CN101736452B - 止推轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自由端纺纱装置的纺纱转子的止推轴承，所述纺纱转子无轴向推力地安装在盘式支承装置的支承楔内并且高速旋转，所述止推轴承具有静态磁轴承组件和动态磁轴承组件，所述静态磁轴承组件固定在轴承壳内并且具有至少两个在轴向极化的永磁环，这两个永磁环在两侧通过极片限定，所述动态磁轴承组件由设置在所述纺纱转子的转子杆上且与所述极片保持间距的铁磁性幅板构成。根据本发明规定，所述静态磁轴承组件设置在由塑料制成的轴承套之内，并且通过由塑料制成的端盖固定；并且所述端盖在其面对所述静态磁轴承组件的正面具有充当轴向应急轴承的止推轴头，并且在所述端盖背面具有呈锥形扩张的、在安装状态下弹性变形的固定凸出部。

Description

止推轴承
技术领域
本发明涉及一种自由端纺纱装置的纺纱转子用的止推轴承，所述纺纱转子无轴向推力地安装在盘式支承装置的支承楔内并且高速旋转。
背景技术
与自由端转子纺纱机械相关地很久以来就已知一种纺纱机组，其中，在施以负压的转子壳体内高速旋转的纺纱转子借助于其转子杆支承在盘式支承装置的支承楔内，并且通过设置在末端侧的机械止推轴承定位。在此两个支承盘对的轴倾斜设置，以使得向转子杆施加轴向推力，该轴向推力使得转子杆紧贴在机械止推轴承上。
按照这种在实践中被证实有效纺纱转子安装方式(例如在德国专利DE-OS 2514734中对其进行了详尽说明)，能够实现的转子转速大于每分钟100000转。
然而这种纺纱转子安装方式的缺点在于，由于支承盘的倾斜设置，使得在支承盘工作面和转子杆之间造成摩擦加剧，这导致支承盘工作面被加热。这种摩擦热不仅给支承盘的工作面带来明显负荷而且要消除这种摩擦还需要额外的能量。此外，在这种纺纱转子安装方式中，机械止推轴承在按规定进行润滑时还会经受不可忽略的磨损。
因此曾经建议了无轴向推力地安装纺纱转子，并且通过无磨损的磁性止推轴承代替机械止推轴承。例如欧洲专利EP 1043431A1、EP 1101845B1或者德国专利DE 10050694A1公开了一些自由端纺纱装置，在它们中，纺纱转子无轴向推力地支承在盘式支承装置的支承楔中，并且通过设置在转子杆端侧的磁性止推轴承来进行定位。
这种磁性止推轴承例如具有静态磁轴承组件以及配套的动态磁轴承组件，该静态磁轴承组件具有在两侧通过极片限定的两个永磁环，动态磁轴承组件由三个铁磁性幅板构成，这些幅板与极片保持间距地设置在纺纱转子的转子杆上。因为在这些磁性止推轴承中必须无条件地避免，在纺纱工作期间或者转子清洁期间(在此期间，纺纱转子向盘式支承装置施加倾斜力矩)，动态磁轴承组件的铁磁性幅板撞击到静态磁轴承组件的极片，所以这种磁性止推轴承还配备有保护装置，这些保护装置可靠地避免了两个磁轴承组件之间的直接接触。
在根据欧洲专利EP 1043431A1的止推轴承中，静态磁轴承组件例如设置在轴承套内，该轴承套可轴向移动地设置在止推轴承的轴承壳内，并且能够通过偏心件定位。在此，轴承套以及拧入该轴承套的止动装置(该止动装置将静态磁轴承组件固定在轴承套内)均由优选为黄铜这样的非铁磁性金属制成。此外，该止动装置装备有支承元件，该支承元件不仅表现为纺纱转子转子杆的轴向止推保护件，而且也表现为径向止推保护件。也就是说，该止动装置具有带多个支承面的保护套，这些支承面设有降低摩擦系数并防磨损的表面层并且相对转子杆保持较小径向间距。
根据欧洲专利EP 1101845B1的磁性止推轴承具有类似结构。在这种已知的止推轴承中，静态磁轴承组件也设置在轴承套内，该轴承套由非铁磁性金属制成，并且可沿轴向移动，而且可通过偏心件定位地设置在止推轴承轴承壳内。这种已知的止推轴承还具有呈陶瓷销(Keramikstift)形状的轴向应急轴承(Notlauflager)以及径向止推保护件，该轴向应急轴承被嵌入锁止轴承套的止动装置中，该径向止推保护件同样被构造为陶瓷销。
