DE19822265B4

DE19822265B4 - Offenend-Spinnrotor und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19822265B4
Application number: DE19822265A
Authority: DE
Inventors: Josef Schermer
Original assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Current assignee: Rieter Ingolstadt GmbH
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: GB9812898D0; DE19822265A1; GB2326426A; GB2326426B; US6012278A

Abstract

Spinnereivorrichtung mit einer mit Fasern in Berührung kommenden Faserführungsfläche, die mit einer Nickel-Diamant-Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Diamant-Beschichtung (3) aus mindestens einer inneren Trägerschicht (30) und einer äußeren Arbeitsschicht (31) besteht, wobei die in der inneren Trägerschicht (30) eingebetteten Diamantkörner (40) größer sind als die in der äußeren Arbeitsschicht (31) eingebetteten Diamantkörner (41).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinnereivorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Es ist beispielsweise bei Offenend-Spinnrotoren bekannt, diese mit einer Nickel-Diamant-Beschichtung zu versehen, da eine derartige Beschichtung neben günstigen Spinneigenschaften insbesondere günstigere Verschleißeigenschaften als z.B. Stahl aufweist ( DE 33 39 852 A1 ). Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige Nickel-Diamant-Schicht insbesondere im Bereich der Fasersammelrille keine ausreichend lange Lebensdauer besitzt. Aus diesem Grunde wird gemäß der DE 195 09 742 A1 auf eine aus Eisenborid bestehende Beschichtung ausgewichen. Um die bei Faserführungsflächen bei Spinnrotoren erforderliche Faserrückhaltung zu gewährleisten, muß diese Beschichtung im Bereich der Fasersammelrille strukturiert werden.

In der US-P 4,992,082 ist ein mehrschichtiger Aufbau einer Nickel-Diamant-Schicht für ein Werkzeug beschrieben. Die einzelnen Schichten werden fest miteinander verbunden. Über unterschiedliche Größen der eingelagerten Partikel in den einzelnen Schichten ist allerdings nichts ausgesagt.

In der US-P 4,906,532 werden stromlos abgeschiedene Nickelschichten beschrieben und daß diese Schichten bei zahlreichen Textilmaschinenteilen mit Vorteil eingesetzt werden können. In diesen Schichten sollen auch Diamantpartikel eingelagert werden, wobei mindestens zwei Größen zum Ein satz kommen sollen. Die verschiedenen Größen sind miteinander vermischt. Ein mehrschichtiger Aufbau der Schichten ist nicht erwähnt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spinnereivorrichtung mit einer mit Fasern in Berührung kommenden Faserführungsfläche vorzuschlagen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, und eine wesentlich erhöhte Lebensdauer der mit Fasern in Berührung kommenden Faserführungsflächen besitzt. Insbesondere beim Einsatz der Erfindung bei Offenend-Spinnrotoren soll die Verschleißfestigkeit der Nickel-Diamant-Beschichtung, insbesondere im Bereich der Fasersammelrille, erhöht werden. Desweiteren soll ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Spinnereivorrichtung mit einer Faserführungsfläche, die mit einer Nickel-Diamant-Beschichtung versehen ist, vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Spinnereivorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch das Verfahren für deren Herstellung nach Patentanspruch 12 gelöst. Aufgrund der äußeren Arbeitsschicht mit feiner Körnung wird z.B. eine gute Gleitqualität für die Fasern erreicht. Darüber hinaus sorgen die gröberen Diamantkörner in der tieferliegenden Trägerschicht dafür, daß die kleineren Diamantkörner der Arbeitsschicht auf lange Zeit sicher gehalten werden, wodurch sich die Lebensdauer der Nickel-Diamant-Beschichtung beispielsweise auch im Bereich der Fasersammelrille eines Offenend-Spinnrotors derart erhöht, daß während der gesamten Nutzungsdauer der Spinnereivorrichtung, z.B. eines Spinnrotors, keine Nachbeschichtungen oder vorzeitige Auswechslungen vorgenommen werden müssen.

