Spinnspindel mit ölbecher

Die Erfindung betrifft eine Spinnspindel einer Ringspinnmaschine mit ölbecher gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Umwandlung von Natur- und Kunstfasern zu einem Garn erfordert eine Reihe von Teilarbeitsgängen. Die letzte Arbeitsstufe wird üblicherweise als Feinspinnen bezeichnet. Dabei erhält das gesponnene Garn seine endgültige Feinheit und Festigkeit. Das Feinspinnen erfordert einen wesentlichen Aufwand des gesamten Garnherstellungsprozesses, und zwar sowohl im Hinblick auf den zeitlichen Aufwand, die Investitionen als auch auf den Energieverbrauch. Dem klassischen Handspinnen mit Spinnrädern am nächsten kommt das aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Ringspinnen. Dabei wird das gesponnene Garn, wie beim klassischen Spinnrad, auf eine rotierende Spinn- spindel aufgewickelt. Zum Unterschied vom klassischen Spinnrad, welches nur eine einzige, relativ langsam rotierbare Spinnspindel aufweist, sind bei einer Ringspinnmaschine auf einer Spindelbank eine Vielzahl von Spinnspindeln, beispielsweise bis zu 500 und mehr, angeordnet, auf welche das gesponnene Garn aufgewickelt wird. Die Spinnspindeln werden dabei mit Geschwindigkeiten von beispielsweise 10 ¹ OOO bis 25'00O Umdre- hungen pro Minute rotiert.

Bei diesen hohen Umdrehungszahlen der Spinnspindel bestehen hohe Anforderungen an die Lagerung des Schafts des Spindeloberteils der Spinnspindel, einerseits um durch einen möglichst reibungsarmen Lauf die hohen Umdrehungszahlen und eine lange Le- bensdauer zu ermöglichen, andererseits um den Geräuschpegel und den Kraftbedarf möglichst gering zu halten.

So ist beispielsweise aus einer technischen Informationsschrift Nr. NHT.6117 NE, 04.99 der Firma Novibra GmbH, Süssen, Deutschland eine Spinnspindel bekannt, die ein HaIs- lager und ein Fusslager aufweist. Das Halslager und das Fusslager sind zwei separate

Komponenten. Das Halslagerteil ist als ein Rollenlager ausgebildet, und sitzt in der Wandung eines zylindrischen Rohrabschnitts, der mit einer axiale Bohrung versehen und starr montiert ist. Das Fusslager besteht aus einem Radial-Gleitlager und einem Axial-

Gleitlager und wird von einer radial beweglichen Führungshülse getragen. Das Halslager und das Fusslager sind in einem Spindelgehäuse angeordnet, das auf der Spindelbank montiert ist. Zwischen dem Gehäuse und der Führungshülse ist ein Dämpfungselement angeordnet. Das Dämpfungselement ist als eine zylindrische ölspule ausgebildet, die einen spiralförmigen Querschnitt aufweist und koaxial zur Führungshülse angeordnet ist. Die Dämpfung erfolgt durch das Zusammenwirken der zylindrischen Spule und einem in das Gehäuse eingefüllten öl. Der Pegelstand des öls ist derart gewählt, dass die zylindrische Spule wenigstens über einen Teil ihrer Höhe, vorzugsweise über ihre gesamte Höhe, vom öl bedeckt ist. Das öl erfüllt auch die Funktion der Schmierung des Fusslagers und des Halslagers.

Das öl im Gehäuse muss in regelmässigen Abständen, beispielsweise einmal im Jahr oder auch öfters, gewechselt werden, um einen vorzeitigen Verschleiss der Lagerungen und Schäfte der Spinnspindeln zu vermeiden. Um das Altöl zuverlässig aus dem Spindelge- häuse zu entfernen und um frisches öl schnell und zuverlässig in das Spindelgehäuse zu bringen, sind Spindelgehäuse bekannt, die in ihrem Fussende offen ausgebildet sind. Der öldichte Abschluss des offenen Spindelgehäuses erfolgt durch einen ölbecher, der üblicherweise über eine Gewindeverbindung lösbar mit dem Spindelgehäuse verbunden ist. Der ölbecher nimmt den unteren Bereich des Spindelgehäuses auf und erstreckt sich bis zu einer Befestigungsmutter, über welche das Spindelgehäuse lösbar mit einer Spindelbank verbunden ist. Die öldichte Abdichtung erfolgt über ein Dichtungselement, dass stirnseitig am ölbecher vorgesehen ist und gegen eine Schulter an der Befestigungsmutter gepresst wird. Der Vorteil der Spinnspindeln mit integriertem ölbecher gegenüber den herkömmlichen Spindelschmierungen liegt darin, dass ein ölwechsel durchgeführt wer- den kann, ohne dass dazu das Spindeloberteil aus de Spindellagerung ausgebaut werden müsste.

