DE10111331C2

DE10111331C2 - Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors

Info

Publication number: DE10111331C2
Application number: DE10111331A
Authority: DE
Inventors: Roland Fietz
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: CH695269A5; US6739117B2; US20020152737A1; DE10111331A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung befasst sich mit einer Stützscheibe für die Lagerung eines Offenend-Spinnrotors mit einem Nabenring und einem auf den Außenumfang des Nabenrings angeordneten Stützring aus polymerem Werkstoff mit einer Lauffläche für den Rotor. Die Entwicklung von Offenend-Spinnmaschinen hat zu einer stetigen Erhöhung der Rotordrehzahlen geführt. Um die dadurch gestiegenen und noch steigenden Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit der Stützscheiben aus polymerem Werkstoff zu erfüllen, werden immer härtere und temperaturbeständigere Materialvarianten eingesetzt. Die zunehmende Härte des polymeren Werkstoffs verschlechtert jedoch seine Dämpfungseigenschaften, d. h. die Dämpfung wird geringer.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Stützscheibe der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die bei Einsatz eines härteren Materials verringerte Dämpfung der Stützscheibe ausgeglichen bzw. sogar verbessert wird und gleichzeitig Vorteile in Bezug auf die Erwärmung und damit Temperaturbeständigkeit der Stützscheibe erreicht werden.

Stand der Technik

In der US 4,667,464 wird die Laufseite des Stützrings mit einer umlaufenden Nut versehen, wodurch auch eine erhöhte Erwärmung in dem Zentralbereich des Stützrings vermieden werden soll. Durch die umlaufende Ringnut soll eine Verbesserung der Wärmeabfuhr erreicht werden, so dass die Gefahr eines Wärmestaus innerhalb des Stützrings reduziert wird. Diese Lösung führt jedoch nicht in jeder Beziehung zu den gewünschten Resultaten.

Eine Verbesserung soll durch eine Ausführungsform, wie sie in der DE 197 19 791 A1 gezeigt ist, erreicht werden, die zwei Ringnuten hat. Die Ringnuten haben zwar durch die Unterbrechung des Belags an seiner Lauffläche eine positive Wirkung auf das elastische Verhalten des Stützrings, sie verringern jedoch die Auflagefläche für den Rotor. Dadurch entsteht eine erhöhte Flächenpressung, so dass eine mit Ringnuten versehene Lauffläche stärker beansprucht wird als eine zylindrische Lauffläche ohne Ringnuten.

Durch die DE 199 08 922 A1 ist auch schon eine Stützscheibe bekannt geworden, bei der die äußersten seitlichen Enden des Stützrings Ansätze haben, mit denen sie an den äußeren seitlichen Bereichen des Nabenrings zur Anlage kommen. Der Stützring hat, im Querschnitt gesehen, eine bauklammerartige Form mit zwei seitlichen, von den jeweiligen Enden eines Brückenteils ausgehenden und radial sowie axial nach innen gerichteten Klammerankern.

Darstellung der Erfindung

Durch die Erfindung soll eine verbesserte Dämpfungseigenschaft, insbesondere bei härteren polymeren Materialien für den Stützring, eine geringere Flächenpressung und Wärmeentwicklung am Stützringbelag durch Ausnutzung der maximal möglichen Auflagefläche und gleichzeitig eine gute Abfuhr der Walkarbeitswärme aus dem Belag durch eine Vergrößerung seiner Oberfläche erreicht werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei einer Stützscheibe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, dass der Stützring an wenigstens einer seiner axialen Stirnseiten mit wenigstens einem lippenförmigen Vorsprung versehen ist, der durch eine umlaufende Nut in der Stirnseite des Stützrings gebildet ist. Es zeigt sich, dass durch die Veränderung der geometrischen Gestalt des Stützrings erhebliche Vorteile an der Stützscheibe erreicht werden können.

Der bzw. die Vorsprünge werden vorzugsweise mit einer nach außen sich verjüngenden Form ausgeführt. Durch die hohen Drehzahlen der Stützscheibe und die daraus resultierenden Zentrifugalkräfte werden die Vorsprünge im Durchmesser leicht aufgedehnt und tragen dadurch teilweise zunächst den Rotor. Hierdurch wird der, normalerweise thermisch und dynamisch stark beanspruchte, mittlere Bereich des Stützrings entlastet. Gleichzeitig können die im Verhältnis zum Gesamtstützring dünneren lippenförmigen Vorsprünge relativ gut das elastische Materialverhalten des Werkstoffs nutzen und dämpfend auf den Rotorlauf wirken. Die lippenförmigen Vorsprünge können im Verhältnis zum Gesamtstützring relativ dünn ausgeführt werden, so dass die durch Deformationsenergie und Biegewechselbeanspruchung eingebrachte Erwärmung verhältnismäßig gering ist. Das Wechselspiel von Aufweitung durch Zentrifugalkräfte und partielles Zurückdrücken durch den Rotor führt außerdem zu einer Ventilationswirkung und somit zu einem erhöhten Luftstrom im Bereich der Vorsprünge, was eine Art Kühlwirkung zur Folge hat. Der grundsätzliche Erfindungsgedanke kann durch unterschiedliche geometrische Ausgestaltung des Stützrings zur Geltung gebracht werden. So ist es möglich, die Lauffläche für den Rotor plan auszubilden. Um die Aufweitung der Vorsprünge noch zu unterstützen, kann im anderen Fall die Lauffläche für den Rotor konkav ausgebildet sein.

