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Spinnrotor für eine Offenend-Spinnvorrichtung
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Die Erfindung betrifft einen Spinnrotor für eine Offenend-Spinnvorrichtung
mit einem Grundkörper, der wenigstens im Bereich einer Faserleitfläche und einer
daran anschließenden Fasersammel -rille mit einer eine glatte, verschleißfeste Oberfläche
aufwei -senden Beschichtung versehen ist.
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Es ist bekannt, Spinnrotoren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
herzustellen, die wenigstens im Bereich der Faserleitfläche und der Fasersammelrille
poliert sind. Mit derartigen Spinnrotoren werden gute Ergebnisse erhalten, jedoch
ergeben sich schon nach relativ kurzen Laufzeiten starke Verschleißerscheinungen
im Bereich der Faserleitfläche und insbesondere im Bereich der Fasersammelrille,
die durch die Fasern und auftreffende Verunreinigungen verursacht werden.
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Um den Verschleiß an den Spinnrotoren herabzusetzen, ist es bekannt,
diese Spinnrotoren aus Aluminium oder Aluminiumlegierung mit einer verschleißfesten
Beschichtung zu versehen.
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Wenn diese Beschichtung eine möglichst glatte Oberfläche erhält, so
lassen sich damit fast annähernd gleich gute Spinnbedingungen erzielen, wie sie
von Spinnrotoren mit polierter Faserleitfläche und Fasersammelrille erhalten werden.
Die Herstellung derartiger beschichteter Spinnrotoren aus Aluminium oder Äluminiumlegierung
ist recht aufwendig. Da Aluminium wesentlich andere mechanische Eigenschaften und
auch vor allen Dingen ein anderes Wärmeausdehnungsverhalten als die Beschichtung
besitzt, ist es notwendig, der Beschichtung eine ausreichende Stärke zu geben, damit
die Beschichtung auch eine ausreichende mechanische Festigkeit erhält. Außerdem
ist es in vielen Fällen notwendig, eine Zwischenschicht als Haftschicht von ebenfalls
einer bestimmten Stärke vorzusehen, um diese Kräfte auszugleichen. Diese starkwandigen
Beschichtungen führen insbesondere bei zusätzlicher Verwendung einer Haftschicht
dazu, daß bei dem Beschichten die Form verlorengehen kann, die die Fasersammelrille
vorher erhalten hat und die für den gesamten Spinnprozeß von erheblicher Bedeutung
ist. Es ist daher in vielen Fällen notwendig, wenigstens dem Bereich der Fasersammelrille
mechanisch nachzuarbeiten, was jedoch bei der Härte der Beschichtung zu erheblichen
Schwierigkeiten führt.
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Um den geschilderten Schwierigkeiten zu begegnen, sind vielfältige
Versuche unternommen worden, insbesondere bezüglich der Art der Beschichtung und
auch der Auswahl der die Beschichtung tragenden Grundkörper. Es ist auch bekannt
geworden (DE-OS 28 07 277), einen Spinnrotor aus Stahl herzustellen, und im Bereich
der Faserleitfläche und der Fasersammelrille zu härten.
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Wegen der mechanischen Eigenschaften bietet sich die Verwendung von
Stahlrotoren an sich an, deren Oberflächen durch Härten auf eine ausreichende Verschleißfestigkeit
gebracht werden können. Diese Stahlrotoren haben jedoch wesentlich höhere Massen,
so
daß insgesamt eine höhere Antriebsleistung aufgebracht werden muß. Diese höhere
Antriebsleistung könnte jedoch bei ausreichender Verschleißfestigkeit in Kauf genommen
werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Spinnrotoren aus härtbarem Stahl,
insbesondere an den geschilffenen und polierten Oberflächen sehr leicht zu einer
Korrosion neigen, was vor allem durch die in Spinnereibetrieben herrschende relativ
hohe Luftfeuchtigkeit unterstützt wird. Außerdem hat es sich gezeigt, daß der Stahl,
der einen relativ hohen Kohlenstoffanteil enthält und gut härtbar ist, gerade für
Fasermaterial aus Baumwolle keine allzu guten Gleiteigenschaften aufweist, auch
wenn die Oberfläche geschliffen und poliert ist. Hierzu kommt noch, daß die Gefahr
besteht, daß der Rotor durch die für das Härten erforderliche Warmbehandlung unrund
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verschleißfesten Spinnrotor
der eingangs genannten Art herzustellen, der sich durch einfache und formgenaue
Herstellung auszeichnet. Die Erfindung besteht darin, daß der Grundkörper aus Stahl
hergestellt und nach seiner endgültigen Formgebung mit der Beschichtung versehen
ist.
