DE29920395U1

DE29920395U1 - Lagerung für eine Offenend-Spinnvorrichtung

Info

Publication number: DE29920395U1
Application number: DE29920395U
Authority: DE
Original assignee: W Schlafhorst AG and Co
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-20
Filing date: 1999-11-20
Publication date: 2000-01-20
Anticipated expiration: 2009-11-21

Description

HPT Qui 17.11.99 WS 2096 DE

Beschreibung:

Lagerung für eine Offenend-Spinnvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für eine Offenend-Spinnvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Im Zusammenhang mit Offenend-Rotorspinnmaschinen sind Spinnaggregate bekannt, bei denen der mit hoher Drehzahl umlaufende Spinnrotor mit seinem Rotorschaft im Lagerspalt einer Stützscheibenlageranordnung abgestützt und über ein endseitig angeordnetes mechanisches Axiallager fixiert ist.

Die Achsen der beiden Stützscheibenpaare sind dabei derart geschränkt angeordnet, daß auf den Rotorschaft ein Axialschub ausgeübt wird, der den Rotorschaft in Anlage an dem mechanischen Axiallager hält.

Diese Art der Lagerung von Offenend-Spinnrotoren, die beispielsweise in der DE-OS 25 14 734 beschrieben ist, ist seit langem bekannt und hat sich in der Praxis bewährt. Derartig gestaltete Stützscheibenlagerungen ermöglichen Rotordrehzahlen von > 100.000 Umdrehungen pro Minute.

Nachteilig bei dieser Art der Spinnrotorlagerung ist allerdings, daß aufgrund der Schränkung der Stützscheiben zwischen den Laufflächen der Stützscheiben und dem Rotorschaft erhöhte Reibung auftritt, die zu einer Erwärmung der Laufflächen der Stützscheiben führt. Durch diese Reibungswärme werden nicht nur die Laufflächen der Stützscheiben erheblich beansprucht, sondern zur Überwindung dieser Reibung ist auch zusätzliche Energie notwendig. Die bekannten mechanischen Axiallager sind des weiteren, auch bei vorschriftsmäßiger Schmierung, einem nicht unerheblichen Verschleiß unterworfen.

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Es sind daher in der Vergangenheit bereits Versuche unternommen worden, diese mechanischen Axiallager durch verschleißfreie Axiallager, zum Beispiel Luftlager oder Magnetlager, zu ersetzen.

Da auch bei Luftlagern ein Axialschub des Rotorschaftes in Richtung auf das Axiallager erforderlich ist, konnten die meisten der vorgenannten, grundsätzlichen Probleme mit Luftlagern nicht beseitigt werden.

Durch die DE 197 29 191 Al oder die nachveröffentlichte DE 199 10 279.1 sind Offenend-Spinnvorrichtungen mit magnetischen Axiallagern bekannt. Auch bei solchen Lagereinrichtungen ist der Spinnrotor jeweils radial im Lagerzwickel einer Stützscheibenlagerung abgestützt; die axiale Fixierung erfolgt allerdings durch ein magnetisches Axiallager. Das Axiallager verfügt dabei über eine statische Lagerkomponente mit wenigstens zwei beidseits durch Polscheiben begrenzten Permanentmagnetringen. Diese Permanentmagnetringe sind in einem Lagerkörper so angeordnet, daß sich im Einbauzustand gleichsinnige Pole (N/N oder S/S) gegenüberstehen. Der Rotorschaft weist mindestens drei im Abstand der Polscheiben angeordnete ferromagnetische Stege auf.

In der DE 199 10 279.1 ist außerdem beschrieben, daß es während des Reinigens des Rotors zu einer erhöhten Kippneigung des Rotorschaftes aus dem Lagerzwickel der Stützscheiben heraus kommen kann. Um zu verhindern, daß dabei die ferromagnetischen Stege des Rotorschaftes Kontakt mit den zwischen den Magneten angeordneten Polscheiben bekommen, ist deshalb auf der dem Lagerzwickel abgewandten Seite des Lagers in entsprechend geringem Abstand zum Rotorschaft eine Stützfläche mit reibwertreduzierender und verschleißgeschützter Oberflächenschicht und rotorschaftendseitig eine das Schaftende umschließende Hülse, die vorzugsweise aus einem Graphitwerkstoff gefertigt ist, vorhanden. Der Rotorschaft stützt sich beim Reinigen des Spinnrotors an dieser

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Oberflächenschicht sowie an der Hülse ab, bevor es zu einem Kontakt zwischen den rotierend Stegen des Rotorschaftes und den stationären Polscheiben kommt.

