DE10014861A1

DE10014861A1 - Lagerung für einen Offenend-Spinnrotor

Info

Publication number: DE10014861A1
Application number: DE10014861A
Authority: DE
Inventors: Manfred Knabel; Edmund Schuller; Erich Bock
Original assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Current assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-05-03
Also published as: DE50004974D1

Abstract

Für eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor (1), der über seinen Schaft (11) durch Stützscheiben (4) gelagert ist, wird vorgeschlagen, daß zur Abstützung für die auf den Spinnrotor (1) axial wirkende Kraft eine aerostatische Axiallagerung (6) vorgesehen ist. Die Lagerfläche (115) des Spinnrotors (1) arbeitet dabei mit einer Lagerplatte (63) des Axiallagers (6) zusammen. Die Lagerfläche (115) oder die Lagerplatte (63) bestehen dabei aus einem Werkstoff aus Polyimid. Vorteilhaft ist dazu das Polyimid mit einem Zusatz, z. B. Graphit, versetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Für die Lagerung von Offenend-Spinnrotoren an einer Offenend-Spinnvorrichtung ist es be kannt, den Spinnrotor radial über seinen Schaft durch Stützscheiben zu la gern und in axialer Richtung an einem aerostatischen Axiallager. Eine solche Lagerung ist aus der EP 0435016 A2 bekannt. Das aerostatische Axiallager besitzt dazu eine Lagerplatte, die mit dem Schaftende, das dem Rotor ge genüberliegt, zusammenarbeitet, wobei der Luftaustritt von Druckluft in den Lagerspalt durch die Lagerplatte hindurch erfolgt. Zwischen dem Rotorschaft und der Lagerplatte wird dadurch ein Luftpolster gebildet, das zwischen dem Rotorschaft und der Lagerplatte aufrechterhalten wird, wodurch eine ver schleißfreie axiale Lagerung des Rotorschaftes ermöglicht wird. Bei dieser Offenend-Spinnvorrichtung besteht die Lagerplatte aus einem Kohlenstoff- Werkstoff, deren Lagerfläche eben ist, einen geringen Reibwiderstand auf weist und darüber hinaus ein gewisses Maß an Verschleißfähigkeit besitzt. Bei einem Kohlenstoff-Werkstoff handelt es sich im wesentlichen um gebun denen Kohlegraphit, der sich besonders durch seinen niedrigen Reibwert auszeichnet.

Im Normalbetrieb erfolgt zwischen Rotorschaft und Lagerplatte keine Berüh rung, so daß an sich ein verschleißfreies Axiallager vorliegt. Bei Betrieb von Offenend-Spinnrotoren treten jedoch teilweise derart rauhe Betriebsbedin gungen auf, daß eine Berührung zwischen Schaftende und Lagerplatte des aerostatischen Axiallagers vorkommt. Diese rauhen Betriebsbedingungen werden beispielsweise durch Unwucht im Spinnrotor, durch unrund gewor dene Stützscheibenbeläge oder verschlissene Antriebsriemen verursacht. Eine Berührung zwischen Schaftende und der Lagerplatte des aerostati schen Axiallagers bedeutet aber nicht zwangsläufig einen Ausfall des Lagers, oder daß das aerostatische Lager beschädigt wird. Der Kohlenstoff-Werkstoff bildet zusammen mit dem Schaftende aus einem metallischen Werkstoff, z. B. Stahl, eine reibungsarme Werkstoffpaarung, die vielfachen Berührungen zwi schen Rotorschaft und Lagerplatte standhält, bevor eine Schädigung des Axiallagers eintritt. Die bekannten aerostatischen Axiallager für Offenend- Spinnrotoren haben dennoch den Nachteil, daß insbesondere bei hohen Drehzahlen im Bereich der axialen Lagerung des Spinnrotors Verschleiß auftritt und dadurch die Lebensdauer der Lagerung eingeschränkt wird.

