CN1097106C - 传送引导运行中的合成丝的导丝器 - Google Patents

Abstract

本文披露了一种传送和引导运动的合成丝的导丝器，其中支承轴的轴承套是由内支承座和外冷却体构成的，这两个部件导热相连。在这种情况下，冷却体材料的导热系数大于轴承座材料的导热系数。

Description

传送引导运行中的合成丝的导丝器

本发明涉及一种传送引导运行中的合成丝的导丝器。

特别是在高速牵引和卷绕的纺丝机中采用了一个或许多组如在拉伸区内传送和引导丝线的导丝器。在这种情况下，导丝器一般配有一个单独的传动装置，它驱动与导丝器套相连的轴。如DE3701077公开的那样，轴通常支承在一个位于导丝器套和电力驱动机构之间的区域内。

目前所能达到的明显高于1,000m/min的送丝速率要求必须以高转速运动的且要求有无限长的使用寿命的快速支座。这种巨大负荷一方面在电力驱动机构中造成了较高的热能且另一方面造成了轴承温度升高。因此出现了可能很快就达到并超过了轴承工作温度的情况。

在已知的导丝器中，轴承孔是直接开设于设计成外壳的机架壁板中的。但这种结构不能适合阻止轴承的过热。

从EP 0 349 829中已知另一种导丝器，其中轴承套由一个放置对称的支座构成，该支座设置在固定外壳中。这样的实施方案同样有着在轴承中产生的且传给轴承套的热量只能通过实心体中的热传导发散出去的缺点。

德国实用新型专利DE-GM7113902公开了一种导丝器，其中通过在轴中和轴承套中的空气冷却流道冷却轴承。在这种情况下，通过一个装在轴上的风机叶轮保证了空气流动。这种设计结构具有以下缺点，在有负荷的情况下，空心轴必须具有较大的外径以得到整个横截面的强度，而这造成仍然很高的轴承转速负载。另一个缺点是轴承套中的流道布局不能均匀地径向散热。

本发明的目的是改进上述类型的传送和引导移动的合成丝的导丝器，以便轴承套可以快速且均匀地将热量从轴承区域内发散出去。

为实现上述目的，按本发明的一个方面，提供了这样一种传送和引导移动的合成丝的导丝器，它具有突出地支承的轴，在该轴的突出端上固定有一个钵形套装导丝器套且轴在另一端与电机相连，所述导丝器还具有一个装在导丝器套和电机之间的支承套，此支承套具有两个轴承和至少一个容纳轴承用的轴承孔，轴通过所述轴承孔而被支承，其特征在于，轴承套是由一个用于上述轴承的内轴承座和一个外冷却体构成的，这两个部件是如此相连的，使得轴承座在整个外周上导热地与冷却体相连，冷却体材料的导热系数大于轴承座材料的导热系数。

为了实现上述目的，按本发明的另一个方面，提供了这样一种传送和引导移动的合成丝的导丝器，它具有：突出地支承的轴，在该轴的突出端上固定有一个钵形套装导丝器套且轴在另一端与电机相连；一个装在导丝器套和电机之间的支承套，此支承套具有两个轴承和至少一个容纳轴承用的轴承孔，轴通过所述轴承孔而被支承；一个位置固定的空心圆筒形支架，所述支架在导丝器套内套装在轴上并在其外周上设有一个加热导丝器套用的加热件，其特征在于，在支架和轴承套之间形成了许多分布于轴承套外周上的开口，通过这些开口使一个在轴和支架之间形成的环形腔与外界相通。

本发明可以在轴承套内有利地使强度和导热性能的具有相反倾向的材料特性值联系起来。因此，轴承套是由一个其材料具有很好的导热性能的冷却体构成的。为了确保轴承区的强度和形状稳定性，轴承套在冷却体内具有一个轴承座。轴承座主要在整个外周上与冷却体导热相连。因此，这种布局具有这样的优点，即冷却体在整个外周上支承支承座。另外，支承座具有最小的壁厚，这样的壁厚确保了轴承所需的位置公差。这样一来，轴承力同时由轴承座和冷却体承受。

