CN106592025B - 包括纺纱转子的自由端转子纺纱装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及包括纺纱转子的自由端转子纺纱装置，具体地，该自由端转子纺纱装置(1)包括：纺纱转子(3)，其由在支撑盘轴承(5)角撑中的其转子轴(4)支撑，并通过磁体轴承装置(18)轴向定位；和驱动器及轴承装置(32)，其用于支撑盘轴承(5)的支撑盘对(7)中的至少一个旋转加压。根据本申请，磁体轴承装置(18)被布置为，用于在前支撑盘(7A)和后支撑盘(7B)之间支撑盘轴承(5)的角撑的区域内轴向固定转子轴(4)。

Description

包括纺纱转子的自由端转子纺纱装置
技术领域
本发明涉及一种自由端转子纺纱装置(open-end rotor spinning device)，该自由端转子纺纱装置包括：纺纱转子(spinning rotor)，该纺纱转子由在支撑盘轴承的角撑(gusset)中的该纺纱转子的转子轴支撑，并通过磁体轴承装置轴向定位；以及驱动器和轴承装置，其用于旋转地加压支撑盘轴承的支撑盘对中的至少一个。
背景技术
如今现代自由端转子纺纱装置必须遵守许多的要求，这些要求是此类纺织机(textile machine)的构造所必要的。这种自由端转子纺纱机不仅需要能根据需要在任意时间生产高质量纱线，而且这种纺织机还需要尽可能经济地操作。这意味着该纺织机的特征在于高产量，其中自由端转子纺纱装置的纺纱转子的速度对于自由端转子纺纱装置的产量而言是至关重要的。
为此，多年来为纺纱转子研发了许多不同种类的驱动器和轴承，它们在某些情况下完全不同，这使得在显著大于100000rpm的转子速度下操作成为可能。
例如，自由端转子纺纱机在实践以及还在专利文献中已被熟知，其中的每个自由端转子纺纱装置配备纺纱转子，该纺纱转子由在支撑盘轴承的角撑中的其转子轴支撑。因此，纺纱转子通常由转子轴上方机身长度的切向带轴承驱动。
这意味着在该自由端转子纺纱装置中，通过布置在机器端部的驱动器加压(优选通过压力辊加压)旋转的切向带布置在纺纱转子的转子轴上的前支撑盘和后支撑盘之间的中央，并通过摩擦来带动后者。
在这种自由端转子纺纱装置中，支撑盘对的轴的也被布置为稍加地受限，从而产生被导向到转子轴端部的分力，其必须通过所谓的轴向轴承来补偿。例如，该自由端转子纺纱装置具有布置在转子轴后方的机械轴向轴承，在该机械轴向轴承上，在纺纱操作期间或例如像在DE4022562A1中所述的那样，通过与转子轴相对应的磁体轴承装置来支撑着转子轴。
在上述中，经测试和试验的自由端转子纺纱装置的实施方式(其中机器侧的纺纱转子的驱动由常见的机身长度的切向带来提供)具有多方面的优点。在该实施方式中，例如自由端转子纺纱装置的支撑盘轴承有相当大的负载，因为通过压力辊相对有力地将切向带从上面推动到转子轴上。
因此，过去为避免或减小对支撑盘轴承相对高强度的负载，已经进行了各种尝试。
在DE4219278A1中，例如描述了自由端转子纺纱装置的两个实施方式，通过其减轻了支撑盘轴承的应力。
根据第一实施方式，纺纱转子的转子轴上的机器长度切向带的压力得到优化，因为压力辊可通过驱动装置以既定方式被调节，例如，以切向带上的、均匀的相对小的压力。
在第二实施方式中，提出使用控速驱动辊。这意味着单个电动机，加压驱动辊适配在自由端转子纺纱装置的支撑盘之间，从上方到纺纱转子的转子轴上，并随它驱动而被控制，从而使驱动辊和转子轴间的摩擦特性尽可能地在较小的压力下均匀优化。