Soll das Altöl aus dem Spindelgehäuse abgelassen und durch frisches öl ersetzt werden, wird der ölbecher abgeschraubt. Das im ölbecher verbleibende Altöl wird ausgeleert und durch frisches öl ersetzt. Dabei wird die ölmenge derart dosiert, dass bei aufgeschraubtem ölbecher der ölspiegel im Spindelgehäuse die erforderliche Höhe zwischen dem Halslager und dem Fusslager erreicht. Dieser ölspiegel liegt höher als der obere Rand des ölbechers. Bei der Montage des ölbechers wird das eingefüllte öl vom in den Becher ein-

dringenden unteren Bereich des Spindelgehäuses mit dem Fusslager, dessen Halterung und der ölspule verdrängt. Dadurch steigt der Pegel des öls sehr rasch an und erreicht die Oberkante des Bechers, bevor eine Abdichtung des ölbechers zur Befestigungsmutter für das Spindelgehäuse erreicht ist. Dies führt dazu, dass öl über die Oberkante des ölbe- chers austritt. Dieses öl geht verloren und verschmutzt die Spinnspindel und deren umgebende Maschinenteile. Die Verschmutzungen müssen wieder sorgfältig beseitigt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den oben geschilderten Mangel der Spindelschmierungen des Stands der Technik zu beseitigen. Es soll verhindert werden, dass bei einem ölwechsel der Spinndellagerungen öl verloren geht. Verschmutzungen der Spinnspindel und der umgebenden Maschinenteile sollen vermieden werden. Dabei sollen die Vorteile, welche Spinnspindeln mit integrierten ölbechern aufweisen, erhalten bleiben.

Die Lösung der vorstehenden Aufgaben besteht in einer Spinnspindel mit einem zugehörigen ölbecher, welche die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 aufgelisteten Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausführungs Varianten und/ oder Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung schlägt vor, bei einer Spinnspindel für eine Ringspinnmaschine mit einem in Betriebsstellung ein offenes Ende eines Spindelgehäuses öldicht verschliessenden ölbecher das Spindelgehäuse und/ oder den ölbecher derart auszubilden, dass bei der Montage des ölgefüllten ölbechers die Dichtwirkung zwischen dem Spindelgehäuse und dem ölbecher eintritt, bevor der ölpegel die Oberkante des ölbechers erreicht.

Indem bei der Montage des ölbechers die Dichtwirkung mit dem Spindelgehäuse bereits eintritt, bevor das durch das Spindelgehäuse mit dem Fusslager, dessen Halterung und der ölspule verdrängte öl die Oberkante des ölbechers erreicht, wird verhindert, dass öl überläuft und die Spinnspindel, das Spindelgehäuse oder angrenzende Maschinenteile verschmutzt. Die Dichtwirkung ist bis zur vollständigen Montage des ölbechers gegeben, in welcher der ölbecher fest mit dem Spindelgehäuse verbunden, vorzugsweise verschraubt, ist. Die Dichtwirkung muss nicht von allem Anfang an gegeben sein. Es genügt,

wenn die Dichtwirkung eintritt, bevor der ölpegel im Spindelgehäuse über die Oberkante des ölbechers ansteigt. Dadurch ist sichergestellt, dass beim erstmaligen Befüllen des Spindelgehäuses und bei den nachfolgenden ölwechseln kein öl verloren geht und keine Verschmutzung auftritt.

Zur Erzielung der öldichten Dichtwirkung ist der ölbecher beispielsweise in seinem oberen Randbereich mit einem Dichtelement ausgestattet, das die Innenwandung des ölbechers radial überragt. Zum Unterschied von den aus dem Stand der Technik bekannten Spinnspindeln erfolgt die Abdichtung nicht über die Stirnseite des ölbechers zu einer Schulter an einer Befestigungsmutter, mit der das Spindelgehäuse an einer Spindelbank montiert wird. Bei der vorgeschlagenen Ausführungsvariante erfolgt die Abdichtung radial zur Aussenfläche des Spindelgehäuses.

