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Lagerung für einen Offenend-Spinnrotor
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====================================== Die Erfindung betrifft eine
Lagerung für einen Offenend-Spinnrotor, der auf einem aus Stahl hergestellten Schaft
angeordnet ist, der radial in einem von Stützscheiben gebildeten Keilspalt gelagert
und axial mittels einer auf ihn einwirkenden Axialkraft an ein Spurlager angedrückt
ist.
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Bei bekannten Lagerungen der eingangs genannten Art (DE-OS 21 12 913)
wird der Schaft des Spinnrotors direkt von einem Tangentialriemen angetrieben, der
damit die radiale Lagesicherung übernimmt und den Schaft in den Keilspalt der Stützscheiben
hineindrückt. Die Stützscheiben sind mit einer Kunststoffgarnitur überzogen, die
die Aufgabe hat, für Laufruhe und Lärmdämpfung zu sorgen. Derartige Lagerungen ermöglichen
mit guter Lebensdauer Betriebsdrehzahlen von mehr als 70 000 min Es zeigt sich jedoch,
daß der Rotorschaft relativ stark beansprucht wird, was darauf beruht, daß die Antriebskräfte
über den Rotorschaft auf die Stützscheiben beim Anfahren übertragen
werden.
Insbesondere wenn ein einzelnes Spinnaggregat sillgesetzt und wieder in Betrieb
genommen wird, tritt ein erheblicher Schlupf zwischen dem Rotor schaft und den Stützscheiben
auf, da das den Rotor antreibende Treibmittel, vorzugsweise ein Tangentialriemen,
mit voller Geschwindigkeit läuft und den Rotorschaft mitnimmt, während die von dem
Rotorschaft angetriebenen Stützscheiben, die eine wesentlich größere Masse haben,
erst nach einem Anfahrschlupf die Betriebsgeschwindigkeit erreichen. Eine weitere
Ursache für Verschleiß besteht darin, daß die Lagerung selbst die Axialkraft erzeugt,
vorzugsweise durch ein windschiefes Anstellen der Achsen der Stützscheiben, mit
welcher der Rotorschaft gegen ein Spurlager gedrückt wird. Die von den Kunststoffgarnituren
der Stützscheiben gebildeten Laufflächen müssen ihrerseits relativ hart sein, damit
der Spinnrotor mit dem Rotorschaft keine Kippbewegungen quer zu seiner Längsachse
ausführen kann. Um den Verschleiß an dem Rotorschaft zu vermindert ist es bekannt
geworden, den Rotorschaft/ æer Hachen zu härten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß
diese Oberflächenhärtung nicht ausreichend ist, um Verschleißerscheinungen auszuschalten.
Dabei stellt es sich heraus, daß der Verschleiß vor allem an dem Rotorschaft erfolgt
und weniger an den Garnituren der Stützscheiben. Besonders verschleißgefährdet ist
der Bereich des Rotorschaftes, an welchem die dem Spinnrotor zugekehrten Stützscheiben
anlaufen.
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Eine weitere verschleißgefährdete Stelle stellt das Ende des Schaftes
dar, das sich an einem Spurlager abstützt. Es ist bekannt (DE-OS 27 03 514), in
das Ende des Rotorschaftes einen nach außen überstehenden und das eigentliche Schaftende
bildenden Hartmetallstift einzusetzen. Derartige Hartmetallstifte haben sich in
der Praxis nicht bewährt. Sie neigen vielmehr dazu, auszubrechen. Wahrscheinlich
ist dies auf die Vibrationen des Rotorschaftes zurückzuführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß der Verschleiß
reduziert werden
kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schaft wenigstens im Anlagebereich
der Stützscheiben, die dem Spinnrotor zugewardt sind, mit einem verschleißfesten
Laufbelag versehen ist. Der Schaft selbst, der nach wie voraus Stahl hergestellt
wird, erfüllt die nötigen Anforderungen an Festigkeit und auch Elastizität, während
der Laufbelag ausschließlich auf die Vermeidung von Verschleiß ausgelegt werden
kann. Dadurch lassen sich wesentlich höhere Standzeiten erzielen, ohne daß ein merkbarer
Verschleiß auftritt.
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Um den Laufbelag sicher auf dem Schaft zu halten und vor anderen als
Lagerbelastungen zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn der Laufbelag in Aussparungen
des Schaftes eingebettet ist.
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Dabei ist es besonders günstig, wenn der Laufbelag nach seinem Anbringen
wenigstens annähernd bündig mit den angrenzenden Flächen des Schaftes liegt. Dadurch
wird ermöglicht, daß der gesamte Schaft mit dem aufgebrachten Laufbelag in einem
Arbeitsgang und mit einem Schleifwerkzeug geschliffen und poliert werden kann.