Es hat sich gezeigt, daß sowohl z.B. hinsichtlich Spinneigenschaften bei Spinnrotoren, als ganz allgemein auch bei der Haltbarkeit der Beschichtung besonders gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Trägerschicht und die Arbeitsschicht miteinander verzahnt sind. Dies wird dadurch erreicht, daß im Übergangsbereich zwischen Trägerschicht und Arbeitsschicht sowohl größere Diamantkörner der Trägerschicht als auch Körner der Arbeitsschicht nebeneinander vorkommen.

Für die Diamantkörner der Trägerschicht und der Arbeitsschicht haben sich Korngrößen gemäß Anspruch 3 oder 4 als besonders vorteilhaft erwiesen.

Durch entsprechende Wahl der Stärken der beiden (oder mehr) Beschichtungen gemäß Anspruch 5 läßt sich erfindungsgemäß die Lebensdauer der Beschichtungen auf einfache Weise an die geplante Lebensdauer der Faserführungsfläche anpassen.

Vorteilhafterweise wird das Verhältnis der Beschichtungsstärken gemäß Anspruch 6 gewählt, da die feineren Diamantkörner der Arbeitsschicht auf diese Weise besondere gut gehalten werden. Dabei ist eine Wahl der Schichtstärken gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 zweckmäßig.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Faserführungsfläche nach Anspruch 12 sowie evtl. 13 und/oder 14 mindestens zwei Beschichtungsvorgängen unterzogen, wodurch eine dauerhafte Beschichtung mit guten Eigenschaften erzielt wird. Besonders vorteilhaft erfolgt dies bei einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens, bei einer sogenannten naß-in-naß-Beschichtung. Dabei wird die zu beschichtende Fläche aus dem Beschichtungsbad mit der einen Korngröße ins Beschichtungsbad mit der anderen Korngröße übergeführt, ohne die zu beschichtende Fläche in der Zwischenzeit zu behandeln. Ein Trocknungsvorgang bzw. Entfernen der restlichen Flüssigkeit (des Beschichtungsbades) unterbleibt dabei. Da die Beschichtungsbäder bis auf die Größe der darin enthaltenen Diamantkörner praktisch vorteilhaft gleich sind, findet keine Verunreinigung statt. Dieses Verfahren ist dadurch besonders kostengünstig.

