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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spinnrotor für eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Rotorschaft, über welchen der Spinnrotor mittels eines Riemens, insbesondere eines Tangentialriemen, antreibbar ist. Der Rotorschaft weist einen Anlagebereich für den Riemen auf.
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Bei Spinnrotoren von Offenend-Spinnmaschinen ist es seit langem üblich, diese mittels eines Tangentialriemens, welcher auf dem Schaft des Spinnrotors aufliegt, anzutreiben. Die Spinnrotoren sind dabei üblicherweise auf Stützscheiben gelagert. Der Riemen wird dabei in der Regel mit einer zusätzlichen Antriebsrolle auf den Rotorschaft gedrückt, um den Schlupf zwischen dem Riemen und dem Rotorschaft zu verringern. Dabei kann es auch vorgesehen werden, den Anpressdruck der Andrückrolle zu verändern, um beispielsweise einen schnelleren Hochlauf der Spinnrotoren zu ermöglichen oder eine Anpassung an unterschiedliche Spinnmaterialien oder Ähnliches zu ermöglichen. Eine derartige Offenend-Spinnvorrichtung mit einer mit einem unterschiedlichen Anpressdruck beaufschlagbaren Andrückrolle ist beispielsweise in der
DE 101 07 254 A1 gezeigt. Aufgrund des Schlupfes zwischen dem Riemen und dem Rotorschaft kann es jedoch trotz der Andrückrolle zu einem Verschleiß sowohl des Riemens als auch des Spinnrotors kommen.
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Um den Verschleiß des Rotorschaftes des Offenend-Spinnrotors zu reduzieren, wurde bereits vorgeschlagen, im Anlagebereich des Tangentialriemens den Rotorschaft mit einer verschleißmindernden Beschichtung zu versehen. Allerdings kann es dabei durch einen Verschleiß des Riemens dennoch zu einer ungenügenden Kraftübertragung zwischen dem Riemen und dem Rotorschaft kommen, so dass die Spinnrotoren nur sehr langsam beschleunigt werden können oder sogar ihre Betriebsdrehzahl nicht erreichen. Wird dabei der Anpressdruck der Andrückrolle erhöht, so wirkt diese Kraft nicht nur auf den Tangentialriemen und den Rotorschaft, sondern es wird zugleich der Rotorschaft auch verstärkt in den Keilspalt der Stützscheiben eingedrückt. Dies führt zu einer erhöhten Walkarbeit im Belag der Stützscheiben, was einen erheblichen Energieverbrauch im Bereich der Rotorlagerung nach sich zieht. Insbesondere bei den heutigen Spinnmaschinen mit zunehmend schneller laufenden Offenend-Spinnrotoren mit Drehzahlen von 170.000 1/min und darüber wirkt sich dies nachteilig aus.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Spinnrotor und eine Offenend-Spinnvorrichtung vorzuschlagen, welche mit einem geringen Energieverbrauch betreibbar sind.
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Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Ein Spinnrotor für eine Offenend-Spinnvorrichtung weist einen Rotorschaft auf, über welchen der Spinnrotor mittels eines Riemens, insbesondere eines Tangentialriemens antreibbar ist. Der Rotorschaft weist dabei einen Anlagebereich für den Riemen auf. Es ist nun vorgesehen, dass der Anlagebereich des Spinnrotors mit einem reibwerterhöhenden Belag aus einem elastomeren Material versehen ist. Unter „reibwerterhöhend” wird dabei eine Erhöhung des Reibwertes gegenüber dem Grundmaterial und/oder dem Oberflächenmaterial des Schaftes verstanden. Unter einem „elastomeren Material” wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein elastisch verformbares Material auf Kunststoff- oder Kautschukbasis verstanden. Elastisch verformbar ist dabei ein Material mit einem Elastizitätsmodul von weniger als 1000 MPa.
