Wie funktionieren eigentlich Spinnräder? Wie kommt der Drall in den Faden und der Faden auf die Spule? Neulich auf Instagram habe ich ganz kurz über Antriebsarten von Spinnrädern gesprochen. In diesem Blogartikel bespreche ich sie deutlich ausführlicher, als das in 2200 Zeichen möglich ist. Vielleicht hilft Dir das auch bei der Auswahl, falls Du gerade auf der Suche nach einem Rad bist.
Von der Spindel zum Spinnrad
Am Anfang war die Spindel. Mit der Handspindel wurde tausende Jahre so gut wie alles hergestellt, was aus gesponnenen Fäden bestand: von der Alltagskleidung bis zum Wikingersegel.
Das Spinnen mit der Handspindel umfasst grundsätzlich 2 Schritte:
- durch Auszug und Verdrehen der Fasern wird eine Länge Faden produziert,
- der Spinnvorgang wird unterbrochen und die produzierte Fadenlänge wird auf den Spindelstab aufgewickelt.
Das dauert zwar eine ganze Weile, aber man kann die Handspindel überall hin mitnehmen und ist dadurch relativ mobil und unabhängig.
Irgendwann kam jemand auf die Idee, die Spindel einzuklemmen und über einen Riemen oder eine Schnur mit einem großen Antriebsrad zu verbinden – das Spindelrad war geboren. Zu den Spindelrädern gehört z.B. das Great Wheel ( z.B. hier oder hier) oder die Charkha (hier bei Chanti oder bei Wikipedia auf Englisch). Mit einer Hand wird das große Antriebsrad gedreht und mit der anderen Hand werden die (gut vorbereiteten) Fasern im langen Auszug ausgezogen. Die durchaus hohe Übersetzung machte es möglich, in kürzerer Zeit viel Drall in einen Faden zu bekommen und so die Produktivität zu erhöhen. Auf der anderen Seite war man allerdings nicht mehr so mobil wie mit der Handspindel. Auch die Zweiteilung des Spinnprozesses (erst Faden produzieren, Spinnprozess unterbrechen, aufwickeln, Spinnprozess wieder starten) blieb nach wie vor bestehen. Von einer gegebenen Zeit zum Spinnen kann nur etwas mehr als die Hälfte wirklich genutzt werden, um Drall in den Faden zu bringen, den Rest der Zeit ist die Spinnerin damit beschäftigt, den Faden aufzuwickeln.
Dieses Problem konnte erst gelöst werden, als Ende des 15. Jhd. Spinnräder mit richtigen Spinnflügeln (einem Flügel-Spulen-System) entwickelt wurden. Erst damit wurde es möglich, kontinuierlich, d.h. ohne Unterbrechung des Spinnvorgangs, einen Faden zu spinnen und aufzuwickeln. (Dementsprechend kann man das Spinnen mit Handspindel und Spindelrad auch als diskontinuierlich bezeichnen).
Exkurs: Übersetzungen beim Spinnrad
Übersetzungen geben (wie auch beim Fahrrad) an, in welchem Gang man sozusagen mit dem Spinnrad fährt. Ein hoher Gang = eine hohe Übersetzung = “schnell”. Das kann zum Beispiel 1:15 oder 1:20 sein. Ein kleiner Gang bedeutet eine niedrige Übersetzung und „langsam“.
Was diese Zahlen bedeuten
Wenn sich das Schwungrad 1x dreht, dann dreht sich der Flügel bzw. die Flügel-Spulen-Einheit z.B. 15 oder 20 mal. Diese Zahlen ergeben sich aus den Abmessungen der Spinnradteile: Sie geben das Verhältnis des Umfangs bzw. Durchmessers vom Schwungrad zum Wirtel an. Wenn das Schwungrad also einen Umfang von 1m hat und im Verhältnis 1:10 zum Wirtel steht, dann hat der Flügel einen Umfang von 10cm. Wenn sich das Schwungrad 1x dreht, dreht sich der Flügel 10x.
