DE2437667B2

DE2437667B2 - Antrieb und lagerung eines scheibenfoermigen rotors

Info

Publication number: DE2437667B2
Application number: DE19742437667
Authority: DE
Inventors: Peter Dr 8061 GroBinzemoos Meinke
Original assignee: Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, ' 8000 München
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1977-12-29
Also published as: JPS605685B2; FR2281443A1; GB1478577A; JPS5140446A; DE2437667A1; NL7509297A; IT1040014B; US4337981A; FR2281443B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Antrieb und Lagerung eines scheibenförmigen Rotors, insbesondere für eine Spinnzentrifuge mit konisch verlaufender Umfangsfläche, längs dessen Oberfläche ein Magnetspulensatz zum Antrieb angeordnet ist.

Man hat bisher scheibenförmige Rotoren, insbesondere die Rotoren von Spinnzentrifugen, deren Außenfläche konisch verläuft, und die einseitig frei für verfahrenswichtige Zusatzgeräte zugänglich sein müssen, in einer Kugellagerung fliegend gelagert. Diese starre Lagerung weist den Nachteil auf, daß die Rotoren sehr genau ausgewuchtet werden müssen; etwaige Unwuchten führen zu erhöhtem Lagerverschleiß und hiermit zu frühzeitigem Ausfall der Lagerung.

Spinnzentrifugenrotoren müssen mehrmals am Tag gereinigt werden, um ein gleichbleibendes Spinnprodukt zu erzielen. Da bei den bisherigen Lagerungen es außerordentlich schwierig ist, tinen Rotor zu demontieren, und da der Hauptkostenanteil eines Rotors aus seinen zur Lagerung notwendigen Bestandteilen herrührt, hat man bisher einen verschmutzten und reinigungsbedürftigen Rotor nicht ausgewechselt gegen einen zweiten Rotor, sondern an der Spinnstelle wieder gereinigt und eingesetzt; hierdurch fällt täglich für eine beträchtliche Zeit eine Spinnstelle aus.

Nach der US-PS 35 81132 ist ein Elektromotor bekannt, der einen eine konische Umfangsfläche aufweisenden Rotor hat, um den ein Spulensatz für den Antrieb angeordnet ist. Der Rotor ist auf ein mechanisches Lager gestützt, das aus einer Kalotte und piner darin aufsetzenden Kugel besteht, die gleichzeitig einen Drehpunkt für den Rotor bildet. Die entstehenden Kippmomente des Rotors werden durch Magnetkräfte ausgeglichen. Um den Verschleiß fies mechanischen Lagers herabzusetzen, ist die bekannte Anlage ferner so ausgebildet, daß unter Ausnutzung des elektromagnetischen Antriebes Magnetkräfte hinzugezogen werden, die zur Entlastung des Kugellagers gegen die Schwerkraft des Rotors einwirken.

Diese bekannte Lageranordnung ist jedoch nicht für

to Spinnzentrifugen geeignet, bei denen die Last des Rotors durch die Zu- und Abführung vom Fasermaterial nicht konstant ist, und damit ein stabiles Verhalten eines derartig kombinierten Kugel-Magnet-Lagersystems nicht gewährleistet wäre.

η Es ist ferner aus der US-PS 33 96 288 ein einseitig kugelgelagerter konischer Rotor bekannt, der axial verschiebbar angeordnet ist, um damit eine genaue Justierung des Luftspaltes zwischen der Rotormantelfläche und einem diese Fläche umgebenden Spulensatz zu ermöglichen. Auch in diesem Fall handelt es sich um eine verschleißbehaftete Lagerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb und eine Lagerung für einen Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter geringstmögli-

ehern Verschleiß der Rotor hochtourig betrieben werden kann und bei dem außerdem die Möglichkeit besteht, den Rotor schnell und bequem auswechseln zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Magnetspulensatz zugleich das einzige Lagersystem bildet, dem eine dessen Stellwirkung beeinflussende Regeleinrichtung zugeordnet ist.

