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Die Erfindung betrifft eine Lagerungseinheit für hohe Drehzahlen, insbesondere für einen Spinnrotor einer Offenend-Spinnvorrichtung, mit einem Lagergehäuse, in dem eine mittels zwei Wälzlagern gelagerte Welle angeordnet ist, wobei die Welle und das Lagergehäuse Laufbahnen für Wälzkörper aufweisen, und wobei die Welle eine Fläche aufweist, die eine Lauffläche zum Antreiben der Welle durch einen Tangentialriemen bildet.
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Eine Lagerungseinheit dieser Art wird auch als „Kugellagerzapfen” bezeichnet und ist aus der
DE 10 2008 010 366 A1 bekannt. Bei dem bekannten Kugellagerzapfen ragt die Welle mit beiden Enden aus dem Lagergehäuse heraus. Auf dem einen Ende der Welle ist ein Rotorteller des Spinnrotors angeordnet. Das andere Ende der Welle enthält eine Lauffläche für einen Tangentialriemen.
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Beide Enden der Welle müssen aus dem Lagergehäuse herausragen. Die Welle hat deshalb eine relativ große Länge. Dies ist für die Belastung der Wälzlager ungünstig. Außerdem ist die Biegebeanspruchung der Welle durch die Anpresskraft des Tangentialriemens relativ groß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lagerungseinheit zu schaffen, die für noch höhere Drehzahlen geeignet ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die als Lauffläche dienende Fläche der Welle zwischen zwei Laufbahnen für Wälzkörper angeordnet ist, und dass das Lagergehäuse wenigstens eine dieser Fläche zugeordnete Öffnung aufweist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung braucht die Welle mit ihrem dem Rotorteller des Spinnrotors abgewandten Ende nicht aus dem Lagergehäuse herauszuragen. Die Gesamtlänge der Welle lässt sich verringern. Die kritische Drehzahl der Lagerungseinheit, unterhalb derer die Betriebsdrehzahl liegen muss, lässt sich dadurch erhöhen. Die Öffnung im Lagergehäuse ermöglicht einen direkten Antrieb der Welle durch den Tangentialriemen. Die Fläche an der Welle kann gleichzeitig als eine Bremsfläche zum Bremsen der Welle dienen. Die Öffnung in der Lagerungseinheit ermöglicht es, der Bremsfläche eine Bremsbacke zum Bremsen der Welle zuzustellen. Die Biegebeanspruchung der Welle durch die Anpresskraft des Tangentialriemens wird erheblich vermindert, da sich die Lauffläche des Tangentialriemens zwischen den beiden Wälzlagern befindet.
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Es ist vorteilhaft, dass sich die Öffnung im Lagergehäuse im Querschnitt durch die Welle gesehen, über einen Umfangsbereich erstreckt, der einen Winkel um die Wellenachse von wenigstens 180° einschließt. Die Öffnung ist dadurch ausreichend groß, um ein Anpressen des Tangentialriemens an die Welle zwischen den beiden Wälzlagern zu ermöglichen. Die Lauffläche für den Tangentialriemen dient gleichzeitig als Bremsfläche. Zum Bremsen der Welle wird der Bremsfläche eine Bremsbacke zugestellt. Es ist vorteilhaft, dass die Öffnung im Lagergehäuse einen Winkel von etwa 220° bis 270° einschließt, um genügend Freiraum für die Bremsbacke zu gewähren. Durch einen Winkel unter 270° wird gleichzeitig sichergestellt, dass die Stabilität der Lagerungseinheit nicht unzulässig beeinträchtigt ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das Lagergehäuse eine Öffnung für einen Tangentialriemen und eine Öffnung für eine Bremsbacke aufweist. Das Lagergehäuse weist also zwei getrennte Öffnung auf. Es ist vorteilhaft, dass sich die beiden Öffnungen im Querschnitt durch die Welle gesehen im Wesentlichen gegenüber liegen. Es wird dadurch eine im Querschnitt symmetrische Gestaltung des Lagergehäuses möglich, die eine besonders gute Stabilität und Präzision gewährleistet.
