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Dokumentenidentifikation DE102006011426A1 13.09.2007
Titel Rotorschaft eines in einer Permanentmagnetlageranordnung berührungslos abgestützten Spinnrotors
Anmelder Saurer GmbH & Co. KG, 41069 Mönchengladbach, DE
Erfinder Coenen, Norbert, 41199 Mönchengladbach, DE
DE-Anmeldedatum 11.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006011426
Offenlegungstag 13.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse D01H 4/12(2006.01)A, F, I, 20060311, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16C 32/04(2006.01)A, L, I, 20060311, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Rotorschaft eines in einer Permanentmagnetlageranordnung berührungslos abgestützten Spinnrotors (3) einer Offenend-Spinnvorrichtung (1) mit am Rotorschaft (4) angeordneten, umlaufenden Magnetlagerkomponenten (28), die jeweils aus einem geschlossenen Permanentmagnetring (31) sowie einer den Permanentmagnetring (31) während des Spinnbetriebes gegen den Einfluss der Zentrifugalkräfte sichernden Ringbandage (32) bestehen und jeweils auf einem Lageransatz (30) festgelegt sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rotorschaft (4) auf dem Lageransatz (30) elastische Mittel (40) aufweist, die ein schonendes Aufziehen und ein sicheres Festlegen des relativ empfindlichen Permanentmagnetringes (31) auf dem Lageransatz (30) des Rotorschaftes (4) ermöglichen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Rotorschaft eines in einer Permanentmagnetlageranordnung berührungslos abgestützten Spinnrotors mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Im Zusammenhang mit Offenend-Spinnvorrichtungen sind Spinnrotoren, die mit ihrem Rotorschaft berührungslos in einer Permanentmagnetlageranordnung abgestützt sind, bekannt und in verschiedenen Patentanmeldungen ausführlich beschrieben.

Die EP 0 972 868 A2 beschreibt beispielsweise eine Offenend-Spinnvorrichtung, deren einzelmotorisch angetriebener Spinnrotor mit seinem Rotorschaft in einer solchen Permanentmagnetlageranordnung abgestützt ist.

Die Permanentmagnetlageranordnung verfügt dabei über eine vordere und eine hintere Lagerstelle, die ihrerseits jeweils eine stationäre und eine rotierbar gelagerte Magnetlagerkomponente aufweisen, die Magnetlagerkomponenten sind dabei in axialer Richtung der Art gepolt, dass sich jeweils gegensinnig Pole gegenüberstehen.

Das heißt, jede der Lagerstellen weist einen an einem Statorgehäuse angeordneten, feststehenden Permanentmagnetring sowie einen am Rotorschaft angeordneten, mit diesem umlaufenden Permanentmagnetring auf.

Die rotorseitigen Permanentmagnetringe sind dabei jeweils auf einem Lageransatz des Rotorschaftes festgelegt und durch eine Ringbandage gegen die während des Spinnbetriebes auftretenden Zentrifugalkräfte gesichert.

Diese Art der Permanentmagnetlageranordnung hat sich im Prinzip bewährt, allerdings gestaltet sich das Aufziehen der Permanentmagnetringe auf die entsprechenden Lageransätze des Rotorschaftes oft etwas problematisch.

Bezüglich des Aufziehens der ringförmigen Permanentmagnetringe auf die Lageransätze des Rotorschaftes waren beispielsweise zwei Methoden üblich.

Bei der ersten Methode wurde der Innendurchmesser der Permanentmagnetringe etwas größer gewählt als der Außendurchmesser des zugehörigen Lageransatzes, so dass der Permanentmagnetring leicht auf dem Lageransatz positioniert werden konnte, wo er anschließend durch eine Sicherungsbandage, deren Innendurchmesser unter dem Außendurchmesser des Permanentmagnetringes liegt, festgeklemmt wurde.

Die andere Methode sah vor, den Permanentmagnetring zunächst durch eine Ringbandage, die mittels Presssitz auf den Außendurchmesser des Permanentmagnetrings gezogen wurde, zu sichern und anschließend, ebenfalls mittels einer Presspassung, den Permanentmagnetring auf den Lageransatz des Rotorschaftes zu drücken.

