DE2807277C2

DE2807277C2 - Verfahren zur Herstellung eines Spinnrotors für eine OE-Spinnmaschine

Info

Publication number: DE2807277C2
Application number: DE2807277A
Authority: DE
Inventors: Stephen Helmshore Rossendale Lancashire Martin; Jack Read Lancashire Shaw; John Clitheroe Lancashire Whiteley
Original assignee: PLATT SACO LOWELL Ltd HELMSHORE ROSSENDALE LANCASHIRE GB; Platt Saco Lowell Ltd Helmshore Rossendale Lancashire
Current assignee: Hollingsworth UK Ltd
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1983-02-03
Also published as: FR2381842A1; DE2807277A1; IT1092839B; JPS53106832A; GB1591192A; IT7820596A0; ES467301A1; US4167846A; CH625568A5; FR2381842B1; JPS5824531B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spinnrotors für eine OE-Spinnmaschine mit einer innenliegenden Umdrehungsfläche, durch die eine Höhlung mit einem Bereich maximalen Durchmessers begrenzt ist, der zur Sammlung der Fasern dient, bei dem der Spinnrotor aus Stahl geformt wird.

Beim Offen-End-Spinnverfahren werden die Fasern in die Höhlung des umlaufenden Spinnrotors eingebracht, wo sie in dem Bereich maximalen Durchmessers gesammelt und von dort aus sodann dadurch abgezogen werden, daß sie an das Ende eines sich kontinuierlich bildenden Fadens angesponnen werden. 5&

Die der Berührung durch die Fasern ausgesetzten Oberflächen des Spinnrotors unterliegen einem starken Verschleiß. Dieses VerschleiLJproblem tritt insbesondere in dem Bereich maximalen Durchmessers der Spinnrotorhöhlung auf. wo die materialabtragende Wirkung des sich drehenden Fadens einen raschen Verschleiß zur Folge hat. Für die meisten Fäden ist die Fasersammeifläche vorzugsweise in Gestalt einer V-förmigen Nut ausgebildet, deren Seitenwände unter einem kleinen Winkel gegen eine Scheitellinie konvergieren* so daß die Fasern ausgerichtet und verdichtet werden, bevor sie an das Fadenende angesponnen werden, Um einen ordnungsgemäßen Faden zu erzeugen, muß die Fasersammeifläche, insbesondere Wenn sie in Gestalt der erwähnten V-förmigen Nut ausgebildet ist, eine genau bestimmte Gestalt aufweisen, wobei diese Gestalt über¹ die gesamte Lebenszeit des Spinnrotors dauernd aufrecht erhalten bleiben muß.

Jeder in diesem Bereich auftretende Verschleiß beeinträchtigt die Qualität des gesponnenen Fadens und hat deshalb eine scnwerwiegende Verschlechterung des Spinnvorganges zur Folge.

Aus der DE-OS 25 51 045 ist es bekannt, zur Abhilfe des Verschleißproblemes einen aus keramischem Material bestehenden ringförmigen Einsatz derart in die Spinnrotorhöhlung einzusetzen, daß er die innenliegende Fasersammeifläche des Spinnrotors bildet. Es ist jedoch schwierig, dem keramischen Einsatz exakt die für die Fasersammeifläche erforderliche Gestalt zu geben, insbesondere wenn eine V-förmige Fasersammeinut notwendig ist Auch ist es mit Schwierigkeiten verbunden zu gewährleisten, daß derartige Spinnrotor°n das für hohe Drehzahlen notwendige Maß genauer Auswuchtung aufweisen. Schließlich treten bei der Befestigung des Einsatzes in der Spinnrotorhöhlung Probleme auf, die der Wirtschaftlichkeit dieser Spinnrotorkonstruktion abträglich sind.

