JPH0860430A

JPH0860430A - 磁気軸受を備えた真空遠心機

Info

Publication number: JPH0860430A
Application number: JP7186045A
Authority: JP
Inventors: Alfons Traxler; トゥラックスラーアルフォンス; Friedrich Koenig; ケーニッヒフリードリッヒ
Original assignee: LEVITEX AG; REBITETSUKUSU AG
Current assignee: LEVITEX AG; REBITETSUKUSU AG
Priority date: 1994-07-23
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1996-03-05
Also published as: DE19526291A1; US5720160A; CH688515A5

Abstract

(57)【要約】【課題】回転のために必要なエネルギー量や回転機構
における損失を最小限に抑えるとともに冷却問題が解決
され、これによってシールの有効寿命が伸び、システム
全体の有効寿命を延長する真空遠心紡績機を提供する。【解決手段】本発明に係る真空遠心紡績機は、細長い
糸案内管と、真空チャンバを形成する円筒形の遠心機ハ
ウジングと、前記細長い糸案内管と同軸の円筒形の遠心
ポットと、を備え、前記円筒形の遠心機ハウジングおよ
び前記円筒形の遠心ポットは、前記細長い糸案内管の直
径より大きな直径を有し、前記円筒形の遠心ポットは、
前記細長い糸案内管の長手部分と同軸であるとともに、
これを包囲する比較的直径の小さな部分を備え、かつ前
記円筒形の遠心ポットの比較的直径が小さな部分を包囲
する少なくとも一つの磁気軸受およびモータを備えてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気軸受を備えた
真空遠心機、略して「遠心機」という、に関するもので
あり、遠心式紡糸工程や多段式紡糸工程に使用されるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ステープル繊維糸は、伝統的な自動式ミ
ュール紡績機を用いた方法や、リングとローター紡績機
構を用いた方法、および遠心紡績方法によって製造され
る。

【０００３】遠心式紡績方法は、完全な遠心式紡績方法
と、段階式紡績方法との２種類に分類される。前者は、
完全によられた糸が遠心機内に設置される。段階式紡績
方法では、「半より」の糸が遠心機内に巻き取られて、
遠心機が満杯になった後、遠心機は回転したまま、この
糸を遠心機の外に巻き出し、この工程中に、残りの「よ
り」が糸に与えられる。遠心式紡績では、作業サイクル
の最後の段階において、遠心機内に糸が充填されてお
り、段階式紡績では、遠心機の中はからになる。

【０００４】従来技術（PCT/EP 93/01078）では、瓶形
状に設計された遠心機を開示している。瓶形状の遠心機
は、真空下においてハウジング内で回転し、これによっ
て遠心機内の圧力は、紡績に必要な通常の圧力となる。
このような遠心機の構成では、空気摩擦が生じないかあ
るいは極く少ないため、小さなエネルギー量で回転を維
持することができる。

【０００５】遠心機を経済的に作動するには、最高の回
転数に到達させることが必要であるが、この回転数は、
製造された糸の摩擦抵抗と遠心機の最大内径によって制
限される。遠心ポットの長さの最低値は、つむがれた糸
の一束の結び目のない技術的に可能な最小長さによって
決定され、これは製造された糸に要求される繊度（約３
０〜５０ｇの糸）の関数によって決定される。遠心ポッ
トの長さは、遠心機の回転の動特性および対応する軸受
に対する力によって制限される。

【０００６】したがって、ハウジングに搭載される比較
的大きな本体は、高速の回転速度で回転する。その表面
は、外部環境に対して密閉されるが、内部は常圧であ
り、糸が導入される開口部を通して外部と連通してい
る。紡績技術に関する理由により、有効な巻回は、新し
い糸素材の導入の結果として一定に変化し、これはま
た、軸受の荷重の変化に起因する。したがって、ラジア
ル軸受は、真空下において、高速回転での操作や、汚れ
がつきがちな環境下での操作であっても、低摩耗で長期
間継続して信頼性のある動作を行えるよう設計されなけ
ればならない。アキシャル軸受はまた、外部の空気圧に
対抗して遠心機本体を密封するための高い軸方向の剛性
を有することが必要である。従来の軸受（玉軸受、滑り
軸受、空気軸受、流体軸受）は、これらの要求のいくつ
かまたは全てを達成し得ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明に係る磁気軸受
は、この問題の一つを解決するものである。しかしなが
ら、従来の解決方法は、全ての問題を解決するものでは
ない。例えば、積層構造のローターを備えた能動型磁気
軸受は、ローターの積層部分における従来の磁気材料の
降伏点を上回るため、遠心ポットに必要な高速回転に耐
えることができない。さらに、発生される渦電流によっ
て、真空下で摩擦を生じずに回転する軸受が、長期間に
亘って、紡績工程の際に許容される温度の限界を越える
という冷却問題が生じる。これらが、遠心機の構成部品
である場合には、作動要素の熱損失にとっても同じこと
がいえる。さらに、遠心機とハウジングとの間の密封
は、８００００rpm以上の回転速度の範囲、およびシー
ルと遠心機との間における３０m/s以上の比例速度にお
いて問題となる。前述した境界条件下では、従来の軸受
は、経済的に長い有効寿命を達成することができない。

【０００８】発明の目的は、前述した境界条件および遠
心式紡績機および段階式紡績工程の要求において、真空
下で回転する遠心機を製造することであり、回転のため
に必要なエネルギー量や回転機構における損失を最小限
に抑え、冷却問題が解決され、これによって、シールの
有効寿命が伸び、システム全体の有効寿命を延長するこ
とである。