Bei beiden Methoden mussten nicht nur die Durchmesser der Verbindungsflächen sehr eng toleriert sein, was sich nachteilig auf die Herstellungskosten auswirkte, sondern es war auch nicht immer zu vermeiden, dass die relativ empfindlichen Permanentmagnetringe während des Aufziehvorganges zerplatzten bzw. beschädigt wurden.

Das heißt, bei beiden Methoden war die Ausschussrate bei der Montage der Permanentmagnetringe relativ hoch.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, anstelle geschlossener Permanentmagnetringe geschlitzte Ringmagnete einzusetzen.

Die Verwendung solcher geschlitzter Permanentmagnetringe ist beispielsweise in der DE 10 2004 005 846 A1 beschrieben.

Bei diesen bekannten, geschlitzten Permanentmagnetringen liegt der Innendurchmesser des Ringmagneten geringfügig über dem Außendurchmesser des Lageransatzes des Rotorschaftes.

Der Außendurchmesser des Ringmagneten liegt seinerseits etwas über dem Innendurchmesser einer zugehörigen Sicherungsbandage. Solche Permanentmagnetringe, die aufgrund ihres Schlitzes eine gewisse Elastizität aufweisen, können relativ problemlos auf die Lageransätze eines Rotorschaftes geschoben und dort anschließend durch das Aufziehen der Sicherungsbandage festgeklemmt werden.

Das heißt, das Schlitzen der Permanentmagnetringe stellt zwar eine bewährte Methode dar, mit der es gelingt, die Ausschussquote bei der Herstellung magnetisch lagerbarer Rotorschäfte drastisch zu verringern und damit die Kosten deutlich zu senken, das Schlitzen der Permanentmagnetringe weist allerdings auch einige Nachteile auf.

Im Bereich des Schlitzes kommt es beispielsweise zu einer geringfügigen Schwächung des magnetischen Feldes, was für die Lagerfunktion des betreffenden Magnetlagers zwar nahezu ohne Bedeutung ist, diese Feldschwächung führt aber, da sie auf einen kleinen Winkel beschränkt ist, bei der Rotation des Rotorschaftes zur Entstehung von Wirbelströmen in der gegenüberstehenden, stationären Magnetlagerkomponente.

Diese Wirbelströme, die insbesondere bei hohen Drehzahlen verstärkt wirksam werden, führen ihrerseits auf die Dauer zu einer weiteren Erwärmung des Spinnrotorantriebes, was eine deutliche Verschlechterung des Wirkungsgrades desselben bewirkt.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rotorschaft für einen in einer Permanentmagnetlagerung berührungslos abgestützten Spinnrotor zu schaffen, der ein einfaches und sicheres Festlegen der mit dem Rotorschaft umlaufenden Magnetlagerkomponenten auf entsprechenden Lageransätzen des Rotorschaftes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotorschaft gelöst, wie er im Anspruch 1 beschrieben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Rotorschaft hat den Vorteil, dass durch den Einsatz eines geschlossenen Permanentmagnetringes einerseits die Entstehung von Wirbelströmen weitestgehend vermieden wird und dass anderseits durch den Einsatz elastischer Mittel gewährleistet wird, dass die Permanentmagnetringe beim Aufziehen auf die Lageransätze des Rotorschaftes nicht beschädigt werden. Das heißt, der erfindungsgemäße Rotorschaft zeichnet sich während des Spinnbetriebes unter anderem dadurch aus, dass die durch die Magnetlagerung verursachte Wärmeentwicklung relativ gering ist, was sich positiv auf den Wirkungsgrad des Spinnrotorantriebes auswirkt.

Außerdem ist der erfindungsgemäße Rotorschaft aufgrund der verhältnismäßig geringen Ausschussquote beim Aufziehen der Permanentmagnetringe relativ kostengünstig herstellbar.

Wie im Anspruch 2 dargelegt, ist in vorteilhafter Ausführungsform vorgesehen, dass der Lageransatz mit einer elastischen Zwischenlage versehen wird, auf die der Permanentmagnetring ohne die Gefahr einer Beschädigung aufgeschoben werden kann.