前述止推轴承虽然可以避免这种止推轴承的磁轴承组件彼此间出现直接接触，但是这些止推轴承基于其结构设计以及使用的材料是相当昂贵的。
发明内容
从前述现有技术出发，本发明的任务在于研制出一种磁性止推轴承，其不仅工作可靠而且能够非常廉价地制造。
根据本发明该任务通过根据本发明第一方面的止推轴承来完成，即，一种用于自由端纺纱装置的纺纱转子的止推轴承，所述纺纱转子无轴向推力地安装在盘式支承装置的支承楔内并且高速旋转，所述止推轴承具有静态磁轴承组件和动态磁轴承组件，所述静态磁轴承组件固定在轴承壳内并且具有至少两个在轴向极化的永磁环，这两个永磁环在两侧通过极片限定，所述动态磁轴承组件由设置在所述纺纱转子的转子杆上且与所述极片保持间距的铁磁性幅板构成，所述止推轴承的特征在于，所述静态磁轴承组件设置在由塑料制成的轴承套之内，并且通过由塑料制成的端盖固定；并且所述端盖在其面对所述静态磁轴承组件的正面具有充当轴向应急轴承的止推轴头，并且在所述端盖背面具有呈锥形扩张的、在安装状态下弹性变形的固定凸出部。
本发明的有利构造方式是从属方面的主题。
在根据本发明的止推轴承的构造方式中，静态磁轴承组件设置在由塑料制成的轴承套之内，并且静态磁轴承组件通过由塑料制成的端盖位置准确地固定在该轴承套内，根据本发明的止推轴承的这种构造方式的有利之处不仅在于简单的结构(所述止推轴承的一些构件可以作为注塑成形件来制造，因而能够廉价地制造)，而且具有这样的优点，即，可以取消至今为止常用的附加的轴向应急轴承。具体来说，端盖在其背面具有呈锥形扩张的固定凸出部，该端盖在其面对静态磁轴承组件的正面配备有成形的止推轴头，所述止推轴头在需要时充当轴向应急轴承。
根据本发明第二方面，端盖优选由聚醚醚酮(Polyetheretherketon)制成。这种也缩写为PEEK的已知材料是耐高温热塑性塑料，这种塑料对较高的机械负荷是相当有耐受力的，这种较高的机械负荷例如会出现在转子杆紧贴着转动时。
根据本发明第三方面，在一个有利实施方式中规定，端盖能够通过其固定凸出部力配合地固定在轴承套内。也就是说，该端盖从后方进入该轴承套的中央接纳部，并且一直向前移动直至该端盖用其正面紧贴在静态磁轴承组件的磁性轴承组件上为止。在定位端盖期间，端盖的锥形固定凸出部如此弹性变形，即，在套筒中央接纳部的壁和固定凸出部之间出现过盈配合(Presssitz)，通过这种过盈配合不仅端盖而且磁性轴承组件均可靠地固定在轴承套内。
根据本发明第四方面，在一个有利实施方式中，端盖在其正面具有用于纺纱转子转子杆的径向止推保护件。此外，每个极片均具有一内横截面，在极片的安装状态下，所述内横截面在竖直设置的轴线区域内的延伸比在垂直于该竖直轴线的轴线的区域内的延伸更大。相对于迄今为止通常在止推轴承中使用的具有圆形内横截面的极片，应用这种极片导致止推轴承的径向磁性力分量的强度发生了改变。也就是说，由于在竖直对称轴线的上方区域内的环形间隙比较宽，所以不仅明显减弱了磁性止推轴承的向上的径向力分量的强度(其中，因为在剩余区域内的环形间隙宽度依然比较窄，所以该轴承的轴向稳定性(Axialsteifigkeit)几乎保持不变)，而且由于极片和转子杆之间的比较宽的环形间隙也为布置用于纺纱转子转子杆的径向止推保护件提供了空间。当在纺纱工作期间或者特别是在转子清洁期间向支承在盘式支承装置上的纺纱转子施加倾斜力矩时，这种一体结合在端盖中的径向止推保护件可靠地避免了动态磁轴承组件的铁磁性幅板和静态磁轴承组件的极片可能会彼此接触。在此，即便转子杆也许短暂地紧贴在径向止推保护件上转动，也是基本没有问题的，这是因为柔软的端盖材料能够避免损坏纺纱转子转子杆。
根据本发明第五方面，极片优选的内横截面呈椭圆形。借助于内横截面呈椭圆形的极片，能够在相对转子杆的相应取向的情况下以简单方式将磁性止推轴承的径向力分量降低至这样的程度，即，特别是在转子清洁之后(例如通过自动工作的清洁机组)保证了，在纺纱装置再次加速之前，通过纺织机械自身的切向传动带或者通过纺纱工位自身的压辊，已经将转子杆压回其工作位置并且按规定定位在盘式支承装置上。