Eine Einrichtung, die die radiale Bewegung eines im Lagerspalt einer Stützscheibenlagerung rotierbar gelagerten Rotorschaftes begrenzt, ist auch durch die DE 43 25 305 Al bekannt. Bei dieser Einrichtung, die ein aerostatisches Axiallager aufweist, ist im Bereich dieses Axiallagers eine Abstützung aus verschleißfestem Material angeordnet. Die Abstützung soll verhindern, daß es, wenn während des Spinnbetriebes Unwuchten auftreten, die durch das. aerostatische Axiallager nicht kompensiert werden können, zu größeren Schaden an der Lagereinrichtung kommt.

Die vorbeschriebenen, bekannten Abstützeinrichtungen für Rotorschäfte verhindern zwar, daß der Rotorschaft auf der Stützscheibenlagerung gegen den Uhrzeigersinn gekippt werden kann und dabei die Magnetlagerkomponenten im oberen Lagerbereich aneinander schleifen, ein Kippen des Rotorschaftes im Uhrzeigersinn kann mit diesen Einrichtungen allerdings nicht vermieden werden. Die bekannten Einrichtungen weisen außerdem den Nachteil auf, daß die Lebensdauer solcher Einrichtungen aufgrund der eingesetzten Materialien nur sehr begrenzt ist.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik, liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lagerung für eine Offenend-Spinnvorrichtung weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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Die erfindungsgemäße Ausbildung einer mechanischen Rotorschaftabstützung, mit einem am freien Ende des umlaufenden Rotorschaftes angeordneten Stützelelement sowie einem in einer Lagerbuchse des Axiallagers festgelegten stationären Korrespondenzelement, ist zwar in ihrem konstruktiven Aufbau verhältnismäßig einfach und damit kostengünstig. Trotzdem ist durch eine solche Ausbildung jederzeit gewährleistet, daß die relativ empfindlichen Magnetlagerkomponenten auch beim Auftreten eines radialen Kippmomentes im Uhrzeigersinn nicht mitaneinander in Anlage kommen können.

Sowohl eine in den Ansprüchen 2-4 beschriebene erste Ausführungsform, als auch eine alternative Ausführungsform gemäß Anspruch 5, zeichnen sich dabei auch durch eine lange Lebensdauer aus.

In der ersten Ausführungsform ist das Stützelement als verschleißfester Keramikstift ausgebildet, der, z. B. mittels Preßsitz, in einer entsprechenden Bohrung des Rotorschaftes festgelegt ist. Der Keramikstift faßt mit Spiel in eine stationär angeordnete, vorzugsweise ebenfalls aus einem technischen Keramikwerkstoff gefertigte Lagerhülse, die ihrerseits in einer Lagerbuchse des Axiallagers befestigt ist. Bei der alternativen, im Prinzip gleichwertigen Ausführungsform sitzt der Keramikstift fest in der stationären Lagerbuchse, während die zugehörige Lagerhülse in den rotierbar gelagerten Rotorschaft eingelassen ist.

Bei beiden Ausführungsformen ist während des "normalen" Spinnbetriebes zwischen Stift und Lagerhülse Spiel vorhanden, so daß unnötige Reibungsverluste vermieden werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Axiallager, wie im Anspruch 6 ausgeführt, noch eine weitere Abstützeinrichtung auf. Diese zusätzliche Abstützeinrichtung ist vorzugsweise in der Nähe der Stützscheibenlagerung, das

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heißt, eingangsseitig des Axiallagers angeordnet, so daß die empfindlichen Magnetlagerkomponenten des Axiallagers sicher zwischen zwei Abstützeinrichtungen liegen.

