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Dokumentenidentifikation DE102006029055A1 27.12.2007
Titel Doppeldraht-Zwirnspindel mit druckluftbetätigter Einfädelvorrichtung
Anmelder Oerlikon Textile GmbH & Co. KG, 41069 Mönchengladbach, DE
Erfinder Fink, Heinz, 47804 Krefeld, DE;
Tetzlaff, Georg, Dr., 52076 Aachen, DE;
Singer, Sergei, 47799 Krefeld, DE
DE-Anmeldedatum 24.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006029055
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse D01H 7/86(2006.01)A, F, I, 20060624, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D01H 7/04(2006.01)A, L, I, 20060624, B, H, DE   
Zusammenfassung Doppeldraht-Zwirnspindel mit druckluftbetätigter Einfädelvorrichtung für einen Faden, umfassend einen um seine vertikal angeordnete Rotationsachse (15) drehbaren Spindelschaft (2), der teilweise als Hohlschaft ausgebildet ist und im unteren Teil eine koaxial zur Rotationsachse (15) verlaufende Zuführbohrung (24) aufweist, sowie ein Injektorelement (16), das in einen Fadenleitkanal eines Fadenleitringes (7) mündet und das beim Einfädelvorgang über eine Druckluftzuführung mit einer Druckluftquelle (20) temporär verbindbar ist, wobei ein Teil der Druckluftzuführung zum Injektorelement (16) durch die Zuführbohrung (24) gebildet ist. Die Druckluftzuführung umfasst ein Verbindungselement (27) mit Luftkanal (26), das im Verlauf der Druckluftzuführung der Zuführbohrung (24) nachgeordnet und dem Injektorelement (16) vorgeordnet ist und das als separates Bauteil ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Doppeldraht-Zwirnspindel ist an Zwirnmaschinen einsetzbar.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Doppeldraht-Zwirnspindel mit druckluftbetätigter Einfädelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Doppeldraht-Zwirnspindeln wird der Faden üblicherweise von der still stehenden Lieferspule nach oben abgezogen, in das obere Ende eines Fadeneinlaufrohres eingeführt, nach unten umgelenkt und durch eine Fadenbremse in den Spindelrotor beziehungsweise in den Spindelschaft geführt, den er durch einen Fadenleitkanal in radialer Richtung wieder verlässt.

Nach dem Austritt aus dem Fadenleitkanal wird der Faden nach oben geführt und bildet beim Zwirnen einen um die Lieferspule rotierenden Ballon. Der Faden läuft anschließend durch einen Fadenführer und wird verzwirnt auf eine Auflaufspule aufgewickelt.

An modernen Doppeldraht-Zwirnmaschinen wird das Einfädeln des Fadens mittels Druckluft und Einfädelinjektor vorgenommen. Für den Einfädelvorgang wird dem Einfädelinjektor Druckluft zugeführt. Die aus dem Einfädelinjektor ausströmende Luft erzeugt im Fadenleitkanal einen zur Mündung des Fadenleitkanals nach außen gerichteten Luftstrom. Es entsteht ein Unterdruck in dem als Hohlspindel ausgebildeten Teil des Spindelschaftes. Die angesaugte Luft zieht den bereit gehaltenen Faden in die Einmündung am oberen Ende des Fadeneinlaufrohres ein.

Der Luftstrom befördert den Faden durch den Fadenleitkanal nach außen. Nach Verlassen des Fadenleitkanals kann der Faden von der Bedienungsperson manuell erfasst und für weitere Bearbeitungsschritte von der Lieferspule abgezogen und positioniert werden.

Die DE 3012427 C2 offenbart eine Doppeldraht-Zwirnspindel mit druckluftbetätigter Einfädelvorrichtung, bei der der Spindelrotor einen koaxial verlaufenden Verbindungskanal aufweist, durch den Druckluft zugeführt wird. In der Speicherscheibe des Spindelrotors münden der den Faden von oben zuführende Fadenkanal und der von unten die Druckluft zuführende Verbindungskanal jeweils nach einer Umlenkung in den Fadenleitkanal der Speicherscheibe. Die beim Einfädelvorgang in den Verbindungskanal eintretende Druckluft strömt durch den Injektor und erzeugt in der Hohlspindel im oberen Teil des Spindelrotors die zum Ansaugen des Fadens benötigte Saugwirkung. Nach Beendigung des Einfädelvorgangs wird die Druckluftzufuhr wieder unterbrochen.