Die Fertigung einer erfindungsgemäßen Spinnereivorrichtung, z.B. auch von Spinnrotoren, gemäß der Erfindung ist einfach und führt zu einer langen Lebensdauer der faserführenden Flächen, wie z.B. einer Fasergleitfläche oder z.B. der Fasersammelrille von OE-Spinnrotoren, ohne daß dies durch Kompromisse hinsichtlich der Fasergleitfähigkeit und/oder Faserrückhaltung erkauft werden muß. Vielmehr kann die Nickel-Diamant-Beschichtung trotz gestiegener Anforderungen an die Verschleißfestigkeit nach wie vor zum Einsatz gelangen, wobei durch entsprechende Wahl der Stärke (Dicke) der beiden Schichten der Nickel-Diamant-Beschichtung eine weitgehende Anpassung an verschiedene Bedingungen bezüglich Lebensdauer und Gleitfähigkeit und/oder Faserrückhaltefähigkeit der Faserführungsfläche ermöglicht wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 im schematischen Querschnitt einen erfindungsgemäß ausgebildete Faserführungsfläche am Beispiel eines Spinnrotors mit einer inneren und einer äußeren Nickel-Diamant-Beschichtung; und
2 im schematischen Querschnitt ein Detail des in 1 gezeigten Spinnrotors.
Der in 1 gezeigte Spinnrotor 1, der in üblicher Weise aus dem Vollen gedreht oder aus Blech geformt worden ist, besitzt auf seiner Innenseite im Anschluß an seinen offenen Rand 10 eine Fasergleitfläche 11, die in einer Fasersammelrille 12 endet. Der Innenraum des Spinnrotors 1 ist an seinem dem offenen Rand 10 abgewandten Ende in bekannter Weise durch einen Boden 13 begrenzt, mit dessen Hilfe der Spinnrotor 1 auf dem Ende eines Schaftes 2 befestigt ist.
Während des Spinnbetriebes werden vereinzelte Fasern in im wesentlichen tangentialer Richtung auf die Fasergleitfläche 11 aufgespeist, um längs dieser in einer spiralförmigen Bahn in die Fasersammelrille 12 zu gleiten, wo sie gesammelt werden, um später in das Ende eines nicht gezeigten, laufend abgezogenen Fadens eingebunden zu werden. Somit werden die Fasergleitfläche 11 und die Fasersammelrille 12 stark beansprucht. Um eine hohe Lebensdauer dieser stark beanspruchten Fasergleitfläche 11 und der Faser sammelrille 12 zu erzielen, sind diese durch eine Nickel-Diamant-Beschichtung 3 geschützt, die derart ausgebildet ist, daß sie einerseits gute Eigenschaften in bezug auf die Spinnergebnisse aufweist, andererseits aber verschleißfest ist und auf diese Weise der Abnützung trotz der hohen Beanspruchung durch die gleitenden Fasern trotzt.
Zu diesem Zweck wird der mit einer Nickel-Diamant-Beschichtung 3 zu versehende Spinnrotor 1 zwei oder mehr Beschichtungsvorgängen unterworfen, die in an sich üblicher Weise durchgeführt werden können und daher nicht erläutert werden. Während des ersten Beschichtungsganges erhält der Spinnrotor 1 eine Trägerschicht 30 mit eingelagerten Diamanten 40, und anschließend in einem zweiten Beschichtungsgang erhält der Spinnrotor 1 eine zweite Schicht, nämlich eine Arbeitsschicht 31, mit im Verhältnis zu den in der Trägerschicht 30 eingelagerten Diamantkörnern 40 kleineren Diamantkörnern 41. Somit besteht die Beschichtung 3 des Spinnrotors 1 aus mindestens zwei Teilschichten. Diese beiden Schichten, nämlich die Trägerschicht 30 und die Arbeitsschicht 31, sind – solange nicht ein spezieller Glättungsvorgang nach Aufbringen der Trägerschicht 30 vorgesehen wird – nicht durch eine klare Linie voneinander abgegrenzt, sondern sind praktisch zu einem gewissen Grad miteinander verzahnt (2). Dadurch, daß die Diamantkörner 40 in der tieferliegenden Trägerschicht 30 gröber sind als die Diamantkörner 41 in der oberen Deck- oder Arbeitsschicht 31, sind die größeren Diamantkörner 40 über einen tieferen Bereich in der inneren Trägerschicht 30 verankert und dadurch wirksam gesichert gegen Herausreißen.
Die obere, d. h. äußere Arbeitsschicht 31 der Beschichtung 3 nimmt kleinere Diamantkörner 41 auf, die das Gleiten der Fasern längs der Fasergleitfläche 11 in die Fasersammelrille 12 begünstigen. In dem Bereich, in welchem es auf gute Gleiteigenschaften ankommt, bleiben diese während der gesamten Lebensdauer des Spinnrotors 1 erhalten. Aber auch im Bereich der Faser sammelrille 12 widersteht die Beschichtung 3 einer übermäßigen Abnutzung, da die kleineren Diamantkörner 41 infolge der Verzahnung im Übergangsbereich 33 zwischen den beiden Schichten (Trägerschicht 30 und Arbeitsschicht 31) der Beschichtung 3 durch die gröberen Diamantkörner 40 sicher gehalten werden.
