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EP4426884B1 - Spinning or twisting ring, and associated traveler and traveler system - Google Patents

Spinning or twisting ring, and associated traveler and traveler system

Info

Publication number
EP4426884B1
EP4426884B1 EP22813900.2A EP22813900A EP4426884B1 EP 4426884 B1 EP4426884 B1 EP 4426884B1 EP 22813900 A EP22813900 A EP 22813900A EP 4426884 B1 EP4426884 B1 EP 4426884B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring
spinning
tungsten
runner
crown
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP22813900.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP4426884A1 (en
Inventor
Vadim Verlotski
Markus Dippel
Jan-Dirk GERKEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Braecker AG
Original Assignee
Braecker AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Braecker AG filed Critical Braecker AG
Publication of EP4426884A1 publication Critical patent/EP4426884A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP4426884B1 publication Critical patent/EP4426884B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01HSPINNING OR TWISTING
    • D01H7/00Spinning or twisting arrangements
    • D01H7/02Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
    • D01H7/52Ring-and-traveller arrangements
    • D01H7/60Rings or travellers; Manufacture thereof not otherwise provided for ; Cleaning means for rings
    • D01H7/602Rings
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01HSPINNING OR TWISTING
    • D01H7/00Spinning or twisting arrangements
    • D01H7/02Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
    • D01H7/52Ring-and-traveller arrangements
    • D01H7/60Rings or travellers; Manufacture thereof not otherwise provided for ; Cleaning means for rings
    • D01H7/604Travellers

Definitions

  • the invention relates to a ring for a ring spinning or ring twisting machine and a ring-runner system.
  • Rings are used as spinning rings in so-called ring spinning machines or as twisting rings in so-called twisting machines.
  • spinning rings and twisting rings are collectively referred to as spinning rings.
  • the spinning rings interact with mounted ring-runners.
  • the ring-runners rotate at high speeds on the upper surface of the spinning rings, the so-called ring crown, driven by a thread held by the ring-runner. This results in high loads on the contact surfaces between the ring-runner and the ring crown of the spinning rings.
  • a bridge adjoining the ring crown is provided, which can terminate in a base flange.
  • the ring crown, as well as the base flange, or, if a base flange is absent, the bridge, are manufactured in a variety of designs, each adapted in shape and geometry to the requirements of the respective machine and the intended design for securing the spinning ring.
  • the spinning ring is held in the machine in a so-called ring frame.
  • the component e.g., the spinning ring
  • the other component e.g., the ring rotor
  • the object of the invention is therefore to create a spinning ring which enables a longer service life at today's speeds of the ring runner and an increase in the achievable upper limit of the speed of the ring runner.
  • the invention also aims to create a ring runner system that allows the speed limit of the ring runner to be increased to over 50 m/s (cotton).
  • a spinning ring for a ring spinning or ring twisting machine comprising a bridge and a ring crown.
  • the ring crown is at least partially made of a tungsten sintered material with a tungsten content of at least 90%.
  • a number of advantageous properties are achieved compared to surfaces known from the prior art, such as those made of steel, chromium, chromium carbide, nickel-phosphorus, and others.
  • the tungsten grains forming the sintered material have a hardness of approximately 450 HV. This prevents abrasive wear on harder ring runners, yet the hardness is high enough to withstand even abrasive wear.
  • the tungsten grains have a high thermal conductivity of approximately 180 W/mK, which is almost double that of conventional materials and coatings. This increased thermal conductivity leads to improved heat dissipation and thus to enhanced cooling of the spinning ring surface.
  • the tungsten grains also have a melting point of approximately 3400°C, in contrast to the melting point of conventional materials at around 1900°C. This high melting point reduces the tendency for micro-welding, thereby at least delaying the destruction of the sliding surface.
  • tungsten oxide is formed, which is powdery, soft, easily meltable and has weak adhesion. on the base material. This results in a self-lubricating effect that improves the sliding properties.
  • conventional coated spinning rings do not exhibit a self-lubricating effect during dry rubbing, because, for example, in chrome-coated spinning rings, the chromium oxide that forms is solid and hard, creating a strongly adhering, continuous coating on the chrome surface.
  • the entire ring crown is made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten. Manufacturing the entire ring crown, rather than a limited insert within it, simplifies the production of the spinning ring.
  • the spinning ring is provided with a foot flange on the side of the bridge opposite the ring crown.
  • the design of the spinning rings with a bridge or with a bridge and foot flange depends on the method of mounting the spinning rings in the spinning or twisting machine.
  • the preferred tungsten sintering material is W97Ni2Fe.
  • W97Ni2Fe all available W-NiFe sintering alloys can be used. However, it has been shown that the best results are achieved when using the material W97Ni2Fe1 with a density of 18.5 g/ cm3 .
  • the base flange and/or the bridge are made of copper or a copper alloy.
  • copper or copper alloys offer high thermal conductivity and, due to dynamic operation, good flexibility with corresponding dimensional stability.
  • the part of the spinning ring made from the tungsten sintered material can preferably be attached to the ring crown or the bridge by a soldering process.
  • the base flange and/or the bridge are made of an aluminum bronze, preferably a nickel-aluminum bronze (CuAl10Ni5Fe4).
  • a spinning ring corresponding to such an embodiment of the invention can be manufactured particularly cost-effectively and is characterized at the same time by high corrosion resistance and mechanical strength combined with sufficiently high thermal conductivity.
  • such a material pairing increases the visual detectability of a ring runner on a spinning ring, which generally applies to embodiments of spinning rings according to the invention with a base flange and/or the bridge made of copper or a copper alloy. Such increased visual detectability simplifies the inspection and, if necessary, also the replacement of ring runners.
  • the base flange and/or the web can be made of steel.
  • Spinning rings with good thermal conductivity can be achieved if the base flange and/or the web is made of a carbon steel, in particular 100Cr6.
  • the use of a ferritic stainless steel (1.2083) or a duplex stainless steel (1.4462) for the base flange and/or the web of certain embodiments of a spinning ring according to the invention is advantageous.
  • the entire spinning ring is made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten.
  • tungsten sintered material with at least 90% tungsten.
  • the entire spinning ring is manufactured from a tungsten sintered material, there are no fundamental differences between Conventional steel spinning rings and spinning rings made of tungsten sintered alloys differ in that both are turned from blanks or manufactured using machining processes. Even in the case of a spinning ring composed of several parts, the finished spinning ring is produced from a previously brazed tubular blank.
  • tungsten spinning rings are ready for use immediately after turning; the usual subsequent manufacturing processes, such as hardening, honing, polishing, and chrome plating, are unnecessary.
  • a ring-runner system for a ring spinning or ring twisting machine comprising a spinning ring as described above and a ring runner made of high-speed steel (HSS) wire, the ring runner having a minimum hardness of 60 HRC.
  • HSS high-speed steel
  • the contact surfaces of the spinning ring and ring crown, and thus both rubbing surfaces must be considered and optimized as a pair.
  • This optimization includes not only adjusting the surface hardness of the components but also other aspects, such as improving heat dissipation from the friction point or addressing chemical processes that can occur during friction (e.g., oxidation).
  • An increase in the rotational speed, or speed, of the ring runner achieved through optimization leads to a corresponding increase in the spinning machine's production.
  • HSS ring rotors can be manufactured from all known high-speed steels available in wire form. Ring rotor manufacturing is analogous to conventional ring rotor manufacturing from carbon steel, with the difference that the annealing, hardening, and tempering processes are carried out under different conditions. Known, material-specific hardness parameters must be applied for each HSS material. The achieved base hardness values, depending on the high-speed steel used, range from 850 to 1000 HV. HSS ring rotors generally do not require a coating and are ready for use after grinding and polishing.
  • HSS high-speed steel
  • HSS ring rotors are superior to virtually all common carbon steel ring rotors when used in combination with all types of spinning rings.
  • the maximum effect was only achieved with the tungsten ring.
  • the following application examples demonstrate the speed increase achieved in specific cases.
  • the high-speed steel corresponds to material 1.3343 according to DIN EN ISO 4957 (2018-11) with the material name HS6 ⁇ 5-2C.
  • the use of this material has proven to be particularly advantageous.
  • the new components were tested simultaneously with geometrically identical reference components from the prior art. This allowed for a direct comparison between old and new components under identical conditions.
  • the combined tungsten spinning rings consisted of a ring crown made of the sintered material W97Ni2Fe1, which was soldered to a copper bridge.
  • the HSS ring rotors were made of high-speed steel 1.3343 (M2). The maximum achievable ring rotor speed corresponds to the speed at which the same wear occurs on the ring rotor within the same operating time as at the reference ring rotor speed on the spinning ring-ring rotor pair being compared.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a spinning station in a ring spinning machine, where modern ring spinning machines have up to 2,000 or more such spinning stations.
  • a fiber bundle a so-called wick 1
  • the wick 1 is drawn by the drafting unit 2 into a thread 3.
  • the drafting unit 2 shown is a so-called belt drafting unit, which is typically used for cotton.
  • Various designs of drafting units 2 are known from the prior art, depending on the application.
  • the thread 3 is guided via a thread guide 4 to a ring runner 10.
  • the thread 3 is wound onto the yarn bobbin 5.
  • the yarn bobbin 5 is set in rotation 6 by a drive 7.
  • This rotation 6 of the yarn spool 5 causes the thread 3 to pull the ring guide 10 along, which in turn gives the thread 3 a twist, thus forming the yarn. Because the ring guide 10 is held on the spinning ring 8, it is forced to rotate around the yarn spool 5. The spinning ring 8 is held stationary on a ring frame 9.
  • FIG. 2 The schematic representation shows a spinning ring 8 with an attached ring runner 10.
  • the spinning ring 8 shown as an example consists of a ring crown 14. and a bridge 15 adjoining the ring crown 14.
  • the bridge 15 serves to secure the spinning ring 8 in a spinning machine.
  • the ring runner 10 is placed on the ring crown 14 and partially encloses it.
  • the ring runner 10 is designed such that it encompasses the ring crown 14 sufficiently to prevent the ring runner 10 from falling off the ring crown 14, while still allowing the greatest possible freedom of movement for the ring runner 10 relative to the ring crown 14. Numerous shapes and designs of ring crowns 14 and ring runners 10 are known from the prior art.
  • the rotational movement transmitted to the ring runner 10 by the thread 3 causes the ring runner 10 to rotate around the spinning ring 8 in the direction of the runner's rotation 11. This rotation in turn creates a centrifugal force 12 acting on the ring runner 10. This pushes the ring runner 10 against the inside of the spinning ring 8, or the ring crown 14.
  • FIG. 3 This situation is shown enlarged.
  • the ring runner 10 slides along the spinning ring 8, creating a contact surface 13. At least in the area of this contact surface 13, it is essential that the ring runner 10 exhibits good sliding properties relative to the spinning ring 8.
  • the ring crown 14 is shown with an insert 16 made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten in the area of the contact surface 13. The insert is connected to the ring crown by a soldering process on a base material, for example, copper.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a second and third embodiment of a spinning ring 8 according to the invention.
  • the illustration is divided into two parts, with both the left and right embodiments showing a spinning ring 8 with a ring crown 14, a bridge 15, and a base flange 17 arranged on one side of the bridge 15 facing away from the ring crown 14.
  • the base flange 17 serves to fasten the spinning ring 8 in a spinning machine.
  • the ring crown 14 is made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten
  • the remaining part of the spinning ring 8, namely the bridge 15 and the base flange 17, are made of a standard material, for example, copper, a copper alloy, steel, or a similar material. Light metal.
  • the ring crown 14 is connected to the bridge 15 by a soldering or welding process.
  • the entire spinning ring 8 is made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Ring für eine Ringspinn- oder eine Ringzwirnmaschine und ein Ring-Läufer-System. Ringe werden als Spinnringe in sogenannten Ringspinnmaschinen oder als Zwirnringe in sogenannten Zwirnmaschinen eingesetzt. In der Folge werden Spinnringe und Zwirnringe unter dem Begriff Spinnring zusammengefasst. Dabei wirken die Spinnringe mit aufgesetzten Ringläufern zusammen. Die Ringläufer rotieren, mitgeschleppt von einem durch den Ringläufer gehaltenen Faden, mit hohen Geschwindigkeiten auf einer Oberseite der Spinnringe, der sogenannten Ringkrone, was zu hohen Belastungen an den Kontaktflächen zwischen dem Ringläufer und der Ringkrone der Spinnringe führt. Zur Befestigung der Spinnringe in einer Maschine ist ein an die Ringkrone anschliessender Steg vorgesehen, welcher in einem Fussflansch enden kann. Die Ringkrone wie auch der Fussflansch, oder bei fehlendem Fussflansch der Steg, werden in vielfältigen Ausführungen hergestellt, jeweils in Form und Geometrie angepasst an die Anforderungen der entsprechenden Maschine sowie einer vorgesehenen Konstruktion der Befestigung des Spinnringes. Der Spinnring wird in der Maschine in einem sogenannten Ringrahmen gehalten.The invention relates to a ring for a ring spinning or ring twisting machine and a ring-runner system. Rings are used as spinning rings in so-called ring spinning machines or as twisting rings in so-called twisting machines. Hereinafter, spinning rings and twisting rings are collectively referred to as spinning rings. The spinning rings interact with mounted ring-runners. The ring-runners rotate at high speeds on the upper surface of the spinning rings, the so-called ring crown, driven by a thread held by the ring-runner. This results in high loads on the contact surfaces between the ring-runner and the ring crown of the spinning rings. To secure the spinning rings in a machine, a bridge adjoining the ring crown is provided, which can terminate in a base flange. The ring crown, as well as the base flange, or, if a base flange is absent, the bridge, are manufactured in a variety of designs, each adapted in shape and geometry to the requirements of the respective machine and the intended design for securing the spinning ring. The spinning ring is held in the machine in a so-called ring frame.

