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WO2002012603A2 - Galetteneinheit - Google Patents

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Publication number
WO2002012603A2
WO2002012603A2 PCT/EP2001/008953 EP0108953W WO0212603A2 WO 2002012603 A2 WO2002012603 A2 WO 2002012603A2 EP 0108953 W EP0108953 W EP 0108953W WO 0212603 A2 WO0212603 A2 WO 0212603A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
ring
drive shaft
godet
unit according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2001/008953
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2002012603A3 (de
Inventor
Dirk Zenzen
Dieter Zenker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Barmag AG, Barmag Barmer Maschinenfabrik AG filed Critical Barmag AG
Priority to AU2001293713A priority Critical patent/AU2001293713A1/en
Priority to EP01974097A priority patent/EP1352117A2/de
Priority to JP2002517878A priority patent/JP2004506145A/ja
Publication of WO2002012603A2 publication Critical patent/WO2002012603A2/de
Publication of WO2002012603A3 publication Critical patent/WO2002012603A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00—Cooling of bearings
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J13/00—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
    • D02J13/005—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass by contact with at least one rotating roll
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2340/00—Apparatus for treating textiles
    • F16C2340/18—Apparatus for spinning or twisting

Definitions

  • the invention relates to a godet unit for conveying and guiding a running thread according to the preamble of claim 1.
  • Such godet units are known for guiding individual threads or groups of threads in spinning systems and. promote, for example, to withdraw the thread or threads from a spinneret or, for example, to stretch the thread or threads.
  • the godets are generally equipped with a single drive, which drives the drive shaft connected to a godet jacket.
  • the drive shaft is usually mounted in an area between the godet casing and the electric drive, as is known, for example, from DE 37 01 077.
  • a further godet unit is known from US Pat. No. 4,822,972, in which the drive shaft is mounted in a carrier via at least one roller bearing.
  • the carrier has a plurality of cooling channels, which in particular cool the outer region of the rolling bearing.
  • Such a design essentially absorbs and dissipates the heat given off by the outer ring of the roller bearing on the carrier by the cooling medium.
  • this only increases the problem of differential temperatures between the inner ring and the outer ring of the rolling bearing.
  • the bearing shaft of the drive shaft is essentially heated on the one hand by the bearing friction within the rolling bearing and on the other hand by the amount of heat supplied from the outside.
  • the heat generated by the bearing friction reaches the inner ring and the outer ring of the rolling bearing evenly or unevenly, depending on the design conditions.
  • the heat supplied from outside reaches the rolling bearing depending on the place of origin and the heat conduction within the godet unit. It is known that the electric drive of the drive shaft leads directly to heating of the drive shaft.
  • the heat dissipation from the drive shaft is now preferably provide clock to the con-, so that in particular an additional 'amount of heat is conducted in-the inner ring of the bearing.
  • the godet unit has a means for directly cooling the inner ring. This essentially maintains a uniform operating temperature between the outer ring and the inner ring of the rolling bearing. The influence of external heating is essentially kept away from the rolling bearing, so that a very precise design of the rolling bearing is possible.
  • the means for cooling the inner ring can be designed particularly advantageously as a heat sink which is in heat-transferring contact with the inner ring of the rolling bearing.
  • the heat sink is arranged next to the roller bearing and extends at least radially over a partial circumference of the inner ring. This enables a uniform and continuous heat transfer and heat dissipation.
  • the heat sink is preferably designed as an annular cooling ring which is attached to the circumference of the drive shaft next to and / or below the inner ring.
  • the heat sink is formed in two parts from a cooling ring and a cooling fin carrier.
  • the cooling ring is attached to the circumference of the drive shaft and is connected in such a heat-transferring manner to the cooling fin carrier attached to the carrier that the cooling ring can rotate with the drive shaft relative to the cooling fin carrier.
  • the heat sink is advantageously designed with cooling fins.
  • cutouts in the cooling fins result in a turbulent cooling air flow which is advantageous for cooling being generated when the cooling ring rotates with the drive shaft.
