CN101970735B - 用于生产花式纱线的具有冷却的动力单元的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于生产花式纱线的包括环锭纺纱机(8)的设备(2)，具有一个或多个差速驱动器(21)，用于环锭纺纱机(8)的牵引系统的旋转速度的可变控制，以便实现纱线的变化拉拔。用于操作差速驱动器(21)的控制单元(1)具有壳体(41)和至少一个布置于壳体中的动力电子设备模块(43)。壳体(41)具有封闭配置以保护壳体内部(402)免受环境的不利影响，比如灰尘。用于将产生的热能散去的冷却设备包括形成壳体(41)的侧壁的冷却板(42)。

Description

用于生产花式纱线的具有冷却的动力单元的设备

技术领域

本发明涉及一种用于生产花式纱线的设备的控制单元的动力单元，并且涉及控制单元和设备自身，以及具有这种设备的环锭纺纱机。 

背景技术

常规环锭纺纱机能装备或改进为具有用于生产具有增厚区域、突出和刻痕的花式纱线的特殊设备，所述特殊设备具有另外的差速驱动，相对于基本旋转速度具有快速且精确的控制，将另外的旋转速度分量叠加在牵引装置的下部气缸上。能在短时间内改变并因此产生的初始纱线/纤维带的伸展导致增大的供应，并且因此会导致长度为大约3至10cm的细纱线中期望的增厚点。 

DE4041301公开了这样的一种方法以及用于在环锭纺纱机上生产花式纱线的设备。能精确地调整的紧凑型纺纱机公开为用于生产花式纱线。生产花式纱线所需的牵引装置的速度变化借助于伺服马达和电控系统来实现。所述设备适合与本申请公开的发明一起使用。 

差速驱动器中的电气伺服马达由控制单元中的动力单元控制和操作，控制单元使用能适应于需求的程序来控制电动马达的旋转速度，以使得产生期望的拉伸变化。控制单元经由控制元件上的数据存储介质来编程。为了避免长的控制线，控制单元，尤其是动力单元，必须紧邻地布置于差速驱动器附近。也能组合用于操纵多个纺纱机的多个装置的控制单元，或者控制单元的动力单元可具有多个动力电子模块，每个模块平行地控制和操作设备中的一个电动马达。

为了散去由控制单元中的动力电子设备产生的热，已知控制单元中的动力单元的壳体内部借助于风扇进行空冷(air-cooled)。因为纺纱机附近不可避免地具有大量灰尘，就必须过滤从外界吸入的环境空气。用于此目的的过滤毡垫如果不是定期维护和更换就会堵塞。这导致了电子控制设备的过热和故障。而且，其它环境因素，比如纱线生产期间非常高的相对空气湿度和高的环境温度以及静电荷，以及电磁干扰场会导致电子设备故障。然而，纺纱机中的每次生产中断，不管是因为电子控制设备故障还是因为需要维护工作，都会导致生产量的降低并且因此导致装备不够经济。 

发明内容

本发明的目标是提供一种用于生产花式纱线的设备的控制单元的动力单元，其没有上述缺点或其它缺点。一个具体目标是提供一种根据本发明的动力单元，并且因此提供高度可靠的整个控制单元。 

在根据本发明的动力单元中，防止不良环境影响尤其是防止灰尘和湿气的长期保护通过提供具有封闭壳体的动力单元来实现，要保护的电子部件布置于封闭壳体中。除了电缆套管之外，尤其是用于供给和控制的管线，壳体基本上没有开口，其结果是灰尘和潮气不能进入内部。具体地，没有其自身的过滤毡垫可能会堵塞的风扇开口。壳体中的其余开口优选地以防尘的方式密封。在进一步的优选变化中，壳体内部屏蔽外部电磁干扰，例如通过壳体的适合配置， 以及相应的密封元件。 

尽管如此，为了确保将由电子设备尤其是动力模块产生的废热散去，根据本发明的动力单元具有带有冷却板的冷却设备，冷却板形成壳体的一个侧壁。在壳体内部产生的热经由这个冷却板散到外界。 

