| Dokumentenidentifikation |
DE102006001449A1 12.07.2007 |
| Titel |
Offenend-Spinnvorrichtung mit einem antreibbaren Spinnrotor |
| Anmelder |
Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG, 85055 Ingolstadt, DE |
| Erfinder |
Burchert, Mathias, 73760 Ostfildern, DE; Zott, Werner, 73072 Donzdorf, DE; Lauer, Matthias, 73337 Bad Überkingen, DE; Kübler, Markus, 73312 Geislingen, DE; Haug, Gerhard, 73326 Deggingen, DE; Schuller, Edmund, 85055 Ingolstadt, DE; Bock, Erich, 85139 Wettstetten, DE |
| Vertreter |
Bergmeier, W., Dipl.-Ing.Univ., Pat.-Anw., 85055 Ingolstadt |
| DE-Anmeldedatum |
10.01.2006 |
| DE-Aktenzeichen |
102006001449 |
| Offenlegungstag |
12.07.2007 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
12.07.2007 |
| IPC-Hauptklasse |
D01H 4/12(2006.01)A, F, I, 20060426, B, H, DE
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| Zusammenfassung |
Eine Offenend-Spinnvorrichtung enthält einen antreibbaren Spinnrotor, der einen Rotorteller und einen Rotorschaft aufweist. Der Spinnrotor ist an seinem Rotorschaft in wenigstens einem Radiallager fliegend gelagert und weist einen von der Vorderkante des Rotortellers bis zum Beginn des Radiallagers zu messenden Überhang auf. Der Überhang beträgt weniger als 29 mm. Der Spinnrotor kann durch einen am Rotorschaft anliegenden Tangentialriemen antreibbar sein. Dabei kann das Produkt aus dem Überhang in Millimeter und dem Durchmesser des Rotorschaftes in dem Bereich des Tangentialriemens in Millimeter weniger als 250 betragen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Rotorschaft radial in Keilspalten von zwei in axialer Richtung im Abstand voneinander angeordneten Stützscheibenpaaren gelagert ist, wobei die Breite der Stützscheiben des dem Rotorteller zugewandten Stützscheibenpaares größer als die Breite der Stützscheiben des dem Rotorteller abgewandten Stützscheibenpaares ist.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem antreibbaren
Spinnrotor, wobei der Spinnrotor einen Rotorteller und einen Rotorschaft aufweist,
wobei der Spinnrotor an seinem Rotorschaft in wenigstens einem Radiallager fliegend
gelagert ist und wobei der Spinnrotor einen von der Vorderkante des Rotortellers
bis zum Beginn des Radiallagers zu messenden Überhang aufweist.
Für die Spinnrotoren in derartigen Offenend-Spinnvorrichtungen
werden heute in der Praxis Drehzahlen in der Größenordnung von 180 000
min–1 angestrebt. Für die mit dem Spinnrotor erreichbare
Drehzahl ist im Wesentlichen die kritische Drehzahl maßgeblich, da auf Grund
der Sicherheit die Betriebsdrehzahl stets unterhalb der kritischen Drehzahl liegen
muss.
Aus der DE 197 29 941 A1
sind Maßnahmen bekannt, um die kritische Drehzahl zu erhöhen. Beispielsweise
ist angegeben, dass die Länge des Rotorschaftes etwa das Zehnfache seines Durchmessers
betragen soll. Die angegebenen Maßnahmen reichen allerdings nicht aus, um Drehzahlen
oberhalb von 150 000 min–1 zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die kritische Drehzahl
weiter zu erhöhen, um dadurch Betriebsdrehzahlen von 180 000 min–1
zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Überhang weniger
als 29 mm, insbesondere weniger als 27 mm, beträgt.
Es hat sich gezeigt, dass der Überhang des Spinnrotors einen
sehr starken Einfluss auf die Höhe der kritischen Drehzahl hat. Bereits eine
geringe Verringerung des Überhangs bewirkt eine starke Erhöhung der kritischen
Drehzahl.