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Wird der Spinnrotor im Anlagebereich des Riemens mit dem reibwerterhöhenden Belag versehen, so kann der Anpressdruck der Andrückrolle reduziert werden, wobei dennoch eine gute Kraftübertragung zwischen dem Riemen und dem Spinnrotor erzielt wird. Die Belastung des Spinnrotors zwischen den beiden Lagerstellen kann hierdurch verringert werden, so dass die Walkarbeit in den Stützscheiben und damit der Energieverbrauch der Spinnvorrichtung reduziert werden kann. Besonders vorteilhaft dabei ist es weiterhin, dass auch die radiale Lagebelastung des Stützscheibenlagers hierdurch reduziert wird und somit die Lebensdauer der Lager verlängert werden kann. Da der reibwerterhöhende Belag aus einem elastomeren Material besteht, das einen besonders günstigen Reibwert in Bezug auf den antreibenden Riemen aufweist, kann der Schlupf zwischen Riemen und Rotorschaft und damit auch der Energieverbrauch und der Verschleiß des Riemens in besonders hohem Maße reduziert werden. Zudem weisen derartige Materialien günstige Dämpfungseigenschaften auf und die Herstellung des Spinnrotors kann im Vergleich zu einer Beschichtung mit anderen reibwerterhöhenden Materialien besonders kostengünstig ausgeführt werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Belag eine Gesamtbreite aufweist, welche geringer ist als die Breite des für den Antrieb des Spinnrotors vorgesehenen Riemens. Hierdurch wird erreicht, dass die seitlichen Randbereiche des Riemens nicht auf dem Belag, sondern auf dem Grundmaterial des Rotorschaftes aufliegen, wodurch der Belag vor Beschädigungen durch den Riemen geschützt wird.
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Der Belag kann dabei nach einer ersten Ausführung der Erfindung über die Gesamtbreite des Belags durchgehend aufgebracht sein. Nach einer anderen Ausführung ist es jedoch ebenso denkbar, dass der Belag in Form von mehreren, in Bezug auf die axiale Richtung des Rotorschaftes beabstandet nebeneinander angeordneten Streifen auf den Rotorschaft aufgebracht ist. Vorteilhaft dabei ist es, dass der Rotorschaft bei einer derartigen Ausführung eine geringere Schwächung erfährt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Belag eine Belagdicke von maximal 1 mm, bevorzugt von max. 0,75 mm und besonders bevorzugt von max. 0,5 mm aufweist. Die Walkarbeit im Rotorantrieb und damit der Energieverbrauch kann hierdurch weiter verringert werden.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die wenigstens eine Ausnehmung als wenigstens eine Umfangsnut ausgebildet ist. Die Umfangsnut kann dabei in einfachster Variante als Rechtecknut ausgebildet sein, in die das Kunststoffmaterial insbesondere durch Vulkanisieren eingebracht ist. Der Belag ist hierdurch nur einem geringen Verschleiß unterworfen. Auch hier ist es wiederum vorteilhaft, wenn die Belagdicke maximal 1 mm, bevorzugt max. 0,75 mm und besonders bevorzugt max. 0,5 mm beträgt. Die Tiefe der Ausnehmung kann hierdurch begrenzt werden und eine Schwächung des Spinnrotors, die seine Eigenfrequenz herabsetzen und im Betrieb zu unerwünschten Schwingungen führen würde, kann hierdurch vermieden werden. Der Belag kann auch bei dieser Ausführung durchgehend über die Belagbreite oder in Form von beabstandeten Streifen bzw. Ringen aufgebracht sein.
