本發(fā)明涉及一種用于在高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的具有轉(zhuǎn)杯的自由端紡紗裝置的紡紗轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)杯包括轉(zhuǎn)子底部以及開口并且具備設(shè)計(jì)為纖維滑動壁的環(huán)形的壁部分。

背景技術(shù)：

眾所周知且在許多專利文件中有詳細(xì)描述，自由端紡紗裝置的紡紗轉(zhuǎn)子通常包括用于支撐和驅(qū)動紡紗轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸，以及設(shè)在轉(zhuǎn)子軸上以生產(chǎn)紗線的轉(zhuǎn)杯。

在以高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速運(yùn)行的自由端紡紗裝置中，例如大于130000/分鐘，紡紗轉(zhuǎn)子逐漸配備獨(dú)立驅(qū)動器且以磁性方式安裝。

在此類單電機(jī)驅(qū)動的紡紗轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子軸通常也設(shè)計(jì)成兩部分，即：轉(zhuǎn)子軸由其上固定有轉(zhuǎn)杯的前部，和包含驅(qū)動器轉(zhuǎn)子側(cè)組件和紡紗轉(zhuǎn)子的磁性軸承的后部組成。

在紡紗操作中，兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸部件通過耦合裝置相互連接，且必要時(shí)可彼此拆分。

在每次紡紗中斷后，這些轉(zhuǎn)子需重新加速至其運(yùn)行速度，且此類現(xiàn)代自由端紡紗機(jī)的運(yùn)行速度，如上所述可大于150000/分鐘，使自由端紡紗裝置的轉(zhuǎn)動件具有盡可能低的慣性矩，即紡紗轉(zhuǎn)子制造得盡可能輕是有利的。

現(xiàn)代自由端轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的高運(yùn)行速度因此對紡紗轉(zhuǎn)子提出了非常高的要求，涉及徑向偏轉(zhuǎn)和支承，以及它們的速度性能。

在DE19910277B4中，描述了現(xiàn)代自由端紡紗機(jī)所使用的并且被相應(yīng)設(shè)計(jì)為用于高運(yùn)行速度的紡紗轉(zhuǎn)子。

所述已知紡紗轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)杯，其由固體材料以轉(zhuǎn)動方式制成并具有空氣動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的外表面。所述紡紗轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)杯具有環(huán)形壁部分，其設(shè)計(jì)為壁部分的厚度從轉(zhuǎn)杯開口沿轉(zhuǎn)子底部方向逐漸略有增加。

所述紡紗轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子底部被設(shè)計(jì)為使得轉(zhuǎn)子底部的橫截面從外向內(nèi)增厚。這表示此類紡紗轉(zhuǎn)子在中間的連接環(huán)圈區(qū)域具有最大厚度，其中轉(zhuǎn)子軸的前部安裝于此處。

在實(shí)踐中，此類紡紗轉(zhuǎn)子也有高效的特點(diǎn)，然而在紡紗轉(zhuǎn)子速度非常高的情況下， 由于所產(chǎn)生的離心力而在轉(zhuǎn)杯區(qū)域內(nèi)通常產(chǎn)生大的材料應(yīng)力。

以非常高的運(yùn)行速度運(yùn)行且有高效特點(diǎn)的紡紗轉(zhuǎn)子也從DE10 2005 021 920 A1和DE10 2007 007 260 A1中已知。

上述文獻(xiàn)中描述了不同的接合方式，借助其在由單個(gè)電機(jī)驅(qū)動且以磁性方式安裝的紡紗轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)杯能可靠連接至相應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸部件。

上述紡紗轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)杯特點(diǎn)是具有重量優(yōu)化結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)子軸設(shè)計(jì)成兩部分。

這表示在這些已知紡紗轉(zhuǎn)子中，第一轉(zhuǎn)子軸部件包括紡紗轉(zhuǎn)子驅(qū)動器和紡紗轉(zhuǎn)子軸承的轉(zhuǎn)子側(cè)部件，而轉(zhuǎn)杯固定在第二轉(zhuǎn)子軸部件上，其必要時(shí)可更換地安裝在第一轉(zhuǎn)子軸部件上。