Der Überhang des Spinnrotors soll als Abstand der Vorderkante
des Spinnrotors zu dem Beginn des Radiallagers definiert sein. Dabei ist es unerheblich,
wie das Radiallager gestaltet ist. Es kann beispielsweise ein Stützscheibenpaar,
ein Luftlager, ein Magnetlager oder auch ein Wälzlager sein.
Bei den üblicherweise eingesetzten Spinnrotoren ist ein Rotorteller
auf einen Rotorschaft aufgepresst, so dass ein sehr großer Teil dieses Überhangs
für die Pressverbindung benötigt wird. Bei einer Verkürzung der Länge
der Pressverbindung muss sichergestellt sein, dass sich die Pressverbindung auch
bei den extrem hohen Drehzahlen des Spinnrotors nicht lösen kann. Durch in
Verbindung mit FEM-Berechnungen durchgeführte Versuche konnte die Länge
der Presseverbindung stark reduziert werden. Je nach Verbindungsart können
Überhänge im Bereich von 15 bis 20 mm erreicht werden.
Durch die von der Anmelderin über viele Jahre hinweg angebotene
Offenend-Spinnmaschine mit der Typbezeichnung R20 ist ein Überhang des Spinnrotors
von 29,5 mm Stand der Technik. Die bekannte Spinnmaschine war jedoch für derart
hohe Drehzahlen ungeeignet, da der Spinnrotor mit einer sehr großen Gesamtlänge
von 117 mm trotz des geringen Überhangs eine relativ niedrige kritische Drehzahl
aufwies.
Umfangreiche Versuche bei einem Spinnrotor, der durch einen am Rotorschaft
anliegenden Tangentialriemen antreibbar ist, haben ergeben, dass es zur Erreichung
einer hohen kritischen Drehzahl vorteilhaft ist, dass das Produkt aus dem Überhang
in Millimeter und dem Durchmesser des Rotorschaftes in dem Bereich des Tangentialriemens
in Millimeter weniger als 250 beträgt. Bei den bislang bekannten Offenend-Spinnvorrichtungen
war das Produkt aus Überhang und Durchmesser des Rotorschaftes immer über
250. Bei der bereits erwähnten Maschine R20 betrug es beispielsweise 266. Bei
den Versuchen hat sich gezeigt, dass die empirisch ermittelte Kennzahl als Produkt
aus Überhang und Durchmesser zur Beschreibung der Zusammenhänge dienen
kann. Bei einer Größe der Kennzahl von weniger als 250 ergibt sich ein
guter Kompromiss aus widersprüchlichen Anforderungen. Für eine möglichst
hohe kritische Drehzahl wäre es an sich sinnvoll, einen möglichst geringen
Überhang und gleichzeitig einen möglichst großen Durchmesser des
Rotorschaftes vorzusehen. Ein zu großer Durchmesser des Rotorschaftes führt
jedoch bei einem den Rotorschaft antreibenden Tangentialriemen zu einer unzulässigen
Erhöhung der Laufgeschwindigkeit des Riemens. Des Weiteren treten bei größeren
Durchmesser des Rotorschaftes erhöhte Leistungsverluste beispielsweise durch
erhöhte Reibung in den Radiallagern des Spinnrotors auf. Durch die Versuche
wurde bestätigt, dass bei Zahlenwerten aus Überhang multipliziert mit
Durchmesser im Bereich von 200 bis 230 die kritischen Drehzahlen so hoch liegen,
dass sich Betriebszahlen von 180 000 min–1 gut erreichen lassen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Spinnrotor für eine derartige
Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Rotorteller und einem damit drehfest verbundenen
Rotorschaft. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Produkt aus der
Länge des Rotortellers in Millimeter und aus dem Durchmesser des Rotorschaftes
in Millimeter weniger als 195, vorzugsweise im Bereich von 170 bis 190 beträgt.
Ein derartiger Spinnrotor ist vorteilhaft in einer Offenend-Spinnvorrichtung einsetzbar,
die mit Betriebsdrehzahlen von 180 000 min–1 betrieben werden
kann.
Eine weitere Optimierung der Offenend-Spinnvorrichtung für besonders
hohe Betriebsdrehzahlen lässt sich erreichen, wenn das Produkt aus Überhang
in Millimetern und der gesamten Länge des Spinnrotors weniger als 3000 beträgt.
