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Die Erfindung betrifft eine Ringspinnvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei den bekannten, in der Textilindustrie weit verbreiteten Ringspinnmaschinen wird in der Regel ein von einer Vorlagespule, beispielsweise einer Flyerspule, bereitgestelltes, noch relativ dickes Vorgarn zunächst in einem Streckwerk auf eine gewünschte Fadenstärke verzogen und anschließend in einer Ringspinnvorrichtung zu einem Faden gesponnen, der dann zu einem so genannten Spinnkops aufgewickelt wird.
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Das heißt, bei diesen bekannten und an sich bewährten Ringspinnvorrichtungen wird der aus dem Streckwerk austretende Faden, der aufgrund der rotierenden Spinnspindel einen umlaufenden Fadenballon bildet, durch einen auf einem Spinnring geführten Ringläufer zu einer Spule geleitet, die auf der mit Betriebsdrehzahl rotierenden Spinnspindel angeordnet ist.
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Der durch den Faden beaufschlagte, mit dem Faden umlaufende Ringläufer wird dabei durch die auf den Ringläufer wirkende Zentrifugalkraft gegen den Spinnring gepresst, was zu einer nicht unerheblichen Reibung zwischen dem Spinnring und dem Ringläufer führt.
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Es ist in diesem Zusammenhang seit langem bekannt, dass die maximale Gleitgeschwindigkeit des Ringläufers auf dem Spinnring aufgrund der Reibung zwischen diesen Bauteilen begrenzt ist. Das heißt, die relativ kleine Kontaktfläche zwischen dem Spinnring und dem Ringläufer verhindert eine ausreichende Ableitung der entstehenden Reibungswärme, mit der Folge, dass die max. Drehzahl einer Spinnspindel beim Einsatz stationärer Spinnringe auf ca. 22 000 U/min limitiert ist.
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Um die Höchstdrehzahl der Spinnspindel, die, wie vorstehend erläutert, beim konventionellen Ringspinnen durch die maximal mögliche Relativgeschwindigkeit zwischen Spinnring und Ringläufer vorgegeben ist, anheben zu können, sind in der Vergangenheit bereits verschiedene Vorschläge unterbreitet worden.
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Eine Vielzahl dieser Vorschläge betrifft beispielsweise den Einsatz von rotierbar gelagerten Spinnringen, durch die es gelungen ist, die max. Drehzahlen von Spinnspindeln auf etwa 30 000 U/min anzuheben.
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Bei derartigen rotierbar gelagerten Spinnringen sind dabei sowohl bezüglich der Lagerung, als auch bezüglich des Antriebes verschiedene Varianten bekannt.
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Es ist in diesem Zusammenhang beispielsweise sowohl vorgeschlagen worden, die Spinnringe mittels eines zugehörigen Antriebes definiert zu rotieren, als auch die Spinnringe so zu lagern, dass sie vom umlaufenden Ringläufer reibschlüssig mitgenommen werden können.
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In der
DE 33 12 355 A1 ist zum Beispiel eine Ringspinnvorrichtung beschrieben, bei der der Spinnring mittels eines Luftlagers rotierbar gelagert ist und während des Spinnbetriebes vom umlaufenden Ringläufer reibschlüssig mitgenommen wird.
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Durch die
DE 10 2004 029 207 A1 ist ein rotierbar gelagerter Spinnring bekannt, der entweder in einem Luftlager, einem Magnetlager oder einem Wälzlager abgestützt sein kann.
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Auf dem Spinnring ist fest oder lösbar ein Fadenführer angeordnet, der während des Spinnbetriebes durch den auf den Spinnkops auflaufenden Faden beaufschlagt wird.
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Der Einsatz eines Wälzlagers zum Abstützen eines rotierbar gelagerten Spinnringes ist auch in der
DE-OS 1 948 751 beschrieben. Bei dieser bekannten Ausführungsform wird der Spinnring außerdem durch ein am Spinnring anliegendes Antriebsmittel, zum Beispiel einen Tangentialriemen, rotiert.
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Des Weiteren ist es auch bekannt, einen rotierbar gelagerten Spinnring in einem Gleitlager abzustützen.
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Eine Ringspinnvorrichtung mit einem in einem Gleitlager abgestützten Spinnring, ist beispielsweise in der
DE 695 30 671 T2 beschrieben.
