DE10019624A1 - Energiesparende Umwindespindel für Textilmaschinen - Google Patents
Energiesparende Umwindespindel für TextilmaschinenInfo
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- D01H—SPINNING OR TWISTING
- D01H7/00—Spinning or twisting arrangements
- D01H7/02—Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
- D01H7/04—Spindles
- D01H7/045—Spindles provided with flexible mounting elements for damping vibration or noise, or for avoiding or reducing out-of-balance forces due to rotation
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Description
Die Erfindung betrifft eine energiesparende Umwindespindel für
Textilmaschinen mit einem angetriebenen Spindelaufsatz zur Aufnahme der
Spulen für das Umwindematerial, der auf einem Spindelschaft kraftschlüssig
aufgesetzt ist, mit einem kraftschlüssig mit dem Spindelaufsatz verbundenen
Innentopf, der am oberen Ende einen Topfdeckel mit mittig angeordneter
Fadenöse aufweist, wobei um den Innentopf ein auf der Lagerhülse gelagerter
und freibeweglicher, den Innentopf umgreifender Außentopf angeordnet ist.
Derartige energiesparende Umwindespindeln werden in der Textilindustrie zur
Leistungssteigerung und zur Minderung des spezifischen Energieverbrauchs
benötigt.
Es sind bereits Umwindespindeln bekannt, bei denen zur Begrenzung des
Fadenballons um die Spule ein mit der Spindeldrehzahl gleichläufig
umlaufender Topf angeordnet ist, um die benötigte Antriebsenergie zu
vermindern.
Mit der DE PS 11 04 653 wird ein ebenfalls in der Textilindustrie einsetzbarer
Spinntopf beschrieben, mit dessen Hilfe der Energieaufwand für den Antrieb
mit hohen Drehzahlen betriebener Zentrifugen herabgemindert werden soll.
Dazu wird um den mit der Zentrifugendrehzahl rotierenden Innentopf ein
Außentopf angeordnet, der an der Maschinenachse freibeweglich gelagert ist.
Im laufenden Betrieb wird dieser Außentopf infolge der Luftreibung zwischen
Innentopf und Außentopf ebenfalls in Rotation versetzt, allerdings bei deutlich
kleineren Drehzahlen als der Innentopf. Dieser Konstruktionsweise liegt die
Erkenntnis zugrunde, daß die erforderliche Antriebsenergie für die
Antriebsachse mit dem Innentopf bei Verzicht auf einen Außentopf etwa mit
der dritten Potenz der Drehzahl und der vierten Potenz des Topfdurchmessers,
dagegen nur etwa mit der ersten Potenz der Topfhöhe, anwächst. Nahezu die
gesamte Antriebsleistung wird dabei in Bewegungsenergie der den Innentopf
umgebenden Luft umgesetzt.
Deshalb wurde bereits vorgeschlagen, den Innentopf mit einem Außentopf zu
umgeben, der durch die Schleppwirkung der mit dem Innentopf rotierenden
Luft ebenfalls in Rotation versetzt wird, die jedoch deutlich geringer als die
des Innentopfes ist. Infolge des kleinen Abstandes zwischen der Außenwand
des Innentopfes und der Innenwand des Außentopfs ist der sich ergebende
Luftreibungswiderstand verhältnismäßig klein und nur noch etwa proportional
der zweiten Potenz der Relativgeschwindigkeit.
Übertragen auf den Antrieb von Umwindespindeln ist infolgedessen nur noch
eine entsprechend kleinere Leistung erforderlich, was grundsätzlich den
Austausch der Spindeln auf Textilmaschinen mit begrenzter Antriebsleistung
ermöglicht. Bei heute angestrebten Spindeldrehzahlen von über
20.000 l/Min gewinnen Lösungen für den Einsatz von energiesparenden
Hochleistungsspindeln an Bedeutung. Wegen der angestrebten geringen
Abmessungen des Luftspaltes zwischen Innen- und Außentopf ist eine
entscheidende Voraussetzung für den Einsatz von Außentöpfen beim Betrieb
von hochdrehenden Umwindespindeln das Vermeiden störender die Laufruhe
beeinträchtigender Schwingungen des Außentopfes. Für Spindeldrehzahlen von
über 10.000 l/Min sind dazu technische Lösungen bisher noch nicht bekannt
gemacht worden.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Umwindespindel mit einem
Außentopf auszustatten, dessen Lagerung zur Minimierung der
Schwingungsempfindlichkeit des Außentopfs geeignet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösungen
werden mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7 erreicht.