【０００９】この発明の目的は、遠心式紡績または段階
式紡績工程の経済性を向上することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、遠心機が真空下で回転する際に、遠心ポ
ットに生じる冷却問題を解決するものであり、紡績技術
により、限界温度を越えることを防止し、片持ち方法で
瓶形状の遠心ポット部分を設置し、渦電流の損失を最小
にするために、磁気軸受の近傍に遠心ポット部分を積層
することにより解決される。遠心ポット部分の直径は、
中空シャフトの近傍で最小となるため、高速回転の周速
は、従来の薄鋼板（例えば、変圧器磁性薄鋼板）の降伏
限界を下回る。磁気を帯びた能動的な部品は、有効巻回
領域の外に配置されるので、遠心ポット分のこの部分
は、軽量かつ高い強度を備えた材料（例えば、炭素繊
維）によって形成される。遠心ポット分の重さは、この
ように、最小となり、遠心ポット分が加速する際に必要
なエネルギー消費を削減することになる。

【００１１】モーターの近辺で発生される残りの熱を放
出するために、紡績中に、変化する糸案内に圧縮空気を
吹き付ける。この冷却用空気は、糸案内と遠心ポットの
狭い領域（くびの部分）との間の隙間を通して排出さ
れ、このように放出された熱エネルギーを吸収する。ラ
ジアル軸受、アキシャル軸受およびモーター付近にある
磁気的に能動な部材の冷却を促進するため、シールは、
有効巻回領域の後ろに直接配設される。この場合、大気
中での回転による熱の損失を発生する遠心ポットの磁気
的に能動な全ての要素は、それらの外側表面を経て循環
する空気によって熱を放出する。

【００１２】また、本発明では、使用される能動的な磁
気軸受は、ローターの半径方向ではなく、軸方向に磁化
されている。この場合、回転する遠心ポットに非常に小
さな渦電流が発生するだけであるため、積層構造にする
必要がない。もし、遠心式紡績機が非常に大きな糸束を
製造するために使用されるなら、遠心ポット全体は、磁
気的に能動な材料（例えば、鋼鉄）により製造され、よ
って、ラジアル磁気軸受は、有効巻回領域に配設するこ
とができる。また、ラジアル磁気軸受は、中空シャフト
およびこれに対応するカバーの延長部付近における有効
巻回領域外にも配設することができ、このため、遠心ポ
ットの有効巻回領域は、その重量を削減するために軽量
かつ高強度な材料で形成される。大きな有効巻回の場
合、軸受のこの配置はまた、回転する遠心機にとって有
利な特性となる。シールは、また、遠心機の先端におけ
る有効巻回領域の直後に配置され、これによって、回転
する遠心ポットにより発生する熱は、また循環する外部
空気によって放出される。

【００１３】従来技術では、５方向での自由度における
安定性を達成するために、最小限必要な能動的な磁石お
よび電源を使用する磁気軸受について開示されている
（スイス国特許出願No.01 615/94-0号）。真空遠心機の
経済性、安全性および有効寿命を向上するため、本発明
では、電子推進システムを、磁気軸受の電子システム内
に集積することにより、共通のコンピュータによって電
子推進システムおよび磁気軸受の駆動を行うことができ
る。本発明の請求の範囲のように、軸受磁石のような同
一のＤＣ中間回路によって推進システムに動力を供給す
れば、停電の際には、遠心ポットの回転エネルギーは、
ＤＣ中間回路にフィードバックされ、これによって、非
常事態であっても磁気軸受を作動することができる。

【００１４】本発明では、通常の外圧に対抗して回転す
る遠心ポットのシールは、以下に詳述するようにして得
られる。シール支持部に配設されるシールリップは、遠
心ポットのシール表面に対抗して、シール支持部の軸方
向に向けて定められた力で作用するばねによって押圧さ
れる。この態様では、シールリップが摩耗した場合であ
っても、遠心ポットのシール表面との接触が常に維持さ
れる。対応するブレーキがシール表面を所定位置に固定
する。アキシャル磁気軸受の電子システムは、遠心ポッ
トの合計摩擦が最小となるまでシールの隙間を拡大す
る。合計摩擦とは、空気摩擦とシールリップの摩擦とか
ら構成され、その機能上、シールの隙間の大きさに関係
し、モーターのトルクの測定によって磁気軸受の電子シ
ステムで確定される。シールの隙間の大きさは、例え
ば、シールの温度、シールの隙間を通過できる光、シー
ルの振動、漏れ出た空気の流れの測定、シールの変形、
およびシールのトルクあるいはモーターのトルクの測定
によって測定可能である。

【００１５】また、本発明では、ばねの機能を、磁気軸
受の電子システムに取って代えることもできる。この場
合、導電性シールリップは、固定したシール支持部に配
設されるか、あるいは導電層が配設されたシールリップ
が使用され、これが遠心ポットのシール表面に接触する
と、電気的な接続が行われる。このように、アキシャル
磁気軸受は、駆動装置（アクチュエーター）として機能
し、電気的な接続が行われるまで、対応するシール表面
を備えた遠心ポットをシールリップに向けて移動する。
アキシャル磁気軸受の電子システムは、遠心ポットの合
計摩擦が最小となるまで、シールの隙間を拡大する。

