-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fanglager für einen in einer Magnetlagerung gelagerten Rotorschaft eines Spinnrotors mit einem Lagerelement aus einem verschleißfesten Material, welches zum Zusammenwirken mit einer Lagerfläche des Spinnrotors ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Lagervorrichtung für einen Rotorschaft eines in einer Magnetlagerung gelagerten Spinnrotors mit einem Lagergehäuse, mit einem vorderen Fanglager und mit einem hinteren Fanglager.
-
Spinnrotoren heutiger Offenendspinnmaschinen werden aufgrund der hohen Drehzahlen von weit über 100.000 1/min häufig in Magnetlagerungen gelagert. Diese sind gegenüber rein mechanischen Lagerungen bei sehr hohen Drehzahlen vorteilhaft, da sie nur geringe Reibungsverluste aufweisen und kaum verschleißanfällig sind. Sie können sowohl als passive Lagerungen mit Permanentmagneten ausgeführt werden als auch als aktive Lagerungen mit geregelten Elektromagneten. Werden bei Offenendspinnvorrichtungen passive Magnetlager eingesetzt, so werden diese in der Regel für die radiale Lagerung verwendet. Damit der Spinnrotor auch in axialer Richtung eine vorgegebene Betriebsposition beibehält, wird durch eine Steuervorrichtung die Axialposition des Rotors ständig geregelt. Bei aktiv geregelten Magnetlagerungen wird hingegen, je nach Ausführung, die Radialposition oder die Axialposition des Spinnrotors oder auch beide Positionen permanent erfasst und durch die Steuervorrichtung entsprechend geregelt. Um im Falle von Störungen der Stromversorgung, beim Auftreten von Schwingungen oder bei erhöhten Unwuchten des Spinnrotors sowie beim Hochfahren und Herunterfahren eine Beschädigung der Komponenten der Magnetlagerung und des Antriebs zu vermeiden, sind mechanische Fanglager vorgesehen.
-
Aus der
DE 198 27 606 A1 ist eine Offenendspinnvorrichtung mit einem in einer Magnetlagerung gelagerten Spinnrotor und zwei mechanischen Fanglagern bekannt, die radiale Endanschläge für den Rotorschaft darstellen. Die Fanglager sind als Lagerringe ausgeführt, die in mit dem Lagergehäuse verbundenen Haltern festgelegt sind. Zusätzlich ist ein Axialfanglager vorgesehen, das aus einer Abstützkugel besteht, deren Abstand zum rückwärtigen Ende des Rotorschafts einstellbar ist.
-
Derartige Lagerringe bestehen üblicherweise aus einem Material mit guten Notlaufeigenschaften wie Kunststoffmaterialien oder Lagermetallen. In vielen Fällen wie bspw. bei einem Ausfall der Regelung oder dem Auftreten von Resonanzen fällt der Rotorschaft ungebremst in die Fanglager, was zu Beschädigungen der Fanglager und zu einer verminderten Lebensdauer führen kann.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Fanglager bereitzustellen, die eine verbesserte Lebensdauer aufweisen. Weiterhin soll eine entsprechende Lagervorrichtung mit derartigen Fanglagern vorgeschlagen werden.
-
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
-
Ein Fanglager für einen in einer Magnetlagerung gelagerten Rotorschaft eines Spinnrotors mit einem Lagerelement aus einem verschleißfesten Material ist zum Zusammenwirken mit einer Lagerfläche des Spinnrotors ausgebildet.
-
Es wird vorgeschlagen, dass das Fanglager ein Dämpfungselement beinhaltet, in welchem das Lagerelement aufgenommen ist. Das Dämpfungselement dämpft beim Auftreffen des Rotorschafts auf das Fanglager den Aufprall, wodurch die Notlaufeigenschaften des Fanglagers wesentlich besser zum Tragen kommen können und die Standzeit des Fanglagers verbessert werden kann. Das Dämpfungselement ist hierzu aus einem elastisch verformbarem Material gefertigt, welches nach der Auslenkung durch den Aufprall wieder in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt. Verformungen des Fanglagers bzw. des eigentlichen Lagerelements durch einen starken Aufprall werden hierdurch vermieden. Zugleich kann das Fanglager dennoch geringfügige Achsabweichungen zwischen der Achse des Rotorschafts und der Lagerachse zulassen, welche beispielsweise bei Problemen in der Lageregelung der Magnetlagerung oder durch Schwingungen auftreten können.
-
Es wird daher auch für eine Lagervorrichtung für einen Rotorschaft eines in einer Magnetlagerung gelagerten Spinnrotors mit einem Lagergehäuse, mit einem vorderen Fanglager und mit einem hinteren Fanglager vorgeschlagen, dass zumindest eines der Fanglager wie zuvor beschrieben ein Dämpfungselement beinhaltet.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Lagerelement als Lagerring ausgebildet ist. Das Fanglager kann hierdurch in vorteilhafter Weise als Radialfanglager ausgebildet werden, welches den Rotorschaft ringförmig umgibt.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement als Dämpfungsring ausgebildet ist. Das Dämpfungselement mit dem Lagerelement kann hierdurch beispielsweise in eine entsprechende Bohrung eines Halters für das Fanglager eingesetzt werden und dadurch in einfacher Weise montiert werden.
