DE2402781C2

DE2402781C2 - Hochtourige Offenend-Spinnmaschine

Info

Publication number: DE2402781C2
Application number: DE19742402781
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl.-Ing. Brandys nad Orlici Elisas; Zdenek Dipl.-Ing. Usti Nad Orlici Ledr; Karel Dipl.-Ing. Chocen Mikulecky; Josef Dipl.-Ing. Usti Nad Orlici Ripka
Original assignee: VYZKUMNY USTAV BAVLNARSKY USTI NAD ORLICI CS
Current assignee: VYZKUMNY USTAV BAVLNARSKY USTI NAD ORLICI CS
Priority date: 1973-02-02
Filing date: 1974-01-22
Publication date: 1984-08-16
Also published as: CH572106A5; DE2402781A1; CS163986B1; JPS49109647A; GB1451133A

Description

2. Offenendspinnmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Beziehung:
25

3. Offenend-Spinnmaschirre nach Anspruch 1 für den Bereich der Arbeitsgeschwindigkeit des Spinnrotors von 70 000 bis 110 000 U/min gekennzeichnet durch die Beziehung

13<r_K<19(mm)

Die Erfindung betrifft eine hoc. itourigc Offenendspinnmaschine mit Arbeitsgeschwindigkeiten von mehr als 60 000 U/min gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits eine Offenendspinnmaschine bekannt, bei der das Garn mil zwei- bis vierfacher Geschwindigkeit des Spinnrotors im Vergleich mit der Spindclgeschwindigkcit von Ringspinnmaschinen, d. h. also mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 000 bis 60 000 U/min ausgesponnen wird (CH-PS 4 67 351). Daraus geht hervor, daß die Probleme des Antriebs hochtouriger Spinnmaschinen, die Lagerung der Rotoren und Festigkeitsprobleme prinzipiell gelöst sind. Somit handelt es sich vorwiegend nur noch darum, die Herstellungskosten derartiger Maschinen innerhalb annehmbarer Grenzen zu halten. Selbst der Preis einer solchen Maschine ist jedoch nicht der einzige maßgebende Faktor. Eines der wichtigsten Kennzeichen liegt im Energieverbrauch, der im Falle der mit Spinnturbinen ausgerüsteten Spinnmaschine besonders von der Durchmessergröße der Spinnturbine bzw. dem Durchmesser ihrer Sammeloberfläche abhängig ist. Es ist offensichtlich, daß mit der Verminderung des Spinnturbinendurchmessers auch der Energieverbrauch geringer wird. In der Fachliteratur wird die Beziehung zwischen dem Durchmesser und dem Kraftbedarf in Form einer Hochexponential-Parabel dargelegt.

Es ist jedoch selbstverständlich, daß die Verminderung des Spinnturbinendurchmessers nicht ins Endlose gehen kann. Neben den eine solche Verminderung beschränkenden Gründen gibt es hier auch erhebliche Bedenken von textil-technologischem Charakter. So wird es meistens geglaubt, daß sich die optimale Stapellänge der zu verspinnenden Fasern irgendwo zwischen der Halbmesser- und Durchmessergröße der Spinnkammer befinden soll, wobei bei einem kleineren Durchmesser von ungefähr 38,1 mm für Baumwolle eine tangentiale Faserzufuhr in die Spinnturbine vorgesehen wird, wogegen sonst der Spinnturbinendurchmesser von bis zu 76,2 mm für Baumwolle als maximal in Betracht gezogen wird. Auf einer bekannten, heutzutage schon häufig erzeugten Spinnmaschine mit einem Spinnturbinendurchmesser von 67 mm wird diese Bedingung erfüllt. Nichtsdestoweniger besteht ein Nachteil solcher Anlagen darin, daß sie die Spinnturbinengeschwindigkeit, bei der noch Garn mit annehmbarer Fadenbruchzahl ausspinnbar ist und bei der die Maschine in Betrieb gesetzt, d. h. zuverlässig angesponnen werden kann, gewissermaßen beschränkt ist. So entfällt z. B. bei der erwähnten W. Spinnmaschine die Grenze der Spinnturbinengeschwindigkeit auf 50 000 U/min, bei der schon der Anspinnpro-

M 60 zeß mit Schwierigkeiten verbunden ist.

