專利名稱：離心罐式紡紗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序所述的離心罐式紡紗裝置。
象其它紡紗工具一樣，對于離心式紡紗或者離心罐式紡紗來說，工藝的經濟性也特別取決于所需要驅動能量。在上述關系方面眾所周知，所耗用驅動能量中很大的份額尤其要用于克服在離心式紡紗罐的外圓周產生的空氣摩擦。這就是說，驅動功率中很大的份額被轉換為紡紗罐周圍空氣的動能，空氣動能在離心式紡紗罐轉速約為60000轉/分鐘時，具有紊流的流動特征。
試驗指出，所需驅動功率正比于轉速的三次冪以及離心式紡紗罐直徑的四次冪增加。
因此已有人過去曾經指出，讓紡紗罐，又稱為離心式紡紗罐在一個盡可能小的紡紗倉內運行，目的是因此而減小由紊流引起的空氣摩擦。
DE-AS1104653公開了一種離心罐式紡紗裝置，它帶有一只在紡紗倉內旋轉的紡紗罐，其中在紡紗罐與紡紗倉之間隔很小一段的距離設置一個可轉動的中間殼，它最大限度地包圍著紡紗罐。中間殼借助于兩只滾動軸承以可轉動方式支承，而且在運轉過程中被以相對高的轉速回轉的紡紗罐通過空氣摩擦帶動，這樣中間殼就以小于紡紗罐的轉速回轉。這就是說，在中間殼與靜止的紡紗倉之間存在著轉速差，它明顯地小于已被驅動的紡紗罐的轉速。
在紡紗罐與中間殼之間，以及在中間殼與紡紗倉之間產生的空氣摩擦阻力由于明顯減小的轉速差而相應成比例地保持較低值，因此降低了為驅動紡紗罐而需要的馬達驅動功率。
不過對于該種已公開的裝置來說，其缺點在于紡紗罐以及中間殼都在滾動軸承內回轉。
在滾動軸承內不可避免的摩擦損耗例如阻礙了下述過程，即在回轉的紡紗罐的區域內產生的空氣摩擦能夠把中間殼加速到在節省能量的最佳轉速。
滾動軸承技術與紡紗罐相關，特別由于所需軸承的尺寸而受限制，上述限制均由該承軸的所謂轉速特征值已確定。轉速特征值在這里定義為轉速(轉/分鐘)與軸承直徑(mm)的乘積。這種軸承的局限性主要由滾動軸承在軸承外圈的高離心力，以及該軸承在高轉速時難以解決的潤滑問題產生。
與離心罐式紡紗有關，還提出，把離心式紡紗罐支承在磁性軸承內。
DE4208039A1介紹了一種離心罐式紡紗裝置，它帶有用磁力軸承支承的離心式紡紗罐。
在這種已公開的裝置中，空心圓筒狀的紡紗罐通過磁力保持懸浮狀態。這就是說，在紡紗罐的端頭分別設置磁力軸承。磁力軸承在這種情況下既承受經向支承力，又承受軸向支承力。此外，在磁力軸承的區域內還設置了傳感器，用于確定紡紗罐的經向偏移。傳感器的測量結果連接附屬于磁力軸承的軸承調整裝置，借助于后者的幫助能夠調整紡紗罐的位置。
在DE3844563C中也介紹了一種用于離心式紡紗罐的磁力軸承。
對于這種公開的軸承來說，為高速旋轉的機器部件安裝了永久磁性的重心軸承，并且為了軸承調整安裝了穩定軸承。
從前面所述類型的離心罐式紡紗裝置出發，本發明的任務在于，進一步改進這類離心罐式紡紗裝置。
該任務按照本發明通過在權利要求1中所述的裝置實現。
本發明的優越的改進方案是從屬權利要求中的主題。
離心罐式紡紗裝置按照本發明的設計，使得即使在高轉速下，即離心轉速＞50000轉/分時減小離心式紡紗罐和離心外殼之間的轉速差成為可能。通過空氣摩擦由離心紡紗罐以低轉速帶動、象離心式紡紗罐一樣通過磁力支承的離心外殼，在這里效力于明顯緩和空氣摩擦況且，這在按照本發明的離心罐式紡紗裝置的運行過程中，由于所需驅動功率的顯著減小尤為引人注目。
相應的試驗表明采用本發明的離心罐式紡紗裝置，一方面能夠實現高轉速，另一方面所需驅動能量與傳統的離心罐式紡紗裝置相比能夠明顯地減小。
在如權利要求2中所陳述的優選實施形式中，至少離心外殼保持在永久磁性的磁性軸承中。
在權利要求3中所提供的改進尤其合理，這是因為永久磁性的磁性軸承擁有很大優勢，即它們在不受干擾的紡紗過程中不需要能量。只不過為了平衡干擾力，能量對于電動的軸承調整裝置來說是必要的。所介紹的軸承配置總之導致了所需驅動能量的顯著減小。
借助于正如在權利要求6中所介紹的軸承調整裝置，這時正在回轉的部件的每一個位置變化能夠馬上被靈敏地調整過來，而為此所需能量消耗相對較小。
