CN100396832C - 导丝辊单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来输送和引导行进中的合成长丝的导丝辊单元，其中一罐状导丝辊外套借助于驱动轴用至少一个滚动轴承悬伸地支承在一支座内。驱动轴与一电力驱动装置连接。为避免通过驱动轴使滚动轴承发热，按照本发明设有一用来冷却滚动轴承的装在驱动轴上的内环的装置，使得滚动轴承内外环和内环之间的运行温度均匀化和保持不变。

Description

导丝辊单元

技术领域

本发明涉及一种用来引导和输送行进中的长丝的导丝辊单元。

背景技术

这种类型的导丝辊单元已知，在纺丝设备中用来引导和输送单根长丝或长丝组，以便例如从纺丝喷嘴中抽出长丝或例如拉伸长丝。这里导丝辊通常配备单独的驱动装置，它驱动与导丝辊外套连接的驱动轴。通常驱动轴支承在导丝辊外套和电力驱动装置之间的区域内，如例如由DE 3701077所知。

由于当今通常的大大高于1000m/min的长丝运行速度达到非常高的驱动转速，这种大的负荷除导致由轴承摩擦引起的轴承发热外还导致电力驱动装置内较高的热能。这时产生这样的问题，即电力驱动装置的大部分热能进入轴承内。这种现象导致滚动轴承内不希望的温差，使得与驱动轴连接的滚动轴承内环具有比支承在支座上的滚动轴承的外环高的温度。由此造成轴承预紧力不希望的波动。这个问题在导丝辊外套加热的导丝辊单元中反映更加强烈，因为通过驱动轴传递的热能大得多。

在已知导丝辊中轴承孔直接加工在机座的做成壳体的机壁上。但是这种结构不适合于用来防止滚动轴承过热。

由US 4,822,972已知另一种导丝辊单元，其中驱动轴通过至少一个滚动轴承支承在一支座内。支座具有许多冷却通道，它们特别是冷却滚动轴承的外部区域，通过这种结构由支座上的滚动轴承外环发出的热量基本上被冷却介质接收和排出。但是由此仅仅加重了滚动轴承内环和外环之间温差的问题。

发明内容

因此本发明的目的是，创造一种开头所述类型的带轴承冷却装置的用来输送和引导至少一根行进中的长丝的导丝辊单元，此轴承冷却装置一方面防止过热，另一方面促使滚动轴承内部运行温度的均匀化。

这个目的的实现由以下特征得到，即一种用来引导和输送行进中的长丝的导丝辊单元，具有一旋转驱动的驱动轴，该轴与一罐状导丝辊外套和一电力驱动装置旋转固定地连接并通过至少一个滚动轴承悬伸地支承在一支座内，其中滚动轴承以一外环支承在支座内并以内环支承在驱动轴上，设有一用来冷却内环的装置，以均化并保持滚动轴承内外环和内环的运行温度；冷却装置做成一冷却体，它和滚动轴承的内环导热接触，并且冷却体至少在内环的部分圆周上延伸；冷却体具有一装在驱动轴上的冷却环和一与支座连接的冷却筋基体，冷却环和冷却筋基体相互这样地导热连接，使得冷却环相对于冷却筋基体跟随驱动轴一起旋转。

本发明技术方案的优点还在于，可以均匀和连续地传递热量和散热，并且由此显著加大冷却体的散热表面，从而可以比较快地散热。

本发明其他优良的改进结构在以下描述中确定。

在导丝辊单元运行期间主要一方面通过滚动轴承内部的轴承摩擦，另一方面通过外部输入的热能使驱动轴的轴承发热。通过轴承摩擦产生的热量根据结构条件的不同均匀或不均匀地到达滚动轴承的内环和外环。从外部输入的热量取决于形成热量的地点和导丝辊单元内部的热传导进入滚动轴承内。例如已知，驱动轴的电力驱动装置直接导致驱动轴发热。现在驱动轴热量的输出主要在接触部位进行，因此特别是附加的热能被传入滚动轴承的内环。这里本发明具有这样的优点，即通过驱动轴传入的热量对滚动轴承的运行温度没有影响。从而在滚动轴承的外环和内环之间基本上保持均匀的运行温度。外部发热的干扰影响基本上被隔离在轴承之外，因此可以非常精确地设计轴承。