Ein großer Wirtel dreht den Flügel also langsamer als ein kleinerer Wirtel.
Beispiel:
Schwungrad: 100 cm Umfang
Wirtel 1: 20 cm Umfang (große Scheibe)
Wirtel 2: 10 cm Umfang (kleine Scheibe)
–> Schwungrad : Wirtel 1 = 1:5
–> Schwungrad : Wirtel 2 = 1:10
Hier entlang zu Flinkhands Video oder hier entlang zu Chantis Video.
Wie funktioniert das Flügel-Spule-System?
Ich war nie besonders gut in Physik und daher sehr froh, es nach 2 Semestern abwählen zu können. Trotzdem versuche ich mal, mit meinen Worten und nach meinem Verständnis die Funktionsweise der verschiedenen Antriebsarten für Flügelspinnräder zu erklären.
Der Aufbau eines Flügel-Spulen-Systems sieht auf den ersten Blick ganz einfach aus, aber der Teufel steckt, wie so oft, im Detail. Je genauer man hinschaut, desto komplexer wird das Ganze…
Man hat, der Name sagt es, einen Flügel und eine Spule. Der Flügel (engl. flyer) ist ein U-förmiges Teil. Er wird getragen vom Flügelkopf (engl. mother-of-all), in dem er sich frei bewegen kann. In der Mitte des U ist eine Welle eingelassen. Auf dieser Welle dreht sich die Spule.
Die Spule, das ist ganz wichtig, kann sich unabhängig vom Flügel drehen. Wobei, das muss ich sogleich einschränken mit “solange kein Faden an ihr befestigt und festgehalten wird”. Sobald nämlich ein Faden (Anfangs- oder Leitfaden) an der Spule befestigt, über die Flügelhaken und durch das Einzugsloch gezogen und dann festgehalten wird, sind Flügel und Spule verbunden. Sie sind dann also nicht mehr unabhängig voneinander sondern drehen sich als eine Einheit mit gleicher Geschwindigkeit. Erst, wenn der Faden wieder lockergelassen wird, wird die Einheit gebrochen und Flügel und Spule drehen sich wieder unabhängig voneinander – bis der Faden wieder festgehalten und die Einheit wieder hergestellt wird.
Alles klar soweit? Prima.
Kommen wir zu dem, was so ein Spinnrad macht: den entstehenden Faden verdrehen, d.h. Drall erzeugen. Indem ich den Faden festhalte, bilden Flügel und Spule eine Einheit und drehen sich gemeinsam. Jede Umdrehung des Flügels fügt dem entstehenden Faden eine Umdrehung (also Drall) zu. Wenn ich beschließe, dass nun genug Drall auf dem Faden ist, lasse ich ihn locker, und der Faden wird aufgewickelt.
Hoppla! Wie ist denn das passiert?
Ganz einfach. Wenn sich der Faden auf die Spule wickeln soll, müssen sich Flügel und Spule mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. (Wollte man einen Fachbegriff benutzen, könnte man Differenzialgeschwindigkeit dazu sagen, oder delta v). Dafür gibt es im Grunde zwei Möglichkeiten:
- Der Flügel dreht sich schneller als die Spule und wickelt somit quasi den Faden um die Spule
- Die Spule dreht sich schneller als der Flügel und zieht sich somit den Faden auf.
Damit dieser Geschwindigkeitsunterschied zustande kommt, muss ich einfach nur den Faden lockerlassen und somit die oben besprochene Einheit von Flügel und Spule brechen. Der Clou ist: selbst beim Aufwickeln wird immer noch Drall zugegeben. Das macht den Spinnprozess zu einem kontinuierlichen Prozess.
Das „automatische“ Aufwickeln des Fadens bezeichnet man auch als „Einzug“. Der Flügel bzw. die Spule „zieht“ am Faden, um ihn aufzuwickeln, und zwar je nach System mal stärker und mal schwächer.