  • the design of the bearing cooling according to the invention is not only limited to godet units with one bearing.
  • the coolant assigned to the roller bearings can achieve a relatively high constancy of the preload force.
  • the disadvantage that temperature differences between the inner ring and the outer ring of the rolling bearing causes a change in the angular position and thus the preload force in the case of inclined rolling bearings can be avoided.
  • the direct heat dissipation on the inner ring of the rolling bearing prevents a change in the angular position, so that the axial preload remains essentially unchanged.
  • the cooling bodies are preferably mounted on the sides of the inner rings facing outside the bearing bore, preferably on the side of the rolling contact between the rolling body and the inner ring.
  • the heat sink facing the drive side can advantageously be flushed with a cooling fluid, preferably with a cooling air that is generated by a cooling fluid generator on the drive side.
  • Cooling fluid generators of this type are primarily used for cooling the electric drive.
  • the cooling air or a cooling fluid can also advantageously be conducted via cooling channels to the cooling body attached to the projecting side of the godet unit.
  • the godet unit according to the invention is particularly suitable for heating the threads guided on the godet jacket.
  • a heating means is provided for heating the godet casing, which is arranged in an annular space formed between the godet casing and the drive shaft.
  • the heat dissipated inwards to the drive shaft is advantageously absorbed and emitted via the heat sinks directly on the inner ring of the roller bearings.
  • FIG. 1 schematically shows a longitudinal section through a first exemplary embodiment of the godet unit according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a longitudinal section through an embodiment of a heated godet unit.
  • a longitudinal section through a godet unit according to the invention is shown schematically.
  • the godet unit consists of a godet jacket 2.
  • the godet jacket 2 is pot-shaped and placed over a drive shaft 1.
  • the projecting end of the drive shaft 1 is rotatably connected to an end wall 4 of the godet casing 2.
  • the godet casing 2 is held on the drive shaft 1 via the bracing element 5.
  • the drive shaft 1 is coupled to a drive 3.
  • the drive 3 is designed as an electric motor and drives the drive shaft 1 and thus the godet casing 2.
  • the drive shaft is supported by two roller bearings 6.1 and 6.2 arranged at a distance from one another.
  • a bearing bore 11 is made in a carrier 10 penetrated by the drive shaft 1, in which the roller bearings 6.1 and 6.2 are received.
  • the roller bearings 6.1 and 6.2 each have an inner ring 8, a rolling element 9 and an outer ring 7.
  • the roller bearings 6.1 and 6.2 are fitted in the bearing bores 11 in such a way that the outer rings 7.1 and 7.2 are held in the carrier 10 and the inner rings 8.1 and 8.2 sit on the drive shaft 1.
  • the bearing bores 11 are connected via an essentially concentric shaft bore made in the carrier 10.
  • the shaft bore is dimensioned such that an air gap forms between the carrier 10 and the drive shaft 11.
  • a cooling body 12.1 and 12.2 is assigned to each rolling bearing 6.1 and 6.2 as a coolant.
  • the heat sink 12.1 is formed by a cooling ring 13.1, which is attached directly next to the inner ring 8.1 of the rolling bearing 6.1 on the circumference of the drive shaft 1.
  • the cooling ring 13.1 and the inner ring 8.1 are in heat-conducting contact.
  • the cooling ring 13.1 is arranged directly on the side of the roller bearing 6.1 facing the projecting end of the drive shaft 1.
  • the cooling ring 13.1 has a heat-emitting opposite to its contact surface resting on the inner ring 8.1 Cooling surface.
  • a plurality of cooling ribs 14 are formed on the cooling ring 13.1 in such a way that they extend in the axial direction and surround the drive shaft 1 as rings with different diameters lying concentrically radially one behind the other.
  • the heat sink 12.2 is assigned to the rolling bearing 6.2 facing the drive side.
  • the heat sink is also designed as a cooling ring 13.2, which bears with a contact surface on the inner ring 8.2 and is attached to the circumference of the drive shaft.