DE3734545A1还描述了自由端转子纺纱装置，其中在支撑盘轴承中支撑的纺纱转子的转子轴各被驱动滑轮辊从上面在转子轴上加压，其中驱动滑轮分别由电动机驱动。
为了保证正确驱动转子轴所需的摩擦力，驱动滑轮必须在转子轴上承受相对高的压力，结果是，在这些已知自由端转子纺纱装置中，支撑盘轴承的负载明显。
自由端转子纺纱装置的纺纱转子的单个电动机驱动器从DE-OS2203586，DE19642471A1，DE3401315A1或EP2233617B1可知。
DE-OS2203586描述了带有纺纱转子的自由端转子纺纱装置，该纺纱转子由在支撑盘轴承的角撑中的其转子轴支撑，并通过转子轴端部的、机械轴向轴承固定。
转子轴还包括单个电驱动器，其布置在支撑盘之间的区域中或者在支撑盘后面。单个电动机包括固定在转子轴外部的转子，该转子在定子中旋转，定子固定于支撑盘轴承的轴承座或纺纱箱壳体(spinning box housing)。
在DE19642471A1中描述了类似的自由端转子纺纱装置。还在已知的自由端转子纺纱装置中，纺纱转子由在支撑盘轴承的角撑中的其转子轴支撑，且在该区域中在支撑盘后包括电动机单驱动器。
转子轴这里被设计为中空轴，电动机单驱动器的转子集成到该中空轴，其定子固定到纺纱箱壳体上。
在所述已知自由端转子纺纱装置中，还提供了布置在转子轴端部的轴向轴承，其设计为永磁轴承。
同样从DE3401315A1可知一自由端转子纺纱装置，在该自由端转子纺纱装置中，纺纱转子通常由在两个支撑盘对的角撑中的其转子轴支撑，并通过单个驱动器来旋转地加压。在支撑盘轴承下方安装有驱动电动机，其电动机轴具有切向带用的驱动锭盘(drivewhorl)。
纺纱转子的转子轴在其中央区域还包括切向带用的锭盘状支撑件，从而单个驱动器可通过切向带来驱动纺纱转子。支撑盘的轴稍微被限制，如已被熟知的，并在转子轴后方，为转子轴的轴向支撑提供了机械油润滑轴向轴承。
最后，在EP2233617B1中，描述了一自由端转子纺纱装置，其中，纺纱转子的转子轴的驱动通过至少一个可驱动支撑盘对来执行。
同样在这些已知自由端转子纺纱装置中，纺纱转子由两个支撑盘对的角撑中的其转子轴支撑，且通过机械轴向承轴固定。在所述自由端转子纺纱装置中，支撑盘对中的至少一个还配备有电动机驱动器，优选地变频同步电动机。受到电动机单驱动器加压的支撑盘在纺纱操作期间摩擦地带动转子轴，转子轴通过支撑盘对的角撑中的压力辊支撑，并以工作速度旋转纺纱转子。
然而，包括上述纺纱转子(其通过支撑盘轴承的角撑中的它们的转子轴支撑，且由转子侧轴向轴承支撑)的自由端转子纺纱装置的缺点是，所述已知装置需要相对大量的空间。
发明内容
在上述现有技术基础上，本发明的目的是，改进自由端转子纺纱装置，从而尽可能避免上述缺点。
根据本发明可实现上述目的，其中，用于在支撑盘轴承的角撑区域内轴向固定转子轴的磁体轴承装置布置在前支撑盘和后支撑盘间。
本发明的优选实施方式是从属权利要求的内容。
根据本发明的自由端转子纺织机的设计具有优点，尤其是此类自由端转子纺纱装置结构紧凑，即使它们配备有独立的驱动装置、用于稳固地固定纺纱转子的支撑盘轴承和磁体轴承装置。
这意味着，这类自由端转子纺纱装置在自由端转子纺织机的工作站区域中需要相对较小的布置空间，这非常有利于组装和拆卸此类自由端转子纺纱装置。
通过在前支撑盘和后支撑盘之间的区域中提供磁体轴承装置，转子轴的长度整体可保持相对较短，这在操作期间在自由端纺纱装置振动特性上和因此在该装置可用速度水平上，具有非常积极的作用。
