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Dokumentenidentifikation DE19749459A1 20.05.1999
Titel Läufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen
Anmelder C. Schmidt Betonwerk GmbH, 09116 Chemnitz, DE
Erfinder Lajain, Henry, Dr., 28717 Bremen, DE
Vertreter Schneider, M., Pat.-Anw., 09111 Chemnitz
DE-Anmeldedatum 10.11.1997
DE-Aktenzeichen 19749459
Offenlegungstag 20.05.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.05.1999
IPC-Hauptklasse D01H 7/60
IPC-Nebenklasse C23C 16/26   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Läufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen mit speziell ausgebildeter Kontaktfläche im Bereich des Läuferschaftes für dessen Führung am Spinnring.
Mit dem Ziel, die Gleitbedingungen zu verbessern und die Lebensdauer des Läufers zu erhöhen, wird der Läufer (3) so gestaltet, daß die Kontaktfläche an einem, am Läuferschaft (31) befestigten, separaten Gleitkörper (4) bzw. Gleitbuchse (5) aus einem metallischen Gleitwerkstoff, vorzugsweise aus Bronze, gebildet ist.
In einer besonderen Ausführungsform ist zwischen der Leitbuchse (5) und dem Spinnring (1) ein am Läuferschaft geführter Rollkörper, vorzugsweise eine Kugel (6), angeordnet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Läufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen in einer Ausführung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die seit der Erfindung der Ringspinnmaschinen verwendeten Läufer sind aus rundem oder profiliertem Draht hergestellt. Sie umgreifen, etwa C-förmig ausgebildet, im freien Abstand den Führungswulst des Spinnringes.

Der Läufer gleitet bei den heute üblichen Spindeldrehzahlen mit sehr hoher Geschwindigkeit (um 40 m/sec). Er wird unter der Wirkung der Fliehkraft nach außen gedrückt, durch den Faden nach vorn, oben und innen gezogen und unter einem windschiefen Winkel am Spinnring geführt.

Bei diesen hohen Geschwindigkeiten und der relativ extremen Belastung durch den Faden und die Fliehkraft werden an die Kontaktfläche zwischen Läufer und Spinnring sehr hohe Anforderungen gestellt.

Zur Sicherung einer hohen Lebensdauer der an der Relativbewegung beteiligten Elemente ist man immer wieder bestrebt, dem Spinnring eine harte, verschleißfeste Oberfläche mit niedrigem Reibwert zu verleihen.

Hierbei geht man in zunehmendem Maße dazu über, den Spinnring mit einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht zu versehen (vergleiche DE 43 00 491 A1 und DE 197 07 232.1).

Mit dieser Maßnahme reduziert man den Reibungskoeffizienten zwischen Läufer und Spinnring auch unter schmierstofffreien Gleitbedingungen.

In diesem Zusammenhang wurde bereits durch die DE 197 07 232.1 vorgeschlagen auch den Läufer mit einer durch Kohlenstoffatome angereicherten Oberfläche zu versehen, wobei die Oberflächenhärte des Läufers geringer ist, als die des Spinnringes. Unter Beibehaftung der Elastizität des Läufers (nötig für das Aufclipsen des Läufers) erreicht man hiermit bereits sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Lebensdauer. Die gute Gleiteigenschaft des Läufers ist jedoch an eine relativ geringe Schichtdicke gebunden, bei deren Abnutzung die Lebensdauer des Läufers begrenzt ist.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, dem Verschleiß des Spinnringes und des Läufers dadurch zu begegnen, daß man den fetthaltigen Fadenabrieb gezielt als Schmiermittel nutzt. Diesem Zweck dient gemäß DE 197 34 938.2 eine in den Schaft des Läufers im Bereich seiner Gleitfläche eingearbeitete Ausnehmung, in der sich eine, sich permanent ergänzende Reserve von fetthaltigem Faserabrieb sammelt.

Mit einer solchen Gestaltung der Gleitfläche kann man die Lebensdauer der Spinnringe und der Läufer bereits deutlich verbessern.

Unbefriedigend ist bei dieser Lösung jedoch, daß nicht alle zum Verspinnen vorgesehenen Fasern ausreichend Fett für den Schmiervorgang zur Verfügung stellen. Diese Form der Schmierung ist deshalb auf solche Baumwoll- und Wollgarne beschränkt, in deren Fasern ein relativ hoher Fettanteil gespeichert ist.

