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Die Erfindung betrifft eine Offenend-Spinnvorrichtung
mit einem in einem Rotorgehäuse
umlaufenden Spinnrotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE-OS 25 52 955 ist es bekannt, innerhalb
des Spinnrotors einer Offenend-Spinnvorrichtung einen Spinneinsatz
drehbar gelagert anzuordnen. Der als Hohlwelle ausgebildete Rotorschaft des
Spinnrotors läuft
auf einer Stützscheibenlagerung
um. Die Antriebs- und Lagerwelle des als Spinneinsatz bezeichneten
Rotoreinsatzes ist in der Hohlwelle mittels Wälzlagern gelagert. Spinnrotor
und Spinneinsatz werden über
einen gemeinsamen Tangentialriemen angetrieben und rotieren gleichsinnig. Um
die bei solchen Rotorspinnvorrichtungen notwendigen Drehzahlunterschiede
zwischen Spinnrotor und Spinneinsatz zu erreichen, sind die Antriebswirtel
der beiden Wellen unterschiedlich dimensioniert. Mit der Offenend-Spinnvorrichtung
der
DE-OS 25 52 955 sollen
Nachteile in der Beschaffenheit des rotorgesponnenen Fadens, wie
beispielsweise geminderte Garnfestigkeit, mit denen der Faden spinnverfahrensbedingt
gegenüber
dem Ringspinnverfahren behaftet ist, behoben werden können. Offenend-Rotorspinnvorrichtungen
dieser Art haben sich in der Praxis jedoch nicht bewährt.
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Die
DE 44 11 342 A1 beschreibt ebenfalls eine
Offenend-Rotorspinnvorrichtung
mit einem im Spinnrotor drehbar gelagerten Spinneinsatz. Der Spinneinsatz
ist über
eine Kupplungseinrichtung zeitweise am Spinnrotor festlegbar. Bei normalem
Spinnbetrieb wird der Spinneinsatz ausschließlich durch den Faden mitgenommen.
Dies ist möglich,
weil der Faden durch das Voreilen der Einbindezone den Spinneinsatz
in Rotationsrichtung mitziehen kann. Mittels der Kupplungseinrichtung
ist es möglich,
in der Beschleunigungsphase der Spinnvorrichtung den Spinneinsatz
auf Rotordrehzahl zu beschleunigen, indem dieser über die
Kupplungseinrichtung vom Spinnrotor mitgenommen wird. Dadurch kann
eine Überlastung
des Fadens während
des Anspinnens, die möglicherweise
zu einem Fadenbruch oder zu einem Mißlingen des Anspinners führt, vermieden
werden. Die
DE 44 11
342 A1 führt
aus, daß durch
ständig
neu eingespeiste Fasern sogenannte Bauchbinden entstehen. Diese
Bauchbinden sollen zuverlässig
vermieden werden können,
indem der Faden mittels eines Führungskanals
im Spinneinsatz relativ gut geschützt wird. Dabei geht die
DE 44 11 342 A1 jedoch
von unzutreffenden Grundlagen aus. Es wurde nicht erkannt, daß die Entstehung
der Bauchbinden nicht im Bereich zwischen Rotorrille und Abzugsdüse erfolgt,
sondern beim Einbindevorgang des Garns in der Einbindezone, wie
es zum Beispiel in der
DE
199 63 087 A1 ausführlich
erläutert
wird. Daher läßt sich die
unerwünschte
Entstehung von Bauchbinden mit der Vorrichtung der
DE 44 11 342 A1 nicht oder
nur unzureichend verhindern.