Die lippenförmigen Vorsprünge können über die axialen Stirnseiten des Stützrings hinausstehen.

Eine maschinell günstig herstellbare Variante sieht vor, dass der bzw. die Vorsprünge durch eine in der Stirnseite des Stützrings umlaufenden Nut gebildet wird. Einerseits wird durch die Nut der Vorsprung gebildet und andererseits wird die für die Befestigung des Stützrings am Nabenring erforderliche Stützringfläche beibehalten. Die Nut selbst kann eine unterschiedliche Form haben, sie wird jedoch im Querschnitt gesehen bevorzugt V-förmig mit einer muldenförmigen Abrundung am Nutboden ausgeführt. Hierdurch werden abrupte oder scharfkantige Übergänge im Nutbereich vermieden.

Als Material für den Stützring wird ein polymerer Wirkstoff vorzugsweise Polyurethan genommen, dessen Härte ≧ 95° Shore A Härte ist.

So kann der Nabenring im Kopfbereich Ω-förmig, T-förmig oder V-förmig ausgebildet sein. Auch ist es möglich, den Nabenring im Kopfbereich mit Einstichen zur Aufnahme von Ankerbeinen des Stützrings auszugestalten. Möglich sind auch axiale Bohrungen um den Stützring am Nabenring zu verankern.

Es ist vorteilhaft, wenn der Nabenring aus einem metallischen Werkstoff insbesondere aus Aluminium hergestellt wird. Ein Kunststoff, der eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, kann ebenfalls eingesetzt werden. Weiterhin wäre ein Verbundmaterial z. B. Kunststoff-Metall denkbar.

Die geometrische Form des Stützrings wird in ihrem Querschnitt vorteilhaft so ausgestaltet, dass der Stützring in seinem mittleren, vom Kopfbereich des Nabenrings abgestützten Teil eine gleichbleibende Belagsdicke hat. Hierdurch wird eine schnelle und gleichmäßige Abfuhr von Wärme in den metallischen Nabenring erreicht.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In den beiliegenden Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele für die Ausbildung des Stützrings dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt einen Stützring am Nabenring anliegend an einem Rotor,

Fig. 2 im Schnitt: einen Stützring an einem Nabenring mit Nierenförmigem Kopfteil,

Fig. 3 einen Stützring im Schnitt mit einem T-förmig ausgebildeten Kopfteil des Nabenrings,

Fig. 4 den Stützring im Schnitt an einem Nabenring mit Bohrungen zur Verankerung des Stützrings

Fig. 5 den Stützring im Schnitt mit angesetzten Ankerbeinen und

Fig. 6 den Stützring im Schnitt mit Ankerbeinen und einer V-förmigen Ausgestaltung des Kopfteils des Nabenrings.

Ausführung der Erfindung

Die Ausgestaltung von Stützscheiben für die Lagerung von Rotoren an Offen end-Spinnrotoren ist an sich bekannt. Deshalb wird in den nachstehenden Figuren lediglich der Bereich der Stützscheiben dargestellt, der vom Erfindungsgedanken umfasst wird. So ist in der Fig. 1 der Stützring 1 mit dem zugehörigen Kopfbereich 2 des Nabenrings 3 im Querschnitt gezeigt. Stützring 1 und Nabenring 3 bilden gemeinsam die Stützscheibe für die Lagerung des Rotors 4. Der Rotor 4 liegt mit seiner Oberfläche an der Lauffläche 5 des Stützrings 1 an. Die Lauffläche 5 ist im vorliegenden Fall leicht konkav ausgebildet. Die Verankerung des Stützrings 1 am Nabenring 3 wird durch die Ω-förmige Ausbildung im Kopfbereich 2 des Nabenrings unterstützt. Ansonsten ist der Stützring 1 mit dem Nabenring 3 durch Vulkanisation verbunden. An seinen beiden axialen Stirnseiten 6 ist der Stützring 1 mit den lippenförmigen Vorsprüngen 7 versehen. Die Vorsprünge 7 entstehen dadurch, dass in die Stirnseiten 6 des Stützrings 1 die umlaufenden Nuten 8 eingebracht sind. Die Vorsprünge 7 haben eine sich nach außen verjüngende Form. Durch die Form der Vorsprünge 7 und auch der Lauffläche 5 wird eine sehr gute Lagerung des Rotors 4 erreicht.