Im Betrieb erwärmen sich die Kontaktflächen durch Reibung zwischen dem Spinnring und dem Ringläufer und damit auch der Faden. Durch das schnelle Umlaufen des Ringläufers auf dem Spinnring können lokal Temperaturen von über 400°C auftreten, welche dem Ring-Läufer-System betriebliche Grenzen setzen. Aufgrund dieser mechanischen Gegebenheiten können bei heute üblichen Ringdurchmessern Drehzahlen der Ringläufer von mehr als 30'000 Umdrehungen pro Minute nicht überschritten werden ohne dass eine Schädigung des Ringläufers oder Fadens eintritt. Durch eine Weiterentwicklung der Konstruktionen von Spinnring und Ringläufer wurde diese Geschwindigkeit immer weiter gesteigert und erreicht heute ein Maximum des sicheren Spinnens für Baumwolle bei ca. 42 m/s und für Polyester bei ca. 32 m/s. Die Entwicklungen im Bereich Werkstoffe beeinflussten weniger den Grundwerkstoff des Spinnringes und des Ringläufers, sondern deren Oberflächen. Die Entwicklung der Grundwerkstoffe für Spinnring und Ringläufer ist seit der Erfindung der Ringspinnmaschine im 19 Jahrhundert kaum in Betracht gezogen worden. Immer noch ist der gängige Werkstoff für beide Komponenten ein gehärteter Kohlenstoffstahl. Es wurde eine Vielzahl von verschiedenen Beschichtungen für Spinnring und Ringläufer entwickelt, die schon eine wesentliche Steigerung der Lebensdauer der Komponenten brachten. Trotzdem konnte eine wesentliche Erhöhung der Geschwindigkeit der Ringläufer durch die Beschichtungen nicht erreicht werden. Durch spezielle Beschichtungen, zumindest im Bereich der Kontaktflächen, wurden die Gleiteigenschaften verbessert und damit zwar die Lebensdauer verlängert jedoch kaum eine Erhöhung der Drehzahl der Ringläufer erreicht.During operation, the contact surfaces between the spinning ring and the spinner, and consequently the yarn, heat up due to friction. The rapid rotation of the spinner on the spinning ring can generate local temperatures exceeding 400°C, which limits the operational capabilities of the spinner system. Because of these mechanical constraints, spinner speeds of more than 30,000 revolutions per minute cannot be exceeded with today's typical ring diameters without risking damage to the spinner or yarn. Through ongoing development of the spinning ring and spinner designs, this speed has been continuously increased, reaching a maximum for safe spinning of approximately 42 m/s for cotton and approximately 32 m/s for polyester. Developments in materials have primarily affected the surface finishes of the spinning ring and spinner, rather than the base material itself. The development of the base materials for the spinning ring and spinner has received little attention since the invention of the ring spinning machine in the 19th century. The most common material for both components is still... A hardened carbon steel. A variety of different coatings were developed for the spinning ring and ring rotor, which already resulted in a significant increase in the service life of the components. Nevertheless, a significant increase in the speed of the ring rotors could not be achieved through the coatings. Special coatings, at least in the area of the contact surfaces, improved the sliding properties and thus extended the service life, but hardly increased the rotational speed of the ring rotors.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausführungen von Beschichtungen von Spinnringen oder Ringläufern bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 1 066 419 A1 einen mit Phosphat beschichteten Läufer, wodurch ein geringerer Verschleiss der Ring-läufer auf dem Ring erreicht wird. Die EP 3 052 684 A1 offenbart einen Spinnring mit einer Chrombeschichtung mit eingelagertem Bornitrid, dies führt ebenfalls zu einem geringeren Verschleiss der Ringläufer. Die US 200020162315 A1 offenbart einen nitrierten Läufer. Durch die Nitrierung wird eine höhere Verschleissfestigkeit und eine Verbesserung der Gleiteigenschaften erreicht. Die US 4677817 A offenbart einen mit einer Keramik beschichteten Ringläufer, um den Verschleiss zu mindern und die Lebensdauer zu verlängern. Weiter offenbart die US 2,970,425 einen mit Nickel beschichteten Spinnring, wodurch eine gleichmässige Oberfläche erreicht und damit der Reibungskoeffizient vermindert werden kann.Various coating designs for spinning rings or ring runners are known from the prior art. For example, the EP 1 066 419 A1 a phosphate-coated rotor, resulting in reduced wear of the ring rotor on the ring. EP 3 052 684 A1 This reveals a spinning ring with a chrome coating containing embedded boron nitride; this also leads to reduced wear of the ring runners. US 200020162315 A1 reveals a nitrided runner. Nitriding results in higher wear resistance and improved sliding properties. US 4677817 A It reveals a ring runner coated with a ceramic to reduce wear and extend service life. Furthermore, it reveals US 2,970,425 a nickel-coated spinning ring, which achieves a uniform surface and thus reduces the coefficient of friction.