Bei dem Spinnrotor ist es vorteilhaft, wenn das Produkt aus der Länge des Rotortellers
in Millimeter und aus der gesamten Länge des Spinnrotors in Millimeter weniger
als 2400 beträgt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht auf den
Bereich der Lagerung eines Spinnrotors einer Offenend-Spinnvorrichtung,
2 eine Ansicht längs der Schnittfläche II-II
der 1.
Die in den 1 und 2
nur teilweise dargestellte Offenend-Spinnvorrichtung zeigt im Wesentlichen einen
Spinnrotor 1, der in einer Stützscheibenlagerung 2 gelagert
ist und durch einen Tangentialriemen 3 angetrieben werden kann. Der Spinnrotor
1 weist einen Rotorteller 4 auf, in dem der eigentliche Garnbildungsprozess
stattfindet. Dem Rotorteller 4 sind dazu in nicht dargestellter, aber an
sich bekannter Weise Einrichtungen zur Zuführung von Einzelfasern und Einrichtungen
zum Abzug des ersponnenen Garnes aus dem Rotorteller 4 zugeordnet.
Die Stützscheibenlagerung 2 enthält zwei Stützscheibenpaare
5 und 6 mit jeweils zwei Stützscheiben 7 und
8 bzw. 9 und 10. Die Stützscheibenpaare
5 und 6 bilden Keilspalte 11, in denen ein am Rotorteller
4 befestigter Rotorschaft 12 des Spinnrotors 1 radial
gelagert ist. Die jeweils auf einer Seite neben dem Rotorschaft 12 befindlichen
Stützscheiben 7 und 9 bzw. 8 und 10 sind
auf einer gemeinsamen Achse 13 bzw. 14 angeordnet.
Die Stützscheiben 7, 8, 9 und
10 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet. Sie bestehen jeweils aus einem
metallenen scheibenartigen Grundkörper 15, dessen äußere
Umfang mit einem dämpfungsfähigen Laufring 16 versehen ist. Die
vier Laufringe 16 bilden jeweils eine zylindrische Lauffläche
17 für den Rotorschaft 12 des Spinnrotors 1. Dabei
können in nicht dargestellter, aber an sich bekannter Weise eine oder mehrere
Nuten in der Lauffläche 17 vorgesehen sein.
Der Rotorschaft 12 des Spinnrotors 1 ist mit dem
Tangentialriemen 3 belastet, der in Laufrichtung A in Längsrichtung
der Offenend-Spinnmaschine durchläuft und dabei die Spinrotoren 1
wenigstens einer Maschinenseite antreibt. Durch den Andruck des Tangentialriemens
3 werden die Spinnrotoren 1 in den Keilspalten 11 der
Stützscheibenlagerung 2 gehalten. Das dem Rotorteller 4 abgewandte
Ende 18 des Rotorschaftes 12 ist in axialer Richtung gegen ein
Spurlager 19 abgestützt. Dieses Spurlager 19 kann in dargestellter
Weise eine Spurlagerkugel 20 enthalten, gegen die das Ende 18
des Rotorschaftes 12 anläuft. Das Spurlager 19 kann jedoch
alternativ genauso gut auch als Luftlager oder Magnetlager ausgebildet sein.
Die Stützscheiben 7, 8, 9 und
10 sind jeweils mit einer Bohrung versehen, mit der sie auf die als Zapfen
21, 22, 23 und 24 ausgebildeten Endbereichen
der Achsen 13 und 14 aufgesteckt sind. Der Außendurchmesser
der Zapfen 21, 22, 23 und 24 korrespondiert
dabei jeweils zu dem Durchmesser der Bohrung der jeweiligen Stützscheibe
7, 8, 9 und 10. Die Achse 13 bzw.
14 ist dabei Teil einer Wälzlagereinheit 25 bzw.
26. Die Wälzlagereinheit 25 bzw. 26 enthält ein Lagergehäuse
27 bzw. 28, in dem die Achse 13 bzw. 14 gelagert
ist.