Aber wie macht man das nun, wie kann man die unterschiedlichen Geschwindigkeiten bei Flügel und Spule erreichen? Nun, da gibt es wiederum mehrere Möglichkeiten:
- ich benutze einen Antriebsriemen, um
- die Spule anzutreiben und bremse dann den Flügel (spulengetrieben, flügelgebremst, Irish Tension)
- den Flügel anzutreiben und bremse dann die Spule (flügelgetrieben, spulengebremst, Scottish Tension)
- ich treibe Flügel und Spule gleichzeitig, aber mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an (zweifädiger Antrieb, double Drive).
Aber nun mal hübsch der Reihe nach…
Einfädige Spinnräder – Irish Tension (spulengetrieben, flügelgebremst)
Bei einem spulengetriebenen Rad verläuft der Antriebsriemen vom Schwungrad über eine Rille direkt an der Spule. Alden Amos bezeichnet in seinem Buch diese Art Räder auch als German Tension, aber geläufiger ist wohl der Begriff Irish Tension.
Der Flügel wird meist gar nicht extra gebremst, denn seine Dimensionen, Form und Eigenschaften führen automatisch dazu, ihn abzubremsen. Manchmal ist über der Flügelführung ein Stück Leder montiert, das im Bedarfsfall noch mehr Reibung und damit eine stärkere Bremswirkung herbeiführen kann.
Der Einzug ist bei flügelgebremsten Rädern, wie gesagt, hauptsächlich abhängig von den Dimensionen des Flügels. DerFlügel ist meist größer und schwerer (und damit träger) sowie weniger aerodynamisch ist als die Spule. Dadurch hält er beim Lockerlassen des Fadens recht schnell an und zieht insgesamt mehr am Faden – der Einzug ist also bei flügelgebremsten Rädern verhältnismäßig stark. Dieser Effekt wird noch größer, je höher die Geschwindigkeiten sind, da dann die Trägheit des Flügels eine noch größere Rolle spielt.
Auch in umgekehrter Richtung spielt das eine Rolle: Nach dem Aufwickeln muss der Flügel wieder beschleunigt werden, um wieder auf die gleiche Geschwindigkeit wie die angetriebene Spule zu kommen. Bei einem schwereren Flügel braucht das mehr Kraft, und die wirkt dann wiederum auch auf den Faden (der ja die Einheit zwischen Flügel und Spule herstellt).
Die Spannung des Antriebsriemens hat ebenfalls einen gewissen Einfluss: je straffer er ist, desto stärker der Einzug. Wie stark man damit spielen kann, weiß ich allerdings nicht, da ich selbst so gut wie nie mit flügelgebremsten Rädern spinne.
Welche Garne lassen sich gut mit Irish-Tension-Rädern spinnen?
Durch die Art des Einzugs ergibt sich auch die Art der Garne, die sich gut mit flügelgebremsten Rädern spinnen lassen (man sagt “production range” oder auf deutsch vielleicht Produktionsumfang dazu): es sind eher etwas dickere Garne mit nicht ganz so viel Drall. Oder andersherum gesagt: Wollte ich mit einem flügelgebremsten Rad ganz feine Garne spinnen, würde mir der starke Einzug das Garn zerreißen, spätestens wenn nach dem Aufwickeln der Flügel wieder auf speed gebracht werden muss.
Natürlich kann man nicht alle Irish-Tension-Räder über einen Kamm scheren. Es gibt schon Kniffe und Tricks, um den Einzug zu verringern, und der Rest des Rades, die Fasern und die Fingerfertigkeit des Spinners / der Spinnerin spielen definitiv auch eine Rolle. Aber wenn Du weißt, dass Du am liebsten mit Lauflängen von 1000 m auf 100 g strickst und Du bist auf der Suche nach einem Rad, dann schau vielleicht erst mal bei den anderen Varianten, ob da nicht was für Dich dabei ist.