特别有利的是，对轴的冷却可以这样达到：在轴承座的端侧上分别设有一个轴承孔，所述轴承孔通过一个其直径小于轴承孔直径的基本同心的轴孔相连，在轴和位于轴孔区域内的轴承座之间形成了一个窄气隙。电机散发出的热量主要通过轴被传入轴承位置。通过在轴和轴承座之间形成一条窄气隙而减少了阻挡热传递的轴和轴承套之间的绝热层的作用。

为了进一步提高轴和轴承套之间的热传递，优选的是：在轴孔区域内的轴承座在外周上具有许多径向凹口且冷却体具有许多榫头，在各凹口中嵌装着一个形状全等的榫头；以及，凹口完全穿透了轴承座的外壳。

在一个很有利的导丝器改进方案中，轴承座是由两个环形部分构成的。由此可以将由轴散发出的绝大部分热量直接传入冷却体中。为了扩大冷却体的外周散热面，在冷却体外周上设有轴向冷却肋。导丝器可以这样改进：在传动侧上，冷却肋在外周上与传动箱相连，在传动箱内设置了一个风机，它产生了轴向冷却气流。通过此导丝器改进方案而有利地用一股冷气流同时冷却电机和轴承套。

在受热的导丝器中还出现了这样的问题，即通过装在轴和转动导丝器套间的加热装置加热了轴的突出端。此热量造成进一步加热轴承。为了将由在轴和支架间的环形腔中的加热件散发出的绝大部分热量散入外界，有利的是，在一个位置固定的且其在导丝器套内套装在轴上的并在其外周上设有一个加热导丝器套用的加热件的空心圆筒形支架和轴承套之间形成了许多分布于轴承套外周上的开口，通过这些开口使一个在轴和支架之间形成的环形腔与外界相通。通过导丝器套的自由转动产生了抽吸效果，从抽吸效果形成了轴向流向导丝器套的封闭端侧的气流。在这里，在导丝器套内的气流被进一步引向开口端并散入外界。当采用感应加热器时，据研究表明：上述冷却效果造成了轴的温度降低了约30℃。

特别有利的是，一个安置在支架上的套环如此固定在轴承套的冷却体上，即开口分别成型于冷却体的两个相邻冷却肋和套环之间，在冷却肋之间传送的冷气流至少部分地通过开口流入环形腔。这对于在受热的导丝器中使用于冷却轴承套的冷气流同时用于环形腔的冷却是很有利的。因此产生了一股轴向流过整个导丝器的冷气流。

特别有利的改进方案是，一块相对冷却肋横置的横板布置在许多相邻冷却肋间的冷却体外周的局部区域内，所述横板分别将在相邻两个冷却肋之间的冷却槽分成两个槽段。此改进方案带来了这样的结果，即在一个循环中引导在环形腔中产生的冷气流。为了强化环形腔中的冷气流，有利的是，在所述环形腔中，一个绝缘体安置在轴和支架之间。

现在结合几个实施例并参见附图来进一步描述本发明的其它优点和特征。其中：

图1示意地示出了本发明导丝器的第一实施例的纵截面。

图2示出了图1所示导丝器。

图3示意地示出了受热的导丝器实施例的纵截面。

图4示意地示出了受热的导丝器的另一个实施例的纵截面。

在图1中示意地画出了导丝器的纵截面。导丝器是由一个导丝器套2构成的。导丝器套2成钵形且被套装(gestuelpt)在一个轴1上。在轴1的突出端上固定有导丝器套2的端壁4。为此，端壁4具有一个与导丝器套2同心的套环7。在端壁4和套环7中开设了一个透孔8，此孔在套环7的自由端呈锥形扩大。在轴1的突出端上形成了一个锥形段6，此锥形段于套环7形状匹配地连接在一起。通过夹紧件5通过套环7将端壁4紧固在轴1的锥形段6上。在轴1的另一端上，轴1与电机3相连。电机3驱动所述轴并进而驱动导丝器套2。

