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Anlage zur Eingabe vom 7.5.1975 Pat/l2 . 463/vB-Hx.
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Auflösewalze.
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Die Erfindung betrifft eine Auflösewalze für Offen-End-Spinnmaschinen.
Auflösewalzen für Offen-End-Spinnmaschinen werden im allgemeinen als Stachelwalzen
oder -garnituren ausgeführt, d.h. ein Walzenkörper wird am Umfang mit Nadeln oder
einem Sägezahnband versehen und als Auflösewalze in die Kammer einer Offen-End-Spinamaschine
eingesetzt. Dieser Kammer wird über Abzugswalzen ein Faserband zugeführt, das durch
die Auflösewalze aufgelöst wird. Die einzelnen Fasern passieren den Faserleitkanal,
lagern sich ringförmig in den daran anschließenden Rotor ab, werden von hier durch
eine Abzugsdüse abgezogen und auf eine Spule aufgewickelt. Bei Woll- und Baumwollfasern
funktioniert das Auflösen des Faserbandes in vielen Fällen ohne größere Schwierigkeiten.
Werden jedoch Chemiefasern eingesetzt, insbesondere solche, die einen gewissen Pigmentanteil
aufweisen, wie es zum Mattierten von Fasern durchaus üblich ist, so ergeben sich
gerade an der Auflösewalze erhebliche Verschleißprobleme. Die Standzeit einer Auflösewalze,
die mit gehärteten Stahlnadeln bestückt ist, beträgt normalerweise, wenn Baumwollfasern
versponnen werden, etwa 1 Jahr. Beim Verspinnen von Chemiefasern, insbesondere beim
Verspinnen von Polyesterfasern reduziert sich diese Standzeit auf wenige Wochen
und verringert sich weiterhin auf wenige Tage, wenn stark pigmentierte Polyesterfasern
eingesetzt werden. Ein analoges Verhalten ist bei allen anderen Shemiefasern zu
beobach-Nuten.
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Der Erfindung lag damit die Aufgabe zu Grunde, eine Auflösewalze zu
schaffen, die den erhöhten Anforderungen, die Chemiefasern, insbesondere pigmentierte
und spinngefärbte Fasern an dieses Verschleißteil stellen, gewachsen ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Auflösewalze für Offen-End-Spinnmaschinen
dadurch gelöst, daß die Auflösewalze aus einer Vielzahl am Umfang des Walzenkörpers
angeordneten, sich im wesentlichen parallel zur Achse erstreckenden Kämmen aus Sinterkeramik
besteht.
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Sinterkeramik ist bekanntlich um ein Vielfaches verschleißfester als
die gehärteten Stahlnadeln, die bisher für die Auflösewalzen eingesetzt wurden.
Man hat deshalb auch versucht, eine Walze mit Saphirstiften auszurüsten. Es ergab
sich dabei jedoch ein derart ungeheurer Aufwand, u.a. bei der Befestigung der einzelnen
Saphirnadeln, daß das Projekt nicht durchgeführt wurde.
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Statt einzelne Nadeln im Walzenkörper anzuordnen, wird durch die Erfindung
vorgeschlagen, einen Kamm aus Sinterkeramik zu fertigen und eine Vielzahl dieser
Dämme am Umfang des Walzenkörpers zu befestigen. Die Kämme bestehen dabei aus einer
Vielzahl von Zähnen, die gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
einen Sptzenwinkel zwischen 7 und 25 Grad aufweisen. Durch das Zusammenfassen der
einzelnen Zähne zu einem Kamm, der die Form eines flachen Sägeblattes aufweist und
auch nur eine relativ geringe Stärke besitzt, wird ein Einbauteil geschaffen, das
sich mit relativ wenig Aufwand montieren läßt. Die einzelnen Kämme werden dabei
vorteilhaft so hintereinander auf dem Walzenkörperumfang angeordnet, daß die Zähne
des nachfolgenden Kammes teilweise durch die Zähne des vorausgehenden überdeckt
sind, so daß Zahn und Zahnlücken am Umfang der Auflösewalze mehr oder weniger spiralförmig
verlaufen. Eine andere Variante besteht darin, daß sich Zähne-mit Zahnlücken decken.
