DE2918343A1 - Verfahren und vorrichtung zum ringspinnen - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ringspinnen

Beim klassischen Ringspinnen gleitet der den aufzuwickelnden Faden führende Läufer auf einem festen Ring, was eine rasche Abnutzung des Läufers und eine relativ hohe Spannung im Faden zur Folge hat, die die mögliche Drehzahl der Spindel sehr begrenzt.

Man hat schon vorgeschlagen, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man einen rotierenden Ring verwendet, insbesondere einen von einem Luftpolster getragenen Ring. Eine Ringspinnmaschine dieser Art ist beispielsweise in der DE-AS 11 95 207 beschrieben, wonach der Ring allein durch den Läufer in Rotation versetzt wird. Bei dieser Ringspinnmaschine wird nach dem Anlaufen und Beschleunigen des Ringes durch die Reibung des Läufers und bedingt durch die praktisch reibungsfreie Lagerung des Ringes selbst dessen Geschwindigkeit so groß wie die des Läufers, so daß zwischen dem Läufer und dem Ring keine Relativgeschwindigkeit mehr herrscht. Hierdurch wird die Fadenspannung verringert, was eine Steigerung der Spindeldrehzahl zuläßt, und gleichzeitig werden die Abnutzungsprobleme an dem Läufer vermieden. Aus den gleichen Gründen ist sogar schon vorgeschlagen worden (FR-PS 74 41 141), den Läufer am auf einem Luftpolster gelagerten Ring starr zu befestigen.

Die vorliegende Erfindung geht von der Beobachtung aus, daß die Lagerung des Ringes auf einem Luftpolster zwar die oben beschriebenen Vorteile, jedoch auch einige Nachteile mit sich bringt, die sich insbesondere in einem ungleichmäßigen Zug im Garn äußern, was sich in einer Instabilität des Ballons fortpflanzt.

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Während die früheren Überlegungen zu dem erläuterten Ziel geführt haben, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Läufer und dem Ring gleich Null gemacht werden sollte (selbstverständlich nur während des normalen Laufs der Spindel), ist die Anmelderin hingegen zu der Erkenntnis gelangt, daß ein Gleichlauf zwischen dem Läufer und dem Ring vermieden werden sollte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ringspinnverfahren, speziell ein solches, das mit einem auf einem Luftpolster gelagerten Ring arbeitet, anzugeben, das die vorerwähnten Nachteile vermeidet. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß ganz bewußt zwischen der Drehzahl des Ringes und der der Spindel eine Differenz eingehalten wird.

Diese Drehzahldifferenz beträgt vorzugsweise zwischen 4 und 16 % der Spindeldrehzahl.

Das Bremsmoment des Ringes, das zu der Drehzahldifferenz führt, wird vorzugsweise durch aerodynamische Selbstbremsung des Ringes vergrößert und beispielsweise durch Vorsprünge, insbesondere kleine Flügel, am Ring hervorgerufen, so daß dieser nicht die Drehzahl des Läufers erreichen kann.

Vorzugsweise ist der Läufer an seinem mit dem Ring in Berührung stehenden Teil aus einem Material gebildet oder mit einem Material beschichtet, das einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, damit er leicht auf dem Ring gleiten kann, damit trotz der sehr reibungsarmen Lagerung des Ringes auf seinem Luftkissen der Ring nicht bis auf die Drehzahl des Läufers beschleunigt werden kann.

Die Bremsvorrichtungen am Ring und die reibungsarme Lagerung des Läufers am Ring können auch gemeinsam zur Anwendung kommen.

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Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm zum Vergleich von Fadenspannungen als Funktion der Ringdrehzahl nach dem Stand der Technik und nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Ringes;

Fig. 3 ein Vergleichdiagramm des Spinnverfahrens nach dem Stand der Technik und nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung im Schnitt;

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Bremsmomentes des Ringes nach Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ausschnittsdarstellung, teilweise im Schnitt, eines Ringes mit Läufer, der einen reibungsarmen Abschnitt aufweist, und

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Fadenspannung als Funktion der Ringdrehzahl für verschiedene Spindeldrehzahlen.