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Mit derartigen rotierbar gelagerten Spinnringen ist es zwar möglich, die Drehzahl der Spinnspindel zu erhöhen, die vorstehend beschriebenen Antriebsarten für rotierbar gelagerte Spinnringe weisen allerdings einige, zum Teil nicht unerhebliche Nachteile auf.
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Der in der
DE-OS 1 948 751 beschriebene Antrieb eines rotierbar gelagerten Spinnringes mittels eines umlaufenden Antriebsriemens führt beispielweise dazu, dass der Spinnring, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden, auch im Falle eines Fadenbruches weiter rotiert und nur sehr schwer wieder angesponnen werden kann. Das heißt, die betroffene Spinnstelle fällt in der Regel eine längere Zeit für den weiteren Produktionsprozess aus. Angesichts der Vielzahl von Spinnstellen einer Ringspinnmaschine und der damit verbundenen Anzahl von Fadenbrüchen, sind jedoch Ringspinnvorrichtungen, die nach einem Fadenbruch nicht sofort wieder angesponnen werden können, wenig vorteilhaft.
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Bei Ringspinnvorrichtungen, bei denen die Spinnringe, wie in den Patentanmeldungen
DE 33 12 355 A1 oder
DE 10 2004 029 207 A1 beschrieben, in z. B. widerstandsarmen Luftlagern abgestützt sind, endet die Beschleunigungsphase des Spinnringes mit dem Synchronlauf von Spinnring und Ringläufer, das heißt, die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ringläufer und dem Spinnring wird Null.
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Um den Faden bei einer Ringspinnvorrichtung mit einer ordnungsgemäßen Fadenspannung auf einen Spinnkops aufwickeln zu können, ist es aber notwendig, dass der Faden während des Aufwickelns eine bestimmte Mindestfadenspannung aufweist.
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In der Praxis hat sich gezeigt, dass bei den vorstehend beschriebenen Lagereinrichtungen für den Spinnring die Lagerreibung oft sehr niedrig ist und daher für eine ordnungsgemäße Fadenspannung nicht ausreicht.
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In der Vergangenheit sind daher bereits Ringspinnvorrichtungen entwickelt worden, die so ausgebildet sind, dass die beim Wickeln eines Spinnkopses anstehende Fadenspannung etwas erhöht wird.
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In der vorstehend bereits erwähnten
DE 695 30 671 T2 ist beispielsweise ein durch einen umlaufenden Ringläufer beaufschlagter, in einem Gleitlager rotierbar gelagerter Spinnring beschrieben, bei dem die Lagereinrichtung zusätzlich mit einem so genannten Bremsring ausgerüstet ist.
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Der Bremsring weist eine Vielzahl von nach oben abstehenden Bremsblättern auf, die bei der Rotation des Spinnringes eine zusätzliche Luftbremskraft erzeugen.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Ringspinnvorrichtung zu entwickeln, die es ermöglicht, die Drehzahlen der Spinnspindeln zu erhöhen, gleichzeitig aber sicherstellt, dass beim Aufwickeln des Fadens stets eine ausreichend hohe Fadenspannung gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ringspinnvorrichtung gelöst, die die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Ausführungsform einer Ringspinnvorrichtung hat dabei nicht nur den Vorteil, dass mit einer solchen Ausführungsform, insbesondere im Vergleich mit stationären Spinnringen, eine nicht unerhebliche Steigerung der Spindeldrehzahl möglich ist, sondern gewährleistet aufgrund der in Bezug auf den Spinnring noch relativ hohen Drehzahl des Ringläufers beim Wickeln des Spinnkopses auch eine ordnungsgemäße Fadenspannung. Das heißt, das aufgrund der wirksamen Zentrifugalkräfte zwischen dem Ringläufer und dem rotierenden Spinnring auftretende Reibmoment stellt auch ohne zusätzliche Einrichtungen sicher, dass zu jedem Zeitpunkt des Spinnbetriebes beim Wickeln des Spinnkopses eine ordnungsgemäße Fadenspannung gegeben ist.
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Da der Spinnring mit einer Drehzahl rotiert, die bis zu 10% der Drehzahl der Spinnspindel betragen kann, wird aber gleichzeitig vermieden, dass es zu einer zu starken Beanspruchung des Ringläufers kommt.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Ringspinnvorrichtung ist nicht nur eine Erhöhung der Produktivität der Ringspinnvorrichtung möglich, sondern die erfindungsgemäß ausgebildete Ringspinnvorrichtung weist noch eine Reihe weiterer Vorteile auf.
