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
3 – 6 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.