In Fig. 1 geben die Kurven A, B, C und D verschiedene Fadenspannungen in Gramm als Funktion der Ringdrehzahl an, und zwar bei einem klassischen Spinnverfahren, bei welchem die Drehzahl des Läufers genausogroß ist, wie die Drehzahl des auf einem Luftkissen gelagerten Ringes. Die Kurven A und B beziehen· sich auf eine Spindeldrehzahl von 10.000 U/min und die Kurven C und D beziehen sich auf eine Spindeldrehzahl von 8.000 U/min. Die Kurven A und C geben den Fadenzug an, wenn der Faden auf einen

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kleinen Spulendurchmesser aufgewickelt wird, während die Kurven B und C den Fadenzug angeben, wenn der Faden auf einen großen Spulendurchmesser aufgewickelt wird.

An den Kurven A und B erkennt man« daß der Fadenzug während des Hochfahrens gleichmäßig anwächst, dann oberhalb etwa 6.000 U/min schneller ansteigt, um einen Maximalzug (von etwa 45 g im Beispiel) zu erreichen, wenn der Ring praktisch die Synchrondrehzahl erreicht. Die progressive Zunahme des Fadenzugs rührt daher, dai der Reibungskoeffizient zwischen dem Läufer und dem Stahlring größer wird, wenn die Drehzahldifferenz gegen Null geht, während es gleichzeitig notwendig ist, den Ring zu beschleunigen. In dem Augenblick, in welchem das Maximum erreicht·ist, ergibt sich eine schlagartige Verringerung des Fadenzuges (im vorliegenden Beispiel fällt er von 45 g auf 25 bzw. 21 g ab), weil die Beschleunigung gleich Null ist und der Zug auf ein Minimum zurückfällt.

Im Falle, daß die Drehzahl der Spindel 8.000 U/min ist (Kurven C und D) ergibt bezüglich des Fädep.zuges das gleiche Phänomen. Der Fadenzug fällt schlagartig ab, wenn der Synchronismus für die Ringdrehzahl von 8.000 U/min erreicht ist, und zwar fällt er von 29 g auf 15 g im vorliegenden Beispiel ab. Dieses Phänomen rührt daher, daß der Läufer keine Energie mehr zur Beschleunigung des Ringes abgeben muß, er muß nur noch die schwache Reibung des Ringes in seinem Luftkissenlager überwinden. Die 'Ringdrehzahl und die Läuferdrehzahl sind gleich groß, zwischen dem Läufer und dem Ring tritt praktisch keine Reibung mehr auf und der Fadenzug fällt daher auf ein Minimum.

Dieser schlagartige Abfall des Fadenzuges, der dem Erreichen des Synchronismus folgt, überträgt sich in unangenehmer Weise auf den Fadenballon. Dieser wird nämlich instabil.

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Iiine der Maßnahmen, die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, um zu verhindern, daß die Geschwindigkeit dos Ringes auf die des Läufers anwächst, besteht darin, am Ring Vertiefungen oder Vorsprünge vorzusehen, die sich vom Ring oder von einem mit diesem verbundenen Bauteil in den freien Raum, insbesondere radial, erstrecken und den Ring aerodynamisch bremsen.

Fig. 2 zeigt eine solche Ausführungsform eines Ringes, der von einem Luftkissen getragen wird, das von einer äußeren Druckluftquelle aufgebaut wird. Der Ring 2 besteht aus einem nach unten ragenden zylindrischen Tubus 4 und einem sich von dessen oberen Rand nach außen erstreckenden Kragen 6 mit einer auf seiner Oberseite ausgebildeten Laufschiene 8 auf xielcher ein Läufer 10 geführt ist. Der Ring 2 wird in bekannter Weise mit Hilfe von Druckluft in einem Stator 12 getragen und zentriert. Im Stator 12 ist ein ringförmiger Luftkanal 14 ausgebildet, von welchem Düsenkanäle 16 und 18 in den axial und radial gelegenen Ringraum zwischen Ring 2 und Stator 1.2 geleitet wird. Der ringförmige Luftkanal 14 ist von außen mit Druckluft versorgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind an dem Ring 2 eine Mehrzahl, beispielsweise drei oder sechs, kleiner Flügel 20 ausgebildet, die einen aerodynamischen Widerstand hervorrufen, der leicht mit dem Quadrat der Drehzahl des Ringes ansteigt.

