WO2012100964A2 - Aufspul- und dralleinrichtung einer ringspinn- oder ringzwirnmaschine sowie ringspinn- und ringzwirnverfahren - Google Patents

Aufspul- und dralleinrichtung einer ringspinn- oder ringzwirnmaschine sowie ringspinn- und ringzwirnverfahren Download PDF

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Ludwig Schultz
Dietmar Berger
Oliver De Haas
Lars KUEHN
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    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H7/00—Spinning or twisting arrangements
    • D01H7/02—Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
    • D01H7/52—Ring-and-traveller arrangements
    • D01H7/60—Rings or travellers; Manufacture thereof not otherwise provided for ; Cleaning means for rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/0408—Passive magnetic bearings
    • F16C32/0436—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
    • F16C32/0438—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO

Definitions

  • the invention relates to an apparatus for manufacturing and winding of yarns in ring spinning and ring twisting machines, wherein the yarn of a swirl element in rotation and due to a self-adjusting
  • Runner which may be designed for example as a simple wire loop, has no own drive, but is taken by the suspended in him yarn from the spindle. Due to the high friction of the rotor on the ring, by the air resistance of the ring and the air resistance of the yarn balloon between yarn guide eyelet and rotor, the rotor remains behind the speed of the spindle back, resulting in a winding of the thread on the cop.
  • the productivity limitation of the ring spinning process is largely determined by the ring-runner system and depends on the ring, rotor and yarn.
  • An increase in productivity means a speed increase of the spindle, which, however, greatly increases the wear on exceeding the limits of the currently available rings and runners.
  • Limiting the speed of the rotor means that the delivery speed of the yarn can not be further increased so that the existing ring-traveler system improves the performance of ring spinning and spinning
  • Ring spinning machines with runnerless topology The rotatably mounted, provided with an eyelet ring is held axially by groups of permanent magnets, wherein the radial position of the axis of rotation of the ring via 2 groups of 4 electromagnets and 2 distance sensors held by means of a PID controller concentric with the inner periphery of the surrounding bearing shell becomes.
  • the invention has for its object to provide a device for twisting fiber material and winding the
  • the object underlying the invention is achieved by a winding and twisting device for ring spinning and
  • stator at least one superconducting material and a
  • Stator cooling device comprises.
  • the rotor comprises at least partial areas
  • stator is magnetized or has permanent magnets.
  • Other sections of stator and rotor may also consist of other, non-magnetic materials.
  • Cooling device to be present for its cooling.
  • This stator cooling device for generating low temperatures, which are necessary for adjusting the superconducting
  • Condition of the superconducting material must be designed so that the temperature in the superconducting
  • the cooling device in the form of a
  • High-temperature superconductors with transition temperatures above 77 K can be filled with liquid nitrogen
  • the invention also provides other cryostats, such as evaporative cryostats, which are cooled with cold gas, or a refrigerator cryostat, which does not require cryogenic fluid. These can be through
  • Cooling equipment which is characterized by the utilization
  • the fiber material is passed through a yarn guide element of the rotor.
  • These are preferably to be designed so that no or only a very small mechanical imbalance of the rotor is formed and the magnetic friction between the rotor and stator is kept small. This magnetic friction arises mainly from the fact that the magnetic field of a
  • An embodiment of the invention is designed so that at the inner radial boundary surface of the rotor at least 2 pairs opposite eyelets as
  • Garn operationsetti which can be used optionally, are attached.
  • the yarn is passed through a yarn guide element in the form of an axial bore in a region of the rotor, wherein the
  • Holes can be introduced into the rotor, which can also be used optionally. As a result, the rotation of the rotor, the distribution of magnetic flux in the stator must not be affected. Keeping an optimal distance from yourself
  • This optimal distance is one
  • Embodiments of the invention can be realized in which the axis of rotation of the rotor in the room is freely selectable. As a result, however, deviating from a vertical axis of rotation of the rotor in an embodiment of the invention
  • the rotor can do so
  • two stators may be arranged so that their axially opposite ones
  • Limiting surfaces are each positioned opposite to an axial boundary surface of the rotor.
  • the proposed winding and swirling device can be arranged in one embodiment of the invention so that the stator and the rotor are arranged coplanar and the stator surrounds the rotor.
  • Swirl device can have a superconductor type-II as a superconducting material for advantageous embodiment.
  • these may be ceramic
  • High-temperature superconductor from the group of rare earth barium copper oxides (SE) BaCuO for example, yttrium-barium-copper oxides (YBaCuO) or the group of bismuth-strontium-calcium-copper oxides (BiStCaCuO).