Angesichts des hohen Aufwandes für den Austausch der Läufer einer Spinnmaschine sind auch die bereits bedeutenden Verbesserungen hinsichtlich der Lebensdauer der Läufer und Spinnringe noch unbefriedigend, insbesondere bei einer hohen Drehzahl (z. B. über 50 m/s).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Läufer aus federndem Stahl vorzuschlagen, dessen Kontaktfläche eine optimale Reibungszahl auch bei höchsten Spindeldrehzahlen, unabhängig von den Eigenschaften des zu verarbeitenden Garnes, gewährleistet und damit eine hohe Lebensdauer von Spinnring und Läufer sichert. Der Arbeitsaufwand pro Spindel soll dabei reduziert werden.

Im besonderen kommt es darauf an, zwischen Läufer und Spinnring eine begrenzte Belastung pro Fläche (z. B. Flächenpressung) zu sichern.

Wünschenswert ist es, wenn sich an der Kontaktfläche ein sich ständiger Schmierfilm befindet. Die Festigkeit des Läufers soll auch eine ausreichend große Sicherheit gegen Formänderungen beim Aufsetzen (Aufclipsen) der Läufer gewährleisten.

Die sich in Wärme umsetzende Reibungsarbeit soll unter dem Wert bleiben, der durch die angrenzende, strömende Luft abgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache Art durch einen, am Läuferschaft befestigten, separaten Gleitkörper oder Gleitbuchse aus einem hochwertigen, metallischen Gleitwerkstoff gelöst. Unter Beibehaltung der hohen Formstabilität des Läufers aus Federstahl wird nahezu ausschließlich im Bereich der am höchsten belasteten Kontaktfläche ein separater Gleitkörper angebracht, der in der Paarung mit einem hochwertig beschichteten Spinnring ausgezeichnete Notlaufeigenschaften - auch im ungeschmierten Zustand - aufweist.

Als Gleitwerkstoff wird, gemäß Anspruch 2, vorzugsweise Bronze, ausgewählt.

Dieser Werkstoff besitzt extrem gute Gleiteigenschaften.

Außerdem hat dieser Werkstoff auch eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, so daß die an der Reibfläche entstehende Wärme an solche Positionen abgeleitet werden kann, die bei der Bewegung des Läufers in einer Luftströmung liegen.

Mit der Ausbildung des Gleitkörpers nach Anspruch 3 wird bei niedriger Masse eine stabile Verbindung zwischen Gleitkörper und Läufer geschaffen.

Durch eine deutliche Vergrößerung der Gleitfläche und damit eine Verringerung der Flächenpressung kann sich der Schmierfilm aus dem Fett des Faserabriebes auf der Oberfläche des Spinnringes lange und sicher halten. Es besteht die Möglichkeit, daß sich ein sog. keilförmiger Schmierspalt bildet, der optimale Gleitbedingungen für den Läufer gewährleistet.

Die Anspruch 4 definiert eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Halteelemente. Gleichzeitig gewährleistet diese Form, daß die gesamte Gleitfläche unter Betriebsbedingungen gleichmäßig belastet wird.

Eine deutlich andere Modifikation der Erfindung wird mit Anspruch 5 vorgeschlagen. Hier wird zwischen der Kontaktfläche des Läufers und dem Spinnring ein Rollkörper - vorzugsweise eine Kugel - eingefügt. Dieser Rollkörper stellt für den Gleitvorgang in der Gleitbüchse und für den Rollvorgang am Spinnring stets einen permanent wechselnden anderen Teil seiner Oberfläche zur Verfügung. Der Reibwert an der zwar nur punktförmigen Rollposition zwischen Spinnring und Rollkörper und ist ausgesprochen niedrig.

Diese Eigenschaften tragen erheblich zur Verlängerung der Lebensdauer einer solchen Rollpaarung bei.

Die Ausführung nach dem Anspruch 6 erlaubt, neben der Reduzierung des Reibungskoeffizienten, auch die Anwendung eines beherrschbaren Verfahrens zum Herstellen und Einfügen des Gleitkörpers in den Läuferschaft und das Einsetzen und Fixieren der Kugel in der Gleitbuchse und deren stabile Sicherung.

