转杯纺纱设备的具有转杯轴和轴承单元的纺纱转杯轴承系统技术方案

本发明专利技术涉及一种转杯纺纱设备的纺纱转杯轴承系统，包括纺纱转杯(2)的转杯轴(10)以及用于转杯轴(10)的径向和轴向组合轴承的轴承单元(1)，转杯轴(10)包括永磁体(20)和端面(18)。轴承单元(1)包括具有第一轴向轭架(11)和第二径向轭架(12)的定子，第一轭架(11)包括第一直径(D

【技术实现步骤摘要】
转杯纺纱设备的具有转杯轴和轴承单元的纺纱转杯轴承系统


[0001]本专利技术涉及磁轴承
，具体地涉及一种用于支承转杯纺纱设备的纺纱转杯的轴向/径向组合磁轴承，能够同时吸收轴向和径向轴承力。转杯纺纱设备的纺纱转杯轴承系统包括纺纱转杯的转杯轴以及用于转杯轴的径向和轴向组合轴承的轴承单元，其中转杯轴包括第一轴径和第二轴径以及布置于第一轴径与第二轴径之间的至少一个永磁体，并自转杯轴的第一轴径起在永磁体的一侧具有朝向转杯轴的轴线径向延伸的端面。

技术介绍

[0002]磁轴承能够借助磁力在不发生材料接触的情况下支承轴(这里为转杯轴)。通常由可调节的电磁体产生轴承力。通过适当的反馈和电子调节确保机电系统的稳定性。磁轴承中通常使用了电磁轴承和永磁体的组合。磁轴承既可设计为轴向轴承，又可设计为径向轴承。往往需要在一台机器中组合两种类型的轴承，才能相对于支承轴的旋转轴线吸收轴向和径向上的轴承力。诸如电动机或磁力驱动器等机器一般需要两个或更多个径向轴承和至少一个轴向轴承以便转杯轴保持所需的位置。
[0003]专利文献DE 196 42 471 A1揭示了一种具有纺纱转杯的自由端转杯纺纱设备，其转杯轴支承于两对支撑盘的角撑中，通过轴向轴承支撑并由单个电动驱动器作用，该电动驱动器的定子固定至纺纱箱壳。转杯轴配置为中空轴，单个电动驱动器的转子集成于该中空轴内。然而，转杯轴的轴承却极不精确。
[0004]专利文献DE 10 2006 053 734 A1揭示了一种自由端纺纱设备的转杯驱动器。转杯驱动器驱动形成机轴的转杯轴和布置于其上的转杯体。转杯轴和转杯体形成用于纺丝的纺纱转杯。转杯轴作为转杯驱动器的转子的一部分并磁性支承于转杯驱动器的两侧上。借助两个永磁环和一个限定的可激励磁轴承线圈来进行支承。借助这些元件和感应传感器，可以调节操作期间自由悬挂的纺纱转杯的轴向位置。这样可以相对准确地确定和保持轴以及纺纱转杯的轴向位置。然而，转杯轴和纺纱转杯的径向位置却在很大的公差范围内变化。然而，为了能够纺出均匀无中断的纤丝，除了轴向位置外，纺纱转杯的径向位置也分外重要。
[0005]现代自由端转杯纺纱机中纺纱转杯的转速高达每分钟200000转。这类纺纱转杯具有转杯体，将纤维喂入转杯体，再将其从转杯体中作为纤丝拔出。转杯体的直径可以超过20毫米，最大可达40毫米。在纺纱转杯操作期间，纺纱转杯的转杯体和轴承上的作用力极高。纺纱转杯的稳定无故障支承尤为重要，既要产出尽量均匀的纤丝，又要确保纺纱设备的安全无故障运行。
[0006]专利文献WO 93/05310 A1揭示了一种轴向磁轴承。布置于定子的磁极片之间的轴绕有线圈。通过磁场使轴径向居中保持在线圈之间。可以通过主动调节系统来完成支承和定中。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是改进利用磁轴承技术支承转杯轴的公知构思。轴承应在轴向和径向上精确，转杯轴应能轻松从轴承上安装和拆装。