  • SE rare earth barium copper oxides
  • YBaCuO yttrium-barium-copper oxides
  • BiStCaCuO bismuth-strontium-calcium-copper oxides
  • Embodiments of the invention possible, which is a superconducting Have material in the region of the stator, which has an even higher transition temperature than the groups already mentioned. This allows the performance parameters of the
  • Cooling device can be reduced, resulting in increased energy efficiency of the proposed winding and
  • Embodiment includes a coil assembly for generating a traveling electromagnetic field, the rotational speed of the rotor can be actively influenced. On the one hand, this is necessary in order to adjust the inertial forces of the rotor and of the yarn during acceleration of the winding and swirling device so that the yarn is not changed in its integrity and, on the other hand, can result in too fast a rotation of the rotor and a possibly too strong rotation Heating and possible destruction of the yarn can be prevented.
  • Such an embodiment of the invention makes it possible to achieve a fusion of
  • thermoplastic materials or to prevent a softening of honeydew cotton.
  • Another possibility for the passive influencing of the rotational speed of the rotor consists in the adaptation of the
  • the stator is held by a holding device, which in one embodiment of the invention is in such a way that its position is fixed and the spindle with cop relative to the fixed stator axially along the
  • Ring twisting machines relative to the spindle and Kops axially, along the spindle axis, moves.
  • the Statorhalte tattoo is a radial distance between the cop and the inner radial boundary surface of the stator or rotor, whichever has the smaller radius to comply.
  • moving winding and swirling means to make the yarn guide so that it is also held by the Statorhalte observed or directly attached to the stator, so that its position to the rotor does not change.
  • a winding and swirling means of the type described is provided, the rotor is held by a rotor holding means coaxial with a distance from the stator, the temperature of the stator is lowered below the transition temperature of the superconducting material and the rotor is released by the rotor holding means before the actual spinning or
  • Twisting process begins as soon as the superconducting state of the stator is reached.
  • the invention is based on
  • Fig. 2 shows an embodiment of a winding
  • Spinning device for ring spinning machines in which the stator and the rotor are arranged coplanar and the stator surrounds the rotor.
  • FIG. 1 Side view is shown schematically, it is the section of a ring spinning machine (17), which shows a winding and twisting device (18).
  • the stator (1) which has at least one superconducting material (19)
  • the rotor (2) and the stator (1) are arranged at an axial distance (23) and parallel to each other so that they do not touch and the magnetic field of the rotor (2) in the
  • the rotor (2) can have an electrically conductive material (14) in which a speed-influencing device (13) can be used.
  • Eddy currents can be generated to the
  • the rotor (2) For commissioning and decommissioning of the winding and swirling device (18), the rotor (2) by a
  • Rotor holding device (12) held coaxially with a distance to the stator (1), the temperature of the stator (1) below the transition temperature of the superconducting material (19) lowered and then the rotor (2) through the
  • the Statorverfahr worn (11) in the direction of the spindle / spindle axis (7) are moved, wherein the thread guide (4) via an optional rigid
  • Connection (20) can be moved, the spindle /
  • stator (1) which has at least one superconducting material (19)
  • the rotor (2) and the stator (1) are arranged coplanar, wherein the stator surrounds the rotor, so that they do not touch and the magnetic field of the rotor (2) can penetrate into the superconducting material (19) of the stator (1) ,
  • the rotor (2) can have an electrically conductive material (14) in which a speed-influencing device (13) can be used.
  • Eddy currents can be generated to the
  • the rotor (2) For commissioning and decommissioning of the winding and swirling device (18), the rotor (2) by a
  • Rotor holding device (12) held coaxially with a distance to the stator (1), the temperature of the stator (1) below the transition temperature of the superconducting material (19) lowered and then the rotor (2) through the
  • the yarn (8) passes through the yarn guide (4), further through the balloon constriction ring (5), and through a yarn guide member (3) disposed on the inner radial boundary surface (25) of the rotor (2) wound around the cop (6) to be, since a relative speed between the held by the spindle holding device (15) and the
  • the Statorverfahr worn (11) in the direction of the spindle / spindle axis (7) moves, wherein the Thread guide (4) via an optional rigid connection (20) can be moved, the spindle / spindle axis (7) but does not change their position relative to the ring spinning machine (17), while in another embodiment of the invention, the position of the winding and twisting device (18) relative to the ring spinning machine (17) not changed, but for the spindle / spindle axis (7) with cop (6) by the Spindelverfahr issued (26) in the direction of the spindle / spindle axis (7) moves.

