DE19705607A1

DE19705607A1 - Offenend-Spinnvorrichtung

Info

Publication number: DE19705607A1
Application number: DE19705607A
Authority: DE
Inventors: Manfred Knabel; Erich Bock; Edmund Schuller
Original assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Current assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1997-09-11
Also published as: CZ287255B6; CZ57797A3; DE59700010D1; EP0794273B1; TW366370B; US5730532A; SK27897A3; EP0794273A1

Description

Aus der DE-A 39 42 612 ist eine Offenend-Spinnvorrichtung bekannt, bei der ein Spinnrotor über seinen Schaft durch Stützscheiben gelagert ist und auf den eine axial wirkende Kraft ausgeübt wird, wobei die axiale Abstützung des Rotorschaftes über ein aerostatisches Axiallager erfolgt. Dieses aerostatische Axiallager besitzt eine Lagerplatte, mit der das Schaftende zusammenarbeitet. Der Luftaustritt erfolgt aus der Lagerplatte und bildet ein Luftpolster zwischen dem Rotorschaft und der Lagerplatte. Diese ergibt zusammen mit dem Ende des Rotorschaftes durch geeignete Werkstoffe eine reibungsarme Werkstoffpaarung. Dies z. B. mittels einer Lagerplatte aus einem Kohlenstoffwerkstoff, die mit einem Rotorschaft aus Stahl zusammenarbeitet, dessen Lagerfläche plan geschliffen ist und eine geringe Rauhtiefe aufweist. Unter einem Kohlenstoffwerkstoff wird dabei im wesentlichen Kohlegrafit verstanden, daneben sind aber auch andere geeignete Kohlenstoffwerkstoffe mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften denkbar.

Im Normalbetrieb erfolgt zwischen Rotorschaft und Lagerplatte keine Berührung, so daß an sich ein verschleißfreies Axiallager vorliegt. Beim Betrieb von Offenend- Spinnrotoren treten jedoch zeitweise derart rauhe Betriebsbedingungen auf, z. B. durch Unwucht im Spinnrotor, daß eine Berührung zwischen dem Schaftende und der Lagerplatte des aerostatischen Axiallagers erfolgt. Diese Berührung bedeutet zwar keineswegs, daß das aerostatische Lager beschädigt wird, da es bei der bekannten Offenend-Spinnvorrichtung mit einer reibungsarmen Werkstoffpaarung ausgestattet ist. Gleichwohl bewirkt jede Berührung zwischen Rotorschaft und der Lagerplatte des Axiallagers einen geringen Verschleiß am Axiallager, der letztlich eine Begrenzung der Lebensdauer zur Folge hat.

Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, eine Offenend-Spinnvorrichtung der Eingangs genannten Art derart auszubilden, daß der Verschleiß weiter verringert wird, wobei trotzdem der Kostenaufwand sehr niedrig bis unbedeutend sein soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Offenend-Spinnvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Ausbildung der Lagerfläche des Schaftes aus einem Karbid wird erreicht, daß der Verschleiß am Axiallager, d. h. der Verschleiß der Lagerplatte wesentlich verringert wird. Ein Kohlenstoffwerkstoff bietet zusammen mit einem Karbid eine besonders vorteilhafte, reibungsarme und verschleißarme Werkstoffpaarung. Die Lebensdauer einer Offenend-Spinnvorrichtung mit einem aerostatischen Axiallager kann durch die erfindungsgemäße Ausbildung wesentlich verlängert werden. Besonders günstig ist die Verwendung eines Borkarbids, da dies eine sehr hohe Härte aufweist und einen geringen Verschleiß des Kohlenstoffwerkstoffs bewirkt. Besonders günstig ist als Werkstoff für die Lagerfläche des Schaftes Siliziumkarbid einsetzbar. Dies bildet zusammen mit dem Kohlenstoffwerkstoff der Lagerfläche des Axiallagers eine besonders günstige, reibungsarme und auch bei Belastung besonders verschleißarme Werkstoffpaarung. Durch die Anordnung eines Ansatzes am Ende des Rotorschaftes, der aus einem Karbid besteht, kann die Werkstoffpaarung unabhängig vom Werkstoff des Rotorschaftes ausgebildet werden. Besonders kostengünstig ist die Ausführung, wenn gemäß weiterer vorteilhaften Ausgestaltung die Lagerfläche des Rotorschaftes mit einem Karbid beschichtet ist. Besonders günstig ist die Ausbildung der Lagerfläche des Schaftes, wenn sie aus einer plan geschliffenen Fläche besteht, die beschichtet ist. Dadurch wird erreicht, daß die Beschichtung sehr dünn aufgebracht werden kann und gleichzeitig ist gewährleistet, daß die geometrischen Verhältnisse im Axiallager günstig sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lagerfläche des Schaftes mit einem Karbid beschichtet wird, das in einer Metallmatrix, insbesondere einer Nickelmatrix eingelagert ist. Dadurch wird erreicht, daß auf einfache und kostengünstige Art und Weise das Schaftende mit einer Karbid-Lauffläche ausgestaltet werden kann. Es hat sich gezeigt, daß es für eine wesentliche Verbesserung der Lebensdauer des Axiallagers genügt, wenn die Lauffläche derart beschichtet ist. Es ist offensichtlich nicht erforderlich, daß die gesamte Lauffläche aus Karbid besteht. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn durch einen genügenden Karbidanteil im Beschichtungsbad dafür gesorgt wird, daß die Lagerfläche des Rotorschaftes wenigstens zu 20% ihrer Lauffläche aus Karbid besteht. Dieser Anteil genügt bereits, um wesentliche Verbesserungen der Standzeiten des Axiallagers zu erreichen. Vorteilhaft besteht die Lagerfläche zu 25% bis 50% aus Karbid. Besonders günstig ist es, wenn die Beschichtung Siliziumkarbid enthält. Vorteilhafterweise kann in einem Arbeitsgang auch zusätzlich der restliche Schaft mit beschichtet werden, so daß die übrigen Bereiche des Schaftes verschleißfest sind, ohne daß zusätzliche Kosten entstehen. Eine Korngröße der Karbidkörner der Beschichtung zwischen 2 µm und 6 µm läßt sich besonders gut in die Metallmatrix integrieren und ergibt zugleich gute Laufeigenschaften. Günstige mechanische Eigenschaften hat die Beschichtung bei einer Dicke zwischen 10 µm und 30 µm.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zeichnerischer Darstellungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Offenend-Spinnvorrichtung im Schnitt;