  • the peripheral surface of the cooling ring 13.2 is designed as a cooling surface with a plurality of cooling fins 14.2.
  • the cooling fins are axially formed on the circumference of the cooling ring 13.2 in a disk-like manner.
  • the cooling fins 14.2 and part of the cooling ring 13.2 protrude outside the bearing bore 11 of the carrier 10 into the interior of the housing 15 slipped over the drive 3.
  • the housing 15 is attached to the carrier 10 and encloses the drive 3.
  • the housing 17 has on the closed end face, an opening through which the power supply to the drive 3 takes place via the line 16.
  • the drive shaft 1 is driven to rotate by the drive 3, in particular an electric motor.
  • the godet casing 2 rotates to guide one or more threads that lie against the circumference of the godet casing.
  • the cooling rings rotate in the bearing area of the drive shaft 1
  • the ffy lring is made of a material which is particularly characterized by a high thermal conductivity, such as aluminum or aluminum alloys.
  • the cooling ring 8 is therefore particularly well suited for the transport of thermal energy. Due to the molded cooling rib The amount of heat introduced into the cooling ring is released into the environment. This results in a heat transfer from the inner ring 8 at the contact surface of the cooling ring, so that the amount of heat introduced into the bearing ring by the drive shaft 1 is emitted directly to the cooling ring 13.
  • the cooling of the inner rings 8.1 and 8.2 thus prevents a significant temperature difference between the outer ring 7 and the inner ring 8 of the roller bearings 6 from occurring.
  • An operating temperature prevailing in the rolling bearing essentially depends on the bearing friction and the bearing forces.
  • the design of the heat sinks 12.1 and 12.2 for cooling the inner rings 8 of the roller bearings 6 is exemplary. Any other shape that makes contact with the inner ring 8 of the roller bearing 6 can be carried out. It is essential for the godet unit according to the invention that the heat introduced into the roller bearing from the outside can be dissipated directly in order to avoid possible temperature differences in the roller bearing.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a heated godet unit is shown in FIG. The components with the same function were given identical reference numbers.
  • the arrangement of the godet casing 2, the drive shaft 1, the drive 3, the carrier 10 and the housing 15 is essentially identical to the exemplary embodiment shown in FIG. 1. To avoid repetition, reference is made to the description of FIG. 1.
  • a hollow cylindrical heating support 17 is placed over the drive shaft 1 in the area within the godet casing 2 and attached to the support 10 with one end face.
  • a heating means 18 extending essentially over the length of the godet casing 2 is arranged on the circumference of the heating support 17.
  • the heating means 18 is preferably formed by electrical coils, which enable the godet casing 2 to be heated by induction.
  • the drive shaft 1 is supported by the roller bearings 6.1 and 6.2 in the carrier 10. Each of the roller bearings 6.1 and 6.2 is assigned a heat sink as a coolant.
  • the inner ring 8.1 of the roller bearing 6.1 is cooled by the cooling ring 13.1, which is constructed identically to the previous embodiment according to FIG. 1.
  • the roller bearing 6.2 is assigned a heat sink, which consists of a cooling ring 20 and a cooling fin carrier 22.
  • the cooling ring 20 is mounted on the side of the roller bearing 6.2 facing the drive on the circumference of the drive shaft 1 such that an end face of the cooling ring 20 is in contact with the inner ring 8.2 of the roller bearing 6.2.
  • the cooling fin carrier 22 is fastened to the carrier 10.
  • the cooling fin carrier has congruent cooling webs 23 at the level of the incisions of the cooling ring 20, which protrude into the incisions of the cooling ring 20, so that the cooling webs 21 of the cooling ring 20 and the cooling webs 23 of the cooling fin carrier 22 overlap without contact.
  • a thermal bridge is thus formed between the cooling ring 20 and the cooling fin carrier 22, which does not hinder the rotational movement of the drive shaft 1.
  • the cooling fin carrier 22 has a plurality of axially directed cooling fins 14 on the end face facing away from the carrier.
  • the cooling fins are ring-shaped or segment-shaped in order to realize the largest possible cooling surface on the cooling fin carrier 22.
