CN1230232A - 离心罐式纺纱装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离心罐式纺纱装置(2),它带有一只纺纱壳(16),一只位于纺纱壳内,以高转速回转的离心式纺纱罐(11),以及一个设置在纺纱壳与离心式纺纱罐之间,以可转动方式支承的离心外壳(20),它被正在回转的离心式纺纱罐(11)通过空气摩擦带动。根据本发明,不仅离心式纺纱罐(11),而且离心外壳(20)都无接触地支承在磁性轴承(31、35以及18、19)内。

Description

离心罐式纺纱装置
本发明涉及一种如权利要求1前序所述的离心罐式纺纱装置。
象其它纺纱工具一样，对于离心式纺纱或者离心罐式纺纱来说，工艺的经济性也特别取决于所需要驱动能量。在上述关系方面众所周知，所耗用驱动能量中很大的份额尤其要用于克服在离心式纺纱罐的外圆周产生的空气摩擦。这就是说，驱动功率中很大的份额被转换为纺纱罐周围空气的动能，空气动能在离心式纺纱罐转速约为60000转/分钟时，具有紊流的流动特征。
试验指出，所需驱动功率正比于转速的三次幂以及离心式纺纱罐直径的四次幂增加。
因此已有人过去曾经指出，让纺纱罐，又称为离心式纺纱罐在一个尽可能小的纺纱仓内运行，目的是因此而减小由紊流引起的空气摩擦。
DE-AS1104653公开了一种离心罐式纺纱装置，它带有一只在纺纱仓内旋转的纺纱罐，其中在纺纱罐与纺纱仓之间隔很小一段的距离设置一个可转动的中间壳，它最大限度地包围着纺纱罐。中间壳借助于两只滚动轴承以可转动方式支承，而且在运转过程中被以相对高的转速回转的纺纱罐通过空气摩擦带动，这样中间壳就以小于纺纱罐的转速回转。这就是说，在中间壳与静止的纺纱仓之间存在着转速差，它明显地小于已被驱动的纺纱罐的转速。
在纺纱罐与中间壳之间，以及在中间壳与纺纱仓之间产生的空气摩擦阻力由于明显减小的转速差而相应成比例地保持较低值，因此降低了为驱动纺纱罐而需要的马达驱动功率。
不过对于该种已公开的装置来说，其缺点在于纺纱罐以及中间壳都在滚动轴承内回转。
在滚动轴承内不可避免的摩擦损耗例如阻碍了下述过程，即在回转的纺纱罐的区域内产生的空气摩擦能够把中间壳加速到在节省能量的最佳转速。
滚动轴承技术与纺纱罐相关，特别由于所需轴承的尺寸而受限制，上述限制均由该承轴的所谓转速特征值已确定。转速特征值在这里定义为转速(转/分钟)与轴承直径(mm)的乘积。这种轴承的局限性主要由滚动轴承在轴承外圈的高离心力，以及该轴承在高转速时难以解决的润滑问题产生。
与离心罐式纺纱有关，还提出，把离心式纺纱罐支承在磁性轴承内。
DE4208039A1介绍了一种离心罐式纺纱装置，它带有用磁力轴承支承的离心式纺纱罐。
在这种已公开的装置中，空心圆筒状的纺纱罐通过磁力保持悬浮状态。这就是说，在纺纱罐的端头分别设置磁力轴承。磁力轴承在这种情况下既承受经向支承力，又承受轴向支承力。此外，在磁力轴承的区域内还设置了传感器，用于确定纺纱罐的经向偏移。传感器的测量结果连接附属于磁力轴承的轴承调整装置，借助于后者的帮助能够调整纺纱罐的位置。
在DE3844563C中也介绍了一种用于离心式纺纱罐的磁力轴承。
对于这种公开的轴承来说，为高速旋转的机器部件安装了永久磁性的重心轴承，并且为了轴承调整安装了稳定轴承。
从前面所述类型的离心罐式纺纱装置出发，本发明的任务在于，进一步改进这类离心罐式纺纱装置。
该任务按照本发明通过在权利要求1中所述的装置实现。
本发明的优越的改进方案是从属权利要求中的主题。
离心罐式纺纱装置按照本发明的设计，使得即使在高转速下，即离心转速＞50000转/分时减小离心式纺纱罐和离心外壳之间的转速差成为可能。通过空气摩擦由离心纺纱罐以低转速带动、象离心式纺纱罐一样通过磁力支承的离心外壳，在这里效力于明显缓和空气摩擦况且，这在按照本发明的离心罐式纺纱装置的运行过程中，由于所需驱动功率的显著减小尤为引人注目。
相应的试验表明采用本发明的离心罐式纺纱装置，一方面能够实现高转速，另一方面所需驱动能量与传统的离心罐式纺纱装置相比能够明显地减小。
