DE2154983A1

DE2154983A1 - Spinneinheit für eine open-end-Spinnmaschine

Info

Publication number: DE2154983A1
Application number: DE19712154983
Authority: DE
Inventors: Robert Whalley Lancashire Greenwood (Großbritannien). A63c5-12
Original assignee: Platt International Ltd., Oldham, Lancashire (Grossbritannien)
Priority date: 1970-11-09
Filing date: 1971-11-05
Publication date: 1972-05-10
Also published as: CS176176B2; CH546834A; IT944815B; ES396786A1; FR2112556B1; GB1375546A; FR2112556A1; JPS553451B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger

73 Essllngen (Neckar), Fabrikstrafle 9, Postfach 348 4. November 1971 Telefon

PJ^ 5 rÜZa Stuttgart (0711) 35i53?

359419

Telegramme Patentschutz Ettllngennedcsr

PLATT INTERNATIONAL LIMITED Oldham, Lancashire, England

Spinneinheit für eine open-end-Spinnmaschine

Die Erfindung betrifft eine Spinneinheit für eine Ppen-end-Spinnmaschine, mit einer endseitig den in einer Spinnkammer umlaufenden Spinnrotor tragenden, drehbar gelagerten Welle, die mit einer Antriebsquelle gekuppelt ist, sowie Verfahren zum Zusammenbau solcher Spinneinheiten.

Bei open-end-Textilspinnmaschinen werden Fasern in diskreter Form auf eine innenliegende Fasersammeifläche eines Spinnrotors einer Spinneinheit aufgebracht und sodann von der Fasersammeifläche in Gestalt eines kontinuierlich erzeugten Garnes abgezogen, an dessen Ende die Fasern fortwährend angesponnen werden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Spinneinheit für eine solche Maschine, die mit hoher Drehzahl arbeiten soll.

Um gesponnenes Garn mit sehr hoher Arbeitsgeschwindigkeit herzustellen, ist es notwendig, den Spinnrotor mit großer Drehzahl umlaufen zu lassen. Die obere Grenze der Drehzahl des Spinnrotors wird aber praktisch durch die physikalischen Begrenzungen gegeben, denen der Spinnrotorantrieb und insbesondere die Lagerungen für die Antriebswelle des Spinnrotors unterliegen. Die hierbei auftretenden Schwierigkeiten werden noch dadurch vergrößert, daß die Spinneinheit von Zeit zu Zeit angehalten und wieder in Gang gesetzt werden muß, um die Entfernung von verstopfendem Fasermaterial oder die Reinigung des Spinnrotors zu gestatten.

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Es hat sich gezeigt, daß selbst bei niedrigeren Drehzahlen, beispielsweise von 30.000 upm, der Verschleiß bei speziell für die Lagerung der Antriebswelle konstruierten Kugellagern trotz genauer Auswuchtung des Spinnrotors groß ist. Bei höheren Drehzahlen versagen die Lager noch schneller, wobei in dem Bereich von 60.000 upm die praktische Lebensdauer zu kurz ist, um einen wirtschaftlichen Betrieb unter praktischen Bedingungen zu gestatten.

Es wurde schon eine Spinneinheit vorgeschlagen, welche einen am Ende eines Rohres befestigten Spinnrotor aufweist, wobei das Rohr auf einer feststehenden Hohlachse drehbar gelagert ist. In die Hohlachse wird Druckluft eingespeist, die durch Bohrungen in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche der Hohlachse und der Innenfläche des Rohres eintritt, wodurch eine aerostatische Lagerung erzielt wird. Mit dem Rohr ist der Rotor eines Hochfrequenzmotors verbunden, dessen Stator an dem Gehäuse, der Spinneinheit befestigt ist. Die Masse des Rotors, des Elektromotors und des Spinnrotors sind bei dieser Spinneinheit beträchtlich und die mit solchen aerostatischen Lagerungen ausgerüsteten Spinneinheiten können betriebssicher nicht mit viel höheren Drehzahlen betrieben werden als sie bei mit üblichen Wälzlagerungen ausgerüsteten Einheiten erzielt werden können. Darüberhinaus erfordert jede aerostatische Lagerung fortwährend eine erhebliche Luftmenge, deren Zufuhr teuer ist. Der Aufwand für die Einrichtungen zum Einpumpen von Luft in die einzelnen Antriebseinheiten begrenzt darüberhinaus den wirtschaftlichen Betrieb der Maschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spinneinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die für be sonders hohe Drehzahlen geeignet ist.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Spinneinheit gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle in zwei außerhalb der Welle angeordneten Gleitlagern mit Druckluftschmierung (Luftlagern) gelagert ist und die Antriebsquelle durch einen Elektromotor gebildet ist, dessen Rotor auf der Antriebswelle sitzt und mit dieser drehfest gekuppelt ist.

