DE19509742A1 - OE-Spinnrotor mit einer verschleißfesten Oberflächenschicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen OE-Spinnrotor mit einer eine verschleißfeste Oberflächenschicht aufweisenden faserführenden Innenfläche, die eine Fasergleitfläche und eine daran anschließende Fasersammelrille enthält, wobei die Fasersammelrille bezüglich der zu verspinnenden Fasern einen größeren Reibungswiderstand aufweist als die Fasergleitfläche.

Ein OE-Spinnrotor dieser Art ist durch die DE 43 05 626 A1 Stand der Technik. Die faserführende Innenfläche des Spinnrotors ist mit einer Nickel-Diamant-Beschichtung versehen, die für die Griffigkeit der Fasersammelrille genau richtig ist. Die gewünschte Rauhheit in der Fasersammelrille kommt dabei dadurch zustande, daß aus der Beschichtung einzelne Diamantpartikel herausragen. Um den Reibungswiderstand der vorgeschalteten Fasergleitfläche zu verringern, ist die Fasergleitfläche nach dem Beschichtungsvorgang durch eine Nachbehandlung geglättet. Beim nachträglichen Glättungsvorgang werden die hervorstehenden Diamantpartikel herausgerissen, wodurch die Fasergleitfläche die an dieser Stelle nicht erwünschte Griffigkeit verliert.

Der geringere Reibungswiderstand der Fasergleitfläche soll es ermöglichen, daß die zugespeisten Fasern durch die Wirkung der Fliehkräfte möglichst gut zur Fasersammelrille rutschen. Dieses Rutschen soll jedoch spätestens an der Fasersammelrille beendet sein, da die Fasern zu diesem Zeitpunkt die Umfangsgeschwindig­ keit des Spinnrotors angenommen haben müssen. Dies ist der Grund, weshalb der Reibungswiderstand der Fasersammelrille bezüglich der zu verspinnenden Fasern größer sein soll als bei der vorangehenden Fasergleitfläche.

Es hat sich herausgestellt, daß die für die Fasersammelrille spinntechnisch gute Nickel-Diamant-Beschichtung keine ausreichend lange Lebensdauer hat, so daß sich nach relativ kurzer Zeit die Spinnresultate verschlechtern. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Verschleißwiderstand der faserführenden Innenfläche zu vergrößern und dennoch die unterschiedlichen Reibungswiderstände zu verwirklichen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Oberflächenschicht aus Eisenborid besteht und daß die Fasersammelrille mit einer Strukturierung versehen ist.

Im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik, bei dem eine für die Fasersammelrille spinntechnisch geeignete Beschichtung gewählt ist, die an der Fasergleitfläche nachbehandelt ist, wird beim erfindungsgemäßen Spinnrotor anders vorgegangen: Man wählt eine extrem verschleißfeste, aber für die Fasergleitfläche ausreichend glatte Beschichtung und macht zuvor oder anschließend die Fasersammelrille durch einen zusätzlichen Bearbeitungsgang in der erwünschten Weise griffig.

Zwar ist es durch die DE 34 29 511 A1 bekannt, aus Stahl bestehende Spinnrotoren, die mit einer borierten Innenfläche versehen sind, an der Fasergleitfläche und/oder der Fasersammelrille mit Erosionskratern zu versehen, die beispielsweise durch Funkenerosion, Teilchenbeschleuniger oder Laserstrahlen hergestellt sein können. Dieser Stand der Technik offenbart jedoch nicht, daß es günstig ist, die Fasergleitfläche und die Fasersammelrille mit unterschiedlichen Reibungswider­ ständen bezüglich der zu verspinnenden Fasern zu versehen, wobei die Fasersammelrille griffiger sein soll als die Fasergleitfläche.

