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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nadelmaschine zur Verfestigung nichtgewebter Textilerzeugnisse, mit einem Nadelbalken, der mittels Pleuelstangen durch mindestens eine drehbare Kurbelwelle in eine Auf- und Abbewegung versetzbar ist, wobei die Nadelmaschine mehrere Lager zur Lagerung der Kurbelwelle an einem Gehäuse und/oder in einer Bohrung der Pleuelstange aufweist, die mit einem Schmiermittel versehen sind, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei dem Betrieb von Nadelmaschinen, die zur Verfestigung nicht gewebter Textilerzeugnisse verwendet werden, erfolgt eine hin- und hergehende Bewegung des Nadelbalkens, die durch einen Kurbelmechanismus übertragen wird. Die Bewegung erfolgt in vertikaler Richtung wobei die Nadeln exakt vertikal in das zu bearbeitende Material eindringen müssen. Bei der Schmierung und Abdichtung der Lager, insbesondere der Lagerung der Pleuelstange auf der Kurbelwelle, sind verschiedene einfache und komplexe Systeme bekannt, die alle eine vollständige Abdichtung der Lager beanspruchen, da geringste Mengen austretendes Öl oder Fett das zu verarbeitende Textilerzeugnis unbrauchbar machen können.
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Bekannt sind Nadelmaschinen mit schleifenden Dichtungen, beispielsweise mit Simmerringen, die sehr anfällig für Temperaturerhöhungen sind einen hohen Verschleiß aufweisen. Durch die hohen Beschleunigungen können die Dichtlippen zudem von den Dichtflächen abheben.
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Weiterhin bekannt ist eine Nadelmaschine mit einer Labyrinthdichtung, die aufgrund der erforderlichen Spaltmaße in der Dichtung zwischen Pleuelstange und Kurbelwelle die erforderliche Dichtheit über einen längeren Zeitraum nicht einhalten kann.
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In der
EP 2165014 B1 ist eine recht aufwändige Ölumlaufschmierung beschrieben, bei der mittels einer Pumpe und eines Unterdruckerzeugers eine möglichst leckagefreie Schmierung der Pleuelstange erfolgen soll.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Nadelmaschine zur Verfestigung nicht gewebter Textilerzeugnisse, bei der die Lagerstellen, insbesondere die Lagerung der Pleuelstange auf der Kurbelwelle abdichtbar sind. Dabei soll die Abdichtung dauerhaft verschleissbeständig und preiswert herstellbar sein.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Nadelmaschine zur Verfestigung nichtgewebter Textilerzeugnisse gelöst, die einen Nadelbalken aufweist, der mittels Pleuelstangen durch mindestens eine drehbare Kurbelwelle in eine Auf- und Abbewegung versetzbar ist, wobei die Nadelmaschine mehrere Lager zur Lagerung der Kurbelwelle an einem Gehäuse und/oder in einer Bohrung der Pleuelstange aufweist, die mit einem Schmiermittel versehen sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das oder die Lager beidseitig durch jeweils einen Dichtkörper abgedichtet werden, wobei jeder Dichtkörper als Ring ausgebildet ist und mindestens eine spiralförmige oder schraubenförmige Nut oder Rille auf dem Außen- oder Innendurchmesser aufweist, die mit einer beabstandet dazu angeordneten über die Breite ebene Gegenfläche zusammen wirken. Damit ergibt sich der technische Effekt, dass die Dichtung berührungslos ist und damit keinem Verschleiß unterliegt. Im Dichtbereich sinkt die Temperatur um rund 10° C, wodurch mit einer höheren Drehzahl die Nadelmaschine betrieben werden kann. Dadurch, dass die Nut oder Rille schraubenförmig angeordnet ist, wird das Schmiermittel immer zurück in das Lager gefördert. Es ergeben sich trotz berührungsloser Dichtung keine Leckagen und die Montage ist aufgrund der zueinander beabstandeten Bauteile sehr leicht möglich.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Steigung der spiralförmigen oder schraubenförmigen Nut oder Rille gegen die Drehrichtung der Kurbelwelle angeordnet. Damit wird sichergestellt, dass das Schmiermittel immer in das Lager zurück fließt und nicht aus dem Lager herausgedrückt wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die spiralförmige oder schraubenförmige Nut oder Rille der Dichtkörper als Gewindering ausgeführt. Dies ist mit einfachen Werkzeugen leicht zu fertigen und über die Anzahl, die Größe und Steigung der Gewindegänge kann u.a. die Dichtheit bzw. die Menge der zurück zu fördernden Menge Schmiermittel beeinflusst werden.