在如权利要求2中所陈述的优选实施形式中，至少离心外壳保持在永久磁性的磁性轴承中。
在权利要求3中所提供的改进尤其合理，这是因为永久磁性的磁性轴承拥有很大优势，即它们在不受干扰的纺纱过程中不需要能量。只不过为了平衡干扰力，能量对于电动的轴承调整装置来说是必要的。所介绍的轴承配置总之导致了所需驱动能量的显著减小。
借助于正如在权利要求6中所介绍的轴承调整装置，这时正在回转的部件的每一个位置变化能够马上被灵敏地调整过来，而为此所需能量消耗相对较小。
在优选实施形式中，用于离心外壳的永久磁性的磁力轴承，由一个固定在纺纱壳内或者纺纱壳上的永久磁性环组成，永久磁性环作用于被设置在离心外壳上的对应磁极环(权利要求7)。
离心外壳在这里可以用一种非磁性材料制做。在这种情况下，对应磁极环例如在权利要求10中所述被设计为薄壁环，薄壁环由铁磁材料，例如钢材制做加工而成。
也可能用第二只永久磁性环替代成本低廉的钢环(权利要求8)。通过应用两只永久磁性环，可以获得相对较强的磁性支承力，这对转动体的运转产生有利影响。如果采用互相排斥的永久磁性环(权利要求9)，就简化了轴承调整装置。
如果离心外壳自身用铁磁材料制做，那么完全可以放弃附属的对应磁极环，这是因为在这种情况下，整个离心外壳构成了对应磁极环(权利要求11)。
如果正如在权利要求12中所举实施方式，实现了经向的轴承调整，那么当采用永久磁性的磁力轴承时所需要的轴承调整装置最好拥有两个偏心设置的控制线圈，它们可以根据所出现的位置偏移改变流量。一种这样的连接在控制装置上的位置调整装置便宜而且保证可靠，这样转体在运转期间保持在一个稳定的中间位置内。
在优选的实施形式中，其中的控制线圈如在权利要求13中所述，互相垂直地设置，这是因为一种这样的布置方式能够相对简单地实现双向调整。
作为在权利要求13中所述实施形式的变体，基本也可以想象在权利要求14中公开的改进。
用于离心式纺纱罐的轴向轴承调整装置最好拥有一只可调整流量的环状控制线圈。采用一种这样的环状控制线圈能够在需要时产生强而匀的轴向分力(权利要求15)。
在权利要求18中介绍的优选实施形式导致离心式纺纱罐最大限度的自动对心。因此有可能仅仅在其中一个磁性轴承的区域内设置一套轴承调整装置，最好如在权利要求15中所述，替代环状控制线圈。
在权利要求19中介绍的离心外壳的实施形式表明特别合适，这是因为这样一种构造中断了可能在高转速回转的离心式纺纱罐外表面出现的紊流的气体涡流。
此外还表明，采用如权利要求20所述的间距，能够获得最佳效果。
本发明的其它细节与合适的改进，将在下面借助于附图用简要描述的实施例进行解释。图示为：
图1简要地展示了采用按照本发明设计的离心罐式纺纱机的纺纱部位，
图2以纵向剖面形式展示了采用比图1更大尺寸的按照本发明的离心罐式纺纱机，
图2a展示了采用磁极相斥的永久磁性环用于离心外壳磁力支承的离心式纺纱装置的另一种实施形式，
图2b展示了采用端侧磁力轴承用于纺纱罐和离心外壳的离心罐式纺纱装置的第三种实施形式，
图3用简图形式展示了例如在离心外壳的永久磁性的磁力轴承的范围内应用的经向轴承调整装置，
图4展示了经向轴承调整装置的另一种实施形式，
图5离心外壳的一种特殊的实施形式。
在图1中以简图形式表现了一台未详细表示的离心罐式纺纱装置的一个笼统地用标注数字1标志的纺纱部位。
在图2中与图1相比采用更大尺寸表现的离心罐式纺纱装置2仅仅采用简要的纵向截面方式进行展示，其中仅介绍和表现了为理解本发明所需要的部件。
正如所公开的那样，这种离心罐式纺纱机或者离心式纺纱机通常拥有几个带有离心罐式纺纱装置2的纺纱部位1。
正如所表明的那样，在离心罐式纺纱装置2的上方设置牵伸装置3，纤维条子4在牵伸装置3内被牵伸。纤维条子4在这里可以要么由纱筒要么由粗纱管供应(未表现出来)。被牵拉了的纤维条子4经输出辊5被送到导纱器6内。