优选地，磁体轴承装置被设计为，使得由磁体轴承装置利用作用于支撑盘方向上的压力来加压转子轴。因此，前支撑盘和后支撑盘之间的区域内的磁体轴承装置的推荐布置不仅使结构紧凑，这在纺纱操作过程中保证了支撑盘轴承的角撑上的转子轴的稳固固定，而且这种布置还使作用于转子轴的额外压力辊的之前标准用法显得不必要，这对于生产具有经济效益。
在优选实施方式中，支撑盘的直径小于纺纱转子直径的两倍。
因此，可减小所需安装空间，其中，通过对转子轴直径的适当调节，可保证支撑盘轴承的不同部件的速度保持在合理、重要的范围内。这意味着根据本发明的支撑盘轴承的相对较小的支撑盘还以仅在一速度范围内的150000rpm的纺纱转子速度来旋转(如由先前标准可知的)较大的支撑盘轴承。
因此，可以通过不同驱动装置来提供纺纱转子的驱动。
有可能的是，例如，两个支撑盘对或者至少一个支撑盘对通过切向带连接至电动机单驱动器。
在另一实施方式中，有可能的是，支撑盘对中的至少一个具有电动机单驱动器。
最终选择并使用的所述驱动装置对于本发明并不重要，因为所有的驱动形式都非常有帮助。
在一个优选实施方式中，是如下情况，支撑盘对每个具有轴承轴，该轴承轴支撑在滚子轴承装置中，其中，滚子轴承装置平行排列地布置支撑盘对的一侧，和纺纱转子相对。
滚子轴承装置的这种布置不仅具有滚子轴承装置被定位为非常节省空间的优点，且支撑盘对的安装(其轴承轴平行运行)在支撑盘运行环的磨损方面具有积极作用。
优选地，此外，每个支撑盘对在端部具有锭盘状部，在操作状态下旋转的切向带支撑在该锭盘状部上，该锭盘状部进而连接至与工作站无关的电动机驱动器的驱动锭盘。
通过这种以简单方式的紧凑的实施方式，保证了单驱动器的传动力矩不复杂且可靠地传输到自由端转子纺纱装置的支撑盘对上，且经由后者将传动力矩的摩擦传输至纺纱转子的转子轴。
当支撑盘的直径通常是转子轴直径的多倍时，支撑盘的速度有一个转化，其结果是纺纱转子在达到150000rpm的速度下旋转。
在优选实施方式中，具有如下情况，电动机单驱动器布置在支撑盘对的滚子轴承装置下方的区域内。这种布置具有如下优点，尤其是如上关于滚子轴承装置所解释的，该单驱动器被优化地定位，也就是以一种非常节省空间的方式。
在另外的实施方式中，磁体轴承装置包括：布置在轴瓦中的固定磁体轴承部件，和与转子轴一起旋转的磁体轴承部件，其中，固定磁体轴承部件包括至少一个永磁元件和极(pole)元件，该极元件相对于该永磁元件横向布置，并且可移动磁体轴承部件由铁磁体环支撑件形成，该铁磁体环支撑件布置在转子轴上，并与极元件对应。
具有极元件的固定磁体轴承装置的构造(其包括永磁元件)最终与旋转的磁体轴承装置连接，磁体轴承装置在转子轴的区域内包括两个铁磁体环支撑件，这两个铁磁体环支撑件就它们的尺寸和位置而言与极元件相匹配，在轴向轴承中即使在高速状态下也是紧凑、足够刚硬、耐磨且无需维护。
如上已经指出的，极元件的宽度分别与相对的铁磁体环支撑件的宽度相对应，其中，部件的宽度优选地减少很多，直至由于磁力线的束集(bundling)所述部件的铁磁体材料发生磁性饱和为主。
根据本发明，磁体轴承装置的另一优点在于纺纱转子，该纺纱转子由在支撑盘轴承的角撑中的该纺纱转子的转子轴支撑，纺纱转子仍然容易替换。因此，在打开转子壳体后，纺纱转子根据需要可轻松地移至前面，并轻松地从前面重新安装。