在優選實施形式中，用于離心外殼的永久磁性的磁力軸承，由一個固定在紡紗殼內或者紡紗殼上的永久磁性環組成，永久磁性環作用于被設置在離心外殼上的對應磁極環(權利要求7)。
離心外殼在這里可以用一種非磁性材料制做。在這種情況下，對應磁極環例如在權利要求10中所述被設計為薄壁環，薄壁環由鐵磁材料，例如鋼材制做加工而成。
也可能用第二只永久磁性環替代成本低廉的鋼環(權利要求8)。通過應用兩只永久磁性環，可以獲得相對較強的磁性支承力，這對轉動體的運轉產生有利影響。如果采用互相排斥的永久磁性環(權利要求9)，就簡化了軸承調整裝置。
如果離心外殼自身用鐵磁材料制做，那么完全可以放棄附屬的對應磁極環，這是因為在這種情況下，整個離心外殼構成了對應磁極環(權利要求11)。
如果正如在權利要求12中所舉實施方式，實現了經向的軸承調整，那么當采用永久磁性的磁力軸承時所需要的軸承調整裝置最好擁有兩個偏心設置的控制線圈，它們可以根據所出現的位置偏移改變流量。一種這樣的連接在控制裝置上的位置調整裝置便宜而且保證可靠，這樣轉體在運轉期間保持在一個穩定的中間位置內。
在優選的實施形式中，其中的控制線圈如在權利要求13中所述，互相垂直地設置，這是因為一種這樣的布置方式能夠相對簡單地實現雙向調整。
作為在權利要求13中所述實施形式的變體，基本也可以想象在權利要求14中公開的改進。
用于離心式紡紗罐的軸向軸承調整裝置最好擁有一只可調整流量的環狀控制線圈。采用一種這樣的環狀控制線圈能夠在需要時產生強而勻的軸向分力(權利要求15)。
在權利要求18中介紹的優選實施形式導致離心式紡紗罐最大限度的自動對心。因此有可能僅僅在其中一個磁性軸承的區域內設置一套軸承調整裝置，最好如在權利要求15中所述，替代環狀控制線圈。
在權利要求19中介紹的離心外殼的實施形式表明特別合適，這是因為這樣一種構造中斷了可能在高轉速回轉的離心式紡紗罐外表面出現的紊流的氣體渦流。
此外還表明，采用如權利要求20所述的間距，能夠獲得最佳效果。
本發明的其它細節與合適的改進，將在下面借助于附圖用簡要描述的實施例進行解釋。圖示為

圖1簡要地展示了采用按照本發明設計的離心罐式紡紗機的紡紗部位，圖2以縱向剖面形式展示了采用比圖1更大尺寸的按照本發明的離心罐式紡紗機，圖2a展示了采用磁極相斥的永久磁性環用于離心外殼磁力支承的離心式紡紗裝置的另一種實施形式，圖2b展示了采用端側磁力軸承用于紡紗罐和離心外殼的離心罐式紡紗裝置的第三種實施形式，圖3用簡圖形式展示了例如在離心外殼的永久磁性的磁力軸承的范圍內應用的經向軸承調整裝置，圖4展示了經向軸承調整裝置的另一種實施形式，圖5離心外殼的一種特殊的實施形式。
在圖1中以簡圖形式表現了一臺未詳細表示的離心罐式紡紗裝置的一個籠統地用標注數字1標志的紡紗部位。
在圖2中與圖1相比采用更大尺寸表現的離心罐式紡紗裝置2僅僅采用簡要的縱向截面方式進行展示，其中僅介紹和表現了為理解本發明所需要的部件。
正如所公開的那樣，這種離心罐式紡紗機或者離心式紡紗機通常擁有幾個帶有離心罐式紡紗裝置2的紡紗部位1。
正如所表明的那樣，在離心罐式紡紗裝置2的上方設置牽伸裝置3，纖維條子4在牽伸裝置3內被牽伸。纖維條子4在這里可以要么由紗筒要么由粗紗管供應(未表現出來)。被牽拉了的纖維條子4經輸出輥5被送到導紗器6內。
導紗器6的位置沿雙箭頭7的方向移動，并且在紡紗過程中不斷地進行垂直的往復移動。在紡紗過程中，此外離心罐式紡紗裝置2的紡紗殼16被沿箭頭8的方向緩慢地升高，這樣從導紗器口出來的纖維條子4被紡成紗線，并且被繞為緊貼高速運轉的離心式紡紗罐11內壁10的所謂紗線餅9。
當紗線餅9達到規定尺寸，在本實施例中，倒筒筒管12從下面被推到(箭頭14)在離心罐式紡紗裝置2中，在導紗器口8紗線餅之間旋轉的紗線邊段13的行程范圍內，這時開始把紗線餅上的紗線纏繞到倒筒筒管12上。
同時在牽伸裝置3處紗線條子的輸入被停止。
