CN110872735A - 用于补偿纺纱机转子的失衡的平衡圈 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于补偿纺纱机转子(2)的失衡的平衡圈(1)，其具有由圆形引导主体(3)引导的平衡重元件(4)和用于将圆形引导主体(3)共轴于纺纱机转子(2)的旋转轴线布置的支撑元件(5)。此外，本发明涉及包括至少一个平衡圈的纺纱机转子单元以及利用至少一个平衡圈用于补偿纺纱机转子单元的失衡的方法。为了提议一种用于补偿纺纱机转子的失衡的平衡圈，该平衡圈能够容易地并且成本有效地生产并且是自平衡的而没有任何外部控制，平衡重元件(4)沿着圆形引导主体(3)的整个圆周能够移动。

Description

用于补偿纺纱机转子的失衡的平衡圈

技术领域

本发明涉及一种用于补偿纺纱机转子的失衡的平衡圈以及具有对应平衡圈的纺纱机转子单元。此外，本发明涉及一种用于补偿纺纱机转子单元的失衡的方法。

背景技术

纺纱转子广泛使用在纺纱机中，尤其使用在自由端转子纺纱机中。连接至自由端转子纺纱机的纺纱箱的输出转子以每分钟高转速纺纱。因此，纺纱转子甚至小的失衡也会导致较大力作用在纺纱机的部件上。

文献DE2640111A1公开了一种自由端纺纱单元的转子，所述自由端纺纱单元包括：纺纱转子；附接于纺纱转子的轴；柱形转子部件，其共轴连接至纺纱转子；以及磁化永磁体，其径向固定在柱形转子部件的内壁上。磁体与定子部件上的绕组一起形成转子驱动器，定子部件突出至转子部件中。磁体通过塑料网固定至转子部件，其中，平行于磁体布置的塑料网的至少一部分包括大致轴向延伸的通道，用于接收杆状材料，尤其用于转子的平衡的平衡重。

发明内容

可以认为，本发明的第一目的是，提议一种用于补偿纺纱机转子的失衡的平衡圈以及对应的纺纱机转子，以至少降低失衡以及优选完全平衡该纺纱转子。

本发明的进一步目的可以是，提议一种用于利用简单机械补偿纺纱机转子的失衡的平衡圈，其因此能够容易地并且成本有效地生产。

最后可以认为，本发明的目的是，提议一种用于补偿纺纱机转子的失衡的平衡圈以及一种用于补偿纺纱机转子单元的失衡的方法，该方法易于执行并且尤其包括不受任何外部控制的纺纱系统的自平衡。

这些以及进一步目的可以通过根据本发明第一方面的平衡圈，根据本发明第九方面的纺纱机转子单元或者根据本发明第十四方面的用于补偿纺纱机转子单元的失衡的方法实现。

根据本发明的用于补偿纺纱机转子的失衡的平衡圈包括：平衡重元件(balanceweight element)，其由圆形引导主体引导；以及支撑元件，其用于将圆形引导主体共轴于纺纱机转子的旋转轴线布置，其中，平衡重元件沿着圆形引导主体的整个圆周能够移动。

此外，本发明涉及一种具有根据本发明的平衡圈的纺纱机转子单元，其中，平衡圈安装在驱动电动机和纺纱机转子之间的转子轴上。

本发明的用于补偿纺纱机转子单元的失衡的方法包括：作为第一步骤，将至少一个平衡圈安装在纺纱机转子的转子轴上，接下来以转子轴的第一转速启动纺纱机转子，用于自平衡所述平衡圈的若干平衡重元件，其中，该第一速度低于纺纱机转子常规操作期间的转速。在自平衡阶段之后，作为创造性方法的进一步步骤，将纺纱机转子加速至常规操作的旋转速度。

发明人已经认识到，鉴于纺纱机转子单元的初始失衡，在纺纱机转子单元中布置与旋转轴线相距给定距离的若干物体，并且允许这些物体沿着圆周自由移动导致得到自平衡系统。根据本发明的平衡圈使用该原理，因此易于平衡纺纱机转子，导致对应纺纱机更平顺的操作、更少磨损以及较长操作时间。