【００１６】シール効果を高めるために、積極的な移送
動作、具体的には、真空中に流れ込む空気が外部に移送
されるような動作が起こるように、遠心ポットのシール
表面は位置決めされる。この目的のため、すなわち移送
効果（例えば、ホルグェック(Holweck)にて開示されて
いる）を向上するため、シール表面には、ねじ形状の溝
が配設されている。軸方向の許容範囲を拡大するため、
本発明はシールをラビリンスシールとすることもでき
る。シールの隙間は、例えば、各紡績サイクルの開始時
あるいは終了時、もしくは継続的に定期調整される。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施の形態に
ついて、図面を参照して説明する。

【００１８】図１は、真空遠心機の断面構造を示す。糸
素材は糸案内管１を介して、真空１１内において回転す
る遠心ポット５に供給され、糸素材に「より」が与えら
れる。このようにして形成された糸は、移動可能な糸案
内管１によって有効巻回領域９の内壁に均等に置かれ
る。遠心ポット５はシール２によって外部の気圧に対し
て密封され、かつ遠心機ハウジング４において複数の軸
受３によって支持される。

【００１９】PCT/EP 93/01078またはP 44 00999.2に示
されるように、理論上の遠心式紡績法においては、完全
な糸束６が製造された後には新たな糸素材の供給は中断
され、回転速度は低下する。遠心ポット５がまだ回転を
続けている間に、ハウジングカバー８は開けられ、遠心
機カバー７が取り外された後に、糸束は適切な手段をも
って取り出される。これによって、糸束６が崩れるのを
防止している。

【００２０】段階式紡績法においては、糸素材が遠心ポ
ット５中において紡がれる際には、糸素材に部分的な
「より」が加えられる。所望の糸束６が紡績された後に
は、新たな糸素材の供給は中断される。遠心ポット５の
外にある形成された糸の終端は後方に引き出され、ボビ
ン巻き付け器１０が糸案内管１を介して挿入される。遠
心ポットの回転を維持したままボビン巻き付け器１０は
糸を巻き上げ、これによって糸に残りの「より」が与え
られる。遠心式紡績においては遠心機カバー７が糸束６
の取り出しのために定期的に開けられなければならない
のに対して、段階式紡績においては残る糸はしがあるよ
うであれば、これを取り除くために遠心器カバーを空け
れば充分である。

【００２１】図２は、加圧された空気冷却とシール2.4
とともに片持ち方式によって支持された真空遠心機の概
略構成図である。これは、好適には結び目のない極小か
つ極細の糸の製造において用いられるものである。カバ
ー７を有する瓶形状に形成された遠心ポット５は、遠心
機ハウジング４において片持ち方式によって支持されて
いる。遠心機ハウジングは、遠心機紡績法における紡績
糸束の取り出しのために、もしくは段階紡績法において
発生する糸はしの除去のためにハウジングカバー８を有
する。

【００２２】有効巻回領域９に隣接して、第１ラジアル
磁気軸受（第１半径方向磁気軸受）2.2.1、モーター2.
1、第２ラジアル磁気軸受（第２半径方向磁気軸受）2.
2.2、およびアキシャル磁気軸受（軸方向磁気軸受）2.3
が設けられている。本発明によると、遠心ポット５の上
端部に位置するシール2.4は、接触型の上部用シールも
しくは非接触型の隙間用シールとして作用する。中空シ
ャフト2.5の周辺における遠心ポット５の直径は最小で
あるため、接触型シール2.4が使用される場合には、周
速度はシール素材の弾性限界（降伏点）を下回る。そし
て、接触型シール2.4が隙間用シールとして設計される
場合には、隙間から小量の漏れた空気流が生ずる。

【００２３】中空シャフトの周速も従来の積層金属シー
ト(例えば、トランスフォーマ板)の弾性限界を下回るた
め、遠心ポット５の磁気能動部品の実現が可能となり、
よって発生する渦電流損失を最小にすることができる。
また、さらに、本発明によると、ローター軸の半径方向
ではなく、ローター軸に沿って磁化された能動型磁気軸
受が適用される。この場合には、回転遠心ポット５にお
いて極小量の磁気ヒステリシス損失しか生じないため、
金属シートを積層しないことも可能である。

【００２４】遠心ポット５の磁気的に非活性の有効巻回
領域９は、重量を低減するために軽量かつ非常に固い素
材から構成することが可能である。低減された質量は軸
受2.2.1および2.2.2；2.3に与える力を減少させ、遠心
ポット５の加速の際に要するエネルギー消費量を低減さ
せる。

【００２５】軸受において発生する余熱を取り除くた
め、遠心ポット５が回転している際に、移動可能な糸案
内管１に加圧空気が加えられる。加圧空気が糸案内管１
と遠心ポット５のくびれた領域との隙間を通して漏れる
ことによって、発生する余熱が吸収される。

【００２６】図３は、片持ち式によって支持された真空
遠心機の断面構造を示す。この真空遠心機は、磁気的に
活性な構成部分が通常の気圧下で動作するものである、
カバー７を有する瓶型の遠心ポット５は、図２に示され
た構成に類似しており、遠心機ハウジング４において片
持ち支持されている。遠心機ハウジングは、遠心式紡績
法における紡績糸束の取り出しのため、もしくは段階式
紡績法における糸はしの除去のためにハウジングカバー
８を有する。

【００２７】有効巻回領域９に近接してシール3.4が設
けられており、このシール3.4は遠心ポット５の有効巻
回領域９を外気圧から密封している。真空に流入する空
気が回転シール面によって外に送り出されるよう、シー
ル面3.7は配されている。外部への排出作用を助けるた
め、シール面(Holweck stage)に螺旋形状の溝を設けて
も良い。図２に示されるように、シール3.4には第１ラ
ジアル磁気軸受3.2.1、モーター3.1、第２ラジアル磁気
軸受3.2.2、アキシャル磁気軸受3.3が設けられている。

