CN1272153A - 引导、加热和输送长丝的导丝辊 - Google Patents

Abstract

一种用来输送、加热和引导运行中的合成长丝的导丝辊,其中旋转的空心圆柱形导丝辊外壳支承在位置固定的悬伸空心圆柱形支座上。在悬伸支座的圆周上导丝辊外壳和支座之间安装一个加热装置用以加热导丝辊外壳。为了驱动导丝辊外壳在支座上基本上与导丝辊外壳同心地安装一个电机。这里导丝辊具有一个用来冷却的通道系统,它引导液态冷却介质。其中通道系统在轴承周围区域和/或电机周围区域延伸。

Description

引导、加热和输送长丝的导丝辊

本发明涉及一种按权利要求1前序部分的用来引导、加热和输送合成长丝的导丝辊。

由EP 0 589 685已知一种这一类型的导丝辊。

特别是在具有高的抽丝速度和卷绕速度的纺丝机中采用这种用来引导、加热和输送运行中的合成长丝的导丝辊。为此已知的导丝辊单元具有一个至少被长丝部分缠绕的导丝辊外壳，它通过一个悬伸的长轴与电机相连。为了避免大的弯曲和振动载荷轴用一个轴承支承在悬伸的支座的末端。在支座的圆周上安装一个加热装置，它从内部开始加热罐状地套在支座上的导丝辊外壳。在当今达到的明显高于1.000米/分的纺丝速度的情况下导丝辊的轴承做成高速运转轴承，该轴承以很高的转速运行并且要求有长的寿命。这种巨大的负荷一方面导致电力驱动装置内比较高的热能，另一方面引起轴承的发热。因此出现这样的问题，很快便达到并超过轴承的运行温度。特别是装在加热装置区域的轴承很快便冲上了可以承受的极限。

其次长丝制造过程的不断发展越来越引起更大的长丝张力，并由于制造速度的提高导致更大的风力损失(Windverlust)。这两种因素产生了对驱动电机功率需求增加的作用。为了能够在长丝在导丝辊外壳上更短的停留时间内传递同样的热量，需要提高导丝辊外壳的表面温度，因此需要提高加热器功率。因此在导丝辊同样的结构空间的情况下明显地提高装置的热负荷。

因此本发明的目的是，这样地改进开头所述这一类的用来输送、加热和引导运行中的合成长丝的导丝辊，保证热量从轴承和驱动装置区域内迅速和均匀地导出。本发明的另一个目的是：在结构尺寸保持不变或减小的情况下通过提高装置的功率密度提高导丝辊的功率。

这个目的的解决办法由权利要求1的特征得到。

本发明其他优良的具体结构在从属权利要求中确定。

本发明的优点是，一方面避免特别是由于装在托架外圆上的加热装置引起的轴承过热，另一方面将电机发出的热能迅速而均匀地传出。通过在通道系统内采用液态冷却介质可以更迅速和更均匀地传出热量。此外冷却介质可以通过通道系统基本上送到导丝辊内的每个要冷却的部位。为了使热量传出均匀地进行，冷却介质最好连续地输入通道系统。

为了提高加热装置的效率，按照本发明一种优良的具体结构加热装置的支座通过至少局部在支座圆周区域上延伸的通道系统冷却。

在按本发明的导丝辊的一种特别优选的具体结构中轴承装在支座的空心圆柱形支承部分内，电机装在支座的壳体部分内。支承部分和壳体部分通过一个环形法兰相互连接，并可以通过通道系统冷却。通过导丝辊的这种结构导丝辊外壳可以在整个长度上承载，而不产生明显的弯矩。此外产生一个比较均匀的轴承负荷，而不会导致导丝辊外壳和加热装置之间轴承的过热。通过将轴承和驱动装置分开在两个相互分隔的支座部分内驱动装置和冷却装置之间以及轴承和冷却装置之间可以进行单独的匹配。这些支承部分、壳体部分和法兰既可以通过一个统一的支座也可以通过一个由多个零件拼装成的支座构成。

在一种特别优良的具体结构中通道系统基本上沿支承部分的整个长度和壳体部分的整个长度延伸。由此避免了转子轴的发热。这里通道系统的进口和出口做在支座的壳体部分上并和一个泵相连。