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Das mit einer solchen Ringspinnvorrichtung herstellbare Garn weist beispielsweise lediglich 1/5 der Haarigkeit von Garn auf, das unter vergleichbaren Bedingungen mit einer konventionellen Ringspinnvorrichtung hergestellt wird und ist daher eher vergleichbar mit einem Kompaktgarn.
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Des Weiteren zeichnen sich Garne, die auf erfindungsgemäß ausgebildeten Ringspinnvorrichtungen hergestellt wurden, bei gleicher Festigkeit wie konventionelles Garn, durch eine verbesserte Garngleichmäßigkeit und eine geringe Fadenbruchhäufigkeit aus.
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Auch bezüglich der Ausbildung der Spinnringe und der Ringläufer sind mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Ringspinnvorrichtung weitere Verbesserungen möglich.
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Durch eine Vergrößerung des Spinnringdurchmessers ist beispielsweise eine weitere Erhöhung der Produktivität möglich.
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Außerdem können bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Ringspinnvorrichtung Ringläufer zum Einsatz gebracht werden, die gegenüber den bislang üblichen Ringläufern ein höheres Gewicht aufweisen, was sich aufgrund der längeren Standzeit dieser Ringläufer z. B. positiv auf die notwendige Lagerhaltung derartiger Ringläufer auswirkt.
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Wie im Anspruch 2 dargelegt, ist in vorteilhafter Ausführungsform vorgesehen, dass das Lager, über das der Spinnring rotierbar auf einer Ringbank abgestützt ist, als Wälzlager ausgebildet ist, wobei der Spinnring mit einem Ringsitz in den Lagerinnenring des Wälzlagers eingesetzt ist. Als Wälzlager kann dabei, je nach Ausführungsform, entweder ein Radial- oder ein Axiallager zum Einsatz kommen.
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In bevorzugter Ausbildung (Anspr. 3) weist der Ringsitz des Spinnringes einen Außendurchmesser auf, der über dem Innendurchmesser des Lagerinnenrings des Wälzlagers liegt.
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Ein solches Übermaß des Ringsitzes des Spinnringes führt zu einer bleibenden plastischen Verformung des Lagerinnenringes des Wälzlagers, mit der Folge, dass die Lagerreibung des Wälzlagers beeinflusst wird. Die Lagerreibung des Wälzlagers wird dabei so eingestellt, dass der Spinnring erst beim Auftreten eines bestimmten, zwischen Ringläufer und Spinnring wirksamen Reibmoments, das bekanntlich unter anderem vom Ringläufergewicht sowie der Umlaufgeschwindigkeit des Ringläufers abhängig ist, in Rotation versetzt wird.
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Die über die plastische Verformung des Lagerinnenringes des Wälzlagers vorgegebene Lagerreibung verhindert dabei außerdem, dass der Spinnring auf eine Drehzahl beschleunigt werden kann, die mehr als 10% der Drehzahl der Spinnspindel beträgt.
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Das heißt, der erfindungsgemäß gelagerte Spinnring beginnt mit der Rotation etwa bei Spinnspindeldrehzahlen, wie sie bislang im Zusammenhang mit stationären Spinnringen als max. Spinnspindeldrehzahlen bekannt waren, die, wie eingangs erwähnt, in der Regel unter 22 000 U/min liegen.
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Die Lagerreibung eines Wälzlagers, speziell die Rollwiderstände der Lagerkugeln eines solchen Wälzlagers, können allerdings auch, wie im Anspruch 4 beschrieben, über eine bestimmte Überdimensionierung der Lagerkugeln beeinflusst werden.
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Das bedeutet, die im Zusammenhang mit dem Anspruch 3 beschriebenen Eigenschaften eines Wälzlagers sind auch gegeben, wenn bei einem Wälzlager die im Anspruch 4 beschriebenen Merkmale verwirklicht sind.
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Wenngleich ein Wälzlager eine besonders vorteilhafte Art der Lagerung eines rotierbaren Spinnringes darstellt, sind grundsätzlich auch andere Ausführungsformen der Lagerung eines rotierbaren Spinnringes vorstellbar.
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Das Lager für den Spinnring könnte beispielsweise auch, wie im Anspruch 5 als alternative Ausführungsform beschrieben, als Gleitlager ausgebildet sein.
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Auch in einem solchen Fall ist der Spinnring mit einem Ringsitz in das Gleitlager eingesetzt.