Da der Spinnrotor mit sehr hohen Drehzahlen umläuft, ist es in der Praxis üblich, ihn aus Materialien herzustellen, die ein niedriges spezifisches Gewicht aufweisen, aber über eine hohe Festigkeit verfugen. In der Praxis häufig verwendete Materialien sind deshalb Aluminiumlegierungen; diese Legierungen sind aber über längere Betriebszeiten hinweg nicht ausreichend verschleißfest

Es ist zwar aus der DE-OS 25 04 401 schon bekannt, bei der Herstellung eines Spinnrotors für eine OE-Spinnmaschine mit einer innenliegenden Umdrehungsfläche, durch die eine Höhlung mit einem Bereich maximalen Durchmessers begrenzt ist, der zur Sammlung der Fasern dient, derart vorzugehen, daß er mittels eines Drückverfahrens aus einem dünnen, weichen oder rostfreien Stahlblech geformt wird. Für dieses Verfahren kommen aber nur Blechqualitäten infrage, die eine ausreichend exakte Verformung durch Drücken oder Rollen zulassen; solche leicht verformbaren Blechqualitäten sind aber in der Regel nicht besonders verschleißfest.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verfahren anzugeben, das es gestattet, Spinnrotoren für OE-Spinnmaschinen zu schaffen, die sich bei exakter Einhaltung der vorgegebenen Gestaltung durch eine hohe Lebensdauer und Verschleißfestigkeit über lange Betriebszeit räume hinweg auszeichnen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß derart vorge gangen, daß der Spinnrotor zuerst geformt, ansrhlie Bend einer Wärmebehandlung unterworfen und daraufhin unter Aushärtung des Stahls abgekühlt wird.

Der Spinnrotor kann aus dem ungehärteten Stahl mit verhältnismäßig geringem Aufwand exakt hergestellt werden; durch die nachfolgende Wärmebehandlung und Härtung des Stahles erhält er eine hervorragende Verschleißfestigkeit, wobei durch Steuerung der Erwar mungs- und Aushärtungsbedingungen eine optimale Anpassung an die im Betrieb auftretenden Beanspru chiingen erzielt werden kann.

Der Spinnrotor kann dabei durch spanabhebende Bearbeitung aus einer zylindrischen Stahlstange geformt Werdern Dazu ist zu bemerken^ daß es aus der Beschreibungseinleitung der DEOS 25 04 401 grundsätzlich bekannt ist, Spinnrotoren auf der Drehbank aus dem Vollen aus einem entsprechenden Matefiälstück auszudrehen.

Bei der Wärmebehandlung des Spinnrotors kann die Wärmeeinwirkung lediglich örtlich begrenzt erfolgen,

derart, daß lediglich ein Teil des Spinnrotors in dem Bereich maximalen Durchmessers der Höhlung gehärtet wird. Dies erlaubt es, den Spinnrotor gezielt in dem Bereich der höchsten Beanspruchung besonders verschleißfest -*u machen.

Eine sehr genaue Dosierung der zur Erzielung optimaler Festigkeitseigensrhaften bei der Wärmebehandlung dem Spinnrotor zuzufü¹.render Wärmemenge kann dadurch erfolgen, daß der Spinnrotor bei der Wärmebehandlung induktiv erwärmt wird.

Anschließend an die induktive Erwärmung des Spinnrotors kann er unter Abkühlung in einer Flüssigkeit abgeschreckt werden. Je nach der Art des verwendeten Stahles kann es zweckmäßig sein, daß anschließend an das Abkühlen der Spinnrotor wieder auf eine für den Abbau der inneren Spannungen des Stahls ausreichende Temperatur erwärmt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Spinnrotors dargestellt. Die Figur zeigt einen solchen Spinnrotor im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht.

Ein im Inneren des Spinnrotors liegender Hohlraum 1 ist durch eine Innenfläche 2 einer sich von einem Rotorrand 4 aus nach innen und außen erstreckenden konischen Wand 3. sowie durch eine gekrümmte Innenfläche 5 einer unteren, sich von einem Bereich maximalen Durchmessers des Hohlraums 1 aus nach unten und einwärts erstreckenden unteren konischen Wand 6 begrenzt. In dem Bereich maximalen Durchmessers des Hohlraums 1 ist eine V-förmig gestaltete Fasersammeinut 7 angeordnet, die zu einer Scheitellinie konvergierende obere und untere Flächen 8,9 aufweist. Der Hohlraum 1 weist eine Basis oder Unterteil 10 auf, welches in einer sanften Krümmung in die Innenfläche 5 der unteren Wand 6 übergeht, so daß sich im Betrieb günstige Beanspruchungsverhältnisse ergeben. Von dem unteren Ende des Spinnrotors aus ragt ein Fortsatz