在优选实施方式中，极元件设计为极盘(pole disc)，其中，每个极盘具有空白的截面，极盘在极盘的安装状态下竖直布置的轴线的区域内比在正交于竖直轴线布置的轴线的区域内具有更大的延伸。
对比之前已知的磁体轴向轴承，该设计引起轴向轴承的径向磁力元件的强度的变化，其使转子轴的安装和拆卸更容易，而不需要大幅减弱轴向轴承的刚度。
这意味着，通过在对称竖直轴的上区域中实现相对较宽的环形间隙，大大减弱磁体轴向轴承的向上指向的径向磁力部件的强度，其中，由于在剩余区域内环线间隙宽度仍相对较小，所以轴承的轴向刚度几乎保持不变。
附图说明
本发明的进一步的细节可通过下列如图所示的实施方式中来了解。
图中：
图1在侧视图中针对自由端纺纱转子，示意地示出了根据本发明的带有轴承和驱动装置的自由端转子纺纱装置，
图2示出了自由端纺纱转子的轴承和驱动装置的优选实施方式的透视图，
图3示出了用于纺纱转子的轴向固定的、在前支撑盘和后支撑盘之间的支撑盘轴承的角撑的区域中布置的磁体轴承装置的平面图，
图4示出了被设计为磁体轴承装置的极盘的极元件的前视图，
图5示出了磁体轴承装置的极元件的另一实施方式的前视图，
图6示出了根据图5的磁体轴承装置的侧视图。
具体实施方式
在根据图1的示例实施方式的侧视图中示出的自由端纺纱装置用参考数字1表示。如已知的，该自由端纺纱装置1包括转子壳2，在该转子壳2中，纺纱杯的转子在纺纱操作期间高速旋转。纺纱转子3因此支撑在驱动器和轴承装置32中。这意味着纺纱转子3由在支撑盘轴承5的轴承角撑中的其转子轴4来支撑，其支撑盘对7(如下面将参照图2做详细解释的)例如通过切向带6来加压，切向带6连接至单驱动器26的驱动锭盘25上。
通过磁体轴承装置18来执行转子轴4的轴向定位，磁体轴承装置18布置在支撑盘对7的前支撑盘7A和后支撑盘7B之间的、支撑盘轴承5的支撑角撑的区域内，且其参照图3-6来详细地解释。
通常，前部和实际开放的转子壳2在操作期间通过可枢转地安装的盖元件8来关闭，盖元件8包括管道板27，例如用密封9插入管道板27。
转子壳2还通过适合的吸入管线10连接至负压源11，在纺纱操作期间负压源11在转子壳2内产生所需的纺纱负压。
在管道板27的安装座28中，设置管道板适配器12，其包括线牵出嘴(thread take-off nozzle)13和纤维引导槽14的开口区域，纱线牵出管15连接至线牵出嘴13。
开口辊子壳17固定到盖元件8上，盖元件8受到支撑以绕枢轴16可旋转至有限角度，如已知的。
盖元件8在后侧还包括轴承控制台19、20，用于支撑开纤辊(opening roller)21，或梳条进口筒状物22。
在优选实施方式中，通过旋转的机身长度切向带24在其锭盘23区域内驱动开纤辊21，而梳条进口筒状物22的驱动(未示出)通过如下项来执行：通过齿轮装置，其连接至机身长度的驱动轴；或通过单驱动器，其优选地设计为步进电动机。
图2中以透视图示出的驱动器和轴承装置32的实施方式基本包括：支撑盘轴承5，磁体轴承装置18，和带有用于旋转两个支撑盘对7的单驱动器26的驱动装置26。
支撑盘轴承5的支撑盘对7的支撑盘7A和7B因此分别可旋转地稳固地固定在轴承轴29上，轴承轴29进而在滚子轴承装置30中被可旋转地支撑。在端部设置轴承轴29，端部具有锭盘状部件31，该锭盘状部件31通过切向带6加压，通过形成为单驱动器的驱动装置26的驱动锭盘25来驱动切向带6。