  • a cooling fluid generator 19 is coupled to the electric motor 3, so that a cooling air flow can be generated, which flows around both the drive 3 and the cooling body 12.2.
  • a cooling air flow into the area of the godet casing can be made by appropriate air channels in the housing 15 and / or the carrier 10 lead to intensify the cooling of the rolling bearing 6.1 in cooperation with the cooling ring 13.
  • the design of the heat sink in the exemplary embodiment shown is also exemplary.
  • the invention is not limited to the fact that the inner ring of the rolling bearing is cooled by a cooling body in contact with the inner ring. Solutions are also shown, in which a cooling medium, for example a heat transfer fluid, is guided directly in the vicinity or through the inner ring of the rolling bearing.
  • the heat sink is replaced by a heat conduction system.
  • the contact area between the roller bearing and the heat sink is not limited to the inner ring of the roller bearing.
  • An expansion of the contact surface at least to a partial area of the outer ring of the rolling bearing is possible without major problems.
  • larger differential temperatures between the inner ring and the outer ring but on the other hand, an overall reduction in the operating temperature of the rolling bearing can be achieved.
  • a change can also be carried out in such a way that the heat sink essentially only in heat-conducting contact with the outer ring of the roller bearing stands.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Galetteneinheit zum Fördern und Führen zumindest eines laufenden synthetischen Fadens beschrieben, bei welcher ein topfförmiger Galettenmantel mittels einer Antriebswelle mit zumindest einem Wälzlager auskragend an einem Träger gelagert ist. Die Antriebswelle ist mit einem elektrischen Antrieb verbunden. Um eine Erwärmung des Wälzlagers über die Antriebswelle zu vermeiden, ist erfindungsgemäss ein Mittel zur Kühlung des an der Antriebswelle angebrachten Innenringes des Wälzlagers vorgesehen, so dass eine Vergleichmässigung und Einhaltung der Betriebstemperaturen zwischen dem Aussenring und dem Innenring im Wälzlager erfolgt.

Description

Galetteneinheit
Die Erfindung betrifft eine Galetteneinheit zum Fördern und Führen eines laufen- den Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Galetteneinheiten sind bekannt, um in Spinnanlagen einzelne Fäden oder Gruppen von Fäden zu führen und. fördern, um beispielsweise den Faden bzw. die Fäden von einer Spinndüse abzuziehen oder beispielsweise den Faden bzw. die Fäden zu verstrecken. Hierbei sind die Galetten allgemein mit einem Einzelantrieb ausgerüstet, welcher die mit einem Galettenmantel verbundene Antriebswelle antreibt. Üblicherweise ist die Antriebswelle in einem Bereich zwischen dem Galettenmantel und dem elektrischen Antrieb gelagert, wie beispielsweise aus der DE 37 01 077 bekannt ist.
Aufgrund der heute üblichen hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten von deutlich über 1.000 m/min werden sehr hohe Antriebsdrehzahlen erreicht. Diese hohen Belastungen führen neben der durch die Lagerreibung bedingte Erwärmung des Lagers auch zu einer relativ hohen Wärmeenergie in dem elektrischen Antrieb. Hierbei ergibt sich das Problem, daß ein wesentlicher Anteil der Wärmeenergie des elektrischen Antriebs über die Antriebswelle in die Lager eingebracht wird. Diese Erscheinung führt zu einer ungewollten Temperaturdifferenz in den Wälzlagern, so daß der mit der Antriebswelle verbundene Innenring des Wälzlagers eine höhere Temperatur aufweist als der sich an einem Träger abstützende Außen- ring des Wälzlagers. Daraus resultiert eine unerwünschte Schwankung der Lagervorspannung. Dieses Problem tritt bei Galetteneinheiten, bei welchen der Galettenmantel beheizt ist, noch stärker in Erscheinung, da die durch die Antriebswelle übertragene Wärmeenergie sich wesentlich erhöht. Bei der bekannten Galette ist die Lagerbohrung direkt in die als Gehäuse ausgebildete Maschinenwand des Maschinengestells eingebracht. Diese Anordnung ist jedoch nicht geeignet, um Überhitzungen der Wälzlager zu verhindern.