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Durch die zunächst sehr aufwendig erscheinende erfindungsgemäße Kombination
wird erreicht, daß die Beschichtung und der Grundkörper sehr ähnliche Eigenschaften
bezüglich Wärmeausdehnung o.dgl.
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haben, so daß die Beschichtung selbst keine große mechanische Festigkeit
in sich aufweisen muß. Sie kann daher relativ dünnwandig gehalten werden, so daß
die vorgegebenen Konturen des Spinnrotors und insbesondere der Bereich der Fasersammelrille
durch Aufbringen der Beschichtung nicht wesentlich verändert werden.
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Da die Beschichtung sehr dünn gehalten werden kann, kann auch ein
hochwertiges, relativ teures Material für die Beschichtung Verwendung finden. Der
Grundkörper selbst kann aus besonders geeigneten Stahllegierungen hergestellt werden,
die beispielsweise auch bezüglich geringer Korrosionsanfälligkeit ausgewählt werden
können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn für den Grundkörper eine Stahllegierung verwendet
wird, bei welcher in unvergütetem Zustand das Verhältnis von Festigkeit zu Wichte
den Wert 8 erreicht. Eine derartige Stahllegierung ist besonders für die hohen Rotationsgeschwindigkeiten
geeignet. Dieser Wert liegt in der Größenordnung des Wertes von Aluminium.
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Um gute Spinnergebnisse zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens
die im Bereich der Faserleitfläche und der Fasersammelrille befindliche Beschichtung
eine polierte Oberfläche aufweist. Dabei kann in vorteilhafter Weise die Beschichtung
elektrolytisch poliert sein. Dieses elektrolytische Polieren führt zu sehr geringen
Rauhtiefen und einer glatten Materialstruktur an der Oberfläche, so daß besonders
günstige Gleiteigenschaften für das Fasermaterial erhalten werden.
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Um möglichst glatte Flächen bereits vor dem Beschichten zu erhalten,
so daß ach eine weitgehend glatte Oberfläche an der Beschichtung entsteht, ist es
zweckmäßig, wenn die Innenflächen des Grundkörpers wenigstens im Bereich der Faserleitfläche
und der Fasersammelrille durch Diamantdrehen vor dem Beschichten bearbeitet sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann die Beschichtung
aus einem oder mehreren Metalloxiden oder Metallkarbiden bestehen. Diese Metallkarbide
oder -oxide führen zu hohen Verschleißfestigkeiten, ohne daß die physikalischen
Eigenschaften bezüglich Wärmedehnung o.dgl. wesentlich von dem Grundkörper aus Stahl
abweichen. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Beschichtung über eine metallische
Haftschicht mit dem Grundkörper zu verbinden. Wegen der geringen Unterschiede in
den mechanisch-physikalischen Eigenschaften können sowohl die Haftschicht als auch
die Beschichtung recht dünn gehalten werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Beschichtung eine
Metallegierung, insbesondere eine Nickellegierung vorgesehen, in die wenigstens
etwa 15 Volumenprozent Diamantkörner eingelagert sind, die eine mittlere Korngröße
von 1 Icraufweisen.
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Eine derartige Beschichtung weist eine sehr harte, weitgehend von
den Diamantkörnern gebildete Oberfläche auf, die günstige Gleiteigenschaften für
die Fasern besitzt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Spinnrotors dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch einen nur innen beschichteten
Spinnrotor und ein den Rotor umgebendes Gehäuse und einen den Rotor und das Gehäuse
abdeckenden Deckel und Fig. 2 einen axialen Schnitt durch einen vollständig beschichteten
Spinnrotor.
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Ein Spinnrotor 5 einer Offenend-Spinnvorrichtung ist im allgemeinen
in einem Gehäuse 4 angeordnet, das an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spinnrotor 5 auf einem Schaft 3 angeordnet,
der eine Wand des Gehäuses 4 durchdringt und außerhalb des Gehäuses gelagert ist.
Die offene Seite des Gehäuses 4 und des Spinnrotors 5 werden von einem Deckel 8
abgedeckt, der mit einem konischen Ansatz unter Belassuny eines Ringspaltes in den
Spinnrotor 5 hineinragt und der mit einem Faserzuführkanal 7 für vereinzelte Fasern
6 und einem Fadenabzugskanal 12 versehen ist.