In einer zweckmässigen Ausführungsvariante weist das Dichtelement einen Innendurch- messer auf, der gleich oder kleiner ist als ein Aussendurchmesser des Spindelgehäuses an seinem offen ausgebildeten Fussende. Bei dieser Ausführungsvariante tritt die Dichtwirkung bereits in einem sehr frühen Stadium der Montage des ölbechers auf und bleibt bis zum Erreichen der Endlage des ölbechers aufrecht.

Das Dichtelement ist zweckmässigerweise ein O-Ring, der in vorteilhafter Weise unterhalb eines mit Lastangriffsmitteln versehenen Abschnitts des ölbechers in einer in dessen Innenwandung ringförmig umlaufenden Nut gehalten ist. Dadurch kann nahezu die gesamte Höhe des ölbechers bis knapp unterhalb des O-Rings für die Befüllung mit öl genutzt werden.

Zur lösbaren Montage des ölbechers am Spindelgehäuse kann beispielsweise ein Klemmbügel vorgesehen sein, der den ölbecher radial oder axial fixiert. Mit Vorteil ist der ölbecher jedoch mit Lastangriffsmitteln ausgestattet, die mit korrespondierenden Lastangriff smitteln zusammenwirken, die an der Aussenwandung des Spindelgehäuses oder eines Befestigungsmittels für das Spindelgehäuse an der Spindelbank ausgebildet sind.

Bei der Ausbildung der Lastangriffsmittel als ein Gewinde ist der ölbecher beispielsweise auf ein am Spindelgehäuse vorgesehenes Aussengewinde, das ohnehin für die Verspannung des Spindelgehäuses an der Spindelbank erforderlich ist, aufschraubbar. Falls dieses

Gewinde zu kurz ist, kann auch vorgesehen sein, den ölbecher auf einen mit einem Aussengewinde versehenen Verlängerungsabschnitt aufzuschrauben, der an einer speziell ausgebildeten Befestigungsmutter für das Spindelgehäuse vorgesehen ist. In einer alternativen Ausführungsvariante können die Lastangriffsmittel als Bestandteile einer Art von Bajonettverschluss ausgebildet sein. Das Gegenstück kann dann beispielsweise an einer speziell geformten Zwischen- oder Unterlegscheibe oder sogar an der Spindelbank selbst vorgesehen sein. Schliesslich kann in der Aussenwandung des Spindelgehäuses oder der Befestigungsmutter eine umlaufende Ringnut vorgesehen sein, in welcher ein Ringwulst am Becherrand einrasten kann. Es können auch Kombinationen von verschiedenen Aus- führungsvarianten von Lastangriffsmitteln vorgesehen sein.

Um eine zuverlässige und gleichmässige Montage des ölbechers am Spindelgehäuse zu gewährleisten, weist der ölbecher in einer zweckmässigen Ausführungsvariante einen Anschlag für das offene Fussende des Spindelgehäuses auf. Insbesondere bei Schraubver- bindungen wird dadurch ein überdrehen verhindert, welches zu einer Beschädigung des Dichtelements, insbesondere des O-Rings führen könnte.

Zur Erleichterung der Montage des ölbechers am Spindelgehäuse erweist es sich als zweckmässig, wenn der ölbecher mit einer Drehhilfe ausgestattet ist. Die Drehhilfe kann beispielsweise als ein Einsteckbereich für einen Mehrkantschlüssel, beispielsweise für einen Inbusschlüssel, ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführungsvariante kann die Aussenfläche des ölbechers flügelartige Fortsätze aufweisen oder wenigstens bereichsweise mit einer Riff elung versehen sein, welche das Greifen und Festdrehen des ölbechers erleichtert.

Als Materialien für den ölbecher kommen Materialien in Frage, die einfach bearbeitbar, beispielsweise tiefziehbar, und insbesondere beständig gegenüber dem aufzunehmenden öl sind. Beispielsweise besteht der ölbecher aus Aluminium. In einer alternativen Ausführungsvariante, die besonders kostengünstig herstellbar ist, besteht der ölbecher aus einem Kunststoff. Der ölbecher ist zweckmässigerweise mit einem transparenten Bereich versehen. Dies kann bei einem ölbecher aus Kunststoff beispielsweise ein axial verlaufender, streifenförmiger transparenter Bereich sein. Bei einem Aluminiumbecher kann ein entsprechender transparenter Einsatz vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, dass der Pe-