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Der Spitzenwinkel des einzelnen Zahnes soll nicht wesentlich unter
7 Grad liegen, weil dann die Formgebung des Kammes erhebliche Schwierigkeiten macht,
d.h. daß eine relativ hohe Ausstoßquote erreicht wird, wenn unte-halb des angegebenen
Wertes gearbeitet werden soll. Spitzenwinkel oberhalb 25 Grad weisen wiederum den
Nachteil auf, daß durch sie nur ein ungenügendes Kämmen des zugeführten Faserstranges
erfolgt und damit nicht das gewünschte Auflösen in Einzelfasern erreicht wird, sondern
ein Zerschlagen der Fasern auftritt.
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Um die Fasern bei der Auflösung ferner zu schonen, sind gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Zahnspitzen und die Zahnfüße der Kämme
gerundet. Der Rundungsradius für die Zahnspitzen liegt dabei vorteilhaft zwischen
r = o,l und o,3; der Rundungsradius für die Zahnfüße bei R = 1,8 bis 3 mm.
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Selbstverständlich hat die Rundung auch auf die Standzeit der Keramik
erheblichen Einfluß, da durch das Vermeiden von scharfen Kanten an den obergängen,
also insbesondere am Zahnfuß eine Rißbildung verhindert wird.
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Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, die Eingriffsfront
der Zähen ballig auszubilden, da durch diese ballige Ausbildung die Fasern besonders
geschont werden. Die ballige Seite der Zähne bildet dabei die Eingriffsfront, die
den Fasern zugewandt ist, so daß die Fasern zunächst verteilt und erst im Anschluß
danach aus dem Verbund des Faserbandes gerissen werden.
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Bei einer Serienfertigung der Kämme wird diese Balligkeit in das Werkzeug
eingebracht, d.h. daß ein'separater Bearbeitungsaufwand entfällt, da die entsprechende
Preßform die exakten Maße des später noch zu sinternden Teiles aufweist. Gemäß einer
weiteren sehr zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist die der balligen Zahnseite
gegenüber angeordnete Zahnfläche eine Abschrägung auf, so daß ein relativ spitzer
Zahn entsteht.
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Die mit dem Faserband in Eingriff stehende Fläche wird dadurch verringert,
was zu einer weiteren Schonung des Faserbandes führt.
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Ein ganz wesentlicher Punkt der vorliegenden Erflniunt ist, daß die
Kämme im Walzenkörper gegenüber den Walzenkörperradien zwischen 5 und 25 Grad in
Walzendrehrichtung geneigt sind.
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Der Faserdurchsatz wird durch die Neigung der Kämme bei gleicher Drehzahl
der Auflösewalze gesteigert, da diese auf Grund des günstigeren Angriffswinkels
mehr Fasern mitnimmt und dadurch vom Faserstrang trennt. Desweiteren werden die
Fasern durch die Neigung stärker geschont. Als günstigster Neigungsbereich hat sich
der Bereich zwischen lo und 15 Grad erwiesen.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kämme
in Nuten des Walzenkörpers geführt sind, wobei gemäß einer weiteren zweckmäßigen
Ausgestaltung der Erfindung die Kämme durch Ubergreifen der Ringscheiben gehalten
werden.
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Das Einbringen von Nuten in einen Walzenkörper ist eine recht simple
Aufgabe und schnell mit einem Scheibenfräser zu lösen.
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Es ist dabei auch möglich, die Nuten unter bestimmten Winkeln einzubringen,
so daß nicht etwa kompliziert ausgestaltete Kämme eingesetzt werden müssen, sondern
zur Erreichung des gewünschten Neigungswinkels zwischen 5 und 25 Grad gleich die
Nuten unter diesem Winkel in den Walzenkörper eingefräst werden. Die aus Sinterkeramik
bestehenden Kämme sind flächig geschliffen und können dadurch spielfrei in die Nuten
eingefügt werden. Es ergibt sich dadurch auch die Möglichkeit, einzelne Kämme auszutauschen,
ohne daß der Walzenkörper als solcher ersetzt werden muß. Um ein Herausschleudern
der in die Nuten eingesetzten Kämme zu verhindern und gleichzeitig die Kämme in
Achsrichtung auszurichten, so daß die gegeneinander verschobene Zahnfolge oder der
spiralige Umlauf der Zähne gewährleistet ist, sind beide Stirnflächen des Walzenkörpers
mit Ringscheiben versehen.