Fig. 2a einen Schnitt durch das Axiallager;

Fig. 2b eine Draufsicht auf die Lagerplatte des Axiallagers;

Fig. 3 das freie Ende eines Rotorschaftes;

Fig. 4 einen Rotorschaft mit einem Ansatz;

Fig. 5 einen Schnitt durch die Lagerfläche des Rotorschaftes mit einer Beschichtung aus Karbidkörnern, die in Nickel eingelagert sind.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß ausgestaltete Offenend-Spinnvorrichtung im Schnitt gezeigt. Die wesentlichen Bestandteile sind der Spinnrotor 1 mit seinem Schaft 11 und dem Rotorteller 12, das Rotorgehäuse 2 mit der Rotorgehäuseabdichtung 21, der Lagerbock 3 mit einer Aufnahme 31 für das Axiallager 6 und einer Aufnahme 32 für die Lagerung der Stützscheiben 4, sowie die Stützscheiben 4 selbst, zur Aufnahme des Rotorschaftes 11. Ferner sind das Antriebsmittel 5, ein Tangentialriemen, und das Axiallager 6 zur axialen Abstützung des Rotorschaftes 11 dargestellt. Der Rotorschaft 11 reicht mit seinem den Rotorteller 12 tragenden Ende in das Rotorgehäuse 2 durch die Bohrung der Rotorgehäusedichtung 21 hindurch. Das Axiallager 6 ist in einer Stellschraube 61 angeordnet und liegt dem freien Ende 111 des Rotorschaftes 11 gegenüber. Die Aufnahme 31 besitzt eine Bohrung mit einem Gewinde, in das die Stellschraube axial einjustierbar eingeschraubt ist. Zur Fixierung dient eine Kontermutter. Am anderen Ende der Stellschraube 61 ist der Anschluß 62 für die Zuführung der Druckluft zum Axiallager 6 angeordnet. Zwischen diesem und dem Schaftende 111 erstreckt sich der Lagerspalt 630. Auf Spinnrotoren von gattungsgemäßen Offenend- Spinnvorrichtungen wird in bekannter Weise eine axiale Kraft aufgebracht, die sich über das freie Ende 111 des Rotorschaftes 11 abstützt. Die axiale Kraft auf den Rotor bzw. Rotorschaft wird bei der in Fig. 1 gezeigten Offenend-Spinnvorrichtung durch in bekannter Weise schief gestellte Stützscheiben 4 aufgebracht. Ebensogut ist es aber auch möglich, die axiale Kraftkomponente, z. B. über einen schräg zum Rotorschaft verlaufenden Antriebsriemen oder auch eine schräg gestellte Andrück- oder Treibscheibe, aufzubringen. Die Offenend-Spinnvorrichtung ist auf der Aufnahme 33, die Teil der dazugehörigen Spinnmaschine ist, befestigt.

Fig. 2a zeigt eine Stellschraube 61 und eine darin angeordnete Lagerplatte 63 eines aerostatischen Axiallagers 6. Zum Austritt der Luft in den Lagerspalt besitzt die Lagerplatte 63 mehrere Bohrungen 7. Eine Drosselvorrichtung 8, die aus einem Sinterwerkstoff besteht, ist den Bohrungen vorgeschaltet, wodurch das Lager eine hohe Steifigkeit erhält, da die kurzen Luftsäulen in den Bohrungen kaum kompressibel sind.

