CN1277964C - 具有用于纺纱转子的空气静力径向轴承的开端纺纱装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有纺纱转子(1)的开端纺纱装置，其轴(3)通过一个具有在支承装置与轴(3)之间的一个空隙(9)的空气静力径向轴承(5)被径向支承，和一个为此的空气静力径向轴承。按照本发明该开端纺纱装置还构成了：纺纱转子(1)的支承面和/或径向轴承(5)的支承面是由一种聚酰亚胺或者凯芙拉(keular)制成的。尽管万一出现了支承面的接触，径向轴承的工作寿命由此还是显著地提高了。

Description

具有用于纺纱转子的空气静力径向轴承的开端纺纱装置
技术领域
本发明涉及一种具有纺纱转子和所使用的空气静力径向轴承的开端纺纱装置，该纺纱转子的轴通过一个在轴承装置与轴之间设有的空隙的空气静力径向轴承在纵向上对其支承。
背景技术
在一已知的开端纺细纱装置(JP57-27212)中，纺纱转子的轴在其前端和后端上总是支承在一径向轴承中。通过径向轴承的支承面的由后侧过来的压缩空气通过一些孔导入径向轴承的支承面与纺纱转子的支承面之间的空隙中。在正常运转时空气静力轴承可以实现一种无磨损的和低磨擦的纺纱转子结构。
可是在开端纺纱装置的动转过程中有时出现不平滑的工作状态，即在轴和径向轴承支承面之间出现接触。这种粗糙的接触工作状态例如是由于在纺纱转子中的不平衡和已磨损的传动皮带，或者在传动皮带中的粘合部分造成的。但是在轴的支承面与径向轴承的支承面之间的接触不意味着是一种必然的故障。或者该空气静力径向轴承在接触时已经损坏而不能使用。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种开端纺纱装置和一种空气静力径向轴承，其结构的改进主要是为了显著地提高径向轴承的工作寿命。
此任务由本发明的技术方案来解决。
根据本发明，在由纺纱转子的支承面和径向轴承的支承面的偶合中，至少一个支承面主要是由聚酰亚胺或者芳族聚酰胺材料制成的。这利，耐高温的塑料在支承面上使用实现了在纺纱转子偏转时和两个支承面接触时的一种弹性阻尼，因此，在转子轴安装在径向轴承上时在径向轴承中不会导致转子硬冲撞，以及轴或轴承受到损坏。例如可使用芳族聚酰胺，例如纯的或者如纤维的联接材料，在市场可买到的商标名称为凯芙拉(keulan)。
由于采用了聚酰亚胺和芳族聚酰胺材料，在径向轴承得到了材料偶合，这种偶合具有很小的磨擦系数和对温度不敏感性以及对机械负荷的较高的承载能力。可供支承面使用由此就确定了一种具有高强度和高延伸性材料的径向轴承和支承面。除了有合适的磨擦性能之外，还可以实现特别合适的较高的机械承载能力，特别是由于聚酰亚胺或者芳族聚酰胺材料的耐磨擦性显著地减小了在纺纱转子支承面的径向轴承支承面之间的机械接触的负面效果。
此外，这种支承材料不仅在运转时而且例如在纺纱转子装入径向轴承时的机械载荷的情况下，和在支承面之间的空隙仅允许是一个最小的缝隙的情况下能毫无问题的承受住。因此减少了加工误差和改善了该结构。当个或两个支承面具有相应作用的聚酰亚胺或芳族聚酰胺的涂层时也具有上述优点。
此外，这种材料很适宜加工，这是由于在制造时能保证维持尺寸公差，这就有助于改善轴承的耐久性，因为按照设计参数则可以简单和可靠地实现精密加工。
