專利名稱：具有用于紡紗轉子的空氣靜力徑向軸承的開端紡紗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有紡紗轉子和所使用的空氣靜力徑向軸承的開端紡紗裝置，該紡紗轉子的軸通過一個在軸承裝置與軸之間設有的空隙的空氣靜力徑向軸承在縱向上對其支承。
可是在開端紡紗裝置的動轉過程中有時出現(xiàn)不平滑的工作狀態(tài)，即在軸和徑向軸承支承面之間出現(xiàn)接觸。這種粗糙的接觸工作狀態(tài)例如是由于在紡紗轉子中的不平衡和已磨損的傳動皮帶，或者在傳動皮帶中的粘合部分造成的。但是在軸的支承面與徑向軸承的支承面之間的接觸不意味著是一種必然的故障?；蛘咴摽諝忪o力徑向軸承在接觸時已經損壞而不能使用。
此任務由權利要求1的特征部分來解決。
按照權利要求1，在由紡紗轉子的支承面和徑向軸承的支承面的偶合中，至少一個支承面是由聚酰亞胺或者芳族聚酰胺材料制成的。這種耐高溫的塑料在支承面上使用實現(xiàn)了在紡紗轉子偏轉時和兩個支承面接觸時的一種彈性阻尼，因此，在轉子軸安裝在徑向軸承上時在徑向軸承中不會導致轉子硬沖撞，以及軸或軸承受到損壞。例如可使用芳族聚酰胺或者芳族聚酰胺，例如純的或者如纖維的聯(lián)接材料，在市場可買到的商標名稱為的凱芙拉(keulan)。
由于采用了聚酰亞胺和芳族聚酰胺材料，在徑向軸承得到了材料偶合，這種偶合具有很小的磨擦系數(shù)和對溫度不敏感性以及對機械負荷的較高的承載能力?？晒┲С忻媸褂糜纱司痛_定了一種具有高強度和高延伸性材料的徑向軸承和支承面。除了有合適的磨擦性能之外，還可以實現(xiàn)特別合適的較高的機械承載能力，特別是由于聚酰亞胺或者芳族聚酰胺材料的耐磨擦性顯著地減小了在紡紗轉子支承面的徑向軸承支承面之間的機械接觸的負面效果。
此外，這種支承材料不僅在運轉時而且例如在紡紗轉子裝入徑向軸承時的機械載荷的情況下，和在支承面之間的空隙僅允許是一個最小的縫隙的情況下能毫無問題的承受住。因此減少了加工誤差和改善了該結構。當一個或兩個支承面具有相應作用的聚酰亞胺或芳族聚酰胺的涂層時也具有上述優(yōu)點。
此外，這種材料很適宜加工，這是由于在制造時能保證維持尺寸公差，這就有助于改善軸承的耐久性，因為按照設計參數(shù)則可以簡單和可靠地實現(xiàn)精密加工。
由于紡紗轉子的極度的持久負荷，而聚酰亞胺和芳族聚酰胺材料具有高耐磨性且提高了對磨擦的抗損耗性能，因此在紡紗轉子的支承面上使用這種材料是有利的，該支承面也可以這樣構成即該支承面可以從紡紗轉子上拆開，并可以用一個新的涂層或者一個新的支承裝配件代替。通過可重復拆卸的固定支架作為可拆換的部件來設置一個支承徑向軸承面的嵌入件，在該徑向軸承的支承面上使用前述的材料是有利的。
在本發(fā)明的徑向軸承的優(yōu)選結構中填充了一種聚酰亞胺或芳族聚酰胺的配料，特別有利的是由石墨、聚四氟乙烯、鉬硫化物或者由它們的混合物制成。同時，該配料的組分最適合的重量百分比是在10-45％之間，最好是大于20％。由于支承材料取得了較低的磨擦系數(shù)，進一步減少了在支承面之間的機械接觸中的磨損。關于適合的支承面材料的使用也全面記載在專利申請DE-10014861。