为了同时接收和排出包含在驱动轴内的部分热量，冷却体优先做成一环形冷却环，它装在驱动轴圆周上内环旁和/或下。

为了旋转的冷却环和固定的冷却筋基体之间的热传导，在冷却环和冷却筋基体上安装许多凸起的冷却片，它们相互重叠而又不阻碍旋转运动，由此造成尽可能大的传热面积。

为了加大冷却体在圆周上的散热面，冷却体有利地做得带有冷却筋。

特别是在冷却环的圆周上设置冷却筋时冷却筋上的缺口导致在冷却环跟随驱动轴旋转时产生有利于冷却的有涡流的冷却气流。

按本发明的轴承冷却装置的结构不仅仅局限于带一轴承的导丝辊单元。相反特别是在驱动轴用两个带轴向预紧力的滚动轴承支承时可以分别通过配设于滚动轴承的冷却装置达到比较高的预紧力稳定性。在滚动轴承倾斜设置时滚动轴承内环和外环之间的温度差引起角度位置的变化，从而引起(附加)预紧力的缺点可以避免。只要在滚动轴承内环上直接散热防止角度位置变化，那么轴向预紧力基本上保持不变。

为了防止滚动轴承的冷却装置不产生相互影响，冷却体最好装在内环的朝向轴承孔之外的一侧上，尤其是在滚动体和内环之间的滚动接触一侧上。

特别是朝向驱动装置一侧的冷却体可以有利地用冷却流体，尤其是用冷空气环绕喷淋，冷空气通过在驱动装置一侧上的冷却流体发生器产生。这种冷却流体发生器首先用来冷却电力驱动装置。但是冷空气或冷却流体也可以有利地通过冷却通道通到装在导丝辊单元悬伸端上的冷却体上。

按本发明的导丝辊单元特别适合于，用来加热在导丝辊外套上引导的长丝。为此设有一用来加热导丝辊外套的加热装置，它安装在导丝辊外套和驱动轴之间形成的环形腔内。这里向内向驱动轴输出的热量有利地通过冷却体直接在滚动轴承内环上接收和排出。

附图说明

现在借助于一些实施例参照附图对本发明的其他优点和特征作较详细的说明。

附图表示：

图1示意表示按本发明的导丝辊单元的第一个实施例的纵剖视；

图2示意表示一加热导丝辊单元的实施例的纵剖视。

具体实施方式

图1示意表示一按本发明的导丝辊单元的纵剖视。导丝辊单元由一导丝辊外套2组成。导丝辊外套2做成罐状，并套在一驱动轴1上。驱动轴1的伸出端与导丝辊外套2的端壁4旋转固定地连接。这里导丝辊外套2通过夹紧件5固定在驱动轴1上。在驱动轴1的另一端上驱动轴1与驱动装置3连接。这里驱动装置3做成电机，它驱动驱动轴1及导丝辊外套2。

在导丝辊外套2和驱动装置3之间的区域内驱动轴通过两个相互离开一定距离设置的第一滚动轴承6.1和第二滚动轴承6.2支承。为此在一由驱动轴1穿过的支座10上分别加工出一轴承孔11，滚动轴承6.1和6.2安装在该轴承孔内。滚动轴承6.1和6.2分别具有一内环8，一滚动体9和一外环7。滚动轴承6.1和6.2在轴承孔11内这样地相配，使得外环7.1和7.2固定在支座10内，内环8.1和8.2安装在驱动轴1上。轴承孔11通过一基本上同心地加工在支座10上的轴孔连接。轴孔的尺寸这样选择，使得在支座10和驱动轴1之间形成一气隙。

为了冷却轴承作为冷却措施给每个滚动轴承6.1和6.2分别配备一个冷却体12.1和12.2。冷却体12.1由一冷却环13.1构成，它紧靠滚动轴承6.1的内环8.1安装在驱动轴1的圆周上。冷却环13.1和内环8.1导热接触。为此冷却环13.1直接安装在滚动轴承6.1的朝向驱动轴1的悬伸端的一侧上。冷却环13.1在与其贴合在内环8.1上的接触面相对的一侧具有一散热的冷却表面。为了加大冷却表面在冷却环13.1上这样地生成许多冷却筋14，使它们沿轴向延伸并作为具有不同直径的环同心地径向顺次地包围驱动轴1。