In Fig. 1 umreißen die schraffierten Zonen E und F den Betriebsbereich eines Spinnringes nach der vorliegenden Erfindung, der mit drei kleinen Flügeln derart, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, ausgerüstet ist. Die eine schraffierte Zone betrifft das Aufwickeln des Fadens auf einen kleinen Spulendurchmesser, während die andere Zone für das Aufxtfickeln des Fadens auf einen großen Spulendurchmesser repräsentativ ist.

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In den Zonen E und F entsprechen die Punkte 21, 21' - 22, 22' 23, 23' und 24, 24' Spindeldrehzahlen von 10.000, 12.000, 13.000 und 14.000 U/min. Man sieht aus Fig. 1, daß der Fadenzug progressiv ansteigt, ohne daß ein plötzlicher Abfall eintritt, wie es beim diskutierten Stand der Technik der Fall ist.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es nicht nur, die scharfen Zugschwankungen im Faden während der Obergangszeiten zu vermeiden, sondern sie bringt auch eine Steigerung der Ballonstabilität während des normalen Laufes der Spinnmaschine. Dieses Ergebnis ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher die Kurve 26 das Bremsmoment des Läufers gegenüber dem Ring und die Kurve 2 8 das Bremsmoment des Ringes selbst angibt, wobei der Ring im Luftkissen gelagert ist. Der Betriebspunkt 30 liegt bei einer Ringdrehzahl, die nahe der Drehzahl XL der Spindel liegt. Man sieht aus dem geringen Winkelo6 , unter dem sich die Kurven 26 und 28 schneiden, daß der Betriebspunkt 30 nicht sehr stabil ist und daß geringe gegenseitige Änderungen der Bremsmomente bedeutende Drehzahlschwankungen des Ringes zur Folge haben.

Im Gegensatz hierzu ist das Bremsmoment des Ringes aufgrund der kleinen Flügel 20 eine Funktion des Quadrates seiner Drehzahl, wie die Kurve 32 zeigt, die die Kurve 26 unter einem Winkel β schneidet, der größer ist als der Winkel <*£. . Dieser Betriebspunkt (Schnittpunkt) 34 entspricht einer Drehzahl CO des Ringes, die merklich kleiner ist als die Synchrondrehzahl £2. , wodurch die Stabilität des Betriebspunktes beachtlich verbessert ist.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Ring zusätzlich zu den kleinen Flügeln 20 in seinem Tubus 4 eine Reihe von Rillen 36 aufweist. Das Bremsmoment eines solchen Ringes ist in Fig. 5 durch die Kurve 38

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dargestellt, die analog zur Kurve 32 der Fig. 3 verläuft. Es sei hervorgehoben, daß bei kleinen Drehzahlen das Bremsmoment des Ringes aufgrund der Orientierung und der- Lage der Rillen 36 gegenüber der das Luftkissen hervorrufenden Luftströmung negativ ist.

Durch geeignete Wahl der Anzahl, der Größe und der Form der Flügel 20 und gegebenenfalls der Rillen 36 kann man die günstigste Drehzahldifferenz SL- W> zwischen dem Läufer und dem Ring einstellen, um genügend weit vom Synchronismus wegzukommen und die oben erwähnten Instabilitätsprobleme zu vermeiden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 6 dargestellt ist, weist der Läufer 10' ein an der Ringschiene 8 gleitendes Teil 3 8 auf, das aus einem sehr reibungsarmen Material besteht, beispielsweise aus einem synthetischen Material, wie Polytetrafluoräthylen, "Delin" oder Nylon.

Bislang war man der Ansicht, daß bei Ringspinnmaschinen mit Ringen, die von Luftkissen getragen und nur durch die Bewegung des Läufers in Rotation versetzt werden, d.h. durch den Faden 40, der durch den Läufer läuft, es vorteilhaft ist, wenn der Läufer so wenig wie möglich gegenüber dem Ring gleitet. Man hat in der Tat angestrebt, den Ring durch Reibung vom Läufer so schnell wie möglich bis auf die Synchrondrehzahl anzutreiben und man hat sogar vorgeschlagen, den Läufer am Ring starr zu befestigen. Die Anmelderin ist hingegen zu dem umgekehrten Schluß gekommen, daß man nämlich zwischen dem Läufer und dem Ring eine sehr kleine Reibung anstrebt, damit der Läufer nicht in der Lage ist, den Ring bis auf die Synchrondrehzahl zu bringen, damit immer eine Drehzahldifferenz zwischen dem Ring der Spindel verbleibt.