-
Sind das Lagerelement und das Dämpfungselement jeweils ringförmig als Lagerring und als Dämpfungsring ausgebildet, so bilden diese miteinander einen Sicherungsring, der auch im Ganzen in die Offenendspinnvorrichtung bzw. in einen entsprechenden Halter für das Fanglager montiert werden kann und in dessen Öffnung der Rotorschaft aufgenommen werden kann.
-
Ist das Fanglager als axiales Fanglager ausgebildet, so kann das Lagerelement jedoch auch eine andere Form als die Ringform aufweisen, was ebenso auch für das Dämpfungselement gilt.
-
Weiterhin ist es natürlich auch möglich, dass lediglich das Lagerelement als Lagerring ausgebildet ist, während das Dämpfungselement eine andere Form aufweist. Wesentlich ist dabei nur, dass das Dämpfungselement das Lagerelement gegen den Halter für das Fanglager abstützt, um seine Dämpfungswirkung entfalten zu können.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement aus einem Kunststoffmaterial besteht. Kunststoffmaterialien wie Polyetheretherketone (PEEK), PEEK mit Beimengungen, Polyoxymethylen (POM) oder Polyethylenterephthalat (PET) haben meist gute Dämpfungseigenschaften und sind daher für diesen Zweck gut geeignet. Denkbar sind aber auch Polyamide (PA), Polyurethane (PUR), Polyethylene (PE) und Silikone. In jedem Falle weist der Werkstoff des Dämpfungselements eine größere elastische Verformbarkeit auf als der des Lagerelements, so dass die Energie beim Auftreffen des Rotorschafts auf das Fanglager gut aufgenommen werden kann.
-
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement aus einem Material mit einen Elastizitätsmodul von weniger als 3000 MPa, vorzugsweise weniger als 2000 MPa und besonders bevorzugt von weniger als 1000 MPa besteht. Derartige Kunststoffmaterialien mit einem niedrigen Elastizitätsmodul weisen eine gute akustische Dämpfung und entsprechend auch eine gute mechanische Schwingungsdämpfung auf. Dies ist insbesondere bei einem Absturz des Spinnrotors z. B. bei einem Ausfall der Lagerung wesentlich, da dabei verschiedene kritische Frequenzen durchlaufen werden, die zu unerwünschten Resonanzen führen könnten.
-
Besonders vorteilhaft besteht das Dämpfungselement aus einem Polyoxymethylen (POM) mit einem Elastizitätsmodul von weniger als 800 MPa.
-
Bei dem Lagerelement ist es hingegen besonders vorteilhaft, wenn dieses aus einem Bronze- oder Messingmaterial besteht. Diese Materialien weisen gute Notlaufeigenschaften auf und sind dennoch ausreichend verschleißbeständig. Zudem neigen diese Materialien beim Eintrag der Aufprallenergie nicht zum Ablösen von Metallpartikeln, die zur Bildung auch glühender Funken führen könnten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Lagerelement aus einer Kupfer-Zinn-Zink-Legierung besteht. Diese ist für ein als Gleitlager konzipiertes Notlauflager besonders geeignet. Alternativ wäre es aber auch möglich, dass das Lagerelement aus einem PEEK-Material (Polyetheretherketon), insbesondere einem PEEK-Material mit einem Graphitanteil, besteht. Ebenso wäre es denkbar, das Lagerelement aus einem PTFE-Material auszuführen oder mit PTFE zu beschichten. Diese Materialien weisen ebenfalls gute Notlaufeigenschaften auf und beinhalten zugleich bereits eine Dämpfungswirkung.
-
Das Dämpfungselement und das Lagerelement können grundsätzlich auf verschiedene Art und Weise miteinander verbunden sein.
-
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Dämpfungselement direkt an das Lagerelement angespritzt ist. Hierdurch wird eine besonders gute Übertragung von Schwingungen bzw. von Anregungen von dem Lagerelement auf das auf das Dämpfungselement erreicht. Das Dämpfungselement kann allseitig mit dem dämpfenden Material umgeben werden bzw. in dieses eingebettet werden, wodurch eine sehr gleichmäßige Dämpfungswirkung in allen Richtungen erzielt werden kann. Zugleich sind das Dämpfungselement und das Lagerelement fest miteinander verbunden, so dass sich das Lagerelement nicht unbeabsichtigt aus dem Dämpfungselement lösen kann oder seine Position innerhalb des Dämpfungselements verändern kann. Dies verhindert sowohl fehlerhafte Montagen des Fanglagers als auch Schäden beim Betrieb des Magnetlagers. Zudem ist die Herstellung des Fanglagers hierdurch einfach und kostengünstig möglich. Denkbar wäre es aber auch, das Dämpfungselement und das Lagerelement miteinander zu verkleben.