Weitere Spinnringe sind aus den Publikationen JP S62 199822 A , DE 811 092 C und CN 107 021 752 A bekannt.Further spinning rings are from the publications JP S62 199822 A , DE 811 092 C and CN 107 021 752 A known.

Eine Verschleissreduktion, wie im Stand der Technik gezeigt, von einer Komponente ist relativ einfach zu erreichen, die Komponente (z.B. der Spinnring) muss mit einer möglichst harten Schicht beschichtet werden oder aus einem extrem harten Material hergestellt werden. Der Nachteil dabei ist, dass dadurch die andere Komponente (z.B. der Ringläufer) umso schneller verschleisst. Erschwerend wirkt dabei die Temperatur der Reibstelle, respektive der Kontaktflächen, welche beim Ringläufer höher ist als beim Spinnring und damit den Verschleiss des Ringläufers trotz der härtesten Beschichtungen beschleunigt.Reducing the wear of one component, as demonstrated in the prior art, is relatively easy to achieve; the component (e.g., the spinning ring) must be coated with the hardest possible layer or manufactured from an extremely hard material. The disadvantage of this is that the other component (e.g., the ring rotor) then wears out even faster. This is exacerbated by the temperature of the friction point, or rather the contact surfaces, which is higher in the ring rotor than in the spinning ring, thus accelerating the wear of the ring rotor despite the hardest coatings.

Die Aufgabe der Erfindung ist es demnach einen Spinnring zu schaffen, welcher eine höhere Lebensdauer bei heutigen Geschwindigkeiten des Ringläufers und eine Steigerung der zu erreichenden Obergrenze der Geschwindigkeit des Ringläufers ermöglicht.The object of the invention is therefore to create a spinning ring which enables a longer service life at today's speeds of the ring runner and an increase in the achievable upper limit of the speed of the ring runner.

Ebenfalls ist es die Aufgabe der Erfindung ein Ring-Läufer-System zu schaffen, welches eine Steigerung der Geschwindigkeitsgrenze des Ringläufers auf über 50 m/s (Baumwolle) zulässt.The invention also aims to create a ring runner system that allows the speed limit of the ring runner to be increased to over 50 m/s (cotton).

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Spinnring und ein Ring-Läufer-System mit den Merkmalen der Ansprüche.The problem is solved by a spinning ring and a ring-runner system with the features of the claims.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Spinnring für eine Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine mit einem Steg und einer Ringkrone vorgeschlagen, wobei die Ringkrone zumindest teilweise aus einem Wolfram-Sinterwerkstoff mit mindestens 90% Wolfram besteht. Durch eine teilweise Ausbildung der Ringkrone mit einer Wolframoberfläche werden gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Oberflächen, beispielsweise aus Stahl, Chrom, Chromkarbid, Nickel-Phosphor und andere, eine Reihe an vorteilhaften Eigenschaften erreicht. Die den Sinterwerkstoff bildenden Wolframkörner haben eine Härte von etwa 450 HV. Damit wird ein abrasiver Verschleiss an härteren Ringläufern verhindert, die Härte ist jedoch hoch genug, um selbst dem abrasiven Verschleiss gut widerstehen zu können. Heute gebräuchliche Spinnringoberflächen erreichen eine Härte bis zu 1000 HV, was zu einem hohen Verschleiss von Ringläufern führt. Weiter haben die Wolframkörner eine hohe Wärmeleitfähigkeit von etwa 180 W/mK was gegenüber gebräuchlichen Werkstoffen und Beschichtungen nahezu einer Verdoppelung gleichkommt. Die erhöhte Wärmeleitfähigkeit führt zu einer verbesserten Wärmeabfuhr und damit zu einer Erhöhung der Kühlung der Spinnringoberfläche. Ebenfalls weisen die Wolframkörner eine Schmelztemperatur von etwa 3400°C auf, demgegenüber liegt die Schmelztemperatur bei herkömmlichen Werkstoffen bei etwa 1900°C. Die hohe Schmelztemperatur bewirkt eine Verminderung einer Neigung zum Mikroverschweissen, wodurch eine Zerstörung der Gleitoberfläche zumindest verzögert werden kann.To solve the problem, a spinning ring for a ring spinning or ring twisting machine is proposed, comprising a bridge and a ring crown. The ring crown is at least partially made of a tungsten sintered material with a tungsten content of at least 90%. By partially forming the ring crown with a tungsten surface, a number of advantageous properties are achieved compared to surfaces known from the prior art, such as those made of steel, chromium, chromium carbide, nickel-phosphorus, and others. The tungsten grains forming the sintered material have a hardness of approximately 450 HV. This prevents abrasive wear on harder ring runners, yet the hardness is high enough to withstand even abrasive wear. Currently used spinning ring surfaces reach hardnesses of up to 1000 HV, which leads to high wear of ring runners. Furthermore, the tungsten grains have a high thermal conductivity of approximately 180 W/mK, which is almost double that of conventional materials and coatings. This increased thermal conductivity leads to improved heat dissipation and thus to enhanced cooling of the spinning ring surface. The tungsten grains also have a melting point of approximately 3400°C, in contrast to the melting point of conventional materials at around 1900°C. This high melting point reduces the tendency for micro-welding, thereby at least delaying the destruction of the sliding surface.