Aus der DE 197 05 607 A1 ist es bekannt, die mit der Lagerfläche des aero statischen Axiallagers zusammenarbeitende Fläche des Rotorschaftes mit einem Karbid zu beschichten. Dadurch wird erreicht, daß der Verschleiß der Lagerplatte wesentlich verringert wird. Ausgegangen wird dabei davon, daß ein Kohlenstoff-Werkstoff zusammen mit einem Reibpartner aus Karbid eine verbesserte reibungsarme Werkstoffpaarung ergibt. Die Lebensdauer der pneumatischen Axiallagerung bleibt trotzdem eingeschränkt. Insbesondere bei weiteren Steigerungen der Drehzahl der Offenend-Spinnrotoren und den damit verbundenen ansteigenden ungünstigen Betriebsbedingungen wird die Lebensdauer der bekannten pneumatischen Axiallagerungen eingeschränkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Offenend-Spinnvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß die Le bensdauer des Axiallagers wesentlich erhöht wird.

Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildung einer Offenend-Rotorspinnvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentan spruchs 1 gelöst. Durch die Verwendung des Werkstoffes Polyimid wird eine Werkstoffpaarung am Axiallager erhalten, die einen geringen Reibwert hat, temperaturunempfindlich ist und gegenüber mechanischen Belastungen be sonders widerstandsfähig ist. Es wird durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ein Axiallager mit einer hohen Festigkeit und hohen Dehnfähigkeit des La gerwerkstoffs und damit der Lagerfläche oder Lagerplatte erreicht. Neben den erforderlichen günstigen Reibeigenschaften wird günstigerweise auch eine besonders hohe mechanische Belastbarkeit ermöglicht. Dadurch wer den die negativen Auswirkungen von mechanischem Kontakt zwischen La gerfläche und Lagerplatte wesentlich verringert. Dieser Lagerwerkstoff ist darüber hinaus problemlos in der Lage, die mechanischen Belastungen des Lagers nicht nur während des Betriebs, sondern z. B. auch beim Einbau der Lagerplatte zu überstehen, wodurch Fertigungsfehler verringert werden und somit ebenfalls ein Beitrag zur Verbesserung der Lagerung erfolgt.

Darüber hinaus läßt sich dieser Werkstoff gut bearbeiten, wodurch auch das Einhalten von maßlichen Toleranzen bei der Fertigung gewährleistet wird. Dies trägt ebenso dazu bei, daß die Haltbarkeit des Lagers verbessert wird da eine präzise Fertigung gemäß der konstruktiven Vorgaben einfach und sicher möglich ist. Die Vorteile ergeben sich auch bereits dadurch, daß die Lagerplatte oder die Lagerfläche des Spinnrotors eine entsprechend wirken de Beschichtung mit Polyimid besitzen. Dabei wäre die Lagerplatte in Form einer Trägerplatte zur Aufnahme der Beschichtung ausgestaltet oder vorteil haft die Lagerfläche des Spinnrotors, z. B. das Ende des Rotorschaftes, mit Polyimid beschichtet.

Vorteilhaft kann die Lagerplatte für das aerostatische Axiallager am Schaft ende in Form eines Ansatzes am Schaftende ausgebildet sein, wie es bei spielsweise aus Fig. 9 der EP 0 435 016 A2 bekannt ist.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfinderischen Axiallagers besitzt der Po lyimid-Werkstoff einen Zusatz, besonders vorteilhaft aus Graphit. Günstiger weise liegt dabei der Graphitanteil zwischen 10% und 45%, vorteilhaft bei mehr als 40%, jeweils Massenprozent. Dadurch wird ein besonders günsti ger, d. h. niedriger Reibwert des Lagerwerkstoffs erreicht, wodurch der Ver schleiß bei mechanischer Berührung zwischen Lagerfläche und Lagerplatte weiter verringert wird.

In vorteilhafter Weiterbildung enthält der Polyimid-Werkstoff einen Zusatz von Teflon. Günstigerweise im Bereich von 10% (Massenprozent). Vorteilhaft kann auch der Polyimid-Werkstoff gleichzeitig mit Graphit und Teflon versetzt sein, wobei der Graphitanteil günstigerweise zwischen 10% und 20%, und der Teflonanteil zwischen 5% und 15% beträgt. Darüber hinaus kann vorteil haft der Lagerwerkstoff aus Polyimid einen Zusatz von Molybdändisulfid (MoS₂), insbesondere zur weiteren Herabsetzung der Reibung, enthalten.

