DE2134247A1 - Luftgelagerte fadenueberlaufrolle - Google Patents

Description

Bag. 8r

Iiuftgelagerte Fadeniiberlauf rolle

B a r m a g

Baraer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine luftgelagerte Fadeniiberlauf rolle, bei der ein rohrartiger Rollenmantel auf einer Achse drehbar gelagert iat, die einen axialen Druckluftzuführungskanal und im Bereich der Lagerstelle für den Rollenmantel radiale Öffnungen aufweist, durch welche die Druckluft in den Lagerspalt zwischen der Achse und der Innenwand des Rollenmantels gelangt.

Unter Fadenüberlaufrollen versteht man in allgemeinen solche Rollen an Textilmaschinen, die vom laufenden Faden selbst angetrieben werden. Es sind luftgelagerte Fadenüberlaufrollen bekannt, die sich insbesondere zur Verwendung in Fadenbehnndlungseinrichtungen für synthetische Fäden z.B. zum Heißstrecken, Heißfixieren eignen. Bei einer bekannten luftge-

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lagerten Uberlaufrolle tritt durch den feststehenden Lagerzapfen xugeführte Druckluft durch das poröse GefUge einer den Lagerzapfen umgebenden Sintermetallbuchse in den Lagerspalt ein. Wo jedoch durch hohe Fadenumlaufgeschwindigkeiten bedingte sehr hohe Drehzahlen (z.B. 30 000 ü/min) auftreten, genügen derartige Umlaufrollen den Anforderungen in Textilmaschinen mit hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten nicht mehr. Denn insbesondere beim Anlegen des Fadens in der Anlaufphase, wenn die nicht angetriebene Fadenüberlaufrolle vom laufenden Faden beschleunigt werden muß, treten häufig Fadenbrüche auf. Weiterhin besteht die Schwierigkeit der axialen Lagerung. Wo diese nicht gewährleistet ist, besteht die Gefahr, daß die Überlaufroll» axial auswandert und dadurch gleitenden, eine Bremswirkung ausübenden Kontakt mit anderen Lagerteilen bekommt. Deshalb sind derartige Luftlagerungen für eine Uberlaufrolle ungeeignet, wie sie z.B. für eine luftgelagerte Riemenscheibe, bei welcher der Lagerstelle die Druckkraft durch eine axiale Bohrung in der feststehenden Welle zugeführt und die Abluft durch eine zweite axiale Bohrung in der Welle abgesaugt wird, nach der DBP 8k2 877 bekannt sind. Bei der dort beschriebenen Lagerung ist eine axiale Stabilisierung der luftgelagerten Rolle nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine luftgelagerte Uberlaufrolle derartig auszubilden, daß der Faden insbesondere während des Anlegens spannungsentlastet wird, indem man die Uberlaufrolle in der Anlaufphase mit Hilfe einfacher Mittel beschleunigt. Zudem soll eine Stabilisierung der axialen Lage des sich drehenden Teiles erreicht werden.

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Zur Lösung der Aufgabe wird daher erfindungegemäß die Kombination folgender Merkmale vorgeschlagen:

a) Die Achse weist im Bereich der Lagerstelle für den Rollenmantel einen gegenüber dem Nachbarbereich bzw. den Nachbarbereichen größeren Durchmesser auf;

b) die Fadenüberlaufrolle besitzt an ihren Enden ringförmige Stirnscheiben, deren Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Achse im Lagerbereich;

c) die Stirnscheiben besitzen jeweils mindestens zwei im wesentlichen parallel zum Außenmantel, des Rollenmantels und schräg zur Drehachse verlaufende Luftaustrittskanäle, die auf einem zur Drehachse konzentrischen Kreis in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.