在导丝器套2和电机3间的区域内，轴1和电机转子通过轴承9、10支承在轴承套11内。轴承套11由轴承座13和冷却体12构成。在轴承套11的端侧36、37，轴承孔14、15开设于轴承座13内。在轴承孔14、15是如此调整轴承9、10的，即轴承外圈保持在轴承座内而轴承内圈压在轴1上。轴承孔14、15通过一个基本上对中地开设于轴承座13中的轴孔16相通。轴孔16的尺寸适于在轴承座13和轴1之间形成一个窄气隙22。

轴承座13最好是旋转对称的。轴承座13的周围由冷却体12包围，其中冷却体12与轴承座13导热地接触。在轴孔16区域内，轴承座13具有许多分布于外周上的凹口21。凹口21中嵌有形状全等的冷却体12榫头20。这有以下优点，即轴承座和冷却体之间的导热面可以比较大。另外，还可以实现在轴1中产生的热量被直接传给冷却体12。

在此实施例中，轴承座最好由钢或铸造金属制成。相反，冷却体最好由铝构成。这样一来，可以如此制成图1所示的轴承套，使得可以在一个直接在由铝铸件构成的冷却体中的铸模中直接浇注成轴承座。

如众所周知的那样，铝或铝合金的导热性在200W/(m^*k)范围内。因此，这种材料适用于传热。相反，钢或铸铁的导热性能在50W/(m^*k)范围内。因此，完全由钢或铸铁制成的轴承套的传热能力大大小于铝制轴承套的传热能力。

如图3所示的那样，图1所示实施例的轴承座13还可以被设计成封闭衬套形结构。在轴1中的热量积累增大的情况下，图4所示实施例的轴承座结构是有利的。在这种情况下，轴承座由两个轴承座部25、26构成。轴承座部分别在端侧36、37通入冷却体12中。在轴承座部25、26中设有轴承孔14、15。在轴承座部25、26间的区域内且直到轴孔16之前都嵌装有冷却体12。

在冷却体12周围形成了许多沿导丝器轴向延伸的冷却肋24，从而分别在两个相邻冷却肋24之间形成了一个冷却槽33。由于设有冷却肋24，所以明显增大了用于将热量排向外界的冷却体12的面积。

在冷却肋24外周上，一个凸缘41成型于靠近导丝器套2的冷却体12端上，此凸缘与冷却体12紧固连接。凸缘41的作用是将导丝器固定在机架上。在图1中，只用局剖视图画出了凸缘41。

在图1所示的导丝器实施例中，在轴承套11的传动侧上设有一个包绕电机3的传动箱17。传动箱17在冷却肋24外周上与轴承套相连。在远离轴1的电机侧设有一台风机19，它同样是由电机3驱动的。风机19装在传动箱17内。传动箱17在封闭端侧具有一个开口18，通过此开口而用电线23给电机供电。风机19在传动箱17内产生了冷却空气，它通过开口18从外侧一直进入传动箱并从电机3旁边掠过。在这种情况下，电机3外罩也可以有利地安装在冷却体12上。在图1中由箭头表示的冷却空气随后吹入冷却体12的冷却槽13中并沿冷却肋24轴向掠过。因此，明显改善了冷却体12将热量发散给外界的效果。

在图2中画出了图1所示导丝器的视图，其中没有画出凸缘41。轴承套11是旋转对称的。在传动侧上，传动箱17固定在冷却肋24的外周上。在冷却体12和传动箱17之间形成了许多个分布于外周上的流出口38，它们与冷却槽33相通。导丝器套2通过带夹紧件5的端壁4与轴相连并沿箭头所示转向被驱动转动。在这种情况下，电机3的供电是通过导线23实现的。这样的导丝器例如被直接安装在机架中。为此，当一个环形凸缘被装到冷却肋24上且由此通过所述凸缘实现了将导丝器固定在机架上时，这是有利的。

在图3、4中画出了一个受热导丝器的两个实施例。在这种情况下，具有相同功能的构件用相同标记表示。导丝器套2的布局、轴1和电机3以及轴承套11和传动箱17的布局基本上与图1所示结构相同。为了避免重复描述，参见对图1的描述。