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Abstract

Der Erfindung, die eine Vorrichtung zum Herstellen und Aufwickeln von Garnen in Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen betrifft, wobei das Garn von einem Drallelement in Drehung versetzt und auf Grund einer sich einstellenden Geschwindigkeitsdifferenz zu Spindel und Kops auf den Kops aufgewickelt wird, liegt die Aufgabe zu Grunde, deren Leistungsfähigkeit drastisch zu steigern, die Reibung zwischen Ring und Läufer zu eliminieren, die Lebensdauer maßgeblich zu verlängern sowie die einwirkenden Kräfte zu reduzieren. Diese wird dadurch gelöst, dass das klassische Ring-Läufer-System durch ein läuferloses supraleitendes Magnetlager-Ring-Drallelement-System ersetzt wird.

Description

Aufspul- und Dralleinrichtung einer Ringspinn- oder
Ringzwirnmaschine sowie Ringspinn- und Ringzwirnverfahren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen und Aufwickeln von Garnen in Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen, wobei das Garn von einem Drallelement in Drehung versetzt und auf Grund einer sich einstellenden
Geschwindigkeitsdifferenz zu Spindel und Kops auf den Kops aufgewickelt wird.
Konventionelle Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen sind mit einem Ring-Läufer-System zur Drehungserteilung des Fadens ausgestattet. Infolge der Drehung der Spindel wird der
Läufer, in den der Faden eingehängt ist, welcher auf dem Ring beweglich befestigt ist, in Drehung versetzt. Der
Läufer, der beispielsweise als einfache Drahtschlaufe ausgeführt sein kann, hat keinen eigenen Antrieb, sondern wird durch das in ihn eingehängte Garn von der Spindel mitgenommen. Durch die hohe Reibung des Läufers am Ring, durch den Luftwiderstand des Rings sowie den Luftwiderstand des Fadenballons zwischen Fadenführungsöse und Läufer bleibt der Läufer hinter der Drehzahl der Spindel zurück, was zu einein Aufwickeln des Fadens auf den Kops führt.
Bei der Bewegung des Läufers auf dem Ring kommt es infolge der auftretenden Fliehkraft zur Reibung zwischen Ring und Läufer. Weil es bei der kleinen Masse des Läufers nicht möglich ist, die entstehende Wärme in der zur Verfügung stehenden Zeit abzuleiten, resultiert daraus die
Geschwindigkeitsbegrenzung des Läufers. Wird die
Geschwindigkeit des Läufers erhöht, so wird die Erwärmung des Läufers so groß, dass dieser durchglüht und bricht.
Zusätzlich führt dies zur Verschmelzung von
Bestätigungskopie thermoplastischen Fasermaterialien und zur Erweichung von honigtauhaltigen Baumwollen.
Die Produktivitätsbegrenzung des Ringspinnverfahrens liegt maßgeblich beim Ring-Läufer-System und ist abhängig von Ring, Läufer und Garn. Eine Produktivitätserhöhung bedeutet eine Drehzahlerhöhung der Spindel, wodurch allerdings beim Überschreiten der Grenzen an den derzeitig zur Verfügung stehenden Ringen und Läufern der Verschleiß stark steigt.
Die Begrenzung der Geschwindigkeit des Läufers bedeutet, dass die Liefergeschwindigkeit des Fadens nicht weiter erhöht werden kann, so dass das bestehende Ring-Läufer- System die Leistungsfähigkeit von Ringspinn- und
Ringzwirnmaschinen begrenzt.