由于纺纱转子的极度的持久负荷，而聚酰亚胺和芳族聚酰胺材料具有高耐磨性且提高了对磨擦的抗损耗性能，因此在纺纱转子的支承面上使用这种材料是有利的，该支承面也可以这样构成：即该支承面可以从纺纱转子上拆开，并可以用一个新的涂层或者一个新的支承装配件代替。通过可重复拆卸的固定支架作为可拆换的部件来设置一个支承径向轴承面的嵌入件，在该径向轴承的支承面上使用前述的材料是有利的。
在本发明的径向轴承的优选结构中填充了一种聚酰亚胺或芳族聚酰胺的配料，特别有利的是由石墨、聚四氟乙烯、钼硫化物或者由它们的混合物制成。同时，该配料的组分最适合的重量百分比是在10-45％之间，最好是大于20％。由于支承材料取得了较低的磨擦系数，进一步减少了在支承面之间的机械接触中的磨损。关于适合的支承面材料的使用也全面记载在专利申请DE-10014861。
在使用一种多孔材料作为支承面时，由支承面背面过来的压缩空气通过材料中的多孔通道被导入支承面之间的支承空隙中。该多孔材料保证均匀分布的空气供应，不需对支承面材料进一步加工。例如由聚酰亚胺粉末制成的多孔材料可以与前述配料一起烧结，或者不与配料一起烧结。同时，该多孔材料的使用如用来调节在空隙中的空气流动的节流装置。关于多孔材料和节流装置的性能全部记载在专利申请DE-10062106中。该专利申请DE-10062106引入本申请案中作为参考。
对于在多孔材料中的多孔通道的替换和另选方案是：在一个或两个支承面上设有多个孔，通过这些孔将背面过来的空气导入空隙中。为了使空隙中的空气均匀分布，这些孔的出口最好是在轴向和圆周方向相互错位地设置。此外，如果将微孔作为孔来使用，就可以通过微孔向空隙中精密调整空气流入量。另外，微孔的空气容积是最小的，以致当转轴在径向轴承的方向偏转过程中，后退的或者压缩的空气不可能挤回到微孔容积中。这就大大地提高了轴承的刚度。此外，微孔的布置和它们在支承面上的平面分布也同样全部记载在DE-10062106中。
为了进一步提高径向轴承的寿命，两个运转面应用材料偶，其中一个支承面的材料为硬质材料或硬质材料层，所以在对立支承面接触时也含有聚酰来胺或芳族聚酰胺，几乎没有磨损发生。
按照此种结构形式，除了径向轴承之外也将轴向轴承如空气静力轴承一样在轴向轴承装置与纺纱转子的轴端之间设置一个空隙。在轴向轴承装置与轴端或者在该轴端上的对置的轴承装置之间形成的支承面偶合(例如一个圆盘)是对应于在纺纱转子的支承面与径向轴承的支承面之间的支承面偶合而设置的。因此，也在轴向轴承中取得了一种具有高工作寿命的无润滑剂的支承。此外，空气静力轴向轴承的结构同样全部记载在DE-10062106中。
附图说明
借助附图对本发明的实施例详细说明如下：
图1一种纺纱转子支承在一个空气静力径向轴承和一个空气静力轴向轴承上：
图2在空气静力轴承中的一个微孔的详图；
图3一个空气静力轴向轴承的第二实施例。
具体实施方式
图1所示的是一种具有一转子盘2和一轴3的开端纺纱装置的纺纱转子1。该轴3通过一个切向的、在轴3上运行的传动皮带4作旋转运动。轴3在径向上用两个相同的径向轴承5来支承，而一端面的轴向支承用一个轴向轴承6来实现，该轴承6安装在轴3与转子盘2相对的端部。
在图1所示的转子轴支承件的实施例中，在轴向轴承6方向作用的轴向力由稍微倾斜的、运行在轴3上的传动皮带4传递。其中该传动皮带4在与轴3的轴线不是90°角而是在一个极微小的角度下运行。在图1中所示的轴3的旋转例如用其上部进入图面而用其下部由图面向外转出，这样，重直于图面方向(前视方向)的传动皮带4稍微向右运行。可替换的方案是，作用在轴向轴承6方向的轴向力可通过一个在传动皮带4的安装部位上的轴3的小角度锥形结构来实现。其中锥体是在图面中由左向右加大。
