JPH07502570A - 内部冷却システムを有するロータリカードシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 内部冷却システムを有するロータリカードシリンダ本発明は、外周に歯状ワイヤ 外皮を備えたロータリカードシリンダに関し、このようなカードシリンダは、カ ード装置に装着され、テーカイン、ドツファ及び一連のフラットと共働すること によりカード動作を行うものである。一般に、カードシリンダ内には、カード装 置の作動に際して発生する熱を除去するための内部冷却システムが内蔵されてい る。

本発明の好適な用途は、シリンダの外周に沿うフラットの運動軌跡とシリンダの 外周との間の交差する円弧状軌跡に沿って繊維材料がカード動作を行うような回 転フラット型のカードエンジンに於けるロークリシリンダである。

効率的なカード動作を行うためには、フラットとシリンダとの間の空隙を、一般 に約ｏ、ｏｏｓイン千程度に、木綿材料の場合には０．００５インチ程度に小さ な保持することか重要である。シリンダは、フラットの直線速度に対して高い周 速をもって回転し、この周速は通常毎分６０゜０００インチのオーダであり、典 型的なフラットの速度は毎分約６インチである。

カート動作の特徴を考慮した場合、特にカード動作か行われる際にシリンダの外 周とフラットとの間の極めて小さな空隙に於いて作動か行われることを考慮すれ ば、繊維材料に対してかなりの機械仕事がなされることが理解されよう。この機 械仕事は、質量の大きな回転シリンダを駆動するための手段の機械エネルギに主 に由来するものであり、熱として放散される。しかしながら、この熱はテーカイ ン、ドツファとの間の空隙に於いて、シリンダの上側に位置する回転フラットが 形成する「フード」内に閉じ込められる傾向がある。

製造上の基準が厳しくなるに従い、フラットとシリンダとの間の空隙を極めて小 さくすることが可能となったが、これは同時に消費される機械仕事を増大させ、 発生する熱損失も増大させる。この空隙が小さいことと、シリンダが熱膨張を行 うということとが組合わさり、この問題が一層深刻なものとなる。

従って、過去何年にも亘って回転フラット型のカード装置は満足出来る作動を行 ってきたが、カードシリンダから余剰の熱を除去するための手段を提供すること によりカード装置を改良出来るのではないかと言う認識に到達することかできた 。

特に、フラットとシリンダとの間の空隙が小さい場合には、局部的な熱の発生は 、カードシリンダの各部分に於いて異なる熱膨張を引き起こし、これは、重要な 、フラットとシリンダとの間の空隙を望ましい設定基準から逸脱させてしまうこ とから、特にこのような認識が有用なことなる。

またシリンダとドツファとの間の空隙も、好ましくない度合いで変化する場合も ある。

この問題を解決するために、本件出願人は、ＥＰ−００７７１６６号公報に記載 されているような内部冷却式のカードシリンダを開発したが、これは回転継手を 介して、冷却材を外部ポンプからシリンダの冷却システムに供給するものであっ た。これは、シリンダの外周及びシリンダの各端に設けられたいわゆるスパイダ マウントを冷却し、カート動作に対して良好な影響を及ぼすものであることがこ とが見出されている。

しかしながら、シリンダとフラットとの間の空隙の大きさの変化及びシリンダの 外周速度の変化は、行われる機械仕事の量に対して影響を及ぼすのに対しシリン ダの冷却能力が概ね一定であることから、シリンダが内部冷却システムを備えて いるにも拘らず、作動条件によっては、シリンダの外周か許容出来ない温度にま で昇温する場合がある。

しかも、ポンプ回路とシリンダ冷却システムとの間に回転継手を用いることは、 冷却材の漏洩を回避するために注意深い設計及び適当なシール材を組み付けるこ とを必要とする。

本発明の目的は、シリンダの速度に応じて能力を調節し得るという点に於いて自 己調整可能なカードシリンダのための内部冷却システムを作動させるための新規 な冷却材ポンプ構造を提供し、シリンダの外周を適切な度合いで一定温度に保持 し、或いは少なくとも所望の温度範囲に保持し、材料が異なったり、シリンダの 速度の変化に関わらず空隙を常時小さく保持することにより、効率的なカード動 作を可能にすることにある。