纏繞過了的倒筒筒管12接著被向下(箭頭15)從離心罐式紡紗裝置2抽出，并自經過一臺(未被表現出來的)輸送裝置被輸送給續接的紡紗裝置，在那里倒筒筒管上的紗線被重繞到一只大體積的交叉卷繞筒子上。
在圖2中采用與圖1相比更大的比例來表現已提到過的、符合本發明的離心罐式紡紗裝置。
離心罐式紡紗裝置2擁有一只紡紗殼16，它的階梯式軸承孔17有一個直徑與長度略大的下部17′，以及一個狹窄的上部17″。在軸承孔17內高轉速運轉著離心式紡紗罐11，它被一個離心外殼20包圍。在紡紗過程中，由優先設計為永久磁性同步電動機的電動驅動裝置28施加力矩后在紡紗殼16內高速回轉的離心式紡紗罐11，通過空氣摩擦帶動了離心外殼20。這樣離心外殼20的轉速就保持低于離心式紡紗罐11的轉速。
在軸承開孔17的區域17′內設置了磁力軸承18、19用于支承離心外殼20。這種優選的永久磁性的磁力軸承18、19在這里分別由永久磁性環21以及一個在離心外殼20上隔開固定的對應磁性環22組成。
如果離心外殼20正如在按照圖2的實施例中由非磁性材料組成，那么這種對應磁極環22最好被設計為薄壁的可磁化鋼環23。在這種情況下然而也可能裝上第二只永久磁性環21′作為對應磁級環。還有一種可能在于離心外殼20本身由某種鐵磁材料，如鋼材加工而成。
如果裝入兩只面對面永久磁性環21和21′(實施例圖2a)，那么可以把它們設計為磁極互相吸引。對于用鋼材或者同類物質制作的對應磁極環來說，在這種情況下正如在圖3和4中所示，還裝入了軸承調整裝置。這就是說，在磁力軸承18、19的區域內，或者在這兩個中某一個的區域內，各設置一只經向的軸承調整裝置24。
軸承調整裝置24首先擁有(圖3)兩只正交設置，可用電流的控制線圈25，它們根據通過控制裝置26進行的控制產生正負分力，這樣離心外殼20就在其回轉期間被保持在穩定的中間位置。
在圖4中表現的軸承調整裝置24擁有三個隔120°設置的控制線圈25。這種裝置的工作方式與符合圖3的裝置大致可比。
這種軸承調整裝置準確的工作原理已被公開，例如在已經提到過的DE4208039A1或者DE175062B中有過介紹。采用一種格拉姆(Gramme)線圈也有優點，正如已經由DE2213465A公開它用于磁力軸承。
如果如圖2a的實施例中所示，采用兩只互相排斥地極化的永久磁極環21、21′作為磁力軸承，那么還需要一只沿軸向起作用的穩定線圈25a用于軸承調整裝置20a。
在圖2b中為離心式紡紗罐11以及離心外殼20分別在它們各自的端側設置了離心式紡紗罐用磁力軸承31、35以及離心外殼用磁力軸承41、45。所有四只磁力軸承具有類似的構造，并且緊貼磁隙擁有對面設置的永久磁性環31′、31″、35′、35″、41′、41″、45′、45″。永久磁性環31′、35′以及41′、45′在這里固定在離心式紡紗罐11以及離心外殼的端側上，而永久磁性環31″、35″和41″、45″則被安裝在離心罐式紡紗裝置2的紡紗殼16上。
面對面設置的永久磁性環在這里磁極互相吸引地極化。在離心式紡紗罐和離心外殼的端側上分別存在著軸承調整裝置34及43，用于沿軸向穩定磁力軸承31、35及41、45。這些軸承調整裝置都擁有環形控制線圈38及44。
在如圖2、2a、2b所示的實施例中，各自在紡紗殼16軸承孔17的階梯形窄小區域17″內，設置了電磁驅動裝置28的定子27，例如電磁同步電機的定子。電磁驅動裝置28如圖中所示，最好同樣連接到控制裝置26上。
這種三相交流電動機28的轉子29在這種情況下被固定在離心式紡紗罐11的頸狀伸出部分30上。一種這樣的設置導致了離心式紡紗罐11的外徑與例如由DE4208039A1公開的裝置相比明顯地減小，這正如在說明書的導言部分中已經敘述過的那樣，在所需驅動能量方面同樣起到正面作用。
在圖2中與在圖2a、2b中同樣地在離心式紡紗罐11的頸狀伸出部分上設置了永久磁性磁力軸承31的永久磁性環31′。永久磁性環31′對應于相應固定在紡紗殼16上的永久磁性環31″。永久磁性環31′、31″的磁性調整如下所述，即以異性極互相面對面，即產生互相吸引的磁力。在磁力軸承31的范圍內此外還設置一套軸向的軸承調整裝置34。軸向的軸承調整裝置34首先擁有一只可通電流的環形控制線圈38，它同樣連接到控制裝置36上。
