DE19733239A1

DE19733239A1 - Antrieb und Lagerung von Galetten

Info

Publication number: DE19733239A1
Application number: DE1997133239
Authority: DE
Inventors: Peter Klaus Prof Dr Sc T Budig; Ralf Dr Ing Werner
Original assignee: ELEKTRISCHE AUTOMATISIERUNGS U
Current assignee: ELEKTRISCHE AUTOMATISIERUNGS U
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-04

Description

In der Textilindustrie werden Galette zum Verstrecken von Fäden eingesetzt. Hierzu werden die Fäden ein oder mehrerer Male um in die rotierende Oberfläche der Galette gewickelt. Die Galettenoberfläche kann beheizt oder unbeheizt sein. Die Lagerung der rotierenden Teile kann erfolgen durch

Tabelle 1

Wälzlager für axiale und radiale Fixierung
Gleitlager für axiale und radiale Fixierung
Luftlager für axiale und radiale Fixierung
Hydrodynamische Lager für axiale und radiale Fixierung
Hydrostatische Lager für axiale und radiale Fixierung.

In der praktischen Anwendung haben sich Wälzlager durchgesetzt.

Neuerdings wurde mit der Europapatentschrift EP 0 770 719 A1 eine hybride Lagerung bekannt, bei der die radiale und axiale Lagerung so erfolgt, daß ein magnetisches Lager und ein Wälzlager eingesetzt werden. Ersteres dient der radialen, letzteres der radialen und axialen Fixierung der rotierenden Teile.

Wälzlager haben den Nachteil begrenzter Lebensdauer, die mit steigender Galettendrehzahl mehr als proportional abnimmt. Erhöhte Temperatur der Umgebung, wie sie die Heizung bedingt, verursacht eine weitere Verringerung der Lebensdauer von Wälzlagern.

Die genannten Nachteile haften auch der, in der Patentschrift EP 0 770 719 A1 dargestellten Lösung an.

Ziel der vorliegenden Schrift ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden. Das erfolgt dadurch, daß die Galettenlagerung in radialer und axialer Richtung durch magnetische Lager erfolgt.

Als magnetische Lager können sowohl elektromagnetische als auch permanent magnetische Anordnungen (1) eingesetzt werden. Dabei sind (1) bzw. (2) die Permantmagneten, die wahlweise, so wie dargestellt, verwendet werden können. Im ersteren Fall spricht man von aktiven und im letzteren Fall von passiven Magnetlagern. Im ersten Fall erfolgt die Lagerung durch Ausnutzung der Anziehungskräfte an ferromagnetischen Trennflächen gemäß

Derartige Anordnungen sind mechanisch instabil. Eine stabile mechanische Fixierung erfordert:

- die Messung der Position und
- die Regelung der Lage des rotierenden Teiles durch Aufbau einer Regelschleife (closed loop).

Die praktische Anordnung für ein elektromagnetisches radiales Lager zeigt Fig. 3 mit den elektromagnetischen Halbpolen (1) dem Jochring (2) und der Welle (3).

Für elektromagnetische Axiallager zeigt Fig. 4 mit (1) in stehenden elektrisch erregten Systeme, die Welle (2) und eine ferromagnetische Scheibe (3).

Im Fall der permanentmagnetischen Lagerung werden abstoßende Kräfte genutzt, die zwischen magnetischen Polen gleicher Polarität entstehen Fig. 1.

Die Permanentmagnete 1 bzw. 2 erfahren die abstoßenden Kräfte F, die gemäß action = reactio in gleicher Größe an beiden Magneten auftreten. Soll der Effekt genutzt werden, so ist eine rotationssymmetrische Anordnung (Fig. 2) zu schaffen. In dieser herrscht stabiles Gleichgewicht.