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Die Ringscheiben übergreifen einige mm der Kammstirnseiten, wobei
zur Sicherung der äußeren Kammzähne gegen eventuelle Stöße oder Schläge beim Transport
oder beim Einsetzen der Auflösewalze in die Spinnmaschine, der Außendurchmesser
der Ringscheiben so gewählt ist, daß die eingesetzten Kämme nicht darüber
hinausragen.
Der übergreifende Absatz der Ringscheiben bildet gleichzeitig den Anschlag der Kämme
und fixiert Fie dadurch in ihrer Lage bei den hohen Drehzahlen, die die Auflösewalze
hat.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß mindestens zwischen einer Stirnfläche der Kämme und einer Ringscheibe ein Ring
aus elastischem Material angeordnet ist. Durch die Anordnung eines Ringes aus elastischem
Material ergibt sich nicht nur eine gewisse Klemmwirkung. Es wird gleichzeitig dafür
gesorgt, daß die unterschiedliche Wärmedehnung, die die beiden miteinander in Eingriff
stehenden Materialien besitzen, ausgeglichen wird. Bekanntlich liegt die Wärmeausdehnung,
d.h. der Wärmeausdehnungskoeffizient für Metall, vorzugsweise wird in diesem Falle
Aluminium oder ein gleichwertiges Leichtmetall eingesetzt, wesentlich höher als
der Ausdehnungskoeffizient von Sinterkeramik, d.h. daß mit zunehmender Erwärmung
der Auflösewalze ein Ausdehnen des Metalls auftritt und dadurch sich zwischen Stirnfläche
und Ringscheibe ein Spalt bilden würde, wenn nicht wenigstens einseitig die Stirnflächen
aller Kämme durch einen Ring aus elastischem Material angepreßt würden, der diese
unterschiedliche Wärmedehnung ausgleicht.
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Als Sinterkeramik für die Kämme wird vorzugsweise eine Oxidkeramik
mit über 9o % ihrer theoretischen Dichte eingesetzt.
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Unter Oxidkeramik sind dabei die Sinterprodukte von hochschmelzenden
Metalloxiden, wie Titanoxid, Zirkonoxid, Berylliumoxid und Aluminiumoxid zu verstehen,
denen noch gezielt Zusätze zugefügt werden können, beispielsweise Magnesiumoxid
und/oder Metalloxide magnesiumähnlicher Metalle, wie Cadmium, Yttrium, Ytterbium,
Lanthan und Zink. Sehr wesentlich ist dabei, daß die Sinterung so erfolgt, daß der
dadurch erhaltene Oxidkeramikkörper über 9o % seiner theoretischen Dichte erreicht.
Mit zunehmender Annäherung an den theoretischen Wert
gewinnen alle
Oxidkeramikkörper wesentlich verbesserte Eigenschaften, was voraussichtlich auf
das dichtere Korngefüge und damit einem festeren Verbund des einzelnen Kornes zum
Nachbarkorn zurückzuführen ist.
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Als bevorzugter Oxidkeramikstoff wird ein Aluminiumoxid mit einer
mittleren Korngröße zwischen 3 und 10/um, einer Reinheit von über 96 % eingesetzt.
Ein solches Material, das eine Dichte 2 von 3,70 g/cm aufweist, besitzt eine außergewöhnlich
hohe Standfestigkeit und ist damit praktisch für den vorgesehenen Einsatzzweck völlig
verschleißfest. Im einzelnen weist es folgende Werte auf: Dichte 3,70 - 3,98 g/cm3
mittlere Korngröße 3 - 10 /um Biegefestigkeit 25 - 35 kp/mm2
Nachstehend
wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung schematisch eine Spinnstelle
einer Offen-End-Rotor-Spinnmaschine.
