DE7905441U1

DE7905441U1 - Aerodynamisch zu lagernde Überlaufrolle

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Publication number: DE7905441U1
Application number: DE7905441U
Authority: DE
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1979-02-27
Filing date: 1979-02-27
Publication date: 1979-07-05
Also published as: US4305626A

Description

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Aerodynamisch gelagerte^ über laufrolle

A k ζ ο GmbH
Wuppertal

Die Neuerung betrifft eine aerodynamisch zu lagernde rolle mit einer feststehenden, eine axiale Bohrung und mehrere von dieser radial nach außen führende, im Lagerbereich angeordnete Bohrungen zur Druckgaszufuhr in den Lagerbereich aufweisenden Lagerzapfen und einem umlaufenden Rollenkörper.

Vom Faden angetriebene Überlauf- oder Umlenkrollen sind in der Chemiefaser- und der Textilindustrie in großer Zahl gebräuchlich. Um das Fadenmaterial möglichst zu schonen, ist man bestrebt, die benötigte Antriebsleistung, die im stationären Betriebszustand praktisch nur von den Reibungsverhältnissen abhängig ist, möglichst niedrig zu halten. Luftgelagerte Konstruktionen sind hierzu besonders gut geeignet.

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Wegen der Eigenschaft, die zur Bildung des "Schmierfilms" benötigte Luft im stationären Betriebszustand selbst anzusaugen eignen sich besonders die sog. aero-dynamischen Lagerkonstruktionen.

Ein wesentlicher Nachteil derartiger Konstruktionen ist jedoch das unstabile Verhalten in der Anlaufphase, üblicherweise nimmt man in diesem Zustand Berührung zwischen den Lagerteilen in Kauf und überbrückt die Schwierigkeiten durch Auswahl eines entsprechende Notlaufeigenschaften aufweisenden Materials. Dies bedingt aber auch erhöhte Reibungskräfte in dieser Anlaufphase.

Nun ist aber gerade bei der Manipulation textiler Fäden diese Anlaufphase in der Regel an sich schon besonders empfindlich; zusätzliche Erschwernisse sind daher nach Möglichkeit zu vermeiden. Zwar böten aerostatische Lagerkonstruktionen einen Ausweg, da diese aber ständig mit Druckluft von erheblichem Druck versorgt werden müßten, ergäben sich in ihrer Höhe nicht tragbare Kosten*

Technische Aufgabe ist danach, die Vorteile der aerodynamischen Lagerung auszunutzen, wobei einerseits die Erschwernisse der instabilen Anlaufphase nicht in Kauf genommen werden müssen, andererseits die in Textilbetrieben besonders große Gefahr, daß sich aerodynamische Lager mit Staubpartikeln zusetzen, vermieden wird.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine aerodynamische überlaufrolle mit einem feststehenden, eine

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axiale Bohrung und mehrere von dieser radial nach außen führende, im Lagerbereich angeordnete Bohrungen zur Druckgaszufuhr in den Lagerbereich aufweisenden Lagerzapfen und einem umlaufenden Rollenkörper, welche sich dadurch auszeichnet, daß der Rollenkörper aus einem äußeren Rollenmantel und zwei mit diesem verbundenen im Bereich der beiden Enden des Rollenmantels zwischen sich einen freien Raum lassend, angeordneten Lagerkörpern besteht, wobei der Rollenmantel im Bereich des freien Raumes außen eine umlaufende wulstförmige Verdickung und in dieser Verdickung mindestens zwei in einer senkrecht zur Rollenachse stehen- & den Ebene angebrachte Ausströmbohrungen aufweist, welche tangential zur inneren Mantelfläche des Rollenmantels verlaufen, und der Lagerzapfen zu beiden Seiten der mit dem Rollenmantel verbundenen Lagerteile mit deren äußeren, als aerodynamische Axiallager ausgebildeten Lagerflächen zusammenwirkende Kragen zur axialen Fixierung des Rollenkörpers aufweist.

Da die Gefahr direkter Berührung der mit hoher Relativgeschwindigkeit sich gegeneinander bewegenden Lagerflächen nie ganz auszuschalten ist, wird vorteilhaft für die Lagerkörper ein Material mit Notlaufeigenschaften verwendet. Weiter hat sich gezeigt, daß für den Rollenmantel mit Vorteil ein keramisches Material verwandt wird.