-
Nach einer anderen Ausführung kann das Dämpfungselement aber auch lösbar mit dem Lagerelement verbunden sein, z. B. durch eine Pressverbindung, eine Clipverbindung, eine Bajonettverbindung oder Schraubverbindung.
-
Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Lagerelement aus einem Keramikmaterial oder aus einem ein Keramikmaterial enthaltenden Kompositmaterial besteht. Vorzugsweise beinhaltet das Keramikmaterial ein Material aus der Gruppe Al2O3, ZrO2, TiO2 oder Si3N4. Aufgrund ihrer guten mechanischen Festigkeit und guten Verschleißbeständigkeit sind Keramikmaterialien gut für den vorliegenden Einsatzzweck mit hohen Aufprallenergien geeignet. Zudem reduzieren sie aufgrund ihrer guten Gleiteigenschaften und hohen Temperaturbeständigkeit das Risiko einer Beschädigung des Rotorschafts und des Lagerelements. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal des keramischen Materials ist die hohe Verschleißbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen, die auch die Lebensdauer des Rings erhöht. Die Ausführung des Lagerelements aus einem Keramikmaterial hat daher auch selbständig erfinderische Bedeutung.
-
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung enthält das Lagerelement Partikel eines Schmierstoffs, insbesondere Nickel oder Graphit. Nickel ist insbesondere bei einem Keramikmaterial bzw. einem ein Keramikmaterial enthaltenden Kompositmaterial vorteilhaft. Der Schmierstoff verhindert bei einem harten Aufprall des Rotorschaftes auf das Keramikmaterial das Austreten von metallischen Mikroteilchen, die eine Funkenbildung verursachen können. Graphit kann hingegen bei einem Lagerelement aus einem Kunststoffmaterial wie PEEK vorteilhaft eingesetzt werden.
-
Vorteilhaft ist es, wenn das aus einem Keramikmaterial bestehende Lagerelement ebenfalls wie vorbeschrieben von einem Dämpfungselement umgeben ist. Es ist aber auch möglich, dass das Lagerelement direkt, also ohne ein Dämpfungselement, in einem Halter des Lagergehäuses aufgenommen ist.
-
Bei einem solchen Lagerelement aus einem Keramikmaterial ist es weiterhin vorteilhaft, wenn dieses eine vergleichsweise hohe Oberflächenrauheit von Ra 1,6 oder mehr aufweist, was den sogenannten „dry friction backward whirl effect“ verhindert. Das gleiche oder ein ähnliches Ergebnis wird erreicht, indem die Oberfläche der inneren Öffnung des Keramikrings durch mindestens eine Nut unterbrochen wird, die sich von einer Seite des Keramikrings bis zur anderen erstreckt.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Fanglager eine Befestigungsvorrichtung zur lösbaren Befestigung an einem Lagergehäuse der Magnetlagerung, insbesondere an einem Halter eines Lagergehäuses, aufweist. Die Befestigungsvorrichtung kann im einfachsten Fall eine Wirkfläche, insbesondere eine Außenumfangsfläche, beinhalten, um das Fanglager mittels einer Pressverbindung mit dem Lagergehäuse zu verbinden. Eine derartige Ausführung kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Denkbar ist es aber auch, dass die Befestigungsvorrichtung einen Teil eines Bajonettverschlusses, ein Gewinde oder eine Clipvorrichtung beinhaltet.
-
Ist das Lagerelement mit einem Dämpfungselement umgeben, so ist es vorteilhaft, wenn die Befestigungsvorrichtung an dem Dämpfungselement vorgesehen ist. Das Lagerelement ist somit mittels des Dämpfungselements an dem Lagergehäuse befestigt.
-
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung weist das Dämpfungselement, insbesondere der Dämpfungsring, Befestigungsbohrungen zur lösbaren Befestigung an dem Lagergehäuse auf. Vorzugsweise sind die Befestigungsbohrungen in einer ringförmigen Anlagefläche des Dämpfungselements vorgesehen. Das Fanglager bzw. der Dämpfungsring mit dem Lagerring kann hierdurch in einfacher Weise stirnseitig von außen an das Lagergehäuse geschraubt werden. Es kann hierdurch auch leicht ausgetauscht werden, sofern dies erforderlich ist.
-
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Fanglager eine Zentriervorrichtung aufweist. Mittels einer Zentriervorrichtung kann das Fanglager bei der Befestigung in dem Lagergehäuse exakt in Bezug auf die Achse des Magnetlagers zentriert werden. Die Zentriervorrichtung kann eine Zentrierfläche wie beispielsweise einen Zentrierdurchmesser an einem Zentrierzapfen beinhalten. Diese wirkt dann mit einer Zentrierfläche, insbesondere einer Zentrierbohrung, des Lagergehäuses bzw. eines Halters des Lagergehäuses zusammen. Der Rotorschaft wird hierdurch auch im nicht aktivierten Zustand (Startposition) durch die Fanglager in Bezug auf die Magnetlagerung positioniert.