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In der mehr als 35 Jahre alten
DE 24 11 236 A1 wird eine Lagereinheit für einen Spinnrotor beschrieben, die eine Öffnung für einen Riemen aufweist. Die
DE 24 11 236 A1 zeigt jedoch keinen Kugellagerzapfen und ist somit gattungsfremd. Die konstruktive Ausgestaltung ist in keinster Weise mit einem heutzutage eingesetzten Kugellagerzapfen vergleichbar, wie er beispielsweise aus der
DE 10 2008 010 366 A1 bekannt ist.
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Ein weiteres Problem bei dem bekannten Kugellagerzapfen der
DE 10 2008 010 366 A1 besteht darin, dass sich der Durchmesser der Welle aufgrund der hohen Biegebeanspruchung nicht weiter verkleinern lässt. Um beispielsweise eine Drehzahl eines Spinnrotors von 100.000 1/min zu erreichen ist daher eine sehr hohe Geschwindigkeit des Tangentialriemens notwendig.
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Bei der erfindungsgemäßen Lagerungseinheit kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Durchmesser der Welle im Bereich der Lauffläche für den Tangentialriemen kleiner als 9 mm sein. Besonders vorteilhaft weist die Welle im Bereich der Lauffläche einen Durchmesser von 7,5 mm bis 8,5 mm auf. Durch den verkleinerten Wellendurchmesser kann bei gleichbleibender Drehzahl der Welle die Geschwindigkeit des Tangentialriemens reduziert werden. Es ist vorteilhaft, wenn der Außendurchmesser des Lagergehäuses ebenfalls verkleinert wird und kleiner als 22 mm ist. Besonders vorteilhaft weist das Lagergehäuse einen Außendurchmesser von 20 mm bis 21 mm auf. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich gleichzeitig die Umlaufgeschwindigkeit der Wälzkörper reduziert. Neben dem Biegemoment in der Welle wird auch die Belastung der Wälzlager durch die zwischen zwei Laufbahnen angeordnete Lauffläche verringert. Es lässt sich somit eine höhere Betriebsdrehzahl bzw. eine längere Lebensdauer erreichen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass das Lagergehäuse wenigstens eine radiale Gewindebohrung zum Befestigen der Lagerungseinheit aufweist. Die radiale Gewindebohrung ist bevorzugt im Bereich zwischen den beiden Wälzlagern angeordnet.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele.
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Es zeigen:
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1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer schematisch dargestellten Offenend-Spinnvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Lagerungseinheit,
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2 eine entlang der Schnittfläche II-II geschnittene Ansicht der Offenend-Spinnvorrichtung der 1,
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3 eine Ansicht ähnlich 2 auf eine andere Ausgestaltung der Offenend-Spinnvorrichtung.
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Die in den 1 und 2 dargestellte Offenend-Spinnvorrichtung 1 enthält einen Spinnrotor 2 und einen in Laufrichtung A laufenden Tangentialriemen 3. Der Spinnrotor 2 enthält einen Rotorteller 4, der auf einer Welle 5 einer Lagerungseinheit 6 gelagert ist. Die Lagerungseinheit 6 enthält ein Lagergehäuse 7, in dem sich zwei Wälzlager 8 und 9 befinden. Die Welle 5 und das Lagergehäuse 7 weisen jeweils Laufbahnen 10, 11 für Wälzkörper 14 auf. Das Lagergehäuse 7 ist hülsenförmig gestaltet und bildet durch die Laufbahnen 11 unmittelbar den Außenring für die Wälzlager 8, 9. Die Welle 5 weist eine Fläche 12 auf, die eine Lauffläche zum Antreiben der Welle 5 durch ein Tangentialriemen 3 bildet. Gleichzeitig bildet die Fläche 12 eine Bremsfläche zum Bremsen der Welle durch eine Bremsbacke 13.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lauf- und Bremsfläche 12 zwischen den beiden Laufbahnen 10 der Wälzkörper 14 angeordnet ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Lagergehäuse 7 eine Öffnung 15 aufweist, die sich im Bereich der Fläche 12 befindet, und die es ermöglicht, dass der Tangentialriemen 3 an die Welle 5 angedrückt werden kann.
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Bei Betrieb der Offenend-Spinnvorrichtung 1 läuft der Rotorteller 4 in einer Unterdruckkammer 16 eines Rotorgehäuses 17 um. Die Unterdruckkammer 16 ist in nicht dargestellter Weise mit einer Unterdruckquelle verbunden. Eine vordere Öffnung 18 des Rotorgehäuses 17 ist mit einem zu Wartungszwecken um eine Schwenkachse 19 abschwenkbaren Deckelelement 20 verschlossen. Eine Ringdichtung 21 sorgt dabei für eine Abdichtung zwischen dem Deckelelement 20 und dem Rotorgehäuse 17.