Vorteilhaft ist es ferner, die Lagerkörper aus Kreisringsegmenten aufzubauen, die zwischen sich jeweils minimale

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Spalte aufweisen. Ihre dem Lagerzapfen zugewandten Lagerflächen weisen dabei einen Krümmungsradius auf, der ca. 1% bis 5% kleiner ist als der Radius des Lagerzapfenaußenmantels.

Axiale Lagestabilisierung wird erreicht durch die Ausbildung der nach außen weisenden Stirnseiten der Lagerkörper in an sich bekannter Weise als Mehrgleitflächenlager.

Das neuerungsgemäße Lager kann an sich auf Grund seiner Konstruktion insbesondere bei Verwendung von Lagermaterial mit Notlaufeigenschaften wie jedes normale aerodynamische Lager ohne Zwangszufuhr von Luft betrieben werden. Neuerungsgemäß wird es jedoch zur Ausnutzung aller Vorteile, die es bietet, wie folgt betrieben:

Zum Anlaufen wird das Aggregat mit Druckluft von ca. 2.0 bar beaufschlagt. Die tangential an die innere Mantelfäche ansetzenden Ausströmöffnungen wirken als Luftturbine, so daß der Rollenkörper rasch auf ein vorgesehenes Drehzahlniveau gebracht wird, ohne daß der geführte Faden die erforderliche Antriebsleistung erbringen müßte. Sobald die Solldrehzahl erreicht ist, wird der Druck weggenommen und auf einen Wert reduziert, der gerade geeignet ist, zu verhindern, daß verunreinigte ümgebungsluft angesaugt wird.

Eine lyftgelagerte aerodynamisch wirkende überlaufrolle, bei der zum Anfahren erhöhter und zum Aufrechterhalten des stationären Zustands stark verringerter Druck angewandt

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wird, ist an sich bekannt. Bei dieser wird so wie beim Neuerungsgegenstand die Druckluft in der Mitte der Rolle zugeführt. Sie strömt dann durch die Lagerspalte zu den beiden Rollenenden und tritt dort durch Bohrungen in den seitlichen Abschlußringen» die als Luftturbinen wirken sollen, aus. (DE-OS 2.134.247). Der wesentliche Nachteil besteht jedoch darin, daß entweder - bei angemessen engem Lagerspalt - eine ins Gewicht fallende Antriebsleistung der seitlichen Abschlußringe nicht erreichbar ist oder - falls der Lagerspalt hierzu weit genug ist - eine wirklich funktionstüchtige aerodynamische ebenso wie eine aerostatisch wirkende Luftlagerung nicht mehr möglich ist, sollen nicht untragbare Luftmengen verbraucht werden.

Die Neuerung wird anhand der beigegebenen Zeichnung näher erläutert:

Es zeigt:

Figur 1 einen vergrößerten Längsschnitt durch die neuerungsgemäße Überlaufrolle

Figur 2 einen Schnitt senkrecht zur Drehachse der Uberlaufrolle entsprechend I - I

Figur 3 eine Draufsicht und

Figur 4 einen Schnitt entlang II - II durch die Axiallager der Überlaufrolle

Figur 5 einen Schnitt durch einen Lag er körper'.

Der Aufbau der neuerungsgemäßen überlaufrolle ist aus Figur 1 deutlich zu entnehmen. Der feststehende Lagerzapfen (11) weist eine vom aus dem Lagerbereich herausragenden Ende

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ausgehende axiale Bohrung 15 auf, von welcher aus eine oder mehrere radiale Bohrungen 16 in einen freien Raum 23 zwischen den Lagerkörpern 9 führen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Lagerzapfens 11 ist ebenfalls eine radiale Sackbohrung angebracht, die in einer Gewindebohrung endet. In dieser Bohrung sitzt der Hohlzapfen 17 des Lagerdeckels 2, der in seiner Lage mit Hilfe der Schraube 1 gegen eine Druckfeder justiert wird. In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sitzt auf dem Lagerzapfen 11 die mit diesem fest, beispielsweise durch Preßsitz, verbundene Lagerhülse

7, die an ihrem dem Lufteinströmende zu gelegenen Ende einen Kragen 3 aufweist, der mit dem Lagerdeckel 2 zusammen für die axiale Festlegung des Rollenkörpers 8 mit den Lagerkörpern 9 Sorge trägt. Der Mantelkörper 8, der als Lauffläche für den zu führenden Faden dient, weist außer zwei Randwülsten in der Mitte eine Verdickung 12 auf, die in der dargestellten Ausführungsform mit sechs Luftausströmbohrungen 13 versehen ist, die so angebracht sind, daß sie in regelmäßiger Verteilung am Umfang des Wulstes jeweils von der inneren Mantelfläche 14 des Mantelkörpers im Bereich des Wulstes 12 tangential nach außen gerichtet sind.