Das bedeutet, eine solche elastische Zwischenlage ermöglicht sowohl ein materialschonendes Aufziehen des Permanentmagnetringes auf den zugehörigen Lageransatz des Rotorschaftes, als auch eine sichere Fixierung des Permanentmagnetringes während des Spinnbetriebes.

Wie im Anspruch 3 beschrieben, ist die elastische Zwischenlage vorzugsweise durch Vulkanisieren auf dem Lageransatz des Rotorschaftes festgelegt.

Das Aufvulkanisieren einer elastischen Zwischenlage auf eine metallische Unterlage ist ein im Maschinenbau an sich bekanntes Verfahren, das es ermöglicht, eine elastische Zwischenlage langlebig und sicher festzulegen.

Wie im Anspruch 4 beschrieben, kann das elastische Mittel in alternativer Ausführungsform auch durch einen Gummiring gebildet sein, der beispielsweise in einer umlaufenden Aufnahmerille, die in die Oberfläche des Lageransatzes eingearbeitet ist, festgelegt ist.

Auch ein derartig ausgebildetes elastisches Mittel ermöglicht ein materialschonendes Aufziehen des Permanentmagnetringes auf den Lageransatz und dessen sichere Festlegung auf dem Lageransatz in einer vorgegebenen Position.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der Bereich des Lageransatzes mit einer Strukturierung, vorzugsweise einer Riffelung versehen (Anspr. 5).

Der Außendurchmesser einer solchen Strukturierung liegt dabei etwas über dem Innendurchmesser des Permanentmagnetringes. Das heißt, beim Aufziehen des Permanentmagnetringes verformt sich das Material der Strukturierung des Lageransatzes unter dem Einfluss des Permanentmagnetringes sowohl plastisch als auch elastisch und legt sich relativ großflächig an den Innendurchmesser des Permanentmagnetringes an, wobei die Verformung der Strukturierung zu einer sicheren Fixierung des Permanentmagnetringes auf dem Lageransatz des Rotorschaftes führt.

Wie im Anspruch 6 beschrieben, kann in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Lageransatz lamellenartig geschlitzt ausgebildet ist.

Der Außendurchmesser der Lamellen, die entweder etwas in Rotationsrichtung oder etwas entgegen der Rotationsrichtung des Rotorschaftes geneigt angeordnet sind, liegt dabei etwas über dem Innendurchmesser der Permanentmagnetringe.

Beim Aufziehen des Permanentmagnetringes federn die Lamellen aufgrund ihrer geneigten Anordnung in radialer Richtung elastisch ein und beaufschlagen den Innendurchmesser des Permanentmagnetringes mit einer hohen Haltekraft.

Das heißt, bei dieser Ausführungsform kommt es im Bereich der Lamellen zu einer Materialverformung rein im elastischen Bereich.

Die elastisch am Innendurchmesser des Permanentmagnetringes anliegenden Lamellen gewährleisten auch bei einer langen Lebensdauer einen sicheren Sitz des Permanentmagnetringes auf dem Lageransatz des Rotorschaftes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den nachfolgend anhand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen entnehmbar.

Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer Offenend-Spinnvorrichtung mit einem einzelmotorisch angetriebenen, in einer Permanentmagnetlagerung berührungslos abgestützten Spinnrotor,

2 den Rotorschaft des magnetisch gelagerten Spinnrotors in Seitenansicht, in einem größeren Maßstab,

3 eine erste Ausführungsform eines mit elastischen Mitteln ausgestatteten Lageransatzes eines Rotorschaftes, gemäß Schnitt III-III der 2.

4 eine zweite Ausführungsform eines entsprechenden Lageransatzes eines Rotorschaftes, in Seitenansicht,

5 eine alternative Ausführungsform des Lageransatzes eines Rotorschaftes,

6 eine weitere Ausführungsform des Lageransatzes eines Rotorschaftes.

In 1 ist eine Offenend-Spinnvorrichtung 1 dargestellt, wie sie im Prinzip bekannt und beispielsweise in der EP 0 972 868 A2 relativ ausführlich beschrieben ist.

