DE19908922A1

DE19908922A1 - Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors

Info

Publication number: DE19908922A1
Application number: DE19908922A
Authority: DE
Inventors: Roland Fietz
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: US6263657B1; DE19908922B4

Abstract

Stützscheibe (1) für die Lagerung eines Rotors, insbesondere eines Offenend-Spinnrotors mit einem Nabenring (2) und einem auf dem Außenumfang (15) des Nabenrings (2) angeordneten Stützring (3) mit einer Lauffläche (10) für den Rotor, wobei der Außenumfang (15) des Nabenrings (2) und der Innenumfang des Stützrings (3) formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Stützring (3) im Querschnitt eine bauklammerartige Form hat und aus einem mit der Lauffläche (10) für den Rotor versehenen Brückenteil (4) mit zwei seitlichen von den jeweiligen Enden (5, 6) des Brückenteils (4) ausgehenden und radial sowie axial nach innen gerichteten Klammerankern (7, 8) gebildet ist.

Description

Technisches Gebiet

Die Ausbildung der Stützscheiben für die Lagerung von Rotoren, insbesondere von Rotoren an Offenend-Spinnrotoren ist Gegenstand vieler Untersuchungen und Konstruktionen. Die bei diesen Rotoren gegebenen hohen Geschwindigkeiten von heute maximalen 150.000 U/min am Rotor mit der Tendenz zu immer höheren Drehzahlen führen zu einer hohen Erwärmung der Stützscheiben, insbesondere des darauf befindlichen Stützrings. Diese Wärme muß abgeführt werden, da sie häufig die Ursache für Beschädigungen am Stützring ist.

Stand der Technik

Mit dem vorstehend genannten Problem befaßt sich das DE-GM 84 33 579. Um bei den extrem hohen Drehzahlen des Spinnrotors die Lebensdauer zu erhöhen, wird in der Lauffläche des Stützrings eine umlaufende Ringnut vorgesehen. Dadurch soll eine Besserung der Wärmeabfuhr erreicht werden, so daß die Gefahr eines Wärmestaus innerhalb des Stützrings reduziert wird.

Auch die DE-PS 205 11 000 behandelt eine Stützscheibe mit einer verbesserten Kühlung, um dadurch eine längere Standzeit der Stützscheibe zu erreichen. Hierfür wird der Stützring mit Kühlrippen versehen, die eine thermische Entlastung ergeben.

Die am Stützring entstehende Wärme, in Verbindung mit der Walkarbeit am polymeren Stützring, kann zur Ablösung des Stützrings vom Nabenring führen. Um dieses zu vermeiden, ist eine gute Verankerung des Stützrings mit dem Nabenring erforderlich. Hiermit befaßt sich die DE-OS 42 27 489 und sieht eine Profilierung vor, durch welche Stützring und Nabenring miteinander verbunden werden. Die dort behandelte Herstellung der Profilierung ist jedoch äußerst aufwendig. Weiterhin ist bei dieser Ausführung die Wärmeabfuhr in den relativ dicken Randbereichen des Stützrings kritisch.

Mit dem Problem der Erwärmung und dadurch hervorgerufenen Verschleißerscheinungen befaßt sich auch die DE-OS 37 20 445. Für diesen Zweck ist dort vorgesehen, eine sehr flache Ringnut in die Lauffläche des Stützrings einzubringen, um in diesem Bereich die Beanspruchung der Stützscheibe durch den Schaft des Spinnrotors zu reduzieren. Die Lauffläche soll in ihrem mittleren Bereich entlastet werden.