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Um eine möglichst glatte Außenfläche des Rotorschafts und damit eine möglichst ebene Auflagefläche für den Riemen bereitzustellen, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Rotorschaft mit dem eingebrachten Belag überschliffen ist. Die Kraftübertragung zwischen dem Riemen und dem Rotorschaft kann hierdurch verbessert werden und ein Verschleiß sowohl des Riemens als auch des Rotorschafts reduziert werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Belag aus Nitrilkautschuk oder aus hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk besteht. Dieser besitzt nicht nur für den Betrieb des Spinnrotors günstige Reib- und Dämpfungseigenschaften, sondern ist zu dem antistatisch, so dass Schmutzablagerungen im Bereich des Belags vermieden werden können. Ein sattes Aufliegen des Riemens auf dem Rotorschaft und damit eine gute Kraftübertragung zwischen dem Riemen und dem Rotor werden hierdurch weiter gefördert. Ebenso ist es jedoch denkbar, dass der Belag aus einem Polyurethan-Elastomer oder einem Naturkautschuk besteht. Auch diese weisen einen günstigen Reibwert in Bezug auf den Antriebsriemen auf und ermöglichen somit einen energiesparenden und verschleißarmen Betrieb der Offenend-Spinnvorrichtung.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Rotorschaft aus einem Metall, insbesondere aus einem Aluminiummaterial oder einem Stahlmaterial, besteht. Die Ableitung der Wärme, welche in dem Belag aufgrund der Walkarbeit zwischen dem Riemen und dem Belag noch immer entsteht, kann hierdurch in besonders günstiger Weise abgeleitet werden.
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Ein derartiger Spinnrotor mit einem Rotorschaft, der in seinem Anlagebereich mit einem reibwerterhöhenden Material versehen ist, kann besonders vorteilhaft zum energiesparenden und wartungsarmen Betrieb einer Offenend-Spinnvorrichtung eingesetzt werden. Es wird daher auch Schutz für eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem derartigen Spinnrotor beansprucht.
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Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Übersichtsdarstellung einer Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Rotorschaft und einem Riemen zum Antrieb des Rotorschafts in einer schematischen Draufsicht,
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2 eine Detaildarstellung eines Spinnrotors mit einem Anlagebereich für einen Riemen,
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3 eine teilweise geschnittenen Darstellung einer weiteren Ausführung eines Spinnrotors mit einem reibwerterhöhender in Belag, sowie
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4 eine teilweise geschnittenen Darstellung einer weiteren, alternativen Ausführung eines Spinnrotors.
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1 zeigt eine Offenend-Spinnvorrichtung 4 mit einem Spinnrotor 1 und einem Riemen 3 zum Antrieb des Spinnrotors 1 in einer schematischen Draufsicht. Der Spinnrotor 1 besteht dabei in üblicherweise aus dem Rotorschaft 2 und einer Rotortasse 6, welche sowohl abnehmbar, als auch fest mit dem Rotorschaft 2 verbunden sein kann. Die Spinnvorrichtung 4 beinhaltet in üblicher Weise eine Lagervorrichtung für den Spinnrotor 1, die vorliegend in Form einer Stützscheibenlagerung ausgeführt ist. Dabei sind für die radiale Lagerung des Spinnrotors zwei Stützscheibenlager 13 in einem Lagerbock 12 aufgenommen, in welchen wiederum jeweils eine Welle 14 gelagert ist. Jede der beiden Wellen 14 trägt dabei an ihren beiden Enden jeweils eine Stützscheibe 10. Die beiden Wellen 14 mit den Stützscheiben 10 sind nun derart angeordnet, dass zwischen jeweils zwei Stützscheiben 10 ein Keilspalt 9 entsteht, in welchem der Spinnrotor 1 mit seinem Rotorschaft 2 aufgenommen werden kann. Zwischen den beiden hierdurch gebildeten Stützscheibenpaaren erfolgt der Antrieb des Spinnrotors 1 mittels des Riemens 3, welcher den Rotorschaft 2 wie vorliegend tangential berührt oder mit nur geringer Umschlingung umgibt.