Solche Offenend-Spinnvorrichtungen 1 verfügen über ein Rotorgehäuse 2, in dem die Rotortasse 26 eines Spinnrotors 3 mit hoher Drehzahl umläuft.

Wie üblich, ist das nach vorne hin an sich offene Rotorgehäuse 2 während des Betriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8 verschlossen und über eine entsprechende Pneumatikleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen, die den im Rotorgehäuse 2 notwendigen Spinnunterdruck erzeugt. Im Deckelelement 8 ist, wie üblich, auswechselbar ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet, der die Fadenabzugsdüse 13 sowie den Mündungsbereich des Faserleitkanals 14 aufweist. An die Fadenabzugsdüse 13 schließt sich, wie bekannt, ein Fadenabzugsröhrchen 15 an.

Außerdem ist am Deckelelement 8, das um eine Schwenkachse 16 begrenzt drehbar gelagert ist, ein Auflösewalzengehäuse 17 festgelegt.

Das Deckelelement 8 weist des Weiteren rückseitige Lagerkonsolen 19, 20 zur Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungsweise eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf.

Die Auflösewalze 21 wird dabei im Bereich ihres Wirtels 23 durch einen umlaufenden, maschinenlangen Tangentialriemen 24 angetrieben, während der (nicht dargestellte) Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 vorzugsweise über eine Schneckengetriebeanordnung erfolgt, die auf eine maschinenlange Antriebswelle 25 geschaltet ist.

In alternativer Ausführungsform können Auflösewalze 21 und/oder Faserbandeinzugszylinder 22 selbstverständlich auch jeweils über einen Einzelantrieb, beispielsweise einen Schrittmotor, angetrieben werden.

Der Spinnrotor 3 wird durch einen elektromotorischen Einzelantrieb 18 angetrieben und ist mit seinem Rotorschaft 4 in vorderen 6 und hinteren 7 Lagerstellen einer Permanentmagnetlageranordnung 5 berührungslos abgestützt.

Die 2 zeigt einen magnetisch gelagerten, einzelmotorisch angetriebenen Spinnrotor 3 in einem vergrößerten Maßstab. Das heißt, einen Spinnrotor 3, der mit seinem Rotorschaft 4 in einer Permanentmagnetlageranordnung 5 berührungslos abgestützt ist, wobei der Rotorschaft 4 im Bereich zwischen den Lagerstellen 6 und 7 der Permanentmagnetlageranordnung 5 mit einem Motormagneten 9 eines einzelmotorischen Antriebes 18 ausgestattet ist. Der Motormagnet 9 kann dabei selbstverständlich auch innerhalb des als Hohlwelle ausgebildeten Rotorschaftes 4 angeordnet sein.

Die Lagerstellen 6 und 7 weisen jeweils stationäre 27 sowie rotierbar 28 gelagerte Magnetlagerkomponenten auf. Das heißt, den stationären Magnetlagerkomponenten 27, die im Wesentlichen aus einem Permanentmagnetring 33 sowie aus einer über einen Anschluss 35 definiert bestrombaren Magnetlagerspulen 34 bestehen, stehen in geringem Abstand jeweils rotierbar gelagerte Magnetlagerkomponenten 28 gegenüber, die ihrerseits einen Permanentmagnetring 31 und eine Sicherungsbandage 32 aufweisen.

Die Permanentmagnetringe 31 sind dabei jeweils, in der entsprechenden magnetischen Ausrichtung, auf einem Lageransatz 30 des Rotorschaftes 4 festgelegt, der auf seinem Außenumfang mit einem elastischen Mittel 40 ausgestattet ist.

Dieses elastische Mittel 40 können, wie in den 36 angedeutet, verschiedene Ausführungsformen aufweisen.

Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist auf die Lageransätze 30 des Rotorschaftes 4 eine elastische Zwischenlage 46 aufvulkanisiert.

Auf diese elastische Zwischenlage 46, deren Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Permanentmagnetringe 31 ist, kann ein Permanentmagnetring 31 aufgezogen werden, der beispielsweise vorher mit einer Sicherungsbandage 32 versehen wurde.

