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Zwirnspulmaschine für Kunstseide Die Erfindung bezieht sich auf eine
Zwirnspulenmaschine- zumAbzwirnen von in großer Fadenlänge auf Lieferspulen aufgewickelter
Kunstseide.
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Es ist bereits bekannt, Zwirnspindeln mit elektrischem Einzelantrieb
zu versehen. Diese Antriebsart ist aber unter normalen Umständen sehr teuer; denn
sie verursacht neben hohenAnlagekosten auch hohe Betriebskosten. Bei Umlaufszahlen
von beispielsweise 15 ooo bis 20 000 U/min ergibt sich bei Benutzung
mittelgroßer Zwirnspulen einKraftbedarf von 2 kW und mehr je Stunde. Dieser hohe
Kraftbedarf gestaltet aber ein Zwirnen mit elektrischem Einzelantrieb bei hoher
Spindeldrehzahl durchaus unwirtschaftlich, und dies um so mehr, je mehr sich die
Drehzahl erhöht; denn es ist ja bekannt, daß der Kraftbedarf mit der dritten Potenz
der Drehzahl wächst.
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Es ist ferner bekannt, die Zwirnspindel durch eine mit der Spindel
umlaufende Glocke einzukapseln, in deren Scheitel eine gerade für den Fadenaustritt
ausreichende Öffnung eingearbeitet ist. Durch diese Maßnahme wird die die Spindel
und die Lieferspule unmittelbar umgebende Luftsäule während des Fadenabzuges im
gleichen Sinne sowie mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit wie die Spindel
mitgedreht, so äaß der Luftwiderstand bei der Fadenballonbildung gebrochen wird.
Durch die Glocke wird aber der Umfang der umlaufenden Teile beträchtlich vergrößert,
so daß die Umfangsgeschwindigkeit und damit der Kraftbedarf einen noch höheren Wert
annehmen, als sie an sich schon haben.
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Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, Ringzwirnmaschinen
in der Weise auszugestalten, daß sich die Zwirnspindeln und die auf ihnen sitzenden
Fadenwickel in einem luftverdünnten Raum drehen. Bei dieser bekannten älteren Anordnung_
werden die Spindeln (wie übrigens auch die soeben skizzierte Zwirnspindel. mit Glocke)
mittels des gebräuchlichen Riemenantriebes gedreht. Dies hat aber den Nachteil,
daß sich bei einem Antrieb durch Riemen und Wirtel nur Umlaufzahlen bis höchstens
io ooo U/min erzielen lassen, und auch dies nur dann, wenn verhältnismäßig kleine
Zwirnspulen verwendet werden. Beim Abzwirnen von größeren Spinnspulen oder von Spinnwalzen
reicht die Haftung -der Riemen oder Schnüre nicht mehr aus, so daß ein fehlerfreies
Arbeiten der Zwirnvorrichtung nicht möglich ist.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Zwirnspulmaschine,
die sich zum Abzwirnen von in großer Fadenlänge auf Lieferspulen aufgewickelter
Kunstseide eignet und dabei die vorstehend genannten Übelstände vermeidet, so daß
ein technisch einwandfreies und wirtschaftliches Arbeiten möglich ist.
Die
Erfindung besteht darin, daß für ein Abzwirnen von in großer Fadenlänge auf Lieferspulen
aufgewickelter Kunstseide die Zwirnspindel mit elektrischem Einzelantrieb versehen
und unter Belassungeiner gerade für den Fadendurchtritt ausreichenden Öffnung durch
ein Gehäuse eingekapselt ist, in welchem während des Betriebes ein Unterdruck aufrechterhalten
wird.
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Um die Erfindung richtig würdigen zu können, seien folgende Betrachtungen
angestellt: Die bisher zur Zwirnung gelangenden Gespinstlängen, auf i20 den. bezogen,
betrugen 3 ooo bis 9 ooo m. Legt man die größere Gespinstlänge zugrunde, so ergibt
sich bei einer Drehung des Fadens von r20 Dreh/m und einer üblichen Spindelumlaufzahl
von 5000 U/min eine Abzugsgeschwindigkeit von 42 m/min. Der gesamte Faden
wird also .in etwa drei Stunden 36 Minuten gezwirnt. Will man auf höhere Abzugsgeschwindigkeiten
kommen, so ist es; bei derselben Fadendrehung nötig, die Spindelumlaufzahl zu erhöhen.
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Eine Erhöhung der Spindelumlaufzahl ist jedoch nicht so ohne weiteres
möglich. Zunächst wird wiederholt, daß sich bei mechanischem Antrieb, also bei einem
Antrieb durch Riemen und Wirtel, Umlaufzahlen bis höchstens i o ooo U/min erzielen
lassen, und dies auch nur dann, wenn verhältnismäßig kleine Zwirnspulen verwendet
werden.
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Eine weitere Schwierigkeit ist der sich bei höherer Umlaufzahl ergebende,
gleichfalls schon erwähnte erhöhte Kraftbedarf, der sich um so mehr bemerkbar macht,
je .größer der Zwirnspulendurchmesser, also je größer die Umfangsgeschwindigkeit
der Zwirnspule ist. Er wächst mit der dritten Potenz. der Drehzahl.
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Sodann ist bei einer Erhöhung der Umlaufzahl der Zwirnspindel zu bedenken,
daß infolge des Luftwiderstandes eine sehr'große Zugbeanspruchung auf den beim Zwirnen
entstehenden Fadenballon ausgeübt wird, die zu einem häufigen Bruch des Fadens führen
muß. Dem könnte nun zwar dadurch begegnet werden, daß die Zwirnspindel mit der bekannten
mit ihr umlaufenden Schutzglocke versehen wird. Das hat aber wieder den Nachteil,
daß die Glocke den Umfang der umlaufenden Teile vergrößert, so daß die Umfangsgeschwindigkeit
und damit derKraftbedarf einen noch höheren Wert annehmen, als sie an sich schon
haben.