Zu nennen ist schließlich noch die US-PS 4,713,932, bei der für die Wärmeabfuhr der Stützring in seiner Mitte eine reduzierte Dicke aufweist, so daß zumindest in dem zentralen Bereich des Stützrings eine geringere Wärmeentwicklung entsteht und dennoch eine ausreichende Dämpfung erhalten bleibt. Auch hier ergeben die relativ dicken Randbereiche Probleme bei der Wärmeabfuhr.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors, insbesondere von Offenend- Spinnrotoren zu schaffen, die aus einem Nabenring und einem auf dem Außenumfang des Nabenrings angeordneten Stützring mit einer Lauffläche für den Rotor besteht, wobei der Außenumfang des Nabenrings und der Innenumfang des Stützrings formschlüssig miteinander verbunden sind. Die Stützscheibe soll im Hinblick auf die Rotorerwärmung, Verschleißerscheinungen und auch der Rotorwellenverschmutzung weiter verbessert werden.

Ganz generell ist festzustellen, daß im Stand der Technik unberücksichtigt ist, daß bei neuen Maschinengenerationen mit der Entwicklung zu immer höheren Rotordrehzahlen nicht nur der mittlere Bereich des Stützrings gefährdet ist, sondern zunehmend auch die seitlichen Randbereiche. Weiterhin spielt die Rotorwellenverschmutzung mit zunehmender Drehzahl eine immer größere Rolle. Sie resultiert aus in der Spinnbox umherfliegende Partikel, die durch elektrostatische Aufladung an den Rotorschaft gelangen und durch die Walkwirkung der Stützscheiben verdichtet werden. Die vorliegende Erfindung trägt den o. g. Punkten Rechnung durch weiterhin gute Wärmeabfuhr im mittleren Stützringbereich, verbesserte Wärmeabfuhr in den Randbereichen und verbessertes Verhalten in bezug auf Ableitung von elektrostatischer Aufladung.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Stützscheibe der vorstehend genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Stützring im Querschnitt gesehen eine bauklammerartige Form hat und aus einem mit der Lauffläche für den Rotor versehenen Brückenteil mit zwei seitlichen, von den jeweiligen Enden des Brückenteils ausgehenden und radial sowie axial nach innen gerichteten Klammerankern gebildet ist. Eine solche Stützscheibe besitzt einen äußerst einfachen Aufbau, und es wird eine gute Wärmeabfuhr vom Stützring zum Nabenring erreicht.

In zweckmäßiger Weise können die Lauffläche des Stützrings und die am Nabenring anliegende Innenfläche des Brückenteils des Stützrings parallel zueinander ausgerichtet sein. In gleicher Weise können die jeweiligen Seitenflächen eines Klammerankers parallel zueinander verlaufen. Die Enden der Klammeranker können stumpf ausgebildet und mit vorzugsweise senkrecht zu den jeweiligen Seitenflächen der Klammeranker ausgerichteten Endflächen versehen werden.

Denkbar sind im Rahmen des Erfindungsgedankens auch andere Ausführungsformen. So kann die am Nabenring anliegende Innenfläche des Brückenteils des Stützrings konkav und die anliegende Fläche des Nabenrings konvex ausgeführt sein, um die Wärmeabfuhr in der Mitte des Stützrings noch zu unterstützen. Auch können die Klammeranker mit Seitenflächen versehen sein, die einen zusätzlichen Formschluß bilden, indem sie in der Seitenansicht gesehen, die Form eines Schwalbenschwanzes oder mit Hinterschnitten versehen sind, die seitliche Nuten ergeben.

Wie an sich bekannt, kann der Nabenring aus einem metallischen Werkstoff oder einem wärmeleitfähigen Kunststoff hergestellt werden. Der Stützring seinerseits besteht aus einem polymeren Material. Die Shore-Härte des polymeren Materials liegt unter 98, vorzugsweise unter 96 Shore-Härte A, d. h., daß ein relativ weiches Polymermaterial für den Stützring ausgewählt wird, so daß eine gute Schwingungsdämpfung erreicht wird. Infolgedessen kann die Stärke des Brückenteils des Stützrings verringert werden und in einem Bereich von unter 4 mm Stärke gewählt werden. Ein bevorzugter Bereich liegt bei 2,5 mm.