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Eine besonders gute Verbindung von Laufbelag zu dem Schaft wird dann
erhalten, wenn der Laufbelag als eine Schicht auf den Schaft aufgetragen ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung.der Erfindung wird vorgesehen, daß
das Schaftende mit einem verschleißfesten Laufbelag versehen ist, dem als Spurlager
eine schwingfähig gehaltene Kugel aus verschleißfestem Material gegenuberliegt Beispielsweise
wenn ein Laufbelag aus Keramik und eine ebenfalls aus Keramik bestehende Kugel vorgesehen
werden, kann ein verschleißfreies Arbeiten erhalten werden, ohne daß Schmiermaßnahmen
getroffen werden müssen Als Laufbelag hat sich die sogenannte Plasmabeschichtung
bestens bewährt, die aus einer zunächst aufgetragenen Haftschicht aus 70% Nickel
und 30vó Aluminium besteht, auf der
eine Oberschicht aus 60% Chromoxid
und 40% einer pulvrigen Mischung verschiedener Metalloxide aufgebracht wird. Selbstverständlich
sind auch andere geeignete Materialien denkbar, beispielsweise auf gesintertes Keramik.
Für das Schaftende können zusätzlich auch Laufbeläge aus Diamantplättchen, insbesondere
Saphir vorgesehen werden, wobei immer zweckmäßigerweise darauf geachtet wird; daß
diese Laufbeläge bündig in den Schaft bzw. das Schaftende eingelassen sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen.
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Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lagerung
in axialer Richtung des Spinnrotors, Fig. 2 eine Seitenansicht der Lagerung nach
Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht der Lagerung nach Fig. 1 und 2, Fig. 4 einen Rotorschaft
in vergrößertem Maßstab vor Anbringen von Laufbelägen, Fig. 5 den Rotorschaft nach
dem Anbringen der Laufbeläge, Fig. 6 ein Schaftende vor Anbringen eines Laufbelages
und Fig. 7 ein Schaftende mit einem Laufbelag.
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Der in Fig. 1 nur strichpunktiert angedeutete Offenend-Spinnrotor
1 ist mit einem Schaft 2 versehen, der im Keilspalt von zwei Stützscheibenpaaren
3, 5 und 4, 6 radial gelagert ist.
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Der Schaft 2, auf den der Spinnrotor 1 aufgepreßt ist, wird von einem
in Pfeilrichtung A laufenden Tangentialriemen 10 angetrieben, der auch die radiale
Sicherung des Schaftes 2 im
Keilspalt der Stützscheiben 3, 5 und
4, 6 übernimmt, da er auf der dem Keilspalt gegenüberliegenden Seite läuft und den
Schaft 2 in den Keilspalt hinein drückt. Jede dieser Stützscheiben 3, 5 und 4, 6
weist einen auf einer Welle 9 gehaltenen scheibenförmigen Grundkörper 8 auf, auf
welchem eine Garnitur 7 aus Kunststoff aufgezogen ist, die die Lauffläche für den
Schaft 2 bildet, die auf ihrem Umfang geschliffen ist.
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Der antreibende Tangentialriemen 10 wird durch eine Andrückrolle 11
mit einer Kraft von 15 - 40 N gegen den Schaft 2 gedrückt. Die Andrückrolle 11,
die auch das rücklaufende Trum 12 des Tangentialriemens 10 führt, ist mittels eines
Bolzens 13 drehbar an einem Arm 14 gelagert, der um einen ortsfesten Bolzen 15 verschwenkbar
ist. Der Arm 14 ist mit einer die Andrückrolle 11 zum Keilspalt hin drückenden Druckfeder
16 belastet. Beim Stillsetzen des Rotors 1 werden die Andrückrolle 11 und somit
der antreibende Tangentialriemen 10 durch nicht dargestellte Mittel vom Schaft 2
abgehoben, der dann durch ihm zuzustellende und ihn vorzugsweise in den Keilspalt
drückende ebenfalls nicht dargestellte Mittel zusätzlich gebremst und gesichert
wird.
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Die Seitenansicht - entgegen der Laufrichtung des Tangentialriemens
10 - der Fig. 2 zeigt, daß die Achsen 19 und 20 der Stützscheiben 3, 5 sowie 4,
6, die. in der Draufsicht nach Fig. 3 gesehen parallel zueinander laufen, einen
Winkel dL geschränkt sind. Dieser Winkel dL, der in der Praxis nicht größer als
10 ist, kann dadurch erzeugt werden, daß bereits die Lagergehäuse 17 bzw. 18 der
Wellen 9 der Stützscheiben 3, 5 und 4, 6 unter diesem Winkel zueinander angeordnet
sind. Bei richtig gewählter Drehrichtung, d.h. Laufrichtung des Tangentialriemens
wird auf den Schaft 2 des Spinnrotors auf diese Weise ein Axialschub in Pfeilrichtung
B ausgeübt, mit welchem sich der Schaft 2 gegen ein Spurlager 21 abstützt. Auf diese
Weise wird der Schaft 2 in axialer Richtung exakt fixiert.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß im Bereich des Schaftendes 31, wie
später noch näher erläutert werden wird, eine Pastille 22 eingespritzt ist.