在支撑盘对7的前支撑盘7A和后支撑盘7B之间的、支撑盘轴承5的轴承角撑中，布置磁体轴承装置18，纺纱转子3的转子轴4穿过到达该磁体轴承装置18。磁体轴承装置18(其确切的结构参照图3-6在后面做详细解释)在纺纱操作期间保证了稳固的轴向固定，和支撑盘轴承5上纺纱转子3的转子轴4的不倾斜定位。这意味着，转子轴4通过作用于支撑盘轴承5方向上的压力F来加压。
同样如图2所示，支撑盘对7的支撑盘7A和支撑盘7B具有相对较小的直径DS。这意味着实际上支撑盘7A、支撑盘7B的直径DS通常只稍大于纺纱转子3的直径D。由于相关滚子轴承装置30和单驱动器26被配置为极为紧凑，并且被优化地定位，所以驱动器和轴承装置32整体形成相对较小的单元，尽管较小的空间通常可用于自由端转子纺织机的工作站区域，这也可有利地用在自由端转子纺织装置中。驱动器和轴承装置32保证了之前已知支撑盘轴承的整体改进。
图3在平面图及部分截面中示出了在前支撑盘7A和后支撑盘7B之间布置的磁体轴承装置18的第一实施方式。
如图所示，磁体轴承装置18包括：固定磁体轴承部件34，其布置在轴承壳33中；和动态磁体轴承部件35，其在纺纱转子3的转子轴4上由铁磁体环支撑件38形成。这意味着，铁磁体环支撑件38由转子轴4上的沟槽形成。
固定磁体轴承部件34包括：优选由轴向极化稀土磁铁形成的永磁体构件36，在示例实施方式中，永磁环在两边分别与极元件37连接，极元件37在该示例实施方式中被设计为极盘。极盘37在轴承壳33内通过对中安装件41以精确角度对齐，极盘37与轴承壳33内的导槽对应，极盘37由铁磁体材料制成，优选为钢。
极盘37和永磁环36还通过环形固定装置42、43固定在轴承壳33内，环形固定装置42、43例如由铜合金(例如黄铜)，或强化玻璃纤维塑料制成。
动态磁体轴承部件35的铁磁体环支撑件38优选地与固定磁体轴承部件34的极盘37的宽度一样。
固定磁体轴承部件34保证了在纺纱操作过程中与固定磁体轴承部件34连接的纺纱转子3的转子轴4被轴向固定在支撑盘轴承5的一侧，而另一方面承载指向支撑盘7A、7B的方向的压力F。
图4在前视图中示出极盘37中的一个。如图所示，极盘37具有空白的(clear)截面A，其在竖直布置在极盘的安装位置中的轴线39区域内比在正交于竖直轴线39布置的轴线40区域内具有更大的延伸b。这意味着，在对称竖直轴39线的上区域中提供的环形间隙44比在正交轴线40与对称竖直轴线39的交叉区域更宽。
在图5和图6中，在前视图和侧视图中示出了极元件37另一实施方式。
如图所示，在本实施方式中，极元件37未被设计为环，其围绕转子轴的铁磁体环支撑件，但作为如下部件，在安装状态下该组件分别布置在转子轴4的环支撑件38中的一个的下方。
该实施方式还保证了转子轴4在纺纱操作过程中定位，并相对其轴向位置稳固地定位在支撑盘轴承5上，并在支撑盘轴承5上由足够高的压力F推动。
本发明不限于所示出的示例实施方式，尤其是不限于单驱动器26的布置。根据未示出的实施方式，该单驱动器26也可例如直接布置在支撑盘对7正下方，而不背离本发明的实际概念。
此外，根据另一未示出的实施方式，转子轴4可用压力F加压，而不是磁体轴承装置18的所描述的优选实施方式，用于以已知方式通过未示出的机械装置例如加压辊产生压力F。

Claims (11)

1.一种自由端转子纺纱装置(1)，该自由端转子纺纱装置(1)包括：纺纱转子(3)，其利用该纺纱转子(3)的转子轴(4)安装在支撑盘轴承(5)的角撑中，并借助磁体轴承装置(18)来轴向定位；和驱动器及轴承装置(32)，其用于旋转地加压所述支撑盘轴承(5)的支撑盘对(7)中的至少一个，