Die Klammeranker werden in einem Winkel von 10° bis 45°, vorzugsweise von 38° zur radialen Mittelfläche der Stützscheibe ausgerichtet. Hierdurch wird eine ausreichende Verankerung des Stützrings am Nabenring erzielt. Der Nabenring selbst ist auf seinem Außenumfang mir zwei Ringnuten versehen, welche die Klammeranker aufnehmen. Die Ringnuten sind vorzugsweise symmetrisch zur radialen Mittelfläche der Stützscheibe angeordnet. Sie entsprechen in ihrer Kontur der Kontur des Klammerankers und sind im gleichen Winkel von 10° bis 45° vorzugsweise von 38° zur radialen Mittelfläche der Stützscheibe ausgerichtet.

Die Tiefe der Ringnuten vom Außenumfang des Nabenrings in Richtung Drehachse der Scheibe gemessen, wird gleich oder größer als die Dicke der Klammeranker gewählt.

Eine Unterstützung der Wärmeabfuhr und eine verbesserte Ableitung elektrostatischer Aufladung von den Randbereichen des Stützrings wird dadurch erreicht, daß die Ringnuten des Nabenrings mit einem seitlichen Abstand zu den Seitenflächen des Nabenrings angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine verbesserte Wärmeabfuhr und elektrostatischer Ableitung von den Randbereichen des Stützrings zum Nabenring erzielt.

Die neue Stützscheibe ergibt eine sehr gute Wärmeableitung, der Verschleiß der Lauffläche wird reduziert und durch den relativ dünnen Belag aus relativ weichem Material wird ein sehr günstiges Dämpfungsverhalten erreicht. Es zeigte sich auch, daß die Rotorwellenverschmutzung geringer ist als bei Belägen größerer Dicke.

Auch die Herstellung der Stützscheibe wird vereinfacht, indem der Nabenring im Gieß-Preßverfahren oder in Drehbearbeitung hergestellt werden kann. Die Ringnuten können beispielsweise spanabhebend durch Einstechen mit einem Drehstahl gebildet werden. Der Stützring kann im Spritzgießverfahren auf den Nabenring aufgebracht werden. Das weichere Material ermöglicht den Einsatz dieses Verfahrens.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Fig. 1 die obere Hälfte der Stützscheibe im Querschnitt,

Fig. 2 vergrößert den Außenbereich des Nabenrings, ebenfalls im Schnitt und

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Stützring.

Ausführung der Erfindung

In der Fig. 1 ist eine Hälfte einer Stützscheibe 1 im Querschnitt dargestellt. Die Stützscheibe 1 besteht im wesentlichen aus dem Nabenring 2 und dem mit formschlüssig verbundenen Stützring 3. Der Stützring 3 hat die Form einer Bauklammer, die aus einem Brückenteil 4 und zwei seitlichen, von den jeweiligen Enden 5, 6 des Brückenteils 4 ausgehenden Klammerankern 7, 8 besteht. Die Klammeranker 7 und 8 sind in einem Winkel von 38° zu den Seitenflächen 9, 19 der Stützscheibe 1 ausgerichtet und auf diese Weise sicher im Nabenring 2 verankert. Die Seitenflächen 9, 19 verlaufen parallel zu einer gedachten Mittelfläche 18 der Stützscheibe 1.

Die Lauffläche 10 des Stützrings 3 und die am Nabenring 2 anliegende Innenfläche 11 des Brückenteils 4 des Stützrings 3 verlaufen parallel zueinander. Ebenfalls parallel zueinander verlaufen die Seitenflächen 12 und 13 der Klammeranker 7 und 8. Die Enden der Klammeranker 7 und 8 sind mit senkrecht zu den Seitenflächen 12 und 14 der Klammeranker 7 und 8 ausgerichteten Endflächen 14 versehen. An dieser Stelle sei angemerkt, daß die Endflächen 14 auch eine andere Lage einnehmen können, so kann beispielsweise ein paralleler Verlauf der Endflächen 14 zur Innenfläche 11 eine gute Wärmeabfuhr ergeben, da dadurch eine größere Menge von Material des Nabenrings 2 an die Randbereiche 5, 6 des Brückenteils 4 herangeführt werden kann.