Analog wird die Beziehung zwischen der Stapellänge der zu verarbeitenden Fasern und dem Durchmesser der

|| Sammeloberfläche der Spinnturbine in der CH-PS 4 67 351 so gelöst, daß das Spinnen in der Spinnturbine vom

If Durchmesser Dder Sammeloberfläche vorteilhaft ist, wenn die Stapellänge der Fasern in dem der Sammelober-

\'.\ fläche zugeführten Fasergebilde die Bedingung D<L_S- F erfüllt, wobei L_s die der 25%igen kumulativen

.'.,. 65 Faserhäufigkeit entsprechende Stapellänge ist und der Faktor Fin der Abhängigkeit von der Größe Z-sdurch die

; : Tabelle von Werten für 3 verschiedene Typen der Stapeldiagramme gegeben ist.

i■;· Der Nachteil dieser Bedingung besteht darin, daß sie nur die Information bietet, welche Fasern in einer

bestimmten Spinnkammer noch oder im Gegensatz nicht mehr versponnen werden können. Außerdem ist die

vorerwähnte Bedingung nicht ganz logisch, da man — schon auf Grund der vorher angeführten Meinungen der Technologen — kaum voraussetzen kann, daß dis untere Grenze der Größe des Spinnturbinendurchmessers nicht bestimmt ist So gibt es beispielsweise eine evidente Bedingung, daß der Umfang der Sammeioberfläche wenigstens größer sein muß als die maximale Stapellänge der Fasern in dem zu verarbeitenden Material. Konfrontiert man die Bedingung für L_s>30mm mit den bei der Verarbeitung von längeren Stapelfasern vorkommenden Problemen, kann man feststellen, daß diese Bedingung nicht allgemein gültig ist. Überdies zieht sie nicht den Zusammenhang zwischen der Drehgeschwindigkeit und dem Durchmesser der Spinnturbine sowie den bedeutsamen Einfluß dpr Garnfestigkeit in Betracht. Ferner stellt sie nicht das Ausspinnen des Garnes bei extra hohen Drehgeschwindigkeiten der Spinnturbine im Bereich von 100 000 U/min sicher und bestimmt nicht die speziellen Verhältnisse für baumwollartige riaturstapelfasern. Im großen und ganzen kann man sagen, daß die bekannten Vorrichtungen nicht den Bedingungen für das Ingangsetzen bzw. Anspinnen der Spinnturbine bei ultrahohen Umdrehungen entgegenkommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei hochlourigen Spinnturbinen die erwähnten Nachteile auszuschalten und eine Einrichtung zu schaffen, die durch ihre Auslegung optimal zu arbeiten imstande ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Offenend-Spinnmaschine durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung geht von den im Betrieb von Spinneinheiten im niedrigeren Drehgeschwindigkei'sbereich von 30 000 bis 60 000 U/min entnommenen Erkenntnissen und Erfahrungen sowie von den theoretisch-experimentell den höheren Drehgeschwindigkeitsbereich von über 60 000 U/min untersuchenden Forschungsarbeiten aus. Die erfindungsgemäße Offenendspinnmaschine erfaßt einen Komplex von Bedingungen und bietet Instruktionen nicht nur zum zuverlässigen Spinnvorgang in einer hochlourigen Spinnturbine, sondern auch zutn Anspinnen, d. h. zum Inbetriebsetzen der Spinnturbine 2>ei nominalen Umdrehungen. Beim Anspinnen ist es also z. B. unnötig, die Drehgeschwindigkeit der Spinntusbine herabzusetzen, was immer Betriebsschwierigkeiten verursacht Die kennzeichnende Beziehung bietet insbesondere eine experimentell bewiesene, bewährte und überrasehend vorteilhafte Koppelung zwischen den sowohl den Spinn- als auch Anspinnprozeß beeinflussenden Parametern und gibt somit eine Anleitung zur Wahl einer geeigneten unteren und oberen Grenze der Halbmessergröße der Sammeloberfläche der Spinnturbine. Da es sich als zweckmäßig erwiesen hat, eine Vorrichtung zu schaffen, in der Garne aus Fasermaterialien eines breiten Qualitätssortimentes ausgesponnen werden können, wobei die für die Verarbeitung von minderwertigen Materialien gestellten Ansprüche hinsichtlich des Spinnsowie Anspinnprozesses höher sind, wird es durch die Erfindung möglich, auch das Verspinnen von zweitklassigen Fasermaterialien vorzunehmen. Somit wird das Ausspinnen von Garnen niedriger Qualität mit gleichzeitiger Gewährleistung eines befriedigenden Spinn- und Anspinnablaufs bei ultrahohen Umdrehungen des Spinnrotors im Bereich von 80 000—100 000 und mehr ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Axialschnittansicht des Spinnrotors und