Wie aus Anspruch 7 ersichtlich, besteht die zweite Abstützeinrichtung vorteilhafterweise aus einem Keramikring, der fest an der Lagerbuchse des Axiallagers angeordnet, den Rotorschaft mit geringem Spiel umgibt. Das Spiel zwischen dem Keramikring und dem mit hoher Drehzahl umlaufenden Rotorschaft ist dabei so gewählt, daß einerseits während des Spinnbetriebes ein Anlaufen des Rotorschaftes an die Abstützeinrichtung sicher vermieden wird und anderseits der Abstand klein genug ist, um einen mechanischen Kontakt zwischen den Lagerkomponenten dann zuverlässig zu verhindern, wenn der Rotorschaft, &zgr;. B. während des Rotorreinigungsprozesses, mit einer radialen Kraftkomponente beaufschlagt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind einem nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel entnehmbar.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor, der mit seinem Rotorschaft im Lagerzwickel einer Stützscheibenlagerung abgestützt und über ein endseitiges, magnetisches Axiallager positioniert ist,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, innerhalb eines permanentmagnetisches Axiallagers angeordneten Abstützungeinrichtung für den Rotorschaft, wobei das Axiallager im Schnitt dargestellt ist,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abstützungeinrichtung für den Rotorschaft.

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Das in Figur 1 dargestellte Offenend-Spinnaggregat trägt insgesamt die Bezugszahl 1.

Das Spinnaggregat verfügt, wie bekannt, über ein Rotorgehäuse 2, in dem die Spinntasse eines Spinnrotors 3 mit hoher Drehzahl umläuft. Der Spinnrotor 3 ist dabei mit seinem Rotorschaft 4 in den Lagerzwickeln einer Stützscheibenlagerung 5 abgestützt und wird durch einen maschinenlangen Tangentialriemen 6, der durch eine Andrückrolle 7 angestellt wird, beaufschlagt. Die axiale Fixierung des Rotorschaftes 4 erfolgt über ein permanentmagnetisches Axiallager 18, das in Figur 2 im Detail dargestellt ist.

Wie üblich, ist das an sich nach vorne hin offene Rotorgehäuse 2 während des Betriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8, in das eine (nicht näher dargestellte) Kanalplatte mit einer Dichtung 9 eingelassen ist, verschlossen.

Das Rotorgehäuse 2 ist außerdem über eine entsprechende Absaugleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen, die den im Rotorgehäuse 2 notwendigen Spinnunterdruck erzeugt.

Im Deckelelement 8 ist ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet, der die Fadenabzugsdüse 13 sowie den Mündungsbereich des Faserleitkanales 14 aufweist. An die Fadenabzugsdüse 13 schließt sich ein Fadenabzugsröhrchen 15 an. Außerdem ist am Deckelelement 8, das um eine Schwenkachse begrenzt drehbar gelagert ist, ein Auflösewalzengehäuse festgelegt. Das Deckelelement 8 weist des weiteren rückseitig Lagerkonsolen 19, 20 zur Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungsweise eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf. Die Auflösewalze 21 wird im Bereich ihres Wirteis 23 durch einen umlaufenden, maschinenlangen Tangentialriemen 24 angetrieben, während der (nicht dargestellte) Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 vorzugsweise über eine

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Schneckengetriebeanordnung erfolgt, die auf eine maschinenlange Antriebswelle 25 geschaltet ist.

Figur 2 zeigt im Detail eine ersten Ausführungsform einer innerhalb eines magnetischen Axiallagers 18 angeordneten Abstützeinrichtung 39, wobei das Axiallager 18 im Schnitt dargestellt ist. Vom Radiallager 5 ist in Figur 2 lediglich eine Stützscheibe 54 mit ihrer Welle 55 angedeutet. Ein entsprechendes Stützscheibenpaar ist beabstandet in der Nähe der Spinntasse des Spinnrotors 3 angeordnet, wie das der Figur 1 zu entnehmen ist.

Das magnetische Axiallager 18 besteht aus einer statischen Lagerkomponente 27, die in einem Lagerhäuse 26 axial justierbar gehalten ist. Die aktiven Lagerbestandteile in Form von Permanentmagnetringen 41 mit jeweils beidseitig angeordneten Polringen 45 sind innerhalb einer zweiteiligen Lagerbuchse 28, bestehend aus einer Innenbuchse 28^&lgr; und einer Außenbuchse 28^XX, angeordnet. Die Lagerbuchsenteile 28' und 28^1% sind dabei über ein Gewinde 30 verschraubt. Die aktiven Lagerbestandteile 41 und 45, die innerhalb der Innenbuchse 28' geführt sind, werden gegen einen an der Außenbuchse 2 8** angeordneten Ringansatz 2 gepreßt. Dadurch ergibt sich einerseits eine stabile Lagerkonstruktion, andererseits eine unproblematische Demontierbarkeit des Lagers, um beispielsweise innerhalb des Lagers angeordnete Einzelteile auszutauschen.