发明人已经进一步认识到，根据本发明的平衡圈不需要任何外部控制并且能够仅利用非常少的部件构建，因此降低了制造成本，并得到简单、喷射有效的系统，该系统相对于更复杂的控制系统和/或主动控制系统更不易于出现错误。

根据本发明的平衡圈是包括沿着其整个圆周能够移动的若干平衡重元件的任何部件或者模块，优选处于距平衡圈的中心和/或用于将平衡圈安装在可旋转轴或者轴上的开口的恒定半径或者距离处。虽然金属和/或聚合物是优选的，但是平衡圈可以由任何材料制成。甚至更优选地，平衡圈仅由一个单个材料制成，其中平衡重元件可以由不同的材料制成。

平衡圈优选尤其被构建用于处理纤维材料或者粗纺为工作纱线或者线的纺纱机的旋转轴或者轴，以及尤其用于自由端纺纱机转子的电动机轴。在常规操作期间这种转子可以纺纱超过每分钟100,000转，甚至高达每分钟200,000转。因此，甚至小的失衡也会导致较大力作用在旋转部分上。

在根据本发明的方法中，以较低旋转速度初始启动具有平衡圈的纺纱机转子，以允许平衡重元件沿着圆形引导主体的圆周移动至所需位置。该旋转可以被启动并且很快加速至恒定旋转速度，该恒定旋转速度低于常规操作期间的旋转速度，优选在常规操作期间旋转速度的5％和75％之间，更优选地10％和60％之间，最优选地25％和50％之间。进一步优选的是，该恒定的较低旋转速度被维持若干秒，尤其1s和3s之间，以允许用于定位平衡重元件。作为替代，该旋转可以被启动并且加速，尤其恒定地加速经过若干秒时间段，优选5s和60s之间，更优选地10s和30s之间。

圆形引导主体能够具有任何形状，只要其能够沿着圆形路径共轴于一轴线，尤其是共轴于纺纱机转子的旋转轴线来引导平衡重元件。因此，圆形引导主体具有圈环的形状和/或布置在垂直于纺纱机转子的旋转轴线或者对应转子轴的平面是有利的。圆形引导主体的外表面可以具有任何形状，但优选是圆形引导主体且更优选地整个平衡圈旋转对称于其中心构建，和/或形状设定为几乎没有关于平衡圈的预想旋转轴线的失衡。

圆形引导主体优选具有内表面，用于在圆形引导主体内部直接引导平衡重元件，并且更优选地适应平衡重元件的形状，使得每个平衡重元件能够自由移动，最优选地在圆形引导主体的内表面上滚动而没有高的滚动阻力。

平衡圈可以是单独部件，或者能够是转子轴的一部分或者甚至能够包括在纺纱转子中。因此，支撑元件可以是纺纱转子的一部分，和/或圆形引导主体可以直接固定纺纱转子或者转子轴至或者构建为纺纱转子或者转子轴的一部分。但是优选地，支撑元件不具有进一步功能和/或不是纺纱转子的一部分。甚至更多优选地，包括其所有部件的平衡圈被构建为能够安装至纺纱转子或者转子轴的独立部件。

支撑元件的主要功能是，将圆形引导主体布置在恒定距离处和/或共轴于旋转轴线布置，旋转轴线优选定位在平衡圈的开口的中心。通常，支撑元件可以由单个部件或者若干单独部件制成。此外，支撑元件可以由任何材料构造。但是优选的是，支撑元件由与圆形引导主体相同的材料构造，和/或附接至圆形引导主体或者构建为连同圆形引导主体的一件式。有利地，支撑元件还旋转对称于其中心构建以便几乎没有旋转失衡。