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An dem Deckelelement 20 ist ein im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeter auswechselbarer Adapter 22 angeordnet, der bei Betrieb teilweise in das Innere des Rotortellers 4 hineinragt. In dem Adapter 22 ist der Mündungsbereich 23 eines Faserzuführkanals 24 angeordnet, der sich von einer Auflösewalze 25 bis in den Bereich des Spinnrotors 2 erstreckt. Die schematisch, ohne ihre Zahngarnitur dargestellte Auflösewalze 25 ist am Deckelelement 20 in einer Lagerung 26 aufgenommen und in nicht näher dargestellter Weise angetrieben. Der Auflösewalze 25 wird in nicht dargestellter Weise ein Faserband über eine Speisewalze zugeführt und durch die Auflösewalze 25 zu Einzelfasern aufgelöst. Mit Hilfe des im Rotorgehäuse 17 installierten Unterdruckes werden bei Betrieb die durch die Auflösewalze 25 aufgelösten Fasern über den Faserzuführkanal 24 in das Innere des Spinnrotors 2 transportiert.
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Die Mündung 23 des Faserzuführkanals 24 liegt einer Fasergleitfläche des Rotortellers 4 in geringem Abstand über. Die Fasergleitfläche erweitert sich konisch zu einer Fasersammelrille 27, wohin die auf die Fasergleitflache zugespeisten Fasern gleiten und sich dort zu einem Faserring sammeln. Der in der Fasersammelrille 27 gebildete Faden 28 wird in bekannter Weise durch einen Garnabzugskanal 29 abgezogen und in Abzugsrichtung B einer nicht dargestellten Aufspuleinrichtung zugeführt.
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Die Offenend-Spinnvorrichtung 1 enthält einen Rahmen 30, an dem das Deckelelement 20 mit der Schwenkachse 19 befestigt ist. Die Lagerungseinheit 6 ist ebenfalls mit im Rahmen 30 verbunden. Zur Befestigung der Lagerungseinheit 6 weist das Lagergehäuse 7 eine radiale Gewindebohrung 31 auf. Mittels einer Schraube 32 wird die Lagerungseinheit 6 in eine an die Außenkontur des Lagergehäuses 7 angepasste Aufnahme 33 der Offenend-Spinnvorrichtung 1 hineingezogen. Die Lagerungseinheit 6 weist eine Anschlagfläche 34 zur Positionierung der Lagerungseinheit 6 in Achsrichtung der Welle 5 auf. Die Aufnahme 33 ist an die Anschlagfläche 34 angepasst, so dass die Lagerungseinheit 6 ohne zusätzlichen Ausrichtvorgang definiert und präzise in der Offenend-Spinnvorrichtung 1 positioniert ist.
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Die Offenend-Spinnvorrichtung 1 enthält einen Anschlag 35 für das Deckelelement 20. Der Anschlag 35 definiert die Position des Deckelelementes 20 im geschlossenen Zustand. Die Offenend-Spinnvorrichtung 1 enthält ferner eine Halterung 36 für das Rotorgehäuse 17. Das Rotorgehäuse 17 wird so von der Halterung 36 gehalten, dass es leichte Ausgleichsbewegungen zum Ausgleich von Toleranzen ausführen kann und sich durch den in der Unterdruckkammer 16 anliegenden Unterdruck mit der Ringdichtung 21 dicht an das Deckelelement 20 anliegt. Die Positionierung des Spinnrotors 2, insbesondere seiner Fasersammelrille 27, in Bezug auf den Adapter 22 ist dadurch sehr genau.
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Die Offenend-Spinnvorrichtung enthält eine Andruckrolle 37, um den Tangentialriemen 3 mit definierter Kraft an die Welle 5 anzudrücken und einen sicheren Antrieb zu gewährleisten. Die Andrückrolle 37 ist drehbar an einem Hebel 38 angeordnet. Der Hebel 38 ist auf einem Bolzen 39 angeordnet und wird im Betriebszustand in Pfeilrichtung C mit einer definierten Kraft belastet. Die Belastung kann beispielsweise über eine nicht dargestellte Feder erfolgen.
