Führung für den Schaft eines Offenend-Spinnrotors

Abstract

 Für eine Rotorspinnvorrichtung mit einem in Keilspalten von Stützscheibenpaaren gehaltenen Spinnrotor (12), der von einer axialen Kraft beaufschlagt wird und sich axial an einem aerostatischen Axiallager abstützt wird vorgeschlagen, im Bereich zwischen dem freien Ende des Rotorschaftes (11) eine Abstützung (9) zur Begrenzung der radialen Bewegung des Rotorschaftes (11) vorzusehen, wobei das freie Ende des Rotorschaftes mit einer Länge bis 10mm über die Stütz scheiben (4) übersteht. Die Abstützung ist dabei wenigstens teilweise im Bereich der letzten 5mm des Rotorschaftes (11) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Offenend-Rotorspinnvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein aerostatisches Axiallager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

[0002] Eine solche gattungsgemäße Rotorspinnvorrichtung ist aus der DE 39 42 612 A1 bekannt. Bei einer solchen Vorrichtung wird der Schaft in einem Keilspalt von Stützscheiben gelagert und mittels eines Antriebs z.B. eines Tangentialriemens angetrieben. Über die Stützscheiben wird ein axialer Schub auf den Rotorschaft erzeugt, der von einem aerostatischen Axiallager abgestützt wird. Dieses befindet sich an dem vom Rotor abgewandten freien Ende des Rotorschaftes und ist am Maschinengehäuse oder an der Aufnahme für die Lagerung der Stützscheiben angeordnet. Durch das Bestreben die Rotordrehzahlen immer weiter zu erhöhen, so daß diese mittlerweile bei 120.000 Umdrehungen pro Minute und mehr liegen, wurden die Schäfte der Offenend Spinnrotoren immer weiter verkürzt, wodurch sich auch der Abstand der Abstützpunkte des Rotorschaftes auf den Stützscheiben in axialer Richtung immer mehr verkürzt hat. Neben den Auflagestellen des Rotors auf den Stützscheiben bildet auch der den Rotor antreibende Tangentialriemen oder eine Antriebsscheibe eine zusätzliche Fixierung des Rotors, weil dadurch der Schaft in die Keilspalten der Stützscheibenpaare hineingedrückt wird.

[0003] Für Offenend Spinnvorrichtungen bei denen sich der Schaft des Spinnrotors axial an einer Kugel abstützt, wie sie beispielsweise in der DE 36 22 523 A1 gezeigt sind, ist es bekannt, die Abdichtungen für das Axiallager so auszubilden, daß bei Veränderung des Stützscheibendurchmessers der Rotorschaft an einer Gleitfläche anlaufen kann, um die Dichtung für das Axiallager zu schonen. Dazu ist vorgesehen den Überhang des Schaftes, d. h. die Länge des Schaftes von dem dem Axiallager zugewandten Stützscheibenpaar bis zum freien Ende des Rotorschaftes mit einer Länge von ca. 20 mm auszubilden.

[0004] Bei der gattungsgemäßen Rotorspinnvorrichtung gemäß der DE 39 42 612 A1 ist in der praktischen Ausführung der Überhang des freien Endes des Rotorschaftes sehr kurz ausgebildet. Dadurch können sehr hohe Drehzahlen mit dem Rotor erreicht werden, da sich der geringe Überhang des freien Endes des Rotorschaftes sehr günstig auf das Schwingungsverhalten des Rotors auswirkt. Der geringe Überhang kann beim gattungsgemäßen Rotorlager dadurch erreicht werden, daß das aerostatische Axiallager lediglich die Fläche des freien Endes des Rotorschaftes beeinflußt. Bei Axiallagern, die mittels einer mit Öl geschmierten Kugel betrieben werden, sind aufwendige Maßnahmen erforderlich, um die aus einem solchen Lager austretenden Öldämpfe, die die Rotorspinnvorrichtung verunreinigen, abzudichten. Anders als diese hat jedoch die gattungsgemäße Offenend Spinnvorrichtung den Nachteil, daß die Platzverhältnisse am freien Ende des Schaftes extrem eingeengt sind. Dies hat zur Folge, daß eine radiale Führung des Schaftendes bisher nicht verwirklicht werden konnte. Eine solche radiale Abstützung ist dann besonders günstig, wenn beispielsweise durch Verunreinigungen des Rotors dieser eine große Unwucht besitzt und im Lager unruhig läuft. Dabei ist es möglich, daß das aerostatische Lager durch das radial schwingende freie Ende des Rotorschaftes verstärkt beansprucht wird, so daß trotz guter Notlaufeigenschaften eine Beschädigung des Lagers entstehen kann.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Offenend Spinnvorrichtung derart auszugestalten, daß ohne die günstige geometrische Ausgestaltung der Offenend Spinnvorrichtung aufzugeben die Vorrichtung mit einer radialen Führung des freien Endes des Rotorschaftes auszugestalten.