导纱器6的位置沿双箭头7的方向移动，并且在纺纱过程中不断地进行垂直的往复移动。在纺纱过程中，此外离心罐式纺纱装置2的纺纱壳16被沿箭头8的方向缓慢地升高，这样从导纱器口出来的纤维条子4被纺成纱线，并且被绕为紧贴高速运转的离心式纺纱罐11内壁10的所谓纱线饼9。
当纱线饼9达到规定尺寸，在本实施例中，倒筒筒管12从下面被推到(箭头14)在离心罐式纺纱装置2中，在导纱器口8纱线饼之间旋转的纱线边段13的行程范围内，这时开始把纱线饼上的纱线缠绕到倒筒筒管12上。
同时在牵伸装置3处纱线条子的输入被停止。
缠绕过了的倒筒筒管12接着被向下(箭头15)从离心罐式纺纱装置2抽出，并自经过一台(未被表现出来的)输送装置被输送给续接的纺纱装置，在那里倒筒筒管上的纱线被重绕到一只大体积的交叉卷绕筒子上。
在图2中采用与图1相比更大的比例来表现已提到过的、符合本发明的离心罐式纺纱装置。
离心罐式纺纱装置2拥有一只纺纱壳16，它的阶梯式轴承孔17有一个直径与长度略大的下部17′，以及一个狭窄的上部17″。在轴承孔17内高转速运转着离心式纺纱罐11，它被一个离心外壳20包围。在纺纱过程中，由优先设计为永久磁性同步电动机的电动驱动装置28施加力矩后在纺纱壳16内高速回转的离心式纺纱罐11，通过空气摩擦带动了离心外壳20。这样离心外壳20的转速就保持低于离心式纺纱罐11的转速。
在轴承开孔17的区域17′内设置了磁力轴承18、19用于支承离心外壳20。这种优选的永久磁性的磁力轴承18、19在这里分别由永久磁性环21以及一个在离心外壳20上隔开固定的对应磁性环22组成。
如果离心外壳20正如在按照图2的实施例中由非磁性材料组成，那么这种对应磁极环22最好被设计为薄壁的可磁化钢环23。在这种情况下然而也可能装上第二只永久磁性环21′作为对应磁级环。还有一种可能在于离心外壳20本身由某种铁磁材料，如钢材加工而成。
如果装入两只面对面永久磁性环21和21′(实施例图2a)，那么可以把它们设计为磁极互相吸引。对于用钢材或者同类物质制作的对应磁极环来说，在这种情况下正如在图3和4中所示，还装入了轴承调整装置。这就是说，在磁力轴承18、19的区域内，或者在这两个中某一个的区域内，各设置一只经向的轴承调整装置24。
轴承调整装置24首先拥有(图3)两只正交设置，可用电流的控制线圈25，它们根据通过控制装置26进行的控制产生正负分力，这样离心外壳20就在其回转期间被保持在稳定的中间位置。
在图4中表现的轴承调整装置24拥有三个隔120°设置的控制线圈25。这种装置的工作方式与符合图3的装置大致可比。
这种轴承调整装置准确的工作原理已被公开，例如在已经提到过的DE4208039A1或者DE175062B中有过介绍。采用一种格拉姆(Gramme)线圈也有优点，正如已经由DE2213465A公开它用于磁力轴承。
如果如图2a的实施例中所示，采用两只互相排斥地极化的永久磁极环21、21′作为磁力轴承，那么还需要一只沿轴向起作用的稳定线圈25a用于轴承调整装置20a。
在图2b中为离心式纺纱罐11以及离心外壳20分别在它们各自的端侧设置了离心式纺纱罐用磁力轴承31、35以及离心外壳用磁力轴承41、45。所有四只磁力轴承具有类似的构造，并且紧贴磁隙拥有对面设置的永久磁性环31′、31″、35′、35″、41′、41″、45′、45″。永久磁性环31′、35′以及41′、45′在这里固定在离心式纺纱罐11以及离心外壳的端侧上，而永久磁性环31″、35″和41″、45″则被安装在离心罐式纺纱装置2的纺纱壳16上。
面对面设置的永久磁性环在这里磁极互相吸引地极化。在离心式纺纱罐和离心外壳的端侧上分别存在着轴承调整装置34及43，用于沿轴向稳定磁力轴承31、35及41、45。这些轴承调整装置都拥有环形控制线圈38及44。
在如图2、2a、2b所示的实施例中，各自在纺纱壳16轴承孔17的阶梯形窄小区域17″内，设置了电磁驱动装置28的定子27，例如电磁同步电机的定子。电磁驱动装置28如图中所示，最好同样连接到控制装置26上。