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Die
DE 195 28 727 A1 zeigt eine Offenend-Rotorspinnmaschine
mit einem Außenrotor,
in dem ein als Innenrotor bezeichneter Rotoreinsatz angeordnet ist,
der unabhängig
vom Außenrotor
angetrieben wird. Sowohl der Außenrotor
als auch der Innenrotor werden jeweils von separaten Tangentialriemen
in Drehung versetzt. Die Umlaufgeschwindigkeit des Innenrotors ist
dabei im Spinnbetrieb und beim Anspinnen stets etwas größer als
die Umfangsgeschwindigkeit des Außenrotors. Über einen Abzugskanal werden
die Fasern aus der als Sammelnut bezeichneten Rotorrille abgezogen
und dabei zu einem Faden ausgebildet. Der Innenrotor wird in der
DE 195 28 727 A1 auch
Streckrotor genannt, da damit eine gewisse Verstreckung des Garns
erzielbar sein soll. Zwischen Rotorrille und Abzugskanal durchläuft der Faden
einen hier als Garnkanal bezeichneten Fadenführungskanal im Innenrotor und
wird dabei von in Drehrichtung der Rotoren gekrümmten Flächen im Garnkanal geführt. Der
Garnkanal ist so ausgebildet, daß verhindert wird, daß aus der
Rotorrille Fasern von der in Drehrichtung rückwärtigen Seite eintreten können. Mit
dem in Drehrichtung von Innenrotor und Außenrotor gekrümmten Garnkanal
soll die Fadenbildung so erfolgen, daß keine unerwünschten,
als Umwickelfasern bezeichneten Bauchbinden, die in der
DE 195 28 727 A1 Schnurwickelfasern
genannt werden, auftreten. Dazu soll insbesondere beitragen, daß keine
Fasern von der in Drehrichtung rückwärtigen Seite
des Garnkanals in das aus der Rotorrille abgezogene Faserbündel gelangen
können.
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Das Auftreten von Umwickelfasern
läßt sich mit
der Vorrichtung nach der
DE
195 28 727 A1 aus den gleichen Gründen wie bei der
DE 44 11 342 A1 nicht verhindern.
Bei einer sogenannten voreilenden Einbindezone, mit der die in der
DE 195 28 727 A1 beschriebene
Offenend-Rotorspinnmaschine arbeitet, liegt eine Krümmungsrichtung
des Fadenendes in Rotordrehrichtung vor. Dabei werden Fasern, die von
der Faserrutschfläche
des Rotors kommend die Einbindezone des Garnendes direkt erreichen,
zunächst
in zur normalen Garndrehrichtung entgegengesetzter Richtung an das
drehende Garn angebunden, wonach bei weiterem Abzug des Garns mit gleichzeitiger
Drehung desselben um seine eigene Achse die Drehrichtung dieser
Fasern in die Hauptdrehrichtung des Garns wechselt. Insbesondere dann,
wenn die Faser mit ihrem in Rotordrehrichtung vorn liegenden Ende
zuerst die Einbindezone erreicht, können beim Drehrichtungswechsel
der Faser mehrere örtlich
konzentrierte Umschlingungen, die sogenannten Bauchbinden, entstehen.
Es kommt zur Einschnürung
des Fadens an diesem Punkt mit der Folge der Fadenungleichmäßigkeit
und einer gebremsten Drehungsfortpflanzung, was wiederum zu einem
Festigkeitsverlust im Faden führt.
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Die gattungsgemäße
DE 199 63 087 A1 beschreibt
dagegen ein Verfahren zum Offenend-Rotorspinnen, bei dem die Krümmung des
Fadenendes entgegen der Rotordrehrichtung ausgerichtet ist. Dies
führt dazu,
daß Einzelfasern,
die das Garnende in der Einbindezone erreichen, sofort in der normalen Drehrichtung
des Garns an- beziehungsweise eingebunden werden und damit keine
Störung
in der Garnerzeugung mit daraus erwachsendem Qualitätsmangel
hervorrufen. Die Einbindezone eilt folglich mit um die Fadenabzugsgeschwindigkeit
geringerer Umlaufgeschwindigkeit nach. Durch dieses Nacheilen der
Einbindezone werden die Fasern unter einer größeren Zugbeanspruchung aus
der Rotorrille abgezogen. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche
Verstreckung, die zu einer verbesserten Orientierung der Fasern
führt und
eine höhere
Ausnutzung der Fasersubstanzfestigkeit ermöglicht. Das auf diese Weise hergestellte
Garn besitzt im Gegensatz zu einem Garn, welches mit voreilender
Einbindezone hergestellt wurde, einen ausgeprägten Garnkern aus gestreckten
Fasern.