本発明によれば、冷却を必要とするシリンダの所定の領域に冷却材の流れを向け るために配置された内部冷却システムを備えたカードシリンダであって、シリン ダが取着された軸と、前記シリンダ内に設けられ、入口端及び戻り端を有する冷 却材流路と、前記冷却材流路の前記入口端及び戻り端にそれぞれ連通ずるように 前記軸に設けられた冷却材入口及び冷却材出口と、前記軸に対して一体回転する ように取着され、前記冷却材出口と連通ずるポンプ入口と、前記冷却材入口と連 通ずるポンプ出口とを有する遠心ポンプとを備えたことを特徴とするカードシリ ンダが提供される。

従って、遠心ポンプがシリンダと同じ軸に設けられていることにより、同一速度 で駆動され、或いはギアを介して対応する速度で駆動され、なされる機械仕事を 増大させるようなシリンダの回転速度の増大が発生した時には、ポンプの速度及 びその出力が増大することから、ポンプにより供給される冷却材の流量が増大し 、シリンダの発熱量の増大を少なくとも部分的に補償することが出来る。

冷却材の流れのための流路は、冷却材を、シリンダの各部、対応する部品、端部 スパイダマウントアセンブリ及びフラットの運動を制御する可撓性を有し或いは 固定された折曲部（ｂ　ｅ　ｎ　ｄ　ｓ）に向けて冷却材を供給するものであれ ば、任意の構造を有するものであってよい。

好ましくは、ポンプは、シリンダの一端にてスパイダアセンブリを備えたユニッ トとして構成されていることをもって、スパイダアセンブリと一体的に回転し得 るようにされていることにより、ポンプからスパイダを経てシリンダの内部冷却 システムに至る冷却材の往復の通路のために、なんらシールされた回転継手を必 要としない。これは、スパイダアセンブリとポンプとが同一の速度で回転するが らである。これにより、シールされた適当な回転継手をなんら設計したり組み付 けたりする必要なく、概ね完全に漏洩を回避し得る構造を提供することができ、 これがＥＰ−００７７１７６号公報に開示された冷却システムに対する重要な改 良点である。

本発明の好適な用途に於いては、カードシリンダは回転フラット型カードエンジ ンに用いられる形式をなしている。

シリンダ内の冷却材の通路のとり回しは、概ねＥＰ−００７７１７６号公報に開 示されたものと同様である。しかしながら、好適な構造に於いては、冷却材は、 先ずシリンダの第１の端部からシリンダの内部を軸線方向に流れ、シリンダの他 端に抜け、更に（好ましくは、この端部に於ける通常のスパイダアセンブリ内に 設けられた内部通路を介して）半径方向外向きに外周部に至り、更にシリンダの 周縁部内を軸線方向に第１の端部に向けて流れ、更に（再び、この端部に於ける 通常のスパイダアセンブリ内に設けられた内部通路を介して）軸に向けて半径方 向内向きに流れた後、軸の出口に至るようにされている。

駆動軸はシリンダの内部を連続的に延在するものであってよいが、シリンダ各端 に取着された一対の短軸からなるものであってよく、その一方または両者が直接 駆動されるものでも、それらが何れも駆動されないものであってもよい。いずれ の短軸も駆動されない場合には、駆動力は、シリンダに連結されたプーリまたは ギアなど適宜な手段によりシリンダに伝達されることとなる。

遠心ポンプは、軸に対して一体回転するように取着された外側ハウジングと、同 じく軸と一体回転するように配置された一組のロータベーン（ブレード）と、軸 に対して自由に回転可能に取着され、ロータベーンからポンプの出口に至る冷却 材の圧送される流れを受け、かつ向きを定めるだめのステータとを有するのが好 ましい。

好ましくは、ファンブレードがポンプハウジングの外側に設けられていることに より、シリンダに向けて冷却空気の流れを発生させ、ポンプハウジングが回転す る際に、冷却空気を、シリンダの周り及びまたは内部を通過させるものであって よい。

ステータは、圧送される冷却材の流れを受け、向きを定めるための一組の固定さ れたステータベーンと、ステータベーンに於ける圧送される冷却材の作用に対し てバランスするのに十分なトルク反力を発生するような釣合重錘とを備えたもの であってよい。