【００２８】本実施例によれば、回転遠心ポット５の磁
気的に活性な部分がその外部表面を介して熱エネルギー
を周囲の空気に発散するため、付加的な冷却効果を得る
ことができる。遠心ポット５の首の部分の外径は小さい
ため、発生する空気摩擦は小さい。

【００２９】図４は、分割可能な有効巻回領域を有する
真空紡績遠心機の断面を示している。この実施形態にお
いては、遠心ポット５は、筒状のカバー4.7によって閉
止されている。このカバーの端部には、半径方向磁気軸
受4.2.1に支持された短いスピンドル4.8が設けられてい
る。同様に、図４および図５に示されるように、遠心ポ
ットには、付加的なラジアル磁気軸受4.2.2、モーター
4.1、アキシャル磁気軸受4.3、シール4.4が設けられて
いる。ラジアル磁気軸受4.2.1、4.2.2は、渦電流損失を
排除するために積層しても良い。なぜなら、これらはカ
バー4.7もしくは小半径の遠心ポット５に作用するから
である。また、本発明によると、能動型磁気軸受を用い
た場合には、軸受はローター軸の半径方向ではなくロー
ター軸に沿って磁化されるため、積層する必要はなくな
る。

【００３０】このような実施形態は、大きい糸束が紡績
される場合に好適に用いられるものである。重量を低減
するために、磁気的に非活性の有効巻回領域９を軽量か
つ非常に固い素材から構成することも可能である。ラジ
アル磁気軸受4.2.1および4.2.2を有効巻回領域のそれぞ
れの端部に配置することによって、重い遠心機を回転し
た場合における動的性能を向上させることができる。遠
心ポット５およびカバー4.7にはそれぞれ補助軸受4.6.1
および4.6.2が設けられている。

【００３１】図４に示されるように、閉じた状態の紡績
遠心機への糸素材の紡績は、図１に示されたのと同様に
行われる。遠心機紡績の後に糸束を取り出すために紡績
遠心機を開ける際には、回転遠心ポット５の回転速度は
急激に減少する。次に、補助軸受4.6.1、4.6.2は、遠心
機カバー4.7および遠心ポット５に接触する。さらに、
カバー4.7と遠心ポット５とを分離する際には、補助軸
受4.6.1、4.6.2は、カバーおよび遠心ポットを軸方向お
よび半径方向に安定させる。カバー4.7を開けた後に
は、糸束は適切な手段で取り出すことが可能である(PCT
/EP 93/01078を参照)。

【００３２】図５は、本発明による他の実施形態を示し
ている。この実施形態においては、カバーに相当するス
ピンドル4.9は中空であり、有効巻回領域と同じ長さを
有する。中空スピンドル4.9には、スピンドル4.9と共に
回転する非駆動型のチューブ4.10が設けられている。遠
心機紡績法による紡績過程が終了すると、チューブ4.10
はスピンドル4.9から排出される。本発明によれば、か
かる排出工程は、チューブに糸案内管１等から供給され
る加圧空気を加えることによって行われる。次に、遠心
ポット５は停止する。遠心ポット５が停止した後に糸束
６は収縮し、チューブ4.10上に接触する。遠心ポット５
が停止した場合には、カバー4.7および遠心ポット５を
開くことが可能となり、いかなる軸受をも必要としな
い。

【００３３】段階式紡績法においても同様に補助軸受を
設けることを要しない。その理由は、糸屑を時折除去す
るためには遠心ポット５を開きさえすれば良いからであ
り、また静止状態においても糸屑は発生し得るからであ
る。いずれの場合においても、磁気軸受の運転のための
半径方向および軸方向における許容範囲（公差）が超過
しないように、遠心ポット５およびカバー4.7は停止状
態において組み合わせられる。

【００３４】図６は、有効巻回領域９およびカバーを囲
む磁気軸受を備えた真空紡績遠心機の断面を示してい
る。この実施形態においては、ローターの半径方向では
なく軸方向に沿って磁化された能動的磁気軸受が用いら
れている。よって、回転遠心ポット５において渦電流損
失が生じないため、積層を行う必要がなくなる。従来の
包囲磁気軸受としては(スイス国特許出願第01 615-94-0
号)が存在する。これらの軸受は、５方向の自由度の最
低数の能動型磁気要素をもって、ロータを支持するため
に用いられる。かかる磁気軸受5.2.1および5.2.2は、遠
心ポット５の有効巻回領域９のそれぞれの端部に配さ
れ、この結果、遠心機の構造を簡易にすることができ
る。シール5.3は逆の送出動作を行うシールとして設計
されているため、この結果、磁気軸受5.2.1の解体した
後に遠心ポット５全体が遠心機ハウジング４から取り外
し可能となる。遠心ポット５の狭い通路領域（くびの部
分）においては、これを通して糸案内管１が遠心機内部
空間に侵入する。また、この部分においては、シール5.
3に近接してモーター5.1が設けられている。遠心機ハウ
ジング４に対応してカバー８が設けられており、これに
よって遠心機カバー７を開けた後に遠心式紡績法におけ
る糸束６の定期的な除去、ならびに段階式紡績法におけ
る糸屑の時々の除去を行うことができる。