Die in der Fig. 2 dargestellte Ausbildung von Stützring 1 und Nabenring 3 entspricht in den Grundzügen der Ausbildung nach der Fig. 1 mit der Abweichung, dass der Kopfbereich 2 des Nabenrings 3 eine nierenförmige Gestalt hat. Dadurch kann die Laufseite des Stützrings 1 in seinem mittleren vom Kopfbereich 2 des Nabenrings 1 abgestützten Teil 9 mit einer gleichbleibenden Belagsdicke 10 ausgeführt werden.

Auch bei einer Gestaltung des Kopfbereichs 2 wie sie in der Fig. 3 gezeigt ist, kann eine gleichbleibende Belagsdicke 10 im abgestützten Teil 9 verwirklicht werden. In dieser Ausgestaltung ist die elastische Lauffläche 11 des Stützrings 1 plan ausgebildet.

Bei der Fig. 4 liegt ebenfalls eine plane Ausgestaltung der Lauffläche 11 vor. Der abgestützte Teil 9 hat die gleichbleibende Belagsdicke 10. Die Verankerung des Stützrings 1 am Nabenring 3 wird durch die im Nabenring 3 vorhandenen Bohrungen 12 hergestellt, die mit dem Polymer des Stützrings 1 ausgefüllt sind. Die Vorsprünge 7 werden durch die Nuten 8 in den Stirnseiten 6 des Stützrings 1 hergestellt. Wie in allen anderen Beispielen sind die Nuten 8 V-förmig ausgebildet und mit einem muldenartigen Nutboden 13 versehen.

Die Fig. 5 zeigt eine Stützscheibe, bei der der Kopfbereich 2 des Nabenrings 3 mit den Einstichen 14 versehen ist. Die Einstiche 14 sind ringförmig am Nabenring 3 angebracht und haben radial nach innen einen erweiterten Querschnitt. Dadurch wird eine besonders gute Verankerung der am Stützring 1 vorhandenen Ankerbeine 15 erreicht. Die Lauffläche 11 ist plan ausgeführt und an jeder Seite des Stützrings 1 sind die Vorsprünge 7 vorhanden, die durch die Nuten 8 in den Stirnseiten 6 hergestellt sind.

Die geometrische Form von Stützring 1 und Nabenring 3 der Fig. 6 entspricht im Wesentlichen der Ausbildung nach der Fig. 5 mit der Abweichung, dass das Kopfteil 2 einen schwalbenschwanzartigen Ausläufer 16 hat, der im abgestützten Teil 9 an der Laufseite des Stützrings 1 die Anbringung einer gleichbleibenden Belagsdicke 10 ermöglicht.

Claims

1. Stützscheibe für die Lagerung eines Offenend-Spinnrotors mit einem Nabenring und einem auf dem Außenumfang des Nabenrings angeordneten Stützring aus polymerem Werkstoff mit einer Lauffläche für den Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (1) an wenigsten einer seiner axialen Stirnseiten (6) wenigstens einen lippenförmigen Vorsprung (7) aufweist, der durch eine umlaufende Nut (8) in der Stirnseite (6) des Stützrings (1) gebildet ist.

2. Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (7) eine nach Außen sich verjüngende Form hat.

3. Stützscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (11) für den Rotor (4) plan ist.

4. Stützscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (5) für den Rotor (4) konkav ausgebildet ist.

5. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (8) V-förmig ausgebildet ist und einen muldenartigen Nutboden (13) hat.

6. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (1) aus polymerem Werkstoff, vorzugsweise Polyurethan mit einer Härte ≧ 95° Shore AHärte besteht.

7. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenring (3) im Kopfbereich (2) im wesentlichen Ω-förmig ausgebildet ist.

8. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenring (3) im Kopfbereich (2) T-förmig ausgebildet ist.

9. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenring (3) im Kopfbereich (2) V-förmig ausgebildet ist.

10. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenring (3) im Kopfbereich (2) Einstiche (14) zur Aufnahme von Ankerbeinen (15) des Stützrings (1) hat.

11. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenring (3) im Kopfbereich (2) zusätzliche axiale Bohrungen (12) zur Verankerung des Stützrings (1) hat.

12. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenring (1) aus metallischem Werkstoff, vorzugsweise Aluminium oder einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht.

13. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufseite des Stützrings (1) in seinem mittleren, vom Kopfbereich (2) des Nabenrings (1) abgestützten Teils (9) eine gleichbleibende Belagsdicke (10) hat.