用于在高转子转速下运行的自由端纺纱装置的纺纱转子的制作方法

本发明涉及一种用于在高转子转速下运行的具有转杯的自由端纺纱装置的纺纱转子，转杯包括转子底部以及开口并且具备设计为纤维滑动壁的环形的壁部分。

背景技术：

众所周知且在许多专利文件中有详细描述，自由端纺纱装置的纺纱转子通常包括用于支撑和驱动纺纱转子的转子轴，以及设在转子轴上以生产纱线的转杯。

在以高转子转速运行的自由端纺纱装置中，例如大于130000/分钟，纺纱转子逐渐配备独立驱动器且以磁性方式安装。

在此类单电机驱动的纺纱转子中，转子轴通常也设计成两部分，即：转子轴由其上固定有转杯的前部，和包含驱动器转子侧组件和纺纱转子的磁性轴承的后部组成。

在纺纱操作中，两个转子轴部件通过耦合装置相互连接，且必要时可彼此拆分。

在每次纺纱中断后，这些转子需重新加速至其运行速度，且此类现代自由端纺纱机的运行速度，如上所述可大于150000/分钟，使自由端纺纱装置的转动件具有尽可能低的惯性矩，即纺纱转子制造得尽可能轻是有利的。

现代自由端转子纺纱机的高运行速度因此对纺纱转子提出了非常高的要求，涉及径向偏转和支承，以及它们的速度性能。

在DE19910277B4中，描述了现代自由端纺纱机所使用的并且被相应设计为用于高运行速度的纺纱转子。

所述已知纺纱转子包括转杯，其由固体材料以转动方式制成并具有空气动力学优化设计的外表面。所述纺纱转子的转杯具有环形壁部分，其设计为壁部分的厚度从转杯开口沿转子底部方向逐渐略有增加。

所述纺纱转子的转子底部被设计为使得转子底部的横截面从外向内增厚。这表示此类纺纱转子在中间的连接环圈区域具有最大厚度，其中转子轴的前部安装于此处。

在实践中，此类纺纱转子也有高效的特点，然而在纺纱转子速度非常高的情况下， 由于所产生的离心力而在转杯区域内通常产生大的材料应力。

以非常高的运行速度运行且有高效特点的纺纱转子也从DE10 2005 021 920 A1和DE10 2007 007 260 A1中已知。

上述文献中描述了不同的接合方式，借助其在由单个电机驱动且以磁性方式安装的纺纱转子中，转杯能可靠连接至相应的转子轴部件。

上述纺纱转子的转杯特点是具有重量优化结构，其中转子轴设计成两部分。

这表示在这些已知纺纱转子中，第一转子轴部件包括纺纱转子驱动器和纺纱转子轴承的转子侧部件，而转杯固定在第二转子轴部件上，其必要时可更换地安装在第一转子轴部件上。

根据DE10 2005 021 920 A1，例如转子轴的前部分和相对薄壁的转杯包括连接机构，其通过设计成铸件的连接元件至少部分地铸造。在冷却状态下，铸件则在前转子轴部件和转杯之间形成形状配合的连接。

在DE10 2007 007 260 A1中描述了接合方式，其中纺纱转子的薄壁转杯可通过粘结直接或间接地以抗旋转方式连接至前转子轴部件。

通过这样的粘结以相对简单的方式，相比于之前传统的连接方式，实现了重量上的显著减少，使以该方式生产的纺纱转子相对较轻，并因此可有效地加速和制动。

根据本发明，通过使用粘结所实现的纺纱转子的惯性力矩的减小不仅对纺纱转子的加速行为有积极作用，而且纺纱转子重量的减轻也导致能量消耗的减少，这在具有多个工位的纺纱机中导致每台机器节能明显。

如上所述，在此类纺纱转子中，尤其是在非常高的转速下，转杯的材料承受高的材料应力。

为了防止在出现离心力时转杯材料过载，因此，在实践中此类纺纱转子的运行速度应限制在例如150000/分钟。

由EP0 154 358 A2也已知纺纱转子，其转杯通过非切削成形生产。在这些已知纺纱转子中，冷轧薄钢板用作转杯的原料，其通过合适的工具形成为转杯。

这样由非切削方式成形生产的转杯，风险在于，因纺纱转子的高速度使得高的离心力可能会导致转杯的变形，此类纺纱转子的转杯在转杯的开口区域还具有加强件。

加强件因此可设计成布置于转杯开口区域的翼缘，或者环，其在转杯开口区域中配置到转杯的外圆周上。

同样在所述纺纱转子中，为防止因所产生的离心力引起转杯材料过载而限制此类纺纱转子的运转速度。

技术实现要素：

在上述现有技术的基础上，本发明的目标在于开发耐速的纺纱转子，即，借助该纺纱转子可轻松且可靠地达到大于150000/分钟的高的转速。

根据本发明，所述目标通过一纺纱转子实现，该纺纱转子特征在于，转杯在转子底部和环形壁部之间的过渡区内具有背离转杯开口的支撑环圈。转子底部优选具有连接环圈以固定转子轴。另选地，转子底部可与转子轴设计成一体的。此外，环形壁部分可优选设计成具有薄壁，该薄壁的壁厚小于1.5mm。通过这种方式，纺纱转子的惯性力矩可有利减少。