Wird der Wolfram-Sinterwerkstoff einer trockenen Reibung ausgesetzt bildet sich Wolframoxid, welches pulverförmig, weich, leicht schmelzbar ist und eine schwache Haftung am Grundmaterial aufweist. Daraus ergibt sich ein selbstschmierender Effekt, der zur Verbesserung der Gleiteigenschaften beiträgt. Im Gegensatz dazu ergibt sich bei herkömmlichen beschichteten Spinnringen kein selbstschmierender Effekt beim Trockenreiben, da beispielsweise bei mit Chrom beschichteten Spinnringen das sich bildende Chromoxid fest und hart ist und einen stark haftenden kontinuierlichen Überzug auf der Chromoberfläche bildet.When the tungsten sintered material is exposed to dry friction, tungsten oxide is formed, which is powdery, soft, easily meltable and has weak adhesion. on the base material. This results in a self-lubricating effect that improves the sliding properties. In contrast, conventional coated spinning rings do not exhibit a self-lubricating effect during dry rubbing, because, for example, in chrome-coated spinning rings, the chromium oxide that forms is solid and hard, creating a strongly adhering, continuous coating on the chrome surface.

Unter diesen Gegebenheiten wirkt sich der Einsatz von Spinnringen aus Wolfram-Sinterwerkstoff positiv auf den Verschleiss von allen bekannten Ringläufern aus. Die zu erzielende Verbesserung ist unterschiedlich gross bei verschiedenen Ringläuferoberflächen. Die geringste Verbesserung ist beim Einsatz von vernickelten Ringläufern festzustellen. Bei nicht beschichteten Stahlringläufern aus Kohlenstoffstahl, bei nitrierten Ringläufern und bei CVD-beschichteten Ringläufern (CrC, TiC-Beschichtungen) konnte neben der Verbesserung des Verschleiss-Verhaltens über 10-15% Geschwindigkeitsvorteil erreicht werden.Under these conditions, the use of spinning rings made of tungsten sintered material has a positive effect on the wear of all known ring rotors. The improvement achieved varies depending on the ring rotor surface. The smallest improvement is observed when using nickel-plated ring rotors. With uncoated carbon steel ring rotors, nitrided ring rotors, and CVD-coated ring rotors (CrC, TiC coatings), a speed increase of over 10-15% was achieved in addition to improved wear behavior.

Bevorzugterweise besteht die gesamte Ringkrone aus einem Wolfram-Sinterwerkstoff mit mindestens 90% Wolfram. Durch die Ausführung der gesamten Ringkrone anstelle eines begrenzten Einsatzes in die Ringkrone wird die Herstellung des Spinnringes vereinfacht.Preferably, the entire ring crown is made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten. Manufacturing the entire ring crown, rather than a limited insert within it, simplifies the production of the spinning ring.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Spinnring auf einer der Ringkrone entgegengesetzten Seite des Stegs mit einem Fussflansch versehen. Es bestehen verschiedene Bauarten von Spinnringen bis hin zu Spinnringen mit zwei Ringkronen. Die Ausführung der Spinnringe mit Steg oder mit Steg und Fussflansch ist abhängig von einer Konstruktion der Befestigung der Spinnringe in der Spinn- oder Spinnzwirnmaschine.In an alternative embodiment, the spinning ring is provided with a foot flange on the side of the bridge opposite the ring crown. Various spinning ring designs exist, including those with two ring crowns. The design of the spinning rings with a bridge or with a bridge and foot flange depends on the method of mounting the spinning rings in the spinning or twisting machine.

Bevorzugterweise ist der Wolfram-Sinterwerkstoff W97Ni2Fe. Als Wolfram-Sinterlegierungen können grundsätzlich alle erhältlichen W-Ni-Fe- Sinterwerkstoffe verwendet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich bei Verwendung des Werkstoffs W97Ni2Fe1 mit einer Dichte von 18,5 g/cm3 die besten Resultate erzielen lassen.The preferred tungsten sintering material is W97Ni2Fe. In principle, all available W-NiFe sintering alloys can be used. However, it has been shown that the best results are achieved when using the material W97Ni2Fe1 with a density of 18.5 g/ cm³ .

Weiter ist es von Vorteil, wenn der Fussflansch und/oder der Steg aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht. Kupfer oder Kupferlegierungen ergeben bei der Anwendung als Spinnringe eine hohe Wärmeleitfähigkeit sowie eine aufgrund des dynamischen Betriebes eine gute Flexibilität bei entsprechender Formhaltigkeit. Weiter führt dies auch dazu, dass der aus dem Wolfram-Sinterwerkstoff gefertigte Teil des Spinnringes bevorzugterweise auf die Ringkrone oder auf den Steg durch einen Lötprozess aufgebracht werden kann.Furthermore, it is advantageous if the base flange and/or the bridge are made of copper or a copper alloy. When used as spinning rings, copper or copper alloys offer high thermal conductivity and, due to dynamic operation, good flexibility with corresponding dimensional stability. This also means that the part of the spinning ring made from the tungsten sintered material can preferably be attached to the ring crown or the bridge by a soldering process.

Für bestimmte Anwendungen kann es von Vorteil sein, wenn der Fussflansch und/oder der Steg aus einer Aluminiumbronze, bevorzugt aus einer Nickel-Aluminiumbronze (CuAl10Ni5Fe4) besteht. Ein einer solchen erfindungsgemässen Ausführungsform entsprechender Spinnring kann besonders kostengünstig gefertigt werden und zeichnet sich zugleich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und mechanische Kompetenz bei zugleich hinreichend hoher Wärmeleitfähigkeit aus. Ebenso erhöht eine solche Materialpaarung die optische Erkennbarkeit eines Ringläufers auf einem Spinnring, was allgemein für erfindungsgemässe Ausführungsformen von Spinnringen mit einem Fussflansch und/oder der Steg aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gilt. Eine solche erhöhte optische Erkennbarkeit vereinfacht die Inspektion und ggf. auch das Auswechseln von Ringläufern.For certain applications, it can be advantageous if the base flange and/or the bridge are made of an aluminum bronze, preferably a nickel-aluminum bronze (CuAl10Ni5Fe4). A spinning ring corresponding to such an embodiment of the invention can be manufactured particularly cost-effectively and is characterized at the same time by high corrosion resistance and mechanical strength combined with sufficiently high thermal conductivity. Likewise, such a material pairing increases the visual detectability of a ring runner on a spinning ring, which generally applies to embodiments of spinning rings according to the invention with a base flange and/or the bridge made of copper or a copper alloy. Such increased visual detectability simplifies the inspection and, if necessary, also the replacement of ring runners.

Für bestimmte Anwendungen kann es von Vorteil sein, wenn der Fussflansch und/oder der Steg aus Stahl besteht. Spinnringe mit guter Wärmeleitfähigkeit können erzielt werden, wenn der Fussflansch und/oder der Steg aus einem Kohlenstoffstahl, insbesondere 100Cr6 besteht. Ebenso ist die Verwendung eines ferritischen Edelstahls (1.2083) oder eines Duplex-Edelstahls (1.4462) für den Fussflansch und/oder den Steg bestimmter Ausführungsformen eines erfindungsgemässen Spinnrings vorteilhaft.For certain applications, it can be advantageous for the base flange and/or the web to be made of steel. Spinning rings with good thermal conductivity can be achieved if the base flange and/or the web is made of a carbon steel, in particular 100Cr6. Likewise, the use of a ferritic stainless steel (1.2083) or a duplex stainless steel (1.4462) for the base flange and/or the web of certain embodiments of a spinning ring according to the invention is advantageous.