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Im Betrieb läuft der Spinnrotor 1 mit Drehzahlen von 170.000 1/min und höher um. Bei einem Riemenantrieb wie beschrieben sind dabei erhebliche Anpresskräfte erforderlich, um den Riemen 3 auf den Rotorschaft 2 des Spinnrotors 1 zu drücken und hierdurch die Bewegung des Riemens 3 auf den Spinnrotor 1 zu übertragen und den Spinnrotor 1 auf die geforderte Drehzahl beschleunigen zu können. Durch diese Antriebskräfte wird jedoch auch der Spinnrotor 1 tiefer in den Keilspalt 9 der Stützscheiben 10 gedrückt, so dass mit zunehmenden Anpresskräften auch die Verformungsarbeit im Laufbelag der Stützscheiben 10 in erheblichem Maße zunimmt. Hierdurch kommt es zu einer unerwünscht hohen Temperaturentwicklung im Belag der Stützscheiben 10, welche einen unruhigen Lauf des Spinnrotors und einen Verschleiß der Stützscheiben 10 begünstigt. Zudem bedingt diese Walkarbeit auch einen erheblichen Energieverbrauch in der Lagerung des Spinnrotors 1. Andererseits kommt es insbesondere beim Hochlaufen des Spinnrotors 1 dennoch zu einem Schlupf zwischen dem Riemen 3 und dem Rotorschaft 2, was im Laufe der Zeit zu einem erheblichen Verschleiß des Riemens 3 führen kann. Dies führt dazu, dass die Spinnrotoren 1 beispielsweise beim Anspinnen nur sehr langsam beschleunigt werden können oder sogar die erforderliche Drehzahl für das Anspinnen, gegebenenfalls sogar die Betriebsdrehzahl, gar nicht mehr erreichen und unter Umständen ein fehlerhaftes Garn produziert wird.
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Es wird daher vorgeschlagen, den Rotorschaft 2 des Spinnrotors 1 mit einem elastomeren, reibwerterhöhenden Belag zu versehen. 2 zeigt einen solchen Spinnrotor 1, welcher in dem Anlagebereich 7, also dem wirksamen Bereich des Antriebsriemens 3, mit einem solchen reibwerterhöhenden Belag 8 versehen ist. Hierdurch kann der Reibwert zwischen dem Riemen 3 und dem Rotorschaft 2 erheblich verbessert oder sogar verdoppelt werden gegenüber einem herkömmlichen Anlagebereich, so dass wesentlich geringere Anpressdrücke an der Andrückrolle (nicht gezeigt) erforderlich sind, um die Bewegung des Riemens 3 sicher auf den Rotorschaft 2 zu übertragen. Aufgrund der reduzierten Andrückkraft der Andrückrolle wird auch der Spinnrotor 1 weniger stark in den Keilspalt 9 der Stützscheiben 10 gedrückt, was zu einer erheblichen Energiereduzierung aufgrund der stark reduzierten Walkarbeit in den Stützscheiben 10 führt. Zudem wird aufgrund des verringerten Anpressdruckes des Riemens 3 auf den Rotorschaft 2 auch die radiale Belastung der Stützscheibenlager 13 reduziert, so dass diese einem wesentlich geringeren Verschleiß unterliegen und seltener ausgetauscht werden müssen. Daneben wird durch die Reibwertverbesserung auch der Verschleiß des Riemens 3 reduziert, wodurch dieser ebenfalls eine wesentlich längere Standzeit hat und somit Wartungstätigkeiten weiter reduziert werden können.
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Die Gesamtbreite b des Belags 8 ist gemäß dem vorliegenden Beispiel geringer gewählt als die Breite B des Riemens 3 (s. 1). Der Riemen 3 kann hierdurch einerseits eine sehr günstige Reibwertpaarung mit dem Belag 8 bilden, liegt jedoch mit seinen seitlichen Kanten 15 (s. 3 und 4) nicht mehr auf dem Belag 8, sondern auf der umgebenden Zylinderfläche des Rotorschafts 2 auf. Ein vorzeitiger Verschleiß des Belages 8 durch die abrasiv wirkenden Kanten 15 des Riemens 3 kann hierdurch vermieden werden, so dass auch die Laufzeit des Spinnrotors 1 verbessert werden kann. Dennoch kann der Belag 8 im Falle eines Verschleißes in vergleichsweise einfacher und kostengünstiger Weise erneuert werden. Weiterhin ist die Belagdicke d (s. 3 und 4) vorliegend vergleichsweise dünn, vorzugsweise mit einer Belagdicke d von maximal 0,3 mm ausgeführt, um ungünstige Walkarbeit in dem Belag 8 zu vermeiden.
