DE102008017714B4 - Rotary warehouse and textile machine with a rotary warehouse - Google Patents
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- F16C2340/00—Apparatus for treating textiles
- F16C2340/18—Apparatus for spinning or twisting
Abstract
Rotationslager mit einem stationären Lagerkörper (1) und einem Rotor (2), – wobei der Rotor (2) im stationären Lagerkörper (1) mittels zumindest eines Radiallagers (3) drehgelagert ist; und – wobei sich der Außenumfangsdurchmesser des Rotors (2) in Axialrichtung ändert; dadurch gekennzeichnet, – dass das als Gasdrucklager ausgebildete Radiallager (3) zwei in Axialrichtung voneinander beabstandete Radiallagerabschnitte (30, 32) aufweist, die jeweils mit Druckgas beaufschlagt sind, das in einen zugeordneten Lagerspalt (31, 33) einströmt; – dass zwischen den beiden Radiallagerabschnitten (30, 32) ein mit den Lagerspalten (31, 33) in Fluidverbindung stehender und so mit dem Druckgas versorgter Druckraum (5) gebildet ist, der zwischen dem Lagerkörper (1) und dem Rotor (2) im Bereich des sich ändernden Außenumfangsdurchmessers des Rotors (2) gelegen ist, so dass das Druckgas in Axialrichtung auf den Rotor einwirkt, um eine einer externen Axialkraft (F2, F3) entgegengesetzt wirkende axiale Stützkraft (F1) auf den Rotor (2)...Rotary bearing with a stationary bearing body (1) and a rotor (2), - wherein the rotor (2) in the stationary bearing body (1) by means of at least one radial bearing (3) is rotatably mounted; and - wherein the outer peripheral diameter of the rotor (2) changes in the axial direction; characterized in that - designed as a gas pressure bearing radial bearing (3) has two axially spaced radial bearing sections (30, 32), which are each acted upon with compressed gas, which flows into an associated bearing gap (31, 33); That between the two radial bearing sections (30, 32) with the bearing gaps (31, 33) in fluid communication and thus supplied with the compressed gas pressure chamber (5) is formed between the bearing body (1) and the rotor (2) in Is located portion of the changing outer diameter of the rotor (2), so that the compressed gas acts in the axial direction of the rotor to an external axial force (F2, F3) oppositely acting axial support force (F1) on the rotor (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Rotationslager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft weiterhin eine Textilmaschine mit rotierenden Ringen, wobei der jeweilige rotierende Ring von einem Rotor eines erfindungsgemäßen Rotationslagers gebildet ist.The invention relates to a rotary bearing according to the preamble of
Rotationslager mit einem stationären Lagerkörper und einem Rotor werden bei vielen Anwendungen sich ändernden Axialkräften unterworfen. Dabei kann es aufgrund der Veränderung der axialen Stützkräfte im Lager bei klassischen Gleit- oder Wälzlagern zur Axiallagerung zu einer unerwünschten Veränderung der Lagerreibung kommen. Eine derartige Veränderung der Lagerreibung kann durch das Vorsehen von Axialluftlagern vermieden werden. Beim Vorsehen von Luftlagern oder anderen Fluidlagern kann es erforderlich sein, den Rotor mittels einer Reibungsbremse abzubremsen. Insbesondere beim Auftreten sehr hoher Drehzahlen wird die Standzeit eines derartig gebremsten Rotationslagers dadurch beschränkt, dass eine Abnutzung der Bremsflächen die Bremskraft und damit die Wirkung der Bremse im Laufe der Zeit reduziert.Rotary bearings with a stationary bearing body and a rotor are subjected to varying axial forces in many applications. It may come due to the change in the axial support forces in the bearing in classic sliding or rolling bearings for axial bearing to an undesirable change in the bearing friction. Such a change in the bearing friction can be avoided by the provision of axial air bearings. When providing air bearings or other fluid bearings, it may be necessary to decelerate the rotor by means of a friction brake. In particular, when very high speeds, the life of such a braked rotation bearing is limited by the fact that wear of the braking surfaces reduces the braking force and thus the effect of the brake over time.
Insbesondere bei Textilmaschinen, beispielsweise bei Ringspinnmaschinen, ist es erforderlich, dass der Fadenführungsrotor mit sehr hohen Drehzahlen umlaufen können muß, wobei eine konstante Fadenzugkraft gewährleistet sein muß.In particular, in textile machines, such as ring spinning machines, it is necessary that the yarn guide rotor must be able to rotate at very high speeds, with a constant yarn tension must be guaranteed.