此外離心式紡紗罐11的下端支承在磁力軸承35內，后者與磁力軸承31一樣，被設計為帶有面對面的永久磁性環的磁力軸承，其中設置在離心式紡紗罐11上的永久磁性環35′對應于在紡紗殼16上的永久磁性環35″。對于該磁力軸承來說，永久磁性環35′、35″同樣按下述方式取向，即產生互相吸引的磁力。
如由圖2b了解到的那樣，這種磁力軸承同樣適合于離心外殼20的支承。
本發明并不局限于上述實施例，由此出發還可以想象其它變體，例如關于離心外殼20的設計的變體，而不必放棄基本發明思路。此思路在于離心式紡紗罐11與離心外殼20的磁力軸承。
在圖5中例如表現了一種帶有離心外殼20的離心式紡紗罐11，離心外殼擁有一個有構造特點的殼體。也就是說，殼體擁有構造特點的部件，最好是周期性布置的孔40，在高速轉動的離心式紡紗罐回轉期間在其表面范圍內產生的紊流，被這種部件中斷。用于離心式紡紗罐11的這種構造的殼體20已由WO96/08658公開。
權利要求
1．離心罐式紡紗裝置，擁有一個紡紗殼，一只在紡紗殼的內部以高轉速轉動的離心式紡紗罐，以及一個設置在紡紗殼與離心式紡紗罐之間，以可轉動方式支承的離心外殼，它被回轉的離心式紡紗罐通過空氣摩擦帶動，其特征在于，離心式紡紗罐(11)與離心外殼(20)分別支承在磁力軸承(31、35以及18、19、41、45)內。
2．如權利要求1所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，用于離心外殼(20)的至少一只磁力軸承(18、19、41、45)被設計為永久磁性的磁力軸承。
3．如權利要求1所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，用于離心式紡紗罐(11)的磁力軸承(31、35)以及用于離心外殼(20)的磁力軸承(18、19、41、45)都被設計為永久磁性的磁力軸承。
4．如前述權利要求之一所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，在離心式紡紗罐(11)的端側分別設置一只永久磁性環(31′、35′)，它們對應于紡紗殼(16)上相應的永久磁性環(31″、35″)，其中面對面設置的永久磁性環(31′、31″以及35′、35″)磁極相互吸引地極化。
5．如前述權利要求之一所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，在離心外殼(20)的端側分別設置一只永久磁性環(41′、45′)，它們對應于紡紗殼(16)上相應的永久磁性環(41″、45″)，這里面對面設置的永久磁性環(41′、41″以及45′、45″)磁極相互吸引地極化。
6．如前述權利要求之一所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，用于離心式紡紗罐(11)的至少一個磁力軸承(31、35)擁有一套軸向的軸承調整裝置(34)，而且用于離心外殼(20)的至少一個磁力軸承(18、19)擁有一套經向的軸承調整裝置(24)。
7．如權利要求3所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，用于離心外殼(20)的永久磁性的磁力軸承以(18、19)分別由一只固定在紡紗殼(16)內/上的永久磁性環(21)，以及一只設置在離心外殼(20)上的對應磁極環(22)組成。
8．如權利要求7所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，磁力軸承(18、19)分別包括兩只永久磁性環(21、21′)，其中永久磁性環(21)固定在紡紗殼(16)內/上，而構成了對應磁極環(22)的永久磁性環(21′)則設置在離心外殼(20)上。