滚动轴承6.2在朝向驱动装置一侧配设一冷却体12.2。这里冷却体同样做成冷却环13.2，它用接触面贴合在内环8.2上，并固定在驱动轴圆周上。在这种情况下冷却环13.2的圆周面13.2做成带有许多冷却筋14.2的冷却面。冷却筋圆盘形地轴向顺次生成在冷却环13.2的圆周上。冷却筋14.2以及冷却环13.2的一部分伸出支座10的轴承孔11之外，进入套在驱动装置3上面的壳体15的内腔内。壳体15装在支座10上，并包围驱动装置3。壳体15在封闭的端面上有一孔，通过该孔驱动装置3通过导线16供给能源。

在图1中所示的按本发明的导丝辊单元的实施例中，驱动轴1通过驱动装置3，特别是电机，带动旋转。导丝辊外套2跟随驱动轴1一起旋转，以引导贴合在导丝辊外套圆周上的一根或多根长丝。在驱动轴1的轴承区内，冷却环13.1和13.2以及滚动轴承6.1和6.2的内环8.1和8.2跟随驱动轴1一起旋转。这里由驱动装置3传入驱动轴1的热量直接从驱动轴1传入冷却环13.1和13.2以及内环8.1和8.2。和滚动轴承6的内环8不同冷却环由这样的材料制成，它的特征特别是高的导热能力，例如铝或铝合金。因此冷却环8特别良好地适合于热能的输送。通过生成的冷却筋传入冷却环的热量散发到周围环境。因此在冷却环接触面上产生从内环8来的热传递，使得从驱动轴1传入轴承环的热量直接传给冷却环13。从而通过冷却内环8.1和8.2防止滚动轴承6的外环7和内环8之间可能出现温差。在滚动轴承中主要由轴承摩擦和轴承力决定的运行温度占主导地位。

用来冷却滚动轴承6的内环8的冷却体12.1和12.2的结构是示例性的。任何建立与滚动轴承6的内环8接触的形式都是可行的。对于按本发明的导丝辊单元重要的是，可以直接排出从外部传入滚动轴承内的热量，以避免滚动轴承内可能的温差。

图2中表示一加热导丝辊单元的实施例。这里功能相同的构件配备同样的图形标记。导丝辊外套2、驱动轴1、驱动装置3、支座10和壳体15的布局和图1中所示的实施例基本相同。为了避免重复，参照对图1的说明。

在图2中的实施例中，在导丝辊外套2的内部区域内，驱动轴1上方套一空心圆柱形加热器支架17，并以一端面安装在支座10上。在加热器支架17圆周上安装一基本上在导丝辊外套2整个长度上延伸的加热器18。这里加热器18最好由电力线圈构成，它可以借助于感应加热导丝辊外套2。

驱动轴1通过轴承6.1和6.2支承在支座10内。每个滚动轴承6.1和6.2分别配设一作为冷却措施的冷却体。这里滚动轴承6.1的内环8.1通过冷却环13.1冷却，此冷却环做得和按图1的上述实施例一样。

与此不同滚动轴承6.2配设一冷却体，它由一冷却环20和一冷却筋基体22组成。冷却环20在滚动轴承6.2朝向驱动装置的一侧这样地装在驱动轴1的圆周上，使得冷却环20的一个端面与滚动轴承6.2的内环接触。在冷却环20的另一侧上通过冷却环20端面的环形槽形成多个沿轴向形成的冷却片21。冷却筋基体22固定在支座10上。这里冷却筋基体在冷却环20的环形槽的高度上具有全等的冷却片23，它们伸入冷却环20的槽内，使得冷却环20的冷却片21和冷却筋基体22的冷却片23相互重叠而不接触，从而在冷却环20和冷却筋基体22之间形成一热桥，它不阻碍驱动轴1的旋转运动。冷却筋基体22在背向支座的端面上具有许多轴向布置的冷却筋14。冷却筋做成环形或扇形，以便在冷却筋基体22上实现尽可能大的冷却表面。

在壳体15内，冷却流体发生器19与电机3连接，使得可产生冷空气流，它既环绕驱动装置3又环绕冷却体12.2流动。

为了改善在支座10另一侧的冷却环13的冷却效果可以通过壳体15和/或支座10上相应的空气通道将冷空气流引入导丝辊外套区域内，以便和冷却环13共同作用达到滚动轴承6.1冷却的强化。同样在所示实施例中冷却体的结构只是一个例子。