Diese Ausgestaltung der Fadenüberlaufrolle und ihres Lagers hat zur Folge, daß die seitlich aus dem Urafangs-Lagerspalt austretende Luft anschließend durch die Luftaustrittslöcher der StirnBcheiben strömt. Dabei erfährt die austretende Luft eine derartige Umlenkung, daß eine zum Rollenumfang in tangengentialer Richtung wirksame Kraftkomponente auftritt, aus der ein Antriebsmoment für die Rolle resultiert. Die Druckluft übt hier in vorteilhafter Weise gleichzeitig zwei Funktionen aus. Zu ihrer ursprünglichen Aufgabe, eine nahezu reibungslose Lagerung des Rollenmantels insbesondere auch beim Anlaufen der Haschine sicherzustellen, übernimmt die Druckluft zusätzlich die Aufgabe, zumindest einen wesentlichen Teil der notwendigen Gesamtantriebskraft, aufzubringen. Der durch diese Maßnahmen erreichte Fortschritt ist vor allem darin zu sehen, daß der vom laufenden Faden beizutragende Anteil am Gesamtbeschieunigungsmoment nur noch sehr gering ist und daß damit die Gefahr der Fadenbrüche selbst für Fäden mit feinem Titer fast vollständig beseitigt ist.

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Die zum Anlegen des Fadens notwendige Zeit wird dadurch außerdem erheblich verkürzt.

Ein vorzugßweises Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser des Kreises, auf dem die Luftaustrittsöffnungen liegen, gleich bzw. nahezu gleich der mittleren Durchmesser des Lagerspaltes zwischen der Achse und dem Innenmantel des Rollenmantels ist.

Ferner wird vorgeschlagen, daß die Achse im Bereich der Lagerstelle des Rollenmantels außer den radialen Öffnungen zusätzliche, axial gerichtete Offnungen aufweist, durch welche die Druckluft in den Spalt zwischen den Stirnscheiben des Rollenmantels und den Stirnflächen des verdickten Teils der Achse gelangt.

Damit ist der Weg bis zu den Austrittslöchern für die aus dem Lagerspalt austretende Druckluft der kürzestmögliche, so daß ein relativ großer Anteil der aus ihr resultierenden Energie für den Antrieb der Rolle ausgenutzt wird. Desweiteren wird dadurch eine Sogbildung zwischen den Stirnscheiben des Rollenmantels und den verdickten Teilen der Achse verhindert und ein Luftstrom erzeugt," der eine völlige Stabilisierung der axialen Lage der Rolle gewährleistet.

Um den Wirkungsgrad der Einrichtung zu erhöhen, wird als besonders vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsform vorgeschlagen, daß die zwischen den Luftaustrittelöchern stehengebliebenen ringstückförmigen Materialstege schaufeiförmig nach der Art der Schaufeln von Axialturbinen gekrümmt sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt.

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Ee zeigen

Fig. Λ einen Längsschnitt durch die FadenUberlaufrolle;

Fig. 2 eine Teildraufsicht auf die teilweise aufgebrochenen Endbereiche der Fadenüberlaufrolle;

Fig. 3 eine perspektiTische Ansicht der teilweise aufgebrochenen FadenUberlaufrolle.

Die feststehende Achse 1 gem. Fig. 1 ist im Bereich der Lagerstelle gegenüber ihrem Nachbarbereich bsw. ihren Nachbarbereichen im Durchmesser vergrößert, so daß ein Druckraum entsteht, in den der Druckluftzuführungskanal 3 mündet. Aus dem Druckraum 2 führen radiale Bohrungen h in den Lagerepalt 5 zwischen dem verdickten Teil 6 der feststehenden Achse 1 und der Innenwand des sich drehenden, rohrartigen Rollenmantels 7· Außer den radialen Bohrungen h führen noch axiale Bohrungen 16 Druckluft aus dem Druckraum 2.

Im Bereich der Enden des Rollenmantels 7 Bind Stirnscheiben 8 und 9 fest mit diesem verbunden, welche axiale Zentralbohrungen 10 und 11 sowie parallel zum Außenmantel des Rollenmantels 7 und gern· Fig. 1 achsparallel, jedoch gem. der Draufsicht nach Fig. 2 schräg zur Drehachse verlaufende Luftauetrittskanäle 12 und 13 aufweisen.