Die Lagerbuchse 2 8 ist innerhalb einer Bohrung 26' des Lagergehäuses 2 6 axial verschiebbar gelagert. Dadurch kann die stationäre Lagerkomponente 27 axial exakt so justiert werden, daß sich die spinntechnologisch optimale Lage der Rotortasse ergibt.

Um ein Verdrehen der Lagerbuchse 28 innerhalb des Lagergehäuses 26 zu vermeiden, greift ein Stift 32 eines in eine Bohrung 34 eingesetzten Bolzens 33 in eine Längsnut 31 der

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Lagerbuchse 28. Mittels eines in eine Nut 59 der Lagerbuchse eingreifenden Zapfens 35 einer sogenannten Einstellehre 3 6 kann auf einfache Weise die axiale Justage der statischen Lagerkomponente 27 erfolgen. Die Einstellehre 3 6 wird dazu in eine Bohrung 38 des Lagergehäuses 26 eingesetzt. Mittels einer Feststellschraube 53, die die Lagerbuchse gegen das Lagergehäuse 2 6 verspannt, kann die axiale Lage der statischen Lagerkomponente 2 7 fixiert werden.

Der Rotorschaft 4 kann durch eine Öffnung im Rotorgehäuse 2, durch die Lagerzwickel der Stützscheibenlagerung 5 sowie eine Bohrung 3 7 des Ringansatzes 2 9 mit seinem die dynamische Lagerkomponente bildenden Axiallagerteil 44 in die statische Lagerkomponente 2 7 eingeführt werden, während der übrige, hauptsächlich der Radiallagerung des Spinnrotors 3 dienende Schaftteil 44 außerhalb des Axiallagers 18 verbleibt.

Im Axiallagerteil 44 des Rotorschaftes 4 sind Einstiche vorhanden, die zwischen sich Stege 46 bilden. Der Rotorschaft 4 bzw. der Rotor 3 sind aus Stahl mit ferromagnetischen Eigenschaften gefertigt. Die Stege 46 fluchten bei vollständig in das Axiallager 18 eingeführtem Rotorschaft 4 mit den beidseits der Permanentmagnetringe angeordneten Polscheiben 45. Die Polscheiben 45 weisen dabei vorzugsweise die gleiche Breite wie die Stege 46 auf. Vorteilhafterweise beträgt die Breite der Polscheiben 45 wenistens 1 mm, die Breite der Permanentmagnetringe 41 jeweils etwa 3,5 mm.

Die Permanentmagnetringe 41 sind durch axial polarisierte Seltenerdmagneten gebildet, bei denen sich gleiche Pole (N/N beziehungsweise S/S) gegenüberstehen.

Des weiteren ist innerhalb des Axiallagers 18 eine Abstützeinrichtung 3 9 angeordnet, die in einer ersten, in Fig.2 dargestellten Ausführungsform, einen in einer zentrischen Bohrung des Rotorschaftes 4 festgelegten Keramikstift 42

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aufweist. Der Keramikstift 42 korrespondiert dabei mit einer Lagerhülse 43, die stationär in der Lagerbuchse 28 des Axiallagers 18 angeordnet ist.

Das heißt, die Lagerhülse 43 umfaßt den Keramikstift 42 im Betriebszustand mit Spiel, so daß während des Betriebes keine vermeidbaren Reibungsverluste auftreten. Wenn der Rotorschaft 4 durch eine radiale Kraftkomponente im Sinne Kippen beaufschlagt wird, stützt sich der Keramikstift 42 jedoch sofort an der Lagerbuchse 43, die vorzugsweise ebenfalls aus einem technischen Keramikwerkstoff gefertigt ist, ab und verhindert dadurch zuverlässig, daß die rotierbaren Magnetlagerkomponenten 46 an den stationären Magnetlagerkomponenten 45 schleifen können. Die Richtung des Kippmomentes spielt dabei keine Rolle. Die erfindungsgemäße Abstützeinrichtung 3 9 verhindert in jedem Fall einen körperlichen Kontakt zwischen den Magnetlagerkomponenten 45, 46.

Wie in Fig.2 angedeutet, kann in vorteilhafter Ausführungsform in der Nähe der Stützscheibe 54 der Stützscheibenlagerung 5 eine weitere Abstützeinrichtung 40 für den Rotorschaft 4 vorgesehen sein. Diese Abstützeinrichtung 40 wird beispielsweise durch eine Keramikring 48 gebildet, der in oder am Ringansatz 29 der Lagerbuchse 28 festgelegt, den Rotorschaft 4 mit relativ geringem Spiel umgibt.