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3 zeigt einen weiteren Spinnrotor 2, bei welchem der Belag 8 in Form eines Einsatzes in eine Ausnehmung 5 des Rotorschafts 2 eingebracht ist, in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Wie der Figur entnehmbar, ist dabei der Belag 8 derart die Ausnehmung 5 eingebracht, dass er mit der umgebenden Zylinderfläche des Rotorschafts 2 eine glatte Oberfläche bildet. Die glatte, ebene Oberfläche des Rotorschaftes 2 im Bereich des Belags 8 und insbesondere an den Übergängen zwischen dem Belag 8 und der Zylinderfläche des Rotorschaftes 2 kann beispielsweise durch Überschleifen hergestellt werden. Der Belag 8 ist auch bei dieser Ausführung in besonders günstiger Weise vor einem übermäßigen Verschleiß durch die Kanten 15 des Riemens 3 geschützt. Dennoch ist auch hier ein Erneuern des Belages 8 in einfacher und kostengünstiger Weise möglich.
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Die Belagdicke d bzw. die Tiefe der Ausnehmung 5 sollte auch hier eher gering, insbesondere in einem Bereich von weniger als 1 mm, gewählt werden, um ungünstige Einflüsse auf die Eigenfrequenz des Spinnrotors 1 und somit unerwünschte Schwingungen zu vermeiden.
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4 zeigt schließlich noch eine weitere Ausführung eines Spinnrotors 1, bei welchem der Belag 8 nicht durchgehend über die Gesamtbreite b des Belags aufgebracht ist, sondern in Form von zueinander beabstandet angeordneten Belagringen, die miteinander die Gesamtbreite b des Belags 8 bereitstellen.
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Der Rotorschaft 2 ist hierzu mit mehreren, beabstandet nebeneinander angeordneten Ausnehmungen 5, hier in Form von Umfangsnuten, versehen, in welche jeweils ein Belagring eingebracht ist. Auch bei dieser Ausführung ist es vorteilhaft, wenn der Belag 8 mit einer nur sehr geringen Belagdicke d ausgeführt ist. Vorteilhaft ist auch hier eine Belagdicke d von weniger als 1 mm oder bevorzugt nur wenigen Zehntelmillimetern, bspw. von maximal 0,3 mm.
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Mittels des beschriebenen Belages 8 können nicht nur erhebliche Energieeinsparungen sowie eine Verringerung des Verschleißes erzielt werden. Durch die verbesserte Übertragung der Bewegung von dem Riemen 3 auf den Rotorschaft 2 können zudem die Beschleunigungszeiten für den Spinnrotor 1 beim Anspinnen deutlich verkürzt werden, so dass hierdurch auch der Maschinennutzeffekt verbessert wird. Ebenso können auch die Betriebsdrehzahlen des Spinnrotors 1 schneller und sicherer erreicht und konstant gehalten werden. Die verbesserte Ausführung des Spinnrotors 2 mit einem reibwerterhöhenden Belag trägt daher auch zur Produktion eines qualitativ hochwertigeren Garnes bei.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen und Kombinationen im Rahmen der Patentansprüche fallen ebenfalls unter die Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spinnrotor
- 2
- Rotorschaft
- 3
- Riemen
- 4
- Offenendspinnvorrichtung
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Rotortasse
- 7
- Anlagebereich
- 8
- Belag
- 9
- Keilspalt
- 10
- Stützscheiben
- 11
- Axiallager
- 12
- Lagerbock
- 13
- Stützscheibenlager
- 14
- Welle
- 15
- seitliche Kanten des Belags
- b
- Gesamtbreite des Belags
- B
- Breite des Riemens
- d
- Belagdicke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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