Vorteilhaft ist es, wenn der Rotor des Elektromotors an dem oder nahe dem dem Spinnrotor abgewandten Ende der Antriebswelle angeordnet ist und die Luftlager zwischen dem Rotor des Elektromotors und dem Spinnrotor liegen. Alternativ kann die Anordnung auch derart getroffen werden, daß der Rotor des Elektromotors zwischen den beiden Luftlagern liegt. Die Luftlager sind mit Vorteil aerodynamische Luftlager. Diese Lager erzeugen den zur Lagerung der Antriebswelle erforderlichen Luftfilm selbst. Aerostatische Luftlager, die eine äußere Druckluftquelle erfordern, können ebenfalls Verwendung finden, doch sind sie aus den obenerwähnten Gründen weniger vorteilhaft. Die Luftlager sind vorzugsweise in elastischen Halterungen wie Gummibüchsen oder -ringe aufgehängt, doch ist es auch möglich, starre Lagerhalterungen vorzusehen. Der Elektromotor zum Antrieb-der Antriebswelle ist vorzugsweise ein Hochfrequenzinduktionsmotor, dessen Rotor auf der Antriebswelle sitzt, doch kann gegebenenfalls auch ein Hysteresismotor oder ein anderer Motor verwendet werden.

Die Anordnung kann derart getroffen werden, daß der Antriebswelle eine Bremse mit einem bewegbaren Bremskissen zugeordnet ist, das mit der Antriebswelle reibschlüssig in Eingriff bringbar ist, wenn die Antriebswelle abgebremst werden soll. Alternativ kann aber auch eine elektromagnetische Bremsung, beispielsweise mittels einer Gleichstrombremsschaltung ,für die Antriebswelle Verwendung finden.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbexspiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Die Figur zeigt eine Spinneinheit gemäß der Erfindung, im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht.

Die in der Fig. dargestellte Spinneinheit weist einen mittig angeordneten Kurzschlußläufermotor auf, der mit 1 bezeichnet und in einem Motorgehäuse 2 angeordnet ist, das auf der einen Seite bei 3 durch eine Abschlußplatte 4 und auf der anderen Seite bei 5 durch eine ringförmige Abschlußplatte 6 abgeschlossen ist, wobei beide Abschlußplatten mit dem Motorgehäuse 2 durch Schraubenbolzen verbunden sind. Auf die ringförmige Abschlußplatte 6 ist ein Drucklagergehäuse 7 mit einer Lagerkammer 8 aufgeschraubt? außerdem ist mit der ringförmigen Abschlußplatte 6 eine Lagertragplatte 9 mit einem Flanschteil 10 derart verschraubt, daß der Flanschteil 10 durch die mittige öffnung der Abschlußplatte 6 ragt.

Die Abschlußplatte 4 ist mit einer zentralen öffnung ausgebildet, in die ein aerodynamisches Luftlager (Gleitlager mit Druckluftschmierung) eingesetzt ist, während ein entsprechendes aerodynamisches Luftlager 12 in dem Flanschteil 10 der Lagertragplatte 9 vorgesehen ist, das mit dem Luftlager 11 fluchtet. In den Luftlagern 11, 12 ist eine Welle 13 des Motors 1 gelagert.