Bevorzugterweise besteht der Spinnring als Ganzes aus einem Wolfram-Sinterwerkstoff mit mindestens 90% Wolfram. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einen aus mehreren Teilen bestehenden Spinnring herzustellen und die Teile beispielsweise durch einen Lötprozess miteinander zu verbinden. Bei einer Herstellung des gesamten Spinnringes aus einem Wolfram-Sinterwerkstoff gibt es keine prinzipiellen Unterschiede zwischen konventionellen Stahlspinnringen und Spinnringen aus Wolfram-Sinterlegierungen, da beide aus Rohlingen gedreht, respektive durch spanabhebende Verfahren gefertigt werden. Auch im Falle eines aus mehreren Teilen kombinierten Spinnringes wird der fertige Spinnring aus einem zuvor zusammengelöteten rohrförmigen Rohling hergestellt. Jedoch sind, im Unterschied zu Spinnringen aus Stahl, Wolframspinnringe direkt nach dem Drehen einsatzfertig, die üblichen nachfolgenden Herstellprozesse, wie beispielsweise Härten, Scheuern, Polieren und Verchromen, entfallen.Preferably, the entire spinning ring is made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten. This eliminates the need to manufacture a spinning ring consisting of several parts and to join the parts together, for example, by a soldering process. When the entire spinning ring is manufactured from a tungsten sintered material, there are no fundamental differences between Conventional steel spinning rings and spinning rings made of tungsten sintered alloys differ in that both are turned from blanks or manufactured using machining processes. Even in the case of a spinning ring composed of several parts, the finished spinning ring is produced from a previously brazed tubular blank. However, unlike steel spinning rings, tungsten spinning rings are ready for use immediately after turning; the usual subsequent manufacturing processes, such as hardening, honing, polishing, and chrome plating, are unnecessary.

Weiter wird ein Ring-Läufer-System für eine Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine vorgeschlagen, wobei ein Spinnring gemäss vorstehender Beschreibung und ein Ringläufer aus einem Draht aus Schnellarbeitsstahl (HSS) vorgesehen sind, wobei der Ringläufer eine Mindesthärte von 60 HRC aufweist. Um eine maximale Steigerung der Geschwindigkeit des Ringläufers zu erreichen, muss der Verschleiss des Ringläufers reduziert werden, ohne einen erhöhten Verschleiss des Spinnringes auszulösen, oder umgekehrt. Dies bedeutet, dass die Kontaktflächen von Spinnring und Ringkrone und damit beide reibenden Oberflächen als ein Paar betrachtet und optimiert werden müssen. Diese Optimierung umfasst nicht nur eine Anpassung der Oberflächenhärten der Komponenten, sondern auch andere Aspekte, wie beispielsweise eine Verbesserung der Wärmeabfuhr aus der Reibstelle oder chemische Prozesse, die bei der Reibung ablaufen können (beispielsweise eine Oxidierung). Eine, durch die Optimierung, zu erreichende Erhöhung der Drehzahl, respektive Geschwindigkeit des Ringläufers, führt zu einer entsprechenden Steigerung der Produktion der Spinnmaschine.Furthermore, a ring-runner system for a ring spinning or ring twisting machine is proposed, comprising a spinning ring as described above and a ring runner made of high-speed steel (HSS) wire, the ring runner having a minimum hardness of 60 HRC. To achieve a maximum increase in the speed of the ring runner, its wear must be reduced without causing increased wear on the spinning ring, or vice versa. This means that the contact surfaces of the spinning ring and ring crown, and thus both rubbing surfaces, must be considered and optimized as a pair. This optimization includes not only adjusting the surface hardness of the components but also other aspects, such as improving heat dissipation from the friction point or addressing chemical processes that can occur during friction (e.g., oxidation). An increase in the rotational speed, or speed, of the ring runner achieved through optimization leads to a corresponding increase in the spinning machine's production.

Die HSS-Ringläufer können aus allen bekannten Schnellarbeitsstählen hergestellt werden, die in Form eines Drahtes vorliegen. Die Ringläuferherstellung ist analog zu der konventionellen Ringläuferherstellung aus Kohlenstoffstahl mit dem Unterschied, dass die Prozesse Glühen, Härten und Anlassen bei anderen Bedingungen erfolgen. Für jedes HSS-Material sind bekannte materialtypische Härteparameter anzuwenden. Die erreichten Grundhärten liegen, abhängig vom verwendeten Schnellarbeitsstahl im Bereich 850-1000 HV. Die HSS-Ringläufer brauchen grundsätzlich keine Beschichtung und sind nach dem Scheuern und Polieren einsatzbereit.HSS ring rotors can be manufactured from all known high-speed steels available in wire form. Ring rotor manufacturing is analogous to conventional ring rotor manufacturing from carbon steel, with the difference that the annealing, hardening, and tempering processes are carried out under different conditions. Known, material-specific hardness parameters must be applied for each HSS material. The achieved base hardness values, depending on the high-speed steel used, range from 850 to 1000 HV. HSS ring rotors generally do not require a coating and are ready for use after grinding and polishing.

Die Vorteile von HSS-Läufern gegenüber Kohlenstoffstahl-Läufern ergeben sich hauptsächlich durch eine wesentlich höhere Warmhärte. Gehärtete Kohlenstoffstähle erweichen ab ca. 300°C recht schnell, demgegenüber behalten gehärtete Schnellarbeitsstähle bis etwa 550°C ihre ursprüngliche hohe Härte. Beim Spinnbetrieb sind Temperaturen über 300 °C an der Ringläuferreibflächen üblich, deswegen erweitern die HSS-Stähle die Ringläufer-Einsatzmöglichkeiten für höhere Geschwindigkeiten. Aber auch im Temperaturbereich kleiner 300°C bieten HSS-Stähle wesentlich höhere Härten und Festigkeiten als die Kohlenstoffstähle. Da die Schnellarbeitsstähle bei maximalem Härten weniger spröde als Kohlenstoffstähle sind, können HSS-Ringläufer auch bei Raumtemperatur über 200 HV härter als die gewöhnlichen Ringläufer sein. Ein Ringläufer aus Kohlenstoffstahl darf nicht härter als 700 HV sein, weil er sonst beim Aufsetzen auf den Spinnring zerbricht, dagegen zerbrechen die HSS-Ringläufer beim Aufsetzen auf den Spinnring erst ab Härten von etwa 950 HV.The advantages of high-speed steel (HSS) rotors over carbon steel rotors stem primarily from their significantly higher hot hardness. Hardened carbon steels soften quite rapidly above approximately 300°C, whereas hardened high-speed steels retain their original high hardness up to about 550°C. During spinning operations, temperatures exceeding 300°C are common at the ring rotor friction surfaces; therefore, HSS steels expand the application possibilities for ring rotors to higher speeds. Even in the temperature range below 300°C, HSS steels offer significantly higher hardness and strength than carbon steels. Because high-speed steels are less brittle than carbon steels at maximum hardness, HSS ring rotors can be harder than conventional ring rotors, even at room temperature, exceeding 200 HV. A ring runner made of carbon steel must not be harder than 700 HV, otherwise it will break when placed on the spinning ring; in contrast, HSS ring runners only break when placed on the spinning ring from a hardness of about 950 HV.

Genauso wie Wolframspinnringe im Vergleich mit herkömmlichen Spinnringen, sind die HSS-Ringläufer praktisch allen gängigen Kohlenstoffstahl-Ringläufer bei einem Einsatz in Kombination mit allen möglichen Spinnringen überlegen. Aber auch hier wurde ein maximaler Effekt nur am Wolframring erzielt. Welche Geschwindigkeitserhöhung in einzelnen Fällen erreicht wurde, zeigen die nachfolgenden Anwendungsbeispiele.Just as tungsten spinning rings outperform conventional spinning rings, HSS ring rotors are superior to virtually all common carbon steel ring rotors when used in combination with all types of spinning rings. However, here too, the maximum effect was only achieved with the tungsten ring. The following application examples demonstrate the speed increase achieved in specific cases.