Es sind in Fig. 2 (1) die zu lagernden Welle (2) die auf der Welle befestigenden Magnetringe mit radialer Polarisation und 3 die stehenden Magnetringe ebenfalls mit radialer Polarisation. So wie in Fig. 2a dargestellt, stehen sich axiale wechselnde Polaritäten und in Fig. 2b axiale nicht wechselnde Polaritäten gegenüber. Diese Anordnung dient der radialen Fixierung. Für die axiale Fixierung mit Permanent magneten kann die in der Patentschrift DE 44 23 492 A1 beschriebene Anwendung ebenfalls verwendet werden.

Es ist möglich, die folgenden technischen Ausführungen vollständig mit magnetisch gelagerten Galetten zu realisieren.

Radiale	axiale Fixierung
aktives Magnetlager	aktives Magnetlager
passives Magnetlager	aktives Magnetlager
aktives Magnetlager	passives Magnetlager
passives Magnetlager	passives Magnetlager

Galettenträger, Welle, Lagerung und Antriebsmotor sollen eine Monoblockeinheit bilden. Diese kann gemäß den in Fig. 5a und b dargestellten Prinzipien aufgebaut werden. Dort sind vorhanden, die zu lagernde Welle (1) auf der sich die rotierenden Teile (3) und (5) der magnetischen radialen Lager und das rotierende Teil (8) des axialen Lagers und der Rotor (10) des Antriebsmotors befinden.

Das stehende Rohr (12) trägt die nicht rotierenden Baugruppen (2) und (4) der radialen und (6) und (7) des axialen Magnetlagers und der Stator (9) des Antriebsmotors. An der Außenseite des Rohres befinden sich die Heizanordnung (11) für den Galetten körper (13).

In Fig. 5a ist die Anwendung für außen liegenden Motor mit Innenläufer dargestellt. In Fig. 6 ist die Anordnung dargestellt, wenn der Motor zwischen den Radiallagern angeordnet ist. Es gelten die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 5a. Das stehende Rohr (12) trägt die nicht rotierenden Baugruppen (2) und (4) der radialen und (6) und (7) des axialen Magnetlagers und der Stator (9) des Antriebsmotors.

An der Außenseite des Rohres befinden sich die Heizanordnung (11) für den Galetten körper (13).

In Fig. 5 können die Typen der magnetischen Lager (wie in Tabelle 1 angegeben) miteinander kombiniert werden.

Es ist auch möglich, die axiale und radiale Fixierung der Welle mittels konischer Magnetlager aktiven oder passiven Art zu realisieren. In diesem Fall ist die Geometrie wie in Fig. 6 ausgebildet. Es entsteht ein Kraftvektor (F1) bzw. (F2), der senkrecht auf der Oberfläche des Luftspaltes steht und in eine radiale (FR1) bzw. (FR1) und eine axiale (Fa₁) bzw. (Fa₂) Komponente zerlegt werden kann. Dadurch wird es möglich mit nur 2 magnetischen Lagern anstelle der oben beschriebenen 3 magnetischen Lagern (2 radialen, 1 axiales Lager) auszukommen. Das betrifft die Ausführung aktiver wie auch passiver magnetischer Lager. Mit einem vollständig magnetisch gelagertem System kann auch ein Außenläufermotor für den Galettenantrieb benutzt werden. In Fig. 7 ist das für den der Fall "Motor befindet sich zwischen den Lagern" dargestellt. Es ist auch möglich, den Fall "Motor befindet sich außerhalb der magnetischen Lager" realisierbar. Auf der stehenden Welle (1) befinden sich die stehenden Teile (4) und (5) der Radiallager und (6) und (8) des Axiallagers und der Innenstator (9) des Motors. Letzterer trägt die Wicklung des Motors, die in außen liegenden Nuten eingelegt ist. Das rotierende Galettenrohr (11) trägt am Innendurchmesser die Bauteile (2) und (3) der radialen Lager und (7) des Axiallagers. Diese Anordnung mit Außenläufermotor kann auch mit konischen Magnetlagern ausgeführt werden.