在一种实施例中转子轴通过两个在得到冷却的支承部分内的滚动轴承支承。在转子轴悬伸的自由端上固定一个导丝辊外壳的轮毂。因此导丝辊外壳和转子轴之间的拆卸部位很容易接近，使得可以方便地更换导丝辊外壳。

为了达到轴承圆周区域和电机圆周区域上均匀的冷却效果，在支座的圆周上设置许多基本上沿轴向的通道段，特别有好处。通道段相互连接。因此在支座圆周上得到一个曲折形的通道系统。

在按本发明的导丝辊的另一个实施例中，通道系统在支座圆周上做成螺旋形。由此达到轴承在圆周方向均匀的温度分布。按照本发明的一个优选的具体结构通过相应的积木式结构体系导丝辊的电机和加热器可以在保持体积不变或体积减小的情况下根据需要的功率不同有选择地做成带液体冷却装置或风冷装置。这样可以提供具有很大功率带宽的导丝辊，其外形尺寸和功能参数只有很小的变化。因为为了将导丝辊安装在机器上电机必须穿过机器壁的相应开口，因此法兰连接和朝向机器的开口在导丝辊的整个运行功率范围内可以保持不变。

在采用实心的支座时通道系统由封闭的槽或孔构成特别优良。通道系统由蛇形管构成的这种导丝辊结构提供一种非常灵活的冷却系统。

但通道系统也可以由孔和蛇形管组合构成。例如在电机周围区域内通道系统可以做成蛇形管。相反在支承部分区域内通道系统可以在支座上做出槽或孔。因此通道系统由两个相互连接的分系统构成。

为了使导丝辊的轴承保持在尽可能窄的温度范围内，按本发明的导丝辊的这样一种结构特别有利，在这种结构中管道系统连同一个泵和一个热交换器组成一个冷却介质流通的冷却循环回路。这里冷却循环回路可以做成开式或闭式的结构形式。也存在这样的的可能性，通道系统按热管原理制作。其中一种可冷凝的冷却介质在通道系统内流动。在轴承的工作温度低于100℃时可以优选采用水作为冷却介质。这里例如可以通过一个恒温器非常均匀地调节温度，这特别是在轴承周围促使应力的减小。

采用油作为冷却介质同样也是有好处的。在采用既可以用在高的也可以用在低的工作温度的这种冷却介质时，通过本发明的按权利要求16的特别优选的具体结构可以同时用来润滑轴承。为此通道系统通过一个管道与轴承这样地连接，使冷却介质的一股支流直接流过轴承。这股支流除了起冷却轴承的作用外也起润滑轴承的作用。

在按本发明的导丝辊的一种特别优良的具体结构中在通道系统和轴承之间的管道内安装一个例如电磁阀形式的定量给油装置，这承担使支流定量的作用。因此可以预先确定润滑油量，从而可以不出现冷却介质的较大损失。

为了收集和给系统回输或单独采集从轴承中流出的多余冷却介质，在按本发明的一种具体结构中轴承安装在在轴或轮毂和支承部分之间形成的环形空腔内的支承部分内。此环形空腔对外界是流体密封的。然后环形空腔内出现的多余的冷却介质可以优良地通过一个出口从环形空腔中流出。

现在借助于几个实施例参照附图对本发明的其他优点和特征作较详细的说明。

其中表示：

图1.通过按本发明的导丝辊的第一实施例的一个纵剖面的示意图，

图2.通过按本发明的导丝辊的另一个实施例的一个纵剖面的示意图，

图3.导丝辊的带通道系统的支座的一个示意视图，

图4和5.通过按本发明的导丝辊的又一个实施例的纵剖面的示意图。

图1中示意表示通过一个导丝辊的纵剖面。导丝辊由一个导丝辊外壳2组成，导丝辊外壳2做成罐状并套在轴1上。在轴1悬伸的末端上固定导丝辊外壳2的一个端壁9。为此端壁9具有一个与导丝辊外壳2同心的轮毂6。端壁9的轮毂6被一个孔穿通，这个孔在轮毂6的自由端上锥形加大。在轴1悬伸的末端处做出一个锥体7，它和轮毂6形状相配地相连。带轮毂6的端壁9通过张紧元件8固定压紧在轴1的锥体7上。在轴1的另一个末端处轴1与一电机13相连。电机13驱动轴1，并由此驱动导丝辊外壳2。