11 vor. der eine Bohrung aufweist, in welche eine Welle

12 eingesetr" ist. auf der der Spinnrotor drehfest angeordnet ist. An dem Übergang zwischen dem Vorsprung 11 und der unteren Wand 6 ist eine ringförmige Ausnehmung 13 ausgebildet, die bei hohen Drehzahlen ein Abbiegen der oberen und unteren Wand 3 bzw. 6 um den ausgenommenen Teil gestatte;. Dadurch, dtß der Spinnrotor auf dies» Weise sich etwas elastisch verbiegen kan'\ wird die Festigkeil der Spinnrotorhalterung auf der Welle 12 erhöht.

Im Betrieb läuft der Spinnrotor mit hoher Drehzahl um. wobei Fasern diskret :n den Hohlraum 1 eingespeist werden. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft sammeln si-'h die Fasern ir. der Fasersammeinut 7. wo sie zwischen den zusammenlaufenden Flächen 8,9 verdichtet werden.

Die angesammelten Fasern werden aus der Fasersammelnut 7 dadurch wieder herausgenommen, daß sie η an das Schwänzende des sich dauernd bildenden Garnes angesponnen werden, welches dann durch ein nicht weiter dargestelltes, am oflenen Ende der Höhlung 1 angeordnetes Abzugsrohr'hen oder einen in der Rotorwelle 12 vorgesehenen! Kanal abgezogen wird.

Durch das Auftreffen 4er Fasern auf die obere . Innenfläche 2 Und die Untere innenfläche 5, insbesondere in dem Bereich der Fas^rsatnmelnut 7, sowie durch die Drehbewegung des Schwanzendes des beim Spinnen entstehenden Gärte in der Fasersammeinut 7, sind diese Bereiche des Spinnrotors dem Verschleiß ausgesetzt,

Der Spinnrotor wird dadurch hergestellt, daß er aus einer zylindrischen Stahlstange mit einem Kohlenstoffgehalt in aer Größenordnung von 0,4 bis 0,45% gedreht wird. Ein solcher Stahl gestattet im ungehärteten Zustand die Bearbeitung ohne Verwendung spezieller Werkzeuge, so daß es möglich ist, die Spinnrotorgestalt mit üblichen Drehwerkzeugen herzustellen, wie sie auch bei der Herstellung bekannter Spinnrotoren aus Aluminiumlegierung verwendet werden.

Nachdem der Spinnrotor geformt ist, wird der Stahl durch eine Wärmebehandlung zumindest in dem oberhalb einer gestrichelten Linie 14 angedeuteten Bereich, d. h. in dem Bereich maximalen Durchmessers des Spinnrotors gehärtet Wie aus der Zeichnung zu ersehen, umfaßt der der Wärmebehandlung unterworfene äußere Bereich des Spinnrotors die ganze obere Wand 3 und den anschließenden oberen Teil der unteren Wand 6. Da der Spinnrotor aus Stahl hergestellt ist, ist die Stärke der oberen und unteren Wand klein, verglichen mit der Stärke mit der o^K-^ren und unteren Wand eines äquivalenten Spinnr>'tors aus einer Aluminiumlegierung. Auf diese Weise wird das spezifische Gewicht des Spinnrotors soweit herabgesetzt, daß dieser für hohe Drehzahlen geeignet ist.

Bei der Wärmebehandlung wird eine Hochfrequenzlnduktiunsspule 15 derart aufgesetzt, daß sie sich um die Außenseite des Spinnrotors 1 herum in der Nähe des oberhalb der gestrichelten Linie 14 liegenden Bereichs erstreckt, worauf die Induktionsspule 15 an die Ausgangsklemmen eines Hochfrequenz-Wechselstromgenerators angeschlossen wird. Die Induktionsspule 15 besteht aus einer einzigen Windung aus Kupferrohr rechteckiger Querschnittgestalt, die bezüglich der Drehachse des Spinnrotors geneigt angeordnet ist. Erforderlichenfalls kann die Induktionsspule 15 auch in der Höhlung 1 in deren oberen Bereich angeordnet sein. Die Induktionsspule 15 kann auch mehrere Windungen aufweisen.