Der Spinnrotor 1 ist in der Stützscheibenlagerung
2 fliegend gelagert, wobei der Spinnrotor 1 einen Überhang
X aufweist. Der Überhang X wird von der Vorderkante 29 des Rotortellers
4 bis zum Beginn des Radiallagers, welches hier durch das Stützscheibenpaar
5 gebildet wird, gemessen. Der Überhang X beträgt weniger als
29 mm, vorzugsweise weniger als 27 mm. Das Produkt aus dem Überhang X in Millimeter
multipliziert mit dem Durchmesser D des Rotorschaftes 12 in Millimeter
beträgt weniger als 250, vorzugsweise liegt es jedoch im Bereich von 200 bis
230. Hat der Rotorschaft 12 in nicht dargestellter Weise unterschiedliche
Durchmesser, so ist der Durchmesser D in dem Bereich des Tangentialriemens
3 maßgeblich. Es ist zweckmäßig, wenn der Durchmesser D
im Bereich von 7,8 bis 8,3 mm liegt.
Es ist vorteilhaft, dass das Produkt aus Überhang X in Millimeter
und der gesamten Länge L des Spinnrotors 1 in Millimeter weniger als
3000 beträgt, und vorzugsweise zwischen 2500 und 2900 liegt. Dabei soll die
Länge des Spinnrotors 1 von seiner Vorderkante 29 bis zum
Ende 18 des Rotorschaftes 12 gemessen werden. Bevorzugt liegt
die Länge L im Bereich von 90 bis 105 mm.
Zur Befestigung des Rotortellers 4 an dem Rotorschaft
12 ist die Länge Y des Rotortellers 4 wichtig. Das Produkt
aus der Länge Y des Rotortellers 4 in Millimeter und aus dem Durchmesser
D des Rotorschaftes 12 in Millimeter beträgt weniger als 195 und liegt
vorzugsweise im Bereich zwischen 170 und 190. Das Produkt aus der Länge Y des
Rotortellers 4 in Millimeter und aus der gesamten Länge L des Spinnrotors
1 in Millimeter beträgt weniger als 2400 und liegt vorzugsweise im
Bereich zwischen 2000 und 2300. Durch diese genannten Kombinationen
von Überhang X, Länge L, Durchmesser D und Länge Y lassen sich sehr
hohe Betriebsdrehzahlen im Bereich von 180 000 min–1 mit dem Spinnrotor
1 erreichen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, die
Stützscheibenlagerung 2 für die genannten hohen Betriebsdrehzahlen
zu optimieren und die darin auftretenden Reibungsverluste zu minimieren. Je höher
die Drehzahlen des Spinnrotors 1 sind, um so höher wird auch die Verlustleistung
der Stützscheibenlagerung 2. Zur Verringerung der Reibungsverluste
in den Laufringen 16 der Stützscheiben 7, 8,
9 und 10 kann es vorteilhaft sein, dass die Breite B5 der Stützscheiben
7, 8 des dem Rotorteller 4 zugewandten Stützscheibenpaares
5 größer als die Breite B6 der Stützscheiben 9,
10 des dem Rotorteller 4 abgewandten Stützscheiben paares
6 ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass auf Grund
der fliegenden Lagerung des Spinnrotors 1 die Lagerbelastung des dem Rotorteller
4 zugewandten Radiallagers und somit des Stützscheibenpaares
5 wesentlich größer als die Belastung des Stützscheibenpaares
6 ist. Durch die geringere Breite B6 der Stützscheiben 9
und 10 werden die Verluste im Laufring 16 des Stützscheibenpaares
6 minimiert. Die Breite B5 der Stützscheiben 7,
8 des Stützscheibenpaares beträgt etwa 10 mm, während die
Breite B6 der Stützscheiben 9, 10 des Stützscheibenpaares
etwa 7 mm beträgt.
Um die Verlustleistung, die für den Antrieb der Stützscheibenlagerung
2 benötigt wird, weiter zu minimieren, kann vorgesehen sein, dass
das dem Rotorteller 4 zugewandte Wälzlager der Wälzlagereinheit
25 und 26 einen größeren Durchmesser als das dem Rotorteller
4 abgewandte Wälzlager aufweist. Je kleiner der Durchmesser eines
Wälzlagers ist, um so geringer sind die Reibungsverluste.
