DE19734637A1 - Axiallager für einen Offenend-Spinnrotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Axiallager für einen Offenend- Spinnrotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Im Zusammenhang mit Offenend-Rotorspinnmaschinen sind Spinnaggregate Stand der Technik, bei denen der mit hoher Drehzahl umlaufende Spinnrotor mit seinem Rotorschaft im Lagerspalt einer Stützscheibenlageranordnung abgestützt und über ein endseitig angeordnetes Axiallager fixiert ist. Die Achsen der beiden Stützscheibenpaare sind dabei derart geschränkt, daß auf den Rotorschaft ein Axialschub ausgeübt wird, der den Rotorschaft in Anlage an einem mechanischen Axiallager hält.

Diese Art der Lagerung von Offenend-Spinnrotoren, die beispielsweise in der DE 25 14 734 C2 beschrieben ist, hat sich in der Praxis bewährt und ermöglicht Rotordrehzahlen von <100000 U/min.

Nachteilig bei dieser Art der Spinnrotorlagerung ist allerdings, daß aufgrund der Schränkung der Stützscheiben zwischen den Laufflächen der Stützscheiben und dem Rotorschaft Reibung auftritt, die zu einer Erwärmung der Laufflächen der Stützscheiben führt. Durch die dabei entstehende Reibungswärme werden nicht nur die Laufflächen der Stützscheiben erheblich beansprucht, zur Überwindung dieser Reibung ist auch zusätzliche Energie notwendig. Des weiteren sind mechanische Axiallager, auch bei vorschriftsmäßiger Schmierung, einem nicht unerheblichen Verschleiß unterworfen.

Es sind daher in der Vergangenheit bereits Versuche unternommen worden, diese mechanischen Axiallager durch verschleißfreie Axiallager, z. B. Luftlager oder Magnetlager, zu ersetzen.

Da auch bei Luftlagern ein Axialschub des Rotorschaftes in Richtung auf diese Lager erforderlich ist, konnten die vorgenannten, grundsätzlichen Probleme mit derartigen Luftlagern nicht beseitigt werden.

Die DE 26 34 070 A1 beschreibt eine Offenend- Rotorspinneinrichtung, bei der der Rotorschaft des Spinnrotors in axialer Richtung durch ein Magnetlager fixiert ist.

Bei dieser bekannten Einrichtung sind im Bereich des Rotorschaftendes in den Rotorschaft Permanentmagnete eingelassen. Diesen in axialer Ausrichtung angeordneten, mit dem Spinnrotor umlaufenden stabförmigen Permanentmagneten stehen Permanentmagnetringe gegenüber, die stationär im Axiallagergehäuse angeordnet und bezüglich der axial angeordneten Stabmagnete gegensinnig gepolt sind.

Es hat sich allerdings gezeigt, daß eine derartig gestaltete Magnetlageranordnung nicht zu einer ausreichenden axialen Fixierung des Rotorschaftes auf der Stützscheibenlageranordnug führt.

In der DE 26 39 763 A1 ist eine Weiterentwicklung einer axialen Magnetlagerung für Spinnrotoren beschrieben.

Bei dieser bekannten Magnetlagerung sind am Rotorschaft ringförmige Permanentmagneten befestigt, die von Permanentmagnetringen eingeschlossen werden, die, in einem geringen axialen Abstand, stationär an einem Trägerelement festgelegt sind. Die stationären Permanentmagnetringe bilden dabei das Widerlager für die mit dem Rotorschaft umlaufenden Magnetringe. Die Polung der sich in axialer Richtung gegenüberstehenden Permanentmagnetringe ist in diesem Fall so gewählt, daß sich die Magnetringe im Sinne "abstoßen" beeinflussen.

