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Offen-End-Spinnturbine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Offen-End-Spinnturbine in deren
vorderen Innenraum mittels Unterdruck zugeführte Fasern versponnen werden. Der Innenraum
derartiger Turbinen wird bekanntlich mit einem abnehmbaren Deckel eines die Turbine
umgebenden Gehäuses verschlossen, wobei weiterhin ein Faserzufünrkanal und ein Fadenabzugskanal
vorgesehen ist. Der erforderliche Unterdruck kann hierbei mittels einer am Gehäuse
angeschlossenen Unterdruckquelle oder beispielsweise auch durch Bohrungen in der
Turbine mit dieser selbst erzeugt werden.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 210 210 ist eine derartige
Spinnturbine bekannt geworden, welche Hilfseinrichtungen aufweist, zum Begrenzen
und/oder Ausgleichen einer von dem Unterdruck im Innenraum erzeugten und nach vorn
gerichteten axialen Kraftkomponente. Die Bilfseinrichtungen sind als-statische oder
dynamische Gaslaggungen ausgebildet, welche zwischen der Turbinenrückseite
und
Gehäuserückwand einen Bereich eines verstärkten Unterdruckes erzeugen. Solche Einrichtungen
erfordern einen erheblichen Fertigungsaufwand, wobei die einzuhaltenden Toleranzen
in sehr engen Grenzen liegen. Weiterhin können Verunreinigungen, wie beispielsweise
kleinste Fasern, sich in diesen Einrichtungen festsetzen, so daß die erwünschte
axiale Stabilisierung der Turbine nicht mehr erfolgen kann und unzulässig hohe axiale
Kräfte auftreten, welche zur Zerstörung der vorgesehenen axialen Lagereinheit führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten
Nachteile zu vermeiden und mit einfachen Mitteln eine Spinnturbine zu schaffen,
welche weiterhin eine hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer aufweist. Diese Aufgabe
wird gemäß des ersten Patentanspruches dadurch gelöst, daß zwischen der Durbinenrückseite
und einem umgebenden Gehäuse ein im wesentlichen abgeschlossener, einen Unterdruck
aufweisender Raum vorhanden ist, welcher eine erste Drosselstelle mit im wesentlichen
konstantem Querschnitt und eine zweite Drosselstelle aufweist, deren Querschnitt
mittels axialen Bewegungen der Turbine derart variabel ist, daß eine Stabilisierung
der Turbine in axialer Richtung erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Spinnturbine zeichnet sich durch einen äußerst
einfachen Aufbau aus und kann auch in hohen Stückzahlen ohne besondere Schwierigkeiten
hergestellt werden. Der in dem abgeschlossenen Raum herrschende Unterdruck stellt
sich aufgrund der axialen Bewegungen der Turbine bzw. der Querschnittsänderungen
der variablen Drosselstelle unter allen Betriebsbedingungen derart ein, daß sämtliche
auf die Turbine wirkenden axialen Eräfte im Gleichgewicht sind, ohne daß hierzu
zusätzliche axiale Lagereinrichtungen erforderlich sind.
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Die genannte erste Drosselstelle ist bevorzugt als eine
Bohrung
konstanten Querschnitts in der Rückseite des die Turbine umgebenden Gehäuses ausgebildet,
während die zweite variable Drosselstelle als ein Ringspalt zwischen Turbinenrückseite
und dem Gehäuse ausgebildet ist. Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, zur
radialen Lagerung der Turbine ein Gleitlager vorzusehen, welches vorzugsweise einen
mit der Turbine verbundenen Lagerzapfen aufweist, welcher in eine Gleitlagerbuchse
hineinragt. Auf diese Weise ist die zur axialen Stabilisierung der Turbine in axialer
Richtung erforderliche Bewegbarkeit gewährleistet, wobei praktisch keine Reibmomente
(Hysterese) zu überwinden sind. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Turbine
mit einem zur Rückseite des Gehäuses of: « nen zylindrischen bzw. topfähnlichen
Ansatz versehen1 wobei die variable Drosselstelle sich zwischen dessen Stirnfläche
und dem Gehäuse befindet. Die Innenwandung des genannten Ansatzes ist in vorteilhafter
Weise mit den Permanentmagneten eines auf diese Weise mit der Turbine integrierten
elektrischen Antriebsmotors versehen. In einer sehr wesentlichen Ausführungsform
steht der genannte abgeschlossene Raum über die variable Drosselstelle mit einer
in bekannter Weise an dem Gehäuse angeschlossenen Unterdruckquelle in Verbindung.
Diese Unterdruckquelle wird bekanntlich zur Erzeugung des Unterdruckes im Innenraum
der Turbine vorgesehen und erT findungsgemäß auch zur Erzeugung des Unterdruckes
im Raum an der Turbinenrückseite verwendet. Dem Strömungsweg der Luft von der Faserzuführung
über Turbineninnenraum zur Unterdruckquelle wird in vorteilhafter Weise ein zweiter
Strömungsweg parallel geschaltet und zwar von der ersten konstanten Drosselstelle
über de»ibgeschlossenen Raum und über die zweite variable Drosselstelle hin zur
genannten Unterdruckquelle. Durch geeignete Dimensionierung der Drosselquerschnitte
wird hierbei der Luft- oder Gasdurchsatz des zweiten Strömungsweges klein gehalten.
Die axiale Stabilisierung wird durch eine dritte variable Drosselstelle wesentlich
verbessert;, welche sich zwischen der vorderen
Außenseite der Turbine
und dem Gehäuse angeordnet ist, und deren Querschnitt gegensinnig zum Querschnitt
der zweiten Drosseiquelle änderbar ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten,
bevorzugten Ausfünrungsbeispiele naher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 - eine prinzipielle Darstellung einer Spinnturbine
mit variabler Drosselstelle gegenüber dem Gehäuse, Fig. 2 - eine ähnliche Darstellung
wie Fig. 1, wobei noch eine weitere Drosselstelle an der Vorderseite der Turbine
vorgesehen ist.