在使用一種多孔材料作為支承面時，由支承面背面過來的壓縮空氣通過材料中的多孔通道被導入支承面之間的支承空隙中。該多孔材料保證均勻分布的空氣供應，不需對支承面材料進一步加工。例如由聚酰亞胺粉末制成的多孔材料可以與前述配料一起燒結，或者不與配料一起燒結。同時，該多孔材料的使用如用來調節(jié)在空隙中的空氣流動的節(jié)流裝置。關于多孔材料和節(jié)流裝置的性能全部記載在專利申請DE-10062106中。該專利申請DE-10062106引入本申請案中作為參考。
對于在多孔材料中的多孔通道的替換和另選方案是在一個或兩個支承面上設有多個孔，通過這些孔將背面過來的空氣導入空隙中。為了使空隙中的空氣均勻分布，這些孔的出口最好是在軸向和園周方向相互錯位地設置。此外，如果將微孔作為孔來使用，就可以通過微孔向空隙中精密調整空氣流入量。另外，微孔的空氣容積是最小的，以致當轉軸在徑向軸承的方向偏轉過程中，后退的或者壓縮的空氣不可能擠回到微孔容積中。這就大大地提高了軸承的剛度。此外，微孔的布置和它們在支承面上的平面分布也同樣全部記載在DE-10062106中。
為了進一步提高徑向軸承的壽命，兩個運轉面應用材料偶，其中一個支承面的材料為硬質材料或硬質材料層，所以在對立支承面接觸時也含有聚酰來胺或芳族聚酰胺，幾乎沒有磨損發(fā)生。
按照此種結構形式，除了徑向軸承之外也將軸向軸承如空氣靜力軸承一樣在軸向軸承裝置與紡紗轉子的軸端之間設置一個空隙。在軸向軸承裝置與軸端或者在該軸端上的對置的軸承裝置之間形成的支承面偶合(例如一個圓盤)是對應于在紡紗轉子的支承面與徑向軸承的支承面之間的支承面偶合而設置的。因此，也在軸向軸承中取得了一種具有高工作壽命的無潤滑劑的支承。此外，空氣靜力軸向軸承的結構同樣全部記載在DE-10062106中。
在

圖1所示的轉子軸支承件的實施例中，在軸向軸承6方向作用的軸向力由稍微傾斜的、運行在軸3上的傳動皮帶4傳遞。其中該傳動皮帶4在與軸3的軸線不是90角而是在一個極微小的角度下運行。在圖1中所示的軸3的旋轉例如用其上部進入圖面而用其下部由圖面向外轉出，這樣，重直于圖面方向(前視方向)的傳動皮帶4稍微向右運行。可替換的方案是，作用在軸向軸承6方向的軸向力可通過一個在傳動皮帶4的安裝部位上的軸3的小角度錐形結構來實現(xiàn)。其中錐體是在圖面中由左向右加大。
在徑向軸承5的徑向軸承箱7中安裝了一個繞軸3旋轉的軸承套筒8。在該軸承套筒8的背面，也就是現(xiàn)在與軸承套筒8相對面的空隙9的側面構成環(huán)繞轉子軸3的、在徑向軸承箱7中運轉的壓縮空氣室10。該壓縮空氣室10通過一個沒有表示的、而在軸向延伸的空氣通道聯(lián)接，而且它又與一個壓縮空氣供應裝置相聯(lián)，以便將壓縮空氣供給至壓縮空氣室10中并導入空隙9中。
在軸承套筒8中形成在徑向延伸的微孔11，這些微孔11由于它的很小的截面在圖1中均只畫成直線表示。為了保證壓縮空氣向空隙中均勻輸入，所以這些微孔11是在軸向彼此交錯地設置。為了顯示微孔11，在圖1中畫出了一個截面?？墒?，實際上這些微孔11也是在圓周方向上相互交錯地并沿著軸承套筒8的內表面上分布而設置的。
該軸承套筒8主要是由聚酰亞胺或者芳族聚酰胺制成的，特別是為了保證在軸承套筒8的矩陣式結構中的一種具有很小磨擦的應急運轉特性，在上述的材料中加入用于減小磨擦的配料，如聚四氟乙烯或者石墨。
在軸向軸承6的圓柱體12的前端可替換地安裝一個支承板13。該支承板13由與軸承套筒8同樣的材料制成，并同樣地具有在軸向上朝向軸3延伸的微孔11。
