DE19910277A1 - Spinnrotor für Offenend-Spinnmaschinen - Google Patents
Spinnrotor für Offenend-SpinnmaschinenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Spinnrotor für den Einsatz bei hohen Drehzahlen in Offenend-Spinnmaschinen mit einem Rotorschaft (3) und einem Rotorteller (2), welcher schaftseitig als zur Befestigung auf dem Ende des Rotorschaftes (3) dienender Bund (4) ausgebildet ist und welcher an seiner Öffnung (5) und seinem Bund (4) unterschiedliche Wandstärken aufweist, wobei die Wandstärke des Rotorbodens (8) von der Rotorrille (9), in Richtung zum Bund (4) gesehen, zunimmt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die Wandstärke im Bereich des größten Außendurchmessers des Rotortellers (2) kleiner als 1,2 mm und die Wand des Rotortellers (2) im Bereich zwischen Rotorrille (9) und Öffnungsrand derart ausgebildet, daß die Außenkontur des Rotortellers (2) strömungsgünstig gestaltet und die Innenkontur spinnprozeßgerecht geformt ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Spinnrotor für Offenend-
Spinnmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Forderung nach immer höherer Produktivität hat bei der
Entwicklung heutiger Offenend-Rotorspinnmaschinen zu
Rotordrehzahlen von weit über 100.000 U/min geführt. Bei
derartig hohen Drehzahlen entstehen besondere Anforderungen im
Hinblick auf Unwucht, Lagerung und Stabilität (Berstgefahr) der
Spinnrotoren.
Die EP 0 099 490 B1 beschreibt einen spanlos geformten
Offenend-Spinnrotor mit einer Fasersammelrille, der bei hohen
Rotordrehzahlen eingesetzt werden soll. Um die negativen
Auswirkungen von bei hohen Rotordrehzahlen auftretenden
Fliehkräften wie zum Beispiel Verformung oder Bersten des
Spinnrotors zu vermeiden, ist an diesem bekannten Spinnrotor am
Außenumfang des Randes des Rotortelleröffnung eine Bördelung
zur Erhöhung der Festigkeit ausgebildet. Durch die Verstärkung
soll die Berstdrehzahl des Rotors erhöht werden.
Die DE 197 34 637 A1 zeigt einen Spinnrotor einer Offenend-
Rotorspinnmaschine, dessen Rotorschaft im Lagerspalt einer
Stützscheibenlageranordnung abgestützt ist und dessen
Axiallagerung Magnetlagerkomponenten aufweist. Der Spinnrotor
ist für Rotordrehzahlen von mehr als 100.000 U/min bestimmt.
Dieser Spinnrotor weist im Bereich der Rotorrille
beziehungsweise im Bereich des größten Außendurchmessers eine
deutlich größere Wandstärke auf als im Bereich zwischen
Rotorrille und Öffnungsrand. Mit einer größeren Wandstärke wird
die Stabilität eines Rotationskörpers erhöht und gegebenenfalls
auftretende, aus hohen Drehzahlen resultierende Spannungen
können besser verteilt werden. Derartige Ausführungsformen sind
üblich und werden häufig eingesetzt.
Verstärkte beziehungsweise mit großer Wandstärke im Bereich des
größten Durchmessers ausgebildete Spinnrotoren haben durchaus
zu einer gewissen Steigerung der Drehzahl beigetragen. Weitere
Drehzahlsteigerungen ohne Funktions- oder Sicherheitseinbußen,
lassen sich mit diesen bekannten Spinnrotoren nicht oder nur
sehr bedingt durchführen. Insbesondere können Unwuchtprobleme
dadurch entstehen, daß eine im Verlauf der Herstellung des
Spinnrotors auftretende geringe Maßabweichung bei größeren
Durchmessern beziehungsweise bei größeren Massen zu größerer
Unwucht führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spinnrotoren, die für
den Einsatz bei hohen Drehzahlen vorgesehen sind, zu
verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spinnrotor mit
den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Rotortellers mit einer
geringen Wandstärke im Bereich des größten Außendurchmessers
verbessert die Massenverteilung und damit das Verhalten bei
hohen Drehzahlen des Rotortellers, ohne den Rotorteller in
diesem Bereich unzulässig zu schwächen. Es wird eine
Gewichtsminderung ermöglicht, die sich vorteilhaft auf die
Betriebseigenschaften des Spinnrotors und den Energieverbrauch
auswirkt.