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Fig. 2 zeigt die Auflösewalze in der Ansicht, teilweise aufgebrochen;
Fig. 3 im Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 ist eine Ausschnittsvergrößerung
aus dem oberen Bereich der Fig. 9.
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Das Faserband 1 wird durch Einzugswalzen 2 kontinuierlich der Auflösewalzenkammer
26 zugeführt. In der Auflösewalzenkammer 26 rotiert mit hoher Geschwindigkeit die
Auflösewalze 5, die die Fasern aus dem Faserband 1 herauskämmt, aufrichtet und durch
den Faserleitkanal 6 in Form von Einzelfasern 7 in den Rotor 8 schleudert. Der Austritt
der Einzelfasern 7 wird dabei durch den Schieber 3 geregelt, der gleicezeitig die
Iiufteintrittsöffnung 4 begrenzt und damit die Öffnung 4, durch die Staub und Fremdmaterial
aus-dem Faserband 1 abgeschieden wird.
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Der Rotor 8 läuft mit einer Geschwindigkeit, die bei ca.
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40.000 Umdrehungen/Min. liegt. In ihm formiert sich aus den zugeschleuderten
Einzelfasern 7 ein Faserring, der kontinuierlich durch die Abzugsdüse 9, die mit
dem Abzugsrohr lo starr verbunden ist, in Form des Garnes 11 abgezogen wird.
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Das Garn 11 passiert den Fadenwächter 12, wobei der Abzug des Garnes
11 durch die Abzugswalzen 13 erfolgt. Nach Passieren des Badenfubrers 14 wird das
Garn 11 auf der Spule 15 aufgewickelt. Die Geschwindigkeit des Garnes 11 liegt dabei
bei ca. 150 m/Min.
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Die Auflösewalze 5 besteht aus dem Walzenkörper 16, der in etwa eine
zylindrische Form aufweist und mit Nuten 20 versehen
ist. Die Nuten
20 sind um den WinkelCC entsprechend lo Grad gegenüber den Radialen des Walzenkörpers
16 in Drehrichtung (Pfeil) der Auflösewalze 5 geneigt. Die Nutbreite beträgt 2,2
mm. Die Nuttiefe 7,5 mm. Alle Nuten 20 sind parallel zueinander und parallel zur
Achse des Walzenkörpers 16 eingebracht.
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Der Walzenkörper 16 weist einen Durchmesser von 55 mm bei einer maximalen
Breite von 27,5 mm auf. Er ist zweifach abgesetzt, um beidseitig die Ringscheiben
17 aufzunehmen, welche die Kämme 21 in den Nuten 20 über Schultern 24 fixieren.
Die Ringscheiben 17 weisen einen Außendurchmesser von 60 mm auf und schließen damit
bündig mit den eingesetzten Kämmen 21 ab.
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Die Kämme 21 liegen mit ihren Stirnflächen 23 einseitig an einer Ringscheibe
17 und gegenseitig an dem Ring 19 aus elastischem Material an. Die Ringscheiben
17 sind mittels der Senkschrauben 18 mit dem Walzenkörper 16 verschraubt und übergreifen
mit ihren Schultern 24 die im oberen Bereich 25 ausgesparten Kämme 21, so daß auch
bei den hohen Drehzahlen von 40.000 U/Min. und damit hohen Zentrifugalkräften der
Auflösewalze 5 die Kämme 21 sicher in den Nuten 20 gehalten werden. Die Fortsätze
27 der Kämme 21 können hierzu mit einem Radius von ca.
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lo mm an ihrer Fixierungskontur 28 leicht ballig ausgeführt sein.
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Die Kämme 21 weisen bei einer Breite von 24 mm, wobei diese-Breitenangabe
die von der Ringscheibe 17 übergriffenen Stiraflächen 23 der Kämme 21 einschließt,
sieben Zähne 22 auf, die einen Sptzenwinkel (3 von ca. 20 Grad besitzen. Die Spitzen
der Zähne 22 sind mit dem Radius r = o,3 mm verrundet. Die Zahnfüße durch den Radius
R = o,8 mm miteinander verbunden.