Dieser Magnetspulensatz dient somit einerseits zur Erzeugung eines schräg zur Rotorachse gerichteten

)5 Magnetfelds, dessen Stellwirkung den Rotor berührungsfrei zum Einhalten des vorgeschriebenen Luftspaltes zwischen dem Rotor und dem ihn umgebenden Spulensatz veranlaßt; weiterhin dient der Spulensatz zum Aufbringen eines magnetischen Drehfeldes, das den Rotor antreibt.

Hierdurch wird ein Rotor geschaffen, zu dessen Betrieb keinerlei weitere Anforderungen an den Rotor gestellt zu werden brauchen, als daß er in den zu Lagerung und Antrieb dienenden Zonen ferromagnetisches Material aufweist. Insbesondere entfallen bei dem Rotor die aufwendigen Lagerungseinrichtungen; der Rotor ist im übrigen innerhalb des Spulensatzes nur magnetisch gehalten, so daß er nach Abschalten der die Magnetfelder verursachenden Ströme jederzeit von Hand entnommen werden kann. Außerdem braucht der erfindungsgemäße Rotor nunmehr nicht mehr, wie bei den bisherigen Rotoren, mit äußerster Sorgfalt zentriert zu werden, da er sich mit zunehmender Drehzahl in zunehmender Weise um seine Hauptträgheitsachse einstellt; so wirkt sich beispielsweise die einseitige Beladung eines Rotors während eines Verfahrensprozesses nicht in erhöhter Lagerkraft und erhöhtem Lagerverschleiß aus, sondern nur in einer zulässigen Verlagerung der Hauptträgheitsachse.

bo Die Magnetspulen werden über Meßfühler und eine Regeleinrichtung betrieben, wobei die Meßfühler die Lage des Rotors aufnehmen und bei Lagefehlern die Magnetspulen veranlassen, durch ihre Stellwirkung auf den Rotor korrigierend einzuwirken.

i>5 Es ist aber auch denkbar, daß die Umfangsnut des Rotors selbst einen Permanentmagneten bildet, und daß im Magnetspulensatz neben dem umlaufenden, dem Antrieb dienenden Drehfeld ein stationäres Magnetfeld

errichtet wird, das entweder von Magnetspulen oder von einem permanentmagnetischen Ringmag-ieten herrührt, dessen Polung zu der des Rotors gk-iehnamig sein kann. Ein Rotor mit vertikaler Achse, dessen Außenwandung sich nach unten konisch verjüngt, wird in einem derartigen Lager berührungsfrei getragen. Gewiß gibt es Anwendungsbereiche, in denen eine derartige Ausgestaltung von Vorteil ist.