[0006] Weiterhin soll ein verbessertes aerostatisches Axiallager vorgeschlagen werden, das insbesondere auch bei einer Offenend-Spinnvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorteilhaft Verwendung finden kann und eine kompakte Ausgestaltung von Abstützung und Axiallager bieten soll.

[0007] Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Offenend-Spinnvorrichtung wird erreicht, daß der Rotorschaft kurz ausgebildet werden kann, wodurch der Rotor mit höchsten Rotordrehzahlen betrieben werden kann. Durch die Anordnung der Abstützung, wenigstens teilweise im Bereich der letzten 5 mm des Rotorschaftes, wird erreicht, daß die Abstützung mit einem günstigen Hebelarm den radialen Bewegungen des Rotorschaftes entgegenwirkt. Durch die kurze Ausbildung des freien Endes des Rotorschaftes von bis zu 10 mm, wird ermöglicht, den Rotorschaft möglichst kurz auszubilden, so daß dessen Schwingungsverhalten besonders günstig ist und gleichzeitig genügend Raum zur Verfügung zu stellen, um eine Abstützung im Bereich des freien Endes des Rotorschaftes anzuordnen. Besonders günstig ist es, die Abstützung wenigstens teilweise im Bereich des von den Stützscheiben beaufschlagten Teil des Rotorschaftes anzuordnen, weil dadurch die Abstützung gleichzeitig eine genügende axiale Ausdehnung zur Aufnahme der Bewegung des Rotorschaftes besitzt und trotzdem der Überstand des freien Endes des Rotorschaftes kurz ausgebildet werden kann. Von Vorteil ist es, die Abstützung schalenförmig auszubilden, so daß der Rotorschaft sich an der Abstützung nicht nur linienförmig, sondern flächig abstützen kann. Dadurch wird der Verschleiß der Abstützung und die Belastung des Rotorschaftes günstig beeinflußt. Besonders einfach und kompakt wird die Offenend-Spinnvorrichtung dadurch, daß die Abstützung mit dem Axiallager eine Baueinheit bildet. Wird im Normalbetrieb die Abstützung vom Rotorschaft nicht berührt, hat dies den Vorteil, daß keine Bremskräfte auf den Rotorschaft übertragen werden, so daß dieser ohne Energieverlust betrieben werden kann. Wird die Abstützung derart ausgebildet, daß sie den Rotorschaft wenigstens auf einer Länge von 2 mm abstützt, wird gewährleitstt, daß eine genügende Lebensdauer der Abstützung sowie eine betriebssichere Abstützung gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft ist es, die Abstützung aus einem verschleißfesten, hitzebeständigen Material auszubilden, weil dadurch eine genügende Lebensdauer sowie eine schonende Zusammenarbeit mit dem Rotorschaft erreicht werden kann. Besonders bewährt haben sich dabei Kohlenstoff-Werkstoffe, da diese auch einen geringen Reibwiderstand verursachen.