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Die
DE 199 63 087 A1 führt weiterhin aus, daß im Rahmen
der Weiterentwicklung der Offenend-Spinnverfahren die Prozesse deutlich
verbessert werden konnten, so daß sich normalerweise größere Faseransammlungen,
Verschmutzungen oder auch ein Unterdruckausfall vermeiden lassen.
Dementsprechend sei es heute so, daß prinzipiell moderne Offenend-Rotorspinnmaschinen
ohne zusätzliche Hilfsmittel
zur Aufrechterhaltung der Krümmung
des Fadenendes in Rotordrehrichtung arbeiten.
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Bei einer nacheilenden Einbindezone
wirkt sich auch günstig
auf die Garnstruktur aus, daß die Fasern
mit der gleichen Orientierung in das Garnende eingebunden werden,
mit der sie durch den Faserleitkanal in den Spinnrotor gefördert wurden.
Dabei gewährleistet
die tangentiale Ausrichtung des Faserstromes in Rotordrehrichtung
ebenfalls bereits eine Verstreckung der Fasern. Gegenüber dem
bekannten Stand der Technik ergibt sich durch die Fasereinspeisung
in Rotordrehrichtung schon eine ziemliche Stabilität des Garnherstellungsprozesses.
Es besteht auch kein Anreiz, beim Verfahren gemäß der
DE 199 63 087 A1 eine weitere
Verstreckung durch den Einsatz eines Innenrotors und damit eine
nur marginale Verbesserung des Garns anzustreben. Diese marginale
Verbesserung lohnt den Aufwand für
einen Innenrotor nicht.
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Hinsichtlich der Stabilität des Spinnprozesses
kann jedoch nicht vollständig
ausgeschlossen werden, daß der
Spinnprozess mit nacheilender Einbindezone in einen Spinnprozess
mit voreilender Einbindezone wechselt. Das Verfahren gemäß der
DE 199 63 087 A1 kann
daher nicht immer den heutigen hohen Ansprüchen genügen.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand
der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten
Offenend-Rotorspinnvorrichtungen
zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Offenend-Spinnvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete
Offenend-Spinnvorrichtung
führt zu
einer signifikanten Verbesserung der Stabilität des Spinnprozesses mit nacheilender
Einbindezone, die ein überraschend großes Ausmaß erreicht.
Ein nachteiliger Wechsel von einem Spinnprozess mit nacheilender
Einbindezone in einen Spinnprozess mit voreilender Einbindezone
während
des laufenden Spinnprozesses läßt sich
damit vermeiden.
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Eine Verzögerung des Rotoreinsatzes gegenüber seinem
zum Spinnrotor synchronen Antriebs beim normalen Spinnbetrieb durch
den mit der Fadenführung
zusammenwirkenden Garnschenkel stellt ein besonders einfaches Einstellen
der geeigneten Drehzahl des Rotoreinsatzes dar.
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Den Rotoreinsatz kontaktlos mit dem
Spinnrotor zu koppeln und eine gleichsinnige Drehbewegung, vorzugsweise
mittels der Magnetwirkung von Permanentmagneten, zu bewirken, stellt
eine besonders einfache und funktionssichere Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dar. Die Drehzahl des Rotoreinsatzes läßt sich beim Anspinnen an die Drehzahl
des Spinnrotors angleichen. Die Permanentmagnete können am
Rotoreinsatz dauerhaft fixiert sein. Zusätzliche Antriebs- oder Steuerungseinrichtungen
zum Beaufschlagen des Rotoreinsatzes mit der Drehbewegung sind nicht
erforderlich. Der Platzbedarf der Permanentmagnete ist gering. Diese sind
leicht in den Rotoreinsatz zu integrieren und benötigen keinen
zusätzlichen
Bauraum. Dies ist besonders von Vorteil, da der zur Verfügung stehende Bauraum
innerhalb der Spinnrotoren sehr begrenzt ist Eine gemäß Anspruch
5 ausgebildete Fadenführung
verbessert die Stabilität
des Spinnprozesses.