Einfädige Spinnräder – Scotch Tension (flügelgetrieben, spulengebremst)
Bei flügelgetriebenen Rädern verläuft der Antriebsriemen vom Schwungrad über Rillen in den Wirtelscheiben. Diese Wirtelscheiben sind entweder fest mit dem Flügel verbunden (z.B. beim Lendrum DT) oder aber sie werden separat auf die Flügelwelle aufgesteckt (wie beim Flatiron).
Der Einzug wird durch einen Bremsfaden erreicht, der über die Spule gelegt wird und sie durch die entstehende Reibung bremst. Die Spannung des Bremsfadens wiederum bestimmt, wie stark die Spule gebremst werden soll. Meist sind am Bremsfaden noch 1 oder 2 Federn oder Gummis montiert. Dadurch läßt sich die Spulenbremse relativ fein einstellen.
Bei dieser Antriebsart wird also extra Reibung in das System eingeführt. Das führt dazu, das bei sehr hohen Übersetzungen das Treten deutlich schwerer und mühsamer wird. Wenn ich bei meinem Lendrum die höchste Übersetzung wähle (das ist 1: 19 beim Woolee Winder), dann geht das am Anfang noch ganz ok, aber je voller die Spule wird, desto mühsamer wird es, und am Ende ähnelt es fast einem workout. Bei steigendem Füllstand der Spule muss man nämlich die Spulenbremse etwas nachstellen, weil sie dann durch die steigende Masse und die dadurch höhere Trägheit länger braucht, um langsamer zu werden.
Ihr seht schon: Bei spulengebremsten Rädern kann man eine Menge einstellen und fein justieren. Das bedeutet aber auch, dass die Einstellungen einen großen Einfluss auf das gesponnene Garn haben – einmal nach dem Spulenwechsel die Bremse zu scharf eingestellt, schon wird der Faden etwas dünner oder man hat Mühe, ihn so zu spinnen wie auf der ersten Spule.
Welche Garne lassen sich gut mit Scotch-Tension-Rädern spinnen?
Durch die feinen Einstellmöglichkeiten lassen sich von sehr dünnen Lace-Garnen bis zu dicken Art-Yarns die verschiedensten Garne spinnen. Ich selbst habe auf meinem Lendrum DT schon Lace-Garne, Sockengarne, Bouclè-Garne, Teppichgarne und sogar schon Lichterketten gesponnen.
Aus meiner Sicht sind die Scotch-Tension-Räder die Universalräder schlechthin. Es empfiehlt sich aber, Spinnproben zu machen und immer mal wieder zu schauen, ob der gesponnene Faden noch der Probe entspricht. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass auf der letzten Spule der Pullovermenge die gleiche Fadenstärke und Drallmenge vorliegt wie auf der ersten Spule.
Zweifädige Spinnräder (Double Drive)
Der Begriff “zweifädig” ist ein wenig irreführend, denn eigentlich ist es auch nur ein Antriebsfaden, der verwendet wird. Aber: Er wird zu einer “Acht” gedreht und in sich gefaltet (wie bei einem Zopfgummi). Der Antriebsfaden läuft vom Schwungrad über den Flügelwirtel, zurück über das Schwungrad und dann über eine Rille an der Spule. Spulen für zweifädig betriebene Räder erkennt man also daran, dass sie an einer Seite eine kleine zusätzliche Rille haben.
Der Antriebsfaden treibt also sowohl den Flügel als auch die Spule an. Die Spule kann sich in diesem Falle also nicht mehr komplett frei und unabhängig vom Flügel bewegen. Der Umfang von Spulenrille und Flügelwirtel unterscheidet sich, (die Spulenrille ist meist kleiner), und dadurch ergibt sich die unterschiedliche Geschwindigkeit für Flügel und Spule. Aber mal hübsch der Reihe nach.
