DE10039121B4

DE10039121B4 - Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors

Info

Publication number: DE10039121B4
Application number: DE10039121A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Fietz
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2020-08-08
Also published as: US6584758B2; DE10039121A1; CH694966A5; US20020046559A1

Abstract

Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors an Offenend-Spinnrotoren mit einem Nabenring und einem auf dem Außenumfang des Nabenrings angeordneten Stützring mit einer Lauffläche für den Rotor, wobei der Außenumfang des Nabenrings und der Innenumfang des Stützrings formschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (3) im Querschnitt aus einem mit der Lauffläche (10) für den Rotor versehenen Laufteil (4) und wenigstens zwei vom Laufteil (4) ausgehenden und radial nach innen sowie axial nach außen gerichteten Ankerbeinen (7, 8) gebildet ist, wobei der Nabenring (2) am Außenumfang mit zwei Ringnuten (5, 6; 16, 17; 26, 27) versehen ist, die mit einem seitlichen Abstand (A) zu den Seitenflächen (9) des Nabenrings (2) angeordnet sind (A17) und die Ankerbeine (7, 8) aufnehmen.

Description

Technisches Gebiet
Die Ausbildung der Stützscheiben für die Lagerung von Rotoren, insbesondere von Rotoren an Offenend-Spinnrotoren ist Gegenstand vieler Untersuchungen und Konstruktionen. Die bei diesen Rotoren gegebenen hohen Geschwindigkeiten von heute maximalen 150.000 U/min am Rotor mit der Tendenz zu immer höheren Drehzahlen führen zu einer hohen Erwärmung der Stützscheiben, insbesondere des darauf befindlichen Stützrings. Diese Wärme muss abgeführt werden, da sie häufig die Ursache für Beschädigungen am Stützring ist, der sich von der Stützscheibe ablösen kann. Gefordert wird deshalb auch eine sichere Verbindung zwischen Stützring und Stützscheibe.

Mit den vorstehend genannten Problemen befasst sich die DE 40 19 028 A1 , die eine Stützscheibe mit einer auf ihrem Umfang umlaufenden hinterschnittenen Nut aufweist, welche den Stützring aufnimmt. Dadurch wird der Stützring in der Stützscheibe verankert.

Eine andere Lösung der Probleme ist in der DE 42 27 489 A1 enthalten. Um die am Stützring entstehende Wärme, die in Verbindung mit der Walkarbeit zur Ablösung des Stützrings vom Nabenring führen kann, zu vermeiden, ist eine andere Verankerung des Stützrings mit dem Nabenring vorgesehen. Sie besteht aus einer Profilierung, durch welche Stützring und Nabenring miteinander verbunden werden.

Aus der DE 197 56 711 A1 ist außerdem eine Befestigung eines Laufrings am Nabenkörper bekannt geworden, bei der der Nabenkörper umfangsseitig eine radiale Profilierung hat, zwischen deren V-förmiger Mittelstruktur und seitlichen Rippen die freien Flanken eines M-förmig ausgebildeten Laufringes festlegbar sind. Im Mittelbereich des Laufrings ist eine V-förmige Kühlnut vorgesehen. Der Aufbau einer solchen Befestigung ist relativ aufwändig und führt trotz Kühlnut zu einer ungleichmäßigen Wärmeabfuhr.

Schließlich zeigt die ältere DE 199 08 922 A1 eine Stützscheibe für einen Sprinnrotor mit einem Nabenring und einem daran angeordneten Stützring, bei der der Stützring im Querschnitt eine bauklammerartige Form hat mit radial und axial nach innen gerichteten Klammerankern. Diese Ausführungsform ist für viele Anwendungsfälle einsetzbar.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Stützscheibe für die Lagerung von Offenend-Spinnrotoren zu schaffen, die aus einem Nabenring und einem auf dem Außenumfang des Nabenrings angeordneten Stützring mit einer Lauffläche für den Rotor besteht, wobei der Außenumfang des Nabenrings und der Innenumfang des Stützrings formschlüssig miteinander verbunden sind. Die Stützscheibe soll im Hinblick auf die Rotorerwärmung, Verschleißerscheinungen und auch der Rotorwellenverschmutzung weiter verbessert werden.