在图3、4的实施例中，空心圆筒形支座27在导丝器套内部区域内套装在轴1上。在朝向轴承套11的支座27一侧上，一个套环28成型于支座27上。套环28转变为凸缘41。另外，套环28和凸缘41可以是由一个部件或最好是由许多部件构成的。套环28在周向与冷却肋24相连。在这种情况下，套环28是如此形成的，使得在轴承套11和套环28间的冷却槽区域内形成了开口30。由于设有开口30，一个在轴1和支架27间形成的环形腔31与冷却槽33相通。在支架27外周上设置了一个基本分布于导丝器套长度上加热件29。在此，加热件29最好是由可借助感应方式加热导丝器套2的电线圈构成的。

为了不使加热件29中产生热量传入轴1中，通过成型于轴承套外周上的开口30形成了一股因导丝器套转动而产生的气流。在这种情况下，外界空气被吸入环形腔31中并通过在加热件29和转动导丝器套2之间形成的环形缝隙39将外界空气引向成型于导丝器套开口端上的环形开口。

为了在环形腔31中获得空气交换或冷却空气循环，在图3所示的导丝器中，通过横置于冷却肋间的冷却体外周上的横板32将一个冷却槽局部区分成两个部分。这样一来，由风机19产生的轴向冷气流不在整个外周上均匀地流入环形腔31中。先向外地将轴向冷气流引向其中冷却槽33被横板32分隔开的区域。由此可实现环形腔31内的冷气流循环。通过这些措施进一步提高了在环形腔31内的气流循环。

在图4的实施例中，空心圆筒形绝缘体34在环形腔31内套装在轴1上。在这种情况下，绝缘体34主要分布在支架27的整个长度上。因此，还在轴1和支架27之间形成了一个隔热罩。另外，在轴1上设有许多突入环形腔31中的压排件35。压排件是如此设计的，它们在轴1转动时产生了轴向冷气流。这种布局特别适用于采用加热线圈的方案，这样设计是为了除了冷却轴外还能冷却线圈。

例举了图1-4所示的轴承套11旋转对称的设计方案。但是，本发明不局限于旋转对称体。轴承套可以在这里具有非旋转对称形的形状。

Claims (19)

1.一种传送和引导移动的合成丝的导丝器，它具有突出地支承的轴(1)，在该轴的突出端上固定有一个钵形套装导丝器套(2)且轴在另一端与电机(3)相连，所述导丝器还具有一个装在导丝器套(2)和电机(3)之间的支承套(11)，此支承套具有两个轴承(9，10)和至少一个容纳轴承(9，10)用的轴承孔(14，15)，轴(2)通过所述轴承孔而被支承，其特征在于，轴承套(11)是由一个用于上述轴承(9，10)的内轴承座(13)和一个外冷却体(12)构成的，这两个部件是如此相连的，使得轴承座(13)在整个外周上导热地与冷却体(12)相连，冷却体(12)材料的导热系数大于轴承座材料的导热系数。

2.如权利要求1所述的导丝器，其特征在于，在轴承座(13)的端侧上分别设有一个轴承孔(14，15)，所述轴承孔通过一个其直径小于轴承孔(14，15)直径的基本同心的轴孔(16)相连，在轴(1)和位于轴孔(16)区域内的轴承座(13)之间形成了一个窄气隙(22)。

3.如权利要求2所述的导丝器，其特征在于，在轴孔(16)区域内的轴承座(13)在外周上具有许多径向凹口(21)且冷却体(12)具有许多榫头(20)，在各凹口(21)中嵌装着一个形状全等的榫头(20)。

4.如权利要求3所述的导丝器，其特征在于，凹口(21)完全穿透了轴承座(13)的外壳。

5.如权利要求1所述的导丝器，其特征在于，轴承座是由两个环形轴承座部(25，26)构成的，它们安置在冷却体(12)端侧且分别具有一个轴承孔(14，15)，所述轴承孔(14，15)通过一个其直径小于轴承孔(14，15)直径的基本同心的在冷却体(12)内的轴孔(16)相通，在轴(1)和位于轴孔(16)区域内的轴承座(13)之间形成了一个窄气隙(22)。