Ebenso wird mit einer weiteren vorteilhaften und erfinderischen Ausgestal tung einer Offenend-Spinnvorrichtung durch die Verwendung eines Lager werkstoffs aus einem Kohlenstoffwerkstoff, der mit Polyimid versetzt ist, er reicht, daß die Offenend-Spinnvorrichtung eine wesentliche Steigerung ihrer Lebensdauer erfährt. Durch das Versetzen mit Polyimid wird die Verschleiß festigkeit wesentlich erhöht. Dabei wird gleichzeitig die mechanische Festig keit wesentlich gesteigert und die Sprödigkeit herabgesenkt. Dadurch können schlagartige Belastungen, die auf das pneumatische Axiallager einwirken, besser aufgenommen werden. Außerdem bleiben die Vorteile der guten Gleiteigenschaften des Kohlenstoffwerkstoffs als Lagerwerkstoff für pneuma tische Axiallager für Offenend-Spinnrotoren erhalten.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besitzt die Lagerplatte eine oder mehrere Öffnungen oder Bohrungen für den Durchtritt von Luft. Dadurch wird eine einfache und sichere Versorgung des Lagerspaltes mit Luft gewährlei stet. Mehrere solcher Bohrungen können dabei vorteilhaft in Form einer Kreislinie angeordnet sein. In besonders günstiger Weiterbildung der Erfin dung ist eine Drossel, günstigerweise aus einem Sinterwerkstoff, vorgese hen, die vor dem Eintritt der Luft in den Lagerspalt z. B. in der Luftzuführlei tung angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist das dem Spinnrotor gegen überliegende Ende des Rotorschaftes als Lagerfläche ausgebildet, die mit der Lagerplatte zusammenarbeitet. Günstig ist es aber ebenso möglich, die Rückseite des Bodens des Rotors oder Teile davon als Lagerfläche auszu bilden, wie dies in der deutschen Patentanmeldung 198 59 104.7 gezeigt ist. Entsprechend vorteilhaft ist die Ausgestaltung eines Spinnrotors mit einer Lagerfläche aus Polyimid wie in den übrigen Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zeichnerischen Darstellungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Offenend-Spinnvorrichtung im Schnitt;

Fig. 2A einen Schnitt durch das Axiallager;

Fig. 2B eine Draufsicht auf die Lagerplatte des Axiallagers;

Fig. 3 das freie Ende des Rotorschaftes;

Fig. 4 einen Rotorschaft mit einem Ansatz als Lagerfläche des Spinn rotors und

Fig. 5 eine alternative Ausführungsform des Axiallagers im Schnitt.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß ausgestaltete Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor gemäß der Erfindung im Schnitt gezeigt. Die wesentli chen Bestandteile der Offenend-Spinnvorrichtung sind der Spinnrotor 1 mit seinem Schaft 11 und dem Rotorteller 12, das Rotorgehäuse 2 mit der Ro torgehäuseabdichtung 21, der Lagerbock 3 mit einer Aufnahme 31 für das Axiallager 6 und einer Aufnahme 32 für die Lagerung der Stützscheiben 4, sowie die Stützscheiben 4 selbst, zur Aufnahme des Rotorschaftes 11. Fer ner sind das Antriebsmittel 5, ein Tangentialriemen, und das Axiallager 6 zur axialen Abstützung des Rotorschaftes 11 dargestellt. Der Rotorschaft 11 reicht mit seinem den Rotorteller 12 tragenden Ende in das Rotorgehäuse 2 durch die Bohrung der Rotorgehäusedichtung 21 hindurch. Das Axiallager 6 ist in einer Stellschraube 61 angeordnet und liegt dem freien Ende 111 des Rotorschaftes 11 gegenüber. Eine alternative Ausgestaltung des Axiallagers 6 anstelle der Stellschraube 61 ist in Fig. 5 gezeigt.