Mit einer solchen Einrichtung konnte eine verschleißfreie und sichere Fixierung des Rotorschaftes auf der Stützscheibenlageranordnung erreicht werden, allerdings gestaltet sich bei einer derartigen Ausbildung der axialen Magnetlageranordnung das Auswechseln des Spinnrotors höchst kompliziert. Das heißt, ein Auswechseln des Spinnrotors ist bei einer solchen Einrichtung mit einem vertretbaren Aufwand kaum möglich.

In der DE 195 42 079 A1 ist eine axiale Magnetlagereinrichtung beschrieben, bei der die das Widerlager bildenden Magnetlagerelemente stationär am Gehäuse des Axiallagers angeordnet sind. Bezüglich der Anbindung der mit dem Spinnrotor umlaufenden Magnetlagerkomponente am Rotorschaft sind verschiedene Varianten dargestellt.

Einige dieser Varianten betreffen eine kraftschlüssige, andere eine formschlüssige Befestigung des rotierenden Magnetlagerteils, wobei die Verbindung im Bedarfsfall lösbar ist. Mit dieser bekannten Magnetlagereinrichtung ist zwar eine korrekte axiale Fixierung des Rotorschaftes auf der Stützscheibenlageranordnung möglich sowie sichergestellt, daß der Spinnrotor bei Bedarf problemlos ein- und ausgebaut werden kann, allerdings hat es sich gezeigt, daß die vom Prinzip her vorteilhafte, im Bedarfs Fall leicht lösbare, kraftschlüssige Befestigung der Magnetlagerkomponente am Rotorschaft noch verbesserungsfähig ist.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte magnetische Axiallagerung für Offenend- Spinnrotoren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines magnetischen Axiallagers hat nicht nur den Vorteil, daß ein solches Lager verschleißfrei arbeitet und damit eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer besitzt; die verwendeten elastischen Anschlußmittel gewährleisten außerdem, daß die mit dem Spinnrotor umlaufende Magnetlagerkomponente einerseits sicher am Rotorschaft festgelegt ist und andererseits der Spinnrotor trotzdem problemlos auswechselbar bleibt.

Die am Rotorschaft über elastische Anschlußmittel sicher festlegbare Magnetlagerkomponente, ein Lagerelement mit Permanentmagnetringen, verbleibt beim Ausbau des Spinnrotors in ihrer Position zwischen den stationären magnetischen Widerlagerelementen. Das vorzugsweise aus Aluminium gefertigte Lagerelement weist eine Durchgangsbohrung mit einer Anlaufschräge auf, die das Einfädeln des Rotorschaftes in die Bohrung des Lagreelementes deutlich erleichtert. Durch die elastischen Anschlußmittel wird der Ein- und Ausbau des Spinnrotors dabei kaum behindert.

Im Einbauzustand ist das Lagerelement, das mit seiner zentralen Durchgangsbohrung auf einem rotorschaftendseitig angeordneten Ansatz aufgeschoben ist, durch die elastischen Anschlußmittel, die formschlüssig in entsprechenden Aufnahmenuten positioniert sind, auch nach mehrmaligem Ein- und Ausbau des Spinnrotors noch zuverlässig positioniert.

In bevorzugter Ausführungsform sind die Anschlußmittel, wie im Anspruch 2 dargelegt, als ringförmige Befestigungsteile ausgebildet. Durch derartig ausgebildete Befestigungsteile kann auf relativ einfache Weise sichergestellt werden, daß der Spinnrotor auch nach der Befestigung der Magnetlagerkomponente am Rotorschaft noch einwandfrei rund läuft. Das heißt, es wird verhindert, daß es durch die Befestigungsteile zu einer Unwucht des Spinnrotors kommt, was bei den bekannt hohen Drehzahlen solcher Offenend-Spinnrotoren unbedingt vermieden werden muß.

Als solche ringförmigen Befestigungsteile sind inbesondere O-Ringe geeignet, da diese Teile einerseits über Formschluß relativ einfach axial fixierbar sind und andererseits die Elastizität derartiger O-Ringe eine sichere kraftschlüssige Verbindung der zu fixierenden Bauelemente gewährleistet.