6.如权利要求1-5之一所述的导丝器，其特征在于，在冷却体(12)外周上设有轴向冷却肋(24)。

7.如权利要求6所述的导丝器，其特征在于，在传动侧上，冷却肋(24)在外周上与传动箱(17)相连，在传动箱(17)内设置了一个风机(19)，它产生了轴向冷却气流。

8.如权利要求1-5之一所述的导丝器，其特征在于，在一个位置固定的且其在导丝器套(2)内套装在轴(1)上的并在其外周上设有一个加热导丝器套(2)用的加热件(29)的空心圆筒形支架(27)和轴承套(11)之间形成了许多分布于轴承套(11)外周上的开口(30)，通过这些开口使一个在轴(1)和支架(27)之间形成的环形腔(31)与外界相通。

9.如权利要求8所述的导丝器，其特征在于，一个安置在支架(27)上的套环(28)如此固定在轴承套(11)的冷却体(12)上，即开口(30)分别成型于冷却体(12)的两个相邻冷却肋(24)和套环(28)之间，在冷却肋(24)之间传送的冷气流至少部分地通过开口(30)流入环形腔(31)。

10.如权利要求9所述的导丝器，其特征在于，套环(28)安置在冷却体(12)的冷却肋(24)外周上。

11.如权利要求7所述的导丝器，其特征在于，一块相对冷却肋(24)横置的横板(32)布置在许多相邻冷却肋(24)间的冷却体(12)外周的局部区域内，所述横板分别将在相邻两个冷却肋(24)之间的冷却槽(33)分成两个槽段。

12.如权利要求8所述的导丝器，其特征在于，在所述环形腔(31)中，一个绝缘体(34)安置在轴(1)和支架(27)之间。

13.如权利要求8所述的导丝器，其特征在于，至少一个径向突入环形腔(31)中的压排件(35)固定在轴(1)上。

14.一种传送和引导移动的合成丝的导丝器，它具有：突出地支承的轴(1)，在该轴的突出端上固定有一个钵形套装导丝器套(2)且轴在另一端与电机(3)相连；一个装在导丝器套(2)和电机(3)之间的支承套(11)，此支承套具有两个轴承(9，10)和至少一个容纳轴承(9，10)用的轴承孔(14，15)，轴(2)通过所述轴承孔而被支承；一个位置固定的空心圆筒形支架(27)，所述支架在导丝器套(2)内套装在轴(1)上并在其外周上设有一个加热导丝器套(2)用的加热件(29)，其特征在于，在支架(27)和轴承套(11)之间形成了许多分布于轴承套(11)外周上的开口(30)，通过这些开口使一个在轴(1)和支架(27)之间形成的环形腔(31)与外界相通。

15.如权利要求14所述的导丝器，其特征在于，一个安置在支架(27)上的套环(28)如此固定在轴承套(11)的冷却体(12)上，即开口(30)分别成型于冷却体(12)的两个相邻冷却肋(24)和套环(28)之间，在冷却肋(24)之间传送的冷气流至少部分地通过开口(30)流入环形腔(31)。

16.如权利要求15所述的导丝器，其特征在于，套环(28)安置在冷却体(12)的冷却肋(24)外周上。

17.如权利要求14-16之一所述的导丝器，其特征在于，一块相对冷却肋(24)横置的横板(32)布置在许多相邻冷却肋(24)间的冷却体(12)外周的局部区域内，所述横板分别将在相邻两个冷却肋(24)之间的冷却槽(33)分成两个槽段。

18.如权利要求14-16之一所述的导丝器，其特征在于，在所述环形腔(31)中，一个绝缘体(34)安置在轴(1)和支架(27)之间。

19.如权利要求14-16之一所述的导丝器，其特征在于，至少一个径向突入环形腔(31)中的压排件(35)固定在轴(1)上。

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