平衡重元件可以具有任何形状，可以由任何材料制成。优选地，所有平衡重元件具有球形形状，所述球形形状具有相同直径和/或重量。进一步优选，所有平衡重元件具有相同重量，最优选地所有平衡重元件彼此完全相同。这有利地允许不仅简单及便宜构造的平衡圈，而且通过单个圆形引导主体精确引导每个平衡重元件。为了确保将平衡重元件精确定位在平衡圈的圆形引导主体中，平衡重元件的直径优选几乎与圆形引导主体的截面相同，可能稍微更小以允许低摩擦移动。为了确保平衡重元件的高重量并且同时最小化磨损，所有平衡重元件优选由金属制成，磨损会损害平衡重元件在圆形引导主体内自由移动的能力。

根据平衡圈的有利实施方式，至少三个平衡重元件，优选精确地三个平衡重元件布置于圆形引导主体的内部，使得一方面可靠的补偿失衡是可行的，而另一方面平衡圈仍易于制造并且具有相当低的重量。虽然理论上能够将显著更多平衡重元件放置在圆形引导主体的内部，但是优选的是，仅少于一半的尽可能多的平衡重元件紧密地配合，更优选地，少于10个以及最优选地3到6个平衡重元件布置于一个圆形引导主体中。

在平衡圈的优选进一步发展中，平衡重元件布置在圆形引导主体内部的闭合体积中，平衡重元件进一步优选填充具有高粘度的液体，尤其至少50mPas。构建具有闭合内部体积的圆形引导主体确保平衡重元件不会滚出，并且进一步最小化对平衡重元件的运动和定位的外部影响。此外，利用粘性液体填充平衡重元件周围空间导致进一步稳定和/或阻尼如振动的快速运动。最优选地，平衡重元件周围空间完全填充液体并且尤其没有任何气体。高粘度液体具有至少10mPas粘度，优选至少50mPas，尤其至少100mPas。虽然液体可以具有任何化学成分，但是液体优选是均质的，尤其是油。

平衡圈的进一步实施方式是有利的，其中盘在中心具有开口，用于将平衡圈安装在纺纱机转子单元的转子轴上，盘附接在圆形引导主体的中间作为支撑元件，其中，盘最优选地是具有恒定厚度的实心盘。这种实施方式允许具有高稳定性的平衡圈的简单构造。可替换地，盘可以具有进一步开口，可例如构建为辐条式轮。开口具有优选转子轴的截面形状以避免操作期间平衡圈和转子轴之间的任何游隙。

为了避免向纺纱机转子引入进一步失衡，平衡圈的有利实施方式是相对于旋转轴线、尤其相对于纺纱机转子单元的转子轴周围的旋转轴线具有旋转对称形状。

进一步优选的是，圆形引导主体和盘一体地构建为一件式，或者由已经不可分离地结合(例如通过胶合)的若干件构建。圆形引导主体和盘作为整体式部件的构造允许平衡圈特别便宜的构造，并且具有抵抗高旋转速度期间的力的高稳定性。

根据平衡圈的有利实施方式，圆形引导主体的外径是平衡重元件的直径和/或圆形引导主体的内部的闭合体积的宽度的5至15倍。换句话说，从平衡圈的中间起圆形引导主体的半径与球形平衡重元件的半径的比率也在5至15之间。由于平衡重元件分布在平衡圈的圆周上，这有利地导致足够大的力以补偿失衡，在失衡情形下沿着圆周的分布是不均匀的。只有当纺纱机转子单元已经处于完美平衡时，所有平衡重元件之间的距离在纺纱机操作期间沿着圆周完全相同。

纺纱机转子单元可以具有单个或者若干平衡圈，尤其所有都放置在一个转子轴上。对于静态平衡目的，仅一个单个平衡圈可以安装在转子轴上，优选放置在纺纱转子凹槽区域中。在静态平衡下，理解的是沿一个方向平衡，尤其避免仅在垂直于旋转轴线的平面中失衡，即如果转子的一侧比相对于旋转轴线相对的另一侧更重。换句话说，在静态失衡时，旋转轴线和通过旋转物体的重心的轴线是平行的，但不是相同的。

