magnet­ lager (11) durch eine Elektromagnetordnung gebildet ist.

13. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das am Spinntopf (7) angeordnete Magnetlager (13) durch eine Permanentmagnetanordnung gebildet wird.

14. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das am Spinntopf (7) angeordnete Magnetlager (13) gehäusesei­ tig mit einer Dämpfereinrichtung (20) versehen ist.

15. Topfspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich des antriebsseitigen Magnetlagers (11) ein mechani­ sches Hilfslager (21) angeordnet ist, das im Spinnbetrieb auseinander steht.