Aus der
Die
Die
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Rotationslager anzugeben, das die Kompensation konstanter und vorzugsweise auch unterschiedlich großer externer Axialkräfte ermöglicht, ohne dass sich dabei die innere Lagerreibung ändert.Object of the present invention is to provide a generic rotary bearing, which allows the compensation of constant and preferably different sized external axial forces, without thereby changing the internal bearing friction.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, eine Textilmaschine mit rotierenden Ringen anzugeben, bei der eine konstante Fadenzugkraft auch bei längerer Betriebsdauer und reduziertem Wartungsaufwand gewährleistet werden kann.It is a further object of the invention to provide a textile machine with rotating rings, in which a constant yarn tension can be ensured even with prolonged service life and reduced maintenance.
Die das Rotationslager betreffende Aufgabe wird gelöst von einem Rotationslager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The object relating to the rotary bearing is achieved by a rotary bearing having the features of
Durch die konstante Einstellung des auf den Rotor einwirkenden Druckes im Druckraum und den sich in Axialrichtung ändernden Außenumfang des Rotors übt der Druck im Druckraum eine konstante axiale Stützkraft auf den Rotor aus. Diese konstante Axialkraft stützt den Rotor am Lagerkörper gegen die in Axialrichtung wirkende konstante externe Kraft auch bei auftretendem Verschleiß ab.Due to the constant adjustment of the pressure acting in the pressure chamber on the rotor and the outer circumference of the rotor changing in the axial direction, the pressure in the pressure chamber exerts a constant axial support force on the rotor. This constant axial force supports the rotor on the bearing body against the constant external force acting in the axial direction, even when occurring wear.
Die Positionierung des Druckraums zwischen den beiden Radiallagerabschnitten ermöglicht es, das durch die Gasaustrittsdüsen in den Lagerspalt zwischen der Lagerfläche des stationären Lagerkörpers und der zugeordneten Lagerfläche des Rotors gelegenen Lagerspalt eintretende Druckgas zu dem im Bereich des Lagerspalts gelegenen Druckraum zu führen und durch den Druckfluidauslass, in dem eine im Durchlassquerschnitt veränderbare Drossel vorgesehen sein kann, abzuführen. Der Teil des Lagerspalts seitlich des Druckraums bildet dabei den Druckfluideinlass in den Druckraum.The positioning of the pressure space between the two radial bearing sections makes it possible to guide the compressed gas entering through the gas outlet nozzles in the bearing gap between the bearing surface of the stationary bearing body and the associated bearing surface of the rotor to the pressure chamber located in the region of the bearing gap and through the pressure fluid outlet, in the one in the passage cross section variable throttle can be provided to dissipate. The part of the Storage gap on the side of the pressure chamber forms the pressure fluid inlet into the pressure chamber.
Vorzugsweise ist die Stützkraft über eine Steuerung des Druckes im Druckraum veränderbar, so dass sich die abstützbare Axialkraft proportional zur Änderung des Druckes im Druckraum ändert. Eine sich ändernde externe Kraft kann so über die Änderung des Druckes im Druckraum kompensiert werden, so dass die Lage des Rotors in Axialrichtung relativ zum stationären Lagerkörper gleich bleibt.Preferably, the support force is variable via a control of the pressure in the pressure chamber, so that the supportable axial force changes in proportion to the change in pressure in the pressure chamber. A changing external force can be compensated so by the change in pressure in the pressure chamber, so that the position of the rotor in the axial direction relative to the stationary bearing body remains the same.
Vorzugsweise weist der Druckraum zumindest einen Druckfluideinlass und zumindest eine Druckfluidauslass auf, wobei zur Steuerung des Druckes im Druckraum eine in ihrem Durchlassquerschnitt veränderbare Drossel im Druckfluidauslass vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, durch gezielte Veränderung des Durchlassquerschnitts der Drossel den Druck im Druckraum und damit die Stützkraft im Lager zu steuern.Preferably, the pressure chamber has at least one pressure fluid inlet and at least one pressure fluid outlet, wherein a throttle variable in its passage cross-section is provided in the pressure fluid outlet for controlling the pressure in the pressure chamber. This refinement makes it possible to control the pressure in the pressure chamber and thus the support force in the bearing by deliberately changing the passage cross section of the throttle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Außenumfang des Rotors im Bereich des Radiallagers zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet, wobei sich der Durchmesser des Außenumfangs in Axialrichtung in Richtung der Stützkraft vergrößert. Durch die konische Ausbildung des Außenumfangs des Rotors bewirkt der auf den Außenumfang des Rotors einwirkende Druck im Druckraum eine axiale Kraftkomponente, die die Stützkraft für den Rotort bildet.In an advantageous embodiment of the invention, the outer circumference of the rotor in the region of the radial bearing is at least partially conical, wherein the diameter of the outer circumference increases in the axial direction in the direction of the supporting force. Due to the conical design of the outer circumference of the rotor, the pressure acting on the outer circumference of the rotor pressure in the pressure chamber causes an axial force component, which forms the supporting force for the rotor location.