Die gattungsbildende DE 10250423 A1 zeigt eine Doppeldraht-Zwirnspindel mit einer druckluftbetätigten Einfädelvorrichtung, bei der der Druckluftkanal im unteren Teil des Spindelschaftes zunächst zentrisch und vor Erreichen der Fadenspeicherscheibe als Schrägbohrung geführt ist. An den Druckluftkanal im Spindelschacht schließt sich ein Luftkanal in einem Injektorelement an, der als Injektor in den Fadenkanal mündet und in diesem die erforderliche Luftströmung radial nach außen erzeugt.

Die Herstellungskosten dieser bekannten Ausführungen sind hoch. Insbesondere die Fertigung der Kanäle im Spindelschaft ist aufwendig. Die Effizienz der bekannten Ausführungen ist unzureichend niedrig. Ein Maß für die Effizienz ist dabei der statische beziehungsweise der dynamische Unterdruck, der im Fadeneinlaufrohr beziehungsweise im Fadenkanal in Abhängigkeit vom Druck der eingesetzten Druckquelle erzeugbar ist. Je niedriger dabei der Druck der Druckluftquelle zur Erzielung eines ausreichend hohen Unterdruckes zum Ansaugen des Fadens ist, desto wirtschaftlicher beziehungsweise effizienter ist der Einfädelvorgang durchführbar. Die Ausbildung der Luftführung bei den bekannten Ausführungen zum Fadenkanal beschränkt die Effizienz.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine bekannte Doppeldraht-Zwirnspindel so weiter zu bilden, dass die Menge der zugeführten Druckluft bei gleichem oder höherem erzeugtem Unterdruck reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird mittels einer Doppeldraht-Zwirnspindel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Doppeldraht-Zwirnspindel umfasst die Druckluftzuführung ein Verbindungselement mit gekrümmtem Luftkanal, der die Zuführbohrung mit dem Injektorelement verbindet, und wobei das Verbindungselement als separates Bauteil ausgebildet und der Luftkanal den strömungstechnischen Erfordernissen angepasst ist. Die Herstellung ist einfach und kostengünstig möglich. Die erfindungsgemäße strömungstechnische Ausbildung der Druckluftzuführung steigert die Injektorwirkung. Der Druck der Druckluftquelle kann im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen abgesenkt werden, ohne dass der zum Ansaugen des Fadens erzeugte Unterdruck absinkt. Alternativ erhöht sich der Unterdruck bei gleichem Druck der Druckluftquelle, so dass die Ansaugwirkung des Fadens erhöht wird.

Vorteilhafte Ausbildungen des Verbindungselementes gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7 tragen zur besonders strömungsgünstigen Zuführung der Druckluft zum Injektorelement bei und erhöhen die Wirkung des Injektorelementes.

In einem Luftkanal, der an seinem Eingang einen größeren Querschnitt als an seinem Ausgang aufweist, wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft erhöht. Dadurch wird der Injektorstrahl, der von der in den Fadenleitkanal austretenden Luft gebildet wird, verstärkt.

Der Spindelschaft und der Fadenleitring weisen vorzugsweise Ausnehmungen auf, in die das Verbindungselement einsetzbar ist. Die Winkelposition des Fadenleitrings auf dem Spindelschaft ist durch das eingesetzte Verbindungselement justierbar und fixierbar. Ist der Fadenleitring mit seiner Ausnehmung über das Verbindungselement geschoben worden, fluchten der Fadenleitkanal und der Ausgang des Injektorelementes zueinander. Ein Verdrehen von Spindelschaft und Fadenleitring zueinander ist im montierten Zustand nicht möglich, da das eingesetzte Verbindungselement als Verdrehsicherung wirkt.

Ein Verbindungselement, das aus zwei fest miteinander verbundenen Bauteilen besteht, die spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind, ist einfach und im Vergleich mit einem einstückig gefertigten Verbindungselement weniger aufwendig herstellbar.

Besteht das Verbindungselement aus glasfaserverstärktem Kunststoff, lässt es sich kostengünstig herstellen, hat nur wenig Gewicht und ist haltbar.

Ein Dichtungsring jeweils zwischen dem Verbindungselement und dem Spindelschaft sowie zwischen dem Verbindungselement und dem Injektorelement stellt eine preiswerte und funktionssichere Abdichtung der Druckluftzuführung dar.