轴1通过轴承11和12支承在一个位置固定的支座4悬伸的空心圆柱形支承部分3内。支承部分3基本上在整个长度上被导丝辊外壳2所包围，使得在位置固定的支承部分3和可旋转的导丝辊外壳2之间形成一个环形空腔23。在环形空腔23内加热装置22安装在支承部分3的圆周上。加热装置22有一个用来加热旋转着的导丝辊外壳2的装置。

支座4在背向支承部分3的一侧具有一个壳体部分5。在支座的壳体部分5内构成一个安装空间24。在这个安装空间24内这样地装入一个电机13，使轴1可以直接通过电机13驱动。安装空间24通过装在壳体部分5的端面上的盖板14封闭。在盖板14上装有一个电源接头15。通过电源接头15和一个传送器16(ubertrager)把电能以及数据信号送给电机或倒过来。

在支承部分3和壳体部分5之间支座4有一个法兰部分25。此法兰部分可以例如设有孔或螺纹，用以将导丝辊固定在机座上。在支座4的壁上做着通道系统10。通道系统10有一个进口20和一个出口21，它们做在壳体部分5的端面上。一个输入通道18通向进口20。输入通道18做在盖板14上并连接进口20和一个泵17。出口21通过一个盖板14上的输出通道19同样与泵17相连。通道系统10由许多在支承部分3内的通道段26和许多在壳体部分5内的通道段27组成。通道段26和27分别沿轴向均匀地分布在圆周上并且相互连通。

在图1所示的导丝辊中导丝辊外壳2周向上引导1根或多根长丝。为此通过电机13驱动导丝辊外壳2。导丝辊外壳2首先通过加热装置23加热到对于长丝热处理所需要的温度。通过泵17将冷却介质，例如水，通过进口20输入通道系统10，冷却介质流过通道段27和26，并通过出口21流出通道系统。这时由加热装置23和电机13所产生的热能被带出。从出口21流出的冷却介质流在泵17内调温到冷却温度并重新输入冷却循环回路。

图2中示意表示按本发明的导丝辊的另一个实施例。为了简单起见在图2的实施例中具有同样功能的构件用与图1的实施例相同的符号。

在图2中所示的按本发明的导丝辊的实施例中支座4同样具有一个支承部分3和壳体部分5，它们通过法兰部分25相应连接。支承部分3被导丝辊外壳2罐状覆盖，这里在支承部分3的自由端处导丝辊外壳2通过端壁9封闭。在端壁9上与导丝辊外壳2同心地设有一个轮毂6。轮毂6基本上沿导丝辊外壳2的整个长度延伸。因此支承部分3伸入导丝辊外壳2和轮毂6之间形成的环形空腔28。在轮毂6和支承部分3之间这样地安装轴承11和12，使轮毂6可相对于固定不动的支承部分3旋转。加热装置23装在支承部分3的圆周上。在轮毂6的自由端上轮毂6通过一个联轴器29与电机13的转子轴30相连。这里联轴器做成可拆卸的。为此电机13装在壳体部分5内并如对图1已经说明过的那样通过一个电源接头供给电能。盖板14装在壳体部分5的端面上。

为了冷却导丝辊在支承部分3内做着许多沿轴向的通道段26。通道段26与一个蛇形管31相连，蛇形管装在壳体部分5的圆周上。蛇形管31在壳体5的圆周上做成螺旋形。蛇形管31和做在支承部分3内的通道段26连接成一个具有冷却循环回路的通道系统10。通道系统10通过一个管状输入通道18和一个管状输出通道19与泵17相连。图2中的导丝辊实施例在其功能方面与图1中的实施例相同。因此在这里参照对图1的说明。