[0008]为了达成上述目的，本专利技术提出了独立权利要求的主题。各种实施方案及改进方案请参阅从属权利要求。
[0009]根据本专利技术的转杯纺纱设备的纺纱转杯轴承系统包括纺纱转杯的转杯轴以及用于该转杯轴的径向和轴向组合轴承的轴承单元。转杯轴包括第一轴径和第二轴径以及布置于第一轴径与第二轴径之间的至少一个永磁体。自转杯轴的第一轴径起，在永磁体的一侧布置有朝向转杯轴的轴线径向延伸的端面。轴承单元包括具有第一轭架和第二轭架的定子，其中第一轭架包括第一致动器线圈和具有第一直径的第一开口，该第一开口中布置有朝向第一轭架的轴线径向延伸的凸台。特别是通过第一轭架来实现转杯轴的轴向支承。第二轭架包括至少两个第二致动器线圈和具有第二直径的第二开口。第二轭架特别是用于转杯轴的径向支承。第一轭架与第二轭架在转杯轴的轴向上相互间隔。当转杯轴布置于轴承单元中，在轴承操作期间，第一开口的第一直径大于第一轴径，使得第一开口与转杯轴之间形成径向气隙。转杯轴的端面与第一轭架的凸台相互作用，使得端面与凸台之间形成轴向气隙。第二开口的第二直径大于第二轴径，使得转杯轴的圆周面与第二轭架之间形成另外的径向气隙。转杯轴的永磁体布置于第一轭架与第二轭架之间，以当激励线圈时，在第一轭架的轴向气隙中以及第二轭架的另外径向气隙中均产生偏磁通。
[0010]通常，主动磁性径向轴承例如已经通过磁阻力产生了稳定的轴向力，从而一般无需单独的轴向支承轴承。然而，纺纱转杯上仍有大量作用力，这可能导致纺纱转杯从其预设位置移离。这样的缺陷在于，从中产生纱线的纺纱转杯的转杯体的位置变化可能导致纱线不匀，甚至导致纤丝断头。通过使用例如主动磁轴承形式的附加轴向支承轴承，使纺纱转杯轴向支撑到能够补偿作用于其上的轴向力的程度。将纤维喂入转杯时会产生这样的轴向力，例如压制力。另一方面，纺纱转杯在转杯壳体中转动，例如由转杯壳体中存在的吸力产生拉力作用于纺纱转杯上。
[0011]根据本专利技术的纺纱转杯轴承系统用作组合轴承，至少纺纱期间在轴向和径向上无接触。由于转杯轴采取非接触式轴承，纺纱转杯能够节能运行。轴承单元占用的结构空间很小，因为它组合了转杯轴的轴向和径向轴承。轴向和径向轴承协作，从而它们整体上在纺纱操作期间为转杯轴在轴向和径向上提供最佳支撑。利用根据本专利技术的组合轴承，既可在轴向上又可在径向上实现转杯轴的轴承调节。
[0012]有利的是，第一轴径等于或小于第二轴径和/或小于第二开口的直径。这样转杯轴即可至少从一侧插入到组合轴承的轴承单元以及再从组合轴承的轴承单元中移除。这样便于转杯轴的组装和拆装，进而产生具成本效益、易于维护的纺纱转杯轴承系统。
[0013]还有利的是，端面轴向封闭转杯轴或者使转杯轴的直径至少自第一轴径起减小。当端面轴向封闭转杯轴时，转杯轴终止于此处，它就位于纺纱转杯轴承系统的轴承单元之内。此处也可以封闭轴承单元，从而降低污染风险。如果转杯轴的直径仅在端面减小，则很可能转杯轴贯穿轴承单元并延续到轴承单元之后。轴承单元即可布置于转杯轴的末端或沿转杯轴的某处。
[0014]还有利的是，第一轭架与第二轭架相互连接，特别是经由接片相互连接。这样就能
进一步增强轴承单元施加到转杯轴上的磁偏。
[0015]还特别有利的是，第二轭架的磁极片在转杯轴的开口区域内通过很薄(例如0.5mm至1mm宽)的磁饱和接片相互连接。由于定子与轴之间气隙中的磁通密度分布非常均匀，这些将相邻磁极片相互连接的磁饱和接片具有使转杯中涡流损耗最小化的效果。磁饱和接片直接布置于极片与开口中转杯轴之间的间隙处。通过磁饱和接片，在定子十字与此间的转杯轴之间产生主磁通，而非围绕转杯轴产生主磁通。