Ganz generell ist festzustellen, dass im Stand der Technik unberücksichtigt ist, dass bei neuen Maschinengenerationen mit der Entwicklung zu immer höheren Rotordrehzahlen nicht nur der mittlere Bereich des Stützrings gefährdet ist, sondern zunehmend auch die seitlichen Randbereiche. Weiterhin spielt die Rotorwellenverschmutzung mit zunehmender Drehzahl eine immer größere Rolle. Sie resultiert aus in der Spinnbox umherfliegende Partikel, die durch elektrostatische Aufladung an den Rotorschaft gelangen und durch die Walkwirkung der Stützscheiben verdichtet werden. Die vorliegende Erfindung trägt den o.g. Punkten Rechnung durch weiterhin gute Wärmeabfuhr im mittleren Stützringbereich, verbesserte Wärmeabfuhr in den Randbereichen und verbessertes Verhalten in bezug auf Ableitung von elektrostatischer Aufladung.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche 2 bis 16 sind vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.

Bei der neuen Stützscheibe wird der Stützring im Querschnitt gesehen aus einem mit der Lauffläche für den Rotor versehenen Laufteil und wenigstens zwei von dem Laufteil ausgehenden und radial nach innen sowie axial nach außen gerichteten Ankerbeinen gebildet, wobei der Nabenring auf seinem Außenumfang mit zwei Ringnuten versehen ist, die mit einem seitlichen Abstand zu den Seitenflächen des Nabenrings angeordnet sind und die Ankerbeine aufnehmen. Eine solche Stützscheibe besitzt einen äußerst einfachen Aufbau, und es wird eine gute Wärmeabfuhr vom Stützring zum Nabenring erreicht. Außerdem sind Nabenring und Stützring sicher miteinander verbunden.

In zweckmäßiger Weise können die Lauffläche des Stützrings und die am Nabenring anliegende Innenfläche des Laufteils des Stützrings parallel zueinander ausgerichtet sein. In gleicher Weise können die jeweiligen Seitenflächen eines Ankerbeins parallel zueinander verlaufen. Die Enden der Ankerbeine können stumpf ausgebildet und mit vorzugsweise senkrecht zu den jeweiligen Seitenflächen der Ankerbeine ausgerichteten Endflächen versehen werden.

Denkbar sind im Rahmen des Erfindungsgedankens auch andere Ausführungsformen. So kann die am Nabenring anliegende Innenfläche des Laufteils des Stützrings konkav und die anliegende Fläche des Nabenrings konvex ausgeführt sein, um die Wärmeabfuhr in der Mitte des Stützrings noch zu unterstützen. Auch können die Ankerbeine mit Seitenflächen versehen sein, die einen zusätzlichen Formschluss bilden, indem sie in der Seitenansicht gesehen, die Form eines Schwalbenschwanzes oder mit Hinterschnitten versehen sind, die seitliche Nuten ergeben.

Wie an sich bekannt, kann der Nabenring aus einem metallischen Werkstoff oder einem wärmeleitfähigen Kunststoff hergestellt werden. Der Stützring seinerseits besteht aus einem polymeren Material. Die Shore-Härte des polymeren Materials liegt unter 98, vorzugsweise unter 96 Shore-Härte A, d.h., dass ein relativ weiches Polymermaterial für den Stützring ausgewählt wird, so dass eine gute Schwingungsdämpfung erreicht wird. Infolgedessen kann die Stärke des Laufteils des Stützrings verringert werden und in einem Bereich von unter 4 mm Stärke gewählt werden. Ein bevorzugter Bereich liegt bei 2,5 mm.

Die Ankerbeine werden in einem Winkel von 10° bis 45°, vorzugsweise von 38° zur radialen Mittelfläche der Stützscheibe ausgerichtet. Hierdurch wird eine ausreichende Verankerung des Stützrings am Nabenring erzielt. Die Ringnuten im Nabenring sind vorzugsweise symmetrisch zur radialen Mittelfläche der Stützscheibe angeordnet. Sie sind im gleichen Winkel von 10° bis 45°, vorzugsweise von 38°, zur radialen Mittelfläche der Stützscheibe ausgerichtet.

Die Tiefe der Ringnuten vom Außenumfang des Nabenrings in Richtung Drehachse der Scheibe gemessen, wird gleich oder größer als die Dicke der Ankerbeine gewählt.