F i g. 2 eine Querschnittsansicht durch die Sammeioberfläche nach Fig. 1.

Die auf einer Offenend-Spinnmaschine vorgenommenen Untersuchungen haben gezeigt, daß zur Erzielung der gestellten Ziele die drei folgenden Betriebsbedingungen am Spinnrotor erfüllt werden müssen:

(a) die Bedingung der Garnspannung während des Spinnvorga:;ges,

(b) die Bedingung der Garnspannung während des Anspinnvorgangs, und

(c) die Bedingung des nötigen Sammeloberflächenumfangs beim Anspinnvorgang.

Die Bedingung (a) kann folgendermaßen näher ausgedrückt werden: Die Axialkraft im Garn, d. h. die Garnspannung am Austritt aus der Spinnturbine, muß einen solchen Wert aufweisen, um die Wahrscheinlichkeit der Fadenbruchentstehung infolge geringer Garnfestigkeit vernachlässigbar zu machen. Durch Analyse dieser Bedingung kann man die Beziehung für die Größe des Halbmessers r* (mm) der Spinnturbine in Abhängigkeit von ihrer Drehgeschwindigkeit πκ (U/min) ableiten, wie folgt

Dabei ist

μ_ρ = durchschnittlicher Reibungskoeffizient am Garnabzugsweg;

oic = Summe des Garnumschlingungswinkels am Garnabzugsweg;

/?vp(km=p · tex"¹) = zulässige Garnspannung, die von der Festigkeil R_p(k,n = p ■ tex~') und der Gleichmäßigkeit des Garnes abhängt und die z. B. durch die mittlere Abweichung «/«/'(km = ρ ■ tex-') gemäß der Beziehung

RVD" Rp-X ■ ORP (2)

ausgedrückt werden kann.

Die Kenngröße >i ist Argument der Gaußschen Wahrscheinlichkeitsfunktion der normalen Distribution, wobei festgestellt wurde, daß eine niedrige Fadenbruchanfälligkeit bereits bei λ = 5,73 gewährleistet werden kann.

So ist es nach der Bedingung (a) möglich, durch Berechnung für die durch das Produkt μ_ρ ■ ac= 0,345 gegebenen Garnabzugswege und für das Garn von durch die Werte der Garnfestigkeit /?_p=10km und nur= 1,45 km gegebenen Qualität — was dein Variationskoeffizient von CVw= 14,5% entspricht — die bevorzugte Beziehung zwischen dem Halbmesser und den Umdrehungen der Spinnturbinc

"κ

festzustellen, gemäß welcher — z. B. für die Drehgeschwindigkeit der Spinnturbine von 80 000 U/min — der ίο Halbmesser /*= 18,7 mm und für n*.-= 100 000 U/min r_K= 15 mm geeignet wäre.

Die Bedingung (b) kann man folgendermaßen ausdrucken: die maximale Garnspannung beim Anspinnvorgang darf nicht die minimale Garnfestigkeit erreichen. Diese Bedingung kann durch die Beziehung

. 1,34 · 10"
r_K < —■

n_K

formuliert werden, wobei zu den Größen aus der Beziehung (1) noch der Wert κ kommt, der den Koeffizient der Erhöhung der AustriiUgäirtspanr.üng beim Är.spinnvorgang darstellt. Aufgrund der Kraf«analyse heim Anspinnen — sei es an einer einzigen Spinnstelle oder beim sogenannten Massenanspinnprozeß beim Ingangsetzen der Maschine — und der Versuchsarbeiten kann man den Wert von * = 2,5 mit 25%iger Sicherheit annehmen. Für dieselbe Garnqualität und die gleichen Garnabzugswege, wie unter der Bedingung (a) angeführt, kann man dieser Bedingung nach die Größe des Spinnturbincnhalbmcsscrs in der Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Spinnturbine gemäß der Beziehung