Eine nicht nennenswerte Steigerung der Geschwindigkeit des Läufers ist möglich, wenn die Materialpaarungen, die
Beschichtung (US5313773, US5086615) , die Formen (DE1937475, US6568164), das Läufergewicht und die Lagerung des Rings (JP54015934) verändert werden. Eine weitere Erhöhung der Leistungsfähigkeit ist mittels angetriebenem Ring
(US4305246), durch einen in Schwingung versetzten Ring, durch das Ölen des Rings, eine läuferlose Vorrichtung sowie durch eine elektromagnetische Lagerung und Steuerung
(US7205692, DE184193) des Ring-Läufersystems erreichbar. Dennoch ist die Steigerung der Geschwindigkeit sehr gering. So offenbart US7205692 ein magnetisches Lager für
Ringspinnmaschinen mit läuferloser Topologie. Der drehbar gelagerte, mit einer Öse versehene Ring wird dabei axial durch Gruppen von Permanentmagneten gehalten, wobei die radiale Position der Rotationsachse des Rings über 2 Gruppen von je 4 Elektromagneten und 2 Abstandssensoren mit Hilfe eines PID-Reglers konzentrisch zur inneren Peripherie der umgebenden Lagerschale gehalten wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verdrillen von Fasermaterial und Aufspulen des
entstehenden Garns oder Zwirns in Ringspinn- und
Ringzwirnmaschinen zu schaffen, welche deren
Leistungsfähigkeit drastisch steigert, die Reibung zwischen Ring und Läufer eliminiert, die Lebensdauer maßgeblich verlängert sowie die einwirkenden Kräfte reduziert.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Aufspul- und Dralleinrichtung für Ringspinn- und
Ringzwirnmaschinen mit den Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des
unabhängigen Patentanspruchs 8 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen beschrieben. Es wird eine Aufspul- und Dralleinrichtung für Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen vorgeschlagen, welche mindestens einen ringförmigen Stator und mindestens einen ringförmigen, relativ zum Stator drehbaren, magnetfelderzeugenden Rotor mit mindestens einem Garnführungselement sowie einen
drehbaren Kops umfasst, wobei der Rotor und der Stator koaxial zum Kops angeordnet sind, und wobei der Stator mindestens ein supraleitendes Material und eine
Statorkühleinrichtung umfasst.
Der Rotor umfasst zumindest Teilbereiche aus
permanentmagnetischem Material, die ein Magnetfeld erzeugen. Dies bedeutet, dass der Rotor insgesamt aus
permanentmagnetischem Material gefertigt ist oder insgesamt magnetisiert ist, oder dass der Rotor bereichsweise
magnetisiert ist oder Permanentmagneten aufweist. Andere Teilbereiche von Stator und Rotor können auch aus anderen, auch nichtmagnetischen Materialien bestehen. Um die
einwirkenden Kräfte zu reduzieren, ist als Optimum ein
Minimum des Rotorgewichtes anzustreben. Damit sich ein supraleitender Zustand im Bereich des Stators einstellen kann, muss es dieser dem magnetischen Fluss des Rotors erlauben in den Stator einzudringen sowie eine
Kühlvorrichtung zu seiner Kühlung vorhanden sein. Diese Statorkühleinrichtung zum Erzeugen tiefer Temperaturen, welche nötig sind zum Einstellen des supraleitenden
Zustandes des supraleitenden Materials, muss so ausgeführt sein, dass sie die Temperatur in den supraleitenden
Bereichen des Stators so weit absenken kann, dass diese unterhalb der Sprungtemperatur des verwendeten
supraleitenden Materials liegt. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Kühleinrichtung in Form eines
Badkryostaten, welcher bei Einsatz von
Hochtemperatursupraleitern mit Sprungtemperaturen oberhalb von 77K mit flüssigem Stickstoff gefüllt sein kann,
ausgeführt sein, wobei in anderen Ausgestaltungen der
Erfindung auch andere Kryostaten, wie Verdampfungskryostate, bei denen eine Kühlung mit kaltem Gas erfolgt oder eines Refrigeratorkryostaten, bei dem keine Kryoflüssigkeit notwendig ist, verwendet werden. Diese können durch
unterschiedliche Kombinationen von mehreren
Kühleinrichtungen, welche sich durch die Ausnutzung
ungleichartiger physikalischer Effekte der Kälteerzeugung unterscheiden, auch redundant verschaltet sein, um die
Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen.