釣合重錘は概ね半円形をなし、ポンプが停止状態の時には、重力の作用によりそ の露出した半径方向面が水平方向を向くか、ポンプの速度が増大するに伴い、こ の面が垂直方向を向くような最大限に傾斜した位置に向けて釣合重錘が回動させ られるようにし、釣合重錘が、ポンプの速度及びステータベーンに衝当する冷却 材の流速に応じてその位置を定めるようにされる。

以下本発明の一実施例を、単なる例示として、添付の図面を参照して詳しく説明 する。

図１は、本発明を適用し得るロータリカードシリンダの内部冷却システムに於い て圧送される冷却材を示す模式図である。

図ＩＡは、シリンダの一端に於けるポンプユニット及びスパイダマウントの一体 型アセンブリの詳細を示す模式図である。

図２は、シリンダが取着されたのと同一の軸に取着され、シリンダの内部冷却シ ステム内に圧送された冷却材の流れを供給するための遠心ポンプアセンブリの拡 大詳細図である。

図３は、図２に示されたポンプアセンブリの縮尺側面図である。

図面に示されるように、以下に説明する本発明の好適実施例は、好ましくは回転 フラット型カードエンジンに用いられるロータリカードシリンダを備えている。

図１に於いて、カードシリンダには符号１０が付されており、その外周には通常 の歯状ワイヤ外皮１１が設けられており、よく知られた要領をもってカード動作 を行うために、回転フラットアセンブリのフラットに設けられた対向する歯状ワ イヤと共働する。フラットの歯の先端とシリンダの歯の先端との間には極めて小 さな空隙が設けられており、従ってカード動作に際して繊維質材料に対してかな りの摩擦及び機械仕事がなされる。この空隙をより小さくしようとする傾向があ り、またシリンダ１０の回転速度をより高くしようとする傾向があることから、 それだけ大きな仕事量がなされることにより、かなりの熱を発生することになり 、この熱が、回転するフラットアセンブリとシリンダの外周との間に蓄積される こととなる。

本出願に於いて開示された実施例に於いては、シリンダの速度に応じて出力を調 節し得るように、シリンダ１ｏの内部冷却システムを作動させる、即ち、少なく とも部分的に自己調整可能であって、シリンダの外周を適切な度合いで一定温度 に保持し、或いは少なくとも所望の温度範囲に保持し、シリンダの速度の変化に 関わらず空隙を常時小さく保持することにより、効率的なカード動作を可能にす るような新規な冷却材ポンプ構造が提供される。云うまでもなく、作動中に、シ リンダの外周の温度を所定範囲に保持することにより、不均一な熱膨張を原因と する空隙の変動を極小化することができる。

シリンダ１０は、冷却を必要とするシリンダの所定の領域に冷却材の流れを送り 込み得るように、その内部を延在する通路からなる内部冷却システムを備えてい る。シリンダ内の冷却材の通路の好適なとり回し要領が図１に於いて矢印により 示されている。或いは、ＥＰ−００７７１７６号公報に詳しく開示されたような 冷却材の通路を、シリンダ１０の内部に設けることができる。

シリンダ１０は、シリンダ１０の長手方向に沿って、その全長に亘って延在する 連続的な軸１２、または、シリンダ１０の各端に設けられた１対の短軸１３から なるものであって良い駆動軸に取着されている。遠心ポンプ１４が、軸１２の一 端に、または短軸１３の一方に、一体回転可能に取着され、該ポンプは、軸に形 成された冷却材出口に連通ずるポンプ人口と、軸の内部に至るように該軸に設け られた冷却材人口に連通ずるポンプ出口とを有する。

従って、図１に示されるように、通路１５が、軸入口１６から、シリンダ１０の 一端から、他端に向けて、その全長に亘って延在し、半径方向外向きに、　（図 示されない）スパイダアセンブリを介して、シリンダの外周部に至り、更に、戻 り通路１７が、シリンダの周縁部内を、それを冷却するように、軸線方向に第１ の端部に向けて逆方向に延在し、別のスパイダアセンブリを介して、半径方向内 向きに軸に向けて延在し、軸出口１８に戻り、再びシステム内に圧送されるべく ポンプ１４の内部に戻される。