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In Fig. 3, die eine Draufsicht auf Fig. 2 darstellt, ist weiter dargelegt,
welche Bedingungen eingehalten werden müssen, damit der Axialschub in Pfeilrichtung
B auch tatsächlich erhalten wird. Es ist erforderlich, daß der antreibende Tangentialriemen
10 - in seiner Laufrichtung A der Fig. 3 gesehen -mit dem Schaft 2 einen Winkel
ß bildet, der nicht größer als 900 ist. Durch den vom Tangentialriemen 10 angetriebenen
Schaft 2 werden die Stützscheiben 3, 5 in Pfeilrichtung C und die Stützscheiben
4, 6 in Pfeilrichtung D angetrieben, wodurch sich - aufgrund des anhand Fig. 2 erläuterten
Winkels ot- der gewünschte Axialschub B gegen das Spurlager 21 einstellt.
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Der Schaft 2 des Spinnrotors 1 wird aus Stahl hergestellt, beispielsweise
aus einem Stahl mit der Werkstoffbezeichnung 105Cr4 oder 100 Cr6, der in ungehärtetem
Zustand eine Rockwell-Härte von 28 - 30 HRc aufweist. Im Bereich der Lagerstelle,
der Stützscheiben 3, 4 und 5, 6 wird der Schaft 2 mit einem Laufbelag 23 bzw. 24
versehen, der in später noch zu erläuternder Weise aufgetragen wird und dem Schaft
2 den erforderlichen Verschleißschutz gibt. Für die Stützscheiben 3, 5 und 4, 6
werden zweckmäßigerweise Garnituren 7 aus Kunststoff verwendet, die (nach dem Prüfverfahren
A) eine Shore-Härte von ca. 95 - 96 aufweisen. Ein derartiger Kunststoff ist beispielsweise
gegossenes Polyurethan, das unter dem Warenzeichen Vulkollan bekannt ist. Die Garnituren
werden derart geschliffen, daß eine Rauhtiefe von etwa Rt6 erhalten wird, sofern
bei einem derartigen gummiartigen Werkstoff überhaupt von einer Rauhtiefe gesprochen
werden kann. Diese relativ hohen Werte der Shore-Härte werden benötigt, damit der
Schaft 2 und der Spinnrotor 1 keine Kippbewegungen um eine Querachse in der Lagerung
ausführen können. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind
Stützscheiben
3, 4 und 5, 6 vorgesehen, deren Garnitur einen Außendurchmesser von 70 mm, einen
Innendurchmesser von 58 mm und eine axiale Erstreckung von 10 mm aufweisen, während
der Schaft 2 des Spinnrotors 1 einen Durchmesser von 9 mm besitzt.
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Der in Fig. 4 gezeigte Schaft 2 ist nur im Laufbereich der Stützscheiben
dargestellt. In dem Bereich des Schaftes 2, wo die Beschichtung aufgebracht werden
soll, sind Nuten 25 und 26 vorgesehen. Gemäß Fig. 5 wird in den Aussparungen 25
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26 des Rotorschaftes 2 die jeweilige Beschichtung 23 bzw. 24 aufgebracht.
Die Beschichtung 23 ist in der Fig. 5 geschnitten dargestellt. Es ist vorteilhaft,
wenn die Beschichtungen 23, 24 sowie der unbeschichtete anschließende Bereich 29
des Schaftes 2 gleiche Außendurchmesser aufweisen, weil dann der beschichtete und
der unbeschichtete Teil des Schaftes 2 mit einem Arbeitsgang durch ein Werkzeug
geschliffen und poliert werden können.
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In Fig. 6 ist das Schaftende 31 des Rotorschaftes 2 dargestellt, welches
eine Aushöhlung 27 aufweist. Aus Fig. 7 erkennt man, daß in diese Aushöhlung 27
die pastillenartige Beschichtung 28 eingespritzt wird und bündig mit dem Schaftende
30 abschließt. Durch das bündige Abschließen wird ein Ausbrechen o.dgl. sicher verhindert.
In ähnlicher Weise können an dem Schaftende Plättchen aus Keramik oder Diamant,
insbesondere Saphir, angebracht werden, d.h. in das Schaftende eingelassen werden,
so daß sie eingefaßt sind. Wenn dann die als Spurlager dienende Kugel 21, die punktförmig
an dem Schaftende anliegt und von einem schwingfähigen, durch Maschinenvibrationen
zu Schwingungen anregbaren Halter 32 mit einer ringförmigen Linie oder schalenartigen
Fläche gehalten ist, aus einem ähnlich verschleißfesten Material hergestellt wird,
z.B. aus Keramik, so kann eine sehr verschleißarme Axiallagerung geschaffen werden,
ohne daß eine Schmierung vorgenommen wird. Um den Halter 32 schwingfähig zu machen,
wird ein vorzugsweise geschlitzter Bolzen vorgesehen, der nur an seinem der Kugel
21 abgewandten Ende, in einem relativ großen Abstand der Kugel gehalten ist.
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