圖2所示是通過軸承套筒8的支承面及其內部形成微孔11的部分截面。這些下面將要說明的微孔11采用了與該支承面中的微孔11相對應的軸向軸承6或30和22的支承板13或32和26。在鄰近壓縮空氣室10的軸承套筒8的背面微孔11的截面是被擴大了。擴大了的范圍的直徑大于100微米，最好是大于1mm，以便微孔11的擴大范圍可以用一種通用工具鉆削和加工。微孔11與空隙9鄰接部分具有一個100微米以下的截面，并用一種特別的方法如用激光鉆孔加工。在變窄的范圍的直徑具有10至80微米，最好是20至50微米。由于只是鄰近空隙9的微孔范圍部分是薄的，必須僅在軸承套筒8的小的深度范圍中設置微孔。具有變窄截面的微孔深度可以設在由50微米至3mm的范圍。盡管在持續(xù)工作時軸承套筒8在軸3的一側出現(xiàn)了損壞，在變窄的直徑截面的深度上可經久不變，以致即使軸承套筒8萬一出現(xiàn)了損壞，空氣流可以通過變窄范圍的截面導入。因此，可以精確地確定流入空隙9中的空氣量。與之相當?shù)囊策m用于支承板32和支承片26(見后)。
圖3所表示的是紡紗轉子1的軸向軸承的第二實施例。轉子盤2和與轉子盤2鄰近的徑向軸承5以及具有傳動皮帶4的傳動裝置與圖1中的結構相同。在后面的空氣靜力軸承20形成一個徑向軸承21和第一個軸向軸承22。在徑向軸承21的一個槽中裝入一個軸承管筒23，在其背面位于軸承箱24中設有在圓周方向形成上環(huán)行走向的壓縮空氣室25。在軸3徑向上朝向的微孔11與前述的說明相同。
在軸承箱24的后端裝入一個支承片26，它對應于如支承板13或軸承套筒8或23。在軸承箱24中設有多個同心的、環(huán)形的壓縮空氣室27。向它們供應壓縮空氣并由它們通過支承片26中的微孔11將壓縮空氣導入空隙28中。在軸3的后端粘上一個陶瓷盤29，最好是碳化硅盤，它用來作為支承片26的反向支承面。通過第一個軸向軸承22在轉子盤2的方向在軸3上承受一軸向力。
與陶瓷盤29的后端相對地設置第二軸向軸承30。該第二軸向軸承30承受一個軸向力，該力作用在第二軸承的方向上。因此軸3被確定在軸線的方向上，以使它不能移動。在此實施例中轉子盤2最好是以可重復拆卸的方式與軸3聯(lián)接，以便使不能替換的軸3可以被替換。
通過支承板32中的微孔11將壓縮空氣導入第二軸向軸承30的空隙31中。壓縮空氣經過一個壓縮空氣室33輸送到支承板32的背面。
為了提高紡紗轉子1的工作壽命，在其軸3上至少在面對支承面的范圍上涂敷一個碳化硅層34。如圖1所示的是，該碳化硅層34設置在前、后徑向軸承5的范圍內(以及后面的徑向軸承21)并與支承套筒8(和23)的表面相對地設置。此外，在第一實施例的情況下，軸3的后端涂敷一個碳化硅層34。在圖3所示的軸向軸承的第二實施例中，該陶瓷盤29可用一個低回轉質量的圓盤替換，盤上涂敷了一個陶瓷層，最好是用碳化硅層。
權利要求
1.一種具有一紡紗轉子(1)的開端紡紗裝置，其軸(3)通過具有一個在徑向軸承(5、31)與軸(3)之間的空隙(9)的一個空氣靜力徑向軸承(5、21)在徑向來支承，同時該紡紗轉子(1)的支承面(34)與該徑向軸承(5、21)的支承面(8、23)共同工作，其特征在于該紡紗轉子(1)的支承面(34)和/或該徑向軸承(5、21)的支承面(8、23)是由一種聚酰亞胺或者芳族聚酰胺的材料制成。
2.按照權利要求1所述的開端紡紗裝置，其特征在于該種材料主要是使用聚酰亞胺或者芳族聚酰胺，和一種配料。
3.按照權利要求2所述的開端紡紗裝置，其特征在于聚酰亞胺或者芳族聚酰亞胺被摻入石墨、聚四氟乙烯(PTFE)、硫化鉬(MoS2)或者一種由它們組成的混合物。