Bevorzugterweise entspricht der Schnellarbeitsstahl dem Werkstoff 1.3343 nach DIN EN ISO 4957 (2018-11) mit dem Werkstoffnamen HS6·5-2C. Eine Verwendung dieses Werkstoffs hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.Preferably, the high-speed steel corresponds to material 1.3343 according to DIN EN ISO 4957 (2018-11) with the material name HS6·5-2C. The use of this material has proven to be particularly advantageous.

In einer Kombination der Spinnringe aus Wolfram-Sinterwerkstoff mit Ringläufern aus Schnellarbeitsstählen (HSS-Ringläufer) konnte eine Geschwindigkeitserhöhung des Ringläufers von über 20% erreicht werden.In a combination of spinning rings made of tungsten sintered material with ring runners made of high-speed steels (HSS ring runners), an increase in the speed of the ring runner of over 20% could be achieved.

Welche Geschwindigkeitserhöhungen in einzelnen Fällen von Kombinationen von Spinnringen mit zumindest teilweise aus Wolfram-Sinterwerkstoff gefertigten Ringkronen (Wolfram-Spinnringe) mit gängigen Ringläufern erreicht werden konnten, zeigen die nachfolgenden Anwendungsbeispiele, die aufgeführten Bezeichnungen stammen aus dem Produktekatalog des Anmelders und entsprechen handelsüblichen Ringläufern:
Vor Beginn der Versuchsreihen wurden alle Spinnringe mit entsprechenden Ringläufern mit einer geringen Geschwindigkeit (23-34 m/s) während mehreren Stunden eingelaufen. Eine Versuchsreihe bestand aus mehreren gleichen Versuchen, wobei jeder weiteren Versuch innerhalb einer Versuchsreihe bei etwas höherer Geschwindigkeit (Ring-läufer-Drehzahl) durchgeführt wurde. Laufzeit eines Versuches pro Geschwindigkeit und Ringläufer betrug eine Stunde (für jeden Versuch wurde ein neuer Ringläufer eingesetzt). Alle Ringläufer wurden vor und nach dem Versuch gewogen, um den Verschleissgrad zu erfassen (Messgenauigkeit ca. 0,01 mg). Während der Versuchsreihe wurde die Geschwindigkeit stufenweise mit einem Schritt von 0,6 m/s erhöht. Als Anhaltspunkt des Vergleiches wurde ein bestimmtes Mass des Ringläufer-Verschleisses von 0,2 mg festgelegt, Ringläufer mit einem Verschleiss grösser als 0,2 mg galten als verschlissen. Die maximal mögliche Geschwindigkeitsgrenze wurde bei der Ringläufergeschwindigkeit gesetzt, bei welcher erste Ringläufer der Serie in einem 60-Minuten Versuch verschlissen wurde. In allen Versuchen wurde kein messbarer Verschleiss von Spinnringen festgestellt. Alle Anwendungsbeispiele beziehen sich auf Labortests mit einer 16-Spindel Spinnmaschine von SER.MA.TES. In allen Tests wurden gleichzeitig die neuen Komponenten (Wolfram-Spinnringe und/oder HSS-Ringläufer) zusammen mit geometrisch identischen Referenzkomponenten aus dem Stand der Technik getestet. Damit wurde ein direkter Vergleich zwischen alten und neuen Komponenten bei gleichen Bedingungen realisiert. Die kombinierten Wolfram-Spinnringe bestanden aus einer Ringkrone aus dem Sinterwerkstoff W97Ni2Fe1 welche auf einen Steg aus Kupfer gelötet war. Die HSS-Ringläufer wurden aus dem Schnellarbeitsstahl 1.3343 (M2) hergestellt. Die maximal erreichbare Ringläufer-Drehzahl entspricht derjenigen Drehzahl, bei welcher innerhalb derselben Betriebszeit der gleiche Verschleiss am Ringläufer auftritt wie bei der Referenz Ringläufer-Drehzahl an der zu vergleichenden Spinnring-Ringläufer-Paarung.
The speed increases that could be achieved in individual cases of combinations of spinning rings with ring crowns made at least partially of tungsten sintered material (tungsten spinning rings) with common ring runners are shown by the The following application examples are examples; the listed designations are taken from the applicant's product catalog and correspond to commercially available ring runners:
Before the start of the test series, all spinning rings with corresponding ring runners were run in at a low speed (23-34 m/s) for several hours. Each test series consisted of several identical trials, with each subsequent trial within a series being conducted at a slightly higher speed (ring runner rotational speed). The running time of each trial per speed and ring runner was one hour (a new ring runner was used for each trial). All ring runners were weighed before and after the trial to determine the degree of wear (measurement accuracy approximately 0.01 mg). During the test series, the speed was increased incrementally in 0.6 m/s steps. A specific ring runner wear threshold of 0.2 mg was defined as a benchmark for comparison; ring runners with wear greater than 0.2 mg were considered worn. The maximum possible speed limit was set at the ring runner speed at which the first ring runner in the series wore out in a 60-minute trial. In all tests, no measurable wear of the spinning rings was observed. All application examples refer to laboratory tests with a 16-spindle spinning machine from SER.MA.TES. In all tests, the new components (tungsten spinning rings and/or HSS ring rotors) were tested simultaneously with geometrically identical reference components from the prior art. This allowed for a direct comparison between old and new components under identical conditions. The combined tungsten spinning rings consisted of a ring crown made of the sintered material W97Ni2Fe1, which was soldered to a copper bridge. The HSS ring rotors were made of high-speed steel 1.3343 (M2). The maximum achievable ring rotor speed corresponds to the speed at which the same wear occurs on the ring rotor within the same operating time as at the reference ring rotor speed on the spinning ring-ring rotor pair being compared.

Beispiel 1. Es wurde ein Wolfram-Spinnring mit einem verchromten Stahlspinnring verglichen bei einem Einsatz mit nicht beschichteten Ringläufern aus Kohlenstoffstahl.

  • Typ des Spinnringes: T-Flansch-Ringe Ø47x38,
  • Typ des Ringläufers: C1ELMudrISO35,5mg
  • Spinnparameter: Baumwolle, Ne 30, twist = 1000, nicht compact.
  • Referenz Ringläufer-Drehzahl bei Stahlspinnring: 20.000 U/min (39,8 m/s)
  • Maximale Ringläufer-Drehzahl bei Wolfram-Spinnring: 23.300 U/min (46,3 m/s)
  • Daraus resultiert eine Geschwindigkeits- und damit Produktionserhöhung von 16,3%.
Example 1. A tungsten spinning ring was compared with a chrome-plated steel spinning ring in an application with uncoated carbon steel ring runners.
  • Type of spinning ring: T-flange rings Ø47x38,
  • Ring runner type: C1ELMudrISO35.5mg
  • Spinning parameters: Cotton, Ne 30, twist = 1000, non-compact.
  • Reference ring rotor speed with steel spinning ring: 20,000 rpm (39.8 m/s)
  • Maximum ring rotor speed with tungsten spinning ring: 23,300 rpm (46.3 m/s)
  • This results in a speed increase and thus an increase in production of 16.3%.

Beispiel 2. Es wurde ein Wolfram-Spinnring mit einem verchromten Stahlspinnring verglichen bei einem Einsatz mit nitriertem Ringläufern aus Kohlenstoffstahl.