Eine Unterstützung der Wärmeabfuhr und eine verbesserte Ableitung elektrostatischer Aufladung von den Randbereichen des Stützrings wird dadurch erreicht, dass die Ringnuten des Nabenrings mit einem seitlichen Abstand zu den Seitenflächen des Nabenrings angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine verbesserte Wärmeabfuhr und elektrostatischer Ableitung von den Randbereichen des Stützrings zum Nabenring erzielt.

Die neue Stützscheibe ergibt eine sehr gute Wärmeableitung, der Verschleiß der Lauffläche wird reduziert und durch den relativ dünnen Belag aus relativ weichem Material wird ein sehr günstiges Dämpfungsverhalten erreicht. Es zeigte sich auch, dass die Rotorwellenverschmutzung geringer ist als bei Belägen größerer Dicke.

Auch die Herstellung der Stützscheibe wird vereinfacht, indem der Nabenring im Gieß-Pressverfahren oder in Drehbearbeitung hergestellt werden kann. Die Ringnuten können beispielsweise spanabhebend durch Einstechen mit einem Drehstahl gebildet werden. Der Stützring kann im Spritzgießverfahren auf den Nabenring aufgebracht werden. Das weichere Material ermöglicht den Einsatz dieses Verfahrens.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigen die 1 bis 6 vergrößert den Außenbereich der Stützscheibe mit Nabenring und Stützring im Querschnitt.
Ausführung der Erfindung
In der 1 ist der Außenbereich einer Stützscheibe 1 vergrößert im Querschnitt dargestellt. Die Stützscheibe 1 besteht im wesentlichen aus dem Nabenring 2 und dem damit formschlüssig verbundenen Stützring 3. Der Stützring 3 ist aus einem Laufteil 4 und zwei davon ausgehenden Ankerbeinen 7, 8 gebildet. Die Ankerbeine 7 und 8 sind identisch und weisen zur Mitte des Nabenrings 2. Sie sind jeweils in eine umlaufende und hinterschnittene Nut 5 und 6 im Nabenring 2 eingefügt.
Die Lauffläche 10 des Stützrings 3 und die am Nabenring 2 anliegende Innenfläche 11 des Laufteils 4 des Stützrings 3 verlaufen parallel zueinander. Die Enden der Ankerbeine 7 und 8 sind mit parallel zu den Flächen 10 und 11 des Laufteils 4 ausgerichteten Endflächen 14 versehen.
Der Nabenring 2 wird aus einem metallischen Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit im vorliegenden Fall aus Aluminium gebildet. Der Stützring 3 besteht aus einem Kunststoff mit hoher Wärmestabilität, dabei wird der Kunststoff so ausgewählt, dass seine Shore-Härte unter 96 A Shore-Härte liegt. Dieser relativ weiche Kunststoff läßt zu, dass die Stärke S des Laufteils 4 bei ca. 2,5 mm liegt. Durch die konstruktive Ausbildung des Nabenrings 2, des Stützrings 3 und auch durch die Materialwahl wird eine gute Ableitung der entstehenden Wärme vom Stützring 3 in den Nabenring 2 erreicht und zwar sowohl im mittleren Bereich als auch in den Randbereichen.
In der 2 ist ebenfalls vergrößert der Außenbereich des Nabenrings 2 gezeigt. Am Außenumfang sind die Ringnuten 16 und 17 eingebracht, die wie in 1, symmetrisch zur radialen Mittelebene 18 der Stützscheibe 1 angeordnet sind, jedoch im Winkel α zur Mittelebene 18.
Die Ringnuten 16 und 17 sind außerdem mit einem seitlichen Abstand A zu den Seitenflächen 9 des Nabenrings 2 angeordnet. Hierdurch wird der metallische Werkstoff des Nabenrings 2 direkt an die Randbereiche des Stützrings 3 herangeführt. Die Seitenflächen 12 des Stützrings 3 sind dabei fluchtend zu den Seitenflächen 9 des Nabenrings 2. Die gewählte Konstruktion ergibt eine gute Abstützung des Stützrings 3 durch den Nabenring 2 und eine gute Wärmeabfuhr aus den Randbereichen, sowie eine verbesserte Ableitung von elektrostatischer Aufladung von Stützring und Rotorwelle und somit ein verbessertes Verhalten in bezug auf die Rotorwellenverschmutzung.
Die Ringnuten 16 und 17 können sehr genau spanabhebend durch Einstechen gebildet werden. Der Stützring 3 ist im Spritzgießverfahren auf den Nabenring 2 aufzubringen.
In der 3 ist ein weiterer Stützring 3 im Querschnitt gezeigt. Die Nuten 26 und 27 berühren sich an der Mittelebene 18. Ihr Winkel α ist größer als beim Beispiel der 2. Die Seitenflächen 30 und 31 der Nuten 26 und 27 und damit der Ankerbeine 7 und 8 verlaufen parallel zueinander. Die 4 bis 6 geben Varianten für die Ausbildung der Ankerbeine 7 und 8 wieder. So sind in der 4 die Ankerbeine 7 und 8 in der Form von zwei seitlichen gebogenen Hinterschnitten 23 und 24 gezeigt.
In der 5 sind Ankerbeine 7 und 8 in der Form der 4 verwendet, jedoch mit zwei seitlichen Hinterschnitten 32, 33. Anstelle der Hinterschnitte sind in der 6 Auswölbungen 34 vorgesehen, die ebenfalls eine gute Verankerung ergeben.