根據(jù)DE10 2005 021 920 A1，例如轉(zhuǎn)子軸的前部分和相對薄壁的轉(zhuǎn)杯包括連接機(jī)構(gòu)，其通過設(shè)計(jì)成鑄件的連接元件至少部分地鑄造。在冷卻狀態(tài)下，鑄件則在前轉(zhuǎn)子軸部件和轉(zhuǎn)杯之間形成形狀配合的連接。

在DE10 2007 007 260 A1中描述了接合方式，其中紡紗轉(zhuǎn)子的薄壁轉(zhuǎn)杯可通過粘結(jié)直接或間接地以抗旋轉(zhuǎn)方式連接至前轉(zhuǎn)子軸部件。

通過這樣的粘結(jié)以相對簡單的方式，相比于之前傳統(tǒng)的連接方式，實(shí)現(xiàn)了重量上的顯著減少，使以該方式生產(chǎn)的紡紗轉(zhuǎn)子相對較輕，并因此可有效地加速和制動。

根據(jù)本發(fā)明，通過使用粘結(jié)所實(shí)現(xiàn)的紡紗轉(zhuǎn)子的慣性力矩的減小不僅對紡紗轉(zhuǎn)子的加速行為有積極作用，而且紡紗轉(zhuǎn)子重量的減輕也導(dǎo)致能量消耗的減少，這在具有多個(gè)工位的紡紗機(jī)中導(dǎo)致每臺機(jī)器節(jié)能明顯。

如上所述，在此類紡紗轉(zhuǎn)子中，尤其是在非常高的轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)杯的材料承受高的材料應(yīng)力。

為了防止在出現(xiàn)離心力時(shí)轉(zhuǎn)杯材料過載，因此，在實(shí)踐中此類紡紗轉(zhuǎn)子的運(yùn)行速度應(yīng)限制在例如150000/分鐘。

由EP0 154 358 A2也已知紡紗轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)杯通過非切削成形生產(chǎn)。在這些已知紡紗轉(zhuǎn)子中，冷軋薄鋼板用作轉(zhuǎn)杯的原料，其通過合適的工具形成為轉(zhuǎn)杯。

這樣由非切削方式成形生產(chǎn)的轉(zhuǎn)杯，風(fēng)險(xiǎn)在于，因紡紗轉(zhuǎn)子的高速度使得高的離心力可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)杯的變形，此類紡紗轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)杯在轉(zhuǎn)杯的開口區(qū)域還具有加強(qiáng)件。

加強(qiáng)件因此可設(shè)計(jì)成布置于轉(zhuǎn)杯開口區(qū)域的翼緣，或者環(huán)，其在轉(zhuǎn)杯開口區(qū)域中配置到轉(zhuǎn)杯的外圓周上。

同樣在所述紡紗轉(zhuǎn)子中，為防止因所產(chǎn)生的離心力引起轉(zhuǎn)杯材料過載而限制此類紡紗轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在上述現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目標(biāo)在于開發(fā)耐速的紡紗轉(zhuǎn)子，即，借助該紡紗轉(zhuǎn)子可輕松且可靠地達(dá)到大于150000/分鐘的高的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)本發(fā)明，所述目標(biāo)通過一紡紗轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)，該紡紗轉(zhuǎn)子特征在于，轉(zhuǎn)杯在轉(zhuǎn)子底部和環(huán)形壁部之間的過渡區(qū)內(nèi)具有背離轉(zhuǎn)杯開口的支撐環(huán)圈。轉(zhuǎn)子底部優(yōu)選具有連接環(huán)圈以固定轉(zhuǎn)子軸。另選地，轉(zhuǎn)子底部可與轉(zhuǎn)子軸設(shè)計(jì)成一體的。此外，環(huán)形壁部分可優(yōu)選設(shè)計(jì)成具有薄壁，該薄壁的壁厚小于1.5mm。通過這種方式，紡紗轉(zhuǎn)子的慣性力矩可有利減少。

在大量實(shí)驗(yàn)中，尤其使用有限元分析，表明了在根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的紡紗轉(zhuǎn)子中在高的轉(zhuǎn)子速度下出現(xiàn)的最大材料應(yīng)力明顯低于現(xiàn)有技術(shù)中已知的紡紗轉(zhuǎn)子。