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Der Gleitwiderstand eines solchen Gleitlagers kann dabei dadurch beeinflusst werden, dass entweder ein Spinnring eingebaut wird, dessen Ringsitz einen Außendurchmesser aufweist, der über dem Innendurchmesser des Gleitlagers liegt, oder dass, wie im Anspruch 6 beschrieben, ein Gleitlager zum Einsatz kommt, das bereits aufgrund seiner Passungsverhältnisse einen definiert erhöhten Gleitwiderstand aufweist.
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Im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ringspinnvorrichtungen können viele verschiedene Arten von Spinnringen Verwendung finden. Das heißt, die einsetzbaren Spinnringe können sich sowohl hinsichtlich ihres Grundwerkstoffes, als auch bezüglich ihrer Beschichtung unterscheiden.
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Es können beispielsweise rotierbar gelagerte Spinnringe, die aus einem speziellen Stahlwerkstoff gefertigt sind, oder Spinnringe, die aus einem oxydkeramischen Material bestehen, eingesetzt werden. Auch bezüglich der Beschichtung oder der genauen Querschnittsform sind die Spinnringe keinen Beschränkungen unterworfen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind einem nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel entnehmbar.
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Es zeigt:
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1 einen Ausschnitt einer Vorderansicht einer Ringspinnmaschine mit Spinnstellen, die jeweils mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ringspinnvorrichtung ausgestattet sind,
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2 eine Seitenansicht einer Spinnstelle einer Ringspinnmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ringspinnvorrichtung,
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3 einen in einem Wälzlager rotierbar gelagerten Spinnring, im Schnitt,
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4 einen in einem Gleitlager rotierbar gelagerten Spinnring, ebenfalls im Schnitt.
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In der 1 ist ausschnittsweise eine Längsseite einer Ringspinnmaschine 1 dargestellt. Die Ringspinnmaschine 1 weist, wie üblich, eine Vielzahl von baugleichen Spinnstellen 2, 3, usw. auf, die in Längsrichtung der Ringspinnmaschine 1 benachbart nebeneinander angeordnet sind.
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Wie aus der 1 ersichtlich, ist jeder der Spinnstellen ein Streckwerk 4 zugeordnet.
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Des Weiteren verfügt jede der Spinnstellen, wie nachfolgend anhand der Spinnstelle 3 erläutert, eine antreibbare, um eine Spindelachse 23 rotierbare Spinnspindel 5, auf deren Spindelschaft eine Garnhülse 7 eines Spinnkopses 33 festgelegt ist. Während des Spinnbetriebes wird ein zum Beispiel von einer (nicht dargestellten) Flyerspule stammendes Vorgarn 8 im Streckwerk 4 auf die gewünschte Garnstärke verzogen.
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Das aus dem Streckwerk 4 austretende, verstreckte Vorgarn wird als Faserverband zur Spinnspindel 5 geliefert, wobei als Liefereinrichtung 12 das Ausgangswalzenpaar 10, 11 des Streckwerkes 4 fungiert.
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Durch die Spinnspindel 5 wird der Faserverband in nachfolgend noch näher zu beschreibender Weise mit einer Drehung versehen und der dabei entstehende Faden 13 anschließend als Spinnkops 33 auf die Garnhülse 7 aufgewickelt.
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Zwischen dem Streckwerk 4 und dem Spinnkops 33 wird der Faden 13 durch einen Fadenführer 14, einen Balloneinengungsring 21 sowie einen auf dem rotierbar gelagerten Spinnring 16 umlaufenden Ringläufer 17 geführt.
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Die antreibbare Spinnspindel 5 ist, wie in den 1 und 2 dargestellt, mit ihrem Spindelgehäuse 18 an einer Spindelbank 19 festgelegt, die sich in Längsrichtung der Ringspinnmaschine 1 erstreckt und ihrerseits stationär am Maschinenrahmen der Ringspinnmaschine 1 befestigt ist.
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Die Spinnspindel 5 weist, wie bekannt, einen Unterwindebereich 24 sowie einen Wirtel 25 auf, über den die Spinnspindel 5 während des Spinnbetriebes durch einen maschinenlangen, umlaufenden mangentialriemen 26 beaufschlagt und dabei angetrieben wird.
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Der rotierbar gelagerte Spinnring 16 ist, wie insbesondere aus den 3 und 4 gut ersichtlich, mittels einer Lageranordnung 35A bzw. 35B in einer Ringbank 20 installiert, die, wie der vorstehend erwähnte Balloneinengungsring 21 während des Spinnbetriebes vertikal verlagerbar ist.