Vorzugsweise vergrößert sich der Außendurchmesser des Rotors im Bereich des Radiallagers stufenartig, wobei ein erster Außenumfangsabschnitt des Rotors mit größerem Durchmesser in Richtung der Stützkraft hinter einem zweiten Außenumfangsabschnitt des Rotors mit kleinerem Durchmesser vorgesehen ist und wobei zwischen dem ersten Außenumfangsabschnitt und dem zweiten Außenumfangsabschnitt eine ringförmige Stützfläche ausgebildet ist, gegen die die Stützkraft wirkt. Der Druck des Druckfluids im Druckraum wirkt unmittelbar gegen die ringförmige Stützfläche und erzeugt so die Stützkraft.Preferably, the outer diameter of the rotor in the region of the radial bearing increases in steps, wherein a first outer peripheral portion of the rotor with a larger diameter in the direction of the supporting force behind a second outer peripheral portion of the rotor with a smaller diameter is provided and wherein between the first outer peripheral portion and the second outer peripheral portion of an annular support surface is formed, against which the support force acts. The pressure of the pressure fluid in the pressure chamber acts directly against the annular support surface and thus generates the supporting force.
Vorzugsweise ist das Axiallager durch ein Luftlager gebildet. Auch das Radiallager ist bevorzugt durch ein Luftlager gebildet. Das Luftlager kann dabei eine Vielzahl von mittels eines hochenergetischen Strahls, beispielsweise eines Lasers, gebohrte Austrittsöffnungen für die Luft beziehungsweise für das Gas in der Lagerfläche aufweisen.Preferably, the thrust bearing is formed by an air bearing. The radial bearing is preferably formed by an air bearing. The air bearing can have a multiplicity of outlet openings for the air or for the gas in the storage area drilled by means of a high-energy jet, for example a laser.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung enthält jeder der beiden Radiallagerabschnitte zumindest eine Druckgaszuführung und eine Mehrzahl von auf der zugeordneten Lagerfläche in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Gasaustrittsdüsen enthält. Auf diese Weise sind zwei sehr wirksame axial voneinander beabstandete Abstützbereiche für den Rotor gebildet.In a particularly advantageous embodiment, each of the two radial bearing sections contains at least one compressed gas supply and a plurality of distributed on the associated bearing surface in the circumferential direction arranged gas outlet nozzles. In this way, two very effective axially spaced support areas for the rotor are formed.
Vorzugsweise ist der Druckraum im Bereich der ringförmigen Stützfläche des Rotors mit bevorzugt stufenartig sich vergrößerndem Durchmesser gelegen, wobei die ringförmige Stützfläche zumindest einen Teil einer axialen Begrenzungswandung für den Druckraum bildet. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform, bei der die Innenumfangsfläche des stationären Lagerkörpers in umgekehrter Weise abgestuft ausgebildet ist, wird zwischen der entsprechenden Stützfläche in der Innenumfangsfläche des stationären Lagerkörpers und der ringförmigen Stützfläche in der Lagerfläche des Rotors die axiale Erstreckung des Druckraums bestimmt. Durch die ringförmigen, sich vorzugsweise radial erstreckenden Stützflächen wird eine optimale Übertragung der Druckkraft auf den Rotor ermöglicht.Preferably, the pressure chamber is located in the region of the annular support surface of the rotor with a preferably step-like enlarging diameter, wherein the annular support surface forms at least part of an axial boundary wall for the pressure chamber. In this preferred embodiment, in which the inner peripheral surface of the stationary bearing body is formed in a reverse stepped manner, the axial extent of the pressure space is determined between the corresponding support surface in the inner peripheral surface of the stationary bearing body and the annular support surface in the bearing surface of the rotor. By the annular, preferably radially extending support surfaces an optimal transmission of the pressure force on the rotor is made possible.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Rotationslagers der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Bremsvorrichtung für den Rotor vorgesehen ist, die eine entgegengesetzt zur Stützkraft in Axialrichtung gerichtete Bremskraft auf den Rotor aufbringt. Diese Bremskraft kann insbesondere dazu dienen, bei einem gasgelagerten Rotor eine für den Einsatzzweck erforderliche Bremswirkung auf den Rotor auszuüben und diese Bremswirkung über eine Veränderung der vom Druck ausgeübten Stützkraft zu steuern.A further preferred embodiment of the rotation bearing of the invention is characterized in that a braking device for the rotor is provided, which applies a braking force directed in the axial direction against the supporting force to the rotor. This braking force can be used, in particular, to exert a braking effect on the rotor required for the purpose of a gas-bearing rotor and to control this braking effect via a change in the supporting force exerted by the pressure.