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Eine Ausbildung des Rotoreinsatzes
nach Anspruch 6 führt
auf einfache Weise zu einer Verlängerung
des Fadenführungskanals,
wobei eine zusätzliche
Stabilisierung des Garnbildungsprozesses während des Betriebes erfolgt,
da der Faden bis zur Rotorrille weitestgehend in Drehrichtung abgedeckt und
so vor Luftströmungen
geschützt
ist.
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Wird der Rand der Ausnehmung des
Rotoreinsatzes gemäß Anspruch
7 als Schräge
ausgebildet, wirkt dies aufgrund der Rotation des Rotoreinsatzes
etwaigen unerwünschten
Ablagerungen in der Ausnehmung, zum Beispiel von Kurzfasern, entgegen.
Derartige abgelagerte Kurzfasern könnten sich als Ansammlung lösen und
dann zu Garnfehlern oder Störungen
im Spinnprozess führen.
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Ist die in Drehrichtung rückwärtige Seitenwand
des Fadenführungskanals
gemäß Anspruch
8 ausgebildet, wird ein möglichst
schnelles Anspinnen unterstützt.
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Eine Offenend-Spinnvorrichtung, bei
der die Fadenführung
des Rotoreinsatzes gemäß der Ansprüche 9 bis
11 ausgebildet ist, lässt
sich besonders einfach und kostengünstig herstellen. Die Position der
Permanentmagnete jeweils im Mitnehmer begünstigt die kontaktlose Übertragung
der Drehbewegung vom Spinnrotor auf den Rotoreinsatz.
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Die Erfindung schließt alternativ
auch getrennte Antriebe von Spinnrotor und Rotoreinsatz ein, die
so synchronisiert sind, daß sich
eine geeignete Relation der Drehbewegungen von Spinnrotor und Rotoreinsatz
ergibt.
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Die erfindungsgemäße Offenend-Spinnvorrichtung
stellt eine sehr gute Stabilität
des Spinnprozesses bereits von der Anspinnphase an sicher, wie sie
beim Rotorspinnen mit nacheilender Einbindezone bisher nicht erreicht
worden ist. Der dafür
erforderliche Aufwand kann gering gehalten werden. Insbesondere
müssen
keine zusätzlichen
Antriebs- oder Steuerungseinrichtungen zum Beaufschlagen des Rotoreinsatzes
mit der Drehbewegung eingesetzt werden. Es läßt sich problemlos ein Spinnprozess
mit nacheilender Einbindezone einstellen, der von Anfang an außerordentlich
stabil ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
können den
anhand der Figuren erläuterten
Ausführungsbeispielen
entnommen werden.
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Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Offenend-Rotorspinneinrichtung mit einem innerhalb des
Spinnrotors angeordneten Rotoreinsatz in Seitenansicht, teilweise
im Schnitt,
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2 eine
Teilansicht der Offenend-Rotorspinneinrichtung der 1 in vergrößerter Darstellung,
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3 den
in 2 dargestellten Spinnrotor mit
eingelagertem Rotoreinsatz in Vorderansicht, teilweise im Schnitt,
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4 eine
Teilansicht des Rotoreinsatzes der 3 in
der Ansicht I-I, im Schnitt.
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5 eine
schematische Darstellung eines Spinnrotors in Seitenansicht, dessen
Rotoreinsatz Mitnehmer aufweist, teilweise im Schnitt,
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6 den
in 5 dargestellten Spinnrotor mit
eingelagertem Rotoreinsatz in Vorderansicht, teilweise im Schnitt,
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Die Offenend-Spinnvorrichtung 1 der 1 umfaßt einen Spinnrotor 2.