这种三相交流电动机28的转子29在这种情况下被固定在离心式纺纱罐11的颈状伸出部分30上。一种这样的设置导致了离心式纺纱罐11的外径与例如由DE4208039A1公开的装置相比明显地减小，这正如在说明书的导言部分中已经叙述过的那样，在所需驱动能量方面同样起到正面作用。
在图2中与在图2a、2b中同样地在离心式纺纱罐11的颈状伸出部分上设置了永久磁性磁力轴承31的永久磁性环31′。永久磁性环31′对应于相应固定在纺纱壳16上的永久磁性环31″。永久磁性环31′、31″的磁性调整如下所述，即以异性极互相面对面，即产生互相吸引的磁力。在磁力轴承31的范围内此外还设置一套轴向的轴承调整装置34。轴向的轴承调整装置34首先拥有一只可通电流的环形控制线圈38，它同样连接到控制装置36上。
此外离心式纺纱罐11的下端支承在磁力轴承35内，后者与磁力轴承31一样，被设计为带有面对面的永久磁性环的磁力轴承，其中设置在离心式纺纱罐11上的永久磁性环35′对应于在纺纱壳16上的永久磁性环35″。对于该磁力轴承来说，永久磁性环35′、35″同样按下述方式取向，即产生互相吸引的磁力。
如由图2b了解到的那样，这种磁力轴承同样适合于离心外壳20的支承。
本发明并不局限于上述实施例，由此出发还可以想象其它变体，例如关于离心外壳20的设计的变体，而不必放弃基本发明思路。此思路在于离心式纺纱罐11与离心外壳20的磁力轴承。
在图5中例如表现了一种带有离心外壳20的离心式纺纱罐11，离心外壳拥有一个有构造特点的壳体。也就是说，壳体拥有构造特点的部件，最好是周期性布置的孔40，在高速转动的离心式纺纱罐回转期间在其表面范围内产生的紊流，被这种部件中断。用于离心式纺纱罐11的这种构造的壳体20已由WO96/08658公开。

Claims (21)

1．离心罐式纺纱装置，拥有一个纺纱壳，一只在纺纱壳的内部以高转速转动的离心式纺纱罐，以及一个设置在纺纱壳与离心式纺纱罐之间，以可转动方式支承的离心外壳，它被回转的离心式纺纱罐通过空气摩擦带动，其特征在于，离心式纺纱罐(11)与离心外壳(20)分别支承在磁力轴承(31、35以及18、19、41、45)内。
2．如权利要求1所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，用于离心外壳(20)的至少一只磁力轴承(18、19、41、45)被设计为永久磁性的磁力轴承。
3．如权利要求1所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，用于离心式纺纱罐(11)的磁力轴承(31、35)以及用于离心外壳(20)的磁力轴承(18、19、41、45)都被设计为永久磁性的磁力轴承。
4．如前述权利要求之一所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，在离心式纺纱罐(11)的端侧分别设置一只永久磁性环(31′、35′)，它们对应于纺纱壳(16)上相应的永久磁性环(31″、35″)，其中面对面设置的永久磁性环(31′、31″以及35′、35″)磁极相互吸引地极化。
5．如前述权利要求之一所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，在离心外壳(20)的端侧分别设置一只永久磁性环(41′、45′)，它们对应于纺纱壳(16)上相应的永久磁性环(41″、45″)，这里面对面设置的永久磁性环(41′、41″以及45′、45″)磁极相互吸引地极化。
6．如前述权利要求之一所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，用于离心式纺纱罐(11)的至少一个磁力轴承(31、35)拥有一套轴向的轴承调整装置(34)，而且用于离心外壳(20)的至少一个磁力轴承(18、19)拥有一套经向的轴承调整装置(24)。