Der erfindungsgemäße Spinnrotor ist an seiner gesamten faserführenden Innenfläche äußerst verschleißfest, wobei dennoch die Fasergleitfläche einerseits und die Fasersammelrille andererseits den unterschiedlichen spinntechnischen Anforderungen entsprechen. Während nämlich die Fasergleitfläche durch das Borieren des aus Stahl bestehenden Spinnrotors von vornherein ausreichend glatt ist, so daß die Fasern unter der Wirkung der Fliehkräfte in die Fasersammelrille gleiten können, ist die Fasersammelrille ausreichend griffig, so daß die Fasern die Umfangsgeschwindigkeit des Spinnrotors annehmen können. Dies wirkt sich vorteilhaft bei Spinnrotoren mit besonders kleinen Durchmessern aus, wie sie heute für hohe Drehzahlen verwendet werden. Kleinere Spinnrotoren erfordern nämlich steilere Fasergleitfläche, die kleinere Reibungswiderstände benötigen als herkömmliche größere Spinnrotoren. Man kann jetzt die Art der Beschichtung oder die Oberflächenbehandlung der faserführenden Innenfläche an die Erfordernisse der Fasergleitfläche anpassen und den Anforderungen an die Fasersammelrille entsprechend durch eine Zusatzbehandlung genügen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Strukturierung durch ein Aufrauhen der bereits borierten Oberflächenschicht, vorzugsweise mittels Laserstrahlen, erzeugt.

Laserstrahlen sind in der Lage, selbst eine extrem harte Oberflächenschicht, wie sie durch ein Borieren entsteht, im nachhinein zu verändern. Alternativ kommt ein nachträgliches mechanisches Aufrauhen in Betracht.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Strukturierung vor dem Borieren durch eine mechanische Bearbeitung, vorzugsweise durch ein Prägerollieren, erzeugt.

Hierbei wird die Fasersammelrille bereits vor dem Härten der Oberflächenschicht in der gewünschten Weise griffig gemacht. Das anschließende Borieren verändert dann die Form der Fasersammelrille nicht mehr, da kein Auftragen einer zusätzlichen Schicht erfolgt, sondern eine Oberflächenschicht in seinem Gefüge umgewandelt wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen OE-Spinnrotor,

Fig. 2 in stark vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich der Fasergleitfläche, und zwar bei einem Spinnrotor, dessen Fasersammelrille mittels Laserstrahlen nachbehandelt ist,

Fig. 3 in ebenfalls stark vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich der Fasersammelrille, die mittels Laserstrahlen nachbehandelt ist,

Fig. 4 einen Ausschnitt entsprechend Fig. 2 im Bereich einer Fasergleitfläche, und zwar für einen Spinnrotor, dessen Fasersammelrille vor dem Borieren durch Prägerollieren strukturiert ist,

Fig. 5 einen Ausschnitt ähnlich Fig. 3 im Bereich der Fasersammelrille, die vor dem Borieren mit einer Strukturierung versehen wurde,

Fig. 6 in schematischer Darstellung die Behandlung der Fasersammelrille eines Spinnrotors mittels Laserstrahlen und

Fig. 7 in schematischer Darstellung die Behandlung der Fasersammelrille durch Prägerollieren.

Der in Fig. 1 abgebildete Spinnrotor 1 besteht bekanntermaßen aus einem Rotorteller 2 sowie einem in eine Bohrung eines Ringbundes 3 des Rotortellers 2 eingepreßten Rotorschaft 4. Lagerung und Antrieb des Spinnrotors 1 sowie die mit ihm zusammenwirkenden Funktionselemente sind nicht dargestellt, da das OE-Rotorspinnen dem Fachmann geläufig ist.

Ausgehend von einer offenen Vorderseite 5, enthält der hohle Rotorteller 2 eine faserführende Innenfläche 6, die eine Fasergleitfläche 7 sowie im Anschluß daran eine Fasersammelrille 8 enthält. Letzterer folgt in bekannter Weise ein Rotorboden 9. Die Fasergleitfläche 7 erweitert sich, ausgehend von der offenen Vorderseite 5, konisch zur Fasersammelrille 8, die den größten Durchmesser der faserführenden Innenfläche 6 aufweist.

Beim Spinnvorgang werden in bekannter Weise aufgelöste Einzelfasern auf die Fasergleitfläche 7 zugespeist, von wo sie unter der Wirkung von Fliehkräften infolge der Drehbewegung des Spinnrotors 1 in die Fasersammelrille 8 gleiten, bei der sie dann die Umfangsgeschwindigkeit des Rotortellers 2 angenommen haben sollen. Aus diesem Grunde ist die faserführende Innenfläche 6 im Bereich der Fasergleitfläche 7 bezüglich der zu verspinnenden Fasern reibungsärmer als im Bereich der Fasersammelrille 8, die hinreichend griffig sein soll.