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Schließlich kommt noch hinzu, daß bei einer Länge des zu zwirnenden
Fadens von etwa 9 ooo- m die Anlaufzeit der Zwirnspule im Verhältnis zur Gesamtlaufzeit
viel zu groß ist. Während des Anlaufens ist bekanntlich mit Zwirnfehlern zu rechnen,
und der drehungsverdächtige Teil des Fadens würde bei verhältnismäßig kleiner Fadenlänge
und hoher Zwirngeschwindigkeit einen erheblichen Prozentsatz der Produktion ausmachen.
Um auf das obengenannte Beispiel zurückzukommen, erfolgt die Zwirnung des 9 ooo
m langen Fadens bei einer Drehzahl der Zwirnspule von 5ooo U/min und einem Zwirn
von i20 Drehim in etwa 3 Stunden 36 Minuten. Bei 15 ooo minutlichen Umläufen verkürzt
sich diese Zeit um 2J3 auf i Stunde 12 Minuten und bei zo ooo minutlichen Umläufen
sogar auf etwa 55 Minuten. Es ist klar, daß bei so kurzen Laufzeiten des Fadens
die Anlaufzeit einen viel zu großen Betrag ausmachen würde. Bei der kurzen Fadenlänge
des Beispiels ist außerdem ein Auswechseln der Spulen alle 55 Minuten notwendig,
so daß .die Aufsichts- und Bedienungskosten, insbesondere die Zahl der Handgriffe,
auf das Kilo Produktion bezogen, sehr groß sind, wodurch das Verfahren mit hohen
Drehzahlen und kurzen Fadenlängen unwirtschaftlich wird.
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Um auf Spindeldrehzahlen von 15 ooo bis 20000 U/min
zu kommen, müßte man zum elektrischen Einzelantrieb übergehen. Diese Antriebsart
würde aber, wie bereits eingangs erwähnt, unter normalen Umständen sehr teuer werden.
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Diese: Verhälnisse ändern sich aber grundlegend, wenn ununterbrochene
Gespinstlängen von ioo ooo m und mehr .erzeugt und gezwirnt werden, wie dies bei
Verwendung von großen Walzen erreichbar ist. Wird wieder ,eine Spindeldrehzahl -
von 5000 U/min und eine Fadendrehung von i20 Dreh/m zugrunde gelegt, so ergibt sich
bei z. B. i20 ooo m Gespinstl,änge eine Laufzeit von q:8 Stunden = 2 vollen Tagen.
Brei doppelter Gespinstlänge, die sich bei Verwendung nur wenig größerer und längerer
Walzen .ohne weiteres erzielen läßt, ergibt sich schon .eine Laufzeit von Tagen.
Diese Laufzeiten vermindern sich, wenn man auf elektrischen. Einzelantrieb der Spindelt
mit 15 ooo U/min übergeht, auf i 6 bzw. 32 Stunden. Die wirtschaftlichen
Voraussetzungen sind also jetzt schon insofern ganz andere, als zunächst die Anlaufzeit
gegenüber der Gesamtlaufzeit der Spule vollkommen außer Betracht bleiben kann; .denn
der drehungsverdächtige Abfall macht nur noch einen Bruchteil der Gesamtproduktion
aus.
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Nun läßt sich .der hohe durch die Luftreibung bedingte Kraftverbrauch
bei so hoher Umlaufzahl der Spindel ganz beträchtlich vermindern, wenn die Spindel
nebst der Zwirnspule durch ein lediglich eine feine
Öffnung für
den Fadendurchtritt frei lassendes stillstehendes Gehäuse eingekapselt ist, in welchem
ein Unterdruck aufrechterhalten wird. Der Kraftbedarf der Spindel mit elektrischem
Einzelantrieb liegt dann bei jeder beliebigen Umlaufzahl bei etwa 5o bis 8o W; er
ist also niedrig. Die Drehzahl der Spindel nebst der Spule ist nach oben hin lediglich
durch die Festigkeit des verwendeten Baustoffes begrenzt.
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Läßt man Spindel und Zwirnspule in einem luftverdünnten Raum umlaufen,
so ergibt sich auch der weitere Vorteil, daß der Luftwiderstand für den beim Zwirnen
entstehenden Fadenballon nicht mehr ins Gewicht fällt. Man könnte trotzdem noch
eine Schutzglocke verwenden, wenn dies nötig sein sollte, da diese trotz der Vergrößerung
des Umfanges der umlaufenden Teile im Vakuum keine Erhöhung des Kraftbedarfes verursachen
würde.
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Obwohl das Einkapseln der Spindel nebst Spule ein erschwertes Auswechseln
der Spule bedingt, so beeinträchtigt dies die Wirtschaftlichkeit trotzdem nicht,
weil dieser Handgriff gegenüber einer Lauflänge von g ooo m anstatt nach jeder Stunde
nur noch nach jedem Tage oder gar bloß nach jedem zweiten Tage ausgeführt werden
muß, so äaß Aufsicht und Bedienung sowie insbesondere die auszuführenden Handgriffe
pro Kilo Produktion nur noch 3 bis 8 °1o gegen früher betragen.
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Schwierigkeiten in bezug auf Fadenbruch sind kaum zu erwarten, weil
das Gespinst, wie die bisherigen Versuche mit großen Spulen ergeben haben, bei normaler
Fadenbeanspruchung praktisch ununterbrochen ohne Bruch abläuft.