Insbesondere in der Anwendung bei einer Spinnzentrifuge ist es aber von Vorteil, daß die Rotorachse im wesentlichen vertikal angeordnet ist, und daß der Rotor an seinem oberen Ende einen kleineren Durchmesser aufweist als an seinem unleren Ende. Hiermit hängt der Rotor an einer erfindungsgemäßen Baueinheit, die zu seinem Antrieb und seiner Lagerung dient; der Rotor wird durch anziehende magnetische Kräfte in '.einer Lage gehalten. Hierzu ist eine an sich bekannte Lageregelung notwendig, die aber insbesondere den Vorteil aufweist, daß sie auch die beispielsweise beim Durchlaufen von kritischen Drehzahlen auftretenden Rotorschwingungen dämpft bzw. unterdrückt. Außerdem entspricht diese Ausgestaltung der üblichen und bisher verwendeten Form von Spinnzentrifugenrotoren im verfahrenstechnischen Teil.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Ringspulensatz für Antriebs- und Lagerungsspulen einen gemeinsamen Kern aufweist. Hierdurch wird eine konstruktiv einfache, elegante und ganz allgemein weniger aufwendige Ausführung der Erfindung bewirkt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß für Antrieb und Lagerung zumindest abschnittweise die gleichen Spulen verwendet werden. Sind beispielsweise die Antriebsfrequenzen von den notwendigen, aus Störschwingungen des Rotors resultierenden Stellfrequenzen hinlänglich verschieden, dann ist eine einfache Ausführungsform dieser Ausgestaltung, das gleiche Spulensystem beispielsweise über Filtereinrichtungen gleichzeitig mit Antriebs- und Stellströmen anzusteuern. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in der ganz besonders einfachen Ausbildung des Spulensatzes. Da bei schnellaufenden Rotoren selbst bei sorgfältiger Materialprüfung ein Bersten wegen der hohen Zentrifugalkräfte manchmal nicht zu vermeiden ist, wirkt der Magnetspulensatz gewissermaßen als Panzerung gegen die Bruchstücke des Rotors; wird der Magnetspulensatz zerstört, ist die vorgeschlagene Ausgestaltung, nach der ein weniger aufwendiger Spulensatz mit einer aufwendigeren Steuerung betrieben wird, von Vorteil.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in den Magnetspuiensatz Lagemeßfühler baulich mit einbezogen sind. Es ist zwar möglich und in gewissen Fällen bestimmt von Vorteil, Meßfühler zur Lagemessung vorzusehen, die nicht in der Lagerebene messen; durch die Schrägstellung der Lagerkräfte zur Rotorachse ist es aber besonders von Vorteil, die Messung der Lage im wesentlichen in der Lagerebene durchzuführen, wobei es besonders vorteilhaft ist, die Meßfühler in den Magnetspulensatz baulich mit w) einzubeziehen.

Hierbei werden von den Meßfühlern nicht nur radiale, sondern auch axiale Schwingungen festgestellt, die in gleicher Weise unterdrückt werden. Es ist hierbei möglich, als Meßfühler auch Teile der Antriebs- h, und/oder Stellspulen zu verwenden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß unterhalb des Magnetspulensatzes dessen größere lichte Weite von einem Deckel lösbar verschlossen ist. Dieser Deckel verhindert beispielsweise bei Ausbleiben des Stellstromes, beispielsweise durch Abschalten oder Stromausfälle, daß der Rotor nach unten aus dem Magnetspulensatz fällt, solange er sich noch dreht. Durch eine einfache Vorrichtung ist dieser Deckel lösbar, so daß mit wenigen, einfachen Handgriffen jederzeit der Rotor ausgewechselt werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß der Deckel eine nach unten gerichtete Auswölbung aufweist. Die Seitenwände dieser Auswölbung können hierbei zylindrisch oder sogar konisch verlaufen, wobei gewährleistet ist, daß nach Ausfall des Stellstromes der Rotor in die Auswölbung fällt und durch die senkrechten bzw. schräggerichteten Seitenwände daran gehindert wird, wieder nach oben zu gleiten und dort die Spulensätze zu beschädigen; in gleicher Weise dient die erfindungsgemäße Auswölbung als Splilterfang, da durch die schrägstehenden Innenwandungen des Magnetspulensatzes etwa auftretende Bruchstücke des Rotors sofort nach unten in die Auswölbung gelenkt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Deckel eine Beschichtung mit Gleiteigenschäften aufweist. Derartige Beschichtungen sind in der Technik bekannt, beispielsweise eine Beschichtung mit Plastikmaterial wie Teflon, Phosphatierung oder dergleichen. Hierbei wird bei Stromausfall bewirkt, daß der Rotor, ohne Schaden zu nehmen, bis zu seinem Stillstand auf der Gleitschicht rutscht. Es ist zu dieser Ausgestaltung auch möglich, beim Abbremsen eines Rotors etwa zum Zwecke des Auswechselns durch Stromabschalten absichtlich den Rotor nach unten fallen zu lassen, um somit die Bremszeit zu verkürzen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Innenfläche des Magnetspulensatzes eine Beschichtung mit Gleiteigenschaften aufweist. Hierbei wird bewirkt, daß der Rotor am Magnetspulensatz anlaufen kann, ohne Schaden zu nehmen; ein derartiges Anlaufen kann beispielsweise dann entstehen, wenn versehentlich der Rotor einseitig überladen wurde.