シリンダ１０或いは可撓性を有し或いは固定された折曲部として知られるカード エンジンの隣接する部品の冷却効果を更に高めるために、ファンブレード３２を 、一体回転するようにポンプハウジングの外側に設け、冷却空気を、シリンダの 周り及びまたは内部を通過させることができる。

図１は、ロータリ式カードシリンダに適用された本発明の実施例を単純化して示 し、図ＩＡは、シリンダ１０の中空シェル３１が取着された通常の端部スパイダ マウント３０に取着されたポンプ１４のアセンブリを単純化して示す。

ものであってよい ポンプ１４及びスパイダマウント３０は、１つのユニットとして、シリンダ軸と 一体回転し、さらにスパイダマウント３０はシェル３１に固着されている。従っ て、ポンプ１４、スパイダマウント３０及びシェル３１（さらに、図示外の他端 側のスパイダマウント３０）は、単一のアセンブリを構成し、同一の速度をもっ て一体回転する。従って、この単一のアセンブリの各部品か同一の速度をもって 一体回転することから、スパイダマウント３０を介する、ポンプ１４と、内部冷 却システムとの間の往復の冷却材の流路は、なんらシールされた回転継手を必要 としない。

これにより、シールされた回転継手の設計或いは組付けを要することなく、簡単 に、実質的に漏洩のないアセンブリを構成する事ができる。

図２及び３に示されるように、遠心ポンプ”１４は、シリンダ軸に対して一体回 転するように取着された外側ハウジング１９と、ポンプ作用を行うようにシリン ダ軸に駆動される一組のロータベーン（ブレード）２０とを備えている。

更に、シリンダ軸に対して回転可能に取着され、ロータベーン２０の回転により ポンプの出口に向かう冷却材の圧送される流れを受け、かつ向きを定めるための ステータ２１か備えられている。

図２は、軸出口１８を介するシリンダからの冷却材の戻りの流れを受けるポンプ 人口２２を示し、図２に於ける矢印は、ポンプハウジング１９の内部に至る冷却 材の流れを示す。

ステータ２１は、ロータベーン２０がらの冷却材の圧送される流れを受け、かつ それを、ポンプ出口２４に向けて半径方向内向きに送り込むための一組の固定ス テータベーン２３を備えており、ポンプ出口２４は、カードシリンダの内部冷却 システムに向けて冷却材を圧送するために、軸人口１６と連通ずる。

ステータ２１は、更に、ステータベーン２３に対する圧送される冷却材の作用に 対してバランスするのに十分なトルク反力を発生するような半円形の釣合重錘２ ５を備えている。図３に縮尺して示されるように、ポンプ及びステータベーン２ ３に対する圧送される冷却材の作用により、その静止位置から約９０度の範囲で 回動する。釣合重錘の、実際に占める位置は、ポンプの速度及びステータベーン ２３に衝当する冷却材の流速に応じて定められる。

図示された実施例は、完全に自己充足的なシリンダ１゜の内部冷却システムを提 供するもので、シリンダ１ｏの回転速度が増大するに伴い、冷却材の流速が増大 する。従って、本発明は、シリンダの成る回転速度範囲に亘って、繊維材料に対 する異なる仕事量の範囲に亘って、必要とされる冷却能力にマツチさせるための 好適な機械的な解決策を与えるものである。

上記したようにして、単なる例示として、回転フラット型カードシリンダの冷却 に適用される場合について以上に説明した、駆動される遠心ポンプの構造は、内 部冷却システムを必要とする他の形式のカードシリンダにょうに適用可能である 。

