WO2017064214A1 - Spinnspindel mit magnetlagerung - Google Patents

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WO2017064214A1
WO2017064214A1 PCT/EP2016/074635 EP2016074635W WO2017064214A1 WO 2017064214 A1 WO2017064214 A1 WO 2017064214A1 EP 2016074635 W EP2016074635 W EP 2016074635W WO 2017064214 A1 WO2017064214 A1 WO 2017064214A1
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bearing
bearings
radial
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Hans Stahlecker
Istvàn BOGÀR
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Rotorcraft Ag
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only

Definitions

  • the present invention relates to a spindle for ring spinning machines, with a spindle shaft.
  • roller bearings which are to receive transverse forces generated by the spindle drive.
  • the spindles are additionally provided with plain bearings.
  • the roller bearings and plain bearings are usually lubricated by oil.
  • the spindles of the ring spinning machines are arranged in oil-filled housings to lubricate the roller and plain bearings. They are occasionally removed from the housing to replace the lubricating oil. This oil change can lead to fiber fly or other dirt getting into the housing of the spindle bearing. Such contamination often leads to premature destruction of the spindle bearing and thus the failure of the spindle.
  • spindles As a rule, a larger number of spindles is driven by a common drive belt.
  • the drive belt is regularly guided by tension rollers and driven by drive pulleys.
  • the life of such a band is limited.
  • the exchange of the same is cumbersome and expensive. Stopping the spindles too long with the drive belt still running can result in spindles failing.
  • spindles which correspond to the state of the art, have two serious disadvantages.
  • the spindle oil must be changed at least once or twice a year. In this case, the spindle upper part is usually separated from the spindle lower part for oil change. This oil change often means that the spindle top parts removed from storage are no longer inserted into their original (associated) lower parts. Due to individual matching differences, such a confusion forcibly leads to premature bearing wear, which necessitates a complete exchange of the spindle.
  • a spindle for ring spinning machines namely a spindle for ring spinning machines, with a spindle shaft, which is characterized in that the spindle shaft is mounted axially via at least two radial magnetic bearings and radially via a mechanical or a magnetic thrust bearing.
  • the spindles are thus advantageously equipped with magnetic bearings, which are characterized by the fact that they run without contact, therefore do not wear out and do not require any lubrication. The entire process of lubrication is eliminated. This can significantly reduce the costs for maintenance and care of spindles for ring spinning machines. Their life is considerably higher than known from the prior art spindles and their bearings.
  • the spindle is advantageously characterized in that the spindle shaft is additionally supported radially via at least two radial bearings adjacent to the radial bearings.
  • the spindle is characterized in that between the radial magnetic bearings, an electric motor is arranged, whose rotor is arranged sitting on the spindle shaft.
  • the spindle is characterized in that between the radial magnetic bearings a seated on the spindle shaft drive whisker is arranged. Due to this arrangement, the balance of the pressure forces of the drive belt and the radial bearings can be optimized.
  • the spindle is characterized in that the radial bearing clearance of the sliding bearing is smaller than the radial bearing clearance of the radial magnetic bearing.
  • the spindle is characterized in that the radial bearing clearance of the sliding bearing is smaller than the gap between the rotor and the stator of the electric motor.
  • Fig. 1 shows a highly schematic and simplified an example of a known from the prior art spindle in section.
  • Fig. 2 shows a highly schematic and simplified an example of a spindle according to the invention with Spinnwirtel in section.
  • Fig. 3 shows a highly schematic and simplified example of an inventive driven by an electric motor spindle in section.
  • Fig. 1 shows schematically the structure of a known from the prior art spindle. Sitting on a spindle shaft 5, so firmly connected, an existing usually made of aluminum essay 4, which carries a spun yarn 2 receiving sleeve 3.
  • the spindle shaft 5 is mounted radially via a roller bearing 7 and a foot bearing 8.
  • the weight, ie the axial force exerted by the spindle, of the rotating spindle top part 1 is absorbed by a disk 9 arranged as shown below the foot bearing 8.
  • the roller bearing 7 and the foot bearing 8 are connected by a cross-elastic sleeve 10. Vibrations generated by imbalances of the rotating spindle upper part 1 are absorbed by means of an oil spool 11.
  • the entire assembly is housed in a housing 12, which is connected via a nut 14 with a broken in Fig. 1 only shown spindle spindle 13 of a spinning machine.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of the structure of a spindle according to the invention and its arrangement on a spindle bank 13 shown broken off a spinning machine.
  • a spindle upper part 1 is guided radially in magnetic bearings 16 and 17 via a sleeve and a spindle shaft 5 and is supported axially via a ball 18 against a support 19 fastened indirectly to the spindle spindle 13.
  • the spindle is driven here by a drive belt 15 via a drive whirlwind 6 arranged between the magnetic bearings 16 and 17 on the spindle shaft 5.
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view of a spindle with magnetic bearings 16 and 17, which is driven by an integrated electric motor 23.
  • the spindle upper part 1 is supported by the magnetic bearings 16 and 17 radially and by the thrust bearing 26 vertically. Between the two magnetic bearings 16 and 17 stator 24 and rotor 25 of the electric motor 23 are arranged.