Vorzugsweise wird die Bremskraft von zumindest einem auf eine Stirnfläche des Rotors drückenden Bremselement ausgeübt. Tritt bei einem derartigen auf den Rotor mechanisch einwirkenden Bremselement ein Verschleiß am Rotor oder am Bremselement auf, so wird zur Vermeidung des Nachlassens der Bremswirkung aufgrund des Verschleißes der Rotor aufgrund des konstanten Drucks im Druckraum automatisch in Axialrichtung nachgeführt, um so die Bremskraft trotz Verschleißes konstant zu halten.Preferably, the braking force is exerted by at least one braking element pressing against an end face of the rotor. Occurs in such a mechanically acting on the rotor brake element wear on the rotor or on the brake element, so to avoid the release of the braking effect due to the wear of the rotor due to the constant pressure in the pressure chamber automatically tracked in the axial direction, so the braking force despite wear constant to keep.
Vorzugsweise ist das Bremselement ein Bremsring, der in Reibeingriff mit der Stirnfläche des Rotors steht. Diese Ausgestaltungsform sorgt für ein über den Umfang gleichmäßiges Aufbringen der Bremskraft auf den Rotor.Preferably, the brake element is a brake ring, which is in frictional engagement with the end face of the rotor. This embodiment provides a uniform over the circumference applying the braking force to the rotor.
Der die Textilmaschine betreffende Teil der Aufgabe wird gelöst durch eine Textilmaschine, die vorzugsweise eine Spinn- oder Zwirnmaschine ist, mit rotierenden Ringen, wobei der jeweilige rotierende Ring von einem Rotor eines Rotationslagers gemäß der Erfindung gebildet ist und wobei der Rotor als Fadenführungsrotor ausgebildet ist und an seinem Innenumfang zumindest einen Fadenführer aufweist. Bei einer derartigen Textilmaschine können aufgrund des Vorsehens des erfindungsgemäßen Rotors, der sehr hohe Drehzahlen zuläßt, sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten gefahren werden.The textile machine part of the problem is solved by a textile machine, which is preferably a spinning or twisting machine, with rotating rings, wherein the respective rotating ring is formed by a rotor of a rotary bearing according to the invention and wherein the rotor is designed as a yarn guide rotor and has at least one thread guide on its inner circumference. In such a textile machine can due to the provision of the According to the invention rotor, which allows very high speeds, very high processing speeds are driven.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:The invention will be explained in more detail by way of examples with reference to the drawing; in this shows:
In
Der Druckraum
Ein deckelartiges Gehäuseteil
Der Rotor
In
Am ersten Außenumfangsabschnitt
Der stationäre Lagerkörper
Weiterhin weist der stationäre Lagerkörper
Zwischen den beiden Radiallagerabschnitten
Der Druckraum
Das als Fluidlager, im gezeigten Beispiel als Luftlager, ausgebildete Radiallager
Auf die gleiche Weise ist im Bereich der Lagerfläche
Die erste Ringnut
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Rotationslagers wird nun anhand der
Von der Druckfluidquelle, die im gezeigten Beispiel die Druckluftquelle Q ist, wird Druckluft in Richtung der gestrichelten Pfeile durch den ersten Druckluftanschluss
Das auf die Stirnfläche
Tritt an den miteinander in Reibeingriff stehenden Bremsflächen
Ist die Drossel
Auch eine am Fadenführer
Das in den
Alternativ ist es auch möglich, an den Druckfluidauslass
Die
Obwohl das erfindungsgemäße Rotationslager im gezeigten Beispiel in einem Spinnring oder Zwirnring einer Textilmaschine angewendet wird, ist die Verwendung des Rotationslagers nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Das erfindungsgemäße Rotationslager ist vielfältig auch in anderen Anwendungen einsetzbar, bei denen eine externe Axialkraft einstellbar oder verstellbar abgestützt werden muss.Although the rotary bearing according to the invention in the example shown in a spinning ring or twist ring of a textile machine is applied, the use of the rotary bearing is not limited to this application. The rotary bearing according to the invention can be used in many applications in other applications in which an external axial force must be adjustable or adjustable supported.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.The invention is not limited to the above embodiment, which merely serves to generally explain the essence of the invention. Within the scope of protection, the device according to the invention may also assume other than the above-described embodiments. In this case, the device may in particular have features that represent a combination of the respective individual features of the claims.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.Reference signs in the claims, the description and the drawings are only for the better understanding of the invention and are not intended to limit the scope.
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