热能够借助于空冷(air cooling)从冷却板传递走。在此情况下，冷却板在外侧上具有多个冷却凸缘，这将冷却板的表面积放大了很多倍。为了确保有效的空气循环，这些优选地与水平面成直角地布置。 

可选地，冷却板也能通过水冷来冷却。在此情况下，冷却水入口的温度优选地调节为使得壳体内侧上的冷却板的温度不会降低到水的冷凝温度以下。这防止了空气湿气在壳体内侧上冷凝。 

冷却板设计为实心的，因为其预期具有大的吸热能力；另外，导热性应当尽可能地高。冷却板因此由金属制成，例如铜或铝。 

为了改进壳体内从各种热源至冷却板散热器的对流性热传递，能设置风扇装置，通过该装置，空气在封闭壳体内部循环。为此，另外的冷却凸缘也能布置于冷却板内侧上和/或邻近某些废热源。 

在本发明进一步有利的实施例中，优化壳体的外形以使得能实现尽可能有效的对流性热传递。已经发现，壳体盖板的一个或更多边缘的适当倾斜会产生封闭壳体内改进的对流。而且，因为较小的空闲空间，借助于风扇能使得另外的内部循环更加有效。提及的这类设计的另一优点是总体体积降低。 

为了允许尽可能有成本效益地设计控制单元，冷却板有利地用作承载结构，其结果是壳体的其余部分可由相对薄的金属片材构成。这个壳体盖板能优选地用很小的移除力从承载冷却板移除。 

附图说明

本发明的主题将在下面的文字中参照附图进行解释。在附图中： 

图1示意性地示出根据本发明的动力单元的侧视图(a)和立体图(b)。 

图2示意性地示出根据本发明用于生产花式纱线的设备的控制单元，以及环锭纺纱机。 

图3示意性地示出根据本发明的动力单元沿着纵轴观察的横截视图。 

具体实施方式

控制单元1的根据本发明的动力单元4的一个可能实施例在图1中示意性地示出；(a)为与冷却凸缘成直角的侧视图；并且(b)是立体视图。 

动力单元4的壳体41包括冷却板42和壳体盖板411。在所示例子中，冷却板42是空冷的，并且具有多个冷却凸缘421。这些凸缘设计来产生尽可能大的冷却区域。在操作位置，冷却凸缘421与水平面尽可能以直角对齐，理想地完全垂直，以确保有效的垂直气流。还可以设置外部风扇，其也另外地增大冷却凸缘周围的气流。 

电子控制设备模块46、四个动力电子设备模块43，43`以及供给模块44布置于封闭壳体41的内部402。在控制模块46上具有维护接461，由此维护人员在移除壳体盖板44之后能接近电子设备。壳体中的电缆开421优选地位于冷却板42和壳体盖板41的接触区域中，其结果是，在不移除电缆50之下，能移除壳体盖板并将动力单元4置于冷却板42上用于维护。在操作位置，电缆50垂直向 下导向而没有任何弯曲。可选地也能装配警告光线54或某种其它警告信号，以便例如使得动力单元4的操作状态和故障能在周围可见，和/或进行声学地指示。 

每个动力模块43，43`将用于设备2的差速驱动器的操作。动力电子设备模块之一优选地为智能主模块43，其控制处于从属模式的另一模块43`。供给模块44连接至400伏主电气系统，并且还提供电子设备所需的直流电源，包括开关和熔断器。 

冷却板12设计为用于动力单元4的承载结构。动力单元的所有部件，尤其是所有的各种模块43、44、46，安装在冷却板42上。模块优选地设计为允许热量可能通过最大热源在模块内的适当布置、以及适当的热桥，从各个模块尽可能有效地散入冷却板。 

为了确保动力单元4在所有可能空间环境中的简单装配，其优选地安装在相对的轴承6上以使得其能旋转并且能轴向地固定，如图1所示。为了示意的目的，在图1(a)中，相对的轴承6在左边在冷却板42的方向上与凸缘62对齐，并且相对的轴承6在右边在壳体盖板的侧壁的方向上与凸缘62成直角地对齐，类似于图1(b)。相对的轴承6可经由凸缘62安装于在每个情况下设置的适合结构上，例如邻近环锭纺纱机8的承载结构或在其上、或者建筑物墙壁或支架上。动力单元4能转动，并且固定以使得冷却凸缘421尽可能垂直，以便允许热通过对流有效地传递出去。 