Trotz der unterschiedlichen spinntechnischen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit der Fasergleitfläche 7 und der Fasersammelrille 8 soll die gesamte faserführende Innenfläche 6 ausreichend verschleißfest sein, damit eine genügend lange Lebensdauer des Rotortellers 2 erhalten wird. Aus diesem Grunde wird der Rotorteller 2 aus Stahl hergestellt und zumindest an der faserführenden Innenfläche 6 boriert. Das Borieren erfolgt bekanntermaßen nicht durch Auftragen einer zusätzlichen Beschichtung, sondern durch eine Gefügeumwandlung an der Oberfläche, ohne daß dabei die Form des Rotortellers 2 verändert wird.

Bei dem stark vergrößerten Ausschnitt nach Fig. 2 erkennt man bei der Fasergleitfläche 7, daß die Oberflächenschicht 10 aus Eisenborid besteht. Die gleichgerichtete, jedoch verdichtet Schraffur der Oberflächenschicht 10 soll kenntlich machen, daß es sich hier nicht um einen zusätzlichen Materialauftrag einer Beschichtung, sondern um eine Gefügeumwandlung ohne maßliche Veränderung der Oberfläche handelt. Die Stärke der Oberflächenschicht 10 liegt vorteilhaft in der Größenordnung von 20 µ. Wie aus der sehr idealisierten Darstellung der Fig. 2 hervorgeht, ist die Fasergleitfläche 7 sehr glatt, obwohl in Wahrheit natürlich eine gewisse, nicht gezeichnete Rauhtiefe vorhanden ist.

Abweichend davon ist bei dem in Fig. 3 dargestellten vergrößerten Ausschnitt einer Fasersammelrille 8 an der zuvor borierten Oberfläche nachträglich eine Strukturierung 11 angebracht worden, die zwar ebenfalls noch im Mikrometerbereich liegt, jedoch deutlich gröber ist als bei der Fasergleitfläche 7. Der Vergleich der Fig. 2 und 3 soll durch die idealisierte schematische Darstellung deutlich machen, daß der Reibungswider­ stand bezüglich der zu verspinnenden Fasern an der Fasersammelrille 8 deutlich größer ist als an der Fasergleitfläche 7. Wie später noch näher erläutert werden wird, kann die nachträgliche Strukturierung 11 des borierten Rotortellers 2 mittels Laserstrahlen erreicht werden.

Während gemäß Fig. 2 und 3 die Strukturierung 11 nachträglich angebracht wurde, ist gemäß Fig. 4 und 5 vorgesehen, daß vor einem Borieren eine Strukturierung 12 in der Fasersammelrille 8 erzeugt wird. Es liegt dabei in der Natur der Sache, daß der Ausschnitt nach Fig. 4, der einen Bereich der Fasergleitfläche 7 darstellt, im vorliegenden Falle mit dem Ausschnitt nach Fig. 2 identisch ist. Bei der Fasersammelrille 8 jedoch ist gemäß Fig. 5 die Strukturierung 12 vor einem Borieren angebracht worden, so daß sich diese Strukturform am Übergang vom Eisenborid zum Stahl innerhalb der Wandung fortpflanzt. Die faserführende Oberfläche der Fasersammelrille 8 jedoch ist durch das nachträgliche Borieren nicht verändert worden. Das Erzeugen der Strukturierung 12 kann, wie noch erläutert werden wird, durch ein Prägerollieren vor dem Borieren erzeugt werden.

In Fig. 6 ist schematisch dargestellt, wie eine bereits borierte faserführende Innenfläche 6 im Bereich der Fasersammelrille 8 mit einer Strukturierung 11 versehen werden kann. Der Spinnrotor 1 ist hierbei in einer nicht dargestellten Halterung lagestabil, jedoch drehbar aufgenommen, so daß er entsprechend der Pfeilrichtung A mit einer gewünschten langsamen Geschwindigkeit gedreht werden kann.