Fig.3 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Abstützeinrichtung. Bei der Abstützeinrichtung 39^&lgr; ist die Lagerhülse 43' in den Rotorschaft 4 eingelassen, während der Keramikstift 42' stationär an der Lagerbuchse 28 festgelegt ist. Die Wirkungsweisen der Abstützeinrichtungen 3 9 bzw. 39' sind die gleichen. Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 kann stützscheibenseitig an der Lagerbuchse 28 des Axiallagers 18 eine weitere, den Rotorschaft 4 umschließende Abstützeinrichtung 40 angeordnet sein.

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Wie vorstehend bereits angedeutet, gewährleisten die Abstützeinrichtungen 39 bzw. 39*, insbesondere in Verbindung mit einer Abstützeinrichtung 40, daß es bei Spinnunterbrechungen, bei denen die Andruckrolle 7 mit dem Tangentialriemen 6 vom Rotorschaft 4 abgehoben und der Spinnrotor 3 durch ein an einem Anspinnwagen angeordnetes, an sich bekanntes und daher nicht dargestelltes Reinigungselement beaufschlagt wird, aufgrund der dabei auf den Rotorschaft 4 wirkenden radiale Kraftkomponente zu einem Kippen des Rotorschaftes 4 und als Folge zu einem direkten Kontakt der Lagerkomponenten 45, 46 des magnetischen Axiallagers 18 kommen kann.

Ein solcher direkter Kontakt der Magnetlagerkomponenten, der in der Regel auch durch das nachfolgend Anlegen des Tangentialriemens bzw. das Aufsetzen der Andruckrolle nicht beseitigt werden kann, würde beim Wiederanlaufen der Offenend Spinnvorrichtung zu schweren Schaden am Magnetlager führen.

Claims

1. Lagerung für eine Offenend-Spinnvorrichtung, mit einem Spinnrotor, der mit seinem Rotorschaft im Lagerzwickel einer Stützscheibenlagerung abgestützt und mittels eines magnetischen Axiallagers fixiert ist, das jeweils eine stationäre und eine rotierbar gelagere Magnetlagerkomponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Axiallagers (18) eine Abstützeinrichtung (39, 39') für den Rotorschaft (4) angeordnet ist, die ein am freien Ende des rotierbaren Rotorschaftes angeordnetes Stützelement (42 bzw. 43') sowie ein in einer Lagerbuchse (28) des Axiallagers festgelegtes, stationäres Korrespondenzelement (43 bzw. 42') besitzt und daß das Stützelement (42 bzw. 43') und das Korrespondenzelement (43 bzw. 42') so angeordnet sind, daß einerseits während des normalen Spinnbetriebes keine Berührung zwischen diesen Teilen (42, 43 bzw 42', 43') gegeben ist und anderseits sichergestellt ist, daß bei Belastung des Rotorschaftes (4) durch ein Kippmoment durch die mechanische Anlage des Stützelementes (42, 43') am Korrespondenzelement (43, 42') eine Berührung der Magnetlagerkomponenten (45, 46) verhindert wird.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement ein in einer Bohrung des Rotorschaftes (4) festgelegter, verschleißfester Stift (42) ist, der mit Spiel innerhalb eines in der Lagerbuchse (28) angeordneten Korrespondenzelementes (43) rotiert.

3. Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (42) aus einem oxidkeramischen Werkstoff besteht.

4. Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrespondenzelement als Lagerhülse (43) ausgebildet und vorzugsweise aus einem oxidkeramischen Werkstoff gefertigt ist.

5. Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement ein in einer Bohrung der Lagerbuchse (28) festgelegter, verschleißfester Keramikstift (42') ist, um den mit Spiel eine im Rotorschaft (4) angeordnete, vorzugsweise ebenfalls aus einem technischen Keramikwerkstoff gefertigte Lagerhülse (43') rotiert.

6. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Abstützeinrichtung (39, 39') gegenüberliegenden Bereich des Axiallagers (18) eine weitere Abstützeinrichtung (40) für den Rotorschaft (4) angeordnet ist.

7. Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Abstützeinrichtung (40) als Keramikring (48) ausgebildet ist, der den Rotorschaft (4) mit Spiel umgibt.