gelstand, und der Zustand des öls unmittelbar von aussen ersichtlich ist. Bei mit einer Riff elung versehenen ölbechern können die zwischen den Riff elungssegmenten befindlichen Materialbereiche wenigstens zum Teil transparent ausgebildet sein, um die Kontrolle des Pegelstands und des Zustands des öls von aussen zu ermöglichen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der ölbecher einen elastisch verformbaren Bereich auf. Der elastisch verformbare Bereich des ölbechers erlaubt es, bei Bedarf das Volumen des ölbehälters durch Druck zu verkleinern. Dadurch wird das im ölbecher befindliche öl in das Spindelgehäuse gepresst und ein Austausch des öls unter- stützt. Der elastische Bereich kann beispielsweise eine Membran am Boden des ölbechers sein. Der ölbecher kann auch einen über seinen Umfang verlaufenden, balgenartig ausgebildeten Wandungsbereich aufweisen.

Zur Verringerung von metallischem Abrieb von den Lagerteilen im öl erweist es sich als vorteilhaft, im Bodenbereich des ölbechers einen Permanentmagneten vorzusehen. Der metallische Abrieb sammelt sich am Permanentmagneten und kann beim periodischen ölwechsel sehr einfach entfernt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Abschnitts einer Spinnspindel für eine

Ringspinnmaschine mit einer Lagerung für ein Spindeloberteil und mit einem integrierten ölbecher; und

Fig. 2 und 3 Ausschnittsdarstellungen von zwei Varianten des ölbechers.

Die in Fig. 1 dargestellte Spinnspindel ist gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen. In der Darstellung ist mit dem Bezugszeichen 2 der Schaft eines eingesetzten Spindelober- teils 3 bezeichnet. Die Spinnspindel 1 ist über ein Spindelgehäuse 4 an einer Spindelbank 9 befestigt. Dazu ist das Spindelgehäuse 4 mit einem Flansch 5 und mit einem Aussengewinde 6 versehen. Die Fixierung des in eine öffnung 10 in der Spindelbank 9 eingesetzten Spindelgehäuses 4 erfolgt mittels einer Befestigungsmutter 8, die sich an einer Unterlag-

scheibe 7 abstützt. Dadurch wird das Spindelgehäuse 4, das sich über seinen Flansch 5 an der Spindelbank 9 abstützt, axial eingespannt. Die aus dem Stand der Technik bekannten Ringspinnmaschinen weisen eine Vielzahl, beispielsweise bis zu 1200 von derart an einer Spindelbank 9 montierten Spinnspindeln 3 auf.

Die Lagerung für den Schaft 2 des Spindeloberteüs 3 umfasst ein Halslager 11, das als Wälzlager, beispielsweise als ein Zylinderrollenlager, ausgebildet ist und in der Innenwandung eines zylindrisch ausgebildeten Rohrabschnitts 12 sitzt, der in das Spindelgehäuse eingepasst ist. Axial beabstandet vom Halslager 11 ist ein Fusslager 13 vorgesehen, das in einem Führungsrohr 16 gehalten ist. Das Fusslager 13 umfasst ein Radiallager 14 und ein Axiallager 15, die beide ölgeschmiert und vorzugsweise als Gleitlager ausgebildet sind. Das Führungsrohr 16 ist durch ein spiralig ausgebildetes Verbindungsstück 17 beweglich mit dem Rohrabschnitt 12 verbunden und innerhalb des Spindelgehäuses 4 radial beweglich gelagert. Die radiale Beweglichkeit wird dabei durch ein Dämpfungselement 18, das zwischen dem Spindelgehäuse 4 und dem Führungsrohr 16 angeordnet ist, begrenzt. Das Dämpfungselement 18 ist gemäss dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung als zylindrische ölspule ausgebildet, die einen spiralförmigen Querschnitt aufweist und koaxial zum Führungsrohr 16 angeordnet ist.

Das Spindelgehäuse 4 ist an seinem Fussende 41 offen ausgebildet bzw. weist dort wenigstens eine Ablassöffnung auf. Den bodenseitigen Abschluss des Spindelgehäuses 4 bildet ein ölbecher 20, der vom offenen Fussende 41 her über das Gehäuse 4 schiebbar ist und daran lösbar befestigbar ist. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der ölbecher 20 mit seinem Gewindegänge 22 aufweisenden Endabschnitt 21 auf die freien Windungen des Aussengewindes 6 des Spindelgehäuses 4 geschraubt. Eine Dichtelement 30, beispielsweise ein O-Ring, sorgt für die öldichte Verbindung. Das Dichtlelement 30 ist in einer umlaufenden Nut 24 gehalten, die unterhalb des mit den Gewindegängen 22 versehenen Endabschnitts 21 in der Innenwandung 23 des ölbechers vorgesehen ist. Gemäss dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich das Dichtelement 30 an einer von der Innenwandung 23 vorspringenden umlaufenden Schulter 25 ab. Im montierten Zustand des ölbechers 20 ist das Dichtelement 30 zwischen der Schulter 25 und einem an der Aussenseite des Spindelgehäuses 4 umlaufenden Ringflansch 42 geklemmt. Ein im ölbecher 20 ausgebildeter Anschlag 26 für das Fussende 41 des Spindelgehäuses 4 ver-