Fig. 2b zeigt die Lagerplatte 63 von Fig. 2a in der Draufsicht. Die Bohrungen 7 sind auf einer Kreislinie mit Abstand zum Mittelpunkt gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Lagerplatte 63 besteht aus einem Kohlenstoffwerkstoff, wie z. B. Kohlegraphit. Beispielsweise kann die Lagerplatte auch aus einem verkokten oder graphitierten Kohlenstoff bestehen sowie aus einem kunstharzgebundenen Kohlegrafit-Werkstoff.

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schaftende 111, das mit der Lagerplatte des Axiallagers zusammenarbeitet. Das Schaftende 111 besitzt eine plan geschliffene Fläche 115, die mit einem Karbidwerkstoff beschichtet ist. Dies kann z. B. Borkarbid oder Siliziumkarbid sein. Für das leichtere Austauschen des Spinnrotors besitzt das Schaftende 111 im Bereich der Flächen 115 einen etwas geringeren Durchmesser als der übrige Schaft, wodurch der Rotorschaft beim Einsetzen des Rotors in die Offenend-Spinnvorrichtung leichter in den Keilspalt der Stützscheiben hineingeschoben werden kann.

Fig. 4 zeigt das freie Ende 111 eines erfindungsgemäß ausgestalteten Rotorschaftes bei dem dieses einen Ansatz 113 trägt, der aus einem Karbidwerkstoff besteht. Dies kann z. B. Borkarbid oder Siliziumkarbid sein. Der Ansatz 113 ist über geeignete Verbindungsmittel, z. B. einen Klebstoff in das entsprechend vorbereitete Ende des Rotorschaftes eingefügt und befestigt. Die Lagerfläche 115 ist ebenso wie die aus einer Beschichtung bestehenden Lagerfläche 115, von Fig. 3, plan ausgebildet und mit einer geringen Rauhtiefe ausgestaltet. Dies gewährleistet zusammen mit dem Karbidwerkstoff, daß nur ein sehr geringer Verschleiß an der Lagerplatte erfolgt. Neben dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Ansatzes kann dieser auch ohne Formschluß mit dem Schaft verbunden sein. Das z. B. dadurch, daß der Ansatz mit einer ebenen Fläche auf der ebenso gestalteten Fläche des Rotorschaftendes aufgebracht ist. Die Befestigung kann dabei beispielsweise mittels eines Klebstoffs erfolgen.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das freie Ende eines erfindungsgemäß ausgestalteten Rotorschaftes, dessen Lagerfläche 115 aus Karbidkristallen 7 besteht, die in einer metallischen Matrix 71, die hier vorteilhaft aus Nickel besteht, eingelagert sind. Obwohl hier nicht die gesamte Lagerfläche 115 aus Karbid besteht, so hat sich doch gezeigt, daß es bereits mit einer derartigen Beschichtung möglich ist, die günstigen Laufeigenschaften zwischen einem Karbidwerkstoff und einer Lagerplatte 63 aus Kohlenstoffwerkstoff zu realisieren. Es hat sich gezeigt, daß bereits bei einem Flächenanteil von 20% des Karbids an der gesamten Lagerfläche 115 dafür ausreichend ist. Diese Art der erfindungsgemäßen Ausbildung der Offenend-Spinnvorrichtung hat darüber hinaus den Vorteil, daß nicht nur die Lagerfläche 115 des Rotorschaftes 11 mit z. B. Siliziumkarbid beschichtet werden kann, sondern darüber hinaus in einem Arbeitsgang vorteilhafterweise auch die übrige Oberfläche des Rotorschaftes, um diesen durch die Beschichtung mit Siliziumkarbid vor Verschleiß zu schützen. Dieser Verschleiß tritt z. B. im Bereich des Tangentialriemens 5, im Bereich der Stützscheiben 4 oder auch im Bereich einer nicht gezeigten Bremse auf.

Claims

1. Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor, der über seinen Schaft durch Stützscheiben gelagert ist, auf den eine axial wirkende Kraft ausgeübt wird, die sich über den Schaft an einem aerostatischen Axiallager abstützt, wobei die Lagerfläche des Axiallagers aus einem Kohlenstoffwerkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Axiallager (6) zusammenwirkende Lagerfläche (115) des Schaftes (11) wenigstens teilweise aus einem Karbid besteht.

2. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbid Borkarbid ist.

3. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbid Siliziumkarbid ist.

4. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbid in Form eines Ansatzes (113) am Schaft (11) angebracht ist.

5. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (115) des Schaftes (11) mit einem Karbid beschichtet ist.

6. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (115) des Schaftes (11) eine plan geschliffene Fläche ist, die beschichtet ist.

7. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem Karbid besteht, das in eine Metallmatrix eingelagert ist.

8. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix eine Nickelmatrix ist.

9; Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Lagerfläche (115) des Rotorschaftes (11) wenigstens zu 20% aus Karbid besteht.

10. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (115) des Rotorschaftes (11) zwischen 25% und 50% aus Karbid besteht.

11. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbid eine Korngröße von 2 mm bis 6 mm besitzt.

12. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Dicke zwischen 10 µm und 30 µm hat.

13. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbid Siliziumkarbid ist.

14. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die übrige Oberfläche des Rotorschaftes (11), wenigstens teilweise, ebenfalls mit einem Karbid beschichtet ist.