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Abstract

Spindel für Ringspinnmaschinen, mit einem Spindelschaft, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Spindelschaft (5) über wenigstens zwei Radial-Magnetlager (16, 17) radial und über ein mechanisches oder ein magnetisches Axiallager axial gelagert ist.

Description

Spinnspindel mit Magnetlagerung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindel für Ringspinnmaschinen, mit einem Spindelschaft.
Es ist heute allgemein bekannt, Spindeln für Ringspinnmaschinen mit Rollenlagern auszurüsten, welche durch den Spindelantrieb erzeugte Querkräfte aufnehmen sollen. Für die Aufnahme der durch das Gewicht der drehenden Spindeln erzeugten Längs- und Querkräfte werden die Spindeln zusätzlich mit Gleitlagern versehen. Die Rollenlager und die Gleitlager werden üblicherweise mittels Öl geschmiert.
Die Spindeln der Ringspinnmaschinen sind in mit Öl gefüllten Gehäusen angeordnet, um die Rollen- und Gleitlager zu schmieren. Sie werden gelegentlich aus dem Gehäuse entfernt, um das Schmieröl auszuwechseln. Dieser Ölwechsel kann dazu führen, dass Faserflug oder sonstiger Schmutz in das Gehäuse der Spindellagerung gelangt. Eine solche Verschmutzung führt oft zu vorzeitiger Zerstörung der Spindellagerung und damit zum Ausfall der Spindel.
In der Regel wird eine größere Anzahl von Spindeln über ein gemeinsames Antriebsband angetrieben. Das Antriebsband wird regelmäßig von Spannrollen geführt und über Antriebsscheiben angetrieben. Die Lebensdauer eines solchen Bandes ist begrenzt. Der Austausch desselben ist umständlich und teuer. Ein zu langes Stillsetzen der Spindeln bei weiterlaufendem Antriebsband kann den Ausfall der Spindeln zur Folge haben. Solche, dem heutigen Stand der Technik entsprechende Spindeln haben zwei gravierende Nachteile: Zum einen muss das Spindelöl mindestens ein- bis zweimal im Jahr gewechselt werden. Hierbei wird zum Ölwechsel das Spindeloberteil in der Regel vom Spindelunterteil getrennt. Dieser Ölwechsel führt oft dazu, dass die aus der Lagerung herausgenommenen Spindeloberteile nicht mehr in ihre ursprünglichen (zugehörigen) Unterteile gesteckt werden. Eine solche Verwechslung führt aufgrund von individuellen Passungsunterschieden zwangsweise zu einem vorzeitigen Lagerverschleiß, der einen kompletten Austausch der Spindel erforderlich macht.
Zum anderen führt der Ölwechsel oft zur Verschmutzung der öligen Spindelschäfte. Auch diese Verschmutzung kann dazu führen, dass die Spindeln schneller verschleißen und nach wenigen Jahren komplett ersetzt werden müssen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Spindel für Ringspinnmaschinen, mit einem Spindelschaft vorzuschlagen, mit welchem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden oder zumindest stark verringert werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit eine Spindel für Ringspinnmaschinen gemäß Anspruch 1 , nämlich einer Spindel für Ringspinnmaschinen, mit einem Spindelschaft, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Spindelschaft über wenigstens zwei Radial- Magnetlager radial und über ein mechanisches oder ein magnetisches Axiallager axial gelagert ist. Die Spindeln sind also vorteilhafterweise mit Magnetlagern ausgerüstet, die sich dadurch auszeichnen, dass sie berührungslos laufen, deshalb nicht verschleißen und keinerlei Schmierung benötigen. Der gesamte Prozess der Schmierung entfällt. Damit können die Kosten für Wartung und Pflege von Spindeln für Ringspinnmaschinen spürbar verringert werden. Ihre Lebensdauer ist beträchtlich höher als bei aus dem Stand der Technik bekannten Spindeln und deren Lagerungen.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Spindel vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelschaft zusätzlich über wenigstens zwei den Radial-Magnetlagern benachbarte Gleitlager radial gelagert ist.