Der Nabenring 2 wird aus einem metallischen Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit im vorliegenden Fall aus Aluminium gebildet. Der Stützring 3 besteht aus einem Kunststoff mit hoher Wärmestabilität, dabei wird der Kunststoff so ausgewählt, daß seine Shore-Härte unter 96 A Shore-Härte liegt. Dieser relativ weiche Kunststoff läßt zu, daß die Stärke S des Brückenteils 4 bei ca. 2,5 mm liegt. Durch die konstruktive Ausbildung des Nabenrings 2 des Stützrings 3 und auch durch die Materialwahl wird eine gute Ableitung der entstehenden Wärme vom Stützring 3 in den Nabenring 2 erreicht und zwar sowohl im mittleren Bereich als auch in den Randbereichen.

In der Fig. 2 ist vergrößert der Außenumfang 15 des Nabenrings 2 gezeigt. Am Außenumfang 15 sind die Ringnuten 16 und 17 eingebracht, welche die gleiche Form wie die Klammeranker 7 und 8 haben. Die Ringnuten 16 und 17 sind symmetrisch zur radialen Mittelebene 18 der Stützscheibe 1 angeordnet.

Die Ringnuten 16 und 17 haben die gleiche Form wie die Klammeranker 7 und 8 und sind auch im gleichen Winkel α wie die Klammeranker 7 und 8 ausgerichtet. Auch die Tiefe T der Ringnuten 16 und 17 entspricht der Länge der Klammeranker 7 und 8. Sie ist so bemessen, daß sie vom Außenumfang 15 des Nabenrings 2 in Richtung auf die Drehachse 20 der Stützscheibe 1 gemessen, gleich oder größer als die Dicke D der Klammeranker 7 oder 8 ist.

Die Ringnuten 16 und 17 sind außerdem mit einem seitlichen Abstand A zu den Seitenflächen 9 des Nabenrings 2 angeordnet. Hierdurch wird der metallische Werkstoff des Nabenrings 2 direkt an die Randbereiche 5, 6 des Stützrings 3 herangeführt. Die Seitenflächen des Stützrings 3 sind dabei fluchtend zu den Seitenflächen 9, 19 des Nabenrings 2. Die gewählte Konstruktion ergibt eine gute Abstützung des Stützrings 3 durch den Nabenring 2 und eine gute Wärmeabfuhr aus den Randbereichen, sowie eine verbesserte Ableitung von elektrostatischer Aufladung von Stützring und Motorwelle und somit ein verbessertes Verhalten in bezug auf die Rotorwellenverschmutzung.

Die Ringnuten 16 und 17 können sehr genau spanabhebend durch Einstechen gebildet werden. Der Stützring 3 ist im Spritzgießverfahren auf den Nabenring 2 aufzubringen.

In der Fig. 3 ist ein Stützring 3 im Querschnitt gezeigt. Dabei ist auf der linken Seite der Stützring 3 mit einem Klammeranker 7 in der Form eines Schwalbenschwanzes 22 und auf der rechten Seite mit einem Klammeranker 8 der Form von zwei seitlichen Hinterschnitten 23 und 24 gezeigt. Die Lauffläche 10 ist eben ausgebildet. Die darunter liegende Innenfläche 11 des Brückenteils 4 des Stützrings 3 ist konkav ausgebildet. Die zugehörige Fläche 21 des Nabenrings 2 hat eine entsprechende konvexe Form. Diese Ausbildung erlaubt eine gute Wärmeabfuhr aus dem Mittelteil des Stützrings 3.