Die O-Ringe können dabei entweder in Aufnahmenuten positioniert werden, die in einem abgestuften Ansatz des Rotorschaftes angeordnet sind (Anspruch 4) oder in Aufnahmenuten liegen, die, wie im Anspruch 5 dargelegt, in die Durchgangsbohrung des Lagerelementes eingearbeitet sind.

Die im Anspruch 4 dargelegte Ausführungsform hat dabei den Vorteil, daß die Befestigungsteile leicht auf eventuelle Beschädigungen hin überprüfbar und gegebenenfalls problemlos auswechselbar sind.

In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist, wie im Anspruch 6 dargelegt, vorgesehen, daß der endseitige Ansatz des Rotorschaftes ein unrundes Profil aufweist.

Ein derartig ausgebildeter Rotorschaftansatz ergibt in Verbindung mit einer entsprechend ausgebildeten Muffe, die mit dem rotierbaren Lagerelement des axialen Magnetlagers über eine Preßpassung verbunden ist und eine auf das unrunde Profil des Rotorschaftansatzes abgestimmte Durchgangsbohrung aufweist, eine in Rotationsrichtung formschlüssige und damit absolut drehfeste Verbindung. Die notwendige Lösbarkeit der Verbindung in axialer Richtung bleibt dabei gewährleistet.

Vorzugsweise ist der rotorschaftendseitige Ansatz, wie im Anspruch 7 beschrieben, als Polygonprofil ausgebildet. Die Grundform eines solchen Profils ist ein gleichseitiges Dreieck, dessen Seiten und Ecken derart konvex gekrümmt sind, daß ein sogenanntes "Gleicheck" entsteht.

Daß heißt, ein unrundes Profil, dessen Dicke R + r, gemessen durch den Mittelpunkt, an allen Punkten gleich groß ist.

Ein solches Polygonprofil hat, auch gegenüber anderen formschlüssigen Verbindungsarten, den Vorteil, daß eine solche Verbindung praktisch kerbfrei, das heißt, festigkeitsmäßig günstig und langlebig ist. Außerdem ist die Herstellung eines Polygonprofiles, wenngleich auf Spezialmaschinen, relativ einfach und damit verhältnismäßig kostengünstig.

Wie in den Ansprüchen 8 und 9 ausgeführt, weist der Rotorschaft endseitig ein Kopfteil auf, dessen Radius kleiner bzw. gleich dem kleinen Radius des Polygonprofiles ist.

Durch ein derartig gestaltetes Kopfteil wird das Einfädeln des Rotorschaftes, das heißt, speziell dessen polygonprofilartigen Ansatzes in eine entsprechende Bohrung der am rotierbaren Lagerelement des Magnetlagers festgelegten Muffe erheblich erleichtert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den nachfolgend anhand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen entnehmbar.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Stützscheibenlageranordnung mit Spinnrotor und erfindungsgemäßem, axialem Magnetlagersystem,

Fig. 2 das Magnetlagersystem gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Magnetlagersystems,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Magnetlagersystems,

Fig. 5 das Magnetlagersystem nach Fig. 4, gemäß Schnitt V-V.

In Fig. 1 trägt ein Spinnrotor die Bezugszahl 1. Dieser Spinnrotor 1 besteht dabei, wie üblich, aus einem Rotorschaft 2 und einer Spinntasse 3. Der Rotorschaft 2 ist im Lagerspalt einer Stützscheibenlageranordnung 4 gelagert, wobei von dieser Stützscheibenlageranordnung 4 in Fig. 1 lediglich das hinter dem Rotorschaft 2 liegende Sützscheibenpaar 5 mit den Stützscheiben 6 und 7 sowie der dazugehörigen Lagerung 8 dargestellt ist.

Der Rotorschaft 2 des Spinnrotors 1 wird, wie bekannt, über Reibschluß von einem Tangentialriemen 9 angetrieben, dessen Antriebstrum mit 9' und dessen Rücklauftrum mit 9'' bezeichnet sind.