根据本发明第六方面，在一个有利实施方式中，轴承套在其周面区域内具有纵向槽，所述纵向槽与伸入轴承壳的轴承孔中的导向销相互配合。通过导向销/纵向槽的这种组合能够以相对简单的方式保证轴承套能够仅按照规定取向定位在轴承壳内，这与本发明第七第八方面所述的实施方式联系起来保证了在纺纱工作期间静态磁轴承组件的极片始终角度精确地定位。
附图说明
以下结合附图所示实施例进一步描述本发明。
图中：
图1示出具有纺纱转子的自由端纺纱装置，该纺纱转子借助于其转子杆支承在盘式支承装置的支承楔内并且通过磁性止推轴承进行定位，所述止推轴承具有根据本发明的构造方式；
图2以剖视图按照放大比例示出图1所示的磁性止推轴承的侧视图；
图3是沿图2的III-III的剖视图，其中示出图2所示的磁性止推轴承；
图4以侧视剖视图示出端盖，其用于固定静态磁轴承组件的磁性轴承组件；
图5是沿图4的箭头X的视图，其中示出图4所示的端盖。
具体实施方式
图1所示的自由端纺纱装置整体以附图标记1表示。如已知的那样，这种自由端纺纱装置均具有转子壳体2，纺纱转子3的纺纱杯在转子壳体2内高速旋转。在此，纺纱转子3借助于其转子杆4支承在盘式支承装置5的支承楔内，并且通过沿机器纵向设置的第一切向传动带6驱动，切向传动带6通过压辊7调整。
转子杆4在盘式支承装置5上的轴向定位通过永磁性止推轴承18实现，图2以剖面图和细节图示出止推轴承18。
如图1所示，朝前敞开的转子壳体2在运行期间通过可枢转安装的盖元件8封闭，具有密封部9的引纱通道板(未详细示出)嵌入在盖元件8中。此外转子壳体2通过相应的负压管路10连接在负压源11上，负压源11生成在纺纱过程中转子壳体2内所需的纺纱负压。在盖元件8内设有导纱通道板适配器12，导纱通道板适配器12具有纱线牵出管口13以及导纱通道14的接口区域。纱线牵出管15连接在纱线牵出管口13上。此外，开松辊壳体17固定在盖元件8上，盖元件8能够围绕枢转轴16有限转动。盖元件8还具有在背面的轴承支架19、20用于支承开松辊21或者说纤维条喂给罗拉22。开松辊21在其传动辊23的区域内通过沿机器纵向延伸的环行的第二切向传动带24驱动，与此同时纤维条喂给罗拉22的驱动装置(未示出)优选通过蜗轮蜗杆传动系统实现，蜗轮蜗杆传动系统连接在沿机器纵向延伸的驱动轴25。
图2示出根据本发明的止推轴承的细节，在该附图中以纵剖面的形式示出止推轴承18。此处与配套的轴承杆55一起，仅示出图1所示的盘式支承装置5中的后支承盘54。磁性止推轴承18整体上包括静态磁轴承组件27和动态磁轴承组件28，静态磁轴承组件27通过轴承套30设置在轴承壳26内，动态磁轴承组件28由纺纱转子3的转子杆4上的铁磁性幅板29构成。在此，动态磁轴承组件28的铁磁性幅板29优选具有与静态磁轴承组件27的极片45一样的厚度(Breite)。
如自身已知的，静态磁轴承组件27具有多个永磁环41，这些永磁环41在两侧分别设有极片45。这些永磁环41优选通过轴向极化的稀土金属磁体构成，其中，同极性的磁极(N/N或者S/S)彼此面对。特别是如图3所示，按照有利方式具有椭圆形内横截面A的极片45在轴承套30之内通过定心凸起39角度精确地取向，定心凸起39与轴承套30内的引导槽42相互配合，并且这些极片45由优选为钢的铁磁性材料制成。极片45和永磁环41在由塑料制成的轴承套30之内通过端盖31固定，端盖31同样由塑料制成。在此优选的是，至少端盖31由聚醚醚酮制成；特别是如图4和图5所示，端盖3具有位于背侧的呈锥形扩张的固定凸出部51、指向转子杆4的方向的止推轴头50(Anlaufzapf)、以及在安装状态下定位在转子杆4上方的径向止推保护件52(Anlaufschutz)。