Mit der Ausbildung der Kugel nach Anspruch 7 sichert man an der Roll- und an der Gleitpaarung optimale Reibungszahlen und begrenzt den Verschleiß insbesondere an der Rollpaarung zwischen Kugel und Spinnring.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen perspektivisch dargestellten Teil eines Spinnringes mit einem Läufer in Arbeitsposition,

Fig. 2, 2a zwei Ansichten eines bügelförmigen Gleitkörpers, der eine Bohrung im Läuferschaft von innen nach außen durchgreift,

Fig. 3 die schematische Darstellung eines geschnittenen Läufers am Ring mit einer Gleitbuchse mit kugelförmigem Rollkörper in Arbeitsposition und

Fig. 4, 4a eine Gleitbuchse die in dem Schaft des Läufers eingesetzt ist und einen kugelförmigen Rollkörper umschließt in zwei Ansichten.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Spinnringes 1 abgebildet, auf dem ein Läufer 3 schematisch in seiner regelmäßigen Arbeitsposition gezeigt ist. Durch den Faden 2 und die an ihm wirkenden Kräfte wird der Läufer 3, der den Führungswulst 11 umgreift, auf dem Spinnring 1 in eine windschiefe Position gebracht und an der Kontaktfläche 12 entlang geführt.

Durch die hohe Spindeldrehzahl wird der Läufer 3 unter Wirkung der Fliehkraft mit seinem Schaft 31 gegen die Kontaktfläche 12 am Spinnring 1 gedrückt.

Zur Sicherung der zwischen dem Läuferschaft 31 des Läufers 3 und der Kontaktfläche 12 des Spinnringes 1 notwendigen Gleitbedingungen ist ein Gleitkörper 4 am Läuferschaft 31 angebracht. Der Gleitkörper 4 soll sich mit seiner Gleitfläche 40 möglichst gleichmäßig belastet und im wesentlichen unabhängig von der jeweiligen Lage des Läufers 3 zum Spinnring 1 anlegen.

Dieser Gleitkörper 4 ist mit einem angemessenen Spiel formschlüssig am Läuferschaft 31 gehalten. Er besitzt zu diesem Zweck Haltemittel 41, die die Lage des Gleitkörpers 4 sowohl längs des Läuferschaftes 31 als auch quer dazu sichern.

Die Fig. 2 und 2a zeigen in unterschiedlichen Ansichten einen zweischenkligen Gleitkörper 4. Der untere flache und breite Schenkel des Gleitkörpers 4 bildet die Gleitfläche 40. Der obere, schmale Teil durchgreift eine Bohrung im Läuferschaft 31 von innen nach außen und ist nach hinten abgebogen, so daß der Gleitkörper 4 unverlierbar am Läuferschaft 31 gehalten ist.

Bei dieser Ausführung wird in optimaler Weise ein keilförmiger Schmierspalt an der Gleitfläche 40 ausgebildet. Die Kräfteverteilung auf der Gleitfläche 40 ist sehr günstig.

Der nach außen gerichtete Halteabschnitt 43 kann die Wärme des Gleitkörpers in einen Bereich abführen, der in der stärksten Luftströmung liegt. Die Abführung der Wärme über den Läufer 3 selbst wird zusätzlich wirksam.

Die Ausführung des Gleitkörpers 4 nach den Fig. 2 und 2a hat Vorteile hinsichtlich der Fertigungskosten. Hier ist es notwendig, daß das Spiel zwischen dem Halteabschnitt des Gleitkörpers 4 und der Bohrung im Läuferschaft 31 niedrig gehalten wird. Nur in diesem Falle ist es möglich, daß sich die Fliehkräfte ausreichend gleichmäßig auf die Gleitfläche 40 verteilen.

Eine grundsätzlich andere Form des Kontaktkörpers finden wir in den Fig. 3 und 4. Die Positionierung dieses Kontaktkörpers am Läufer 3 ist sehr anschaulich in Fig. 3 gezeigt. Im Läuferschaft 31' ist eine Bohrung eingebracht, in die eine Gleitbuchse 5 eingesetzt ist. Diese Gleitbuchse 5 wird vorzugsweise von innen nach außen mit Preßsitz in die Bohrung des Läufers 3 geschoben.

Innerhalb der Gleitbuchse 5 ist ein Raum vorgesehen, in dem nahezu formschlüssig ein Rollkörper, hier die Kugel 6, eingesetzt ist. Die Kugel 6 stützt sich außen an der Stützwand 51 ab und wird innen durch die nach innen gestülpte Haltelippe 52 fixiert. Die Kugel 6 kann sich in diesem Raum frei drehen.

Die Kontaktfläche 12 des Spinnringes 1, sie kann hier auch als Rollbahn bezeichnet werden, kann bei Verwendung einer solchen Kugel 6 mit einer ringförmigen Vertiefung versehen sein, die in etwa der Kugeloberfläche angepaßt ist.

Durch diese Vertiefung kann das Springen und Schwingen des Läufers 3 weitgehend eingeschränkt werden.