In axialer Richtung ist der auf der Stützscheibenlageranordnung 4 mit hoher Drehzahl umlaufende Spinnrotor 1 entweder, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, durch ein Magnetlagersystem 10 oder, wie in Fig. 3 gezeigt, durch ein Magnetlagersystem 25 fixiert.

Das Magnetlagersystem 10 umfaßt dabei eine stationär am Axiallagergehäuse 11 angeordnete Widerlagerkomponente, vorzugsweise bestehend aus Ringmagneten 12, 13, beispielsweise Permanentmagnetringen, sowie eine mit dem Spinnrotor umlaufenden Magnetlagerkomponente 14, die kraftschlüssig und bei Bedarf leicht lösbar am Rotorschaft 2 festgelegt ist. Die Magnetlagerkomponente 14 weist vorzugsweise ebenfalls zwei in einem muffenartigen Lagerelement 15 angeordnete Ringmagnete 16, 17 auf. Die Polung dieser umlaufenden Permanentmagnete 16, 17 ist so auf die Polung der stationär angeordneten Permanentmagnetringe 12, 13 des Widerlagers abgestimmt, daß sich die im Einbauzustand jeweils gegenüberstehende Magnetringe 12, 16 beziehungsweise 13, 17 im Sinne "abstoßen" beeinflussen.

Das Lagerelement 15 ist mit einer Durchgangsbohrung 18 auf einem rotorschaftendseitig angeordneten, im Durchmesser abgesetzten Ansatz 19 des Rotorschaftes 2 kraftschlüssig und bei Bedarf leicht lösbar festgelegt.

Als Befestigungsteile sind vorzugsweise O-Ringe 20, 21 vorgesehen, die, gemäß dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, in Aufnahmenuten 22, 23, die im Ansatz 19 des Rotorschaftes 2 angeordnet sind, formschlüssig positioniert sind. Die Dimensionierung dieser O-Ringe 20, 21 ist dabei so gewählt, daß die O-Ringe in ihrer Einbaulage mit Vorspannung in den Aufnahmenuten festliegen. Das heißt, der Innendurchmesser der entspannten O-Ringe ist etwas kleiner als der Durchmesser der Aufnahmenuten 22, 23 im Bereich ihres Nutgrundes.

Der Außendurchmesser der O-Ringe 20, 21 ist auf den Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 18 des Lagerelementes 15 abgestimmt, das heißt, der Außendurchmesser der O-Ringe 20,21 ist etwas größer als die Durchgangsbohrung, so daß die O-Ringe 20, 21 beim Einschieben des Ansatzes 19 in die Bohrung 18 gestaucht werden. Die von den O-Ringen ausgehende Federwirkung hält das Lagerelement 15 zuverlässig in seiner Einbaustellung auf dem Ansatz 19 des Rotorschaftes 2.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines derartigen Magnetlagersystems.

Das Magnetlagersystem 25 unterscheidet sich vom Magnetlagersystem 10 gemäß der Fig. 1 und 2 im wesentlichen hinsichtlich der Positionierung der O-Ringe 20, 21 beziehungsweise bezüglich der Anordnung der zugehörigen Aufnahmenuten 22, 23.

Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Aufnahmenuten 22, 23 bei dieser Ausführungsform in die Durchgangsbohrung des Lagerelementes 15 eingearbeitet. Der Ansatz 19 am Rotorschaft 2 weist in diesem Fall eine glatte Oberfläche auf.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetlagersysteme dargestellt.

Das Magnetlagersystem 30 unterscheidet sich vom Magnetlagersystem 10, das vorstehend anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben ist, im wesentlichen durch die Ausbildung des Rotorschaftansatzes 19 sowie eine zugehörige Muffe 26. Wie inbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, weist der Rotorschaftansatz 19 ein sogenanntes Polygonprofil 32 auf, das heißt ein unrundes Profil nach Art eines gleichseitigen Dreieckes, mit konvex verlautenden Ecken und Seiten.