Die Erfindung wird beispielsweise in der Zeichnung noch näher erläutert.

Ein Spinnzentrifugenrotor 1 mit konisch nach innen geneigten Seitenflächen 2 ist längs dieser Seitenflächen von einem Magnetspulensatz 3 umgeben, dessen Innenseite eine Beschichtung 4 aus einem Material mit günstigen Reibungseigenschaften aufweist, wie es beispielsweise unter dem Handelsnamen »Teflon« bekannt ist. Unterhalb des Magnetspulensatzes ist ein schüsseiförmiger, auf seiner Innenseite ebenfalls mit Teflon beschichteter Deckel 5 angeordnet, der um eine Achse 6 schwenkbar ist. Oberhalb der öffnung des Rotors 1 befindet sich eine hier nicht dargestellte Einrichtung zum Einbringen eines Spinnfadens. Der Magnetspulensatz 3 wird durch eine hier nicht dargestellte und an sich bekannte Antriebs- und RegeLngseinrichtung angesteuert.

Muß der Rotor 1 im Betrieb gereinigt werden, dann wird das antreibende Drehfeld im Magnetspulensatz 3 abgeschaltet bzw. derart umgestellt, daß es auf den Rotor eine bremsende Wirkung ausübt. Hat der Rotor dann eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht, die es ihm ermöglicht, schadfrei in der Höhlung des Deckels 5 auszurutschen, wird der Stellstrom für den Magnetspuiensatz 3 abgeschaltet, und der Rotor 1 fällt nach unten in die Höhlung des Deckels 5, wo er sich längs der teflonbeschichteten Oberfläche abbremst, ohne dabei

Schaden zu nehmen. Bereits während dieses Vorganges ursprüngliche Lage, als nächstes wird das Stellfelc

kann der Deckel ausgeschwenkt werden, aus dem dann eingeschaltet, das den Rotor nach oben in Betriebslagf

der mittlerweile zum Stillstand gekommene Rotor bringt. Zuletzt wird der Antriebsstrom wieder einge

entnommen und durch einen neuen ersetzt wird. Die schallet, der ein Drehfeld erzeugt und der den Rotoi

eingesammelten Rotoren brauchen nicht, wie bisher, 5 wieder in Umlauf bringt. Es ist ersichtlich, daß zun

von Hand gereinigt zu werden, sondern können zentral notwendigen Warten einer Spinnstelle jeweils kaun

mechanisch, beispielsweise in einer Waschanlage, mehr als die Zeit nötig ist, die: zum Ab- bzw. Anlaufer

wirtschaftlich gereinigt werden. Der Deckel wird mit der Spinnzentrifuge benötigt wird,
dem neuen Rotor wieder zurückgeschwenkt in die

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antrieb und Lagerung eines scheibenförmigen Rotors, insbesondere für eine Spinnzentrifuge mit konisch verlaufender Umfangsfläche, längs dessen Oberfläche ein Magnetspulensatz zum Antrieb angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulensatz (3) zugleich das einzige Lagersystem bildet, dem eine dessen Stellwirkung beeinflussende Regeleinrichtung zugeordnet ist.

2. Antrieb und Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Antrieb und Lagerung zumindest abschnittweise die gleichen Spulen verwendet werden.

3. Antrieb und Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Magnetspulensatz (3) Lagemeßfühler baulich mit einbezogen sind.

4. Antrieb und Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Magnetspulensatzes (3) dessen größere lichte Weite von einem Deckel (5) lösbar verschlossen ist.

5. Antrieb und Lagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) eine nach unten gerichtete Auswölbung aufweist.

6. Antrieb und Lagerung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) eine Beschichtung mit Gleiteigenschaften aufweist.

7. Antrieb und Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Innenseite des Magnetspulensatzes (3) eine Beschichtung (4) mit Gleiteigenschaften aufweist.