Gem. Fig. 3 sind die zwischen den Luftaustrittskanälen 1*t stehengebliebenen ringstUckförmigen Materialstege 15 schaufeiförmig nach Art der Schaufeln von Axialturbinen ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird die in axialer Sichtung zum Umfang der Rolle wirkende Kraftkomponente vergrößert.

Die Wirkungsweise radialer Luftlager ist an sich bekannt. Bei der luftgelagerten Fadenüberlaufrolle nach der Erfindung, wird die Druckluft durch den Zuführungekanal 3 der festateheiiden Achse 1 in die Druckkammer 2 geführt. Die Achsen der

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dargestellten Ausführung nach der Erfindung kann auch ■it solchen feststehenden Achsen zusammenwirken, die beidseitig befestigt sind. Die Druckluft tritt aus der Druck kammer 2 sowohl durch die radial gerichteten Bohrungen k als auch durch die Bohrungen 16 in axialer Sichtung aus. Die durch die Bohrungen k austretende Luft bildet zwischen dem Teil 6 der Achse und dea Rollenmantel 7 eine in Umfangsund in radialer Richtung fließende Luftschicht. Die dabei aus dem Lagerspalt austretende Luft strömt anschließend durch die Luftaustrittslöcher bzw. - kanale 12,13 c^;'*'· 1^ aus der Rolle ab. Die in tangentialer Richtung zum Umfang des Rollenmantels wirksame Komponente der tob der austretenden Luft erzeugten Rückstoßkraft treibt die Rolle in der Richtung des Pfeiles D an. Die Richtung der austretenden Luft ist diarsh Pfeile L angedeutet.

Die durch die axialen Bohrungen 16 austretende Luft stabilisiert die Rolle in ihrer axialen Lage und verhindert ein Schleifen der Stirnscheiben 8 und 9 a» der entsprechenden Stirnfläche des Achsenabschnittes 6.·

Bei Textilmaschinen mit einer großen Anzahl derartiger luftgelagerter Faäenüberlaufrollen kann die von der Druckluftquelle aufzubringende Luftmeng© erheblich sein. Bei den während des normalen Betriebes der Maschine vorliegenden hohen Drehzahlen, wurde jedoch eine derartige große dynamisch erzeugte Tragkraft für die Fadentiberlaufrolle» festgestellt, dass auf den statisch erzeugten Tragkraftanteil irersichtefc werden kann und somit ein Zuführen von Druckluft während des normalen Betriebes sich grundsätzlich erübrigte, um jedoch eine axiale Lagestabilisierung dar Fadenüberlaufrolle auch in dieser Phase zu gewährleisten, erwies es sich ale zweckmäßig, auch nach der Anlaufphase weiterhin Druckluft zuzufunren, deren Druck jedoch %?esantlieh herabgesetzt ist gegenüber Jera Druck, den die Druckluft während der Anlaufphase hat,

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ORIGINAL

In der Fig. k ist ein Ausführungebeispiel für die Luftzuführung schematiech dargestellt. Die Einrichtung 17 kann irgendeine Druckluftquelle sein, z. B. ein Druckluftnetz, wie es in den meisten heutigen Betrieben installiert ist. Die feststehende hohle Achse 1 ist Über die Leitungen 18 , 19 und den Leitungsabschnitt 20 mit der Druckluftquelle 17 verbunden. In die Druckluftleitung 18 sind ein Druckeinstellventil 21 sowie ein Absperrventil 22, in die Druckluftleitung 19 ein Druckeinstellventil 23 sowie ein Absperrventil 2k eingebaut. Das Druckeinstellventil 21 kann auf den während der Anlaufphase notwendigen Druck z. B. 6 AtU eingestellt sein, wohingegen das Druckeinstellventil 23 auf den für den Normalbetrieb notwendigen Druck von z, B. 1 AtU eingestellt sein kann. Während der Anlaufphase ist das Absperrventil 22 geöffnet und das Absperrventil 2h geschlossen. Nach der Anlaufphase wird das Absperrventil 22 geschlossen und das Absperrventil 2k geöffnet. Die Betätigung 4er Absperrventile kann von Hand oder auch elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Statt der beiden Absperrventile 22 und 2k kann auch ein Hehrwegeventil verwendet werden.