Die Gefahr, daß an dem Rollpunkt zwischen der Kugel 6 und Spinnring 1 eine extrem hohe Temperatur entsteht, die zu-Schweißpunkten führt, besteht durch die Rollreibung nicht mehr.

Der Werkstoff der Kugel 6 ist zweckmäßigerweise ein hochlegierter Chromstahl. Die Oberfläche dieses Rollkörpers, der Kugel 6, ist DLC-beschichtet. Diese DLC-Schicht (Diamant Like Carbon) ist vorzugsweise nach dem PECVD-Verfahren (Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition) aufgebracht.

Die Homogenität des Überganges vom Grundwerkstoff der Kugel 6 zur harten Oberflächenschicht schafft die Gewähr dafür, daß keine Teile der harten Oberflächenschicht ausbrechen und daß die Kugel 6 und die Kontaktfläche 12 (Rollbahn) am Spinnring 1 eine sehr hohe Lebensdauer besitzen.

Die Lebensdauer der Läufer 3 und letztendlich auch der Spinnringe 1 kann um Größenordnungen erhöht werden. Es wird, nach Versuchen zu urteilen, mindestens eine Verdopplung der Lebensdauer möglich. Daraus resultieren deutliche Produktionssteigerungen in den Spinnereien. Die Kosten können reduziert werden.

Anstelle der Bronze für den Gleitkörper 4 bzw. die Gleitbuchse 5 ist es denkbar, Messing oder andere hochwertige metallische Gleitlegierungen einzusetzen. Entscheidend für den Einsatz sind die guten Notlaufeigenschaften, die guten mechanischen Eigenschaften und das gute Wärmeleitvermögen des Werkstoffes. Bezugszeichenliste 1 Spinnring

11 Führungswulst

12 Kontaktfläche (Rollbahn)

2 Faden

3 Läufer

31, 31' Läuferschaft

32 Bohrung

4 Gleitkörper

40 Gleitfläche

43 Halteabschnitt

5 Gleitbüchse

51 Stützwand

52 Haltelippe

6 Kugel (Rollkörper)


Anspruch[de]
  1. 1. Läufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen mit speziell ausgebildeter Kontaktfläche im Bereich des Läuferschaftes für dessen Führung am Spinnring, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche an einem, am Läuferschaft (31) befestigten, separaten Gleitkörper (4) bzw. Gleitbuchse (5) aus einem metallischen Gleitwerkstoff gebildet ist.
  2. 2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (4) bzw Gleitbuchse (5) aus Bronze besteht.
  3. 3. Läufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (4) aus einem blattförmigen Körper mit Gleitfläche (40) und mit einstückig daran angefügten Haltemitteln (43) zur Befestigung am Läuferschaft (31) besteht.
  4. 4. Läufer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Haltemittel (43) des Gleitkörpers (4) einen gegenüber dem Bereich des Gleitabschnittes (41) verjüngten Querschnitt haben und einen Durchbruch im Läuferschaft (31) mit Spiel durchgreifen,

    daß die außen aus dem Läuferschaft (31) hervorstehenden Abschnitte des Gleitkörpers (4) den Läuferschaft (31) gegen die Bewegungsrichtung des Läufers (3) umgreifen und

    daß das den Gleitabschnitt (41) bildende, freie und verbreiterte Ende des Gleitkörpers (4) mit der Gleitfläche (40) an der Innenseite des Läuferschaftes (31) gegen die Gleitrichtung ausgerichtet ist.
  5. 5. Läufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der am Läuferschaft (31) befestigten Gleitbüchse (5) und der Kontaktfläche (12) am Spinnring (1) ein am Läufer geführter Rollkörper (Kugel 6) aus oberflächenveredeltem Stahl angeordnet ist.
  6. 6. Läufer nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Gleitbuchse (5) mit ihrer Achse, die zur Kontaktfläche (12) des Spinnringes (1) gerichtet ist, fest in den Läuferschaft (31) eingefügt ist und

    daß der Rollkörper eine Kugel (6) ist,

    die allseitig formschlüssig und frei drehbar in der Gleitbuchse (5) geführt ist und deren Rollfläche, zum Schwerpunkt des Läufers (3) gerichtet, aus der Gleitbuchse (5) hervorsteht.
  7. 7. Läufer nach Anspruch 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollkörper (Kugel 6) aus legiertem Stahl besteht, dessen Oberfläche eine DLC-Beschichtung (diamant like carbon), hergestellt nach dem PECVD-Verfahren (Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition- Verfahren) aufweist.






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