【００３５】図７は、真空領域１１内における回転時の
遠心ポット５を外気圧から密封する密封システムの断面
図である。本発明における密封システムはシールリップ
６．１を備え、このシールリップはシール支持部６．２
に設けられるとともにばね6.4によって付勢されてい
る。シール支持部6.2に対応してブレーキ6.7が配設され
ている。本発明における遠心ポット５の端部にはシール
面6.5が形成され、アキシャル磁気軸受6.8が設けられて
いる。

【００３６】本発明によれば、シール支持部6.2に取り
付けられたシールリップ6.1が、シール面6.5を付勢する
ばね6.4の力で押圧されることによって密封動作が行わ
れる。したがって、シールリップ6.1が摩耗したとして
も、遠心ポット５のシール面6.5との接触が保証され
る。次に、対応するブレーキ6.7はシール保持部6.2を確
実に固定する。遠心ポット５の全体の摩擦が最小になる
まで、アキシャル磁気軸受の電子システムはシール隙間
6.6を拡大する。

【００３７】空気摩擦およびシールリップの摩擦からな
る全体の摩擦は、シール隙間6.6の大きさに機能的に関
連しており、磁気軸受装置を通してモーターのトルクの
評価によって測定可能である。シール隙間6.6の大きさ
は、例えば、シール温度、シール隙間を通る光の通過
量、シールの振動、空気漏れの流量測定、シール変形、
シールへのトルクもしくはモータのトルクの測定によっ
て測定可能である。

【００３８】同様に、本発明によると、磁気軸受の電子
システムがばねの機能を引き継ぐことも可能である。こ
のためには、導電性シールリップ6.1もしくは導電層を
有するシールリップ6.1を本実施例の固定されたシール
支持部6.2に設ければ良い。この結果、このシールリッ
プは遠心ポットのシール面6.5と接触した場合に、電気
的接点を閉じることができる。

【００３９】アキシャル磁気軸受6.8はアクチュエータ
として機能し、電気接点が閉じられるまでシール面6.5
を有する遠心ポット５をシールリップ6.1の方向に移動
させる。そして、遠心ポット５の全体摩擦が最小になる
まで、アキシャル磁気軸受装置はシール隙間6.6を拡大
する。密封効果を改善する目的で、順方向の送出動作が
生じるように、つまり真空に流入する空気が外に送り出
されるように、配することが可能である。シール面は、
また、本発明によると、輸送効果を高めるために、ねじ
形状の溝を備えることも可能である(例えば、ホルヴェ
ックによる)。

【００４０】シールの隙間6.6は、例えば、各紡績サイ
クルの開始時あるいは終了時、もしくは継続的に定期調
整される。

【００４１】本発明の好適な実施形態の説明をしたが、
添付された請求の範囲を逸脱しない限り、他の実施形態
であってもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】遠心式紡績法および段階式紡績法に使用される
本発明の実施の形態に係る真空遠心紡績機の断面図であ
る。

【図２】圧縮空気および逆の移送動作を伴ったシールに
よって磁気的作動領域を冷却する片持ち方法で設置され
た本発明の実施の形態に係る真空遠心紡績機の断面図で
ある。

【図３】循環する外気および積極的な移送動作を伴った
シールによって磁気的作動領域を冷却する片持ち方法で
設置された本発明の実施の形態に係る真空遠心紡績機の
断面図である。

【図４】ａ：糸の引き抜きおよび残された繊維の取り外
しのために、開閉によって分割可能な部分有効巻回領域
を備え、有効巻回領域の両側に磁気軸受と、有効巻回領
域を開くために設置された補助軸受とを備えた本発明の
実施の形態に係る真空遠心紡績機の閉状態を示す断面図
である。ｂ：糸の引き抜きおよび残された繊維の取り外しのため
に、開閉によって分割可能な部分有効巻回領域を備え、
有効巻回領域の両側に磁気軸受と、有効巻回領域を開く
ために設置された補助軸受とを備えた本発明の実施の形
態に係る真空遠心紡績機の開状態を示す断面図である。

【図５】ａ：図４ａに示す真空遠心紡績機に、紡績糸束
を支持するためのカバーと共に回転するルーズスリーブ
を備えた状態を示す断面図である。ｂ：図４ｂに示す真空遠心紡績機に、紡績糸束を支持す
るためのカバーと共に回転するルーズスリーブを備えた
状態を示す断面図である。

【図６】有効巻回領域およびカバー内に包囲磁気軸受を
備えた本発明の実施の形態に係る真空遠心紡績機の断面
図である。

【図７】回転する遠心ポットを外気圧に対してシールす
るシールシステムの断面図である。

【符号の説明】

１糸案内管２シール３軸受４遠心機ハウジング５円筒形の遠心ポット６糸束７遠心機カバー８ハウジングカバー９有効巻回領域１０ボビン巻き付け器１１真空領域 2.1 モータ 2.2.1 ラジアル磁気軸受 2.2.2 ラジアル磁気軸受 2.3 アキシャル磁気軸受 2.4 シール 2.5 中空シャフト 3.1 モータ 3.2.1 ラジアル磁気軸受 3.2.2 ラジアル磁気軸受 3.3 アキシャル磁気軸受 3.4 シール 3.7 シール表面 4.1 モータ 4.2.1 ラジアル磁気軸受 4.2.2 ラジアル磁気軸受 4.3 アキシャル磁気軸受 4.4 シール 4.6.1 可動補助軸受 4.6.2 可動補助軸受 4.7 シール 4.8 短スピンドル 4.9 長スピンドル 4.10 スリーブ 5.1 モータ 5.2.1 包囲磁気軸受 5.2.2 包囲磁気軸受 5.3 シール 6.1 シールリップ 6.2 シール支持部 6.4 ばね 6.5 シール表面 6.6 シールの隙間 6.7 ブレーキ 6.8 アキシャル磁気軸受