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Auch ist es denkbar, dass die über die Breite ebene Gegenfläche als zylindrische Bohrung eines ortsfesten Dichtgehäuses ausgebildet ist. Damit ist der Dichtkörper drehfest mit der drehbaren Kurbelwelle verbunden, wobei das Gewinde auf der Außenseite bzw. auf dem Außendurchmesser der drehenden Dichtfläche angeordnet ist. Die über die Breite ebene aber im Umfang zylindrische Fläche ist als zylindrische Bohrung des feststehenden Dichtgehäuses ausgebildet. Das Schmiermittel sammelt sich aufgrund der Drehzahl zwischen der Gewindespitze und der ebenen (zylindrischen) Gegenfläche und wird durch die Steigung des Gewindes in das Lager zurück geleitet. Hierzu weist bei einer Drehung der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn das Gewinde des rechten Gewinderinges eine Linkssteigung auf und das Gewinde des linken Gewinderinges eine Rechtssteigung auf. Bei einer Drehung der Kurbelwelle im Gegenuhrzeigersinn weist das Gewinde des rechten Gewinderinges eine Rechtssteigung auf, und das Gewinde des linken Gewinderinges eine Linkssteigung auf.
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Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist die ebene Gegenfläche als Oberfläche der drehenden zylindrischen Kurbelwelle ausgebildet. Der Dichtkörper ist ortsfest an oder in einer zylindrischen Bohrung eines Dichtgehäuses angeordnet sind und die Gewinderinge auf dem Innendurchmesser der Dichtkörper angeordnet. Durch eine Drehung der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn weist das Gewinde des rechten Gewinderinges eine Rechtssteigung auf und das Gewinde des linken Gewinderinges eine Linkssteigung auf. Das Schmiermittel haftet an der sich drehenden ebenen Fläche der Kurbelwelle und berührt die Spitzen des Gewindes. Durch die Steigung des Gewindes in das Lager wird das Schmiermittel in das Lager zurück geleitet. Bei einer Drehung der Kurbelwelle im Gegenuhrzeigersinn sind die Gewinde der Gewinderinge genau gegenteilig angeordnet, als zuvor beschrieben.
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Vorzugsweise beträgt der Abstand der spiralförmigen oder schraubenförmigen Nut oder Rille zur ebenen Gegenfläche 0,05 bis 0,3 mm. Damit können einerseits Schmiermittel mit geringer Viskosität gut abgedichtet werden, andererseits ist die Fertigungsgenauigkeit in einem so großzügigen Bereich, dass mit normalen Maschinen eine preiswerte Fertigung möglich ist.
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Eine bevorzugte Anwendung der Lagerdichtung findet bei der Nadelmaschine an der Lagerstelle zwischen Kurbelwelle und Pleuelstange statt, bei der der Achsversatz der Kurbelwelle in der Bohrung der Pleuelstange gelagert ist bzw. die Pleuelstange um den Achsversatz der Kurbelwelle. Insbesondere dieser Bereich ist kritisch bei Leckagen, da jede Undichtigkeit sich an der Pleuelstange sammelt und zum Nadelbalken herunter läuft und das zu produzierende Material verunreinigt.
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Eine sehr platzsparende Lösung sieht vor, dass das Lager im Dichtgehäuse als Wälzlager ausgebildet ist, das eine Vielzahl von Wälzkörpern aufweist, die auf oder an der Kurbelwelle abwälzen. Dadurch, dass die Lauffläche der Wälzkörper einstückig mit der Kurbelwelle ausgebildet ist bzw. die Lauffläche auf oder in die Kurbelwelle integriert ist, ergibt sich eine platzsparende und preiswerte Lösung.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine Prinzipskizze einer Nadelmaschine;
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2 eine perspektivische Darstellung auf eine Kurbelwelle;
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3 eine Schnittdarstellung durch eine Kurbelwelle;
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4 und eine vergrößerte Darstellung einer Lagerung.
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In 1 ist eine Prinzipskizze einer Nadelmaschine 1 gezeigt, bei der ein nicht dargestellter Antrieb zwei parallel angeordnete Kurbelwellen 10 mit einer Vielzahl von Pleuelstangen 13 einen Nadelbalken 3 auf und ab bewegt. Unterhalb des Nadelbalkens 3 ist ein Nadelbrett 4 angeordnet, mittels dem die Nadeln nach unten hängend ausgerichtet befestigt sind. Der Nadelbalken 3 ist mit einem Querhaupt 5 verbunden, welches mittels zweier Kurbelwellen 10 auf und ab beweglich ist. Zwei Pleuelstangen 13 schaffen in an sich bekannter Weise die Verbindung zwischen den Kurbelwellen 10 und dem Querhaupt 5, wobei jede Kurbelwelle 10 mit Ausgleichsgewichten 12 versehen ist, die dem Massenausgleich dienen und für einen ruhigeren Lauf der Nadelmaschine Sorge tragen.