Von einem nur angedeuteten Laser 14 wird ein Laserstrahl 13 gegen die spitzwinklig zueinander angeordneten Begrenzungswände der Fasersammelrille 8 gerichtet. Der Laserstrahl 13 wird dabei etwa rechtwinklig an einem Winkelspiegel 15 abgelenkt und mittels einer Linse 16 derart verdichtet, daß er gezielt an einem Punkt der Fasersammelrille 8 auftrifft. Der Weg des Laserstrahls 13 ist von einem Schutzrohr 17 umschlossen, so daß der Laserstrahl 13 auf seinem Weg keinerlei Interferenzen unterworfen ist. Der Laserstrahl 13 kann beim Durchgang durch eine Einweglinse 18 beispielsweise einen Durchmesser von 22 mm und an der Linse 16 einen Durchmesser von etwa 30 mm haben. Die Einweglinse 18 hat ein Reflexionsvermögen von etwa 95%. Der Laserstrahl 13 wird durch die Linse 16 genau auf den jeweils gewünschten Punkt der Fasersammelrille 8 gerichtet. Sowohl der Winkelspiegel 15 als auch die Linse 16 können dabei durch nicht dargestellte Verstelleinrichtungen geringfügig entsprechend den Pfeilrichtungen B und C verstellt werden. Dadurch, daß der Rotorteller 2 langsam in Pfeilrichtung A gedreht wird, kann dann jeder Punkt der Fasersammelrille 8 vom Laserstrahl 13 erreicht werden. Die Drehgeschwindigkeit des Rotortellers 2 hängt davon ab, wie stark die Strukturierung 11 an der bereits borierten Fasersammelrille 8 sein soll. Aufgrund seiner Strahlungsdichte kann der Laserstrahl 13 sehr genau auf jeden gewünschten Punkt der Fasersammelrille 8 gerichtet werden.

Der konzentrierte und starke Laserstrahl 13 ist in der Lage, das Eisenborid an der Oberfläche der Fasersammelrille 8 nachträglich auf zurauhen.

Gemäß der schematischen Darstellung nach Fig. 7 ist vorgesehen, eine Strukturierung 12 an der Fasersammelrille 8 anzubringen, bevor die faserführende Innenfläche 6 des Rotortellers 2 boriert wird. Dies kann beispielsweise durch eine Prägerolle 19 geschehen, die im Bereich ihrer Arbeitsfläche in ihrer Kontur 20 der Form der Fasersammelrille 8 angepaßt ist. Die Prägerolle 19 hat an dieser Stelle ihren größten Durchmesser, der auf jeden Fall kleiner ist als der Durchmesser der offenen Vorderseite 5 des Rotortellers 2. Dadurch läßt sich die Prägerolle 19 entsprechend den Pfeilrichtungen D und E von einer strichpunk­ tiert dargestellten Außerbetriebsstellung 21 in ihre mit durchgezogenen Linien gezeichnete Betriebsposition überführen. Die Achse läßt sich dabei quer zum Rotorschaft 4 entsprechend den Richtungen der Pfeile F und G durch nicht dargestellte Verstellmittel verstellen.

Die Oberfläche der Prägerolle 19 im Bereich der Kontur 20 ist vorzugsweise etwas rauh, so daß die Fasersammelrille 8 mit der gewünschten Strukturierung 12 versehen werden kann. Wenn anschließend die Oberfläche der faserführenden Innenfläche 6 in Eisenborid umgeformt wird, verändert sich die Gestalt der Fasersammelrille 8 nicht mehr.

Selbstverständlich ist es möglich, anstelle der Varianten nach Fig. 6 oder 7 andere Mittel zum Erzeugen einer Strukturierung vorzusehen, sei es vor oder nach dem Borieren. Die Beispiele des Lasers 14 oder der Prägerolle 19 sind nur bevorzugte Varianten.

Gemäß der Erfindung wird vorteilhaft erreicht, daß eine sehr verschleißfeste Oberflächenschicht 10 gewählt werden kann, die bereits die für eine Fasergleitfläche 7 erforderliche Rauhigkeit besitzt, während der Reibungswiderstand der Fasersammelrille 8 bezüglich der zu verspinnenden Fasern durch einen zusätzlichen Arbeitsgang geschaffen wird.

Claims (3)

1. OE-Spinnrotor mit einer eine verschleißfeste Oberflächen­ schicht aufweisenden faserführenden Innenfläche, die eine Fasergleitfläche und eine daran anschließende Fasersammelrille enthält, wobei die Fasersammelrille bezüglich der zu verspinnenden Fasern einen größeren Reibungswiderstand aufweist als die Fasergleitfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (10) aus Eisenborid besteht und daß die Fasersammelrille (8) mit einer Strukturierung (11; 12) versehen ist.

2. OE-Spinnrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung (11) durch ein Aufrauhen der borierten Oberflächenschicht (10), vorzugsweise mittels Laserstrahlen (13), erzeugt ist.

3. OE-Spinnrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung (12) vor dem Borieren durch eine mechanische Bearbeitung, vorzugsweise durch eine Prägerolle (19), erzeugt ist.