Es ist vorteilhaft, dass die beiden Zapfen 21 und
23 der Achse 13 der Wälzlagereinheit 25 unterschiedliche
Durchmesser aufweisen. Die Bohrungen in den Stützscheiben 7 und
9 sind natürlich an die unterschiedlichen Durchmesser der Zapfen
21 und 23 angepasst, so dass eine fehlerhafte Montage der Stützscheiben
7 und 9 auf der Achse 13 verhindert wird. Die Zapfen
22 und 24 der anderen Wälzlagereinheit 26 können
natürlich analog gestaltet sein. Die Durchmesser der Zapfen 21,
22, 23 und 24 sind bevorzugt kleiner als 10 mm und liegen
im Bereich von etwa 8 bis 9 mm. Der Unterschied zwischen dem Durchmesser des Zapfens
21 und 23 bzw. 22 und 24 beträgt etwa 0,5
bis 1 mm. Dadurch wird ein Vertauschen der Stützscheiben 7 und
9 bzw. 8 und 10 sicher ausgeschlossen.
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| Anspruch[de] |
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Offenend-Spinnvorrichtung mit einem antreibbaren Spinnrotor (1),
wobei der Spinnrotor (1) einen Rotorteller (4) und einen Rotorschaft
(12) aufweist, wobei der Spinnrotor (1) an seinem Rotorschaft
(12) in wenigstens einem Radiallager (5) fliegend gelagert ist,
und wobei der Spinnrotor (1) einen von der Vorderkante (29) des
Rotortellers (4) bis zum Beginn des Radiallagers (5) zu messenden
Überhang (X) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhang
(X) weniger als 29 mm, insbesondere weniger als 27 mm, beträgt.
Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Spinnrotor (1) durch einen am Rotorschaft (12) anliegenden
Tangentialriemen (3) antreibbar ist, und dass das Produkt aus dem Überhang
(X) in Millimeter und dem Durchmesser (D) des Rotorschaftes (12) in dem
Bereich des Tangentialriemens (3) in Millimeter weniger als 250 beträgt.
Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Produkt aus dem Überhang (X) und dem Durchmesser (D) im Bereich zwischen
200 und 230 liegt.
Offenend-Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Produkt aus dem Überhang (X) in Millimeter und der
gesamten Länge (L) des Spinnrotors (1) weniger als 3000 beträgt.
Offenend-Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Produkt aus dem Überhang (X) und der Länge (L)
im Bereich zwischen 2500 und 2900 liegt.
Offenend-Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rotorschaft (12) radial in Keilspalten (11)
von zwei in axialer Richtung im Abstand voneinander angeordneten Stützscheibenpaaren
(5, 6) gelagert ist, wobei die Breite (B5) der Stützscheiben
(7, 8) des dem Rotorteller (4) zugewandten Stützscheibenpaares
(5) größer als die Breite (B6) der Stützscheiben (9,
10) des dem Rotorteller (4) abgewandten Stützscheibenpaares
(6) ist.
Spinnrotor (1) für eine Offenend-Spinnvorrichtung mit
einem Rotorteller (4) und einem damit drehfest verbundenen Rotorschaft
(12), dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus der Länge (Y) des
Rotortellers (4) in Millimeter und aus dem Durchmesser (D) des Rotorschaftes
(12) in Millimeter weniger als 195 beträgt.
Spinnrotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt
aus der Länge (L) und dem Durchmesser (D) im Bereich zwischen
170 und 190 liegt.
Spinnrotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Produkt aus der Länge (Y) des Rotortellers (4) in Millimeter und aus
der gesamten Länge (L) des Spinnrotors (1) in Millimeter weniger als
2400 beträgt.
Spinnrotor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass das Produkt aus der Länge (Y) und der Länge (L) im Bereich zwischen
2000 und 2300 liegt.
Wälzlagereinheit (25; 26) zur Lagerung von zwei
Stützscheiben (7, 9; 8, 10) auf einer gemeinsamen
Achse (13; 14) in einem Lagergehäuse (27;
28), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zapfen (21,
23; 22, 24) einer Achse (13; 14) unterschiedliche
Durchmesser aufweisen.
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