[0016]有利的是，转杯轴终止于第一轭架的凸台。这样轴承单元就形成纺纱转杯轴承系统的终端。这既有利于将力沿轴向和径向引入转杯轴，又有利于包括转杯驱动器的整个结构单元的构型以及结构单元在纺纱机的纺纱单元中的布置。替代地，如果转杯轴贯穿第一轭架，则纺纱转杯轴承系统也可以例如布置于其中形成纤丝的转杯体附近。虽然在第一替代方案中纺纱转杯的驱动器位于轴承单元与转杯体之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转杯纺纱设备的纺纱转杯轴承系统，包括纺纱转杯(2)的转杯轴(10)以及用于所述转杯轴(10)的径向和轴向组合轴承的轴承单元(1)，其中，所述转杯轴(10)包括第一轴径(d
S1
)和第二轴径(d
S2
)以及布置于所述第一轴径(d
S1
)与所述第二轴径(d
S2
)之间的至少一个永磁体(20)，并自所述转杯轴(10)的第一轴径(d
S1
)起在所述永磁体(20)的一侧具有朝向所述转杯轴(10)的轴线径向延伸的端面(18)，且所述轴承单元(1)包括具有第一轴向轭架(11)和第二径向轭架(12)的定子，其中，所述第一轭架(11)包括第一致动器线圈(21)和具有第一直径(D
J1
)的第一开口(8)，所述第一开口(8)中设置有朝向所述第一轭架(11)的轴线径向延伸的凸台(14)，所述第二轭架(12)包括至少两个第二致动器线圈(22a
‑
22d)和具有第二直径(D
J2
)的第二开口(9)，且所述第一轭架(11)与所述第二轭架(12)在所述转杯轴(10)的轴向上相互间隔，其中，当所述转杯轴(10)布置于所述轴承单元(1)中，在轴承操作期间，所述第一开口(8)的第一直径(D
J1
)大于所述第一轴径(d
S1
)，使得所述第一开口(8)与所述转杯轴(10)之间形成径向气隙(S
R1
)，所述转杯轴(10)的端面(18)与所述第一轭架(11)的凸台(14)相互作用，使得所述端面(18)与所述凸台(14)之间形成轴向气隙(S
A
)，所述第二开口(9)的第二直径(D
J2
)大于所述第二轴径(d
S2
)，使得所述转杯轴(10)的圆周面与所述第二轭架(12)之间形成另外径向气隙(S
R2
)，且所述转杯轴(10)的永磁体(20)布置于所述第一轭架(11)与所述第二轭架(12)之间，以当激励所述线圈(21、22a
‑
22d)时，在所述第一轭架(11)的轴向气隙(S
A
)中以及所述第二轭架(12)的另外径向气隙(S
R2
)中均产生偏磁通(B
BIAS
)。2.根据权利要求1所述的纺纱转杯轴承系统，其特征在于，所述第一轴径(d
S1
)等于或小于所述第二轴径(d
S2
)和/或小于所述第二开口(9)的直径(D
J2
)。3.根据前述权利要求中任一项或多项所述的纺纱转杯轴承系统，其特征在于，所述端面(18)轴向封闭所述转杯轴(10)或使所述转杯轴(10)的直径(d
S2
)自所述第一轴径(d
S1
)起减小。4.根据前述权利要求中任一项或多项所述的纺纱转杯轴承系统，其特征在于，所述第一轭架(11)与所述第二轭架(...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：里特机械公司，
类型：发明
国别省市：