DE19910277A1 - Spinnrotor für Offenend-Spinnmaschinen - Google Patents

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.