在永磁环41和极片45被预先安装到轴承套30的中央接纳部37中之后，为了固定静态磁轴承组件27的磁性轴承组件，将端盖31也插入接纳部37，并且一直向前移动直至前极片45紧贴在轴承套30的止推挡圈38上为止。在此，端盖31借助于其可弹性变形的固定凸出部51力配合地紧贴在轴承套30的中央接纳部37的壁上，并且将磁性轴承组件力配合地固定在轴承套30内。极片45具有椭圆形内横截面A，其中，所述椭圆形A的最大延伸长度出现在竖立轴线40的上方区域内。通过这种构造方式如此影响永磁性止推轴承18的径向力分量，即，在清洁过程结束之后，立即通过切向传动带6或者说压辊7使转子杆4与端盖31的止推保护件52可靠地分开，并且使转子杆4可靠地定位在盘式支承装置5的支承楔内。在此由于在其他区域中，特别是在水平轴线44的区域中的气隙较小，所以磁性止推轴承18的轴向稳定性基本保持不变。
如前所述的优选同样由塑料制成的轴承套30自身能够固定在自由端纺纱装置1的固定轴承壳26的轴承孔36内，此时通过与轴承套30周面34内的纵向槽33接合的导向销32角度精确地定向，并且通过螺栓35可靠固定。

Claims (8)

1.一种用于自由端纺纱装置的纺纱转子的止推轴承，所述纺纱转子无轴向推力地安装在盘式支承装置的支承楔内并且高速旋转，所述止推轴承具有静态磁轴承组件和动态磁轴承组件，所述静态磁轴承组件固定在轴承壳内并且具有至少两个在轴向极化的永磁环，这两个永磁环在两侧通过极片限定，所述动态磁轴承组件由设置在所述纺纱转子的转子杆上且与所述极片保持间距的铁磁性幅板构成，
所述止推轴承的特征在于，
所述静态磁轴承组件(27)设置在由塑料制成的轴承套(30)之内，并且通过由塑料制成的端盖(31)固定；并且
所述端盖(31)在其面对所述静态磁轴承组件(27)的正面具有充当轴向应急轴承的止推轴头(50)，并且在所述端盖(31)的背面具有呈锥形扩张的、在安装状态下弹性变形的固定凸出部(51)。
2.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述端盖(31)是由聚醚醚酮(PEEK)制成的。
3.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述端盖(31)能够通过它的所述固定凸出部(51)力配合地固定在所述轴承套(30)内。
4.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述端盖(31)在其正面具有用于所述纺纱转子(3)的转子杆(4)的径向止推保护件(52)；并且
每个极片(45)均具有一内横截面(A)，在所述极片(45)的安装状态下，所述内横截面(A)在竖直设置的轴线(40)区域内的延伸比在垂直于所述竖直轴线(40)的轴线(44)的区域内的延伸更大。
5.根据权利要求4所述的止推轴承，其特征在于，所述极片(45)的内横截面(A)呈椭圆形。
6.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述轴承套(30)在其周面(34)区域内具有纵向槽(33)，所述纵向槽(33)与伸入所述 轴承壳(26)的轴承孔(36)中的导向销(32)相互配合。
7.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述轴承套(30)在中央接纳部(37)的区域内具有在末端侧的止推挡圈(38)，并且在所述中央接纳部(37)内设有引导槽(42)，所述引导槽(42)使得所述静态磁轴承组件(27)的所述极片(45)角度精确地定位在所述轴承套(30)的所述中央接纳部(37)之内。
8.根据权利要求7所述的止推轴承，其特征在于，每个极片(45)均具有规定其安装位置的定心凸起(39)。 
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