-
Bei der Lagervorrichtung ist es entsprechend vorteilhaft, wenn das vordere Fanglager direkt an dem Lagergehäuse, insbesondere an einer Frontwand des Lagergehäuses, befestigt ist, insbesondere angeschraubt ist.
-
Weiterhin ist es bei der Lagervorrichtung vorteilhaft, wenn das hintere Fanglager an einer Rückwand des Lagergehäuses, insbesondere an einem an der Rückwand angeordneten Lagerdeckel befestigt ist, insbesondere angeschraubt ist.
-
Es ist hierdurch nicht erforderlich, zusätzliche Halter für die Fanglager an dem Lagergehäuse vorzusehen.
-
Bei dem Dämpfungselement, insbesondere dem Dämpfungsring, ist es zudem vorteilhaft, wenn dieses zweiteilig ausgeführt ist mit einem inneren Dämpfungselement und einem äußeren Dämpfungselement. Das innere und das äußere Dämpfungselement können dabei aus Materialien mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften und/oder unterschiedlichen elastischen Eigenschaften hergestellt werden.
-
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer Offenendspinnvorrichtung mit einem in einer Magnetlagerung gelagerten Spinnrotor und einer Lagervorrichtung mit Fanglagern,
- 2 eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer Lagervorrichtung mit einem vorderen und einem hinteren Fanglager,
- 3 ein vorderes Fanglager für einen Rotorschaft nach einer ersten Ausführung in einer Vorderansicht,
- 4 das Fanglager der 3 in einer geschnittenen Seitenansicht,
- 5 ein hinteres Fanglager für einen Rotorschaft in einer Vorderansicht,
- 6 ein hinteres Fanglager für einen Rotorschaft in einer geschnittenen Seitenansicht,
- 7 ein vorderes Fanglager für einen Rotorschaft nach einer zweiten Ausführung in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht,
- 8 ein vorderes Fanglager für einen Rotorschaft nach einer dritten Ausführung in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht,
- 9 ein vorderes Fanglager für einen Rotorschaft nach einer vierten Ausführung in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht,
- 10 ein vorderes Fanglager für einen Rotorschaft nach einer fünften Ausführung in einer geschnittenen Seitenansicht,
- 11 ein vorderes Fanglager für einen Rotorschaft nach einer sechsten Ausführung in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht, sowie
- 12 eine weitere Ausführung eines hinteren Fanglagers für einen Rotorschaft in einer geschnittenen Seitenansicht.
-
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden für Merkmale, die bei den einzelnen Ausführungen bzw. den einzelnen Figuren jeweils identisch oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Einige der Merkmale werden daher nur bei ihrer ersten Erwähnung bzw. nur einmal anhand einer geeigneten Figur erläutert. Sofern diese Merkmale in Verbindung mit den weiteren Figuren nicht nochmals gesondert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der identischen oder vergleichbaren, beschriebenen Merkmale. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist weiterhin bei mehreren identischen Merkmalen oder Bauteilen in einer Figur meist nur eines oder sind nur wenige dieser identischen Merkmale beschriftet.
-
1 zeigt eine Offenendspinnvorrichtung 1 in einer schematischen, geschnittenen Übersichtsdarstellung. Die Offenendspinnvorrichtung 1 ist mit einem Deckelelement 7 vorderseitig verschließbar. In der Offenendspinnvorrichtung 1 befindet sich eine in einem Lagergehäuse 16 angeordnete Magnetlagerung 6, in welcher ein Spinnrotor 2 drehbar gelagert ist. Der Spinnrotor 2 ist zweiteilig mit einer Rotortasse 4 und einem Rotorschaft 3 ausgebildet, welche durch eine Kupplungsvorrichtung 14 verbunden sind. Mittels eines Antriebs 18 kann der Spinnrotor 2 in Drehung versetzt und gehalten werden. Die Magnetlagerung 6 beinhaltet in üblicher Weise ein vorderes Radiallager 6a, ein hinteres Radiallager 6b sowie vorliegend ein separates Axiallager 6c. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, das Axiallager 6c separat von den Radiallagern 6a, 6b auszubilden. Ebenso ist es möglich, dass auch die axiale Lagerung durch die Komponenten der radialen Lagerung bewirkt wird. Mittels der Magnetlagerung 6 wird der Spinnrotor 2 in radialer Richtung und in axialer Richtung in einem Schwebezustand gehalten, wodurch sich ein radialer und axialer Lagerspalt 20 ausbildet, und hierdurch gelagert. Die Magnetlagerung 6 kann als aktive Magnetlagerung 6 oder auch als passive Magnetlagerung 6 ausgeführt sein. Die Offenendspinnvorrichtung 1 beinhaltet weiterhin eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt), mittels der die Magnetlagerung 6 betrieben werden kann und mit der, je nach Ausführung der Magnetlagerung 6, zumindest ein Teil der Komponenten der Magnetlagerung 6 in steuermäßiger Verbindung steht. Vorliegend sind sowohl die Radiallager 6a, 6b als auch das Axiallager 6c der Magnetlagerung als aktive Magnetlagerungen ausgebildet, d. h. die Lagerkräfte werden durch geregelte Elektromagneten erzeugt und benötigen daher eine ständige Stromversorgung.