Die Ausbildung der Lagerkörper an ihren tragenden Stirnseiten 4 und 10 als sogenannte Mehrgleitflächenlager wird durch die Figuren 3 und 4 verdeutlicht. Wie auch aus Figur 5, welche einen Schnitt durch die Lagerkörper 9 senkrecht zur Rollenachse darstellt, ersichtlich, bestehen die Lagerkörper aus jeweils drei Segmenten. Durch Formfräsen oder

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-schleifen sind die Stirnflächen jeweils im Bereich der engen Spalte 20 zwischen den Lagersegmenten so, wie aus Figur 4 zu entnehmen, leicht schräg angeschliffen (19) und nur in einem Mittelbereich 18 zwischen den beiden angeschliffenen Flächenteilen parallel zu den Innenflächen des Deckels 2 und des Steges 3 gestaltet.

Die innere Lagerfläche 21, die auf der Lagerhülse 7 läuft, hat einen Krümmungsradius, der 2% kleiner ist als der Krümmungsradius der Gegenfläche 22. Beide Maßnahmen, das schräge Anschleifen von Teilen der Stirnflächen und die unterschiedliche Gestaltung des Krümmungsradius bewirken eino Stabilisierung des Lagerverhaltens während des Betriebes als aerodynamisches Lager.

Claims

ι ι A3GW31878 . ßchutzansprüche:

1) Aerodynamisch zu lagernde Überlaufrolle mit einem feststehenden, eine axiale Bohrung und mehrere von dieser radial nach außen führende, im Lagerbereich angeordnete Bohrungen zur Druckgaszufuhr in den Lagerbereich aufweisenden Lagerzapfen und einem umlaufenden Rollenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkörper (8,9) aus einem äußeren Rollenmantel (8) und zwei mit diesem verbundenen im Bereich der beiden Enden des Rollenmantels (8), zwischen sich einen freien Raum (23) lassend,·angeordneten Lagerkörpern (9) besteht, wobei der Rollenmantel (8) im Bereich des freien Raumes (23) außen eine umlaufende wulstförmige Verdickung (12) und in dieser Verdickung (12) mindestens zwei in einer senkrecht zur Rollenachse stehenden Ebene angebrachte Ausströmbohrungen (13) aufweist, welche tangential zur inneren Mantelfläche (14) des Rollenmantels (8) verlaufen, und der Lagerzapfen (11) zu beiden Seiten der mit dem Rollenmantel (8) verbundenen Lagerteile (9) mit deren äußeren, als aerodynamische Axiallager ausgebildeten Lagerflächen (4; 10) zusammenwirkende Kragen (2; 3) zur

axialen Fixierung des Rollenkörpers (8, 9) aufweist.

2) Überlaufrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wulstförmige Verdickung (12) vier bis acht Ausströmbohrungen (13) aufweist.

3) Uberlaufrolle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Rollenmantel (8) verbundenen Lagerkörper (9) aus einem Notlaufeigenschaften aufweisenden Material bestehen.

4) Überlaufkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenmantel (8) aus einem keramischen Material besteht.

5) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Stirnseiten (4; 10) der Lagerkörper (9) als Mehrgleitflächenlager ausgebildet sind.

6) Uberlaufrolle nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (9) jeweils aus Kreisringsegmenten (9¹) bestehn, deren dem Lagerzapfen zugewandte Lagerflächen (21) einen Krümmungsradius aufweisen, der 1% bis 5% kleiner ist als der Radius des LagerzapfenaußenmanteIs (22).

7) Überlaufrolle nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf dem Lagerzapfen (11) sitzende Lagerbüchse (7) auf der Luftzufuhrseite einen die

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Lauffläche begrenzenden, als Gegenlager zu den Lagerkörpern (9) wirkenden Kragen (3) und der Lagerzapfen (11) auf der der Luftzufuhr gegenüberliegenden Seite eine axiale Sackbohrung mit einer weiterführenden Gewindebohrung aufweist, in welcher ein in axialer Richtung gegen die Wirkung einer Druckfeder (5) mit Hilfe einer in die Gewindebohrung eingreifenden Schraube (1) verschiebbarer, einen das zweite axiale Gegenlager (2) bildenden Deckel (2) tragender Hohlzapfen (17) verschieblich angeordnet ist.

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