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Um den Nadelbalken 3 im Sinne einer rein oszillierenden Bewegung möglichst präzise linear auf und ab zu führen und seitliche Kippbewegungen zu vermeiden, ist der Nadelbalken 3 bzw. das Querhaupt 5 mittels zweier Koppelarme 6 geführt. Die Koppelarme 6 schließen hierzu mit ihren jeweils inneren, balkenseitigen Enden gelenkig an das Querhaupt 5 an und sind mit ihrem jeweils äußeren, maschinenseitigen Ende in Art einer Rollkreisführung am Maschinengehäuse 2 bzw. dem Maschinengestell der Nadelmaschine 1 geführt.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung auf eine Kurbelwelle 10 und 3 eine zugehörige Schnittdarstellung, an deren mittigem Achsversatz der Kurbelwelle 10 eine Pleuelstange 13 mittels Lager 18 angeordnet ist. Dabei dreht sich der Achsversatz der Kurbelwelle 10 innerhalb einer Bohrung der Pleuelstange 13. Die Pleuelstange 13 ist über einen Pleuelbolzen 14 direkt oder indirekt mit dem Nadelbalken 3 bzw. mit dem Querhaupt 5 verbunden. Auf den Enden der Kurbelwelle 10 ist jeweils ein Ausgleichsgewicht 12´, 12´´ mittels Befestigung 15´, 15´´ angeordnet. Die Lagerung 16´, 16´´ der Kurbelwelle 10 erfolgt über zwei Lagerböcke 17´, 17´´, die zwischen den Ausgleichsgewichten 12´, 12´´, aber außerhalb der Pleuelstangen 13 angeordnet sind.
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In 4 wird eine vergrößerte Darstellung des Lagers 18 mit der Pleuelstange 13 und der Kurbelwelle 10 gezeigt. Eine Vielzahl von Wälzkörpern 19 ist innerhalb eines Lagergehäuses 21 auf dem Umfang der Kurbelwelle 10 angeordnet. Seitlich angeordnete Käfige 20 sorgen für einen konstanten Abstand der Wälzkörper 19 zueinander. Mit dem Lagergehäuse 21 verbunden ist die Pleuelstange 13, innerhalb deren Bohrung sich die Kurbelwelle 10 dreht und damit die Auf- und Abbewegung des Nadelbalkens 3 erzeugt. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Lagerfläche 11 bzw. Lauffläche für die Wälzkörper 19 direkt auf der Kurbelwelle 10 oder in einer umlaufenden Nut in die Kurbelwelle 10 eingearbeitet. Damit ergibt sich eine platzsparende Lösung, die einerseits verschleißfest ist, da die Kurbelwelle 10 aus einem hochfesten Stahl besteht, und andererseits eine gute Wärmeabfuhr, da das das Lager 18 umgebende Dichtgehäuse 22 aus Aluminium oder einem anderen geeigneten wärmeableitenden Werkstoff bestehen kann. Innerhalb des Dichtgehäuses 22 ist neben dem Lager 18 auch das notwendige Fett zur Schmierung des Lagers 18 angeordnet. Damit dieses nicht auslaufen kann, sind beidseitig vom Lager 18 je ein Dichtkörper 23, 24 auf die Kurbelwelle 10 aufgezogen und mit dieser verpresst. Die Dichtkörper 23, 24 dichten das Lager 18 zwischen der Kurbelwelle 10 und der Pleuelstange 13 ab, wobei die Dichtkörper 23, 24 mit dem Dichtgehäuse 22 zusammen wirken. Der Innendurchmesser der Dichtkörper 23, 24 ist mit der Kurbelwelle 10 verpresst und der Außendurchmesser der Dichtkörper 23, 24 weist spiralförmig bzw. schraubenförmig angeordnete Rillen oder Nuten auf. Dabei ist der Dichtkörper als flacher Ring ausgebildet, der eine vielfach größere Breite aufweist, als seine Dicke. Den Rillen oder Nuten gegenüberliegend ist jeweils eine über die Breite ebene Dichtfläche des Dichtgehäuses 22, die mit einem konstanten Abstand bzw. Spalt von 0,05 bis 0,3 mm zu den Spitzen oder oberen Flächen der Rillen oder Nuten angeordnet sind. Das heißt, die dem Dichtkörper 23, 24 gegenüberliegende zylindrische Bohrung des Dichtgehäuses 22 weist einen um 0,1 bis 0,6 mm größeren Durchmesser auf, als der Außendurchmesser der Dichtkörper 23, 24 beträgt.