Die Stärke S der Trägerschicht 30 hängt zu einem gewissen Grad von der Größe der in ihr eingebetteten Diamantkörner 40 ab, d. h., daß sie nicht geringer ist als die Größe der in ihr eingebetteten Diamantkörner 40. Diese weisen eine Größe zwischen 3,5 μm und 5 μm, vorzugsweise von ca. 4 μm, auf, während die kleineren Diamantkörner 41 der Arbeitsschicht 31 eine Größe von 1 µm bis 2,8 µm, vorzugsweise von ca. 2 µm, aufweisen. In den Figuren sind die Größenverhältnisse der Diamantkörner 40 und 41 übertrieben dargestellt worden, um die Größenunterschiede deutlich sichtbar zu machen.
Die Vorrichtung und auch das Verfahren können im Rahmen der vorliegenden Erfindung in vielfältiger Weise abgewandelt werden, insbesondere durch Austausch einzelner Elemente durch Äquivalente oder durch andere Kombinationen einzelner Merkmale. So ist es beispielsweise nicht erforderlich, daß die beiden Schichten (Trägerschicht 30 und Arbeitsschicht 31) jeweils die gleiche Stärke aufweisen. Die obere Schicht, die Arbeitsschicht 31, wird durch entsprechende Wahl der Beschichtungsdauer in ihrer Stärke s so dimensioniert, daß sie eine Lebensdauer aufweist, die der erwarteten Lebensdauer des Spinnrotors 1 entspricht, während die untere Schicht, die Trägerschicht 30, eine solche Stärke S erhält, daß sie die grobkörnigen Diamanten 40 sicher trägt. Die Deck- oder Arbeitsschicht 31 kann u. U. stärker sein als die Trägerschicht 31.
Wie schon oben zum Ausruck gebracht, ist die Fasergleitfläche 11 infolge der im wesentlichen tangentialen Aufspeisung der Fasern bei weitem nicht derart stark verschleißgefährdet wie die Fasersammelrille 12. Somit braucht die äußere Arbeitsschicht 31, bei der es auf gute Gleiteigenschaften in bezug auf die zugeführten Fasern ankommt, nicht sehr stark zu sein, sondern kann durchaus dünner sein als die sie tragende Trägerschicht 30 mit den gröberen Diamantkörnern 40 (siehe 2). Diese Trägerschicht 30 erhält deshalb durch entsprechende zeitliche Ausdehnung des ersten Beschichtungsganges im Vergleich zum nachfolgenden Beschichtungsvorgang in der Regel eine Stärke S, die das Zwei- bis Fünffache der Stärke s der Deck- oder Arbeitsschicht 31 beträgt. Diese besitzt vorzugsweise eine Stärke s, die zwischen 5 und 10 µm liegt, während die Trägerschicht 30 eine Stärke S aufweist, die zwischen 20 und 30 µm, vorzugsweise etwa um 25 µm, liegt.
Es hat sich gezeigt, daß in Abhängigkeit von der gewählten Diamantgröße für die Trägerschicht 30 eine Stärke S von Vorteil ist, die im wesentlichen dem 5- bis 8-fachen der in ihr eingebetteten Diamantkörner 40 entspricht, während für die Deck- oder Arbeitsschicht 31 eine Stärke s sich als vorteilhaft herausgestellt hat, die im wesentlichen dem 2- bis 6-fachen der in ihr eingebetteten Diamantkörner 41 entspricht. Bei einer Korngröße von ca. 4 µm für die Diamantkörner 40 beträgt somit die Stärke S der Trägerschicht 20 µm bis 32 µm, während bei einer Korngröße von 2 µm für die Diamantkörner 41 der Deck- oder Arbeitsschicht 31 diese eine Stärke s zwischen 4 µm und 12 µm aufweist.
Falls gewünscht, können auch mehr als zwei Nickel-Diamant-Beschichtungen vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine Zwischenschicht mit mittelgroßer Körnung der Diamantkörner den Übergangsbereich 33 zwischen den beschriebenen Schichten (Trägerschicht 30 und Arbeits schicht 31) bilden. Gegebenenfalls kann aber auch zwischen dem Spinnrotor 1 selber und der Trägerschicht 30 eine weitere Trägerschicht (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die dann nicht unbedingt als Nickel-Diamant-Schicht ausgebildet zu sein braucht. Das Wesen der beschriebenen Erfindung ist darin zu sehen, daß bei Beschichtungen von Faserführungsflächen diese eine tieferliegende Trägerschicht 30 aufweisen, die die Diamantkörner 41 der obenliegenden Arbeitsschicht 31 sichern. Die Erfindung wurde beispielhaft an der Fasersammelfläche eines Spinnrotors erläutert. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht nur darauf, sondern ist ebenfalls einsetzbar bei den Faserführungsflächen, z.B. von Auflösewalzen von Offenend-Spinnmaschinen. So können hier die Garnituren mit einer Beschichtung gemäß der Erfindung ausgebildet werden. Eine andere Spinnereivorrichtung gemäß der Erfindung bildet die Karde, deren Faserführungsflächen, die Garnituren, gemäß der Erfindung ausgestaltet werden können. Ein weiteres Einsatzgebiet der Erfindung sind z.B. Faserspeisekanäle von Offenend-Spinnmaschinen.