在壳体部分5圆周上的蛇形管31结构只是一个举例，蛇形管31也可以在安装空腔24内直接铺设在壳体部分的内壁上或内壁内。

图3中示意表示带有冷却装置的支座4的视图，它例如可以用在按图1或图2的导丝辊内，这里支座4可以由一个部分或多个部分组合而成，使得得到一个支承部分3、一个法兰部分25和一个壳体部分5。这里导丝辊的冷却装置主要由一个具有沿轴向的通道段27和沿径向的通道段32的通道系统组成。通道段27和32连接成一个冷却循环回路。沿径向的通道段32共同构成一个环绕支承部分3圆周的螺旋形回路。这里通道段32可以由蛇形管构成，蛇形管放在做在支承部分3圆周上的螺旋形槽内。为此这个槽可以做在支承部分3内径内或外径上。在壳体部分5的自由端上通道系统通过一个进口20与泵17相连。液态冷却介质通过出口21输入热交换器33。热交换器33与泵17相连。

图4中表示按本发明的导丝辊的又一个实施例，在图4中的导丝辊的实施例在其功能和结构方面和图1中的实施例相同。因此这里参照对图1的说明。

在图4中的导丝辊实施例中轴承12通过一个管道34与通道系统10相连。轴承11同样通过管道35与通道系统10相连。由此达到，冷却介质(在这种情况下是油)从管道系统10进入管道34和35，并作为支流直接流过轴承12和轴承11。由此直接进行轴承11和12的冷却与润滑。在轴承12和电机13之间轴1的圆周上装有一个密封件36，它一直延伸到支承部分3的内径。在另一侧轴承11和端壁9之间轴1的圆周上装有另一个密封件37，它同样延伸到支承部分3的内径。由此形成一个流体密封的环形空腔38。环形空腔38在支承部分3的圆周上有一个出口39。通过这种结构保证，流过轴承11和12的冷却介质在离开轴承后可以汇集起来并引出。这里存在这样的可能性，汇集起来的冷却介质与支流分开收集或者直接回输给冷却循环回路。

在图4的实施例的一种没有画出的具体结构中在管道34和35中分别安装一个定量给油装置，以使流过轴承的支流定量。这里例如可以采用节流器、阀或泵作为定量装置，它们可以优良地电气控制，由此可以基本上没有损失地润滑轴承11和12。同样从冷却循环回路中引出的冷却介质可以减少到最小限度。

图5中表示按本发明的导丝辊的又一个实施例。图5中的导丝辊实施例在其功能和结构方面基本上与图2中的实施例相同。因此在这里参照对图2的说明。

在图5中的导丝辊实施例中通道系统10做得仅仅用来冷却轴承11和12以及加热装置22。电机13通过一个装在电机轴上电机自由端处的风扇40冷却。为此电机的壳体5设有轴向分布的冷却筋41。电机13的壳体5固定在支座4的法兰部分25上。风扇40通过电机13的转子轴驱动以冷却电机。由此产生一股吹拂壳体5的气流。

在支座4的支承部分3和法兰部分25内设有通道系统10。在法兰部分25上安装一个热交换单元33，它与通道系统10通过一个输入通道18和一个输出通道19连接在冷却循环回路内。由此从加热装置22传入支承部分3的热量基本上直接传出。避免轴承11和12的发热。轴承根据圆周上的通道冷却。

本发明的特征特别在于：在同样的结构尺寸的情况下可以提高轴承的效率、电机的功率密度和加热器的效率，因此总体上提高了导丝辊的效率。这里冷却装置可以是积木式系统的一部分，使导丝辊在它的功率范围内与要求相匹配。

                      符号表1.轴，转子轴2.导丝辊外壳3.支承部分4.支座5.壳体部分6.轮毂7.锥体8.压紧元件9.端壁10.通道系统11.轴承12.轴承13.电机14.盖板15.电源接头16.传送器17.泵18.输入通道19.输出通道20.进口21.出口22.加热装置23.环形空腔24.安装空腔25.法兰部分26.通道段27.通道段28.环形空腔29.联轴器30.转子轴31.蛇形管32.通道段33.热交换器34.管道35.管道36.密封件37.密封件38.环形空腔39.出口40.风扇

Claims (18)