Das Fasermaterial wird durch ein Garnführungselement des Rotors geführt. Diese sind dabei vorzugweise so auszuführen, dass keine oder eine nur sehr kleine mechanische Unwucht des Rotors entsteht sowie die magnetische Reibung zwischen Rotor und Stator klein gehalten wird. Diese magnetische Reibung entsteht vor allem dadurch, dass das Magnetfeld eines
Bereichs des Rotors durch die Anbringung von
Garnführungselementen in seiner Homogenität gestört wird. Eine Ausführungsform der Erfindung ist dabei so gestaltet, dass an der inneren radialen Begrenzungsfläche des Rotors mindestens 2 sich paarweise gegenüberliegende Ösen als
Garnführungselemente, die wahlweise verwendet werden können, angebracht sind. In einer anderen Ausführungsform wird der Faden durch ein Garnführungselement in Form einer axialen Bohrung in einem Bereich des Rotors geführt, wobei zum
Ausgleich der mechanischen Unwucht und des magnetischen Reibungswiderstandes eine zweite oder mehrere axiale
Bohrungen in den Rotor eingebracht werden können, die ebenfalls wahlweise verwendet werden können. Dadurch die Rotation des Rotors darf die Verteilung des magnetischen Flusses im Stator nicht beeinflusst werden. Unter Einhaltung eines optimalen Abstandes der sich
gegenüberliegenden Begrenzungsflächen von Rotor und Stator und der Verankerung der Flussschläuche des eindringenden inhomogenen magnetischen Feldes des Stators durch das
Absenken der Temperatur des supraleitenden Materials
unterhalb seiner Sprungtemperatur ist somit eine
eigenstabile, passive Lagerung des Rotors von Stillstand bis Höchstdrehzahl möglich, wodurch auch Regelungs- bzw.
Sensoreinheiten zur aktiven Lageregelung des Rotors
entfallen. Durch diesen optimalen Abstand ist eine
Verschleißfreiheit gegeben, woraus eine hohe Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit resultiert. Durch diese
berührungsfreie Lagerung des Rotors und den Wegfall des Rings des klassischen Ring-Läufer-Systems, als maßgeblich produktivitätsbegrenzendes, da Reibungswärme erzeugendes, Bauteil, ist von einer Steigerung der
Rotationsgeschwindigkeit des Rotors auszugehen, was in
Verbindung mit einer möglichen Vergrößerung des
Kopsdurchmessers wiederum zu einer drastischen
Produktivitätssteigerung führt.
Die sich einstellende eigenstabile, passive Lagerung des Rotors rührt aus dem Gleichgewicht der durch Positrons- und Lageveränderung hervorgerufenen Rückstellkräfte und den Verankerungskräften der Flussschläuche im supraleitenden Material des Stators. Dadurch sind auch derartige
Ausführungsformen der Erfindung realisierbar, bei denen die Rotationsachse des Rotors im Raum frei wählbar ist. Dadurch sind aber bei einer Ausführung der Erfindung abweichend von einer vertikal liegenden Rotationsachse des Rotors
zusätzliche Elemente zum Führen des Garns vorzusehen.
Die vorgeschlagene Aufspul- und Dralleinrichtung kann in einer Ausführungsform der Erfindung so gestaltet sein, dass Stator und Rotor mit einem axialen Abstand parallel
zueinander angeordnet sind. Dabei kann der Rotor so
angeordnet sein, dass er sich über, unter oder an jeder anderen Position zum Stator befindet, insoweit der axiale Abstand von Stator und Rotor klein genug ist um es dem
Magnetfeld des Rotors zu erlauben in den supraleitenden Bereich des Stators einzudringen. In einer anderen
derartigen Ausführungsform können 2 Statoren so angeordnet sein, dass ihre sich axial gegenüberliegenden
Begrenzungsflächen jeweils einer axialen Begrenzungsfläche des Rotors gegenüber positioniert sind.
Die vorgeschlagene Aufspul- und Dralleinrichtung kann in einer Ausführungsform der Erfindung so angeordnet sein, dass der Stator und der Rotor koplanar angeordnet sind und der Stator den Rotor umschließt. Ein Bereich des Stators der vorgeschlagenen Aufspul- und
Dralleinrichtung kann zur vorteilhaften Ausgestaltung einen Supraleiter Typ-Ii als supraleitendes Material aufweisen. In einer Ausführungsform können dies keramische
Hochtemperatursupraleiter aus der Gruppe der Seltenerd- Barium-Kupferoxide (SE)BaCuO, beispielsweise Yttrium-Barium- Kupferoxide (YBaCuO) oder der Gruppe der Bismut-Strontium- Kalzium-Kupferoxide (BiStCaCuO) sein. Es sind auch
Ausführungen der Erfindung möglich, die ein supraleitendes Material im Bereich des Stators aufweisen, welches eine noch höhere Sprungtemperatur besitzt als die bereits genannten Gruppen. Dadurch können die Leistungsparameter der
Kühleinrichtung reduziert werden, was zu einer gesteigerten Energieeffizienz der vorgeschlagenen Aufspul- und
Dralleinrichtung führt.