Zur strömungsgünstigen Gestaltung der Außenkontur des
Rotortellers ändert sich der Neigungswinkel α, beginnend an
der Öffnung des Rotortellers, bei einer Änderung so lange nur
in einer Richtung, bis die Außenkontur vom Rotorboden in den
Bund übergeht. Ebenfalls aus diesem Grunde geht die Außenkontur
von der Öffnung, als Gerade herkommend, erst im Bereich des
größten Außendurchmessers in eine Krümmung über. Zusätzlich
wirkt sich das im Merkmal des Anspruchs 5 angegebene Verhältnis
vom Durchmesser der Öffnung zur Tiefe T strömungsgünstig aus.
Zur Spannungsoptimierung und damit zur Verbesserung der
Festigkeitsverhältnisse des Rotortellers nimmt die Wandstärke
von der Öffnung des Rotortellers bis zur Rotorrille stetig zu,
weist die Rotorrille im Rillengrund einen Radius auf, der
mindestens 0,15 mm groß ist, und beträgt weiterhin das
Verhältnis vom Durchmesser der Öffnung zur Tiefe T zwischen
2 : 1 und 5 : 1. Die Gefahr eines Berstens des Rotortellers
kann damit herabgesetzt werden beziehungsweise einer Erhöhung
der Berstgefahr trotz gesteigerter Drehzahl begegnet werden.
Eine durch Materialabtragung, vorzugsweise durch Ätzen oder
Laser, in die Außenfläche des Rotortellers eingebrachte
Kennzeichnung erleichtert die Identifikation sowohl während des
Herstellungsprozesses als auch während des Betriebes und ist
beständiger als ein Farbauftrag, der häufig schon nach kurzer
Zeit, zum Beispiel durch Berührungen oder Reibeinwirkung,
unleserlich wird oder ganz verschwindet. Eine Materialabtragung
zum Einbringen des Kennzeichens auf der Oberfläche des
Spinnrotors, die gleichzeitig dem Auswuchten beziehungsweise
dem Massenausgleich des Spinnrotors dient, ermöglicht
vorteilhaft ein verbessertes Unwuchtverhalten des
erfindungsgemäßen Spinnrotors und spart Aufwand und Zeit beim
Herstellungsprozess des Spinnrotors.
Im Hinblick auf die aus dem bekannten Stand der Technik
vermittelten Lehre, nach der eine Erhöhung der Wandstärke
vorzunehmen ist, um die Drehzahlen, insbesondere ohne
Funktionseinbuße, steigern zu können, zeigt sich überraschend,
daß der erfindungsgemäße Spinnrotor gerade mit im Bereich des
größten Außendurchmessers verringerter Wandstärke besser für
hohe Drehzahlen von bis zu 150.000 U/min geeignet ist und eine
Steigerung der Drehzahl in Abhängigkeit vom Rotor-
Nenndurchmesser im Vergleich mit bekannten Spinnrotoren um bis
zu 25.000 U/min erlaubt. Vornehmlich bei Rotor-Nenndurchmessern
zwischen 33 mm und 40 mm lassen sich derartige Steigerungen der
Rotordrehzahlen um mehr als 20.000 U/min erzielen. Die durch
die erfindungsgemäße Ausbildung des Spinnrotors ermöglichte
Erhöhung der Drehzahlen erlaubt eine deutliche Steigerung der
Produktivität der Offenend-Spinnstellen beziehungsweise der
Offenend-Spinnmaschinen und damit eine kostengünstige
Garnerzeugung.
Die Verringerung des größten Außendurchmessers führt in
Verbindung mit der strömungsgünstig abrißkantenfrei gestalteten
Außenkontur des Rotortellers zu einer beachtlichen Verringerung
des Luftwiderstandes des Rotortellers bei derartig hohen
Drehzahlen. Der Energieverbrauch kann dadurch um bis zu 7 Watt
pro Spinnstelle vermindert werden. Dies führt bei den
üblicherweise als Vielstellen-Textilmaschine ausgeführten
Offenend-Spinnmaschinen zu einer erheblichen Kostenersparnis
pro Maschine, allein bei den Energiekosten von bis zu 2.000 DM
pro Jahr.