[0008] Wird ein aerostatisches Axiallager gemäß der Erfindung ausgestaltet, wird erreicht, daß die bekannten Axiallager derart verbessert werden, daß sie gleichzeitig eine Abstützung für den Rotorschaft bilden und die ganze Einheit kompakt und zuverlässig ausgebildet werden kann. Durch die integrierte Ausgestaltung der Abstützung wird erreicht, daß diese im Bezug auf die Lagerplatte exakt positioniert werden kann. Eine Einstellung von Abstützung zum Rotorschaft wird automatisch mit der Einstellung der Lagerplatte zum Rotorschaft mit bewerkstelligt. Es wird dadurch ein Axiallager zur Verfügung gestellt, dessen Lebensdauer wesentlich erhöht wird, weil radiale Bewegungen des Rotorschaftes, die eine Fehlstellung von Schaftende zu Lagerplatte verursachen würden, verhindert werden. Derart ausgebildete Axiallager haben eine weitaus höhere Lebensdauer. Durch die Anordnung der Abstützung unmittelbar an der Lagerplatte kann das über die Stützscheiben überhängende, freie Ende des Rotorschaftes extrem kurz ausgebildet werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Abstützung so ausgestaltet ist, daß sie den Rotorschaft schalenförmig umgibt. Der günstigste Fall ist dabei, wenn die Abstützung büchsenförmig das Ende des Rotorschaftes führt. Durch die Ausbildung des Axiallagers mit einer Aufnahme für die Abstützung wird erreicht, daß diese sicher mit dem Axiallager verbunden werden kann und gleichzeitig die Kräfte, die in die Abstützung eingeleitet werden, vom Axiallager abgestützt werden können. Eine besonders kompakte Ausgestaltung wird erreicht, wenn die Lagerplatte und die Abstützung einteilig ausgebildet sind. Da an die Abstützung praktisch die gleichen Anforderungen an Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit gestellt werden, kann die Kombination beider Teile aus dem gleichen Werkstoff hergestellt werden. Als besonders günstiger Werkstoff für die Abstützung und auch die Lagerplatte hat sich ein Kohlenstoff-Werkstoff bewährt.

[0009] Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von zeichnerischen Darstellungen beschrieben.

Figur 1

zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 2a

eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Axiallagers von Figur 1;

Figur 2b

eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Axiallagers im Schnitt;

Figur 3

eine vergrößerte Darstellung des Bereichs des Rotorschaftendes einer erfindungsgemäß ausgestalteten Offenend-Spinnvorrichtung.

[0010] Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Offenend-Spinnvorrichtung teilweise im Schnitt. Die wesentlichen Bestandteile sind der Spinnrotor 1 mit seinem Schaft 11 und dem Rotorteller 12, das Gehäuse 2 mit der Rotorgehäusedichtung 21, der Lagerbock 3 mit dem Bauteil 31 zum Befestigen des Axiallagers 6 und einer Aufnahme 32 für die Lagerung der Stützscheiben 4, die paarweise angeordneten Stützscheiben 4 zur Aufnahme des Rotorschaftes, das Antriebsmittel, ein Tangentialriemen 5, zum Antrieb des Spinnrotors 1 und das aerostatische Axiallager 6 zur axialen Abstützung des Rotorschaftes 11. Sowohl bei dem in Nähe des Spinnrotors 12 angeordneten Stützscheibenpaar, wie auch bei dem in Nähe des freien Endes 111 des Rotorschaftes 11 angeordneten Stützscheibenpaares 4, ist jeweils nur eine Stützscheibe des Paares eingezeichnet. Der Antrieb des Spinnrotors 12 erfolgt über den Tangentialriemen 5. Das aerostatische Axiallager 6, an dem sich der Rotorschaft 11 axial abstützt, besitzt einen Anschluß 62, über den das Axiallager mit Druckluft versorgt wird. Erfindungsgemäß ist die Offenend-Spinnvorrichtung mit einer Abstützung 9 ausgestattet, die über einen Halter 61 am Bauteil 31 befestigt ist. Dieses ist seinerseits mit dem Lagerbock 3 verbunden und stützt sich daran ab. Die Abstützung 9 ist in etwa halbschalenförmig ausgebildet und umgreift den Rotorschaft 11 ohne ihn im vorliegenden Fall während des normalen Betriebs der Offenend-Spinnvorrichtung zu berühren. Zwar kann eine erfindungsgemäße Abstützung auch so ausgebildet sein, daß sie während des Betriebs den Rotor berührt, jedoch ist eine im Normalbetrieb nicht berührende Abstützung ausreichend und erfordert einen geringeren Energieaufwand. Durch die Abstützung 9 werden Bestrebungen des Rotors um seinen Auflagepunkt am vorderen Stützscheibenpaares zu kippen, so begrenzt, daß keine Beschädigungen und höhere Belastungen des Axiallagers auftreten. Der Abstand zwischen den beiden Stützscheibenpaaren ist bei Figur 1 der Deutlichkeit halber relativ groß ausgebildet. In der Praxis kann der Abstand jedoch weit geringer ausgebildet sein, da bei einer erfindungsgemäß ausgestatteten Offenend-Spinnvorrichtung der Rotorschaft trotzdem noch ausreichend sicher im Keilspalt der Stützscheiben gelagert werden kann. Der Abstand der Stützscheibenpaare und damit die Lange des Rotorschaftes braucht bei Einsatz der vorliegenden Erfindung nicht mehr auf die ungünstigsten Betriebsverhältnisse des Spinnrotors abgestimmt sein. Schwingungen und Bewegungen des Spinnrotors heraus aus dem Keilspalt der Stützscheiben werden durch die erfindungsgemäße Abstützung 9 sicher vermieden. Die Abstützung 9 ist schalenförmig ausgebildet und erstreckt sich vom Bereich (A) des Rotorschaftes, der mit dem Stützscheibenpaar in Nähe des Axiallagers zusammenarbeitet, bis fast zum freinen Ende 111 des Rotorschaftes 11. Durch die geringe Länge des freien Endes 111 des Rotorschaftes 11 von maximal 10 mm, kann der Rotorschaft extrem kurz ausgebildet werden, wobei durch die Abstützung 9 gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß der Lauf des Spinnrotors relativ zum Axiallager 6 so ruhig ist, daß dieses nicht durch radiale Schwingungen des Schaftendes beschädigt werden kann. Es ist auch denkbar, die Abstützung 9 nur im Bereich (A) des Schaftes 11 anzuordnen, so daß der Überstand des Rotorschaftes 11 über das Stützscheibenpaar 4 praktisch den Wert 0 annehmen kann. Dadurch wird der Rotorschaft besonders kurz und schwingungstechnisch mit einer günstigen Länge ausbildbar. Der Abstand zwischen dem freien Ende 111 und dem Axiallager 6 beträgt in der Realität nur wenige hundertstel Millimeter während des Betriebes der Offenend-Spinnvorrichtung und ist in Figur 1 der Deutlichkeit halber größer dargestellt.