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In Fig. 1 ist schematisch eine Offen-End-Spinnturbine 1 dargestellt,
welche um eine Drehachse 2 drehbar ist und von einem Gehäuse 3 umgeben ist. Die
Turbine weist auf der Vorderseite einen trichterähnlichen Innenraum 5 auf, wobei
dieser bzw. das Gehäuse mittels eines Deckels 6 verschließbar ist. In dem Deckel
ist ein Faserzuführkanal 8 sowie ein Fadenabzugskanal 9 vorgesehen. Zur Erzeugung
des zum Verspinnen von Fasern erforderlichen Unterdruckes im Innenraum 5 ist an
einem Absaugkanal 10 des Gehäuses eine Unterdruckquelle angeschlossen. Die Turbine
ist nach hinten, d.h. zur Rückwand 11 des Gehäuses hin als ein im wesentlichen zylindrischer
Topf ausgebildet, wobei zwischen der Stirnfläche 12 und der Gehäuse-Rückwand 1 ein
Ringspalt 14 vorhanden ist. Zwischen der Turbinenrückseite und dem Gehäuse befindet
sich somit ein im wesentlichen abgeschlossener Raum 15, welcher über eine erste,
als Bohrung 16 ausgebildete Drösselstelle konstanten Querschnittes mit der Umgebung
in Verbindung steht. Der
genannte Ringspalt 14 stellt eine zweite
Drosselstelle dar, deren Querschnitt bei axialen Bewegungen der Turbine variabel
ist. Die am Absaugkanal 10 angeschlossene Unterdruckquelle bewirkt somit sowohl
im Innenraum 5 als auch in dem Raum 15 einen Unterdruck, wobei der Unterdruck im
Raum 15 aufgrund des im Querschnitt variablen Ringspaltes selb -ständig derart einstellt,
daß die Turbine eine stabile axiale Stellung einnimmt Der Unterdruck im Raum 15
und damit auch die durch diesen in axialer Richtung nach hinten bewirkte Kraftkomponente
wird bei Bewegungen der Turbine nach hinten geringer, da der Querschnitt ebenfalls
geringer wird. Weiterhin befindet sich zwischen der konischen Außenfläche des Deckels
6 und der Vorderseite der Turbine 1 eine dritte variable Drosselstelle, welche als
Ringspalt 7 ausgebildet i,-,3; wobei die Querschnitte der Ringspalte 7 und 14 bei
axialen Bewegungen des Rotors gegensinnig sich verändern. Auf diese Weise wird auch
der Unterdruck im Innenraum 5 derart beeinflußt, daß die Turbine eine stabile axiale
Stellung einnimmt.
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Es ist im Hinblick auf eine schnelle und sichere Stabilisierung der
Turbine sehr wesentlich, daß die erforderlichen axialen Bewegungen der Turbine leicht
durchführbar sind.
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Zur Lagerung der Turbine ist daher ein Gleitlager vorgesehen, enthaltend
einen mit der Turbine verbundenen Lagerzapfen 17 sowie eine Gleitlagerbuchse 18.
Die Lagerbuchse 18 ist mittels elastischen O-Ringen 19, welche beispielsweise aus
Gummi bestehen, in einer »ackbohrung 20 des Gehäuses aus fe niiae-rse angeordnet.
Das derar¢ Radlal-Gleitlager ermöglicht die oben beschriebenen Bewegungen der Turbine,
wobei jedoch die axialen Bewegungen durch ein Axialgleitlager begrenzt werden, damit
die Stirnfläche 12 der Turbine nicht mit dem Gehäuse in Berührung gelangen kann.
Das genannte -Axialgleitlager besteht aus einem in einer Radialebene liegenden Ansatz
22 des Zapfens sowie der vorderen Stirnfläche 23 der Gleitlagerbuchse. Zum Antreiben
der Turbine ist ein elektrischer Motor vorgesehen, enthaltend eine mehrphasige
Wicklung
25 und auf der Innenwandung der Turbine angeordnete Permanentmagnete 26.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 enthält zwischen der vorderen
Außenfläche 28 der Turbine und einem Ring 29 des Gehäuses einen als dritte Drosselquelle
ausgebildeten Ringspalt 30, dessen Querschnitt in Abhängigkeit von axialen Bewegungen
der Turbine variabel ist. Die zweite variable Drosselstelle ist hierbei als ein
Ringspalt 32 zwischen der Rückseite 33 der Turbine und einem zylindrischen Ansatz
35 des Gehäuses ausgebildet. Im übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem
oben bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel. Die Querschnittsänderung der dritten
Drosselstelle 30 erfolgt hierbei gegensinnig zu der der zeiten Drosselstelle 32,
so daß der axiale Stabilisierungseffekt vorteilhaft vergrößert wird.
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Wir-d beispielsweise aufgrund einer äußeren Krafteinwirkung die Turbine
axial nach hinten bewegt, so wird der Ringspalt 32 kleiner, der Unterdruck im abgeschlossenen
Raum 15 kleiner und damit auch die durch den Unterdruck bewirkte, nach hinten gerichtete
axiale Eraftkomponente kleiner. ZusätzliQh amrd aufgrund der Querschnittsverder
nterdru k größerung von Ringspalt 3im Innenraum 5 größer und die aufgrund des Unterdruckes
im Innenraum 5 bewirkte, nach vorn gerichtete axiale Eraftkomponente größer.
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- Patentansprüche -