Der Antriebsmotor der Galette kann sowohl ein Asynchron- als auch ein Synchronmotor sein. Das ist unabhängig von der Motorbauweise (Außen- oder Innenläufermotor).

Bekannt geworden sind auch magnetische Lageranordnungen bei denen das bewickelte Blechpaket des Antriebsmotors die Funktion von Antriebsmotor und aktiven Magnetlager übernimmt. Das ist für asynchrone und synchrone Bauweise des Motors realisierbar.

Mit einer derart kombinierten Magnetanordnung Antrieb und Lager lassen sich die folgenden Bauweisen für Galetten realisieren:

1. 2 kombinierte Magnetanordnung für radiale Fixierung und 1 axiales Magnetlager für axiale Fixierung
2. 1 kombinierte Magnetanordnung für radiale Fixierung und 1 Wälzlager für radiale und axiale Fixierung.

In Fig. 8a und b sind diese Anordnungen dargestellt. Im Fall 1 befindet sich auf der Welle (1) befinden sich die rotierenden Teile (3) und (5) der kombinierten Magnetanordnung sowie die Scheibe (7) des Axiallagers. In dem stehenden Rohr (9) befinden sich die Statoren (2) und (4) der kombinierten Magnetanordnung und die Statoren (6) und (8) des Axiallagers.

Die Anordnung 2 zeigt Fig. 8b. Auf der Welle (1) befinden sich der rotierende Teil der kombinierten Magnetanordnung (3) und der Innenring des Wälzlagers (4). Im stehenden Rohr (6) befindet sich der Stator (2) der kombinierten Magnetanordnung und der Außenring des Wälzlagers (5).

Claims

1. Magnetische Lagerung und Antriebe von beheizten und unbeheizten Galetten für das Verziehen von textilen Fasern dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion der Lagerung in radialer und axialer Richtung durch aktive und/oder passive magnetische Lager erfolgt, wobei der Antriebsmotor zwischen den radialen Lagern angeordnet ist und sich das axiale Lager außerhalb dieser Anordnung befindet.

2. Magnetische Lagerung und Antrieb von Galetten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich der Antriebsmotor neben den radialen Lagern und dem axialen Lager befindet.

3. Magnetische Lagerung und Antrieb von Galetten nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß sich das Axiallager am Wellenende auf der Motorseite befindet.

4. Magnetische Lagerung und Antrieb von Galetten nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß sich das Axiallager am Wellenende auf der Seite der Radiallager befindet.

5. Magnetische Lagerung und Antrieb von Galetten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die radialen und das axiale Lager aktive magnetische Lager sind.

6. Magnetische Lagerung und Antrieb von Galetten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die radialen und das axiale Lager passive magnetische Lager sind.

7. Magnetische Lagerung und Antrieb von Galetten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß kombinierte Lösungen verwendet werden bei denen ein Teil der Lager aktive und ein Teil der Lager passive magnetische Lager sind.

8. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren Asynchronmotoren sind.

9. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren Synchronmotoren sind.

10. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine stehende Welle die Baugruppen des Motors und der Lager trägt und daß das diese umgebende Rohr die rotierenden Baugruppen des Motors und der Lager trägt, wobei der Antriebsmotor ein Außenläufermotor ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch kennenzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Asynchronmotor ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Synchronmotor ist.

13. Magnetische Lagerung und Antrieb von Galetten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Lagerung und der Antriebsmotor in einer kombinierten Anordnung zusammengezogen sind, so daß zwei solcher Anordnungen die radialen Lagerung und die Antriebsaufgabe erfüllen und die axiale Lagerung durch ein axiales Magnetlager realisiert wird.

14. Magnetische Lagerung und Antrieb von Galetten nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, eine kombinierte Lager/Antriebseinheit vorhanden ist und als zweites Radiallager und zur axialen Fixierung ein Wälzlager verwendet wird.