Der Spinnrotor 2 weist einen Rotorteller 3 und
einen Rotorschaft 4 auf. Der Rotorschaft 4 ist
in einer Stützscheibenlagerung 5 aufgenommen
und in axialer Richtung durch ein Axiallager 6 festgelegt.
Der Spinnrotor 2 wird mittels eines Endlosflachriemens 7 angetrieben.
Das Rotorgehäuse 9 bildet
eine Unterdruckkammer 8, in der der Rotorteller 3 umläuft. Die
Unterdruckkammer 8 ist über
eine Leitung 10 mit einer Unterdruckquelle 11 verbunden
und während
des Spinnbetriebs durch eine Kanalplatte 12 mit Hilfe einer
Ringdichtung 13 luftdicht verschlossen. Die Kanalplatte 12 weist
einen Kanalplattenfortsatz 14 auf, in dem eine Fadenabzugsdüse 15 und
ein Fadenabzugsröhrchen 16 gehaltert
sind. Durch den Faserleitkanal 17 hindurch wird das Fasermaterial
eines bis zur Einzelfaser aufgelösten
Vorlagebandes mittels des im Rotorgehäuse 9 herrschenden
Unterdrucks in den Rotorteller 3 gesaugt.
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Innerhalb des Rotortellers 3 ist
ein Rotoreinsatz 18 drehbar am Rotorschaft 4 gelagert.
Der Rotoreinsatz 18 weist an seiner Vorderseite eine Ausnehmung 19 auf,
in die die Fadenabzugsdüse 15 hineinragt.
Von der Ausnehmung 19 ausgehend, verläuft in radialer Richtung ein
Fadenführungskanal 20 zum äußeren Rand
des Rotoreinsatzes 18. In den Rotoreinsatz 18 sind
zylinderförmige
Permanentmagnete 21 eingesetzt und fixiert. Die Lagerung
des Rotoreinsatzes 18 erfolgt mittels eines Wälzlagers 22, das
mit seinem Innenring durch eine Schraube 23 am Rotorschaft 4 befestigt
ist.
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2 zeigt
gegenüber 1 vergrößert den Rotorteller 3 des
Spinnrotors 2, den Rotoreinsatz 18 und die Fadenabzugsdüse 15.
Die durch den Faserleitkanal 17 in den Rotorteller 3 eingespeisten
Fasern legen sich zu einem Faserring 24 in der Rotorrille 25 ab,
werden in der in 3 gezeigten
Einbindezone 26 an den Garnschenkel 27 angebunden
und als Garn 28 durch die Fadenabzugsdüse 15 abgezogen. Der
Spinnrotor 2 der 3 ist
ohne den in 2 gezeigten
Kanalplattenfortsatz 14 und ohne die Fadenabzugsdüse 15 dargestellt.
Der Rotoreinsatz 18 weist einen Fadenführungskanal 20 auf,
der im Bereich der Rotorrille 25 entgegen der Drehrichtung
des Spinnrotors 2 gekrümmt
verläuft.
Die Drehrichtung des Spinnrotors 2 ist durch den Pfeil 29 repräsentiert. In
den Rotoreinsatz 18 sind außerdem vier zylinderförmige Permanentmagnete 21 eingebracht,
die diametral und in gleichem Abstand zur Rotorachse 35 angeordnet
sind. Der Rotoreinsatz 18 ist so ausgebildet, daß er bereits
vor dem während
seiner Herstellung vorgenommenen Auswuchtvorgang eine möglichst
geringe Restunwucht aufweist. Die Ausnehmung 19 weist am
Rand eine Schräge 30 auf.
Dadurch werden zum Beispiel Kurzfasern, die sich aus dem Garn 28 gelöst haben,
daran gehindert, sich in der Ausnehmung 19 abzulagern.
Die Kurzfasern werden vielmehr wieder aufgrund der Rotation des
Rotoreinsatzes 18 in den Rotorteller 3 zurückbefördert.