7．如权利要求3所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，用于离心外壳(20)的永久磁性的磁力轴承以(18、19)分别由一只固定在纺纱壳(16)内/上的永久磁性环(21)，以及一只设置在离心外壳(20)上的对应磁极环(22)组成。
8．如权利要求7所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，磁力轴承(18、19)分别包括两只永久磁性环(21、21′)，其中永久磁性环(21)固定在纺纱壳(16)内/上，而构成了对应磁极环(22)的永久磁性环(21′)则设置在离心外壳(20)上。
9．如权利要求8所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，在磁力轴承(18、19)内面对面设置永久磁性环(21、21′)磁极互相排斥。
10．如权利要求7所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，除对应磁板环(22)之外，还提供一只薄壁钢环(23)，它被固定在由非磁性材料制做的离心外壳内上。
11．如权利要求7所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，磁力轴承(18、19)的对应磁极环(22)直接由用铁磁材料制做的离心外壳(20)构成。
12．如权利要求6所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，经向的轴承调整装置(24)包括至少两只偏心设置，流量可调的控制线圈(25)。
13．如权利要求12所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，控制线圈(25)互相垂直地设置。
14．如权利要求4所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，经向的轴承控制装置(24)拥有三只最好错开120°设置的控制线圈(25)。
15．如权利要求6所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，用于离心式纺纱罐(11)的轴向轴承调整装置(34)拥有一只流量可调的环形控制线圈(38)。
16．如权利要求1所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，离心式纺纱罐(11)拥有一个直径缩小的颈状区(30)，以及一个被离心外壳(20)包围的纺纱区(39)，其中在颈状区(30)内设置一套电磁的单独驱动装置(28)。
17．如权利要求13所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，电磁的单独驱动装置(28)被设计为永久磁性的同步电机。
18．如前述权利要求之一所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，用于离心式纺纱罐(11)的磁力轴承(31、35)一方面设置在颈状区(30)的边棱上，另一方面设置在纺纱区(39)的边棱上，并且分别拥有两只面对面设置的永久磁性环(31′、31″以及35′、35″)。
19．如前述权利要求之一所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，离心外壳(20)拥有具有构造特点的壳体，最好拥有孔洞。
20．如前述权利要求之一所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，离心外壳(20)与纺纱壳(16)之间的经向距离，以及离心外壳(20)与离心式纺纱罐(11)之间的经向距离分别约为2mm。
21．如前述权利要求之一所述的离心罐式纺纱装置，其特征在于，采用一只格拉姆(Gramme)线圈用于轴承调整。
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