在环锭纺纱或加捻机中卷绕和加捻纤维材料的设备和方法技术

本发明专利技术提供在环锭纺纱或加捻机中卷绕和加捻纤维材料的设备和方法，借助于其能实质上增加机器的操作速度，能在环锭纺纱期间实现更高的生产率，并能减少用于组装和维修设备的在时间和材料方面的费用。实现该目的在于：至少两个高温超导定子与其热连接冷却设备一起以无接触的方式且彼此平行地沿锭子排的系列布置，且相对于锭子同轴定向的磁场产生转子以磁悬浮方式被引入在每种情况下均相邻的定子之间的连续中间空间的磁场中。提供的方案利用高温超导磁轴承的布置，以便防止通过与锭子同轴布置的永磁转子在高速的情况下的旋转而造成纱线的燃烧。纱线的燃烧。纱线的燃烧。

【技术实现步骤摘要】
在环锭纺纱或加捻机中卷绕和加捻纤维材料的设备和方法


[0001]本专利技术涉及一种设备和一种能够由所述设备应用的方法，其特别地用于在环锭纺纱机和环锭加捻机中卷绕和加捻纱线。提供的解决方案利用高温超导磁轴承的布置，以便防止通过与锭子同轴布置的永磁转子在高速的情况下的旋转而造成纱线的燃烧。