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In Offenend-Rotorspinnvorrichtungen
wird bekanntlich beim Start einer neuen Partie oder nach einem Fadenbruch
durch einen selbsttätig
arbeitenden Anspinnwagen, wie es zum Beispiel in der
DE 44 11 342 A1 beschrieben
ist, neu angesponnen. Wird der Spinnrotor
2 vom Anspinnwagen
in Richtung des Pfeiles
29 mit einer Drehbewegung beaufschlagt,
beginnt der Rotoreinsatz
18 durch die Magnetwirkung der
Permanentmagnete
21 ebenfalls gleichsinnig mit dem Spinnrotor
2 zu
rotieren. Dann wird ein entsprechend vorbereitetes Fadenende eines
Anspinnfadens durch das Fadenabzugsröhrchen
16 in den Spinnrotor
2 eingeführt. Das
Fadenende rotiert mit dem Rotoreinsatz
18 zur Rotorrille
25 und
legt sich dort an den aus Einzelfasern gebildeten Faserring
24 an.
Die in Drehrichtung des Rotoreinsatzes
18 rückwärtige Seitenwand
32 des
Fadenführungskanals
20 ist
höher ausgebildet
als die in Drehrichtung vorausliegende Seitenwand
33 und
weist teilweise eine Schräge
34 auf,
wie in
4 dargestellt.
Der Rotoreinsatz
18 dreht sich in Richtung des Pfeiles
31.
Damit läßt sich
das zunächst
als freier Garnschenkel umlaufende Fadenende des Anspinnfadens schnell und
sicher erfassen und im Faserführungskanal
20 führen. Alternativ
kann die in Drehrichtung rückwärtige Wand
32 ganz
als Schräge
ausgebildet sein.
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Beim Beschleunigen des Spinnrotors 2 auf Betriebsdrehzahl
wird der Rotoreinsatz 18 ebenfalls in gleicher Drehrichtung
mit einer beschleunigend wirkenden Kraft beaufschlagt. Durch das
Abziehen des Garns 28 wird der Rotoreinsatz 18 durch
das zusammenwirken von Garnschenkel 27 und Faserführungskanal 20 davon
zurückgehalten,
der Drehbewegung des Spinnrotors 2 mit gleicher Drehzahl
zu folgen. Die Umlaufgeschwindigkeit des Rotoreinsatzes 18 ergibt
sich dabei im wesentlichen aus der Umlaufgeschwindigkeit der Rotorrille 25 abzüglich der
jeweiligen Garnabzugsgeschwindigkeit. Die Drehbewegung des Rotoreinsatzes 18 stellt
sich selbsttätig
ein und braucht daher nicht gesteuert zu werden.
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In dem alternativen Ausführungsbeispiel
der 5 und 6 weist der im Rotorteller 36 des
Spinnrotors 37 drehbar gelagerte Rotoreinsatz 38 drei
Mitnehmer 39 auf. Die in den Rotorteller 36 eingespeisten
Fasern legen sich zu dem in 5 erkennbaren Faserring 46 in
der Rotorrille 41 ab und werden in der in 6 gezeigten Einbindezone 47 an
den Garnschenkel 40 angebunden. Einer der Mitnehmer 39 führt den
Garnschenkel 40. Die Fasern des Garnschenkels 40 werden
aus der Rotorrille 41 in Richtung auf die Fadenabzugsdüse 42 gelenkt
und als Garn 43 durch die Fadenabzugsdüse 42 abgezogen. Der
Spinnrotor 37 der 6 ist
ohne den in 5 gezeigten
Kanalplattenfortsatz 44 und ohne die Fadenabzugsdüse 42 dargestellt.
In jedem Mitnehmer 39 ist ein Permanentmagnet 45 fixiert.
Die Drehrichtung des Spinnrotors 37 und des Rotoreinsatzes 38 ist durch
den Pfeil 48 repräsentiert.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Es sind insbesondere hinsichtlich der Ausbildung des Rotoreinsatzes weitere
Ausführungsformen
im Rahmen der Erfindung möglich.