Auch ist besonders überraschend, daß sich mit der relativ
kleinen Veränderung im Bereich des größten Außendurchmessers
des Rotortellers in Kombination mit weiteren erfindungsgemäßen
Merkmalen derart vorteilhafte Wirkungen erzielen lassen.
Verbesserte Unwuchteigenschaften des erfindungsgemäßen
Spinnrotors führen zu verbessertem Betriebsverhalten der
Spinnrotoren, Antriebselemente und Lagerungen und damit zu
höherer Betriebssicherheit und höherem Nutzungsgrad. Auch dies
bewirkt eine Steigerung der Produktivität.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Darstellungen der
Figuren entnehmbar.
Es zeigt:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Spinnrotor, teilweise im
Schnitt,
Fig. 2 eine Einzelheit des Spinnrotors der Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Spinnrotor 1 mit einem aus dem vollen
gedrehten Rotorteller 2, der auf einem Rotorschaft 3 befestigt
ist. Alternativ kann der Rotorteller 2 auch aus einem Gußteil
oder einem spanlos geformten Teil durch spanabhebende
Bearbeitung in die gewünschte Form gebracht werden. Die
Befestigung des Rotortellers 2 am Rotorschaft 3 erfolgt mit
Hilfe eines Bundes 4. Von der dem Bund 4 gegenüberliegenden
Öffnung 5 erweitert sich der Innenraum 6 des Rotortellers 2
kegelförmig mit einer als Faserrutschfläche 7 wirkenden
Innenseite bis zu einer am Umfang des Rotorbodens 8
angeordneten als Fasersammelrille dienenden Rotorrille 9. Die
Faserrutschfläche 7 und die Rotorrille 9 bilden bei ihrem
Zusammentreffen eine Kante 10. Die Rotorrille 9 liegt, von der
Öffnung 5 her gemessen, in einer Tiefe T 13. Das Verhältnis vom
Durchmesser der Öffnung 5 zur Tiefe T 13 beträgt etwa 2,8 : 1.
Die Wand des Rotortellers 2 im Wandabschnitt 11 zwischen
Öffnung 5 und Rotorrille 9 ist so ausgebildet, daß die
Wandstärke von der Öffnung 5 in Richtung auf die Rotorrille 9
gleichmäßig zunimmt. Sowohl die Lage des Wandabschnittes 11
unter dem Neigungswinkel α wie auch die Länge dieses
Wandabschnittes 11 tragen dazu bei, daß sich der Spinnrotor 1
bei hohen Drehzahlen strömungsgünstig verhält. Die Form des
Wandabschnittes 11 führt zu einer guten Verteilung der durch
die Fliehkräfte verursachten Materialspannungen und begegnet
dadurch unzulässigen hohen Spannungen im Material. Die
Stabilität dieses Spinnrotors 1 in Verbindung mit einer
textiltechnologisch günstigen Ausbildung der
Faserrutschfläche 7 und der Rotorrille 9 erlauben ein
betriebssicheres Produzieren eines Garnes bei gleichbleibend
hoher Qualität.
Der Rotorteller 2 besitzt seinen größten Außendurchmesser im
Bereich der Rotorrille 9. Die Wand weist in diesem Bereich eine
Stelle mit einem Wandstärkenminium auf. Die Wandstärke 14
beträgt an dieser Stelle 0,8 mm. Die Rotorrille 9 ist V-förmig
mit einem Radius 12 im Rillengrund ausgebildet. Der Radius 12
beträgt etwa 0,2 mm.
Die Fig. 2 zeigt den Bereich des größten Außendurchmessers des
Rotortellers 2 in einer gegenüber der Fig. 1 vergrößerten
Darstellung. Die V-förmig unter einem Winkel γ von etwa 40 Grad
ausgebildete Rotorrille 9 mit dem Radius 12 bildet die innere
Wandfläche des Rotortellers 2 an der Stelle eines
Wandstärkenminimums.