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細長い糸案内管と、真空チャンバを形成
する円筒形の遠心機ハウジングと、前記細長い糸案内管
と同軸の円筒形の遠心ポットと、を備え、前記円筒形の
遠心機ハウジングおよび前記円筒形の遠心ポットは、前
記細長い糸案内管の直径より大きな直径を有し、前記円
筒形の遠心ポットは、前記細長い糸案内管の長手部分と
同軸であるとともに、これを包囲する比較的直径の小さ
な部分を備え、かつ前記円筒形の遠心ポットの比較的直
径が小さな部分を包囲する少なくとも一つの磁気軸受お
よびモータを備えてなる真空遠心機。
【請求項２】細長い糸案内管と、真空チャンバを形成
する円筒形の遠心機ハウジングと、前記細長い糸案内管
と同軸の円筒形の遠心ポットと、を備え、細長い中空シ
ャフトを備えた円筒形の遠心ポットは、そこから同軸に
かつ外部に延出した前記細長い中空シャフトを備え、前
記細長い中空シャフトは、前記細長い糸案内管のための
通路を形成し、少なくとも一つの磁気軸受が前記細長い
中空シャフトを包囲し、モータが前記細長い中空シャフ
トを包囲し、環状壁手段が機前記円筒形の遠心ポット
に、前記細長い中空シャフトの先端を接続し、前記円筒
状の遠心ポットが配設される前記真空チャンバに境界表
面を形成する真空遠心機。
【請求項３】前記細長い中空シャフトの長さの大部分
が、前記真空チャンバ内に配設される請求項２記載の真
空遠心機。
【請求項４】前記円筒形の遠心ポットは、同軸上に延
長された外部補助軸を含むベース部分と、これに作用す
る前記延長された補助軸を包囲する少なくとも磁気軸受
と、前記中空シャフトを包囲するシールと、前記中空シ
ャフトを包囲するモータとを備えてなる請求項１記載の
真空遠心機。
【請求項５】前記円筒形の遠心ポットは、同軸上に延
長された外部補助軸を含むベース部分と、これに作用す
る前記延長された補助軸を包囲する少なくとも磁気軸受
と、前記中空シャフトを包囲するシールと、前記中空シ
ャフトを包囲するモータとを備えてなる請求項２記載の
真空遠心機。
【請求項６】前記円筒形の遠心ポットは、同軸上に延
長された外部補助軸を含むベース部分と、これに作用す
る前記延長された補助軸を包囲する少なくとも磁気軸受
と、前記中空シャフトを包囲するシールと、前記中空シ
ャフトを包囲するモータとを備えてなる請求項３記載の
真空遠心機。
【請求項７】前記細長い中空シャフトの長さの大部分
が前記真空チャンバ内に配設されてなる請求項４記載の
真空遠心機。
【請求項８】前記細長い中空シャフトは、前記細長い
糸案内管の一部を収容する内部通路を形成する請求項４
記載の真空遠心機。
【請求項９】前記細長い中空シャフトは、前記細長い
糸案内管の一部を収容する内部通路を形成する請求項７
記載の真空遠心機。
【請求項１０】Ａ）前記細長い糸案内管と、前記円筒
形の遠心ポットの狭い通路領域との間に溝を形成する手
段であって、この手段によって、前記真空遠心機は、前
記溝を通して排出される空気によって前記モータ付近が
冷却される、Ｂ）前記真空チャンバと、前記円筒形の遠心ポットとの
間にシールを形成する手段であって、損失を生じる前記
円筒形の遠心ポットの強磁性要素が空気中で回転し、循
環空気に熱を発散するように配置されたシールを備え
る、Ｃ）前記円筒形の遠心ポットに設置した少なくとも一つ
の能動磁気軸受であって、前記能動磁気軸受の磁力線
は、前記円筒形の遠心ポットの軸方向または半径方向に
延び、前記円筒形の遠心ポットが強磁性体から形成され
る、Ｄ）最小限の能動的な磁石および電源を備えた円筒形の
遠心ポットに設置した磁気軸受、Ｅ）磁気軸受の電子システム内に集積された真空遠心機
のための電子駆動制御システムであって、前記電子駆動
制御システムの電子制御システムおよび前記磁気軸受が
単一のコンピュータによって作動される、Ｆ）前記軸受の磁石と同様の中間直流回路を含む真空遠
心機のための電子駆動制御システムであって、電流異常
の際に、前記円筒形の遠心ポットの回転エネルギーが前
記中間直流回路に戻される、Ｇ）前記磁気軸受の真空遠心機における合計摩擦を確定
する前記モータのトルクを測定するための電子手段、Ｈ）前記シールの温度、シールの隙間を通過する光の通
過量、前記シールの振動、漏れ出す空気の流量測定、前
記シールの変形量の測定、および前記シールのトルクの
測定によって、前記真空遠心機のためのシールの隙間を
測定するための手段、Ｉ）前記Ｇ）およびＨ）のいずれかで説明された測定に
基づいて前記磁気軸受を調整することによって前記真空
遠心機のためのシールの隙間を調整する手段、を少なく
とも備えた請求項１記載の真空遠心機。
【請求項１１】Ａ）前記細長い糸案内管と、前記円筒
形の遠心ポットの狭い通路領域との間に溝を形成する手
段であって、この手段によって、前記真空遠心機は、前
記溝を通して排出される空気によって前記モータ付近が