但是，纺纱机转子单元的优选实施方式还能够补偿动态失衡。因此，在这种实施方式中，至少第二平衡圈布置在转子轴上，优选位于转子轴轴承的与第一平衡圈相对的一侧，最优选地精确地两个平衡圈布置在转子轴上。因此，还能够补偿两个空间方向上的失衡，即，失衡轴线不平行于主体的旋转轴线。例如这是这样的情形：在转子轴线的一个端部上，质量沿径向方向在轴线的一侧更高，且在转子轴线的另一端部上，质量沿径向方向在另一侧更高。因此，利用两个平衡圈，还能够补偿复杂失衡，能够实现纺纱机转子单元的特别平顺的操作。

纺纱机转子单元的优选实施方式构建为安装在转子轴的一个端部上的自由端纺纱机转子，驱动电动机连接至转子轴的另一端部。此外，转子轴轴承布置于纺纱机转子和驱动电动机之间，至少第一平衡圈布置于驱动电动机和转子轴轴承之间，因此补偿纺纱机单元靠近转子轴轴承以及在纺纱机转子的另一侧的失衡。通过将平衡圈放置在该位置，仅利用单个平衡圈，就已经能够补偿纺纱机转子单元中的大部分失衡。

最后，进一步优选的是，平衡圈通过间隙装配而被固定至转子轴，允许简单的安装以及替换平衡圈。因此，平衡圈的开口优选适应转子轴的尺寸和形状。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方案将显而易见并且被描述：

图1示出了具有平衡圈的纺纱机转子单元的示意侧视图，

图2示出了图1的纺纱机转子单元的平衡圈的截面图，

图3示出了图1的纺纱机转子单元的平衡圈的立体图，以及

图4示出了具有在剖切图中示出的平衡圈的纺纱机转子单元的立体图，以示出平衡圈内部的平衡重元件。

附图标记列表

1 平衡圈

2 纺纱机转子

3 圆形引导主体

4 平衡重元件

5 支撑元件

6 圆形引导主体的闭合体积

7 盘

8 开口

9 转子轴

10 纺纱机转子单元

11 驱动电动机

12 转子轴轴承

D 圆形引导主体的外径

d 平衡重元件的直径

c 闭合体积的截面

具体实施方式

图1示出的纺纱机转子单元10包括：驱动转子轴9的电动机11以及连接至转子轴9的与电动机11对置的端部的纺纱机转子2。直接邻近电动机11，平衡圈1布置在转子轴9上。此外，转子轴轴承12定位在纺纱机转子2和平衡圈1之间的转子轴9上以将转子轴9安装至纺纱机。

平衡圈1包括支撑元件5，支撑元件5由实心盘7构成，实心盘7具有在中心处的开口8，用于安装在转子轴9上。开口8的直径稍微大于转子轴9的直径。

在盘7的外部边沿上，圆形引导主体3由沿着盘7的整个圆周的管形成。管完全封闭圆形引导主体3的闭合内部体积6而没有任何开口或者间隙。包括盘7和圆形引导主体3的平衡圈1构建为一件式(见图2和图3)。

圆形引导主体3内部的闭合体积6具有圆形截面面积。在闭合体积6中，三个金属球被布置作为平衡重元件4。所有三个平衡重元件4彼此相同，尤其具有相同直径以及重量。所有平衡重元件4由圆形引导主体3在闭合体积6的内部引导以能够沿着平衡圈1的圆周滚入任何位置(见图1和图4)。

为了补偿纺纱转子单元中的失衡，尤其由于自由端纺纱机转子的轻微不对称，至少一个平衡圈1放置在纺纱机转子单元10的转子轴9上。平衡圈1的中心的开口8将平衡圈1在转子轴9上定中。当启动纺纱机转子单元10时，首先缓慢启动转子轴9，并且转子轴通过驱动电动机11而被以相比于纺纱机的常规操作速度低的旋转速度驱动旋转。在起初的几秒中，三个平衡重元件4绕平衡圈1的圆周散布在圆形引导主体3的闭合体积6的内部，从而自动补偿失衡。

如果纺纱机转子单元10已经处于完美平衡，三个平衡重元件4沿着平衡圈1的圆周相隔120°地定位。但是，如果存在初始失衡，平衡重元件4切换至与纺纱机转子2的更高重量相反的一侧，并因此自动补偿失衡。在初始几秒(典型地2至3秒)之后，将包括纺纱机转子2的转子轴9加速至全操作旋转速度，平衡重元件4维持它们在平衡圈1中的位置，进一步补偿纺纱机转子单元10的失衡。