-
Um die Komponenten der Magnetlagerung 6 abzusichern, ist weiterhin in an sich bekannter Weise eine mechanische Lagervorrichtung mit einem vorderen Fanglager 10 und einem hinteren Fanglager 12 vorgesehen. Diese verhindern das Aufeinandertreffen der rotierenden und der stationären Teile der Magnetlagerung 6 sowie von Teilen des Antriebs 18 bei Stromausfall oder beim Auftreten von Schwingungen.
-
Der Spinnrotor 2 weist entsprechend eine Schulter 11 mit einer vorderen axialen Lagerfläche 5 auf, welche mit dem vorderen axialen Fanglager 10 zusammenwirkt. Zum Zusammenwirken mit dem hinteren axialen Fanglager 12 weist der Spinnrotor 2 eine hintere axiale Lagerfläche 5 auf, die vorliegend durch das rückwärtige Ende des Rotorschafts 3 gebildet ist.
-
Das vordere Fanglager 10 ist an einem mit dem Lagergehäuse 16 verbundenen Halter 17 angeordnet. Vorliegend wird der Halter 17 direkt durch eine Frontwand 22 des Lagergehäuses 16 gebildet. Das vordere Fanglager 10 wirkt vorliegend mit der axialen Lagerfläche 5 an der Schulter 11 des Rotorschafts 3 zusammen, um ein vorderes axiales Fanglager 10 auszubilden.
-
Ebenso wirkt das vordere Fanglager 10 mit einer radialen Lagerfläche 15 des Rotorschafts 3 zusammen, um ein vorderes radiales Fanglager 10 auszubilden.
-
Das hintere Fanglager 12 ist ebenfalls an einem mit dem Lagergehäuse 16 verbundenen Halter 17 angeordnet, der vorliegend durch eine Rückwand 23 des Lagergehäuses 16 gebildet wird. Vorliegend ist das hintere Fanglager 12 mit einem Lagerdeckel 27 verbunden, der an der Rückwand 23 angeordnet ist. Das hintere Fanglager 12, hier das Dämpfungselement 9 des hinteren Fanglagers 12, weist einen geschlossenen Boden 24 auf. Der Boden 24 wirkt mit einer rückwärtigen axialen Lagerfläche 5 des Spinnrotors 2 zusammen und bildet hierdurch ein axiales hinteres Fanglager 12 aus. In radialer Richtung wirkt das hintere Fanglager 12 wiederum mit einer radialen Lagerfläche 15 des Rotorschafts 3 zusammen.
-
Das vordere Fanglager 10 und das hintere Fanglager 12 bilden gemeinsam eine Lagervorrichtung für die mechanische Absicherung des in der Magnetlagerung 6 gelagerten Rotorschafts 3 aus. Die Ausführung der 1 ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Die Fanglager 10, 12 könnten ebenso an separaten Haltern 17 angeordnet sein. Weiterhin könnten die Fanglager 10, 12 oder auch nur eines der beiden Fanglager 10, 12 auch nur als radiale Fanglager 10, 12 ausgebildet sein und die axiale mechanische Absicherung könnte in anderer Weise vorgenommen werden. Dabei wäre es auch denkbar, dass das vordere Fanglager 10 und das hintere Fanglager 12 jeweils gleichartig ausgeführt sind.
-
2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Lagervorrichtung mit einem vorderen Fanglager 10 und einem hinteren Fanglager 12. Das vordere Fanglager 10 ist mittels einer Befestigungsvorrichtung 13, die vorliegend als Clipvorrichtung ausgebildet ist, an dem Halter 17 des hier nicht dargestellten Lagergehäuses 16 angeordnet. Natürlich sind aber auch zahlreiche andere Befestigungsvorrichtungen 13 denkbar. Der Halter 17 kann auch hier wieder durch die Frontwand 22 des Lagergehäuses 16 gebildet sein. Das vordere Fanglager 10 kann hierdurch in einfacher Weise von außen an dem Lagergehäuse 16 befestigt werden und ist hierdurch gut zugänglich. Das hintere Fanglager 12 ist vorliegend ringförmig, jedoch ohne einen geschlossenen Boden 24 ausgebildet.