冷却される、Ｂ）前記真空チャンバと、前記円筒形の遠心ポットとの
間にシールを形成する手段であって、損失を生じる前記
円筒形の遠心ポットの強磁性要素が空気中で回転し、循
環空気に熱を発散するように配置されたシールを備え
る、Ｃ）前記円筒形の遠心ポットに設置した少なくとも一つ
の能動磁気軸受であって、前記能動磁気軸受の磁力線
は、前記円筒形の遠心ポットの軸方向または半径方向に
延び、前記円筒形の遠心ポットが強磁性体から形成され
る、Ｄ）最小限の能動的な磁石および電源を備えた円筒形の
遠心ポットに設置した磁気軸受、Ｅ）磁気軸受の電子システム内に集積された真空遠心機
のための電子駆動制御システムであって、前記電子駆動
制御システムの電子制御システムおよび前記磁気軸受が
単一のコンピュータによって作動される、Ｆ）前記軸受の磁石と同様の中間直流回路を含む真空遠
心機のための電子駆動制御システムであって、電流異常
の際に、前記円筒形の遠心ポットの回転エネルギーが前
記中間直流回路に戻される、Ｇ）前記磁気軸受の真空遠心機における合計摩擦を確定
する前記モータのトルクを測定するための電子手段、Ｈ）前記シールの温度、シールの隙間を通過する光の通
過量、前記シールの振動、漏れ出す空気の流量測定、前
記シールの変形量の測定、および前記シールのトルクの
測定によって、前記真空遠心機のためのシールの隙間を
測定するための手段、Ｉ）前記Ｇ）およびＨ）のいずれかで説明された測定に
基づいて前記磁気軸受を調整することによって前記真空
遠心機のためのシールの隙間を調整する手段、を少なく
とも備えた請求項２記載の真空遠心機。
【請求項１２】Ａ）前記細長い糸案内管と、前記円筒
形の遠心ポットの狭い通路領域との間に溝を形成する手
段であって、この手段によって、前記真空遠心機は、前
記溝を通して排出される空気によって前記モータ付近が
冷却される、Ｂ）前記真空チャンバと、前記円筒形の遠心ポットとの
間にシールを形成する手段であって、損失を生じる前記
円筒形の遠心ポットの強磁性要素が空気中で回転し、循
環空気に熱を発散するように配置されたシールを備え
る、Ｃ）前記円筒形の遠心ポットに設置した少なくとも一つ
の能動磁気軸受であって、前記能動磁気軸受の磁力線
は、前記円筒形の遠心ポットの軸方向または半径方向に
延び、前記円筒形の遠心ポットが強磁性体から形成され
る、Ｄ）最小限の能動的な磁石および電源を備えた円筒形の
遠心ポットに設置した磁気軸受、Ｅ）磁気軸受の電子システム内に集積された真空遠心機
のための電子駆動制御システムであって、前記電子駆動
制御システムの電子制御システムおよび前記磁気軸受が
単一のコンピュータによって作動される、Ｆ）前記軸受の磁石と同様の中間直流回路を含む真空遠
心機のための電子駆動制御システムであって、電流異常
の際に、前記円筒形の遠心ポットの回転エネルギーが前
記中間直流回路に戻される、Ｇ）前記磁気軸受の真空遠心機における合計摩擦を確定
する前記モータのトルクを測定するための電子手段、Ｈ）前記シールの温度、シールの隙間を通過する光の通
過量、前記シールの振動、漏れ出す空気の流量測定、前
記シールの変形量の測定、および前記シールのトルクの
測定によって、前記真空遠心機のためのシールの隙間を
測定するための手段、Ｉ）前記Ｇ）およびＨ）のいずれかで説明された測定に
基づいて前記磁気軸受を調整することによって前記真空
遠心機のためのシールの隙間を調整する手段、を少なくとも備えた請求項３記載の真空遠心機。
【請求項１３】Ａ）前記細長い糸案内管と、前記円筒
形の遠心ポットの狭い通路領域との間に溝を形成する手
段であって、この手段によって、前記真空遠心機は、前
記溝を通して排出される空気によって前記モータ付近が
冷却される、Ｂ）前記真空チャンバと、前記円筒形の遠心ポットとの
間にシールを形成する手段であって、損失を生じる前記
円筒形の遠心ポットの強磁性要素が空気中で回転し、循
環空気に熱を発散するように配置されたシールを備え
る、Ｃ）前記円筒形の遠心ポットに設置した少なくとも一つ
の能動磁気軸受であって、前記能動磁気軸受の磁力線
は、前記円筒形の遠心ポットの軸方向または半径方向に
延び、前記円筒形の遠心ポットが強磁性体から形成され
る、Ｄ）最小限の能動的な磁石および電源を備えた円筒形の
遠心ポットに設置した磁気軸受、Ｅ）磁気軸受の電子システム内に集積された真空遠心機
のための電子駆動制御システムであって、前記電子駆動
制御システムの電子制御システムおよび前記磁気軸受が
単一のコンピュータによって作動される、Ｆ）前記軸受の磁石と同様の中間直流回路を含む真空遠
心機のための電子駆動制御システムであって、電流異常
の際に、前記円筒形の遠心ポットの回転エネルギーが前
記中間直流回路に戻される、Ｇ）前記磁気軸受の真空遠心機における合計摩擦を確定
する前記モータのトルクを測定するための電子手段、Ｈ）前記シールの温度、シールの隙間を通過する光の通
過量、前記シールの振動、漏れ出す空気の流量測定、前