1.用来引导、加热和输送长丝的导丝辊，具有一个借助于轴承(11、12)可旋转地支承在一个位置固定的、悬伸的空心圆柱形支座(4)上的转动的空心圆柱形导丝辊外壳(2)；一个安装在在导丝辊外壳(2)和支座(4)之间形成的环形空腔(23)内在支座(4)圆周上的加热装置(22)；一个与导丝辊外壳(2)同心地安装在支座(4)上的驱动导丝辊外壳(2)的电机(13)；以及具有一个冷却装置，其特征在于：冷却装置具有一个通道系统(10)，它引导液态冷却介质，并至少部分地在轴承(11、12)周围区域和/或电机(13)周围区域延伸。

2.按权利要求1的导丝辊，其特征在于：通道系统(10)至少部分地在支座(4)周围区域延伸，以便引走由加热装置(22)在支座(4)上造成的热量。

3.按照权利要求1或2的导丝辊，其特征在于：支座具有一个用来支承导丝辊外壳(2)的空心圆柱形支承部分(3)和一个用来安装电机(13)的壳体部分(5)，其中支承部分(3)和壳体部分(5)通过一个支座的环形法兰(25)相互连接，并可通过通道系统(10)冷却。

4.按权利要求3的导丝辊，其特征在于：通道系统(10)基本上在支承部分(3)的整个长度上和壳体部分(5)的整个长度上延伸，并且通道系统(10)通过支座的壳体部分(5)上的一个进口(20)和一个出口(21)与热交换器(33)连接。

5.按权利要求3或4的导丝辊，其特征在于：电机(13)的转子轴(1)通过轴承(11，12)支承在得到冷却的支承部分(3)内，转子轴在其自由端与导丝辊外壳(2)的轮毂(6)固定连接。

6.按权利要求3或4的导丝辊，其特征在于：与导丝辊外壳(2)相连的轮毂(6)通过得到冷却的支承部分(3)内的轴承(11，12)连接，轮毂以其自由端与电机(13)的转子轴30相连。

7.按上述权利要求之任一项的导丝辊，其特征在于：轴承(11、12)的周围区域和/或电机(13)的周围区域可以通过通道系统(10)的许多通道段(26、27)冷却，这些通道段(26、27)基本上沿轴向均匀设置在支座(4)的圆周上，并且这些通道段(26、27)相互连通。

8.按权利要求1至6之任一项的导丝辊，其特征在于：轴承(11，12)的周围区域和/或电机(13)的周围区域可以通过通道系统(10)的许多通道段(31，32)冷却，这些通道段(31、32)基本上沿径向均匀设置在支座(4)的圆周上，并且这些通道段(31、32)相互连接成一条螺旋线。

9.按权利要求1或2的导丝辊，其特征在于：轴承(11、12)的周围区域可以通过通道系统(10)冷却，电机(13)的周围区域可以通过风扇(40)冷却。

10.按权利要求1至9之任一项的导丝辊，其特征在于：通道系统(10)由在支座内的许多槽和/或许多孔构成。

11.按权利要求1至9之任一项的导丝辊，其特征在于：通道系统(10)由一个蛇形管(31)构成。

12.按权利要求1至9之任一项的导丝辊，其特征在于：通道系统(10)由按权利要求10和权利要求11特征的组合形成。

13.按上述权利要求之任一项的导丝辊，其特征在于：通道系统(10)连同泵(17)和/或热交换器(33)设置成一个引导冷却介质的封闭的或开放的冷却循环回路。

14.按上述权利要求之任一项的导丝辊，其特征在于：冷却介质是水。

15.按权利要求1至13之任一项的导丝辊，其特征在于：冷却介质是油。

16.按权利要求15的导丝辊，其特征在于：至少一个轴承(12)借助于管道(34)与通道系统(10)这样地连接，使冷却介质的一股支流流过轴承(12)以冷却和润滑轴承。

17.按权利要求16的导丝辊，其特征在于：管道具有一个定量装置以使支流定量。

18.按权利要求16或17的导丝辊，其特征在于：轴承(11、12)安装在支承部分(3)内由轴/轮毂和支承部分之间形成的环形空腔(38)内，此环形空腔(38)做得对外界流体密封，并具有一个引出多余冷却介质的出口(39)。

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