Ich versuche mal ein Rechenbeispiel. Nehmen wir an, der Umfang des Flügelwirtels beträgt 1/10 und der der Spulenrille 1/12 des Umfangs des Schwungrades. Wenn sich das Schwungrad also ein Mal dreht, dreht sich der Flügel 10 Mal, die Spule aber 12 Mal. Voilà: Differenzialgeschwindigkeit, sprich delta v 🙂 . Flügel und Spule drehen sich also immer unterschiedlich schnell, und demzufolge hat man auch immer Einzug (take-up). (An dieser Stelle bin ich mir aber auch nicht so ganz sicher, ob nicht Flügel und Spule vielleicht doch eine Einheit bilden, solange der Faden nicht eingezogen wird. Herr Amos spricht da in seinem Buch nicht drüber…)
Der Einzug ist umso größer, je größer der Unterschied zwischen dem Flügelwirtel und der Spulenrille ist (wir erinnern uns, je größer delta v desto größer der Einzug).
Und jetzt kommts: In dieser Hinsicht sind zweifädige Räder sozusagen selbst regulierend. Für ganz feine Garne benötigt man z.B. wenig Einzug und eine hohe Übersetzung. Bei zweifädigen Rädern ergibt sich das ganz automatisch, denn für hohe Übersetzungen braucht man kleinere Flügelwirtel. Kleinere Flügelwirtel drehen den Flügel nahe der Geschwindigkeit der Spulen, dadurch wird delta v kleiner – und dadurch auch der Einzug. (Im Gegensatz dazu könnte man bei einem Scotch-Tension-Rad sehr wohl eine sehr hohe Übersetzung wählen und die Bremse sehr scharf einstellen. Tritt sich nicht gut, ist aber möglich).
Natürlich kann man noch mit der Spannung des Antriebsfadens herumspielen, aber alles in allem ist die Stärke des Einzugs bei zweifädigen Rädern mehr oder weniger determiniert durch das Verhältnis von Flügelwirtel zu Spulenrille. Das bedeutet auch: Wenn sich die Durchmesser der beiden zu nahe kommen, ist und bleibt der Einzug auch fast null und so fein der Faden auch sein mag, man bekommt ihn nicht auf die Spule (es sei denn, man hält immer an und wickelt per Hand auf…aber das ist nicht im Sinne des Erfinders).
Ein wichtiger Begriff, der bei zweifädigen Rädern auch immer fällt, ist der Schlupf. Ich höre ihn immer beim Treten, der Antriebsfaden rutscht immer ein kleines bißchen durch. Durch die unterschiedliche Fläche in den Rillen der Spule bzw. der Flügelwirtel ergibt sich eine größere Reibungsfläche auf den größeren Wirteln. Aber hier wird es auch echt physikalisch und ich komme an die Grenzen meiner Vorstellungskraft. (Vielleicht braucht man den Schlupf ja auch, damit sich Spule und Flügel gleich schnell bewegen können, solange man den Faden festhält und sie eine Einheit bilden…?)
Auch das Berechnen der eigentlichen Übersetzung ist bei zweifädigen Rädern nicht mehr ganz so einfach: bei einfädigen Rädern ist es das Verhältnis der Durchmesser (bzw. Umfänge) von Antriebsrad und Wirtel. Aber beim zweifädigen hat man ja Flügelwirtel und Spulenrille und beides wird angetrieben. Der Umfang der Spulenrille bleibt immer gleich, aber das Verhältnis zum Flügelwirtel kann angepasst werden…
An dieser Stelle steige ich einfach mal aus und verweise auf das dicke “Alden Amos Book of Handspinning”. Der Autor stellt diverse Beispielrechnungen an, und wer sich dort hineindenken möchte, dem lege ich dieses Buch wärmstens ans Herz.
Welche Garne lassen dich gut mit Zweifädigen Rädern spinnen?