Durch Anbringung von elektrisch leitfähigen Materialien, beispielsweise Aluminium, im Bereich des Rotors und einer durch eine Halteeinrichtung gehaltenen
Drehzahlbeeinflussungseinrichtung, welche in einer
Ausführungsform eine Spulenanordnung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wanderfeldes enthält, kann die Drehzahl des Rotors aktiv beeinflusst werden. Dies ist zum einen notwendigs um die Trägheitskräfte des Rotors und des Garns beim Beschleunigen der Aufspul- und Dralleinrichtung so einzustellen, dass das Garn in seiner Integrität nicht verändert wird und zum anderen kann dadurch eine zu schnelle Rotation des Rotors und eine damit verbundene mögliche zu starke Aufheizung sowie eventuelle Zerstörung des Garns verhindert werden. Durch eine derartige Ausgestaltung der Erfindung wird es möglich, eine Verschmelzung von
thermoplastischen Materialien oder eine Erweichung von honigtauhaltigen Baumwollen kontrolliert zu verhindern. Eine weitere Möglichkeit zur passiven Beeinflussung der Drehzahl des Rotors besteht in der Anpassung des
Massenträgheitsmomentes des Rotors an die Erfordernisse des aufzuspulenden und zu verdrillenden Fasermaterials.
Der Stator wird von einer Halteeinrichtung gehalten, wobei diese in einer Ausführung der Erfindung sich so darstellt, dass ihre Position fixiert ist und sich die Spindel mit Kops relativ zum fixierten Stator axial, entlang der
Spindelachse, bewegen muss, um das Garn gleichmäßig auf den Kops aufzuwickeln. In einer anderen Ausgestaltung der
Erfindung ist dagegen die Spindel mit Kops fixiert und die Statorhalteeinrichtung ist mit einer
Statorverfahreinrichtung verbunden, so dass sich die
Aufspul- und Dralleinrichtung für Ringspinn- und
Ringzwirnmaschinen relativ zu Spindel und Kops axial, entlang der Spindelachse, bewegt.
Bei der Ausgestaltung der Statorhalteeinrichtung ist ein radialer Abstand zwischen dem Kops und der inneren radialen Begrenzungsfläche des Stators oder Rotors, je nachdem welcher den kleineren Radius aufweist, einzuhalten. Um über den Zeitraum des Aufwickeins des Garns oder Zwirns auf den Kops den vom Fadenballon erzeugten Luftwiderstand gleich zu halten, ist es für die Ausführungsform mit bewegter Aufspul- und Dralleinrichtung möglich, den Fadenführer so gestalten, dass er ebenfalls von der Statorhalteeinrichtung gehalten wird oder direkt am Stator befestigt ist, damit sich seine Position zum Rotor nicht verändert.
Weiterhin wird ein Ringspinn- oder Ringzwirnverfahren vorgeschlagen, bei dem Fasermaterial verdrillt und
anschließend aufgewickelt wird, wobei eine Aufspul- und Dralleinrichtung der beschriebenen Art bereitgestellt wird, der Rotor durch eine Rotorhalteeinrichtung koaxial mit einem Abstand zum Stator gehalten wird, die Temperatur des Stators unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials abgesenkt wird und der Rotor durch die Rotorhalteeinrichtung freigegeben wird, bevor der eigentliche Spinn- oder
Zwirnprozess beginnt, sobald der supraleitende Zustand des Stators erreicht wird.
Durch das anfängliche Halten des Rotors in einem wählbaren axialen Abstand zum Stator wird das Anfahren der Maschine bei der vorgeschlagenen Lösung wesentlich erleichtert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 Ausführungsbeispiel einer Aufspul- und
Dralleinrichtung für Ringspinnmaschinen, bei dem der Stator und der Rotor mit einem axialen Abstand parallel zueinander angeordnet sind, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Aufspul- und
Dralleinrichtung für Ringspinnmaschinen, bei dem der Stator und der Rotor koplanar angeordnet sind und der Stator den Rotor umschließt.
Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 in der
Seitenansicht schematisch dargestellt ist, handelt es sich um den Ausschnitt einer Ringspinnmaschine (17), welche eine Aufspul- und Dralleinrichtung (18) zeigt. Der Stator (1), welcher mindestens ein supraleitendes Material (19)
aufweist, ist, gehalten von der Statorhalteeinrichtung (10) , koaxial zur Spindel/ Spindelachse (7) angeordnet und wird von der Statorkühleinrichtung unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials (19) abgekühlt. Der Rotor (2) und der Stator (1) sind mit einem axialen Abstand (23) und parallel zueinander angeordnet, so dass sie sich nicht berühren und das Magnetfeld des Rotors (2) in das
supraleitende Material (19) des Stators (1) eindringen kann.