[0011] Die Abstützung 9 kann auf verschiedene Art befestigt werden, sie ist im vorliegenden Fall über den Halter 61 mit dem Lagerbock 3 verbunden. Die Abstützung 9 ist aus einem Kohlenstoff-Werkstoff ausgebildet, der sehr verschleißfest ist und gleichzeitig sich nicht in die Oberfläche des Rotorschaftes im Falle einer Berührung einarbeitet. Gleichzeitig ist der Werkstoff auch hitzebeständig, so daß er auch bei längerfristiger Belastung nicht ausfällt. Zwischen der Aufnahme 9 und der Oberfläche des Rotorschaftes 11 ist im Normalbetrieb ein Spalt, der besonders günstig ist, wenn er weniger als 1/10 mm beträgt. Die axiale Ausdehnung der Abstützung 9 beträgt ca. 8 mm.

[0012] Figur 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Abstützung 9, bei der diese in das Axiallager 6 integriert ist. Die Abstützung 9 ist büchsenförmig und umschließt im Betrieb der Offenend-Spinnvorrichtung das freie Ende des Rotorschaftes, ähnlich einer Büchse. Bewegungen des Rotorschaftes, radial aus seiner Lagerung heraus können damit sicher unterdrückt werden. Die Abstützung 9 ist im Grundkörper 110 des Axiallagers 6 über die Aufnahme 60 gehalten. Dies kann beispielsweise durch Einpressen der Abstützung bewerkstelligt werden. Die Abstützung 9 erstreckt sich im vorliegenden Fall ca. 2 mm über die Lagerplatte 63 hinaus. Da der Lagerspalt zwischen Lagerplatte 63 und Rotorschaftende 111 weniger als 1/10 mm beträgt, genügt die axiale Ausdehnung der Abstützung 9 zur sicheren radialen Abstützung des Rotorschaftes gegen radiale Schwingungen. Das Axiallager 6 besitzt daneben noch eine Drosselvorrichtung 8 sowie einen Anschluß 62 für Druckluft. Die Büchse 90, die die Abstützung 9 bildet, kann sich in axialer Richtung entweder auf der Lagerplatte 63 direkt abstützen oder an einem Zwischenring, der die Lagerplatte 63 radial umgreift.

[0013] Figur 2b zeigt einen Teil des erfindungsgemäßen Axiallagers 6, bei dem in der Aufnahme 60 des Grundkörpers 310 eine Abstützung 9 angeordnet ist, die einteilig mit der Lagerplatte 63 ausgebildet ist. Sowohl bei Figur 2a als auch bei Figur 2b ist die Lagerplatte 63 aus einem Kohlenstoff-Werkstoff ausgebildet, der verschleißfest und hitzebeständig ist.