技术介绍

[0002]环锭纺纱技术是最古老的纤维纺纱形式并且仍在使用。然而，由于纱线的高质量和灵活性，环锭纺纱方法是纱线生产中的主导技术。世界上，环锭纺纱方法的使用具有一系列几乎无法由其它技术替代的优势。基本优势是：
[0003](i)生产细纤维且高强度的纱线；
[0004](ii)普遍适用于大量品种和非常特殊的纱线；
[0005](iii)环锭纺纱在量、纱线质量和均匀度方面是灵活的。
[0006]环锭纺纱能够以最高强度和质量实现最大范围的纱线厚度。相比之下，环锭纺纱比其它现代纺纱系统(诸如转子纺纱、摩擦纺纱、喷嘴纺纱或涡流纺纱)慢，并且需要更多的加工步骤。制造极限和生产率由环式转子系统决定，在较高速度的情况下，该环式转子系统会引起与转子或股线引导器的加热相关的机械摩擦。因此，纱线被烧毁、烧穿和断裂。
[0007]在1986/87年发现高温超导体(HTS)后不久，就提出了将永磁体(PM)与新的超导体相结合，这证明了几乎无摩擦的悬浮和旋转。后来，在离心机中使用的SMB技术已在2001年的文献[4]中被描述。能够证明，新的磁轴承类型允许每分钟超过105的极高的每分钟转数(rpm)。HTS磁轴承的优势和用途对于许多应用特别是在高科技解决方案中是有用的。
[0008]几乎无摩擦的操作允许在无润滑、无磨损和无颗粒形成的情况下的高速，即使在诸如热、冷、蒸汽、真空和腐蚀性化学品的困难环境条件下也是如此。
[0009]同时，学会了通过自调节不平衡补偿、克服高速操作中的临界速度和增加转子速度以及同时将超导磁轴承(SMB)转移到吨级负载范围内(诸如在飞轮能量存储中使用的情况)来了解转子动力学。
[0010]SMB在环锭纺纱技术中的首次实验和使用始于2010年([3]、[5])。后来，Hussain、de Haas和Schultz的Dresden小组([7]‑
[18])详细研究了使用旋转SMB来代替传统环锭纺纱方法的显著优势。在这种情况下，SMB设计遵循同轴PM环到HTS环设计，该设计被集成在不锈钢真空低温恒温器中。在文献[8]‑
[18]中详细描述和分析了实验。超导体环几何结构的巨大费用是一个缺点。
[0011]从WO 2012/100964 A1和WO 2017/178196 A1已知环锭纺纱机或环锭加捻机的绕线设备和环锭加捻设备。在这些设备中，通过磁悬浮消除了环与转子之间的摩擦，从而减小了作用摩擦力。使用了由超导材料构成的具有对应定子冷却设备的环形定子。除了环形定子之外，还使用了环形永磁转子，该环形永磁转子被布置成相对于定子可旋转并且围绕锭子同轴，具有凸耳状的股线引导器元件。在这种情况下，在定子与转子之间形成环形轴向间隙。当定子的超导材料被冷却到转变温度以下时，转子的磁通量被耦合到被冷却定子中并
被磁捕获。由于这种耦合，转子在定子上方或内部是固有稳定的。股线从外部绕转子引导，穿过定子与转子之间的轴向间隙，并卷绕到线圈上。定子和转子特别地具有圆形形状，以使股线不会遇到任何阻止股线在间隙中循环的边缘。在HTS定子的磁化和冷却之前，机械支撑用于最佳操作位置。旋转转子的无接触轴承消除了作为生产率限制部件的传统的摩擦发热环/转子系统。有利地，然后，将整个转子与股线引导器元件一起设定为快速旋转，除了轻微的磁摩擦外，这是实质上无摩擦的，并且因此允许显著更高的锭子旋转速度。
[0012]然而，设计为磁环的转子具有很大的静重，当锭子启动时也必须使该磁环加速。此外，自由悬浮的磁环不能被封装，并因此以大约每分钟20000至30000转(rpm)的高转速运行的转子对设施的操作员构成安全风险。最后，磁环转子上的股线引导器元件构成不平衡，随着锭子速度的增加，这种不平衡由于振动而变得越来越成问题。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的因此是提供用于在环锭纺纱机和环锭加捻机中对纤维材料进行卷绕和加捻的设备和方法，借助于该设备和该方法能够实质上增加机器的操作速度，能够在环锭纺纱期间实现更高的生产率，并且能够减少用于组装和维修设备的在时间和材料方面的费用。
[0014]该目的由根据权利要求1的设备的所描述的特征来实现。该设备的有利发展的特征在于权利要求2至12的特征。权利要求13的特征描述了所提供的方法。权利要求14要求保护该方法的有效实施例。
[0015]根据本专利技术的解决方案提出了一种超导磁轴承(SMB)，该超导磁轴承包括作为转子的永磁(PM)环，该永磁环以无接触但稳定的方式悬浮在作为被冷却定子的超导体上。在这种情况下，相关转子相对于关联锭子同轴地布置，并且使待被绕线的股线在转子与定子之间的间隙中旋转。实现该设备的有效且可变可调的设计在于：至少两个高温超导定子与所述至少两个高温超导定子的热连接冷却设备一起以无接触方式且彼此平行地沿锭子排的系列布置，并且相对于所述锭子同轴定向的所述磁场产生转子以磁悬浮方式被引入在每种情况下均相邻的所述定子之间的连续中间空间的磁场中。如果所述磁场产生转子设有铁磁磁通量收集器，则实现磁轴承中的位置的稳定性的附加增加，所述铁磁磁通量收集器用于增加场强度并将磁场朝向所述高温超导体引导。如果所述高温超导定子每一个均由至少两个大块HTS元件构成，则有利地实现材料支出的成本降低，所述至少两个大块HTS元件被设计成沿定子的纵向延伸部部分地彼此分离，并且所述至少两个大块HTS元件与相应的磁场产生转子关联。
[0016]对于简单且省时的组装而言，有利的是：所述高温超导定子由以分层方式接合在一起的材料构成，并且所述高温超导定子被设计成在其纵向延伸部中呈条状或缆状。有效地实现设备的简单且节省材料的设计在于：所述高温超导定子由热绝缘管中管构造形成，在所述热绝缘管中管构造中，被连接到HTS定子的“冷”内管具有的温度低于超导临界温度，并且外管采取周围环境温度。在如下情况下实现用于在高工作速度使用的设备的有利实施例：所述外管由具有适用于产生涡流的高电导率的材料制成，从而在旋转纺纱和加捻操作期间带来附加的磁稳定性。有利地以低成本实现转子的稳定磁轴承在于：所述定子在每种情况下均由成分为Y1Ba2Cu3O
x
(Y123)的YBaCuO晶体或成分为RE1Ba2Cu3O
x
(RE
‑
稀土)的
REBaCuO族的单晶以及铋族BiSrCaCuO的超导体形成。
[0017]本专利技术通过使用新的线性和超导HTS大块定子布置实现了机器的技术和经济改进。根据本专利技术的设备允许转子几乎无摩擦地高速操作。这是通过高度简化的定子悬浮和可能同时冷却所有相关定子来实现的。
[0018]所提供的解决方案借助于液氮LN2为模块化设计和集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于在环锭纺纱机或环锭加捻机中对纤维材料进行卷绕和加捻的设备，所述设备包括定子，所述定子包括至少一个高温超导材料和定子冷却装置，并且所述设备包括环形的磁场产生转子，所述磁场产生转子与可旋转锭子同轴地关联，并且所述磁场产生转子与所连接的转轮一起用于将股线引导和绕线到相关锭子上，其特征在于至少两个高温超导定子(1)与所述至少两个高温超导定子(1)的热连接冷却设备一起以无接触方式且彼此平行地沿锭子排的系列布置，并且相对于所述锭子(3)同轴定向的所述磁场产生转子(2)以磁悬浮方式被引入在每种情况下均相邻的所述定子(1)之间的连续中间空间的磁场中。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述磁场产生转子(2)设有铁磁磁通量收集器，所述铁磁磁通量收集器用于增加场强度并将磁场朝向所述高温超导体(4)引导。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述高温超导定子(1)每一个均由至少两个大块HTS元件构成，所述至少两个大块HTS元件被设计成部分地彼此分离，并且所述至少两个大块HTS元件与相应的磁场产生转子(2)关联。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述高温超导定子(1)由以分层方式接合在一起的材料构成，并且所述高温超导定子(1)被设计成在其纵向延伸部中呈条状或缆状。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述高温超导定子由热绝缘管中管构造形成，在所述热绝缘管中管构造中，被连接到HTS定子(1)的“冷”内管(8)具有的温度低于超导临界温度，并且外管(9)采取周围环境温度。6.根据权利要求1和5所述的设备，其特征在于所述外管(9)由具有适用于产生涡流的高电导率的材料制成，从而在旋转纺纱和加捻操作期间带来附加的磁稳定性。7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述定子(1)在每种情况下均由成分为Y1Ba2Cu3O
x
(Y123)的YBaCuO晶体或成分为RE1Ba2Cu3O
x
(RE
‑
稀土)的REBaCuO族的单...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克，
申请(专利权)人：尚科纺织企业工业及贸易公司，
类型：发明
国别省市：