Es ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Sicherungsbandagen 32 erst auf die Permanentmagnetringe 31 aufgezogen werden, nachdem diese auf den Lageransätzen 30 positioniert wurden.

Gemäß Ausführungsbeispiel der 4 ist das elastische Mittel 40 beispielsweise als Gummiring 44 ausgebildet.

Der Gummiring 44 ist dabei in eine Aufnahmerille 43 auf dem Umfang des Lageransatzes 30 des Rotorschaftes 4 eingelassen. Über diesen Gummiring 44 kann ein Permanentmagnetring 31 geschoben werden, dessen Innendurchmesser geringfügig über dem Außendurchmesser des Lageransatzes 30 liegt.

Der Gummiring 44 rastet dabei in eine umlaufende Nut 45 im Bereich des Innendurchmessers des Permanentmagnetringes 31 ein und arretiert den Permanentmagnetring 31 auf dem Lageransatz 30. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Permanentmagnetring 31 vorzugsweise mit einer Sicherungsbandage 32 ausgestattet.

Die 5 zeigt einen Rotorschaft 4, bei dem der Lageransatz 30 lamellenartig geschlitzt ausgebildet ist.

Die Lamellen 42 sind dabei entweder etwas in Rotationsrichtung R oder etwas entgegen der Rotationsrichtung geneigt angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsform liegt der Außendurchmesser der Lamellen 42 geringfügig über dem Innendurchmesser des Permanentmagnetringes 31, so dass es bei Aufziehen des Permanentmagnetringes 31 auf den Lageransatz 30 zu einer elastischen Verformung der Lamellen 42 kommt, mit der Folge, dass der Permanentmagnetring 31, der vorher mit einer Sicherungsbandage 32 versehen wird, sicher auf dem Lageransatz 30 festgelegt ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist der Lageransatz 30 des Rotorschaftes 4 mit einer Strukturierung 41 versehen. Der Außendurchmesser dieser vorzugsweise als Riffelung ausgebildeten Strukturierung 40 liegt dabei etwas über dem Innendurchmesser des Permanentmagnetringes 31.

Beim Aufziehen des durch eine Bandage 32 gesicherten Permanentmagnetringes 31 auf den Lageransatz 30 werden die Spitzen der Strukturierung 40 sowohl plastisch als auch elastisch verformt, was zu einer sehr sicheren Verbindung zwischen den Bauteilen führt.


Anspruch[de]
Rotorschaft eines in einer Permanentmagnetlageranordnung berührungslos abgestützten Spinnrotors (3) einer Offenend-Spinnvorrichtung (1) mit am Rotorschaft (4) angeordneten, umlaufenden Magnetlagerkomponenten (28), die jeweils aus einem geschlossenen Permanentmagnetring (31) sowie einer den Permanentmagnetring (31) während des Spinnbetriebes gegen der Einfluss der Zentrifugalkräfte sichernden Ringbandage (32) bestehen und jeweils auf einem Lageransatz (30) festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorschaft (4) auf dem Lageransatz (30) elastische Mittel (40) aufweist, die ein schonendes Aufziehen und ein sicheres Festlegen des relativ empfindlichen Permanentmagnetringes (31) auf dem Lageransatz (30) des Rotorschaftes (4) ermöglichen. Rotorschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageransatz (30) mit einer elastischen Zwischenlage (46) versehen ist, auf die der Permanentmagnetring (31) aufschiebbar ist. Rotorschaft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (46) durch Vulkanisierung auf dem Lageransatz (30) festgelegt ist. Rotorschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (40) als Gummiring (44) ausgebildet ist, der im Bereich des Lageransatz (30) in einer entsprechenden Aufnahmerille (43) festlegbar ist. Rotorschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageransatz (30) mit einer Strukturierung (41), vorzugsweise einer Riffelung, versehen ist. Rotorschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageransatz (30) lamellenartig geschlitzt ausgebildet ist, wobei die Lamellen (42) etwas in Rotationsrichtung oder gegen die Rotationsrichtung des Rotorschaftes (4) geneigt angeordnet sind.






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