Aus der US 4,822,972 ist eine weitere Galetteneinheit bekannt, bei welcher die Antriebswelle über zumindest ein Wälzlager in einem Träger gelagert ist. Der Träger weist mehrere Kühlkanäle auf, die insbesondere den Außenbereich des Wälzlagers kühlen. Durch eine derartige Ausführung wird im wesentlichen die von dem Außenring des Wälzlagers an dem Träger abgegebene Wärme von dem Kühlmedium aufgenommen und abgeführt. Damit erhöht sich jedoch nur das Problem der Differenztemperaturen zwischen dem Innenring und dem Außenring des Wälzlagers.
Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, eine Galetteneinheit zum Fördern und Führen zumindest eines laufenden Fadens der eingangs genannten Art mit einer Lagerkühlung auszubilden, die zum einen eine Überhitzung verhindert und zum anderen zu einer Nergleichmäßigung der Betriebstemperaturen innerhalb des Wälzlagers führt.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Während des Betriebes einer Galetteneinheit erfolgt die Erwärmung eines Lagers der Antriebswelle im wesentlichen einerseits durch die Lagerreibung innerhalb des Wälzlagers und andererseits durch die von außen zugeführte Wärmemenge. Die durch Lagerreibung entstehende Wärme gelangt dabei in Abhängigkeit von den konstruktiven Gegebenheiten gleichmäßig oder ungleichmäßig in den Innenring und den Außenring des Wälzlagers. Die von außen zugeführte Wärme ge- langt in das Wälzlager in Abhängigkeit von dem Ort der Entstehung sowie der Wärmeleitung innerhalb der Galetteneinheit. So ist bekannt, daß der elektrische Antrieb der Antriebswelle unmittelbar zu einer Erwärmung der Antriebswelle führt. Die Wärmeabfuhr von der Antriebswelle erfolgt nun bevorzugt an den Kon- taktstellen, so daß insbesondere eine zusätzliche' Wärmemenge in- den Innenring des Wälzlagers geleitet wird. Die Erfindung besitzt nun den Vorteil, daß eine über die Antriebswelle eingebrachte Wärmemenge sich nicht auf die Betriebstemperatur des Wälzlagers auswirken kann. Hierzu weist die Galetteneinheit ein Mittel zur unmittelbaren Kühlung des Innenringes auf. Damit wird eine gleichmäßige Betriebstemperatur zwischen dem Außenring und dem Innenring des Wälzlagers im wesentlichen eingehalten. Der Störeinfluß einer äußeren Erwärmung wird im wesentlichen von dem Wälzlager ferngehalten, so daß eine sehr genaue Auslegung des Wälzlagers möglich ist.
Besonders vorteilhaft läßt sich das Mittel zur Kühlung des Innenringes als ein Kühlkörper ausbilden, der mit dem Innenring des Wälzlagers in einem wärmeübertragenden Kontakt steht. Hierzu ist der Kühlkörper neben dem Wälzlager angeordnet und erstreckt sich zumindest radial über einen Teilumfang des Innenringes. Damit wird eine gleichmäßige und kontinuierliche Wärmeübertragung und Wärmeabfuhr ermöglicht.
Um gleichzeitig einen Anteil der in der Antriebswelle enthaltenen Wärme aufzunehmen und abzuführen, ist der Kühlkörper bevorzugt als ein ringförmiger Kühlring ausgebildet, der am Umfang der Antriebswelle neben und/oder unter dem Innenring angebracht ist.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausbildung des Kühlkörpers ist dieser zweiteilig aus einem Kühlring und einem Kühlrippenträger ausgebildet. Der Kühlring ist am Umfang der Antriebswelle angebracht und derart wärmeübertragend mit dem an dem Träger befestigten Kühlrippenträger verbunden, daß der Kühlring relativ zum Kühlrippenträger mit der Antriebswelle umlaufen kann. Der besonde- re Vorteil dieser Weiterbildung liegt darin, daß die wärmeabgebenden Flächen des Kühlkörpers damit wesentlich vergrößert und somit eine relativ hohe Wärmeabfuhr möglich ist.
