EP0794273B1 - Offenend-Spinnvorrichtung - Google Patents

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EP0794273B1
EP0794273B1 EP97102380A EP97102380A EP0794273B1 EP 0794273 B1 EP0794273 B1 EP 0794273B1 EP 97102380 A EP97102380 A EP 97102380A EP 97102380 A EP97102380 A EP 97102380A EP 0794273 B1 EP0794273 B1 EP 0794273B1
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EP
European Patent Office
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carbide
open
spinning device
end spinning
shaft
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EP97102380A
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Manfred Knabel
Erich Bock
Edmund Schuller
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Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Original Assignee
Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/04—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques imparting twist by contact of fibres with a running surface
    • D01H4/08—Rotor spinning, i.e. the running surface being provided by a rotor
    • D01H4/12—Rotor bearings; Arrangements for driving or stopping

Definitions

  • the object of the present application is to provide an open-end spinning device Form mentioned in such a way that the wear is further reduced is, although the cost should be very low to insignificant.
  • This object is achieved according to the invention with an open-end spinning device solved the features of claim 1.
  • a carbon material together with a carbide offers one Particularly advantageous, low-friction and low-wear material pairing.
  • the Lifespan of an open-end spinning device with an aerostatic thrust bearing can be significantly extended by the training according to the invention.
  • the use of a boron carbide is particularly favorable since this is a very high one Has hardness and causes little wear of the carbon material.
  • Silicon carbide is particularly favorable as a material for the bearing surface of the shaft applicable. Together with the carbon material, this forms the bearing surface of the Axial bearings a particularly cheap, low-friction and even under load particularly low-wear material pairing.
  • the bearing surface of the rotor shaft with a carbide is coated.
  • the design of the bearing surface of the shaft is particularly favorable, if it consists of a flat surface that is coated. Thereby is achieved that the coating can be applied very thin and at the same time it is ensured that the geometric conditions in the thrust bearing are cheap.
  • a carbide is coated, which is in a metal matrix, in particular one Nickel matrix is stored. This ensures that simple and cost-effective way the shaft end with a carbide tread can be designed.
  • the tread is like this is coated. It is obviously not necessary for the entire tread consists of carbide. It is particularly advantageous if by sufficient carbide content in the coating bath is ensured that the Bearing surface of the rotor shaft at least 20% of its tread made of carbide consists. This share is already sufficient to make significant improvements to the Achieve downtimes of the thrust bearing.
  • the storage area is advantageously 25% up to 50% made of carbide. It is particularly favorable if the coating is silicon carbide contains.
  • the rest can also be added in one operation Shaft coated with, so that the remaining areas of the shaft are wear-resistant without incurring additional costs.
  • a grain size of Carbide grains of the coating between 2 ⁇ m and 6 ⁇ m are particularly good in integrate the metal matrix and at the same time result in good running properties.
  • Cheap the coating has mechanical properties with a thickness between 10 ⁇ m and 30 ⁇ m.
  • the main components are the spinning rotor 1 with its Shaft 11 and the rotor plate 12, the rotor housing 2 with the Rotor housing seal 21, the bearing block 3 with a receptacle 31 for the Thrust bearing 6 and a receptacle 32 for the support of the support disks 4, as well as the Support discs 4 themselves, for receiving the rotor shaft 11. Furthermore, these are Drive means 5, a tangential belt, and the axial bearing 6 for axial support the rotor shaft 11 shown.
  • the rotor shaft 11 extends with its Rotor plate 12 bearing end in the rotor housing 2 through the bore of Rotor housing seal 21 through.
  • the thrust bearing 6 is in an adjusting screw 61 arranged and is opposite the free end 111 of the rotor shaft 11.
  • the Recording 31 has a bore with a thread into which the set screw is screwed in axially adjustable. A lock nut is used for fixation.
  • the connection 62 At the the other end of the screw 61 is the connection 62 for the supply of Compressed air to the axial bearing 6 is arranged. Between this and the shaft end 111 extends the bearing gap 630.
  • On spinning rotors of generic open-end spinning devices an axial force is applied in a known manner, which is is supported via the free end 111 of the rotor shaft 11.