Claims

Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors an Offenend-Spinnrotoren mit einem Nabenring und einem auf dem Außenumfang des Nabenrings angeordneten Stützring mit einer Lauffläche für den Rotor, wobei der Außenumfang des Nabenrings und der Innenumfang des Stützrings formschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (3) im Querschnitt aus einem mit der Lauffläche (10) für den Rotor versehenen Laufteil (4) und wenigstens zwei vom Laufteil (4) ausgehenden und radial nach innen sowie axial nach außen gerichteten Ankerbeinen (7, 8) gebildet ist, wobei der Nabenring (2) am Außenumfang mit zwei Ringnuten (5, 6; 16, 17; 26, 27) versehen ist, die mit einem seitlichen Abstand (A) zu den Seitenflächen (9) des Nabenrings (2) angeordnet sind (A17) und die Ankerbeine (7, 8) aufnehmen.
Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (10) des Stützrings (3) und die am Nabenring (2) anliegende Innenfläche (11) des Laufteils (4) des Stützrings (3) parallel zueinander verlaufen.
Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Nabenring (2) anliegende Innenfläche (11) des Laufteils (4) des Stützrings (3) konkav und die anliegende Fläche (21) des Nabenrings (2) konvex ausgeführt sind.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Seitenflächen (30, 31) eines Ankerbeins (7, 8) parallel zueinander verlaufen.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Seitenflächen (30, 31) eines Ankerbeins (7, 8) einen zusätzlichen Formschluss aufweisen, insbesondere in Form eines Schwalbenschwanzes oder als Hinterschnitt (31, 33).
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Ankerbeine (7, 8) stumpf ausgebildet sind und vorzugsweise senkrecht zu den jeweiligen Seitenflächen (26, 27) der Ankerbeine (7, 8) ausgerichtete Endflächen (14) haben.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Ankerbeine (7, 8) eine Profilierung, insbesondere in Form einer Abrundung haben.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenring (2) aus einem metallischen Werkstoff besteht, insbesondere aus Aluminium.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenring (2) aus Kunststoff besteht.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (3) aus einem polymeren Material besteht, insbesondere aus Polyurethan.
Stützscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Shore-Härte des polymeren Materials unter 98, vorzugsweise unter 96 Shore-Härte, liegt.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke (S) des Laufteils (4) unter 4 mm bevorzugt bei 2,5 mm liegt.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerbeine (7, 8) in einem Winkel α von 10° bis 45°, vorzugsweise von 38° zur radialen Mittelebene (18) der Stützscheibe (1) ausgerichtet sind.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (5, 6; 16, 17; 26, 27) symmetrisch zur radialen Mittelebene (18) der Stützscheibe (1) angeordnet sind.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (5, 6; 16, 17; 26, 27) in einem Winkel α von 10° bis 45° vorzugsweise von 38° zur radialen Mittelebene (18) der Stützscheibe (1) ausgerichtet sind.
Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Ringnuten (5, 6; 16, 17; 26, 27) vom Außenumfang des Nabenrings (2) in Richtung Drehachse der Stützscheibe (1) gemessen gleich oder größer als die Dicke der Ankerbeine (7, 8) ist.