Zur Wärmeübertragung zwischen dem sich drehenden Kühlring und dem stationären Kühlrippenträger sind vorteilhaft mehrere hervorragende Kühlstege an dem Kühlring und dem Kühlrippenträger derart angebracht, daß sie sich gegenseitig ohne Behinderung der Drehbewegung überlappen. Damit werden größtmögliche Übertragungsflächen geschaffen.
Um die wärmeabgebende Fläche des Kühlkörpers am Umfang zu vergrößern, ist der Kühlkörper vorteilhaft mit Kühlrippen auszubilden.
Insbesondere bei den am Umfang des Kühlringes angebrachten Kühlrippen führen Aussparungen in den Kühlrippen dazu, daß bei Rotation des Kühlringes mit der Antriebswelle eine für die Kühlung vorteilhafte turbulente Kühlluftströmung erzeugt wird.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Lagerkühlung ist nicht nur auf Galette- neinheiten mit einem Lager beschränkt. Im Gegenteil lassen sich insbesondere bei gelagerten Antriebswellen, bei welchen zwei Wälzlager mit axialer Vorspannung vorgesehen sind, durch das jeweils den Wälzlagern zugeordnete Kühlmittel eine relativ hohe Konstanz der Vorspannkraft erreichen. Der Nachteil, daß Temperaturdifferenzen zwischen dem Innenring und dem Außenring des Wälzlagers bei schräg gestellten Wälzlagern eine Veränderung der Winkelstellung und damit der Vorspannkraft hervorruft, kann vermieden werden. Insoweit verhindert die unmittelbare Wärmeabfuhr an dem Innenring des Wälzlagers eine Veränderung der Winkelstellung, so daß die axiale Vorspannung im wesentlichen unverändert bleibt. Um zu verhindern, daß keine gegenseitige Beeinflussung der Kühlung der Wälzlager eintritt, sind die Kühlkörper bevorzugt auf den nach außerhalb der Lagerbohrung hingewandten Seiten der Innenringe vorzugsweise auf der Seite des Wälzkontaktes zwischen dem Wälzkörper und dem Innenring angebracht.
Insbesondere der zur Antriebsseite hingewandte Kühlkörper läßt sich vorteilhaft mit einem Kühlfluid vorzugsweise mit einer Kühlluft umspülen, die durch einen Kühlfluiderzeuger auf der Antriebsseite erzeugt wird. Derartige Kühlfluiderzeuger werden primär zur Kühlung des elektrischen Antriebs eingesetzt. Es läßt sich je- doch auch vorteilhaft über Kühlkanäle die Kühlluft oder ein Kühlfluid zu dem auf der auskragenden Seite der Galetteneinheit angebrachten Kühlkörper führen.
Die erfindungsgemäße Galetteneinheit ist besonders geeignet, um die an dem Galettenmantel geführten Fäden zu erwärmen. Hierzu ist ein Heizmittel zur Behei- zung des Galettenmantels vorgesehen, welcher in einem zwischen dem Galettenmantel und der Antriebswelle gebildeten Ringraum angeordnet ist. Die nach innen zur Antriebswelle abgeführte Wärme wird dabei vorteilhaft über die Kühlkörper unmittelbar am Innenring der Wälzlager aufgenommen und abgegeben.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nun anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galetteneinheit;
Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer be- heizten Galetteneinheit. , In Fig. 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Galetteneinheit gezeigt. Die Galetteneinheit besteht aus einem Galettenmantel 2. Der Galettenmantel 2 ist topfförmig ausgeführt und über eine Antriebswelle 1 gestülpt. Das auskragende Ende der Antriebswelle 1 ist mit einer Stirnwand 4 des Galettenmantels 2 drehfest verbunden. Dabei wird der Galettenmantel 2 über das Verspannelement 5 an der Antriebswelle 1 gehalten. An dem gegenüberliegenden Ende der Antriebswelle 1 ist die Antriebswelle 1 mit einem Antrieb 3 gekoppelt. Der Antrieb 3 ist hierbei als ein Elektromotor ausgebildet und treibt die Antriebswelle 1 und damit den Galettenmantel 2 an.