其特征在于，
所述磁体轴承装置(18)被布置为，在前支撑盘(7A)和后支撑盘(7B)之间，用于在所述支撑盘轴承(5)的角撑的区域内轴向固定所述转子轴(4)。
2.根据权利要求1所述的自由端转子纺纱装置(1)，其特征在于，所述磁体轴承装置(18)被设计为用于轴向固定所述转子轴(4)，使得由所述磁体轴承装置(18)使用作用在所述支撑盘(7A、7B)的方向上的压力(F)来加压所述转子轴(4)。
3.根据权利要求1所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述支撑盘对(7)的所述支撑盘(7A、7B)的直径(DS)小于所述纺纱转子(3)的直径(D)的两倍。
4.根据权利要求1所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述支撑盘对(7)经由切向带(6)连接至电动机单驱动器(26)。
5.根据权利要求1所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述支撑盘对(7)中的至少一个配备有电动机单驱动器(26)。
6.根据权利要求1所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述支撑盘对(7)每个布置在轴承轴(29)上，该轴承轴(29)被支撑在滚子轴承装置(30)内，其中，所述滚子轴承装置(30)平行排列地布置在所述支撑盘对(7)的与所述纺纱转子(3)相反的一侧。
7.根据权利要求6所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述轴承轴(29)每个在其端部具有锭盘状部件(31)，该锭盘状部件(31)由在操作状态下旋转的切向带(6)加压。
8.根据权利要求7所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述轴承轴(29)的所述锭盘状部件(31)通过所述切向带(6)连接至与工作站无关的电动机单驱动器(26)的驱动锭盘(25)。
9.根据权利要求8所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述电动机单驱动器(26)布置在用于所述支撑盘对(7)的所述滚子轴承装置(30)下方的区域中。
10.根据权利要求2所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述磁体轴承装置(18)包括：布置在轴承连接器(33)中的固定磁体轴承部件(34)，和与所述纺纱转子(3)的所述转子轴(4)一起旋转的磁体轴承部件(35)，其中，所述固定磁体轴承部件(34)包括至少一个永磁元件(36)以及极元件(37)，并且旋转的所述磁体轴承部件(35)由铁磁体环支撑件(38)形成，所述铁磁体环支撑件(38)布置在所述纺纱转子(3)的所述转子轴(4)上，并与所述极元件(37)磁性地对应。
11.根据权利要求10所述的自由端转子纺纱装置，其特征在于，所述极元件(37)被设计为极盘，所述极盘各具有空白的截面(A)，所述极盘在所述极盘(37)的安装位置中竖直布置的轴线(39)的区域内比在相对于竖直轴线(39)正交布置的轴线(40)的区域内具有更大的延伸(b)。
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