ⁿ „ 1,8 ■ IQ⁶
'^K< η

bestimmen, was durch Berechnung z. B. fürn* = 100 000 U/min zu einer Spinnturbine von r_K= 18 mm führt.
Die Bedingung (c) legt die nachfolgende Formulierung dar: Um die Bildung einer Schlinge aus dem der Spinnturbine beim Anspinnen rückzuführenden Garnende auf der Sammeloberfläche zu verhüten, muß die Länge Ik dieses rückgeführten Endes, die auf die Sammeloberfläche der Spinnturbine abgelagert wurde, kürzer sein als der Umfang der Sammeloberfiäche. Die mathematische Darstellung dieser Bedingung ist die folgende:

I_K<2.rr_K (⁴)

Zum Unterschied von den zwei vorangehenden Bedingungen bestimmt diese die untere Grenze der Halbmessergröße der Sammeloberfläche.

Durch praktische Versuche wurde bewiesen, daß sich für die Bestimmung des Sammeloberflächenhalbmessers im wesentlichen nur die Bedingungen (b) und (c) den Beziehungen (3) und (4) nach verwenden lassen.

Bei der Berechnung kann man für die Größen R_P ■ σ«;· durchschnittliche Werte der auf der Vorrichtung ein und desselben Typs bei niedrigerer Drehgeschwindigkeit der Spinnturbine ausgesponnenen Offen-End-Garne einsetzen, die jedoch aus den minderwertigsten, noch auf der betreffenden Vorrichtung verarbeitbaren Fasermaterialien /u fertigen sind.

Für das breite Sortiment von Offen-End-Garncn aus Baumwolle, Viskose und Chemiefasern (PAN, PES) und deren Gemischen zeigt es sich als vorteilhaft, die durch das Produkt /t_p ■ /x₍ im Bereich von 03 bis 0,8 definierten Garnabzugswege zu verwenden.

Dieser Bedingung entspricht beispielsweise bei Baumwoll-, VS-, PES- und PAN-Garnen die Umschlingung an der Stahlfläche des sogenannten Trichters — /um Abziehen des Garnes aus der Spinnturbine — bei R₁ = OH μ (m) bei x_c =90°, wobei für Viskosegarn das Produkt^ ■ λγ=0,535 gilt.

Ferner hat sich gezeigt, daß es im Bereich der Drehgeschwindigkeit der Spinnturbine von 70 000— 110 OC. U/ min vorteilhaft ist, die Spinnturbine mit einem Halbmesser r_K im Bereich von 13 bis 19 mm zu verwenden, wobei die Drehgeschwindigkeit zum Halbmesser der Sammeloberfläche umgekehrt proportional ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochtourige Offenendspinnmaschine mit Arbeitsgeschwindigkeiten von mehr a!s 60000 U/min, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbmesser γκ (mm) der Sammeloberfläche des Spinnrotors bei der Arbeitsgeschwindigkeit πκ (U/min) durch die Beziehung

begrenzt ist. Dabei sind die einzelnen Größen wie folgt definiert:

Rvd = Rp-λ · aRp[km=p - tex~') zulässige Garnspannung

ecc = Umschlingungswinkcl des Garnes an Abzugswegen

μ_ρ = durchschnittlicher Reibungskoeffizient das Garnes an Abzugswegen

R_n = die durchschnittliche Festigkeit des Garnes aus dem minderwertigsten, in der Vorrichtung zu verarbeitendem Fascrnialcrial (km) ·

Orp — mittlere Abweichung der Festigkeit dieses Garnes (km)

A = 5.73

Ik = Ίϊε Länge des vor dem Anspinnen auf die Sammeloberfläche abgelagerten Garnendes ist

κ = Koeffizient der Erhöhung der Austrittsgarnspannung