在大量实验中，尤其使用有限元分析，表明了在根据本发明设计的纺纱转子中在高的转子速度下出现的最大材料应力明显低于现有技术中已知的纺纱转子。

这表示根据本发明的纺纱转子的设计具有的优点在于，借助此类纺纱转子可以在纺纱转子中无危险材料应力变形的情况下轻松且可靠地实现大于150000/分钟的转子速度。

在优选实施方式中，支撑环圈设计成旋转对称的环。通过该配置，在纺纱转子运行期间可通过支撑环圈保证不产生单侧的离心力(其可导致转杯的额外的材料应力)。

优选地，支撑环圈具有大致三角形的截面区域，并且在转杯底部的后侧形成一体。

通过具有三角形截面区域的这种支撑环圈，可以使得即使在非常高的转子速度下纺纱转子的危险区域内的材料应力被保持在可接受的限度内。纺纱转子因支撑环圈引起的重量上的增加以及由此其惯性力矩只轻微变化。

在优选实施方式中，支撑环圈的深度小于转杯长度的1/3。这意味着在实际中支撑环圈的深度优选在2mm和5mm之间。

通过具有这种尺寸的支撑环圈，保证了纺纱转子现在即使在大于150000/分钟的速度下也可靠操作，其中与此同时纺纱机的能量消耗可保持在可接受的范围内。

附图说明

参照图中所示的实施例，下面详细解释本发明。

其中：

图1示意性示出具有单电机驱动且以磁性方式安装的纺纱转子的自由端纺纱装置的侧视图，

图2示出了具有由两部分组成的转子轴的单电机驱动的纺纱转子的立体图，其中根据本发明设计的转杯固定在转子轴的前部分上。

图3示出了根据本发明设计的转杯及其相应的转子轴前部分的侧视图和剖面图。

具体实施方式

图1所示为具有以磁性方式安装且由单电机驱动的纺纱转子3的自由端纺纱装置1。

此类自由端纺纱装置1已经广为人知，并例如在EP0972868A2中有相对详细描述。

此类自由端纺纱装置1分别具有一转子壳体2，纺纱转子3的转杯26在该转子壳体钟以高速旋转。

纺纱转子3在此优选由电动马达式的单独驱动器18驱动，并且以其转子轴4支承在磁性支承装置5的前部支承点27和后部支承点28处，该支承装置将纺纱转子3沿径向和轴向两个方向定位。

朝前敞开的转子壳体2在纺纱操作期间被可枢转安装的盖元件8封闭并且经由合适的空气管路10连接至负压源11，该负压源产生转子壳体2中所需的纺纱负压。

在盖元件8中，如已知地形成有所谓的通道板适配器12，其包括纱线抽出嘴13以及纤维引导通道14的出口区域。纱线抽出管15通常连接至纱线抽出嘴13。

在盖元件8(其以受限的方式可转动地绕枢轴16安装)上，还固定有开松辊壳体17。此外，盖元件8包括后轴承支架19、20，以支撑开松辊21或纤维带引入滚筒22。

开松辊21此时在其螺旋区域23内被回转的机器长度的切向带24驱动，而纤维带引入滚筒22的驱动器(未示出)优选通过蜗轮传动装置完成，其连接至机器长度的驱动轴25。

在另一实施方式中，开松辊21和/或纤维带吸入滚筒22当然也可通过独立驱动 器(例如步进式电机)驱动。

如上所述及图2放大所示，自由端纺纱装置1的纺纱转子3通过电动马达式独立驱动器18驱动，其转子侧组件由附图标记33表示。

为了在需要时方便拆卸此类纺纱转子3，尤其是承受更多磨损的转杯26，已知此类纺纱转子的转子轴4设计成两部分。

这表示转子轴4(如实施例中所示)包括后转子轴部件4A(配备有前支承点27和后支承点28的转子侧磁性支承组件)以及其上固定有转杯26的前转子轴部件4B。

例如在DE100 24 020 A1中详细解释地，固定有纺纱转子3的转杯26的转子轴部件4B，如需拆卸，通过抗旋转插接连接连接至转子轴部件4A。

也就是说，纺纱转子3的转杯26(以不可释放的方式连接至前转子轴部件4A)如图2所示，通过联结装置(整体由附图标记29表示)连接至后转子轴部件4B。

联接装置29包括例如磁装置32用于轴向固定部件4A，4B以及机械抗旋转装置35，36。

设计为相对薄壁结构的转杯26在其底部6的区域中具有含孔41的连接环圈7，被设计成连接螺栓的前转子轴部件4A优选通过压装固定在于其中。

转子轴部件4A优选至少在其端部由铁磁材料制成，并分成大致等长的两部分，优选为圆柱形导向部分38和被设计成外部多边形36的部分。

如图2也示出的，以管状构成的后转子轴部件4B，例如也通过压装方式，固定接收管34，其具有抗旋转的内部多边形35以及永磁体插装件32。转子轴部件4B还具备圆柱形孔37，其在安装状态下与前转子轴部件4A的导向部分38对应。

尤其如图3所示，转杯26通常有前开口30、起始于开口30转向后部且用作纤维滑动壁的壁部31和其上形成有连接环圈7的转子底部6。

转杯26整体设计成相对薄壁的组件，且在壁部31区域中具有几乎恒定的壁厚，而在转子底部6的区域中壁厚由外向内递增。

如上所述，转子底部6上一体形成有连接环圈7，其具有用于接收前转子轴部件4B的孔41。也就是说，设计为连接螺栓的前转子轴部件4B优选通过压装方式固定在连接环圈7的孔41中。

转杯26在位于壁部31和转子底部6之间的连接区域中还具有根据本发明的支撑环圈9，该支撑环圈背离转杯的开口。

上述支撑环圈9有利地设计成旋转对称的环，并具有大致三角形的横截面(Q)。

如图2和图3所示，支撑环圈9在转杯26的转子底部6的后侧39上一体形成，并且优选具有深度(T_sk)，该深度小于转杯26的长度(L)的1/3。实践中，支撑环圈9的深度(T_sk)优选在2mm和5mm之间。