Diese Gleitlager dienen vorteilhafterweise dazu, beim Durchlaufen der„kritischen Drehzahl" auftretende Schwingungen der Spindel aufzufangen und Beschädigungen der empfindlichen Magnetlager zu vermeiden. Infolge von derartigen Schwingungen der Spindel mit radialem Ausschlag kann es ohne Gleitlager zur Berührung der Mag- netlagerringe und deren gegenseitiger Beschädigung kommen. Mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Ausbildung der Spindel ist dieses Problem vom Tisch.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Spindel dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Radial-Magnetlagern ein Elektromotor angeordnet ist, dessen Rotor auf dem Spindelschaft sitzend angeordnet ist. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist vorteilhafterweise eine individuelle Betriebsweise jeder einzelnen Spindel möglich.
In wieder einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Spindel dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Radial-Magnetlagern ein auf dem Spindelschaft sitzender Antriebswirtel angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung lässt sich die Balance der Druckkräfte von Antriebsriemen und der Radiallager optimieren.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Spindel dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Lagerspiel der Gleitlager kleiner ist als das radiale Lagerspiel der Radial-Magnetlager. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung kann verhindert werden, dass bei außergewöhnlicher Belastung des Aggregats, z. B. durch radial orientierte Schwingungen der Spindel oder bei kritischen Drehzahlen oder auch aufgrund von grober Bedienung auftretenden radialen Stößen der Luftspalt in den Radial-Magnetlagern überwunden wird, sodass sich Innen- und Außenring der Radial-Magnetlager touchieren, was wenigstens auf Dauer zu deren Zerstörung führen würde. Da hierbei auftretende - insbesondere radial orientierte - Kräfte in der Regel nur kurzfristig wirken und damit die Gleitlager belasten, erreichen solche Gleitlager eine akzeptable Lebensdauer. Deren Verschleiß ist zudem eher zu verkraften, da solche Gleitlager relativ billig und leicht auswechselbar sind.
In wieder einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Spindel dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Lagerspiel der Gleitlager kleiner ausgebildet ist als der Spalt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors. Die Vorteile dieser Anordnung gleichen denen, welche zur vorgenannten Ausbildung erläutert wurden. Man setze anstelle von Innen- und Außenring des Radial-Magnetlagers einfach Rotor und Stator der Spindel. Um zu zeigen, wie die Erfindung ausgeführt werden kann und zum leichteren Verständnis wird diese im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mittels einer Zeichnung kurz beschrieben.
Fig. 1 zeigt stark schematisiert und vereinfacht ein Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Spindel im Schnitt.
Fig. 2 zeigt stark schematisiert und vereinfacht ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Spindel mit Spinnwirtel im Schnitt.
Fig. 3 zeigt stark schematisiert und vereinfacht ein Beispiel einer erfindungsgemäßen mittels eines Elektromotors angetriebenen Spindel im Schnitt.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer aus dem Stand der Technik bekannten Spindel. Auf einem Spindelschaft 5 sitzt, damit fest verbunden, ein in der Regel aus Aluminium bestehender Aufsatz 4, welcher eine das gesponnene Garn 2 aufnehmende Hülse 3 trägt.
Ebenfalls fest verbunden mit dem Spindelschaft 5 ist ein Antriebswirtel 6, an welchem ein Antriebsriemen 15 anliegt. Der Spindelschaft 5 ist über ein Rollenlager 7 und ein Fußlager 8 radial gelagert. Das Gewicht, also die von der Spindel ausgeübte Axialkraft, des drehenden Spindeloberteils 1 wird durch eine wie gezeichnet unterhalb des Fußlagers 8 angeordnete Scheibe 9 aufgenommen. Das Rollenlager 7 und das Fußlager 8 sind durch eine querelastische Hülse 10 verbunden. Durch Unwuch- ten des drehenden Spindeloberteils 1 erzeugte Schwingungen werden mittels einer Ölspule 1 1 absorbiert. Die gesamte Anordnung ist in einem Gehäuse 12 untergebracht, welches über eine Mutter 14 mit einer in Fig. 1 nur abgebrochen dargestellten Spindelbank 13 einer Spinnmaschine verbunden ist.