hindert, dass das Dichtelement 30 durch überdrehen der Gewindeverbindung beschädigt wird.

Der ölbecher 20 dient zur Aufnahme des öls, welches für die Dämpfung und für die Schmierung des Fusslagers 13 erforderlich ist. Das in den ölbecher eingefüllte öl wird bei der Montage durch das eintauchende Spindelgehäuse mit dem Fusslager 13 und der öl- spule 18 verdrängt und gelangt durch das offene Ende des Spindelgehäuses 4 in den Bereich des Fusslagers 13 und des Dämpfungselements 18. Infolge der Verdrängung steigt bei der Montage der ölpegel im Spindelgehäuse 4 über den oberen Rand des ölbechers 20. Deshalb sind der ölbecher 20 und das Fussende 41 des Spindelgehäuses 4 derart ausgebildet, dass eine öldichte Abdichtung gewährleistet ist, bevor der ölpegel die Oberkante des ölbechers 20 erreicht. Dazu weist gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Dichtelement 30, insbesondere der O-Ring, einen Innendurchmesser i auf, der gleich oder kleiner ist als der Aussendurchmesser d des Fussendes 41 des Spindelgehäuses 4. Dadurch ist bei der Montage bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt eine öldichte Abdichtung zwischen dem ölbecher 20 und dem Spindelgehäuse 4 gegeben und eine Verunreinigung der Spinnspindel, des Spindelgehäuses oder umgebender Maschinenteile ist verhindert.

Der ölbecher 20 ist beispielsweise aus Aluminium oder aus einem ölbeständigen Kunststoff gefertigt. Dabei kann er zur Gänze transparent ausgebildet sein oder wenigstens einen axial verlaufenden transparenten Bereich aufweisen, der im montierten Zustand einen Einblick in das Innere des ölbechers ermöglicht. An der Aussenseite des ölbechers 20 ist in Fig. 1 eine Drehhilfe 29 angedeutet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als radial abragende flügelartige Fortsätze ausgebildet ist. Alternativ kann die Aussenwan- dung des ölbechers mit einer Riffelung versehen oder im Boden des ölbechers eine Aufnahme für einen Mehrkantschlüssel vorgesehen sein.

Die Darstellungen in Fig.2 und 3 beschränken sich jeweils nur auf den bodennahen unte- ren Abschnitt des wiederum gesamthaft mit dem Bezugszeichen 20 versehenen ölbechers. Der ölbecher 20 in Fig. 2 ist mit einem membranartig verjüngten, elastischen Boden 27 ausgestattet. Der membranartige Boden 27 ist durch geringen Druck nach innen pressbar und kehrt elastisch wieder in den Ausgangszustand zurück. Dadurch wird das Be-

chervolumen verringert. Bei montiertem ölbecher 20 kann bei Bedarf einfach durch Druck auf den membranartigen Boden 27 das im Becher 20 befindliche öl agitiert werden, um dadurch die Durchmischung mit dem im Spindelgehäuse befindlichen öl zu unterstützen. Der in Fig.3 dargestellte bodennahe Abschnitt des ölbechers 20 weist für diese Zwecke einen balgenartig ausgebildeten, elastischen Wandbereich 28 auf, der sich über den Umfang des ölbechers 20 erstreckt. Wie im Fall des Membranbodens (Fig. 2) kann durch einen leichten Druck auf den Becherboden das Bechervolumen elastisch verringert werden. Nach Beendigung des Drucks nimmt der ölbecher 20 wieder seine ursprüngliche Gestalt an.

Zusätzlich ist in Fig. 3 im Bodenbereich des ölbechers 20 ein Permanentmagnet 35 angedeutet, der metallischen Abrieb aus dem öl abscheiden soll. Der Permanentmagnet 35 ist gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel am Boden des ölbechers 20 montiert, beispielsweise eingeklebt. Der Magnet kann aber auch in der Nähe des Bodens in der Be- cherwand montiert sein.