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Es ergibt sich eine berührungslose Dichtung, die keinem Verschleiß unterliegt und keine Wärme erzeugt. Damit kann in diesem kritischen Dichtbereich die Temperatur um rund 10° C gesenkt werden, wodurch die Drehzahl der Nadelmaschine erhöht werden kann. Es ergibt sich der technische Effekt, dass durch die umlaufende spiralförmige bzw. schraubenförmige Ausrichtung der Rillen oder Nuten hin zum Lager 18 das Fett bzw. Schmiermittel immer zum Lager 18 zurück gefördert wird.
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In der konkreten Ausführung ist der Dichtkörper 23 als Gewindering 23a ausgeführt, dessen Gewinde 23a eine Linkssteigung aufweist. Der Dichtkörper 24 ist ebenfalls als Gewindering 24a ausgeführt, dessen Gewinde 24a eine Rechtssteigung aufweist. Das setzt selbstverständlich auch eine entsprechende Drehrichtung der Kurbelwelle 10 voraus, die sich in diesem Ausführungsbeispiel nach der Darstellung von 2 im Uhrzeigersinn dreht. Die Drehrichtung des drehenden Bauteiles, also hier der Kurbelwelle 10, muss gegen die Steigung der darauf drehfest angeordneten und mit drehenden Rillen oder Nuten gerichtet sein. Oder anders ausgedrückt, um das Schmiermittel wieder in das Dichtgehäuse 22 hinein zu fördern, müssen die in das Dichtgehäuse 22 einmündenden Rillen oder Nuten in Drehrichtung der drehenden Welle angeordnet sein. Die Steigung des Gewindes ist damit in Gegenrichtung der drehenden Welle ausgerichtet.
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Bei einer klassischen Labyrinthdichtung würde ein Steg des Dichtgehäuses 22 in eine Nut des Dichtkörpers eingreifen, und umgekehrt, wodurch Steg und Nut ausschließlich konzentrisch um die Drehachse bewegt werden. Das Schmiermittel würde in Umfangsrichtung bewegt, aber nicht zurück in den Lagerraum.
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Die hier verwendeten Dichtkörper 23, 24, die auf der Außenseite eine umlaufende spiralförmige oder schraubenförmige Rille oder Nut aufweisen, die in Richtung des Lagers 18 angeordnet ist, transportieren das auslaufende Schmiermittel in das Lager 18 zurück. Ein weiterer Vorteil neben dem abdichtenden Effekt ist die preiswerte Herstellung, da die Dichtkörper 23, 24 mit ihren Außendurchmessern nur hinsichtlich der Spalte bzw. des Abstandes zum Dichtgehäuse 22 aufeinander abgestimmt werden müssen. Die gegenüberliegende Fläche des Dichtgehäuses 22 kann eben ausgeführt werden, so dass kein Ineinandergreifen der Bauteile erfolgt, was auch die Montage einfach gestaltet.
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Alternativ können die Dichtkörper 23, 24 auch am oder im Dichtgehäuse 22 ortsfest angeordnet und eingearbeitet sein, wobei die spiralförmigen oder schraubenförmigen Rillen oder Nuten dann mit Abstand, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm, der Oberfläche der Kurbelwelle gegenüber liegt. Bei gleicher Drehrichtung der Kurbelwelle 10 im Uhrzeigersinn ergibt sich dann eine andere Ausrichtung der ortsfest angeordneten spiralförmigen oder schraubenförmigen Rillen oder Nuten. Der Gewindering 23a ist dann als rechtssteigendes Gewinde ausgebildet und der Gewindering 24a als linkssteigendes Gewinde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nadelmaschine
- 2
- Maschinengehäuse
- 3
- Nadelbalken
- 4
- Nagelbrett
- 5
- Querhaupt
- 6
- Koppelarm
- 10
- Kurbelwelle
- 12´, 12´´
- Ausgleichsgewicht
- 13
- Pleuel
- 14
- Pleuelbolzen
- 15´, 15´´
- Befestigung
- 16´, 16´´
- Lagerung
- 17´, 17´´
- Lagerbock
- 18
- Lager
- 19
- Wälzkörper
- 20
- Käfig
- 21
- Lagergehäuse
- 22
- Dichtgehäuse
- 23
- Dichtkörper
- 23a
- Gewindering
- 24
- Dichtkörper
- 24a
- Gewindering
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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