Die Luftlager 11, 12 weisen jeweils eine mit Umfangsrillen versehene Messingbüchse 14 auf, in der ein Halslagerelement 15 aus Glas oder einem Kunststoffmaterial mittels zweier Gummi-O-Ringe 16 elastisch nachgiebig gelagert ist. Zwischen den Lagerelementen 15 und der Welle 13 ist jeweils ein kleiner freier Spalt, vorzugsweise in der Größenordnung

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von 0,0127 nun (0,00005") vorgesehen, in dem sich beim Betrieb durch die Drehbewegung der Welle 13 ein Druckluft-r kissen aufbaut, das die Welle 13 davon abhält, mit dem Lagerelement 15 in Berührung zu kommen. Die Welle 13 besteht aus einer Legierung mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise Invar, und ist mit Vorteil zumindest in dem Bereich der Luftlager 11, 12 chromplattiert. Der Mittelteil der Welle 13 weist einen geringfügig größeren Durchmesser als die Endteile auf; er trägt den Rotor 17 des Elektromotors 1, welcher aus auf den Mittelteil der Welle 13 aufgepressten kreisringförmigen Blechen 18 aufgebaut ist. Die einzelnen Bleche sind mit aufeinander ausgerichteten öffnungen versehen, durch die aus Bronze bestehende Stäbe des Kurzschlußkäfigs parallel zur Achse der Welle 13 verlaufen. Die Enden die Käfigstäbe 19 sind mit stirnseitig angeordneten Ringen 20 hart verlötet.

Das Gehäuse 2 weist in einem mittleren Bereich 21, in dem der Stator 22 des Elektromotors 1 gehaltert ist, eine erhöhte Wandstärke auf. Der Stator 22 ist aus einer Anzahl geschichteter ringförmiger Bleche 23 aufgebaut, auf denen die Statorwicklung 24 angeordnet ist. Das Blechpaket ist durch eine Klemmschraube 25 ortsfest fixiert. Der Bohrungsdurchmesser des Stators 22 ist gleich groß oder geringfügig kleiner als der Durchmesser der Mittelöffnung der Abdeckplatte 6.

Das in der Fig. nach oben weisende Ende der Welle 13 trägt eine mit einer Kunststoffauflage versehene Drucklagerplatte 26, auf deren Fläche 27 nicht dargestellte spiralige Kanäle ausgebildet sind, während die Drucklagerplatte 26 selbst in der Drucklagerkammer 8 des Lagergehäuses 7 untergebracht ist. Wenn die Welle 13 und damit die Drucklagerplatte 26 umläuft, wirken die spiraligen Kanäle in dem Sinne,-daß eine Luftschicht zwischen die Fläche 27 und die unten

liegende Wandung 28 der Drucklagerkammer 8 eingepumpt wird, wodurch die Fläche 27 der Drucklagerplatte 26 im Abstand von der unteren Wandung 28 der Kammer 8 gehalten wird. Alternativ wäre es auch möglich, das Lagerelement 15 des Luftlagers 12 mit einem Flansch auszubilden, der über das Gehäuse hinaus in die Drucklagerkammer 8 reicht und die Fläche bildet, gegen die das Drucklager zur Wirkung kommt.

Das untere Ende der Welle 13 ist mit einem Zapfen 29 ausgebildet, der in die Nabe 30 eines aus Duraluminium bestehenden Spinnrotors 31 eingefügt ist. Der Spinnrotor 31 befindet sich in einer Spinnkammer 32, die in der Nähe des Endteiles 3 des Gehäuses 2 liegt.

Im Betrieb ist die Spinneinheit unter einem Winkel von 25° gegenüber der Horizontalen mit nach unten weisendem Spinnrotor 21 montiert. Wird der Elektromotor 1 erregt, so wird die Welle 13 in Umdrehung versetzt, wodurch in den freien Spalten zwischen der Welle 13 und den zugeordneten Lagerelementen 15 Druckluftkissen aufgebaut werden, die eine Berührung zwischen der Welle 13 und den Lagerelementen 15 verhindern, während, wie bereits erwähnt, die Fläche 27 der Drucklagerplatte 26 eine Pumpwirkung ausübt, durch die eine Druckluftschicht zwischen der Fläche 27 und der unteren Wandung 28 der Drucklagerkammer 8 erzeugt wird, so daß die Fläche 27 der Drucklagerplatte 26 im Abstand von der unteren Wandung 28 der Drucklagerplatte 8 gehalten wird.

Wenn auch die Vorrichtung unter Verwendung von aerodynamischen Luftlagern beschrieben wurde, so kann es unter bestimmten Umständen doch zweckmäßig sein, diese

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durch aerostatische Luftlager zu ersetzen, welche eine äußere Druckluftzufuhr erfordern. Außerdem können alternativ auch Luftlager vorgesehen werden, welche beim Anlauf aerostatisch sind und aerodynamisch werden, sowie der Motor seine Betriebsdrehzahl erreicht.