Die Wandstärke nimmt im Bereich des Rotorbodens 8 von der
Rotorrille 9, in Richtung zum Bund 4 gesehen, zu, und der
Rotorboden 8 geht in den Bund 4 über. Die gesamte Außenkontur
des Rotortellers 2 ist lufttechnisch strömungsgünstig
abgerundet und abrißkantenfrei und weist keine für
Grenzschichtströmungen ungünstigen Ein- oder Ausbuchtungen auf.
Die äußere Oberfläche des Rotortellers 2 trägt Kennzeichnungen
zur Identifikation und zur Markierung des Spinnrotors 1 in Form
eines Bildzeichens 15 und einer Beschriftung 16. Bildzeichen 15
und Beschriftung 16 sind durch Materialabtragung auf der
Oberfläche erzeugt. Die Materialabtragung von sehr geringer
Tiefe und hinreichender Flächenausdehnung dient gleichzeitig
dem Auswuchten des Spinnrotors 1. Damit kann das sonst übliche
Abschleifen von Spinnrotoren am Außenumfang und damit ein
möglicherweise im Hinblick auf die Grenzschichtströmung
ungünstiger Eingriff in die Außenkontur des Spinnrotors 1
entfallen.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Spinnrotors 1
können alternativ eingesetzt werden. Insbesondere sind im
Rahmen der Erfindung eine Vielzahl von Gestaltungsvarianten der
Innen- und Außenkontur im Wandabschnitt 11 möglich.
Claims (10)
1. Spinnrotor für Offenend-Spinnmaschinen mit einem
Rotorschaft (3) und einem Rotorteller (2), welcher an
seiner Öffnung (5) und seinem Bund (4) unterschiedliche
Wandstärken aufweist, wobei die Wandstärke des
Rotorbodens (8) von der Rotorrille (9), in Richtung zum
Bund (4) gesehen, zunimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich des größten Außendurchmessers des
Rotortellers (2) die Wandstärke zwischen 0,3 mm und 1,2 mm
beträgt, daß die Wandstärke des Rotortellers (2) zwischen
Öffnung (5) und Rotorrille (9) derart ausgebildet ist, daß
sowohl die Außenkontur des Rotortellers (2)
strömungsgünstig abrißkantenfrei gestaltet als auch die
textiltechnologisch bedeutsame Innenkontur im
Wandabschnitt (11) spinnprozeßgerecht geformt ist.
2. Spinnrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wandstärke im Bereich des größten Außendurchmessers des
Rotortellers (2) zwischen 0,75 mm und 0,85 mm beträgt.
3. Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sich der von der Außenkontur und der
Rotationsachse des Rotortellers (2) gebildete
Neigungswinkel α, beginnend an der Öffnung (5), bei einer
Änderung so lange nur in einer Richtung ändert, bis die
Außenkontur vom Rotorboden (8) in den Bund (4) übergeht.
4. Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wandstärke von der Öffnung (5) des
Rotortellers (2) bis zur Rotorrille (9) stetig zunimmt.
5. Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Außenkontur sich als Gerade über
die Außenkante des Wandabschnittes (11) erstreckt und, von
der Öffnung (5) herkommend, erst im Bereich des größten
Außendurchmessers in eine Krümmung übergeht.
6. Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Innenkontur und die Außenkontur des
Rotortellers (2) im Wandabschnitt (14) zwischen Öffnung (5)
und Rotorrille (9) so ausgebildet sind und damit die
Massenverteilung so vorgenommen ist, daß die Wand in diesem
Abschnitt unter Betriebsbedingungen spannungsoptimiert ist.
7. Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis vom Durchmesser der
Öffnung (5) zur Tiefe T (13) zwischen 2 : 1 und 5 : 1
beträgt, wobei die Tiefe T (13) von der Höhe der
Rotorrille (9) bis zur Öffnung (5) reicht.
8. Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rotorrille (9) im Rillengrund einen
Radius (12) aufweist und daß der Radius (12) mindestens
0,15 mm beträgt.
9. Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Rotortellers (2)
mindestens ein Kennzeichen, vorzugsweise ein
Bildzeichen (15) oder eine Beschriftung (16), aufweist, das
durch Materialabtragung, wie Ätzen oder Laser, eingebracht
ist.
10. Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Materialabtragung zum Einbringen
des Kennzeichens dem Auswuchten des Spinnrotors (1) dient.
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