  • Typ des Spinnringes: T-Flansch-Ringe Ø47x38,
  • Typ des Ringläufers: C1SELudrISO31,5mg,
  • Spinnparameter: Baumwolle, Ne 30, twist = 922, compact.
  • Referenz Ringläufer-Drehzahl bei Stahlspinnring: 22.000 U/min (43,8 m/s),
  • Maximale Ringläufer-Drehzahl bei Wolfram-Spinnring: 25.300 U/min (50,3 m/s),
  • Daraus resultiert eine Geschwindigkeits- und damit Produktionserhöhung von 14,9%.
Example 2. A tungsten spinning ring was compared with a chrome-plated steel spinning ring in an application with nitrided carbon steel ring runners.
  • Type of spinning ring: T-flange rings Ø47x38,
  • Ring runner type: C1SELudrISO31.5mg,
  • Spinning parameters: Cotton, Ne 30, twist = 922, compact.
  • Reference ring rotor speed with steel spinning ring: 22,000 rpm (43.8 m/s),
  • Maximum ring rotor speed with tungsten spinning ring: 25,300 rpm (50.3 m/s),
  • This results in a speed increase and thus an increase in production of 14.9%.

Beispiel 3. Es wurde der Einsatz eines Wolfram-Spinnrings mit einem HSS-Ringläufer mit dem Einsatz eines verchromten Stahlspinnringes mit einem nicht beschichteten Kohlenstoffstahl-Ringläufer verglichen.

  • Typ des Spinnringes: T-Flansch-Ringe Ø47x38,
  • Typ des Ringläufers: C1ELudrISO18,0mg,
  • Spinnparameter: Baumwolle Ne 46, twist = 1000, nicht compact.
  • Referenz Ringläufer-Drehzahl bei Stahlspinnring: 22.000 U/min (43,8 m/s),
  • Maximale Ringläufer-Drehzahl bei HSS-Ringläufer auf Wolfram-Spinnring: 27.000 U/min (53,7 m/s),
  • Daraus resultiert eine Geschwindigkeits- und damit Produktionserhöhung von 22,6%.
Example 3. The use of a tungsten spinning ring with an HSS ring runner was compared with the use of a chrome-plated steel spinning ring with an uncoated carbon steel ring runner.
  • Type of spinning ring: T-flange rings Ø47x38,
  • Ring runner type: C1ELudrISO18.0mg,
  • Spinning parameters: Cotton Ne 46, twist = 1000, non-compact.
  • Reference ring rotor speed with steel spinning ring: 22,000 rpm (43.8 m/s),
  • Maximum ring rotor speed for HSS ring rotor on tungsten spinning ring: 27,000 rpm (53.7 m/s),
  • This results in a speed increase and thus an increase in production of 22.6%.

Beispiel 4. Es wurde der Einsatz eines Wolfram-Spinnrings mit HSS-Ringläufer mit dem Einsatz eines verchromten Stahlspinnringes mit nicht beschichteten Kohlenstoffstahl-Ringläufer verglichen.

  • Typ des Spinnringes: T-Flansch-Ringe Ø47x38,
  • Typ des Ringläufers: C1MMudrISO63,0mg,
  • Spinnparameter: Baumwolle Ne20, twist = 705, nicht compact.
  • Referenz Ringläufer-Drehzahl: 14.300 U/min (28,4 m/s),
  • Maximale Ringläufer-Drehzahl bei HSS-Ringläufer auf Wolfram-Spinnring: 17.300 U/min (34,4 m/s),
  • Daraus resultiert eine Geschwindigkeits- und damit Produktionserhöhung von 21,1%.
Example 4. The use of a tungsten spinning ring with an HSS ring runner was compared with the use of a chrome-plated steel spinning ring with an uncoated carbon steel ring runner.
  • Type of spinning ring: T-flange rings Ø47x38,
  • Ring runner type: C1MMudrISO63.0mg,
  • Spinning parameters: Cotton Ne20, twist = 705, non-compact.
  • Reference ring rotor speed: 14,300 rpm (28.4 m/s),
  • Maximum ring rotor speed for HSS ring rotor on tungsten spinning ring: 17,300 rpm (34.4 m/s),
  • This results in a speed increase and thus an increase in production of 21.1%.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer beispielhaften Ausführungsform erklärt und durch Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1
eine schematische Darstellung einer Spinnstelle einer Ringspinnmaschine;
Figur 2
eine schematische Darstellung eines Spinnringes mit Ringläufer:
Figur 3
eine vergrösserte Darstellung nach Figur 2 und
Figur 4
eine schematische Darstellung einer zweiten und dritten Ausführungsform eines Spinnringes.
The invention is explained below using an exemplary embodiment and illustrated in more detail with drawings. These show...
Figure 1
a schematic representation of a spinning station of a ring spinning machine;
Figure 2
a schematic representation of a spinning ring with a ring runner:
Figure 3
an enlarged view after Figure 2 and
Figure 4
a schematic representation of a second and third embodiment of a spinning ring.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Spinnstelle einer Ringspinnmaschine, wobei heutige Ringspinnmaschinen bis zu 2'000 oder mehr derartige Spinnstellen aufweisen. In der Ringspinnmaschine wird ein Faserverband, eine sogenannte Lunte 1, einem Streckwerk 2 zugeführt. Die Lunte 1 wird durch das Streckwerk 2 zu einem Faden 3 verstreckt. Das dargestellte Streckwerk 2 ist ein sogenanntes Riemchen-Streckwerk, welches üblicherweise für Baumwolle zum Einsatz kommt. Aus dem Stand der Technik sind je nach Anwendung vielerlei Bauarten von Streckwerken 2 bekannt. Der Faden 3 wird nach dem Streckwerk 2 über einen Fadenführer 4 zu einem Ringläufer 10 geführt. Nach dem Passieren des Ringläufers 10 wird der Faden 3 auf die Garnspule 5 aufgespult. Die Garnspule 5 wird durch einen Antrieb 7 in Drehung 6 versetzt. Durch diese Drehung 6 der Garnspule 5 wird durch den Faden 3 der Ringläufer 10 mitgenommen, was dazu führt, dass dem Faden 3 eine Drehung erteilt wird und somit das Garn gebildet wird. Dadurch, dass der Ringläufer 10 auf dem Spinnring 8 gehalten wird, wird der Ringläufer 10 gezwungen, die Garnspule 5 zu umlaufen. Der Spinnring 8 ist ortsfest auf einem Ringrahmen 9 gehalten. Figure 1 Figure 1 shows a schematic representation of a spinning station in a ring spinning machine, where modern ring spinning machines have up to 2,000 or more such spinning stations. In the ring spinning machine, a fiber bundle, a so-called wick 1, is fed to a drafting unit 2. The wick 1 is drawn by the drafting unit 2 into a thread 3. The drafting unit 2 shown is a so-called belt drafting unit, which is typically used for cotton. Various designs of drafting units 2 are known from the prior art, depending on the application. After the drafting unit 2, the thread 3 is guided via a thread guide 4 to a ring runner 10. After passing the ring runner 10, the thread 3 is wound onto the yarn bobbin 5. The yarn bobbin 5 is set in rotation 6 by a drive 7. This rotation 6 of the yarn spool 5 causes the thread 3 to pull the ring guide 10 along, which in turn gives the thread 3 a twist, thus forming the yarn. Because the ring guide 10 is held on the spinning ring 8, it is forced to rotate around the yarn spool 5. The spinning ring 8 is held stationary on a ring frame 9.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Spinnring 8 mit einem aufgesetzten Ringläufer 10. Der beispielhaft dargestellte Spinnring 8 besteht aus einer Ringkrone 14 und einem an die Ringkrone 14 anschliessenden Steg 15. Der Steg 15 dient zur Befestigung des Spinnringes 8 in einer Spinnmaschine. Der Ringläufer 10 ist auf die Ringkrone 14 aufgesetzt und umschliesst diese teilweise, dabei ist der Ringläufer 10 in seiner Form derart ausgestaltet, dass er die Ringkrone 14 so weit umfasst, dass ein Herunterfallen des Ringläufers 10 von der Ringkrone 14 nicht möglich ist, jedoch eine grösstmögliche Bewegungsfreiheit des Ringläufers 10 gegenüber der Ringkrone 14 erreicht wird. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Formen und Ausgestaltungen von Ringkronen 14 und Ringläufern 10 bekannt. Die durch den Faden 3 auf den Ring-läufer 10 übertragene Drehbewegung bewirkt, dass der Ringläufer 10 um den Spinnring 8 in Richtung der Läuferdrehung 11 umläuft. Durch diesen Umlauf wiederum entsteht eine sich auf den Ringläufer 10 auswirkende Fliehkraft 12. Diese drückt den Ringläufer 10 an die Innenseite des Spinnringes 8, respektive der Ringkrone 14. Figure 2 The schematic representation shows a spinning ring 8 with an attached ring runner 10. The spinning ring 8 shown as an example consists of a ring crown 14. and a bridge 15 adjoining the ring crown 14. The bridge 15 serves to secure the spinning ring 8 in a spinning machine. The ring runner 10 is placed on the ring crown 14 and partially encloses it. The ring runner 10 is designed such that it encompasses the ring crown 14 sufficiently to prevent the ring runner 10 from falling off the ring crown 14, while still allowing the greatest possible freedom of movement for the ring runner 10 relative to the ring crown 14. Numerous shapes and designs of ring crowns 14 and ring runners 10 are known from the prior art. The rotational movement transmitted to the ring runner 10 by the thread 3 causes the ring runner 10 to rotate around the spinning ring 8 in the direction of the runner's rotation 11. This rotation in turn creates a centrifugal force 12 acting on the ring runner 10. This pushes the ring runner 10 against the inside of the spinning ring 8, or the ring crown 14.