Danach wird eine energiesparende Umwindespindel für Textilmaschinen mit
einem angetriebenen Spindelaufsatz zur Aufnahme der Spulen für das
Umwindematerial ausgestattet. Der Spindelaufsatz ist kraftschlüssig auf einen
Spindelschaft aufgesetzt, an dem ebenfalls kraftschlüssig ein Innentopf
angeordnet ist, der im allgemeinen am oberen Ende einen Topfdeckel mit
mittig angeordneter Fadenöse aufweist.
Um den Innentopf ist ein Außentopf angeordnet, der auf der Lagerhülse für den
Spindelschaft drehbar gelagert und frei beweglich angeordnet ist. Die
Lagerhülse selbst besteht aus einer Doppelrohrkonstruktion, deren beiden
Rohrteile fest miteinander verbunden sind. Zwischen den beiden Rohrteilen der
Doppelrohrkonstruktion ist ein hülsenförmiger Hohlraum vorgesehen. Am
oberen Ende des inneren Rohrteils ist das obere Spindellager und am oberen
Ende des äußeren Rohrteils das Außentopflager angeordnet. Das
Außentopflager selbst kann dabei in üblicher Weise ausgebildet sein,
beispielsweise als Nadellager, als doppeltes Kugellager oder als doppelt
angeordnetes Zylinderrollenlager.
Die angestrebte Schwingungsisolierung des Lagersitzes für den Außentopf
wird im wesentlichen durch die sich ergebende Elastizität zwischen dem
inneren und dem äußeren Rohrteil der Doppelrohrkonstruktion erreicht. Es
kann sich als zweckmäßig erweisen, die Schwingungen zu dämpfen. Als
Dämpfungsmittel haben sich verschiedene technische Lösungen als geeignet
erwiesen. So kann als Dämpfungsmittel in dem hülsenförmigen Hohlraum
zwischen dem inneren und dem äußeren Rohrteil ein hochviskoses Material,
beispielsweise ein Schmierfett oder eine Paraffinlösung, angeordnet werden.
Es ist auch möglich, im hülsenförmigen Hohlraum der als Lagerhülse
dienenden Doppelrohrkonstruktion eine in Dämpfungsöl gelagerte
Dämpfungsspirale anzuordnen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die
hülsenförmigen Teile der als Lagerhülse dienenden Doppelrohrkonstruktion
aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen zusammengefaßt darin, daß mit der
entwickelten Doppelrohrkonstruktion als Lagerhülse die von dem rotierenden
Spindelschaft ausgehenden Schwingungserregungen nicht oder nur in stark
abgemilderter Form auf den Lagersitz für den Außentopf übertragen werden.
Damit wird eine entscheidende Voraussetzung für geringe
Luftspaltabmessungen zwischen dem Außendurchmesser des Innentopfs und
dem Innendurchmesser des Außentopfs erfüllt. Mit Hilfe dieser Maßnahmen
lassen sich bei unverändertem oder geringerem Energieaufwand für den
Spindelantrieb höhere Spindeldrehzahlen und damit höhere
Maschinenleistungen realisieren. Grundsätzlich ist damit auch eine Lösung für
die Umrüstung bestehender Maschinensysteme auf mit Außentöpfen
ausgestatteten Umwindespindeln gegeben.
Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert
werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die Schnittdarstellung einer kompletten Umwindespindel mit
Innen- und Außentopf;
Fig. 2 die Schnittdarstellung einer am Spindelschaft der
Umwindespindel angeordneten Doppelrohrkonstruktion mit
leerem oder gefüllten hülsenförmigen Zwischenraum zwischen
dem inneren und dem äußeren Rohrteil
und
Fig. 3 die Schnittdarstellung einer am Spindelschaft der
Umwindespindel angeordneten Doppelrohrkonstruktion mit
Dämpfungsöl und mit einer Dämpfungsspirale gefüllten
hülsenförmigen Hohlraum zwischen dem inneren und dem
äußeren Rohrteil.
Gemäß der Fig. 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Umwindespindel mit
dem Spindelschaft 3 in eine Lagerhülse 7 eingesteckt, wobei diese Lagerhülse
7 im unteren Teil in Gummi-Metall-Elementen gehalten wird, die ihrerseits mit
der Spindelbank der Textilmaschine verschraubt sind.
Auf dem Spindelschaft 3 ist ein Spindelaufsatz 1 für die Aufnahme der Spule 2
angeordnet. Der Innentopf 4 weist einen Topfdeckel 5 mit einer mittig
angeordneten Fadenöse 6 auf.
Die Lagerhülse 7 besteht aus einem äußeren Rohrteil 9 und einem inneren
Rohrteil 10. Beide Rohrteile 9, 10 sind an ihrem unteren Ende fest miteinander
verbunden.
Im oberen Teil sind beide Rohrteile 9, 10 voneinander getrennt. Dort ist bei
Verwendung von flüssigen Dämpfungsmitteln auch eine Dichtung 18
angeordnet.
Auf dem äußeren Rohrteil 9 ist im oberen Bereich 15 ein Lager 16 für den
Außentopf 8 und unten ein unteres Lager für den Spindelschaft 3 angeordnet.
Das Lager 16 für den Außentopf 8 ist ein zweireihiges Rillenkugellager. Das
innere Rohrteil 10 umgreift an seinem oberen Ende 13 ein oberes Lager 14 für
den Spindelschaft 3.
Durch die Anordnung von innerem und äußerem Rohrteil 9, 10 und durch die
Ausbildung eines hülsenförmigen Hohlraums 11 zwischen diesen beiden
Rohrteilen 9, 10 wird die erwünschte Federung erreicht, die eine relative
Trennung der unterschiedlich schwingenden Systeme der mit unterschiedlichen
Drehzahlen rotierenden Spindelschaft- und Außentopfsysteme bewirkt.
Die im laufenden Betrieb unvermeidliche Schwingung des Spindelschaftes 3
soll sich möglichst wenig auf das Außentopflager 16 auswirken, obwohl das
innere Spindelsystem mit dem Außentopfsystem über die Lagerhülse 7
verbunden sein muß.
Damit soll erreicht werden, daß die Spindelbewegungen infolge Bandzug
und/oder infolge von Kriecherscheinungen der um die Lagerhülse 7
angeordneten Gummi-Metall-Elemente keine wesentlichen Veränderungen
des Spaltes zwischen Innentopf 4 und Außentopf 8 zur Folge haben.
Durch die Trennung der Lagerhülse 7 in einen inneren und eine äußeren
Rohrteil 9, 10 mit dazwischenliegendem hülsenförmigen Hohlraum 11 wird die
angestrebte geringere Beeinflussung zwischen dem oberen Lager 14 für den
Spindelschaft 3 und dem Außentopflager 16 erreicht. Damit ist die
Beanspruchung und der Reibwiderstand des Außentopflagers 16 in
wünschenswerter Weise minimiert, wodurch der Außentopf 8 problemlos die
für die angestrebte Energieeinsparung notwendige Drehzahl erreicht.