悬挂423在壳体41内安装至冷却板42，由此动力单元能安装为使得其能借助于相对的轴承6上的轴61旋转。布置于相对的轴承6和悬挂423之间的壳体盖板41很明白地具有用于轴61的开口，但是其自身不吸收任何力，因而允许了轻量化设计。 

图2示意性地示出环锭纺纱机8，其具有用于生产花式纱线的设 备2，以及具有控制元件3和动力单元4、4`的控制单元1。图中示出了动力单元的两个可能变化4、4`。在第一变化中，动力单元4装配在环锭纺纱机8的侧面。相对的轴承6凸缘连接至环锭纺纱机8的框架的垂直结构。空冷的冷却板42具有垂直地对齐的冷却凸缘421。控制元件3布置于为与动力单元4偏移，并且经由适合的数据总线53与之连接。这个配置具有控制元件2和动力单元3，每个能安装于最适合的位置处的优点。在动力单元4的情况下，目标尤其是占用较小的空间并且通向差速驱动器21的线路较短，同时用于控制元件3的目标优选地是允许操作者易于接近。控制元件2和动力单元3还能通过无线通信装置来通信。 

在第二变化中，动力单元4`布置于环锭纺纱机8的上方。动力单元4`的冷却板42`具有水冷装置7，并且具有用于冷却水入口71和冷却水返回路72的管线。 

具有水冷装置的冷却板是比空冷的冷却板更加复杂的方案，因为水冷装置具有另外的外部装置复杂性，但是允许更大的动力水平，因为散热能力显著增大，尤其是在连续操作期间。水冷装置有利地调节为使得壳体内冷却板的表面上的温度不会降低到冷凝点之下，其结果是可能存在的任何残留湿气不会在壳体内冷凝下来。任何其它适合的冷却介质也能代替水用作冷却介质。 

根据本发明的动力单元4的壳体41内的各种热源优选地与冷却板热传导地接触。然而，对于相对小的热源，通过对流给冷却板42提供热传递也已足够，也就是说通过壳体41内的空气循环。如果需要，空气循环的有效性能通过一个或更多布置于壳体内的风扇来提高，风扇理想地在壳体内部402和冷却板42之间产生环形空气循环。然而，由于在根据本发明的动力单元并且与现有技术相反的情况下， 壳体内部402和周围区域401之间没有空气交换，周围空气的糟糕质量不是问题。 

根据本发明的动力单元4的又一改进在图3中以在壳体41的纵轴处观察的横截面的形式示意性地示出。控制单元处于操作位置，并且具有垂直地对齐的外部冷却凸缘421。另外的内部冷却凸缘426在封闭动力单元4的内部402一体地形成于冷却板42上并且朝向内部402。这些内部冷却凸缘426用来改进将热从内部402中的空气吸入冷却板42。在所示有利变化中，这些内部冷却凸缘426沿着模块43、43`、44、46在冷却板42的整个高度上方延伸，例如在模块之间，或者在壳体边缘处。为了进一步优化空气循环(箭头所示)，风扇425布置来吸引在壳体内部402中出现的温暖空气，并且将其向下吹到内部冷却凸缘426上。为了增大热交换效率，在内部冷却凸缘426周围设置流动通路。 

在所示例子中，内部空气循环由具有斜面的壳体盖板的纵向边缘进一步优化。这就在壳体盖板411和模块43、43`、44、46之间产生相对恒定的流动横截面。其它适应也是可行的，比如圆形或不规则形状。 

还可行的是另外提供使用常规冷却设备或代替冷却板42，其中外部空气通过适合的过滤毡垫吸入壳体内部，用以冷却。公认地，这再次牺牲了根据本发明防止负面环境状况(灰尘、污物、潮气、电磁干扰)的优点。尽管如此，因为特殊形状，还可能结合根据本发明的冷却板设计，壳体内部的改进对流会使得热被更有效地传递走，从而允许使得外部冷却空气装置更小。 