Die Aufnahme 31 für das Axiallager 6 besitzt eine Bohrung mit einem Gewin de, in das die Stellschraube axial einjustierbar eingeschraubt ist. Zur Fixie rung dient eine Kontermutter. Am anderen Ende der Stellschraube 61 ist der Anschluß 62 für die Zuführung der Druckluft zum Axiallager 6 angeordnet. Zwischen diesem und dem Schaftende 111 erstreckt sich der Lagerspalt 630. Auch von Spinnrotoren von gattungsgemäßen Offenend-Spinnvorrichtungen wird in bekannter Weise eine axiale Kraft aufgebracht, die sich über das frei en Ende 111 des Rotorschaftes 11 abstützt. Die axiale Kraft auf den Rotor bzw. Rotorschaft wird bei der in Fig. 1 gezeigten Offenend-Spinnvorrichtung durch in bekannter Weise schief gestellte Stützscheiben 4 aufgebracht. Ebenso gut ist es aber auch möglich, die axiale Kraftkomponente z. B. über einen schräg zum Rotorschaft verlaufenden Antriebsriemen oder auch eine schräg gestellte Andrück- oder Treibscheibe aufzubringen. Die Offenend- Spinnvorrichtung ist auf der Aufnahme 33, die Teil der dazugehörigen Spinnmaschine ist, befestigt.

Fig. 2A zeigt eine Stellschraube 61 und eine darin angeordnete Lagerplatte 63 eines erfindungsgemäßen aerostatischen Axiallagers 6. Zum Austritt der Luft in den Lagerspalt 630 besitzt die Lagerplatte 63 mehrere Bohrungen 7. Eine Drosselvorrichtung 8, die aus einem Sinterwerkstoff besteht, ist den Bohrungen vorgeschaltet, wodurch das Lager eine hohe Steifigkeit erhält, da die kurzen Luftsäulen in den Bohrungen 7 kaum kompressibel sind.

Fig. 2B zeigt die Lagerplatte 63 von Fig. 2A in der Draufsicht. Die Bohrun gen 7 sind auf einer Kreislinie im Abstand zum Mittelpunkt gleichmäßig ver teilt angeordnet. Die Lagerplatte 63 besteht aus Polyimid. Zur Verbesserung der Eigenschaften des Polyimids kann dieses mit einem oder mehreren Zu satzstoffen versetzt sein, die geeignet sind, die Eigenschaften des Lager werkstoffes zu verbessern. So ist es beispielsweise vorteilhaft, das Polyimid mit Graphit zu versetzen oder auch, in Verbindung mit Graphit, mit Teflon (Polytetrafluorethylen).

Die Lagerplatte 63 von Fig. 2B ist, wie aus Fig. 2A ersichtlich, in eine Boh rung der Stellschraube 61 eingepreßt. Die dabei auftretenden mechanischen Belastungen auf die Lagerplatte 63 kann diese aufgrund ihrer günstigen Werkstoffeigenschaften problemlos aufnehmen. Auch das Einpressen der Drossel 8 in die Lagerplatte kann durch deren Festigkeit ermöglicht werden.

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schaftende 111, das mit der Lagerplatte des Axiallagers zusammenarbeitet. Das Schaftende 111 be sitzt eine plangeschliffene Lagerfläche 115, die mit Polyimid beschichtet ist. Die Beschichtung besitzt dabei eine Dicke, so daß ihre günstigen Eigen schaften für ein aerostatisches Axiallager zum Tragen kommen können. Die derart ausgestaltete Lagerfläche arbeitet mit einer Lagerplatte eines entspre chenden Axiallagers zusammen, wobei die Lagerplatte in ihrer einfachsten Ausgestaltung eine Metallplatte sein kann, die mit einer oder mehreren Boh rungen 7, ähnlich Fig. 2B für den Zutritt von Luft in den Lagerspalt 630 aus gebildet ist.

Für das leichtere Austauschen des Spinnrotors besitzt das Schaftende 111 im Bereich der Fläche 115 einen etwas geringeren Durchmesser als der üb rige Rotorschaft. Dadurch kann der Rotorschaft beim Einsetzen in das Ro torlager der Offenend-Spinnvorrichtung leichter in den Keilspalt der Stütz scheiben 4 hineingeschoben werden.

Fig. 4 zeigt das freie Ende 111 eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ro torschaftes bei dem dieses einen Ansatz 113 trägt, der aus Polyimid besteht. Der Ansatz 113 ist über geeignete Verbindungsmittel, z. B. einen Klebstoff in das entsprechend vorbereitete Ende des Rotorschaftes eingefügt und befe stigt. Die Lagerfläche 115 ist ebenso wie die aus einer Beschichtung beste hende Lagerfläche 115 von Fig. 3 plan ausgebildet und mit einer geringen Rauhtiefe ausgestaltet. Dies gewährleistet zusammen mit dem Polyimid- Werkstoff, daß nur ein sehr geringer Verschleiß an der Lagerplatte mit der der Rotorschaft bzw. dessen Ansatz 113 zusammenarbeitet, auftritt.