Die bei der Anordnung auftretenden Verluste sind so klein, daß sehr hohe Drehzahlen erreicht werden können, wobei es möglich ist, wenn die Masse des Spinnrotors 31/ der Drucklagerplatte 26 und des Rotors 17 klein gehalten werden, Spinndrehzahlen von mehr als 100.000 upm zu erzielen. Die elastische Aufhängung der Lagerelemente 15 in den Büchsen 14 gestattet es der Welle 13 einen Resonanzzustand ohne Gefährdung der Lager zu durchlaufen. Die Bremsung der Welle 13 kann durch Bremskissen vorgenommen werden, welche bewegbar angeordnet und mit der Welle 13 in Eingriff bringbar sind. Alternativ ist auch eine elektromagnetische Bremsung der Welle dadurch denkbar, daß Gleichstrom der Statorwicklung des Motors 1 zugeführt wird.

Um hohe Drehzahlen zu erzielen, müssen die Spinneinheiten mit großer Genauigkeit angefertigt werden, insbesondere deshalb, weil der Stator 22 exakt konzentrisch in der Statorbohrung umlaufen muß, um einen unsymmetrischen, von dem Stator 22 ausgehenden magnetischen Zug zu vermeiden, während andererseits die richtige Lage der beiden Lager 11, 12 bezüglich des Stators 22 von entscheidender Wichtigkeit ist.

Bei der Montage der Spinneinheit wird zunächst ein mit einer Auflage versehener Lehrdorn in die Statorbohrung eingefügt, wobei die Auflage dem tatsächlichen Luftspalt zwischen dem Rotor 17 und dem Stator 22 entspricht. Auf den Lehrdorn wird das Lager 11 aufgesetzt; die zugeordnete Abdeckplatte 4 wird lagerichtig befestigt. Das andere

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Lager 12 ist in dem Flanschteil 10 des Lagerträgers 9 angeordnet, der einen größeren Durchmesser als der Stator 22 aufweist. Der Flanschteil 10 wird in die Mittelöffnung der Abschlußplatte 6 eingefügt, worauf die Abschlußplatte 6 an dem Gehäuse 2 befestigt und der mit der Auflage versehene Lehrdorn gemeinsam mit der Lagertragplatte 9 und dem Lager 12 herausgenommen werden kann. Die Lagertragplatte 9 und das Lager 12 werden sodann auf die Welle 13 aufgesetzt, worauf die Welle 13 in das Gehäuse eingefügt wird, derart, daß der Flanschteil 10 in die Mittelöffnung der Abschlußplatte 6 eingepasst ist, wodurch die durch den Lehrdorn ursprünglich erzeugte Ausrichtung erhalten bleibt.

Bei einer anderen Ausführungsform können auch beide Ab-Bchlußplatten 4, 6 Mittelöffnungen aufweisen, in denen die Lager angeordnet sind und deren Durchmesser gleich oder größer als der der Statorbohrung ist. Hierbei wird der iiiehrdorn in die Statorbohrung eingefügt, worauf die Abschlußplatten auf die beiden Enden des Lehrdornes aufgesetzt und an dem jeweils zugeordneten Gehäuseende befestigt werden. Hierauf wird der Lehrdorn zusammen mit den Lagern herausgenommen, worauf der Rotor in das Gehäuse t eingesetzt wird. Anschließend werden die Lager so in die Abschlußplatten eingesetzt, daß sie die Welle 13 umschließen.

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Claims

- 9 Patentansprüche

Spinneinheit für eine open-end-Spinnmaschine mit einer endseitig den in einer Spinnkammer umlaufenden Spinnrotor tragenden, drehbar gelagerten Welle, die mit einer Antriebsquelle gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) in zwei außerhalb der Welle (13) angeordneten Gleitlagern mit Druckluftschmierung (Luftlagern) (11, 12) gelagert ist und die Antriebsquelle durch einen Elektromotor (1) gebildet ist, dessen Rotor (17) auf der Antriebswelle (13) sitzt und mit dieser drehfest gekuppelt ist.

2. Spinneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (17) des Elektromotors (1) an dem oder nahe dem dem Spinnrotor (31) abgewandten Ende der Antriebswelle (13) angeordnet ist und die Luftlager (11, 12) zwischen

dem Rotor (17) des Elektromotors (1) und dem Spinnrotor
(31) liegen.

3. Spinneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (17) des Elektromotors (1) zwischen den
beiden Luftlagern (11, 12) liegt.

4. Spinneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlager (11, 12) aerodynamische Luftlager sind.

5. Spinneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlager (11, 12) jeweils ein aus Glas bestehendes Halslagerelement (15) enthalten.

6. Spinneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlager (11, 12) jeweils ein aus Kunststoffmaterial bestehendes Halslagerelement (15) enthalten*

7. Spinneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet/ daß die Luftlager (11, 12) während des Anlaufes aerostatisch betrieben sind und nach dem Anlauf auf aerodynamischen Betrieb übergehen.

8. Spinneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Luftlager (11, 12) aerostatische Luftlager sind.

9. Spinneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlager (11, 12) elastisch aufgehängt sind.

10. Spinneinheit nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch*gekennzeichnet, daß der Stator (23) des Elektromotors (l) in einem Gehäuse (2) sitzt, an dem die Luftlager (11, 12) angeordnet sind und durch das sich die Antriebswelle (13) erstreckt.

11. Spinneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1) ein Hochfrequenzinduktionsmotor ist.

12. Spinneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebswelle (13) eine Bremse mit einem bewegbaren Bremskissen zugeordnet ist, das mit der Antriebswelle (13) reibschlüssig in Eingriff bringbar ist.

13. Spinneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebswelle (13) eine Bremseinrichtung mit einer elektrischen Bremsschaltung zugeordnet ist, durch die der Rotor (17) des Elektromotors (1) elektromagnetisch zum Stillstand bringbar ist.

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14. Spinneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) aus einem Metall mit einem kleinen Ausdehnungskoeffizienten besteht.

15. Spinneinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten Invar ist.

16. Spinneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) zumindest in dem Bereich der Luftlager (11, 12) chrom-

17. Spinneinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) auf einer Seite durch eine Abschlußplatte (6) mit einer öffnung zur Aufnahme eines Luftlagers (12) aufweist, und daß der Durchmesser der Statorbohrung des Elektromotors (1) gleich oder kleiner als die lichte Weite der öffnung in der Abschlußplatte (6) ist.

18. Spinneinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) an beiden Stirnseiten jeweils durch eine Abschlußplatte (4, 6) verschlossen ist, die eine zur Aufnahme eines Luftlagers (11, 12) dienende öffnung aifweist, und daß die lichte Weite der öffnung gleich oder größer als der Durchmesser der Statorbohrung des Elektromotors (1) ist.

19. Spinneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Spinnrotor (31) abgewandten Ende der Antriebswelle (13) ein Luftkissendrucklager angeordnet ist.

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20. Verfahren zum Zusammenbau einer Spinneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein der Gestalt des Rotors des Elektromotors entsprechender Lehrdorn in die Statorbohrung des in äinem Gehäuse befindlichen
Stators des Elektromotors konzentrisch zur Statorbohrung
eingefügt wird und sodann die beiden Luftlager konzentrisch auf den Lehrdorn aufgesetzt werden und ein erstes Luftlager in der endgültigen Stellung an dem Gehäuse befestigt wird, hierauf der Lehrdorn zusammen mit einem Teil des zweiten
Luftlagers oder mit dem ganzen zweiten Luftlager herausgenommen wird und die Antriebswelle mit dem auf ihr angeordneten Teil des zweiten Luftlagers bzw. dem ganzen zweiten Luftlager eingefügt sowie das zweite Luftlager in der endgültigen Stellung an dem Gehäuse befestigt wird.

22. Verfahren zum Zusammenbau einer Spinneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein der Gestalt des Rotors des Elektromotors entsprechender Lehrdorn in die Bohrung des in einem Gehäuse angeordneten Stators
des Elektromotors konzentrisch zur Statorbohrung eingefügt wird, sodann mit abnehmbaren Lagereinsätzen versehene Abschlußplatten auf die beiden Endteile des Lehrdornes aufgesetzt und mit dem Gehäuse verbunden werden, hierauf der
Lehrdorn zusammen mit den Lagereinsätzen herausgenommen wird und durch den Rotor des Elektromotors ersetzt wird, worauf die Lagereinsätze wieder eingesetzt werden.

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