Die Ausbildung des Verbindungselementes als separates Bauteil erlaubt ein leichtes Herstellen und Anpassen des Luftkanals an die strömungstechnischen Erfordernisse. Dies trägt dazu bei, eine erfindungsgemäße Doppeldraht-Zwirnspindel kostengünstig herstellen zu können. Die Wirtschaftlichkeit beim Einfädelvorgang wird durch geringen Druckluftverbrauch, der aufgrund der erhöhten Injektorwirkung möglich ist, verbessert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Figuren erläutert.

Es zeigt:

1 eine Teildarstellung einer Doppeldraht-Zwirnspindel mit druckluftbetätigter Einfädelvorrichtung im Axialschnitt,

2 eine perspektivische Ansicht eines demontierten Verbindungselementes mit Dichtungsringen sowie eines Injektorelementes mit Umlenkstück,

3 eine perspektivische Ansicht einer Hälfte eines geteilten Verbindungselementes.

In der 1 ist eine Doppeldraht-Zwirnspindel mit einer Spindellagerung 1 dargestellt. Der einstückig ausgebildete Spindelschaft 2 ist mittels einer Kugellagerung 3 drehbar im Lagergehäuse 4 gelagert. Das Lagergehäuse 4 ist an der Spindelbank 5 befestigt. Der Spindelschaft 2 trägt einen Antriebswirtel 6, einen Fadenleitring 7 und einen Spulentopf 8 mit Spulenträgerboden 9 und Hohlnabe 10. Die Hohlnabe 10 ist mittels Kugellager 11, 12 auf dem Spindelschaft 2 gelagert und weist ein koaxiales Fadenrohr 13 auf. Das Fadenrohr 13 mündet in die obere Hohlachse 14 des Spindelschaftes 2 ein. Der Spindelschaft 2 ist um die senkrecht verlaufende Rotationsachse 15 drehbar. Quer zur Rotationsachse 15 verläuft eine durch den Spindelschaft 2 durchgehende Ausnehmung mit ovalem Querschnitt. In die Ausnehmung ist ein Injektorelement 16 aus Kunststoff eingesetzt. Es kann als Spritzteil kostengünstig und passgenau, den strömungstechnischen Erfordernissen entsprechend, hergestellt werden. Der Fadenkanal 17 des Injektorelementes 16 verbindet die obere Hohlachse 14 des Spindelschaftes 2 mit dem Fadenleitkanal 18 des Fadenleitringes 7. Im Fadenkanal 17 wird sowohl die Luftströmung beim Einfädeln als auch der Faden umgelenkt. Der Faden läuft dabei über ein Umlenkelement 19 aus Keramik. Der horizontal und damit rechtwinklig zur Rotationsachse 15 des Spindelschaftes 2 verlaufende Fadenleitkanal 18 des Fadenleitringes 7 weist an seinem äußeren Ende einen Fadenführer 29 aus Keramik auf. Der Fadenleitring 7 trägt den Drehteller 28. Der Spulenträgerboden 9 ist relativ zum Spindelschaft 2 drehbar und wird bei rotierendem Spindelschaft 2 in seiner Position zum Lagergehäuse 4 beziehungsweise zur Spindelbank 5 durch Magnetkraft von Dauermagneten 41, 42 mit Rückschlüssen gehalten.

Das Injektorelement 16 ist temporär an eine Druckluftquelle 20 anschließbar. Der Luftstrom in der Druckluftleitung 21 kann mittels einer Absperreinrichtung 22 unterbrochen werden. Die Rohrmündung 23 der von der Druckluftquelle 20 zum Spindelschaft 2 führenden Druckluftleitung 21 ist stationär unterhalb des Spindelschaftes 2 angeordnet. Eine derartige stationär angeordnete Druckluftzuführung zum Spindelschaft 2 ist beispielsweise in der DE 3012427 C2 ausführlich beschrieben. Die Druckluftleitung 21 endet in geringem Abstand von der Zuführbohrung 24 des Spindelschaftes 2. Bei dieser Ausbildung kann auf Dichtungen zwischen der Rohrmündung 23 und dem Spindelschaft 2 verzichtet werden. Druckluftverluste werden weitgehend vermieden. Die Druckluft wird dem Spindelschaft 2 zunächst in der koaxial zur Rotationsachse 15 verlaufenden Zuführbohrung 24 geführt. Die Zuführbohrung 24 mündet in eine Querbohrung 25. Die Querbohrung 25 ist über den Luftkanal 26 des Verbindungselementes 27 mit dem Injektorelement 16 verbunden. Der Luftkanal 26 verläuft halbkreisförmig. Die Mittellinie 37 des Luftkanals 26 und die Rotationsachse 15 des Spindelschaftes 2 liegen in einer Ebene. Der Halbkreis, den die Mittellinie 37 bildet, weist einen Radius zwischen 3 mm und 6 mm auf.