Fig. 2 zeigt im Schnitt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Spindel und deren Anordnung an einer abgebrochen dargestellten Spindelbank 13 einer Spinnmaschine. Ein Spindeloberteil 1 ist, über eine Hülse und einen Spindelschaft 5 radial in Magnetlagern 16 und 17 geführt und stützt sich axial über eine Kugel 18 gegen eine indirekt an der Spindelbank 13 befestigte Auflage 19 ab. Die Spindel wird hier über einen zwischen den Magnetlagern 16 und 17 am Spindelschaft 5 angeordneten Antriebswirtel 6 von einem Antriebsband 15 angetrieben. Es ist jedoch auch denkbar, den Antriebswirtel der Spindel an einer axial anderen Stelle zu positionieren, um auf individuelle schon bestehende Eigenheiten der Antriebsriemenführung einer bereits bestehenden Maschine einzugehen, z. B. ober- oder unterhalb der erfindungsgemäß angeordneten Radialmagnetlager, je nachdem, wo es günstiger scheint. Das die Spindel tragende Gehäuse 12 ist über einen Flansch an der Spindelbank 13 befestigt. Über den auf den Spindelschaft 5 aufgepressten Antriebswirtel 6 wird das Spindeloberteil 1 durch ein Antriebsband 15 angetrieben. Das im Verhältnis zur Spindelbank 13 stationäre Gehäuse 12 ist zweckmäßigerweise im Bereich des Antriebswirteis 6 so weit ausgeschnitten, dass das Antriebsband 15 die Spindel in Drehung versetzen kann.
Fig. 3 zeigt in schematischer Schnittdarstellung eine Spindel mit Magnetlagern 16 und 17, welche durch einen integrierten Elektromotor 23 angetrieben wird. Das Spindeloberteil 1 ist über die Magnetlager 16 und 17 radial und durch das Axiallager 26 vertikal gelagert. Zwischen den beiden Magnetlagern 16 und 17 sind Stator 24 und Rotor 25 des Elektromotors 23 angeordnet. Um zu verhindern, dass außergewöhnliche Kräfte aufgrund kritischer Drehzahlen und bei grober Behandlung auftretende Stöße dazu führen können, dass der Spalt zwischen den stationären Außenringen der Magnetlager und den rotierenden Innenringen der Magnetlager überwunden wird, sind in benachbart zu den Magnetlagern 16 und 17 Gleitlagerinnen- und außen- ringe 21 und 22 angeordnet, deren Luftspalt kleiner ausgebildet ist als der Luftspalt zwischen stationärem Außenring und rotierendem Innenring der Magnetlager und zwischen Rotor 25 und Stator 24 des Elektromotors 23. Da derartige Kräfte immer nur kurzfristig wirken und folglich die Gleitlager 20 nur kurzfristig belasten, erreichen diese eine akzeptable Lebensdauer. Zudem sind solche Gleitlager relativ billig und leicht auswechselbar.
Bezugszeichen
1 Spindeloberteil
2 Garn
3 Hülse
4 Aufsatz
5 Spindelschaft
6 Antriebswirtel
7 Rollenlager
8 Fußlager
9 Scheibe
10 Querelastische Hülse
1 1 Ölspule
12 Gehäuse
13 Spindelbank
14 Mutter
5 Antriebsband
16 Magnetlager
17 Magnetlager
18 Kugel
19 Auflage
20 Gleitlager
21 Gleitlager Innenring
22 Gleitlager Außenring
23 Elektromotor
24 Stator
25 Rotor
26 Axiallager

Claims

Patentansprüche
1 . Spindel für Ringspinnmaschinen, mit einem Spindelschaft, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelschaft (5) über wenigstens zwei Radial-Magnetlager (16, 17) radial und über ein mechanisches oder ein magnetisches Axiallager axial gelagert ist.
2. Spindel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelschaft (5) zusätzlich über wenigstens zwei den Radial-Magnetlagern (16, 17) benachbarte Gleitlager (20) radial gelagert ist.
3. Spindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Radial-Magnetlagern (16, 17) ein Elektromotor (23) angeordnet ist, dessen Rotor (25) auf dem Spindelschaft (5) sitzend angeordnet ist.
4. Spindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Radial-Magnetlagern (16, 17) ein auf dem Spindelschaft (5) sitzender Antriebs- wirtel (6) angeordnet ist.
5. Spindel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Lagerspiel der Gleitlager (20) kleiner ist als das radiale Lagerspiel der Radial-Magnetlager (16, 17).
6. Spindel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Lagerspiel der Gleitlager (20) kleiner ist als der Spalt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors (23).
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