-
3 zeigt eine Detaildarstellung eines als Sicherungsring ausgebildeten vorderen Fanglagers 10 nach einer ersten Ausführung. Das vordere Fanglager 10 beinhaltet als Lagerelement 8 einen Lagerring 8a, der von einem Dämpfungsring 9a als Dämpfungselement 9 umgeben ist. Durch die Ringöffnung 33 ist im Betrieb des vorderen Fanglagers 10 der Rotorschaft 3 hindurch geführt. Die Innenfläche 34 der Ringöffnung 33 wirkt mit der radialen Lagerfläche 15 des Rotorschafts 3 zusammen. Weiterhin weist das vordere Fanglager 10 eine ringförmige Anlagefläche 21 auf, die mit der axialen Lagerfläche 5 der Schulter 11 des Rotorschafts 3 zusammenwirkt. Von der ringförmigen Anlagefläche 21 aus erhebt sich ein zylinderförmiger Ansatz 35, mittels dem das vordere Fanglager 10 in eine entsprechende Aufnahmeöffnung 36 (siehe 4) eingesetzt werden kann. Als Befestigungsvorrichtung 13 sind vorliegend drei Befestigungsbohrungen 19 vorgesehen. Natürlich könnten aber auch nur zwei oder auch mehr als drei Befestigungsbohrungen 19 vorgesehen sein.
-
4 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Fanglagers 10 der 3, das nun in der Aufnahmeöffnung 36 eingesetzt dargestellt ist. Wie der Figur entnehmbar, kann der Halter 17 zur Befestigung des Fanglagers 10 ein Gewinde 26 aufweisen.
-
Bei einem vorderen Fanglager 10 wie in den 3 und 4 gezeigt ist eine separate Befestigungsvorrichtung 13 jedoch nicht unbedingt erforderlich. Denkbar wäre es auch, als Befestigungsvorrichtung 13 lediglich den zylinderförmigen Ansatz 35 vorzusehen. Dieser wird dann im Durchmesser zumindest gleich groß oder geringfügig größer als die Aufnahmeöffnung 36 ausgeführt, sodass hierdurch eine Pressverbindung ausgebildet werden kann.
-
Weiterhin kann bei einem solchen vorderen Fanglager 10 auch eine Nut für ein Dichtungselement (nicht dargestellt) in der Anlagefläche 21 vorgesehen sein. Das Eindringen von Staub und Faserflug in das Lagergehäuse 16 kann hierdurch verhindert werden. Die Nut kann dabei als Kreisnut um das gesamte Lagerelement 8 herum in der Anlagefläche 21 vorgesehen sein oder es kann im Bereich der Befestigungsbohrungen 19 jeweils eine diese Befestigungsbohrungen umgebende Nut vorgesehen sein.
-
5 zeigt eine Vorderansicht eines hinteren Fanglagers 12, das im Wesentlichen wie das zuvor beschriebene vordere Fanglager 10 aufgebaut ist. Im Unterschied zum vorderen Fanglager 10 der 3 weist das hintere Fanglager 12 jedoch einen geschlossenen Boden 24 auf. Im Betrieb des hinteren Fanglagers 12 bildet sich zwischen dem Boden 24 und der hinteren axialen Lagerfläche 5 ebenfalls ein Lagerspalt 20 aus. Kommt es zu Problemen der Magnetlagerung 6, so kann der Rotorschaft 3 jedoch durch den Boden 24 abgefangen werden. Vorliegend ist der Boden 24 durchgehend dargestellt, er könnte jedoch ebenso wie der in der 6 gezeigte eine Öffnung 28 aufweisen, um Zugang zum rückwärtigen Ende des Rotorschafts 3 zu gewähren und das Einblasen von Reinigungsluft zu ermöglichen.
-
Als Befestigungsvorrichtung 13 weist das vorliegende hintere Fanglager 12 ebenfalls Befestigungsbohrungen 19 auf, die vorliegend in Fortsätzen 25 des Dämpfungselements 9 vorgesehen sind. Natürlich könnte jedoch an dem hinteren Fanglager 12 auch eine andere Befestigungsvorrichtung 13 vorgesehen sein, um dieses an seinem Halter 17, dem Lagerdeckel 27 oder einer Rückwand 23 des Lagergehäuses 16 (siehe 1 und 2) zu befestigen.
-
6 zeigt ein hinteres Fanglager 12 ähnlich dem in 5 gezeigten in einer geschnittenen Seitenansicht. Das hintere Fanglager 12 ist vorliegend mit dem darin aufgenommenen Rotorschaft 3 dargestellt, sodass das Zusammenwirken der axialen Lagerfläche 5 mit dem Boden 24 erkennbar ist. Der Boden 24 weist vorliegend eine Öffnung 28 auf, sodass die rückwärtige axiale Lagerfläche 5 des Rotorschafts 3 zugänglich ist und Reinigungsluft in den Lagerspalt 20 eingeblasen werden kann. Dabei können natürlich auch mehrere Öffnungen 28 vorgesehen sein, die auch an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein können, was natürlich auch für andere Ausführungen von Fanglagern 12 mit einem Boden 24 gilt.