2 zeigt das Verbindungselement 27 und das Injektorelement 16 in unmontiertem Zustand. Der Luftkanal 26 verläuft weitgehend halbkreisförmig. Die Umlenkung im Verbindungselement 27 beträgt 180°. Der Luftkanal 26 hat einen kreisförmigen Querschnitt und weist an seinem Eingang einen größeren Querschnitt auf als an seinem Ausgang, das in montiertem Zustand am Injektorelement 16 anliegt. Dementsprechend ist der Luftkanaldurchmesser DE am Eingang des Luftkanals 26 größer als der Luftkanaldurchmesser DA am Ausgang des Luftkanals 26. Sowohl am Eingang als auch am Ausgang des Luftkanals 26 ist das Verbindungselement 27 zur Aufnahme von Dichtungsringen 30, 31 ausgebildet. In eingebautem Zustand des Verbindungselementes 27 werden die Dichtungsringe 30, 31 zusammengepresst und führen zu einer sicheren Abdichtung zwischen dem Verbindungselement 27 und dem Spindelschaft 2 sowie zwischen dem Verbindungselement 27 und dem Injektorelement 16. Das Injektorelement 16 umfasst eine Injektorbohrung 32, die in den Fadenkanal 17 mündet und die auf den Fadenleitkanal 18 gerichtet ist. Die Injektorbohrung 32 und der Fadenleitkanal 18 sind fluchtend angeordnet. Der Durchmesser der Injektorbohrung 32 ist deutlich kleiner als der Durchmesser des Fadenkanals 17. Dadurch entsteht eine Stufe 40, wie in 1 gezeigt. Die aus der Injektorbohrung 32 als Injektorstrahl austretende Luft kann frei in Richtung Fadenleitkanal 18 strömen. Die gerade verlaufende Injektorbohrung 32 weist einen gleichbleibenden Durchmesser auf. Eine derartige Injektorbohrung 32 mit einer Länge zwischen 5 mm und 6 mm ermöglicht eine Vergleichmäßigung des Injektorstrahls.

Die Fadenkanalmündung 33 ist der Kreisform des Querschnittes des Spindelschaftes 2 angepasst und mündet direkt in den Fadenleitkanal 18 ein. Das Umlenkelement 19, das der Reibung durch den laufenden Faden ausgesetzt ist, wird in das Injektorelement 16 eingedrückt und von den federnden Haltelaschen 34, 35 gehalten. Das Umlenkelement 19 bildet in eingebautem Zustand die obere Wandung des Fadenkanals 17, wie in 1 dargestellt. Während das Injektorelement 16 aus Kunststoff hergestellt ist, besteht das Umlenkelement aus hochverschleißfester Keramik.

3 zeigt eine Verbindungselementhälfte 36. Das Innere des Luftkanals 26 sowie die Ausnehmungen 38, 39, in die die Dichtungsringe 30, 31 eingelegt werden, sind in der Darstellung der 1 gut erkennbar. Die Mittellinie 37 des Luftkanals 26 verläuft am Eingang des Luftkanals 26 gradlinig, anschließend halbkreisförmig und am Ausgang des Luftkanals 26 wieder geradlinig. Ebenfalls in dieser Darstellung gut erkennbar ist, dass der Luftkanaldurchmesser DE am Eingang des Luftkanals 26 deutlich größer ist als der Luftkanaldurchmesser DA am Ausgang des Luftkanals 26.

Die dargestellte Verbindungselementhälfte 36 und eine spiegelbildlich ausgeführte zweite nicht gezeigte Verbindungselementhälfte werden so zum Verbindungselement 27 zusammengefügt, dass sich der Luftkanal 26 mit kreisförmigem Querschnitt bildet, Bestehen die Verbindungselementhälfte 36 und die zweite Verbindungselementhälfte aus Kunststoff, kann das Verbindungselement 27 aus den beiden Bauteilen zum Beispiel mittels Ultraschallverschweißung hergestellt werden. Auf diese Weise sind einfache Formen für den Spritzgussprozess verwendbar und die Herstellung wird kostengünstiger.