Der Spinnrotor wird innerhalb der Induktionsspule 15 in Umdrehungen versetzt, während der die Induktionsspu'° 15 durchfließende Strom in dem Material des Spinnrotors einen Wechselstrom hervorruft, unter dessen Einwirkung der Stahl auf eine ohernalb der kritischen Grenze, d.h. in dem Bereich von 850⁰C liegende Temperatur erwärmt wird. Nach einigen Sekunden wird der Generator abgeschaltet, während der Spinnrotor in eine wäßrige Abschrecklösung eingetaucht wird. Die Abschreckbedingungen liegen vorzugsweise zwischen jenen von Wasser und Öl. Auf diese Weise wird der der induktiven Erwärmung ausgesetzte Teil des Spinnrotors be/uglich des nichterwärmten Teiles gehärtet.

Als Ergebnis dieser Wärmebehandlung kommt der Sidhl in einen harten, aber sehr brüchigen Zustand, mil hohen inneren Spannungen. Diese inneren Spannungen werden dadurch abgebaut, daß der ganze Stahlspinnrotor auf eine Temperatur in dem Bereich von Ι50^Λ bis 700 C erwärmt wird. Die zum Abbau der Spannung dienende Anlaßter.peratur liegt vorzugsweise in dem Bereich von 180"C" bis 200" C.

Die Induktionserwärmung hat sich zum Härten des "Spinrirötörs als besonders zweckmäßig herausgestellt; sie ergibt eine Härtung der mit den Fasern in Berührung kommenden Flächen. Es ist außerordentlich wichtig, daß die die Fasersä^melnül 7 begrenzenden Flächen und deren Scheitel gehärtet sind, weil es wesentlich ist, daß die Fasersamrnelnut 7 über lange Spinnzeiten hinweg ihre genaue Gestalt beibehält, um damit die Erzeugung eines einwandfreien Garnes zu gewährleU

sten. Die Härte der Fläche des gehärteten Bereichs liegt in der Größenordnung von 450 bis 750 Vickers Pyramid Number und vorzugsweise in dem Bereich Von 650 Vickers Pyramid Number.

Es können auch andere Wärmebehandlungsverfahren zur Herstellung der notwendigen verschleißfesten, harten Spinnrotorflächen verwendet werden, wie karburieren, nitrieren oder karbonitrieren.

Bei einigen Ausbildungsformen von Spirinfötoren kann es genügen, lediglich den Bereich der oberen Wand 3 Und der Unteren Wand 6 in der Nähe der Fasersammelnut 7 zu härten. Die Tiefe der Härtung braucht nicht die gesamte Wandstärke der oberen und unteren Wand zu durchdringen, d: h.- es werden einsätzgehäftele Flächen erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Spinnrotors für eine OE-Spinnmaschine, mit einer innen liegenden Umdrehungsfläche, durch die eine Höhlung mit. einem Bereich maximalen Durchmessers begrenzt ist, der zur Sammlung der Fasern dient, bei dem der Spinnrotor aus Stahl geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnrotor zuerst geformt, anschließend einer Wärmebehandlung ,₀ unterworfen und daraufhin unter Aushärtung des Stahls abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnrotor durch spanabhebende Bearbeitung aus einer zylindrischen Stahlstange geformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wärmebehandlung des Spinnrotors die Wärmeeinwirkung lediglich örtlich begrenzt enjlgt, derart, daß lediglich ein Teil des Spinnrotors in dem Bereich maximalen Durchmessers der Höhlung gehärtet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnrotor bei der Wärmebehandlung induktiv erwärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die induktive Erwärmung des Spinnrötors der Spinnrotor unter Abkühlung in einer Flüssigkeit abgeschreckt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Abkühlen der Spinnrotor wieder auf eine für den Abbau der inneren Spannungen des Stahls ausreichende Temperatur erwärmt wird.