参考符号列表 

1        控制单元 

2        用于生产花式纱线的设备 

21       差速驱动器 

3        控制元件 

4，4`    动力单元 

401      外面周围区域 

402      内部 

403      气流 

41       壳体 

411      壳体盖板 

412      电缆开口 

413      斜面 

42，42`  冷却板 

421      外部冷却凸缘 

423      悬挂 

424      通路 

425      风扇 

426      内部冷却凸缘 

43       动力电子设备模块(主) 

43`      动力电子设备模块(从) 

44       供给模块 

45       连接器 

46       控制电子设备模块 

461   维护接口 

5     电缆 

51    控制电缆 

52    供给线路 

53    数据总线 

54    警告信号 

6     相对的轴承 

61    轴 

62    凸缘 

7     水冷装置 

71    冷却水入口 

72    冷却水回路 

8     环锭纺纱机 

Claims (17)

1.一种用于生产花式纱线的设备(2)的控制单元(1)的动力单元(4)，其具有壳体(41)、至少一个布置于所述壳体中的动力电子设备模块(43)、以及用于将所产生的热能散去的冷却设备，其特征在于：壳体(41)封闭并且冷却设备具有形成壳体(41)的侧壁的冷却板(42)，其中壳体(41)布置为轴向可旋转并且可固定于轴承(6)上。

2.如权利要求1所述的动力单元，其特征在于：冷却板(42)具有多个在壳体(41)的外侧(401)上布置于冷却板(42)上的冷却凸缘(421)。

3.如权利要求2所述的动力单元，其特征在于：所述多个冷却凸缘(421)在操作位置中相对于水平面以直角布置。

4.如前述权利要求之一所述的动力单元，其特征在于：冷却板(42)具有水冷装置(7)。

5.如权利要求4所述的动力单元，其特征在于：水冷装置(7)能调节为使得壳体的内侧上的冷却板(42)的温度不会降低到水的冷凝温度以下。

6.如权利要求1所述的动力单元，其特征在于：壳体(41)是防尘的。

7.如权利要求1所述的动力单元，其特征在于：壳体内部被屏蔽以防止外部电磁干扰。

8.如权利要求1所述的动力单元，其特征在于：冷却板(42)具有多个冷却凸缘(426)，它们在壳体(41)的内侧上布置于冷却板(42)上。

9.如权利要求1所述的动力单元，其特征在于：冷却设备具有风扇装置(425)，由此空气能在封闭壳体(41)内循环。

10.如权利要求1所述的动力单元，其特征在于：设置气流影响设备(413，424)以影响壳体内部中的气流(403)。

11.如权利要求10所述的动力单元，其特征在于：所述设备具有在壳体盖板(411)上的斜面(413)和/或流动通路(424)。

12.如权利要求1所述的动力单元，其特征在于：冷却设备具有外部冷却空气供应。

13.一种用于生产花式纱线的设备(2)的控制单元(1)，其具有控制元件(3)和如前述权利要求之一所述的动力单元(4)。

14.如权利要求13所述的控制单元，其特征在于：控制元件(3)和动力单元(4)布置为彼此偏移。

15.如权利要求13所述的控制单元，其特征在于：控制元件(3)和动力单元(4)经由有线和/或无线数据总线彼此连接。

16.一种用于生产花式纱线的具有环锭纺纱机(8)的设备(2)，其具有一个或多个差速驱动器(21)，用于一个或更多环锭纺纱机(8)的牵引布置的旋转速度的可变控制，以便变化地伸展纱线，并且具有如权利要求13所述的控制单元(1)。

17.一种用于生产花式纱线的环锭纺纱机(8)，其具有用于环锭纺纱机(8)的一个或多个牵引布置的旋转速度的可变控制以便变化地伸展纱线的差速驱动器(21)，并且具有如权利要求13所述的控制单元(1)。

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