Der Rotor (2) kann in einer Ausgestaltung der Erfindung ein elektrisch leitfähiges Material (14) aufweisen, in welchem von einer Drehzahlbeeinflussungseinrichtung (13)
Wirbelströme erzeugt werden können, um die
Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (2) aktiv zu verändern.
Zur Inbetriebnahme und Außerbetriebnahme der Aufspul- und Dralleinrichtung (18) wird der Rotor (2) durch eine
Rotorhalteeinrichtung (12) koaxial mit einem Abstand zum Stator (1) gehalten, die Temperatur des Stators (1) unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials (19) abgesenkt und anschließend der Rotor (2) durch die
Rotorhalteeinrichtung (12) freigegeben. Das Garn (8) läuft durch den Fadenführer (4), weiter durch den Balloneinengungsring (5) sowie durch ein auf der inneren radialen Begrenzungsfläche (25) des Rotors (2) angeordnetes Garnführungselement (3), um auf den Kops (6) aufgewickelt zu werden, da sich eine Relativgeschwindigkeit zwischen der von der Spindelhalteeinrichtung (15) gehaltenen und der
Spindeldreheinrichtung (16) in Rotation gesetzten Spindel (7) in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (2) einstellt oder in einer Ausführungsvariante der Erfindung über die Drehzahlbeeinflussungseinrichtung (13) und ein am Rotor (2) angebrachtes elektrisch leitfähiges Material (14) durch Induktion von Wirbelströmen aktiv eingestellt werden kann .
Zum Aufwickeln des Garns (8) auf den Kops (6) wird in einer Ausführung der Erfindung die Statorverfahreinrichtung (11) in Richtung der Spindel/ Spindelachse (7) bewegt werden, wobei die Fadenführung (4) über eine optionale starre
Verbindung (20) mit bewegt werden kann, die Spindel/
Spindelachse (7) aber ihre Position relativ zur
Ringspinnmaschine (17) nicht verändert, während in einer anderen Ausführung der Erfindung sich die Position der
Aufspul- und Dralleinrichtung (18) relativ zur
Ringspinnmaschine (17) nicht verändert, sich dafür aber die Spindel/ Spindelachse (7) mit Kops (6) durch die
Spindelverfahreinrichtung (26) in Richtung der Spindel/ Spindelachse (7) bewegt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 in der Seitenansicht schematisch dargestellt ist, handelt es sich um den Ausschnitt einer Ringspinnmaschine (17), welche eine Aufspul- und Dralleinrichtung (18) zeigt. Der Stator (1), welcher mindestens ein supraleitendes Material (19)
aufweist, ist, gehalten von der Statorhalteeinrichtung (10) , koaxial zur Spindel/ Spindelachse (7) angeordnet und wird von der Statorkühleinrichtung unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials (19) abgekühlt. Der Rotor (2) und der Stator (1) sind koplanar angeordnet, wobei der Stator den Rotor umschließt, so dass sie sich nicht berühren und das Magnetfeld des Rotors (2) in das supraleitende Material (19) des Stators (1) eindringen kann.
Der Rotor (2) kann in einer Ausgestaltung der Erfindung ein elektrisch leitfähiges Material (14) aufweisen, in welchem von einer Drehzahlbeeinflussungseinrichtung (13)
Wirbelströme erzeugt werden können, um die
Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (2) aktiv zu verändern.
Zur Inbetriebnahme und Außerbetriebnahme der Aufspul- und Dralleinrichtung (18) wird der Rotor (2) durch eine
Rotorhalteeinrichtung (12) koaxial mit einem Abstand zum Stator (1) gehalten, die Temperatur des Stators (1) unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials (19) abgesenkt und anschließend der Rotor (2) durch die
Rotorhalteeinrichtung (12) freigegeben.
Das Garn (8) läuft durch den Fadenführer (4), weiter durch den Balloneinengungsring (5) sowie durch ein auf der inneren radialen Begrenzungsfläche (25) des Rotors (2) angeordnetes Garnführungselement (3), um auf den Kops (6) aufgewickelt zu werden, da sich eine Relativgeschwindigkeit zwischen der von der Spindelhalteeinrichtung (15) gehaltenen und der
Spindeldreheinrichtung (16) in Rotation gesetzten Spindel (7) in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (2) einstellt oder in einer Ausführungsvariante der Erfindung über die Drehzahlbeeinflussungseinrichtung (13) und ein am Rotor (2) angebrachtes elektrisch leitfähiges Material (14) durch Induktion von Wirbelströmen aktiv eingestellt werden kann.