Die äußersten seitlichen Enden 25 und 26 des Stützrings 3 haben die Ansätze 27 und 28, mit denen sie an den äußeren seitlichen Bereichen des Nabenrings 2 zur Anlage kommen.

Claims

1. Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors, insbesondere des Rotors an Offenend-Spinnrotoren mit einem Nabenring und einem auf dem Außenumfang des Nabenrings angeordneten Stützring mit einer Lauffläche für den Rotor, wobei der Außenumfang des Nabenrings und der Innenumfang des Stützrings formschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (3) im Querschnitt eine bauklammerartige Form hat und aus einem mit der Lauffläche (10) für den Rotor versehenen Brückenteil (4) mit zwei seitlichen, von den jeweiligen Enden (5, 6) des Brückenteils (4) ausgehenden und radial sowie axial nach innen gerichteten Klammerankern (7, 8) gebildet ist.

2. Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (10) des Stützrings (3) und die am Nabenring (2) anliegende Innenfläche (11) des Brückenteils (4) des Stützrings (3) parallel zueinander verlaufen.

3. Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Nabenring (2) anliegende Innenfläche (11) des Brückenteils (4) des Stützrings (3) konkav und die anliegende Fläche (21) des Nabenrings (2) konvex ausgeführt sind.

4. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Seitenflächen (12, 13) eines Klammerankers (7, 8) parallel zueinander verlaufen.

5. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Seitenflächen (12, 13) eines Klammerankers (7, 8) einen zusätzlichen Formschluß bilden, insbesondere in Form eines Schwalbenschwanzes (22) oder als Hinterschnitt (23, 24).

6. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Klammeranker (7, 8) stumpf ausgebildet sind und vorzugsweise senkrecht zu den jeweiligen Seitenflächen (12, 13) der Klammeranker (7, 8) ausgerichtete Endflächen (14) haben.

7. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Klammeranker (7, 8) eine Profilierung, insbesondere in Form einer Abrundung haben.

8. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenring (2) aus einem metallischen Werkstoff besteht.

9. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenring (2) aus Kunststoff besteht.

10. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (3) aus einem polymeren Material besteht.

11. Stützscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Shore-Härte des polymeren Materials unter 98 vorzugsweise unter 96 Shore-Härte liegt.

12. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke (S) des Brückenteils (4) unter 4 mm bevorzugt bei 2,5 mm liegt.

13. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammeranker (7, 8) in einem Winkel α von 10° bis 45°, vorzugsweise von 38° zur radialen Mittelebene (18) der Stützscheibe (1) ausgerichtet sind.

14. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenring (2) auf seinem Außenumfang (15) mit zwei Ringnuten (16, 17) versehen ist, welche die Klammeranker (7, 8) aufnehmen.

15. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (16, 17) symmetrisch zur radialen Mittelebene (18) der Stützscheibe (1) angeordnet sind.

16. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (16, 17) in einem Winkel α von 10° bis 45° vorzugsweise von 38° zur radialen Mittelebene (18) der Stützscheibe (1) ausgerichtet sind.

17. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Ringnuten (16, 17) vom Außenumfang (15) des Nabenrings (2) in Richtung Drehachse (20) der Stützscheibe (1) gemessen gleich oder größer als die Dicke der Klammeranker (7, 8) ist.

18. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (16, 17) mit einem seitlichen Abstand (A) zu den Seitenflächen (9) des Nabenrings (2) angeordnet sind.

19. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenring (2) spanabhebend mittels Drehbearbeitung hergestellt ist.

20. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenring (2) aus Kunststoff im Spritzguß-, Fließ- oder Preßverfahren hergestellt ist.

21. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (16, 17) spanabhebend durch Einstechen mit einem Drehstahl hergestellt sind.

22. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (3) im Fließ-, Schleudergieß- oder Preßverfahren auf den Nabenring (2) aufgebracht ist.