-
Die in den 3 - 6 dargestellten Fanglager 10, 12 beinhalten vorzugsweise ein Lagerelement 8 bzw. einen Lagerring 8a aus einem Bronze- oder Messingmaterial. Das Dämpfungselement 9 ist als Dämpfungsring 9a ausgeführt und besteht aus einem Kunststoffmaterial. Das Dämpfungselement 9 ist dabei vorzugsweise direkt an das Lagerelement 8 angespritzt, sodass das Fanglager 10, 12 in vorteilhafter Weise in Spritzgusstechnik hergestellt werden kann. Das Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein Polyoxymethylen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass Befestigungsvorrichtungen 13, z. B. Clipvorrichtungen, direkt an das Dämpfungselement 9 angespritzt werden können oder z. B. als Befestigungsbohrungen 19, direkt in dem Dämpfungselement 9 vorgesehen werden können. Ebenso kann die Formgebung an bestimmte Gegebenheiten der Lagervorrichtung oder des Lagergehäuses 16 angepasst werden, z. B. können Fortsätze 25 direkt angespritzt werden.
-
7 zeigt eine andere Ausführung eines vorderen Fanglagers 10, bei dem das vordere Fanglager 10 mittels eines Bajonettverschlusses als Befestigungsvorrichtung 13 in der Aufnahmeöffnung 36 des Halters 17 befestigt werden kann. Die Aufnahmeöffnung 36 ist dabei in der Formgebung zum Einsetzen des Bajonettverschlusses ausgebildet. Bajonettvorsprünge 29 sind dabei in dem Lagerelement 8 ausgebildet und wirken mit Bajonettausnehmungen 30 und Bajonettanschlägen 31 des Halters 17 zusammen. Das Lagerelement 8 kann wie zuvor beschrieben aus einem Bronze oder Messingmaterial bestehen oder nach einer vorteilhaften Ausführung aus einem Keramikmaterial. Auch das Keramikmaterial kann wiederum direkt mit dem Kunststoffmaterial des Dämpfungselements 9 umspritzt sein.
-
8 zeigt eine weitere Ausführung eines vorderen Fanglagers 10, das ebenfalls mittels eines Bajonettverschlusses als Befestigungsvorrichtung 13 in den Halter 17 eingesetzt werden kann. Der Bajonettverschluss ist in diesem Fall jedoch an dem Dämpfungselement 9 und nicht an dem Lagerelement 8 vorgesehen. Das Dämpfungselement 9 weist weiterhin eine Befestigungsvorrichtung 13 zur Befestigung des Lagerelements 8 auf, die vorliegend als Clipvorrichtung ausgebildet ist.
-
9 zeigt eine alternative Ausführung eines vorderen Fanglagers 10, das lediglich ein Lagerelement 8 beinhaltet. Das Lagerelement 8 besteht aus Keramik oder einem keramikenthaltenden Kompositmaterial. Es weist wiederum eine Befestigungsvorrichtung 13, hier einen Bajonettverschluss, zur Befestigung an dem Halter 17 auf.
-
10 zeigt eine weitere Ausführung eines vorderen Fanglagers 10 in einer Schnittdarstellung. Dabei weist das Dämpfungselement 9 eine erste Befestigungsvorrichtung 13 in Form einer Clipvorrichtung zum Einsetzen des Lagerelements 8 und eine zweite Befestigungsvorrichtung 13 in Form einer Clipvorrichtung zum Einsetzen des vorderen Fanglagers 10 in den Halter 17 (hier nicht dargestellt) auf.
-
11 zeigt schließlich noch eine weitere Ausführung eines vorderen Fanglagers 10, bei welchem das Dämpfungselement 9 bzw. der Dämpfungsring 9a zweiteilig ausgeführt ist mit einem inneren Dämpfungselement 9 und einem äußeren Dämpfungselement 9. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, das innere Dämpfungselement 9 aus einem Material mit besonders guten Dämpfungseigenschaften herzustellen und das äußere Dämpfungselement 9 aus einem Material, das eine gute Befestigung des vorderen Fanglagers 10 ermöglicht.
-
Die in den 7 - 11 gezeigten vorderen Fanglager 10 sind als vordere Fanglager 10 in einer Magnetlagerung 6 geeignet. Das hintere Fanglager 12 kann analog zu dem in 5 gezeigten einen Boden 24 beinhalten und mit Fortsätzen 25 zur Befestigung versehen sein. Ein Bajonettverschluss oder Clipverschluss als Befestigungsvorrichtung 13 wäre dann nicht erforderlich. Alternativ könnte das hintere Fanglager 12 allerdings auch identisch zu den in den 7 - 11 gezeigten vorderen Fanglagern 10 ausgebildet sein und ggf. mit einer separaten Axiallagerung versehen sein.