4.按照權利要求3所述的開端紡紗裝置，其特征在于該配料的摻入組分大于20％。
5.按照前述權利要求之一所述的開端紡紗裝置，其特征在于該徑向軸承(5、21)或者紡紗轉子(1)的支承面(34、8、23)是由一種多孔材料制成的。
6.按照前述權利要求之一所述的開端紡紗裝置，其特征在于該支承面(8)具有多個用來流通空氣的孔(11)。
7.按照權利要求6所述的開端紡紗裝置，其特征在于這些孔(11)是平面分布的。
8.按照權利要求7所述的開端紡紗裝置，其特征在于這些孔(11)在軸向上和在圓周方向上相互交錯地設置。
9.按照權利要求6、7或8所述的開端紡紗裝置，其特征在于至少一部分孔(11)是微孔。
10.按照權利要求9所述的開端紡紗裝置，其特征在于該微孔的截面至少在出口邊的范圍內朝向出口邊擴大，和/或至少在進口邊的范圍內朝向進口邊擴大。
11.按照前述權利要求之一所述的開端紡紗裝置，其特征在于流入空隙(9)中的空氣經過一個節(jié)流裝置。
12.按照權利要求11所述的開端紡紗裝置，其特征在于該節(jié)流裝置是由一種多孔性材料制成的。
13.按照權利要求11或者12所述的開端紡紗裝置，其特征在于該節(jié)流裝置設有一些用來調節(jié)向空隙(9)導入的空氣量的微孔。
14.按照權利要求13所述的開端紡紗裝置，其特征在于該微孔的出口邊與空隙(9)鄰接。
15.按照前述權利要求之一所述的開端紡紗裝置，其特征在于兩個支承面(34；9、23)產生一個低磨擦的材料偶合。
16.按照權利要求15所述的開端紡紗裝置，其特征在于在材料的偶合中的一個支承材料是聚酰亞胺或者芳族聚酰胺，而另一個支承材料是一種硬材料或者一種硬材料層。
17.按照權利要求16所述的開端紡紗裝置，其特征在于所述的硬材料是一種陶瓷，最好是由碳化硅制成的陶瓷，或者是碳化硅。
18.按照前述權利要求之一所述的開端紡紗裝置，其特征在于該軸(3)后軸向至少在位于轉子盤(2)相對位置的軸(3)的端部由一個空氣靜力軸向軸承(6，22，30)支承。
19.用于開端紡紗裝置的一種紡紗轉子(1)的空氣靜力徑向軸承，其特征在于該徑向軸承(5、21)的支承面(8、23)是由聚酰亞胺或者芳族聚酰胺的材料制成的。
20.按照權利要求19所述的空氣靜力徑向軸承，其特征在于該支承面(8、23)是按照權利要求1至17中之一構成的。
21.用于開端紡紗裝置的紡紗轉子(1)的空氣靜力徑向軸承的紡紗轉子軸(3)，其特征在于該紡紗轉子(1)的支承面(34)是由聚酰亞胺或者芳族聚酰胺材料制成的。
22.按照權利要求21所述的空氣靜力徑向軸承的紡紗轉子軸(3)，其特征在于該支承面(34)是按照權利要求1至17之一構成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有紡紗轉子(1)的開端紡紗裝置,其軸(3)通過一個具有在支承裝置與軸(3)之間的一個空隙(9)的空氣靜力徑向軸承(5)被徑向支承,和一個為此的空氣靜力徑向軸承。按照本發(fā)明該開端紡紗裝置還構成了:紡紗轉子(1)的支承面和/或徑向軸承(5)的支承面是由一種聚酰亞胺或者凱芙拉(keular)制成的。盡管萬一出現(xiàn)了支承面的接觸,徑向軸承的工作壽命由此還是顯著地提高了。
文檔編號F16C33/20GK1369582SQ0210502
公開日2002年9月18日 申請日期2002年2月10日 優(yōu)先權日2001年2月10日
發(fā)明者R·潘恩, B·斯湯 申請人:呂特·英格爾紡織機械制造股份公司