在径向轴承5的径向轴承箱7中安装了一个绕轴3旋转的轴承套筒8。在该轴承套筒8的背面，也就是现在与轴承套筒8相对面的空隙9的侧面构成环绕转子轴3的、在径向轴承箱7中运转的压缩空气室10。该压缩空气室10通过一个没有表示的、而在轴向延伸的空气通道联接，而且它又与一个压缩空气供应装置相联，以便将压缩空气供给至压缩空气室10中并导入空隙9中。
在轴承套筒8中形成在径向延伸的微孔11，这些微孔11由于它的很小的截面在图1中均只画成直线表示。为了保证压缩空气向空隙中均匀输入，所以这些微孔11是在轴向彼此交错地设置。为了显示微孔11，在图1中画出了一个截面。可是，实际上这些微孔11也是在圆周方向上相互交错地并沿着轴承套筒8的内表面上分布而设置的。
该轴承套筒8主要是由聚酰亚胺或者芳族聚酰胺制成的，特别是为了保证在轴承套筒8的矩阵式结构中的一种具有很小磨擦的应急运转特性，在上述的材料中加入用于减小磨擦的配料，如聚四氟乙烯或者石墨。
在轴向轴承6的圆柱体12的前端可替换地安装一个支承板13。该支承板13由与轴承套筒8同样的材料制成，并同样地具有在轴向上朝向轴3延伸的微孔11。
图2所示是通过轴承套筒8的支承面及其内部形成微孔11的部分截面。这些下面将要说明的微孔11采用了与该支承面中的微孔11相对应的轴向轴承6或30和22的支承板13或32和26。在邻近压缩空气室10的轴承套筒8的背面微孔11的截面是被扩大了。扩大了的范围的直径大于100微米，最好是大于1mm，以便微孔11的扩大范围可以用一种通用工具钻削和加工。微孔11与空隙9邻接部分具有一个100微米以下的截面，并用一种特别的方法如用激光钻孔加工。在变窄的范围的直径具有10至80微米，最好是20至50微米。由于只是邻近空隙9的微孔范围部分是薄的，必须仅在轴承套筒8的小的深度范围中设置微孔。具有变窄截面的微孔深度可以设在由50微米至3mm的范围。尽管在持续工作时轴承套筒8在轴3的一侧出现了损坏，在变窄的直径截面的深度上可经久不变，以致即使轴承套筒8万一出现了损坏，空气流可以通过变窄范围的截面导入。因此，可以精确地确定流入空隙9中的空气量。与之相当的也适用于支承板32和支承片26(见后)。
图3所表示的是纺纱转子1的轴向轴承的第二实施例。转子盘2和与转子盘2邻近的径向轴承5以及具有传动皮带4的传动装置与图1中的结构相同。在后面的空气静力轴承20形成一个径向轴承21和第一个轴向轴承22。在径向轴承21的一个槽中装入一个轴承管筒23，在其背面位于轴承箱24中设有在圆周方向形成上环行走向的压缩空气室25。在轴3径向上朝向的微孔11与前述的说明相同。
在轴承箱24的后端装入一个支承片26，它对应于如：支承板13或轴承套筒8或23。在轴承箱24中设有多个同心的、环形的压缩空气室27。向它们供应压缩空气并由它们通过支承片26中的微孔11将压缩空气导入空隙28中。在轴3的后端粘上一个陶瓷盘29，最好是碳化硅盘，它用来作为支承片26的反向支承面。通过第一个轴向轴承22在转子盘2的方向在轴3上承受一轴向力。
与陶瓷盘29的后端相对地设置第二轴向轴承30。该第二轴向轴承30承受一个轴向力，该力作用在第二轴承的方向上。因此轴3被确定在轴线的方向上，以使它不能移动。在此实施例中转子盘2最好是以可重复拆卸的方式与轴3联接，以便使不能替换的轴3可以被替换。
通过支承板32中的微孔11将压缩空气导入第二轴向轴承30的空隙31中。压缩空气经过一个压缩空气室33输送到支承板32的背面。