词语“包括”一般不排除除了所列出的元件或者步骤以外的那些元件或者步骤的存在。在元件前面的不定冠词“一个”不排除多个这种元件的存在。唯一的事实是，在多个不同从属权利要求中引用的特定措施并不表明这些措施的结合不能用于占优势。

Claims (14)

1.一种用于补偿纺纱机转子(2)的失衡的平衡圈(1)，该平衡圈具有：

-多个平衡重元件(4)，其由圆形引导主体(3)引导；以及

-支撑元件(5)，该支撑元件用于将所述圆形引导主体(3)与纺纱机转子(2)的旋转轴线共轴地布置，

其特征在于，

-所述平衡重元件(4)能够沿着所述圆形引导主体(3)的整个圆周移动。

2.根据权利要求1所述的平衡圈(1)，其中，所有平衡重元件(4)具有直径相同和/或重量相同的球形形状。

3.根据上述权利要求中任一项所述的平衡圈(1)，其中，至少三个平衡重元件(4)布置于所述圆形引导主体(3)的内部。

4.根据上述权利要求中任一项所述的平衡圈(1)，其中，所述平衡重元件(4)布置在所述圆形引导主体(3)的内部的闭合体积(6)中，所述圆形引导主体(3)填充有粘度为至少50mPas的液体。

5.根据上述权利要求中任一项所述的平衡圈(1)，其中，在所述圆形引导主体(3)的中间附接有盘(7)，该盘在中心具有开口(8)，用于将所述平衡圈(1)安装在纺纱机转子单元(10)的转子轴(9)上。

6.根据上述权利要求中任一项所述的平衡圈(1)，其中，所述平衡圈(1)相对于旋转轴线具有旋转对称形状。

7.根据权利要求5或6所述的平衡圈(1)，其中，所述圆形引导主体(3)和所述盘(7)一体地构建为一件式。

8.根据上述权利要求中任一项所述的平衡圈(1)，其中，所述圆形引导主体(3)的外径(D)是所述平衡重元件(4)的直径(d)和/或所述圆形引导主体(3)的内部的所述闭合体积(6)的截面(c)的直径的5至15倍。

9.一种纺纱机转子单元(10)，该纺纱机转子单元具有根据上述权利要求中任一项所述的平衡圈(1)，所述平衡圈(1)安装在驱动电动机(11)和纺纱机转子(2)之间的转子轴(9)上。

10.根据权利要求9所述的纺纱机转子单元(2)，其中，为了静态平衡目的，仅一个单个平衡圈(1)安装在所述转子轴(9)上。

11.根据权利要求9或10所述的纺纱机转子单元(2)，其中，所述纺纱机转子(2)作为自由端纺纱机转子被安装在一个端部，所述驱动电动机(11)被连接至所述转子轴(9)的另一端部，其中，转子轴轴承(12)布置于所述纺纱机转子(2)和所述驱动电动机(11)之间，所述平衡圈(1)布置于所述驱动电动机(11)和所述转子轴轴承(12)之间。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的纺纱机转子单元，其中，所述平衡圈(1)通过间隙装配固定至所述转子轴(9)。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的纺纱机转子单元，其中，至少第二平衡圈布置在所述转子轴(9)上，位于所述转子轴轴承(12)的与所述第一平衡圈(1)相对的一侧。

14.一种用于补偿纺纱机转子单元(10)的失衡的方法，该方法具有以下步骤：

-将至少一个尤其根据上述权利要求中的任一项所述的平衡圈(1)安装在纺纱机转子(2)的转子轴(9)上，

-以所述转子轴(9)的第一转速启动所述纺纱机转子(2)，用于自平衡所述平衡圈(1)的若干平衡重元件(4)，所述第一转速低于所述纺纱机转子(2)的常规操作期间的转速，以及

-将所述纺纱机转子(2)加速至常规操作速度。

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