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In 3 ist eine Lageranordnung 35A dargestellt, die einen rotierbar gelagerten Spinnring 16 zeigt, der mit seinem Ringsitz 22 im Lagerinnenring 15 eines Wälzlagers 6 festgelegt ist. Das Wälzlager 6 ist außerdem mit seinem Lageraußenring 32 in einer Aufnahme 34 eines Befestigungselements 28 angeordnet, wobei das Befestigungselement 28 seinerseits, zum Beispiel durch (nicht dargestellte) Passstifte sowie Schaubenbolzen 29 exakt ausgerichtet, auf der Ringbank 20 festgelegt ist.
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Um zu gewährleisten, dass eine Rotation des Spinnringes 16 erst ab einer vorgebbaren Mindest-Umlaufgeschwindigkeit des Ringläufers 17 erfolgt, die vorzugsweise etwa einer Spinnspindeldrehzahl entspricht, die bei stationären Spinnringen die max. Spinnspindeldrehzahl darstellt, und außerdem sicherzustellen, dass die Drehzahl des Spinnringes 16 während des gesamten Spinnbetriebes stets deutlich unter der Drehzahl der angetriebenen Spinnspindel 5 liegt, ist eine entsprechende, erfindungsgemäße Ausbildung des Spinnringes 16 und/oder des Wälzlagers 6 notwendig.
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Eine erste Möglichkeit, die Lagerreibung des Wälzlagers 6 definiert so zu beeinflussen, dass die vorstehend angezogenen Voraussetzungen erfüllt werden, besteht darin, dass der Ringsitz 22 des Spinnringes 16 einen Außendurchmesser D erhält, der über dem Innendurchmesser d des Lagerinnenringes 15 des Wälzlagers 6 liegt.
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Ein solches Übermaß des Ringsitzes 22 des Spinnringes 16 führt zu einer plastischen Verformung des Lagerinnenringes 15 des Wälzlagers 6 und damit zu der gewünschten Beeinflussung der Lagerreibung des Wälzlagers 6. Das heißt, die Lagerreibung und damit die Laufeigenschaften eines Wälzlagers 6 lassen sich mittels eines geeigneten Übermaßes des Ringsitzes 22 des Spinnringes 16 relativ exakt einstellen.
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Eine weitere, alternative Möglichkeit, mit der die Lagerreibung eines Wälzlagers 6 relativ einfach und exakt beeinflusst werden kann, besteht in der geeigneten Auswahl der Lagerkugeln 27 des Wälzlagers 6.
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Das bedeutet, bei einem Wälzlager 6 kann durch den Einsatz von Lagerkugeln 27, deren Durchmesser etwas über dem „normalen” Durchmesser derartiger Lagerkugeln liegt, ebenfalls Einfluss auf die Lagerreibung und damit auf das Laufverhalten des Wälzlagers 6 genommen werden.
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Die 4 zeigt einen rotierbar gelagerten Spinnring 16, der in einer Lageranordnung 35B auf der Ringbank 20 einer Ringspinnmaschine 1 gelagert ist.
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Bei der Lageranordnung 32B kommt anstelle eines Wälzlagers 6 allerdings ein Gleitlager 30 zum Einsatz, dessen Gleitlagerkörper 35 ebenfalls, in einer Aufnahme 34 eines Befestigungselements 28 positioniert ist.
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Der beispielsweise drehbeweglich in der Aufnahme 34 des Befestigungselements 28 gelagerte Gleitlagerkörper 35 ist dabei vorzugsweise auf einem Gleitring 31 abgestützt.
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Um den Gleitwiderstand des Gleitlagers 30 auf einen gewünschten Wert einzustellen, kann auch hier entweder mit einem Spinnring 16 gearbeitet werden, dessen Ringsitz 22 einen Außendurchmesser D aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser d des Gleitlagerköpers 35 und dadurch den Gleitlagerkörper 35 plastisch etwas verformt, oder es kann zum Beispiels die Passung des Gleitlagerkörpers 35 mit der Aufnahme 34 des Befestigungselements 28 so gewählt werden, dass sich der gewünschte, definiert erhöhte Gleitwiderstand des Gleitlagers 30 einstellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3312355 A1 [0010, 0018]
- DE 102004029207 A1 [0011, 0018]
- DE 1948751 A [0013, 0017]
- DE 69530671 T2 [0015, 0022]