記シールの変形量の測定、および前記シールのトルクの
測定によって、前記真空遠心機のためのシールの隙間を
測定するための手段、Ｉ）前記Ｇ）およびＨ）のいずれかで説明された測定に
基づいて前記磁気軸受を調整することによって前記真空
遠心機のためのシールの隙間を調整する手段、を少なくとも備えた請求項４記載の真空遠心機。
【請求項１４】Ａ）前記細長い糸案内管と、前記円筒
形の遠心ポットの狭い通路領域との間に溝を形成する手
段であって、この手段によって、前記真空遠心機は、前
記溝を通して排出される空気によって前記モータ付近が
冷却される、Ｂ）前記真空チャンバと、前記円筒形の遠心ポットとの
間にシールを形成する手段であって、損失を生じる前記
円筒形の遠心ポットの強磁性要素が空気中で回転し、循
環空気に熱を発散するように配置されたシールを備え
る、Ｃ）前記円筒形の遠心ポットに設置した少なくとも一つ
の能動磁気軸受であって、前記能動磁気軸受の磁力線
は、前記円筒形の遠心ポットの軸方向または半径方向に
延び、前記円筒形の遠心ポットが強磁性体から形成され
る、Ｄ）最小限の能動的な磁石および電源を備えた円筒形の
遠心ポットに設置した磁気軸受、Ｅ）磁気軸受の電子システム内に集積された真空遠心機
のための電子駆動制御システムであって、前記電子駆動
制御システムの電子制御システムおよび前記磁気軸受が
単一のコンピュータによって作動される、Ｆ）前記軸受の磁石と同様の中間直流回路を含む真空遠
心機のための電子駆動制御システムであって、電流異常
の際に、前記円筒形の遠心ポットの回転エネルギーが前
記中間直流回路に戻される、Ｇ）前記磁気軸受の真空遠心機における合計摩擦を確定
する前記モータのトルクを測定するための電子手段、Ｈ）前記シールの温度、シールの隙間を通過する光の通
過量、前記シールの振動、漏れ出す空気の流量測定、前
記シールの変形量の測定、および前記シールのトルクの
測定によって、前記真空遠心機のためのシールの隙間を
測定するための手段、Ｉ）前記Ｇ）およびＨ）のいずれかで説明された測定に
基づいて前記磁気軸受を調整することによって前記真空
遠心機のためのシールの隙間を調整する手段、を少なくとも備えた請求項５記載の真空遠心機。
【請求項１５】Ａ）前記細長い糸案内管と、前記円筒
形の遠心ポットの狭い通路領域との間に溝を形成する手
段であって、この手段によって、前記真空遠心機は、前
記溝を通して排出される空気によって前記モータ付近が
冷却される、Ｂ）前記真空チャンバと、前記円筒形の遠心ポットとの
間にシールを形成する手段であって、損失を生じる前記
円筒形の遠心ポットの強磁性要素が空気中で回転し、循
環空気に熱を発散するように配置されたシールを備え
る、Ｃ）前記円筒形の遠心ポットに設置した少なくとも一つ
の能動磁気軸受であって、前記能動磁気軸受の磁力線
は、前記円筒形の遠心ポットの軸方向または半径方向に
延び、前記円筒形の遠心ポットが強磁性体から形成され
る、Ｄ）最小限の能動的な磁石および電源を備えた円筒形の
遠心ポットに設置した磁気軸受、Ｅ）磁気軸受の電子システム内に集積された真空遠心機
のための電子駆動制御システムであって、前記電子駆動
制御システムの電子制御システムおよび前記磁気軸受が
単一のコンピュータによって作動される、Ｆ）前記軸受の磁石と同様の中間直流回路を含む真空遠
心機のための電子駆動制御システムであって、電流異常
の際に、前記円筒形の遠心ポットの回転エネルギーが前
記中間直流回路に戻される、Ｇ）前記磁気軸受の真空遠心機における合計摩擦を確定
する前記モータのトルクを測定するための電子手段、Ｈ）前記シールの温度、シールの隙間を通過する光の通
過量、前記シールの振動、漏れ出す空気の流量測定、前
記シールの変形量の測定、および前記シールのトルクの
測定によって、前記真空遠心機のためのシールの隙間を
測定するための手段、Ｉ）前記Ｇ）およびＨ）のいずれかで説明された測定に
基づいて前記磁気軸受を調整することによって前記真空
遠心機のためのシールの隙間を調整する手段、を少なくとも備えた請求項６記載の真空遠心機。
【請求項１６】シールを備え、当該シールは、真空中
に浸入する空気を発散させるためのねじ形状の溝が形成
された表面を備えてなる請求項２記載の真空遠心機。
【請求項１７】シールを備え、当該シールがラビリン
スシールである請求項２記載の真空遠心機。
【請求項１８】シールと、シール支持部とを備え、前
記シールは、前記シール支持部に配設されたシールリッ
プと、前記遠心ポットのシール表面に、当該シールリッ
プを軸方向に定められた力で押すばねと、を含む請求項
２記載の真空遠心機。
【請求項１９】前記シールを所定位置に固定するため
のシールおよびブレーキを備えた請求項１８記載の真空
遠心機。
【請求項２０】前記円筒形の遠心ポットは、少なくと
も部分的に軽量かつ高い強度を有する材料から構成され
てなる請求項１記載の真空遠心機。
【請求項２１】前記材料が炭素繊維である請求項２０
記載の真空遠心機。