国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ホームズ、トニー イギリス国ハリファックス・エイチェックス２９テイーエヌ・ホルムフィールド ・ホールズワースロード・ホルムフィールドインダストリアルニスティト・クロ スロルリミテッド内　（番地無し）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．冷却を必要とするシリンダ（１０）の所定の領域に冷却材の流れを向けるた めに配置された内部冷却システムを備えたカードシリンダ（１０）であって、シ リンダ（１０）が取着された軸（１２、１３）と、前記シリンダ内に設けられ、 入口端及び戻り端を有する冷却材流路（１５、１７）と、 前記冷却材流路（１５、１７）の前記入口端及び戻り端にそれぞれ連通するよう に前記軸（１２、１３）に設けられた冷却材入口（１６）及び冷却材出口（１８ ）と、前記軸（１２、１３）に対して一体回転するように取着され、前記冷却材 出口（１８）と連通するポンプ入口と、前記冷却材入口（１６）と連通するポン プ出口とを有する遠心ポンプ（１４）とを備えたことを特徴とするカードシリン ダ。 ２．前記冷却材流路が、前記シリンダ（１０）の一端から、前記シリンダの軸線 の中心をまたは該軸線に平行に、他端のスパイダ（３０）に向けて延在し、該ス パイダの内部をまたはそれに沿って、半径方向外向きに延在し、更に、戻り通路 （１７）に沿って、前記シリンダ（１０）の中空シリンダシェル（３１）の内部 をまたはそれに沿って、再び前記シリンダ（１０）の前記一端のスパイダ（３０ ）に至り、同端部に於ける前記スパイダ（３０）の内部をまたはそれに沿って、 半径方向内向きに延在することを特徴とする請求項１に記載のカードシリンダ。 ３．前記ポンプ（１４）が、前記シリンダ（１０）の一端にて、スパイダアセン ブリ（３０）を一体回転するように備えた１つのユニットとして構成されている ことにより、前記スパイダ（３０）を介する、前記ポンプ（１４）と前記内部冷 却システムとの間の往復の冷却材流路がなんらシールされた回転継手を必要とし ないようにしたことを特徴とする請求項１若しくは２に記載のカードシリンダ。 ４．前記ポンプ（１４）と、前記スパイダアセンブリ（３０）と、前記シリンダ （１０）の前記中空シリンダシェル（３１）とが、一体回転する１つのユニット として構成されていることを特徴とする請求項３に記載のカードシリンダ。 ５．前記駆動軸（１２）が、前記シリンダ（１０）内を連続的に延在し、または 前記シリンダの各端に取着された１対の短軸（１３）からなることを特徴とする 請求項１乃至４のいずれかに記載のカードシリンダ。 ６．前記軸（１２、１３）の一方または両者が直接駆動されることを特徴とする 請求項５に記載のカードシリンダ。 ７．前記遠心ポンプ（１４）が、前記軸（１２、１３）に対して一体回転するよ うに取着された外側ハウジング（１９）と、前記軸（１２、１３）に対して一体 回転するように取着された一組のロータベーン（２０）と、前記軸（１２、１３ ）に対して回転可能に取着され、ロータベーン（２０）からポンプ出口（２４） に向かう冷却材の圧送される流れを受け、かつ向きを定めるためのステータ（２ １）と有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のカードシリン ダ。 ８．前記ステータ（２１）が、冷却材の圧送される流れを受け、かつ向きを定め るための一組の固定されたステータベーン（２３）と、前記ステータベーン（２ ３）に対する圧送される冷却材の作用に対してバランスするのに十分なトルク反 力を発生するように配設された釣合重錘（２５）と有することを特徴とする請求 項７に記載のカードシリンダ。 ９．前記釣合重錘（２５）が、概ね半円形をなし、前記ポンプが停止状態の時に は、重力の作用によりその露出した半径方向面が水平方向を向くが、前記ポンプ の速度が増大するに伴い、この両が垂直方向を向くような最大限に傾斜した位置 に向けて前記釣合重錘（２５）が回動させられるようにし、前記釣合重錘（２５ ）が、前記ポンプ（１４）の速度及び前記ステータベーン（２３）に衝当する冷 却材の流速に応じてその位置を定めるようにされていることを特徴とする請求項 ８に記載のカードシリンダ。 １０．前記ポンプユニット（１４）が回転する際に、冷却空気を前記シリンダの 周り及びまたは内部を通過させるため、ファンブレード（３２）が、前記ポンプ ユニット（１４）のポンプハウジングの外側に設けられていることを特徴とする 請求項１乃至９のいずれかに記載のカードシリンダ。 １１．回転フラット型のカード装置に装着されたことを特徴とする請求項１乃至 １０のいずれかに記載のカードシリンダ。