In Fig. k ist weiterhin ein Fadenwächter 25 mit einem FadenfUhler 26 dargestellt, von dem die Betätigung der Absperrventile 22 und 2k in Abhängigkeit von der Anwesenheit bzw. Abwesenheit des Fadens 27 oder der Fadenspannung über die elektrischen oder pneumatischen Leitungen 28, 29 und 30 selbsttätig veranlaßt werden kann. Die Anwendung dieser Anordnung bewirkt eine erhebliche Einsparung an Druckluft und somit an elektrischer Energie.

Claims (2)

Patentansprüche

1) Luftgelagerte Fadenüberlaufrolle, bei der ein rohrartiger Rollenmantel auf einer Achse drehbar gelagert ist, die einen axialen Druckluftzuführungekanal und im Bereich der Lageretelle für den Rollenmantel radiale öffnungen aufweist,

„ durch welche die Druckluft in den Lagerspalt zwischen der Achse und der Innenwand des Rollenmantel« gelangt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Achse (1) weist im Bereich der Lageretelle (6) für den Rollenmantel (7) einen gegenüber den Rachbarbereiche .· größeren Durchmesser auf;

b) die FadenUberlaufrolle besitzt an ihren Enden ringförmige Stirnecheiben (8,9)» deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmeaser der Achse im Lagerbereich (6);

c) die Stirnscheiben (8,9) besitzen Jeweils mindestens zwei im wesentlichen parallel zum Außenmantel des Rollenmantels (7) und schräg zur Drehachse verlaufende Luftaustrittskanäle (12,13), die auf einem zur Drehachse konzentrischen Kreis in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.

2) Luftgelagerte Fadenüberlaufrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Durchmesser des Kreises,auf dem die Luftaustrittsöffnungen (12,13) liegen, gleich bzw. nahezu gleich dem mittleren Durchmesser des Lagerspaltee (5) zwischen der Achse (6) und.dem Innenmantel des Rollenmantels (7) ist.

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3) Luftgelagerte FadenUberlaufrolle nach den Ansprüchen 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Achse (1) im Bereich der Lageretelle (6) des Rolleneantels (7) aufler den radialen öffnungen (4) zusätzliche, axial gerichtete Offnungen (16) aufweist, durch welche die Druckluft in den Spalt zwischen den Stirnacheiben (8,9) des Holleneantele (7) und den Stirnflächen des verdickten Teils (6) der Achse (1) gelangt.

k) Luftgelagerte FadenUberlaufrolle nach den Ansprüchen 1 bis 3t ·

dadurch gekennzeichnet,

daß die zwischen den LuftaustrittslSchern (14) stehengebliebenen ringstUckföraigen Materialstege (15) schaufelfäraig nach Art der Schaufeln von Axialturbinen gekrUwnt sind.

5) Luftgelagerte FadenUberlaufrolle nach den Ansprüchen 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die feststehende Achse (1,6) der FadenUberlaufrolle ■it einer Druckluftleitung (20) Über von Hand und/oder durch Fadenwächter betfitigbare Drucksteuerelemente verbunden ist.

6) Luftgelagerte FadenUberlaufrolle nach den Ansprüchen 1 bis *f,

dadurch gekennzeichnet,

daß die feststehende Achse (1,6) der Fadenüberlaufrolle mittels von Hand und/ oder durch Fadenwächter betätigbare Uasteuereleaente wahlweise an jeweils eine von mehreren in der Maschine angeordneten und Druckluft mit voneinander abweichenden Drücken zuführende Zufuhrleitungen (18,19) anschließbar ist*

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