Claims

Spinnereivorrichtung mit einer mit Fasern in Berührung kommenden Faserführungsfläche, die mit einer Nickel-Diamant-Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Diamant-Beschichtung (3) aus mindestens einer inneren Trägerschicht (30) und einer äußeren Arbeitsschicht (31) besteht, wobei die in der inneren Trägerschicht (30) eingebetteten Diamantkörner (40) größer sind als die in der äußeren Arbeitsschicht (31) eingebetteten Diamantkörner (41).
Spinnereivorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (30) und die Arbeitsschicht (31) miteinander verzahnt sind.
Spinnereivorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diamantkörner (40) der Trägerschicht (30) eine Größe zwischen 3,5 µm und 5 µm und die Diamantkörner (41) der Arbeitsschicht (31) eine Größe zwischen 1 µm und 2,8 µm aufweisen.
Spinnereivorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diamantkörner (40) der Trägerschicht (30) eine Größe von 4 µm und die Diamantkörner (41) der Arbeitsschicht (31) eine Größe von 2 µm aufweisen.
Spinnereivorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (30) und die Arbeitsschicht (31) unterschiedliche Stärken (S, s) aufweisen.
Spinnereivorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (30) stärker ist als die Arbeitsschicht (31).
Spinnereivorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (30) im wesentlichen die zwei- bis fünffache Stärke (S) der Arbeitsschicht (31) aufweist.
Spinnereivorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (30) die 5- bis 8-fache Stärke (S) der in ihr eingebetteten Diamantkörner (40) aufweist.
Spinnereivorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (30) eine Stärke (S) zwischen 20 und 30 µm aufweist.
Spinnereivorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsschicht (31) die 2- bis 6-fache Stärke (S) der in ihr eingebetteten Diamantkörner (41) aufweist.
Spinnereivorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsschicht (31) eine Stärke (s) zwischen 5 und 10 µm aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Faserführungsfläche, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer verschleißresistenten Nickel-Diamant-Beschichtung zu versehende Faserführungsfläche mindestens zwei Beschichtungsgängen unterzogen wird, wobei in einem ersten Beschichtungsgang eine Trägerschicht mit größeren Diamantkörnern und in einem zweiten Beschichtungsgang eine Arbeitsschicht mit im Vergleich zur Trägerschicht kleineren Diamantkörnern erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Beschichtungsgang ohne zusätzliche Bearbeitung der durch den ersten Beschichtungsgang erzielten Oberfläche durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Beschichtungsgang gegenüber dem zweiten Beschichtungsgang zeitlich ausgedehnt wird.