Mit zweifädig betriebenen Rädern läßt sich entsprechend der gewählten Einstellungen ein breites Spektrum an Garnen spinnen. Aus meiner Sicht kann man besonders den selbstregulierenden Effekt gut ausnutzen, um große Mengen eines konsistenten Garnes zu spinnen. Zweifädige Räder werden auch sehr gerne für feine Garne verwendet.
Wenn ich an mein Flatiron denke, dann kommt mir Autopilot-Spinnen in den Sinn, ransetzen und losspinnen und nicht nach jedem Spulenwechsel mit den Bremseinstellungen spielen müssen. Spinnen für die Seele 🙂
Ein Rad – ein Antrieb?
Jetzt könnte man denken, dass jedes Rad mit einer Antriebsart ausgestattet ist, und das war es. Das stimmt aber nicht ganz: Manche Räder sind für mehr als eine Antriebsart ausgerüstet. Etliche zweifädige Räder können z.B. mit wenigen Handgriffen auf einfädig / spulengebremst (Scotch Tension) umgerüstet werden (z.B. das Ashford Traditional). Meines Wissens gibt es zwei Räder, die alle drei Möglichkeiten bieten – das Schacht Matchless und das Schacht Flatiron.
Mein erstes Rad war (und ist immer noch) das Lendrum DT. Das ist ein Scotch-Tension-Rad, und ich sitze immer noch sehr sehr gerne daran. Den Bremsgummi hab ich schon ein paar Mal getauscht, und auch die Bremsschnur war irgendwann durch, aber das Rad ist für mich einfach perfekt.
Etwas später habe ich mir noch das Schacht Flatiron gekauft, unter anderem genau deshalb, weil es eben alle drei Antriebsarten kann. Naturgemäß habe ich auch alle drei schon ausprobiert. Die meiste Zeit benutze ich es allerdings zweifädig. Zum Zwirnen baue ich manchmal auf Scotch Tension um, aber der Irish-Tension-Antrieb hat sich mir noch nicht so erschlossen. Wahrscheinlich ist das auch alles eine Frage der Präferenz – ich stricke eben doch lieber mit dünneren Garnen.
Welche Erfahrungen hast Du gemacht? Und womit spinnst Du am liebsten? Hinterlasse mir gerne einen Kommentar.
Literatur
Mabel Ross “The Essentials of Handspinning” ISBN 0 9507292 0 5 (Reprinted 2017)
Alden Amos “The Alden Amos Big Book of Handspinning” Interweave 2001, ISBN 978-1-883010-88-1
vielen Dank für die tolle Erklärung! Endlich habe ich das Thema Antrieb verstanden – und auch dein Blog insgesamt ist eine Freude zu lesen!
Liebe Katrin, vielen Dank für Deinen Kommentar, das freut mich wirklich sehr, wenn der Artikel hilfreich für Dich war!
Wirklich sehr hilfreich, vielen Dank für den Artikel! Jetzt weiß ich, dass mein Henky’s flügelgebremst ist. Ich benutze es trotzdem gern, auch wenn’s eher ein Traktor ist. Die beiden späteren Neuzugänge sind beide zweifädig, ich hatte das nur nie so recht kapiert und habe das eine immer mit nur einem einfachen Treibriemen zum Verzwirnen benutzt (das andere ist bisher noch gar nicht „angesponnen). Hoffentlich bis demnächst beim Spinngruppentreffen!
Wie schön, dass mein Artikel Dir helfen konnte, und viel Spaß beim Anspinnen und in der Spinngruppe!
Ich habe meine Räder jetzt noch etwas eingehender untersucht: der Neuzugang ist tatsächlich flügelgetrieben. Aus dem Klappspinnrad werde ich überhaupt nicht schlau: Das Rad hat zwar zwei Rillen, es gibt aber nichts, was den Flügel bewegen würde. Dann kann es eigentlich nur spulengetrieben wie das Henkys sein, oder?