  • the axial force on the The rotor or rotor shaft is in the open-end spinning device shown in Figure 1 applied by supporting disks 4 which are skewed in a known manner.
  • the axial force component e.g. over a sloping to the Drive shaft running through the rotor shaft or an inclined pressure or Traction sheave to apply.
  • the open-end spinning device is on the Recording 33, which is part of the associated spinning machine, attached.
  • FIG. 2a shows an adjusting screw 61 and a bearing plate 63 arranged therein an aerostatic thrust bearing 6. Has air to escape into the bearing gap the bearing plate 63 a plurality of bores 7.
  • a throttle device 8, which consists of a Sintered material is upstream of the holes, which makes the bearing receives high rigidity, since the short air columns in the holes hardly are compressible.
  • Figure 2b shows the bearing plate 63 of Figure 2a in plan view.
  • the holes 7 are evenly distributed on a circular line at a distance from the center arranged.
  • the bearing plate 63 is made of a carbon material, e.g. Coal graphite.
  • the bearing plate can also be from a coked or graphitized carbon and a synthetic resin bond Carbon graphite material.
  • FIG. 3 shows a shaft end 111 designed according to the invention, which with the Bearing plate of the thrust bearing works together.
  • the shaft end 111 has one flat ground surface 115, which is coated with a carbide material. This can e.g. Boron carbide or silicon carbide.
  • the shaft end 111 has a little in the area of the surfaces 115 smaller diameter than the rest of the shaft, which means that the rotor shaft when Inserting the rotor into the open-end spinning device easier in the wedge gap Support discs can be inserted.
  • FIG. 4 shows the free end 111 of an embodiment according to the invention Rotor shaft in which this carries a shoulder 113 made of a carbide material consists.
  • This can e.g. Boron carbide or silicon carbide.
  • Approach 113 is over suitable connecting means, e.g. an adhesive into the prepared one Inserted and fastened end of the rotor shaft.
  • the bearing surface 115 is as well the bearing surface 115 consisting of a coating, from FIG. 3, flat trained and designed with a low roughness. This ensures together with the carbide material that only very little wear on the Bearing plate is done.
  • this can also be connected to the shaft without a form fit.
  • the attachment can for example by means of an adhesive.
  • Figure 5 shows a section through the free end of an inventive configured rotor shaft, the bearing surface 115 of carbide crystals 7 consists of a metallic matrix 71, which here advantageously consists of nickel, are stored.
  • the bearing surface 115 is made of carbide, So it has been shown that it is already possible with such a coating is the favorable running properties between a carbide material and a Realize bearing plate 63 made of carbon material. It has been shown that already with an area share of 20% of the carbide in the total storage area 115 is sufficient for this.
  • This type of training of the invention Open-end spinning device also has the advantage that not only the Bearing surface 115 of the rotor shaft 11 with e.g.
  • Silicon carbide can be coated can, but also advantageously in one operation remaining surface of the rotor shaft, to this by the coating with Protect silicon carbide from wear. This wear occurs e.g. in the area of Tangential belt 5, in the area of the support disks 4 or in the area of a not shown brake on.

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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:
Figur 1
eine erfindungsgemäße Offenend-Spinnvorrichtung im Schnitt;
Figur 2a
einen Schnitt durch das Axiallager;
Figur 2b
eine Draufsicht auf die Lagerplatte des Axiallagers;
Figur 3
das freie Ende eines Rotorschaftes;
Figur 4
einen Rotorschaft mit einem Ansatz;
Figur 5
einen Schnitt durch die Lagerfläche des Rotorschaftes mit einer Beschichtung aus Karbidkörnern, die in Nickel eingelagert sind.
In Figur 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 Figur 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.
Figur 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.
Figur 2b zeigt die Lagerplatte 63 von Figur 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.
Figur 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.
Figur 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 Figur 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 Figur 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.
Figur 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 (14)

  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 µm bis 6 µm besitzt.
  12. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Dicke zwichen 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.
EP97102380A 1996-03-05 1997-02-14 Offenend-Spinnvorrichtung Expired - Lifetime EP0794273B1 (de)

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