In Figur 3 ist diese Situation vergrössert dargestellt. Der Ringläufer 10 gleitet dem Spinnring 8 entlang, wobei sich eine Kontaktfläche 13 ergibt. Zumindest im Bereich dieser Kontaktfläche 13 ist dafür zu sorgen, dass der Ringläufer 10 gute Gleiteigenschaften gegenüber dem Spinnring 8 aufweist. Durch eine entsprechende Materialwahl der Ringkrone 14 zumindest im Bereich der Kontaktfläche 13 wird die Gleitpaarung zwischen Spinnring 8 und Ringläufer 10 gefördert. Die Ringkrone 14 ist im Bereich der Kontaktfläche 13 mit einem Einsatz 16 aus einem Wolfram-Sinterwerkstoff mit mindestens 90% Wolfram dargestellt. Dabei ist der Einsatz an einem Grundwerkstoff, beispielsweise Kupfer, mit der Ringkrone durch einen Lötvorgang verbunden.In Figure 3 This situation is shown enlarged. The ring runner 10 slides along the spinning ring 8, creating a contact surface 13. At least in the area of this contact surface 13, it is essential that the ring runner 10 exhibits good sliding properties relative to the spinning ring 8. By selecting an appropriate material for the ring crown 14, at least in the area of the contact surface 13, the sliding pair between the spinning ring 8 and the ring runner 10 is improved. The ring crown 14 is shown with an insert 16 made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten in the area of the contact surface 13. The insert is connected to the ring crown by a soldering process on a base material, for example, copper.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten und dritten Ausführungsform eines Spinnringes 8 nach der Erfindung. Die Darstellung ist zweigeteilt, dabei zeigen die linke wie auch die rechte Ausführung jeweils einen Spinnring 8 mit einer Ringkrone 14, einem Steg 15 und einen auf einer der Ringkrone 14 abgewandten Seite des Steges 15 angeordneten Fussflansch 17. Der Fussflansch 17 dient der Befestigung des Spinnringes 8 in einer Spinnmaschine. In der rechten Ausführung ist die Ringkrone 14 aus einem Wolfram-Sinterwerkstoff mit mindestens 90% Wolfram und der restliche Teil des Spinnringes 8, nämlich der Steg 15 und der Fussflansch 17 sind aus einem Standard-Material hergestellt, beispielsweise aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Stahl oder einem Leichtmetall. Die Ringkrone 14 ist mit dem Steg 15 durch einen Löt- oder Schweissvorgang verbunden. Im Gegensatz dazu ist in der linken Ausführung der gesamte Spinnring 8 aus einem Wolfram-Sinterwerkstoff mit mindestens 90% Wolfram hergestellt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich. Figure 4 Figure 1 shows a schematic representation of a second and third embodiment of a spinning ring 8 according to the invention. The illustration is divided into two parts, with both the left and right embodiments showing a spinning ring 8 with a ring crown 14, a bridge 15, and a base flange 17 arranged on one side of the bridge 15 facing away from the ring crown 14. The base flange 17 serves to fasten the spinning ring 8 in a spinning machine. In the right embodiment, the ring crown 14 is made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten, and the remaining part of the spinning ring 8, namely the bridge 15 and the base flange 17, are made of a standard material, for example, copper, a copper alloy, steel, or a similar material. Light metal. The ring crown 14 is connected to the bridge 15 by a soldering or welding process. In contrast, in the left-hand embodiment, the entire spinning ring 8 is made of a tungsten sintered material with at least 90% tungsten. The present invention is not limited to the illustrated and described embodiments. Modifications within the scope of the claims are also possible.

Legendelegend

11
LunteFuse
22
StreckwerkStretching
33
Fadenthread
44
FadenführerThread guide
55
GarnspuleSpool of yarn
66
Drehungrotation
77
Antriebdrive
88
SpinnringSpinning ring
99
RingbankRing bench
1010
RingläuferRing runner
1111
LäuferdrehungRunner rotation
1212
ZentrifugalkraftCentrifugal force
1313
KontaktflächeContact surface
1414
RingkroneRing crown
1515
Stegweb
1616
EinsatzMission
1717
FussflanschFoot flange

Claims (11)

  1. A spinning ring (8) for a ring-spinning or ring-twisting machine, having a web (15) and a ring crown (14), characterized in that the ring crown (14) consists at least partially of a tungsten sintered material having at least 90% tungsten.
  2. The spinning ring (8) according to claim 1, characterized in that the entire ring crown (14) consists of a tungsten sintered material having at least 90% tungsten.
  3. The spinning ring (8) according to at least one of the claims 1 to 2, characterized in that the spinning ring (8) is provided with a foot flange (17) on a side of the web (15) opposite the ring crown (14).
  4. The spinning ring (8) according to at least one of the claims 1 to 3, characterized in that the tungsten sintered material is W97Ni2Fe1.
  5. The spinning ring (8) according to at least one of the claims 1 to 4, characterized in that the foot flange (17) and/or the web (15) is made of copper or a copper alloy.
  6. The spinning ring (8) according to claim 5, characterized in that the copper alloy is an aluminum bronze, preferably CuAl10NiSFe4 nickel aluminum bronze.
  7. The spinning ring (8) according to at least one of the claims 1 to 4, characterized in that the foot flange (17) and/or the web (15) is made of steel.
  8. The spinning ring (8) according to at least one of the claims 1 to 7, characterized in that the part of the spinning ring (8) produced from the tungsten sintered material is applied to the ring crown (14) or to the web (15) by a soldering process.
  9. The spinning ring (8) according to at least one of the claims 1 to 7, characterized in that the spinning ring (8) as a whole consists of a tungsten sintered material having at least 90% tungsten.
  10. A ring/traveler system, characterized in that a spinning ring (8) according to any of claims 1 to 9 and a ring traveler (10) made of a wire made of high-speed steel (HSS) are provided, wherein the ring traveler (10) has a minimum hardness of 60 HRC.
  11. The ring/traveler system according to claim 10, characterized in that the high-speed steel corresponds to the material 1.3343 according to DIN EN ISO 4957 (2018/11) with the material name HS6·5-2C.
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