-
12 zeigt eine andere Ausführung eines hinteren Fanglagers 12. Das Dämpfungselement 9 des hinteren Fanglagers 12 weist hier ebenfalls einen geschlossenen Boden 24 auf, der mit der rückwärtigen axialen Lagerfläche 5 des Spinnrotors 2 zusammenwirkt. In radialer Richtung wirkt das hintere Fanglager 12 wiederum mit der radialen Lagerfläche 15 des Rotorschafts 3 zusammen. Der Boden 24 weist dabei eine zentrische Erhöhung 32 auf, die als Pin oder als Ausprägung ausgebildet ist. Diese Erhöhung 32 kann dann als Anschlag für den Spinnrotor 2 in axialer Richtung diesen und das hintere axiale Fanglager 12 ausbilden. Der Durchmesser der Erhöhung 32 ist geringer ist als der des Rotorschafts 3 bzw. des Lagerelements 8 und beträgt beispielsweise weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als 20 % und besonderes bevorzugt weniger als 10 % des Durchmessers des Lagerelements 8.
-
Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist es, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen dem drehenden Rotorschaft 3 und der Erhöhung 32 aufgrund des kleineren Durchmessers der Erhöhung 32 wesentlich geringer ist als es bei einem ebenen Boden 24 der Fall wäre. Besonders vorteilhaft ist daher eine Ausführung der Erhöhung 32 als Pin, so dass (idealisiert) nur eine Punktberührung zwischen dem Rotorschaft 3 und der Erhöhung stattfindet.
-
Die Erhöhung 32 kann nach einer ersten vorteilhaften Ausführung direkt beim Herstellen des Dämpfungselements 9 angebracht werden bzw. bei der Herstellung des Dämpfungselements 9 als Kunststoffspritzgussstück direkt mit angespritzt werden. Das Fanglager 12 mit dem Dämpfungselement 9 kann hierdurch sehr kostengünstig hergestellt werden. Ebenso ist es denkbar, die Erhöhung 32 dadurch auszubilden, dass ein Lagerplättchen aus einem Lagerwerkstoff an dem Boden 24 befestigt wird. Vorteilhaft wird auch ein solches Lagerplättchen direkt bei der Herstellung des Dämpfungselements 9 mit angespritzt.
-
Auch bei einem derartigen hinteren Fanglager 12 kann der Boden 24 wie zu 5 beschrieben eine oder mehrere Öffnungen 28 aufweisen, welche Zugang zu der rückwärtigen axialen Lagerfläche 5 des Rotorschafts 3 und das Einblasen von Reinigungsluft ermöglichen. Vorliegend ist der Boden 24 jedoch ohne Öffnungen 28 gezeigt.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können bei allen gezeigten Ausführungen der Fanglager 10, 12 mit einem Dämpfungselement 9 das Lagerelement 8 und das Dämpfungselement 9 auch mittels anderer Befestigungsvorrichtungen miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Kleben, durch Verpressen, durch Clipvorrichtungen, Schraubverbindungen oder sonstige. Dabei ist darauf zu achten, dass beispielsweise bei Bajonettverbindungen und bei Pressverbindungen diese in dem Verbindungssystem Lagerelement 8, Dämpfungselement 9 und Halter 17 nur jeweils einmal verwendet werden können, um eine definierte Montage und Demontage zu ermöglichen. Das bedeutet, dass diese Verbindungen, wenn sie beispielsweise zum Einsetzen des Fanglagers 10, 12 in den Halter 17 dienen, mit einer anderen Verbindungsart zur Verbindung des Lagerelements 8 dem Dämpfungselement 9 kombiniert werden müssen und umgekehrt.
-
Weitere Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
-
Bezugszeichenliste
-
| 1 |
Offenendspinnvorrichtung |
| 2 |
Spinnrotor |
| 3 |
Rotorschaft |
| 4 |
Rotortasse |
| 5 |
axiale Lagerfläche |
| 6 |
Magnetlagerung |
| |
6a |
vorderes Radiallager |
| |
6b |
hinteres Radiallager |
| |
6c |
Axiallager |
| 7 |
Deckelelement |
| 8 |
Lagerelement |
| |
8a |
Lagerring |
| 9 |
Dämpfungselement |
| |
9a |
Dämpfungsring |
| 10 |
vorderes Fanglager |
| 11 |
Schulter |
| 12 |
hinteres Fanglager |
| 13 |
Befestigungsvorrichtung |
| 14 |
Kupplungsvorrichtung |
| 15 |
radiale Lagerfläche |
| 16 |
Lagergehäuse |
| 17 |
Halter |
| 18 |
Antrieb |
| 19 |
Befestigungsbohrung |
| 20 |
Lagerspalt |
| 21 |
Anlagefläche |
| 22 |
Frontwand |
| 23 |
Rückwand |
| 24 |
Boden |
| 25 |
Fortsatz |
| 26 |
Gewinde |
| 27 |
Lagerdeckel |
| 28 |
Öffnung |
| 29 |
Bajonettvorsprung |
| 30 |
Bajonettausnehmung |
| 31 |
Bajonettanschlag |
| 32 |
Erhöhung |
| 33 |
Ringöffnung |
| 34 |
Innenfläche |
| 35 |
Ansatz |
| 36 |
Aufnahmeöffnung |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