這表示根據(jù)本發(fā)明的紡紗轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)具有的優(yōu)點(diǎn)在于，借助此類紡紗轉(zhuǎn)子可以在紡紗轉(zhuǎn)子中無危險(xiǎn)材料應(yīng)力變形的情況下輕松且可靠地實(shí)現(xiàn)大于150000/分鐘的轉(zhuǎn)子速度。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，支撐環(huán)圈設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)對稱的環(huán)。通過該配置，在紡紗轉(zhuǎn)子運(yùn)行期間可通過支撐環(huán)圈保證不產(chǎn)生單側(cè)的離心力(其可導(dǎo)致轉(zhuǎn)杯的額外的材料應(yīng)力)。

優(yōu)選地，支撐環(huán)圈具有大致三角形的截面區(qū)域，并且在轉(zhuǎn)杯底部的后側(cè)形成一體。

通過具有三角形截面區(qū)域的這種支撐環(huán)圈，可以使得即使在非常高的轉(zhuǎn)子速度下紡紗轉(zhuǎn)子的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的材料應(yīng)力被保持在可接受的限度內(nèi)。紡紗轉(zhuǎn)子因支撐環(huán)圈引起的重量上的增加以及由此其慣性力矩只輕微變化。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，支撐環(huán)圈的深度小于轉(zhuǎn)杯長度的1/3。這意味著在實(shí)際中支撐環(huán)圈的深度優(yōu)選在2mm和5mm之間。

通過具有這種尺寸的支撐環(huán)圈，保證了紡紗轉(zhuǎn)子現(xiàn)在即使在大于150000/分鐘的速度下也可靠操作，其中與此同時(shí)紡紗機(jī)的能量消耗可保持在可接受的范圍內(nèi)。

附圖說明

參照圖中所示的實(shí)施例，下面詳細(xì)解釋本發(fā)明。

其中：

圖1示意性示出具有單電機(jī)驅(qū)動且以磁性方式安裝的紡紗轉(zhuǎn)子的自由端紡紗裝置的側(cè)視圖，

圖2示出了具有由兩部分組成的轉(zhuǎn)子軸的單電機(jī)驅(qū)動的紡紗轉(zhuǎn)子的立體圖，其中根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)杯固定在轉(zhuǎn)子軸的前部分上。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)杯及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸前部分的側(cè)視圖和剖面圖。

具體實(shí)施方式

圖1所示為具有以磁性方式安裝且由單電機(jī)驅(qū)動的紡紗轉(zhuǎn)子3的自由端紡紗裝置1。

此類自由端紡紗裝置1已經(jīng)廣為人知，并例如在EP0972868A2中有相對詳細(xì)描述。

此類自由端紡紗裝置1分別具有一轉(zhuǎn)子殼體2，紡紗轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)杯26在該轉(zhuǎn)子殼體鐘以高速旋轉(zhuǎn)。

紡紗轉(zhuǎn)子3在此優(yōu)選由電動馬達(dá)式的單獨(dú)驅(qū)動器18驅(qū)動，并且以其轉(zhuǎn)子軸4支承在磁性支承裝置5的前部支承點(diǎn)27和后部支承點(diǎn)28處，該支承裝置將紡紗轉(zhuǎn)子3沿徑向和軸向兩個(gè)方向定位。

朝前敞開的轉(zhuǎn)子殼體2在紡紗操作期間被可樞轉(zhuǎn)安裝的蓋元件8封閉并且經(jīng)由合適的空氣管路10連接至負(fù)壓源11，該負(fù)壓源產(chǎn)生轉(zhuǎn)子殼體2中所需的紡紗負(fù)壓。

在蓋元件8中，如已知地形成有所謂的通道板適配器12，其包括紗線抽出嘴13以及纖維引導(dǎo)通道14的出口區(qū)域。紗線抽出管15通常連接至紗線抽出嘴13。

在蓋元件8(其以受限的方式可轉(zhuǎn)動地繞樞軸16安裝)上，還固定有開松輥殼體17。此外，蓋元件8包括后軸承支架19、20，以支撐開松輥21或纖維帶引入滾筒22。

開松輥21此時(shí)在其螺旋區(qū)域23內(nèi)被回轉(zhuǎn)的機(jī)器長度的切向帶24驅(qū)動，而纖維帶引入滾筒22的驅(qū)動器(未示出)優(yōu)選通過蝸輪傳動裝置完成，其連接至機(jī)器長度的驅(qū)動軸25。