[0014] Die Teilansicht der erfindungsgemäßen Offenend-Spinnvorrichtung von Figur 3 ist mit einer Abstützung 9 ausgestattet, die im Bereich des freien Endes des Rotorschaftes ähnlich wie bei Figur 1 angeordnet ist. Das freie Ende 111 des Rotorschaftes 11 hat einen Überstand von 3 mm über die Stützscheiben 4 und die Abstützung 9 eine axiale Ausdehnung von ca. 6mm, wobei sie ebenfalls teilweise in den Bereich des Rotorschaftes umgreift, der von den Stützscheiben beaufschlagt ist. Die Abstützung 9 wird in einer Halterung 97 gehalten, die mittels einer Schraube am Bauteil 31 angeschraubt ist. Die dem Rotorschaft zugewandte Seite der Abstützung 9 ist schalenförmig der Kontur des Rotorschaftes angepaßt und verhindert dadurch besonders wirkungsvoll unerwünschte radiale Bewegungen des Rotorschaftes. Der Überstand des freien Endes des Rotorschaftes 111 kann weiter verkürzt werden, wenn entweder eine Abstützung 9 mit geringerer axialer Ausdehnung eingesetzt wird oder die Abstützung 9 über den Stützscheiben angeordnet wird.

Ansprüche

1. Offenend-Spinnvorrichtung mit einem in Keilspalten von Stützscheibenpaaren gehaltenen Spinnrotor auf den eine in Richtung auf das freie Ende seines Rotorschaftes wirkende axiale Kraft ausgeübt wird, wobei der Spinnrotor über seinen Schaft durch ein Antriebsmittel angetrieben wird und mit einem aerostatischen Axiallager mit Lagerplatte und Grundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen dem freien Ende (111) des Rotorschaftes (11) und dem vom Stützscheibenpaar (4), das dem freien Ende (111) am nächsten gelegen ist, beaufschlagten Bereich (A) eine Abstützung (9) zur Begrenzung der radialen Bewegung des Rotorschaftes (11) angeordnet ist, wobei das freie Ende (111) des Rotorschaftes (11) mit einer Länge bis 10 mm über die Stützscheiben (4) übersteht und die radiale Abstützung (9) wenigstens teilweise im Bereich der letzten 5 mm des Rotorschaftes (11) angeordnet ist.

2. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) den Rotorschaft (11) im Normalbetrieb der Vorrichtung nicht berührt.

3. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) den Rotorschaft (11) auf eine Länge von wenigstens 2 mm abstützt.

4. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) wenigstens teilweise im Bereich (A) des Rotorschaftes (11) angeordnet ist, der von den Stützscheiben (4) beaufschlagt ist.

5. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) einen Teil des Umfanges des Rotorschaftes (11) schalenförmig umgibt.

6. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) mit dem aerostatischen Axiallager (6) eine Baueinheit bildet.

7. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) in einer Aufnahme (60) des Grundkörpers (310) des Axiallagers (6) angeordnet ist.

8. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) wenigstens teilweise büchsenförmig (90) ausgebildet ist.

9. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerplatte (63) des Axiallagers (6) und die Abstützung (9) einteilig ausgebildet sind.

10. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) aus einem verschleißfesten Material besteht.

11. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) aus einem hitzebeständigen Material besteht.

12. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) aus einem Kohlenstoff-Werkstoff besteht.

13. Aerostatisches Axiallager für eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor, auf dem eine in Richtung auf das freie Ende seines Rotorschaftes wirkende axiale Kraft ausgeübt wird und das Axiallager einen Grundkörper und eine Lagerplatte zur Abstützung des Rotorschaftes besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß in das Axiallager (6) eine Abstützung (9) integriert ist, die sich von der Lagerplatte (63) aus betrachtet in Richtung eines mit der Lagerplatte (63) zusammenarbeitenden Spinnrotors erstreckt.

14. Axiallager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) zumindest teilweise schalenförmig ausgebildet ist, so daß sie zumindest teilweise in der Lage ist, einen mit dem Axiallager zusammenarbeitenden Rotorschaft zu umgreifen.

15. Axiallager nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (310) des Axiallagers (6) eine Aufnahme (60) für die Abstützung (9) besitzt.

16. Axiallager nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) mit der Lagerplatte (63) einteilig ausgebildet ist.

17. Axiallager nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) aus einem verschleißfesten und/oder hitzebeständigen Material ausgebildet ist.

18. Axiallager nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerplatte (63) und/oder die Abstützung (9) aus einem Kohlenstoff-Werkstoff besteht.

Zeichnung