Zum Aufwickeln des Garns (8) auf den Kops (6) wird in einer Ausführung der Erfindung die Statorverfahreinrichtung (11) in Richtung der Spindel/ Spindelachse (7) bewegt, wobei die Fadenführung (4) über eine optionale starre Verbindung (20) mitbewegt werden kann, die Spindel/ Spindelachse (7) aber ihre Position relativ zur Ringspinnmaschine (17) nicht verändert, während in einer anderen Ausführung der Erfindung sich die Position der Aufspul- und Dralleinrichtung (18) relativ zur Ringspinnmaschine (17) nicht verändert, sich dafür aber die Spindel/ Spindelachse (7) mit Kops (6) durch die Spindelverfahreinrichtung (26) in Richtung der Spindel/ Spindelachse (7) bewegt.
Aufspul- und Dralleinrichtung einer Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine sowie Ringspinn- und Ringzwirnverfahren
Bezugzeichenliste
1 Stator
2 Rotor
3 Garnführungselement
4 Fadenführer
5 Balloneinengungsring
6 Kops
7 Spindel/ Spinnachse
8 Garn
9 Statorkühleinrichtung
10 Statorhalteeinrichtung
11 Statorverfahreinrichtung
12 Rotorhalteeinrichtung
13 Drehzahlbeeinflussungseinrichtung
14 Elektrisch leitfähiges Material
15 Spindelhalteeinrichtung
16 Spindeldreheinrichtung
17 Abschnitt einer Ringspinnmaschine
18 Aufspul- und Dralleinrichtung
19 Supraleitendes Material
20 Verbindung Fadenführer-Stator
21 axiale Begrenzungsfläche des Rotors
22 axiale Begrenzungsfläche des Stators
23 axialer Abstand Rotor-Stator
24 mechanische Verbindung
25 inneren radialen peripheren Begrenzungsfläche des Rotors
26 Spindelverfahreinrichtung
27 innere radiale Begrenzungsfläche des Stators
28 äußere radiale Begrenzungsfläche des Rotors
29 radialer Abstand Rotor-Stator

Claims

Aufspul- und Dralleinrichtung einer Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine sowie Ringspinn- und Ringzwirnverfahren Patentansprüche
1. Aufspul- und Dralleinrichtung einer Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine (17), umfassend mindestens einen
ringförmigen Stator (1) und mindestens einen ringförmigen, relativ zum Stator (1) drehbaren, magnetfelderzeugenden Rotor (2) mit mindestens einem Garnführungselement (3) sowie einen drehbaren Kops (6), wobei der Rotor (2) und der Stator (1) koaxial zum Kops (6) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) mindestens ein supraleitendes Material (19) und eine
Statorkühleinrichtung (9) umfasst.
2. Aufspul- und Dralleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) und der Rotor (2) mit einem axialen Abstand (23) parallel zueinander angeordnet sind .
3. Aufspul- und Dralleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) und der Rotor (2) koplanar angeordnet sind und der Stator (1) den Rotor (2) umschließt .
4. Aufspul- und Dralleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das supraleitende Material (19) ein Supraleiter vom Typ-Ii ist.
5. Aufspul- und Dralleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine
Einrichtung zur aktiven Drehzahlbeeinflussung (13) des Rotors (2) vorgesehen ist.
6. Aufspul- und Dralleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlbeeinflussungseinrichtung (13) eine Spulenanordnung umfasst.
7. Aufspul- und Dralleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) mittels einer Statorverfahreinrichtung (11) in axialer Richtung bewegbar ist.
8. Ringspinn- oder Ringzwirnverfahren, bei dem
Fasermaterial verdrillt und anschließend aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufspul- und
Dralleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6
bereitgestellt wird, der Rotor (2) durch eine
Rotorhalteeinrichtung (12) koaxial mit einem Abstand
(23,29) zum Stator (1) gehalten wird, die Temperatur des Stators (1) unter die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials (19) abgesenkt wird und der Rotor (2) durch die Rotorhalteeinrichtung (12) freigegeben wird.
9. Ringspinn- oder Ringzwirnverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Rotors (2) aktiv beeinflusst wird.
10. Ringspinn- oder Ringzwirnverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Rotors (2) durch Erzeugung eines auf den Rotor (2) wirkenden
elektromagnetischen Wanderfeldes beeinflusst wird.
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