在另一實(shí)施方式中，開松輥21和/或纖維帶吸入滾筒22當(dāng)然也可通過獨(dú)立驅(qū)動 器(例如步進(jìn)式電機(jī))驅(qū)動。

如上所述及圖2放大所示，自由端紡紗裝置1的紡紗轉(zhuǎn)子3通過電動馬達(dá)式獨(dú)立驅(qū)動器18驅(qū)動，其轉(zhuǎn)子側(cè)組件由附圖標(biāo)記33表示。

為了在需要時(shí)方便拆卸此類紡紗轉(zhuǎn)子3，尤其是承受更多磨損的轉(zhuǎn)杯26，已知此類紡紗轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸4設(shè)計(jì)成兩部分。

這表示轉(zhuǎn)子軸4(如實(shí)施例中所示)包括后轉(zhuǎn)子軸部件4A(配備有前支承點(diǎn)27和后支承點(diǎn)28的轉(zhuǎn)子側(cè)磁性支承組件)以及其上固定有轉(zhuǎn)杯26的前轉(zhuǎn)子軸部件4B。

例如在DE100 24 020 A1中詳細(xì)解釋地，固定有紡紗轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)杯26的轉(zhuǎn)子軸部件4B，如需拆卸，通過抗旋轉(zhuǎn)插接連接連接至轉(zhuǎn)子軸部件4A。

也就是說，紡紗轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)杯26(以不可釋放的方式連接至前轉(zhuǎn)子軸部件4A)如圖2所示，通過聯(lián)結(jié)裝置(整體由附圖標(biāo)記29表示)連接至后轉(zhuǎn)子軸部件4B。

聯(lián)接裝置29包括例如磁裝置32用于軸向固定部件4A，4B以及機(jī)械抗旋轉(zhuǎn)裝置35，36。

設(shè)計(jì)為相對薄壁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)杯26在其底部6的區(qū)域中具有含孔41的連接環(huán)圈7，被設(shè)計(jì)成連接螺栓的前轉(zhuǎn)子軸部件4A優(yōu)選通過壓裝固定在于其中。

轉(zhuǎn)子軸部件4A優(yōu)選至少在其端部由鐵磁材料制成，并分成大致等長的兩部分，優(yōu)選為圓柱形導(dǎo)向部分38和被設(shè)計(jì)成外部多邊形36的部分。

如圖2也示出的，以管狀構(gòu)成的后轉(zhuǎn)子軸部件4B，例如也通過壓裝方式，固定接收管34，其具有抗旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部多邊形35以及永磁體插裝件32。轉(zhuǎn)子軸部件4B還具備圓柱形孔37，其在安裝狀態(tài)下與前轉(zhuǎn)子軸部件4A的導(dǎo)向部分38對應(yīng)。

尤其如圖3所示，轉(zhuǎn)杯26通常有前開口30、起始于開口30轉(zhuǎn)向后部且用作纖維滑動壁的壁部31和其上形成有連接環(huán)圈7的轉(zhuǎn)子底部6。

轉(zhuǎn)杯26整體設(shè)計(jì)成相對薄壁的組件，且在壁部31區(qū)域中具有幾乎恒定的壁厚，而在轉(zhuǎn)子底部6的區(qū)域中壁厚由外向內(nèi)遞增。

如上所述，轉(zhuǎn)子底部6上一體形成有連接環(huán)圈7，其具有用于接收前轉(zhuǎn)子軸部件4B的孔41。也就是說，設(shè)計(jì)為連接螺栓的前轉(zhuǎn)子軸部件4B優(yōu)選通過壓裝方式固定在連接環(huán)圈7的孔41中。

轉(zhuǎn)杯26在位于壁部31和轉(zhuǎn)子底部6之間的連接區(qū)域中還具有根據(jù)本發(fā)明的支撐環(huán)圈9，該支撐環(huán)圈背離轉(zhuǎn)杯的開口。

上述支撐環(huán)圈9有利地設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)對稱的環(huán)，并具有大致三角形的橫截面(Q)。

如圖2和圖3所示，支撐環(huán)圈9在轉(zhuǎn)杯26的轉(zhuǎn)子底部6的后側(cè)39上一體形成，并且優(yōu)選具有深度(T_sk)，該深度小于轉(zhuǎn)杯26的長度(L)的1/3。實(shí)踐中，支撐環(huán)圈9的深度(T_sk)優(yōu)選在2mm和5mm之間。