本发明并不局限于，滚动轴承的内环通过与内环接触的冷却体冷却。也包括未画出的解决方案，其中将冷却介质，例如载热液体直接引入滚动轴承内环附近或通过内环。这里冷却体被导热系统代替。

在采用冷却体时原则上也存在这样的可能性，即滚动轴承和冷却体之间的接触面不仅仅局限于滚动轴承的内环。例如可以没有太大问题地将接触面扩大到滚动轴承外环的至少部分区域上。由此一方面可以达到内环和外环之间较大的温差，另一方面达到滚动轴承运行温度的整体下降，对于从外部传入滚动轴承的热能主要由支座10而不是由驱动轴1传递的情况，也可以这样地进行改变，使得冷却体基本上仅仅与滚动轴承的外环导热接触。

附图标记表

1   驱动轴

2   导丝辊外套

3   驱动装置

4   端壁

5   夹紧件

6   滚动轴承

7   外环

8   内环

9   滚动体

10  支座

11  轴承孔

12  冷却体

13  冷却环

14  冷却筋

15  壳体

16  导线

17  加热器支架

18  加热器

19  冷却流体发生器

20  冷却环

21  冷却片

22  冷却筋基体

23  冷却片

Claims (10)

1.用来引导和输送行进中的长丝的导丝辊单元，具有一旋转驱动的驱动轴(1)，该轴与一罐状导丝辊外套(2)和一电力驱动装置(3)旋转固定地连接并通过至少一个滚动轴承(6)悬伸地支承在一支座(10)内，其中滚动轴承(6)以一外环(7)支承在支座(10)内并以内环(8)支承在驱动轴(1)上，

其特征为：

设有一用来冷却内环(8)的装置，以均化并保持滚动轴承内外环(7)和内环(8)的运行温度；冷却装置做成一冷却体(12)，它和滚动轴承(6)的内环(8)导热接触，并且冷却体至少在内环(8)的部分圆周上延伸；冷却体(12)具有一装在驱动轴(1)上的冷却环(20)和一与支座(10)连接的冷却筋基体(22)，冷却环(20)和冷却筋基体(22)相互这样地导热连接，使得冷却环(20)相对于冷却筋基体(22)跟随驱动轴(1)一起旋转。

2.按权利要求1的导丝辊单元，

其特征为：

冷却体(12)做成一环形冷却环，并安装在驱动轴(1)圆周上在内环(8)的旁边。

3.按权利要求1或2的导丝辊单元，

其特征为：

冷却环(20)和冷却筋基体(22)分别具有多个伸出的冷却片(21，23)，它们相互不接触地重叠，以传递热量。

4.按权利要求1或2的导丝辊单元，

其特征为：

冷却体(12)在一个设置在支座(10)上的轴承孔(11)外部的区域内具有许多冷却筋(14)。

5.按权利要求4的导丝辊单元，

其特征为：

冷却筋(14)设计成在冷却体(12)圆周上沿轴向布置和/或沿径向布置。

6.按权利要求4的导丝辊单元，

其特征为：

在冷却环圆周上的冷却筋(14)具有许多缺口，用以影响冷却气流。

7.按权利要求1或2的导线辊单元，

其特征为：

为了支承驱动轴(1)，设一第二滚动动轴承(6.2)，该滚动轴承设置在离第一滚动轴承(6.1)一定距离处，并且每个滚动轴承(6.1、6.2)分别配设一用来冷却内环(8.1、8.2)的装置。

8.按权利要求7的导丝辊单元，

其特征为：

每个内环(8.1、8.2)在朝向轴承孔(11)之外的一侧上与冷却体(12.1、12.2)导热接触。

9.按权利要求1或2的导丝辊单元，

其特征为：

在驱动装置一侧，设有一用来产生冷却流体的冷却流体发生器(19)，该冷却流体发生器(19)与至少一个用来冷却配设的内环(8)的冷却体(12)共同作用。

10.按权利要求1或2的导丝辊单元，

其特征为：

设有一用来加热导丝辊外套(2)的加热器(18)，该加热器安装在一在导丝辊外套(2)和驱动轴(1)之间形成的环形空腔内。

Images