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Die Bremsbacke 13 kann von einem Bremshebel 40 betätigt werden. Der Bremshebel 40 ist schwenkbar auf einem Bolzen 41 angeordnet und wird zum Bremsen des Spinnrotors 2 in Richtung des Pfeiles D verschwenkt. Die Betätigung des Bremshebels 40 kann manuell durch einen Bediener oder automatisiert durch eine entlang der Maschine verfahrbare Wartungsvorrichtung erfolgen. Die Bremsbacke 13 ist schwenkbar auf einer Achse 42 angeordnet und wird beim Verschwenken des Bremshebels 40 in Richtung D über eine zylindrische Rolle 43 betätigt und in Richtung des Pfeiles E auf die Welle zugeschwenkt. Die Rolle 43 ist durch das im Querschnitt U-förmige Profil des Bremshebels 40 geführt. Bei Betätigung des Bremshebels 40 in Richtung D kann die Andrückrolle 37 in Richtung des Pfeiles F von dem Tangentialriemen 3 abgehoben werden.
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Die Öffnung 15 im Lagergehäuse 7 ist, wie in 2 erkennbar, so groß gestaltet, dass die Bremsbacke 13 durch die Öffnung 15 der Welle 5 zustellbar ist. Die Öffnung 15 erstreckt sich, im Querschnitt durch die Welle 5 gesehen, über einen Umfangsbereich des Lagergehäuses 7, der einen Winkel G um die Wellenachse von etwa 220° bis 270° einschließt. Diese Größe der Öffnung 15 bietet genügend Raum für die Bremsbacke 13 und gleichzeitig noch eine ausreichende Stabilität der Lagerungseinheit 6. Zur Vermeidung von zu hohen Geschwindigkeiten des Tangentialriemens 3 ist vorgesehen, dass die Welle 5 im Bereich der Lauffläche 12 einen Durchmesser von etwa 7,5 mm bis 8,5 mm aufweist. Das Lagergehäuse 7 weist einen Außendurchmesser von etwa 20 mm bis 21 mm auf.
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Das Rotorgehäuse 17 weist auf der dem Deckelelement 20 abgewandten Seite eine Öffnung 44 auf, durch die der Spinnrotor 2 in die Unterdruckkammer 16 hineinragt. Es ist ein Dichtelement 45 vorgesehen, um die Öffnung 44 abzudichten. Das Lagergehäuse 7 weist eine Aufnahme 46 für das Dichtelement 45 auf. Der Rotorteller 4 weist einen Fortsatz 47 auf, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Lagergehäuses 7 entspricht. Durch die Aufnahme 46 wird dass Dichtelement 45 sehr exakt zu dem Fortsatz 47 des Rotortellers 4 positioniert, so dass sich ein sehr enger Dichtspalt ergibt, durch den nur eine geringe Menge an Leckluft in das Rotorgehäuse 17 einströmt.
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In 3 ist eine Offenend-Spinnvorrichtung 1 mit einer anderen Lagerungseinheit 6' dargestellt. Die Lagerungseinheit 6' weist im Bereich der Fläche 12, die als Brems- und Lauffläche dient, zwei Öffnungen 51 und 52 auf. Eine erste Öffnung 51 ist für den Tangentialriemen 3. Eine zweite Öffnung 52 ist für eine Bremsbacke 53. Die Bremsbacke 53 unterscheidet sich von der Bremsbacke 13. Die Bremsbacke 53 ist in einer Gleitführung angeordnet und wird bei Betätigung des Bremshebels 40 in Richtung D über die Rolle 43 in Richtung des Pfeiles H verschoben und der Welle 5 zugestellt. Die Bremsbacke 53 kann in Achsrichtung der Welle 5 langgestreckt sein, um eine vergrößerte Bremsfläche zu bilden. Im Übrigen werden in 3 gleiche Bauteile durch die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 und 2 gekennzeichnet. Die Öffnungen 51 und 52 im Lagergehäuse 7 liegen sich in Bezug auf die Welle 5 im Wesentlichen gegenüber. Hierdurch wird eine besonders hohe Stabilität der Lagerungseinheit 6' gewährleistet. Zur Befestigung sind zwei Gewindebohrungen 31 vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008010366 A1 [0002, 0009, 0010]
- DE 2411236 A1 [0009, 0009]