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Durch den Faserzuführkanal 7 werden die vereinzelten Fasern 6 einer
Faserleitfläche 9 oder Rutschband des Spinnrotors zugeführt, die an dem offenen
Ende des Spinnrotors beginnt und sich konisch zu einer Fasersammelrille 10 erweitert.
Auf der Faserleitfläche 9 gelangen die Fasern 6 in die Fasersammelrille 10, in welcher
sie einen Faserring bilden, der kontinuierlich als ein durch die Rotordrehung gedrehter
Faden 11 über den Fadenabzugskanal 12 abgezogen wird.
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Zwischen den zur Faserleitfläche 9 gelangenden Fasern, in die auch
Verunreinigungen eingelagert sind, und der Faserleitfläche bestehen erhebliche Geschwindigkeitsunterschiede,
so daß Reibungskräfte auftreten, die üblicherweise zu einem Verschleiß führen. Dieser
Verschleiß macht sich auch besonders stark in der Fasersammelrille 10 bemerkbar.
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Der Spinnrotor 5 besitzt einen Grundkörper 1, der im Bereich der Faserleitfläche
9 und der Fasersammelrille 10 mit einer Beschichtung 2 versehen ist, die eine glatte,
verschleißfeste Oberfläche bildet. Der Grundkörper 1 des Spinnrotors ist aus einer
geeigneten, möglichst wenig rostanfälligen Stahllegierung hergestellt und wird vor
dem Aufbringen der Beschichtung auf seine endgültige Form gebracht. Bevorzugt wird
eine im Handel erhältliche Stahllegierung, die in unvergütetem Zustand ein Verhältnis
von Festigkeit (Streckgrenze) zu Wichte von 88 zu 7,8 hat, was einem Wert von 11,3
entspricht, der deutlich höher als der vergleichbare Wert bei Aluminium ist. Ein
derartiger Werkstoff läßt sich gut verarbeiten. Aufgrund des günstigen Verhältnisses
von Festigkeit zu Wichte des Werkstoffes sind die daraus hergestellten Spinnrotoren
auch für höchste Drehzahlen geeignet. Die Beschichtung, für die beispielsweise Chrom
oder bevorzugt Metalloxide oder Metallkarbide vorgesehen werden, kann sehr dünn
aufgetragen werden, da sie keinerlei mechanische Festigkeit aufweisen muß.
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Es ist daher möglich, diese Beschichtung aufzubringen, ohne daß die
Formgenauigkeit des Spinnrotors, insbesondere im Bereich der Fasersammelrille 10
verändert wird, die von erheblicher Bedeutung für den Spinnrotor ist. Als geeignete
Materialien für die Beschichtung 2 haben sich Chromoxid und eine Mischung aus 60%
Chromoxid und einer Pulvermischung aus Chromoxid, Aluminiumoxid und Titanoxid erwiesen,
die als sogenannte Plasmabeschichtung aufgebracht werden. Bei dieser Plasmabeschichtung
kann eine Haftschicht aus 70% Nickel und 30% Aluminium vorgesehen werden, die als
Legierung hergestellt und anschließend zu Pulver verarbeitet wird, das ebenfalls
durch Plasmabeschichtung aufgebracht wird.
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In den meisten Fällen kann jedoch auf eine derartige Haftschicht verzichtet
werden, da die mechanisch-physikalischen Eigenschaften zwischen dem Grundkörper
und der Beschichtung sehr ähnlich
sind, insbesondere die Temperaturausdehnungskoeffizienten.
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Als vorteilhafte Materialien für Beschichtungen, die ebenfalls in
der Form einer Plasmabeschichtung aufgebra it werden können, haben sich auch Wolframkarbid,
Siliciumkarbid und Titankarbid erwiesen.
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Um die Norrosionsanfälligkeit des Spinnrotors zu vermindern, kann
beispielsweise auch entsprechend Fig. 2 vorgesehen werden, daß nicht nur die verschleißgefährdeten
Bereiche,sonderr die gesamte Fläche des Spinnrotors beschichtet wird.
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Es ist zweckmäßig, wenn der Spinnrotor nach dem Aufbringen der Beschichtung
2 wenigstens im Bereich der Faserleitfläche 9 und der Fasersammelrille poliert wird
Hierfür hat sich ein elektrolytisches Polieren als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Es kann auch vorgesehen werden, daß die aufgebrachte Beschichtung
aus einem Material besteht, das nach dem Aufbringen und gegebenenfalls auc nach
dem Polieren durch eine Warmbehandlung noch einmal gehärtet werden kann.
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L e e r s e i t e