Nachdem eine solche Drehzahldifferenz Δ<Ο vorhanden ist, erfährt der Läufer einen Reibungseinfluß, der sich auf den Fadenzug über trägt und der die scharfen Zugschwankungen beseitigt, die oben beschrieben worden sind.

In Fig. 7 sind die Ergebnisse dargestellt, die man mit einem Läufer von 30 mg erhält, dessen mit der Ringschiene in Berührung stehendes Teil aus synthetischen Material mit sehr kleinem Reibungskoeffizienten besteht. Der verwendete Ring weist dabei keine Flügel auf. Der schraffierte Bereich G entspricht einem Aufwickeln des Fadens auf einen kleinen Spulendurchmesser, während der schraffierte Bereich H dem Aufwickeln des Fadens auf einen großen Spulendurchmesser entspricht. Auf der Abszisse sind die Drehzahlen des Ringes und auf der Ordinate ist der Fadenzug aufgetragen.

Die Punkte 42, 42' - 44, 44' - 46, 46' und 48, 48' entsprechen Spindeldrehzahlen von 10.000, 12.000, 13.QOO und 14.000 U/min. Die aus Fig. 7 ablesbaren Daten sind nachfolgend aufgeführt.

Spindeldrehzahl Ringdrehzahl ACO

10.000 U/min 9.520 U/min 480 U/min

12.000 U/min 11.500 U/min 500 U/min

13.000 U/min 11.600 U/min 1.400 U/min

14.000 U/min 11.700 U/min 2.300 U/min

Die Drehzahldifferenzen, die die besten Ergebnisse zeigen, liegen bei 4 % bis 16 % der Spindeldrehzahl. Hervorzuheben ist, daß der Fadenzug progressiv zunimmt, ohne jemals einen plötzlichen Abfall zu zeigen, der Instabilitäten zur Folge haben könnte.

Es sei noch hervorgehoben, daß man am selben Spinnring beide Ausführungsarten der Erfindung miteinander vereinigen kann, d.h. man kann am Ring Flügel anbringen und den Läufer mit

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geririgem Reibungskoeffizienten gegenüber dem Ring ausstatten, so daß man mehr Freiheiten in der Wahl der Gestaltung zur Verfügung hat.

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Claims (10)

Ansprüche

1. Ringspinnverfahren, insbesondere mit einem pneumatisch gelagerten Ring, der allein durch den den auf die Spindel aufzuwickelnden Faden führenden Läufer in Rotation versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der normalen Drehzahl der Spindel und der Drehzahl des Ringes eine Differenz aufrechterhalten wird.

2. Ringspinnverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahldifferenz zwischen 4 % und 16 % der Spindeldrehzahl beträgt.

3. Ringspinnverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsmoment des Ringes durch aerodynamische Selbstbremsung des Ringes vergrößert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibung zwischen dem Läufer und dem Ring soweit verringert wird, daß der Läufer den Ring nicht bis zur Synchrondrehzahl der Spindel mitnehmen kann.

MÜNCHEN: TELEFON (ΟΒΘ) 2255Β5
KABEL: PROPINDUS - TE LEX O5 24 244

BERLIN: TELEFON (O3O) 8312O88
KABEL: PROPINDUS · TELEX O184O57

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5. Ringspinnvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (2) mit Einrichtungen (20, 36) zur aerodynamischen Selbstbremsung versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (20, 36) zur aerodynamischen Selbstbremsung durch Vertiefungen (36) oder Vorsprünge (20) am Ring Ring (2) gebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge vom Ring (2) radial wegstehende kleine Flügel (20) sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen Rillen (36) im Ring (2) oder ein mit dem Ring (2) fest verbundenes Bauteil (4) sind.

9. Ringspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Ring (2) in Reibungskontakt stehende Teil (38) des Läufers (10·) aus einem synthetischen Material mit geringem Reibungskoeffizienten besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Material Nylon, Polytetrafluoräthylen oder "Delrin" ist.

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