Das Lagerelement 15, das die Permanentmagnetringe 16,17 aufnimmt und im Betriebszustand mit dem Rotorschaft 19 umläuft, ist über seine Durchgangsbohrung 18 mit einer Muffe 26 verbunden, die mit ihrem Außenumfang 29 in die Durchgangsbohrung 18 eingepreßt wird. Die entsprechende Passungsauswahl s7/H7 der Bauteile gewährleistet dabei eine stabile, drehfeste Verbindung der beiden Bauteile 15 und 26.

Die Innenbohrung 27 der Muffe 26 ist, in Anpassung an den Ansatz 19 des Rotorschaftes 2, ebenfalls polygonartig ausgebildet, so daß zwischen dem Rotorschaft 2 und dem rotierbaren Lagerelement 15 des Magnetlagersystems 30 eine in Rotationsrichtung drehfeste, formschlüssige Verbindung gegeben ist. Die axiale, lösbare Fixierung des Lagerelementes 15 bzw. der Muffe 26 auf dem Ansatz 19 des Rotorschaftes 2 erfolgt dabei, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 und 2, vorzugsweise über O-Ringe 20, 21 beziehungsweise vergleichbare Befestigungsmittel.

Wenngleich in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils zwei O-Ringe dargestellt sind, ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl derartiger Befestigungsmittel beschränkt. Der Erfindungsgedanke ist auch dann verwirklicht, wenn nur ein oder wenn mehr als zwei Befestigungsmittel zum Einsatz kommen.

Anstelle von O-Ringen mit kreisförmigem Querschnitt können auch ringförmige Befestigungsteile mit anderen Querschnittsformen Verwendung finden. So ist es beispielsweise durchaus vorstellbar, ringförmige Befestigungsteile einzusetzen, die einen Querschnitt in Form einer Ellipse, eines Halbkreises oder dergleichen aufweisen.

Claims (9)

1. Axiallager für einen Offenend-Spinnrotor, dessen Rotorschaft im Lagerspalt einer Stützscheibenlageranordnung abgestützt ist, mit am Axiallagergehäuse stationär angeordneten, magnetischen Widerlagerkomponenten und einer mit dem Spinnrotor rotierenden, am Rotorschaft lösbar festlegbaren Magnetlagerkomponente, die ein Lagerelement mit wenigstens einem Permanentmagnetring aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssig und lösbar festlegbare Verbindung durch ein zwischen Lagerelement (15) und Rotorschaft (2) eingeschaltbares elastisches Anschlußmittel (20, 21) gebildet wird, das formschlüssig in einer Aufnahmenut (22, 23) positioniert ist.

2. Axiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Anschlußmittel (20, 21) als ringförmiges Befestigungsteil ausgebildet ist.

3. Axiallager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungsteil wenigstens ein O-Ring (20, 21) vorgesehen ist.

4. Axiallager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenut (22, 23) für das Befestigungsteil (20, 21) in einem endseitigen Ansatz (19) des Rotorschaftes (2) angeordnet ist.

5. Axiallager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenut (22, 23) für das Befestigungsteil (20, 21) in einer Durchgangsbohrung (18) des Lagerelementes (15) angeordnet ist.

6. Axiallager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der endseitige Ansatz (19) des Rotorschaftes (2) ein unrundes Profil aufweist.

7. Axiallager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (19) als Polygonprofil (32) ausgebildet ist.

8. Axiallager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (19) in einem Kopfteil (28) ausläuft, dessen Radius (Kr) kleiner ist als der kleine Radius (r) des Polygonprofils (32).

9. Axiallager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (19) in einem Kopfteil (28) ausläuft, dessen Radius (Kr) gleich dem kleinen Radius (r) des Polygonprofils (32) ist.