Gemäß Fig. 2 wird der hülsenförmige Hohlraum 11 der
Doppelrohrkonstruktion zwischen dem inneren und dem äußeren Rohrteil 9, 10
für eine ölhydraulische Dämpfung der Schwingungen genutzt. Dazu ist als
Dämpfungsmittel 12 eine allgemein bekannte Dämpfungsspirale im oberen Teil
des hülsenförmigen Hohlraums 11 angeordnet. Der hülsenförmige Hohlraum
11 ist außerdem mit Dämpfungsöl gefüllt und nach oben durch eine Dichtung
abgeschlossen. Bei auftretenden Schwingungen zwischen dem inneren und
dem äußeren Rohrteil 9, 10 wird Dämpfungsöl aus den Spalten der
Dämpfungsspirale 17 verdrängt, womit diese Schwingungen auf das
gewünschte Maß gedämpft werden.
1
Spindelaufsatz
2
Spule
3
Spindelschaft
4
Innentopf
5
Topfdeckel
6
Fadenöse
7
Lagerhülse
8
Außentopf
9
äußeres Rohrteil
10
inneres Rohrteil
11
hülsenförmiger Hohlraum
12
Dämpfungsmittel
13
oberes Ende des inneren Rohrteils
14
oberes Lager für den Spindelschaft
15
oberes Ende des äußeren Rohrteils
16
Lager für den Außentopf
17
Dämpfungsspirale
18
Dichtung
Claims (5)
1. Energiesparende Umwindespindel für Textilmaschinen mit einem
angetriebenen Spindelaufsatz (1) zur Aufnahme der Spulen (2) für das
Umwindematerial, der auf einem Spindelschaft (3) kraftschlüssig
aufgesetzt ist, mit einem kraftschlüssig mit dem Spindelaufsatz (1)
verbundenen Innentopf (4), der am oberen Ende einen Topfdeckel (5)
mit mittig angeordneter Fadenöse (6) aufweist, wobei um den Innentopf
(4) ein auf der Lagerhülse (7) gelagerter und freibeweglicher, den
Innentopf (4) umgreifender Außentopf (8) angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Lagerhülse (7) aus einer Doppelrohrkonstruktion besteht,
daß die beiden Rohrteile (9, 10) der Doppelrohrkonstruktion unten fest miteinander verbunden sind,
daß zwischen den beiden Rohrteilen (9, 10) der Doppelrohrkonstruktion ein hülsenförmiger Hohlraum (11) besteht,
daß am oberen Ende (13) des inneren Rohrteils (10) das obere Spindellager (14) angeordnet ist und
daß am oberen Ende (15) des äußeren Rohrteils (9) das Außentopflager (16) angeordnet ist.
daß die Lagerhülse (7) aus einer Doppelrohrkonstruktion besteht,
daß die beiden Rohrteile (9, 10) der Doppelrohrkonstruktion unten fest miteinander verbunden sind,
daß zwischen den beiden Rohrteilen (9, 10) der Doppelrohrkonstruktion ein hülsenförmiger Hohlraum (11) besteht,
daß am oberen Ende (13) des inneren Rohrteils (10) das obere Spindellager (14) angeordnet ist und
daß am oberen Ende (15) des äußeren Rohrteils (9) das Außentopflager (16) angeordnet ist.
2. Energiesparende Umwindespindel für Textilmaschinen nach dem
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im hülsenförmigen
Hohlraum (11) der als Lagerhülse (7) dienenden Doppelrohrkonstruktion
ein als Dämpfungsmittel (12) dienendes hochviskoses Material
angeordnet ist.
3. Energiesparende Umwindespindel für Textilmaschinen nach dem
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im hülsenförmigen
Hohlraum (11) der als Lagerhülse (7) dienenden Doppelrohrkonstruktion
eine in Dämpfungsöl gelagerte Dämpfungsspirale angeordnet ist.
4. Energiesparende Umwindespindel für Textilmaschinen nach dem
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im hülsenförmigen
Hohlraum (11) der als Lagerhülse (7) dienenden Doppelrohrkonstruktion
als Dämpfungsmittel (12) Luft angeordnet ist.
5. Energiesparende Umwindespindel für Textilmaschinen nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hülsenförmigen
Teile (9, 10) der als Lagerhülse (7) dienenden Doppelrohrkonstruktion
aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
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