Neben dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Ansatzes 113 kann dieser auch ohne Formschluß mit dem Schaft verbunden sein. Der An satz 113 ist in einem solchen Fall mit einer ebenen Fläche, auf der ebenso gestalteten Fläche des Rotorschaftendes aufgebracht. Die Befestigung kann dabei ebenfalls mittels eines Klebstoffs erfolgen.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer Aufnahme für ein Axiallager 6. Bei dieser Ausführungsform des Axiallagers 6 enthält die Aufnahme 31 kein Gewinde, sondern es wird die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung mittels einer nichtgezeigten Schraube am Maschinengestell über die Fläche 610 angeklemmt. Die Luftzufuhr für den Lagerspalt erfolgt, wie bei Fig. 1 ge zeigt, über den Anschluß 62. Die Lagerplatte 63 besitzt ebenfalls Bohrungen 7 für den Zutritt von Luft in den Lagerspalt. Unmittelbar vor den Bohrungen 7 ist eine Drossel 8 angeordnet, um die Steifigkeit des aerostatischen Axialla gers zu erhöhen. Die Lagerplatte 63 besitzt zur Aufnahme der Drossel 8 eine Bohrung, die die Drossel aufnimmt. Auf ihrer dem Rotorschaft zugewandten Seite besitzt die Lagerplatte 63 eine Verschleißanzeige 91, in Form einer kurzen Sacklochbohrung, die geeignet ist, den Verschleiß an der Lagerplatte 63 zu überwachen.

Claims

1. Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor (1), der über seinen Schaft (11) durch Stützscheiben (4) gelagert ist, auf den eine axial wir kende Kraft ausgeübt wird, und der sich über eine Lagerfläche (115) an einem aerostatischen Axiallager (6) axial abstützt, wobei die Lagerfläche (115) des Spinnrotors (1) mit der Lagerplatte (63) des Axiallagers zusam menwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (115) und/oder die Lagerplatte (63) aus einem Werkstoff aus Polyimid besteht.

2. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff im wesentlichen aus Polyimid besteht, das mit einem Zusatz versetzt ist.

3. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff aus Polyimid besteht, das mit Graphit versetzt ist.

4. Offenend-Spinnvorrichtung einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der prozentuale Anteil des Graphits im Werkstoff größer als 40% ist.

5. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff aus Polyimid besteht, das mit Teflon (PTFE) versetzt ist.

6. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff aus Polyimid besteht, das mit MoS₂ (Molybdändisulfid) versetzt ist.

7. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerplatte (63) eine oder mehre re Bohrungen (7) für den Durchtritt von Luft besitzt.

8. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (7) auf einer Kreislinie angeordnet sind.

9. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß vor der Bohrung (7), in Austrittsrichtung der Luft betrachtet, eine Drosselvorrichtung (8) zur Drosselung der Luftströmung angeordnet ist.

10. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung (8) aus einem permeablen, durch Sintern her gestellten Werkstoff besteht.

11. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnrotor (1) über einen Rotor schaft (11) gelagert ist und dieser mit seinem dem Spinnrotor (1) abge wandten Ende die Lagerfläche (115) des Spinnrotors (1) bildet.

12. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Rotorschaftes (11) einen Ansatz (113) aus Polyimid besitzt.

13. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnrotor (1) die Lagerfläche (115) trägt.

14. Spinnrotor mit einem Schaft (11), über den er gelagert wird, und mit einer Lagerfläche (115), über die sich der Spinnrotor (1) axial abstützt, nach ei nem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Spinnrotor (1) gegenüberliegende Ende des Rotorschaftes (11) die Lagerfläche bildet und diese aus dem Werkstoff Polyimid besteht.

15. Spinnrotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Spinnrotor (1) gegenüberliegende Ende des Rotorschaftes (11) einen An satz trägt, der eine Lagerfläche aus Polyimid besitzt.

16. Spinnrotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz aus Polyimid besteht.

17. Spinnrotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyimid mit einem oder mehreren Zusätzen versetzt ist.

18. nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Graphit, PTFE, MoS₂ oder ein Faserstoff zur Verbesserung der mechanischen Stabilität ist.