Zum Einfädeln wird der Faden zum Beispiel manuell von der still stehenden Lieferspule nach oben abgezogen und vor dem Fadeneinlaufrohr bereit gehalten. Die Absperreinrichtung 22 wird geöffnet und die Druckluft strömt von der Druckluftquelle 20 durch die Druckluftleitung 21, die Zuführbohrung 24 und die Querbohrung 25 in das Verbindungselement 27 und von dort weiter durch die Injektorbohrung 32 in den Fadenkanal 17. Die aus der Injektorbohrung 32 eingeblasene Luft erzeugt eine Luftströmung zum Ausgang des Fadenleitkanals 18 hin und einen Unterdruck im Fadenrohr 13, der sich zum Beispiel bis zur Einmündung des Fadeneinlaufrohres fortpflanzt. Das bereit gehaltene Ende des Fadens wird vom Unterdruck in das Fadeneinlaufrohr und das Fadenrohr 13 gesaugt, am Umlenkelement 19 umgelenkt und weiter von der Luftströmung durch den Fadenleitkanal 18 gefördert. Am Fadenführer 29 tritt der Faden mit der dort ausströmenden Luft aus und kann anschließend von der Bedienungsperson manuell erfasst werden. Nach dem Einfädelvorgang wird die Absperreinrichtung 22 aktiviert und die Verbindung zwischen Druckluftquelle 20 und Injektorbohrung 32 wieder unterbrochen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Doppeldraht-Zwirnspindel lässt sich der Luftdruck der Druckluftquelle 20 im Vergleich zu einer bekannten Ausbildung, wie sie die DE 10250423 A1 zeigt, beispielsweise von 3 bar auf 1,7 bar reduzieren, ohne dass der Unterdruck, mit dem der Faden angesaugt wird, geringer wird. Damit lässt sich der Luftverbrauch beim Einfädelvorgang um 60 bis 70% senken. Der geringere Luftverbrauch führt zu einer erhöhten Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Doppeldraht-Zwirnspindel.


Anspruch[de]
Doppeldraht-Zwirnspindel mit druckluftbetätigter Einfädelvorrichtung für einen Faden, mit einem um seine vertikal angeordnete Rotationsachse drehbaren Spindelschaft, der teilweise als Hohlschaft ausgebildet ist und im unteren Teil eine koaxial zur Rotationsachse verlaufende Zuführbohrung aufweist sowie mit einem Injektorelement, das in einen Fadenleitkanal eines Fadenleitringes mündet und das beim Einfädelvorgang über eine Druckluftzuführung mit einer Druckluftquelle temporär verbindbar ist, wobei ein Teil der Druckluftzuführung zum Injektorelement durch die Zuführbohrung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftzuführung ein Verbindungselement (27) mit gekrümmtem Luftkanal (26) umfasst, der die Zuführbohrung (24) mit dem Injektorelement (16) verbindet und dass das Verbindungselement (27) als separates Bauteil ausgebildet und der Luftkanal (26) den strömungstechnischen Erfordernissen angepasst ist. Doppeldraht-Zwirnspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (26) einen stetig gekrümmten Verlauf aufweist. Doppeldraht-Zwirnspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (26) einen halbkreisförmigen Verlauf aufweist. Doppeldraht-Zwirnspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (26) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Doppeldraht-Zwirnspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (26) an seinem Eingang einen größeren Querschnitt aufweist als an seinem Ausgang. Doppeldraht-Zwirnspindel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (26) an seinem Eingang einen Durchmesser von 4 mm und an seinem Ausgang einen Durchmesser von 3 mm aufweist. Doppeldraht-Zwirnspindel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbkreis, den der Luftkanal (26) mit seiner Mittellinie (37) beschreibt, einen Radius zwischen 3 mm und 6 mm aufweist. Doppeldraht-Zwirnspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelschaft (2) und der Fadenleitring (7) Ausnehmungen aufweisen, in die das Verbindungselement (27) einsetzbar ist und die Winkelposition des Fadenleitrings (7) auf dem Spindelschaft (2) durch das eingesetzte Verbindungselement (27) justierbar und fixierbar ist. Doppeldraht-Zwirnspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (27) aus zwei fest miteinander verbundenen Bauteilen besteht, die spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind. Doppeldraht-Zwirnspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (27) aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist. Doppeldraht-Zwirnspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbindungselement (27) und dem Spindelschaft (2) sowie zwischen Verbindungselement (27) und dem Injektorelement (16) jeweils ein Dichtungsring angeordnet ist, mit dem die Druckluftzuführung abgedichtet ist.






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