9．如權利要求8所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，在磁力軸承(18、19)內面對面設置永久磁性環(21、21′)磁極互相排斥。
10．如權利要求7所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，除對應磁板環(22)之外，還提供一只薄壁鋼環(23)，它被固定在由非磁性材料制做的離心外殼內上。
11．如權利要求7所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，磁力軸承(18、19)的對應磁極環(22)直接由用鐵磁材料制做的離心外殼(20)構成。
12．如權利要求6所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，經向的軸承調整裝置(24)包括至少兩只偏心設置，流量可調的控制線圈(25)。
13．如權利要求12所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，控制線圈(25)互相垂直地設置。
14．如權利要求4所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，經向的軸承控制裝置(24)擁有三只最好錯開120°設置的控制線圈(25)。
15．如權利要求6所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，用于離心式紡紗罐(11)的軸向軸承調整裝置(34)擁有一只流量可調的環形控制線圈(38)。
16．如權利要求1所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，離心式紡紗罐(11)擁有一個直徑縮小的頸狀區(30)，以及一個被離心外殼(20)包圍的紡紗區(39)，其中在頸狀區(30)內設置一套電磁的單獨驅動裝置(28)。
17．如權利要求13所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，電磁的單獨驅動裝置(28)被設計為永久磁性的同步電機。
18．如前述權利要求之一所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，用于離心式紡紗罐(11)的磁力軸承(31、35)一方面設置在頸狀區(30)的邊棱上，另一方面設置在紡紗區(39)的邊棱上，并且分別擁有兩只面對面設置的永久磁性環(31′、31″以及35′、35″)。
19．如前述權利要求之一所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，離心外殼(20)擁有具有構造特點的殼體，最好擁有孔洞。
20．如前述權利要求之一所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，離心外殼(20)與紡紗殼(16)之間的經向距離，以及離心外殼(20)與離心式紡紗罐(11)之間的經向距離分別約為2mm。
21．如前述權利要求之一所述的離心罐式紡紗裝置，其特征在于，采用一只格拉姆(Gramme)線圈用于軸承調整。
全文摘要
本發明涉及一種離心罐式紡紗裝置(2),它帶有一只紡紗殼(16),一只位于紡紗殼內,以高轉速回轉的離心式紡紗罐(11),以及一個設置在紡紗殼與離心式紡紗罐之間,以可轉動方式支承的離心外殼(20),它被正在回轉的離心式紡紗罐(11)通過空氣摩擦帶動。根據本發明,不僅離心式紡紗罐(11),而且離心外殼(20)都無接觸地支承在磁性軸承(31、35以及18、19)內。
文檔編號D01H1/08GK1230232SQ97197742
公開日1999年9月29日 申請日期1997年8月26日 優先權日1996年9月13日
發明者K·科爾策, J·K·弗雷梅雷伊 申請人:W·施拉夫霍斯特公司, 于利奇研究中心有限公司