为了提高纺纱转子1的工作寿命，在其轴3上至少在面对支承面的范围上涂敷一个碳化硅层34。如图1所示的是，该碳化硅层34设置在前、后径向轴承5的范围内(以及后面的径向轴承21)并与支承套筒8(和23)的表面相对地设置。此外，在第一实施例的情况下，轴3的后端涂敷一个碳化硅层34。在图3所示的轴向轴承的第二实施例中，该陶瓷盘29可用一个低回转质量的圆盘替换，盘上涂敷了一个陶瓷层，最好是用碳化硅层。

Claims (19)

1.一种具有一纺纱转子(1)的开端纺纱装置，纺纱转子的轴(3)通过具有一个在径向轴承(5、21)与轴(3)之间的空隙(9)的一个空气静力径向轴承(5、21)在径向来支承，同时该纺纱转子(1)的支承面(34)与该径向轴承(5、21)的支承面(8、23)共同工作，其特征在于：
该纺纱转子(1)的支承面(34)和/或该径向轴承(5、21)的支承面(8、23)主要是由一种聚酰亚胺或者芳族聚酰胺的材料制成。
2.按照权利要求1所述的开端纺纱装置，其特征在于：
该种材料主要是使用聚酰亚胺或者芳族聚酰胺，和一种配料。
3.按照权利要求2所述的开端纺纱装置，其特征在于：
聚酰亚胺或者芳族聚酰胺被掺入石墨、聚四氟乙烯、硫化钼或者一种由它们组成的混合物。
4.按照权利要求3所述的开端纺纱装置，其特征在于：
该配料的掺入组分大于20％。
5.按照前述权利要求之一所述的开端纺纱装置，其特征在于：
该径向轴承(5、21)或者纺纱转子(1)的支承面(34、8、23)是由一种多孔材料制成的。
6.按照权利要求1所述的开端纺纱装置，其特征在于：
径向轴承的支承面(8)具有多个用来流通空气的孔(11)。
7.按照权利要求6所述的开端纺纱装置，其特征在于：
这些孔(11)是在径向轴承(5、21)的支承面(8)上平面分布的。
8.按照权利要求6所述的开端纺纱装置，其特征在于：
这些孔(11)在轴向上和在圆周方向上相互交错地设置。
9.按照权利要求6所述的开端纺纱装置，其特征在于：
至少一部分孔(11)是直径小于100μm的微孔。
10.按照权利要求9所述的开端纺纱装置，其特征在于：
该微孔的截面至少在出口边的范围内朝向出口边扩大，和/或至少在进口边的范围内朝向进口边扩大。
11.按照权利要求6所述的开端纺纱装置，其特征在于：
流入空隙(9)中的空气经过一个节流装置。
12.按照权利要求11所述的开端纺纱装置，其特征在于：
该节流装置是由一种多孔性材料制成的。
13.按照权利要求11或者12所述的开端纺纱装置，其特征在于：
该节流装置设有一些用来调节向空隙(9)导入的空气量的微孔。
14.按照权利要求13所述的开端纺纱装置，其特征在于：
该微孔的出口边与空隙(9)邻接。
15.按照权利要求1所述的开端纺纱装置，其特征在于：
两个支承面(34；8、23)产生一个材料偶合。
16.按照权利要求15所述的开端纺纱装置，其特征在于：
在材料的偶合中的一个支承材料是聚酰亚胺或者芳族聚酰胺，而另一个支承材料是一种硬材料或者一种硬材料层。
17.按照权利要求16所述的开端纺纱装置，其特征在于：
所述的硬材料是一种陶瓷，或者是碳化硅。
18.按照权利要求16所述的开端纺纱装置，其特征在于：
所述陶瓷是由碳化硅制成的。
19.按照权利要求1所述的开端纺纱装置，其特征在于：
该轴(3)后轴向至少在位于转子盘(2)相对位置的轴(3)的端部由一个空气静力轴向轴承(6，22，30)支承。
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