In dem Bereich zwischen dem Galettenmantel 2 und dem Antrieb 3 ist die Antriebswelle durch zwei im Abstand zueinander angeordnete Wälzlager 6.1 und 6.2 gelagert. Hierzu ist in einem von der Antriebswelle 1 durchdrungenen Träger 10 jeweils eine Lagerbohrung 11 eingebracht, in welcher die Wälzlager 6.1 und 6.2 aufgenommen sind. Die Wälzlager 6.1 und 6.2 weisen jeweils einen Innenring 8, einen Wälzkörper 9 und einen Außenring 7 auf. In den Lagerbohrungen 11 sind die Wälzlager 6.1 und 6.2 derart eingepaßt, daß die Außenringe 7.1 und 7.2 im Träger 10 gehalten werden und die Innringe 8.1 und 8.2 auf der Antriebswelle 1 sitzen. Die Lagerbohrungen 11 sind über eine im wesentlichen konzentrisch in dem Träger 10 eingebrachte Wellenbohrung verbunden. Die Wellenbohrung ist derart dimensioniert, daß sich zwischen dem Träger 10 und der Antriebswelle 11 ein Luftspalt ausbildet.
Zur Kühlung der Lager ist als Kühlmittel jedem Wälzlager 6.1 und 6.2 jeweils ein Kühlkörper 12.1 und 12.2 zugeordnet. Der Kühlkörper 12.1 wird durch einen Kühlring 13.1 gebildet, der unmittelbar neben dem Innenring 8.1 des Wälzlagers 6.1 am Umfang der Antriebswelle 1 angebracht ist. Der Kühlring 13.1 und der Innenring 8.1 stehen in wärmeleitendem Kontakt. Hierzu ist der Kühlring 13.1 unmittelbar auf der zum auskragenden Ende der Antriebswelle 1 hingewandten Seite des Wälzlagers 6.1 angeordnet. Der Kühlring 13.1 weist gegenüberliegend zu seiner am Innenring 8.1 anliegenden Kontaktfläche eine wärmeabgebende Kühlfläche auf. Zur Vergrößerung der Kühlfläche sind an dem Kühlring 13.1 mehrere Kühlrippen 14 derart angeformt, daß sie sich in axialer Richtung erstrecken und als Ringe mit unterschiedlichen Durchmessern konzentrisch radial hin- tereinanderliegend die Antriebswelle 1 umgeben.
Dem zur Antriebsseite hin gewandten Wälzlager 6.2 ist der Kühlkörper 12.2 zugeordnet. Hierbei ist der Kühlkörper ebenfalls als ein Kühlring 13.2 ausgebildet, der mit einer Kontaktfläche an dem Innenring 8.2 anliegt und am Umfang der Antriebswelle befestigt ist. In diesem Fall ist die Umfangsfläche des Kühlringes 13.2 als Kühlfläche mit mehreren Kühlrippen 14.2 ausgebildet. Die Kühlrippen sind scheibenartig axial hintereinander an dem Umfang des Kühlringes 13.2 angeformt. Die Kühlrippen 14.2 sowie ein Teil des Kühlringes 13.2 ragen außerhalb der Lagerbohrung 11 des Trägers 10 in den Innenraum des über den Antrieb 3 gestülpten Gehäuses 15. Das Gehäuse 15 ist an dem Träger 10 angebracht und umschließt den Antrieb 3. Das Gehäuse 17 besitzt an der geschlossenen Stirnseite eine Öffnung, durch die die Energieversorgung des Antriebes 3 durch die Leitung 16 erfolgt.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galette- neinheit wird die Antriebswelle 1 durch den Antrieb 3, insbesondere einen Elektromotor, zur Drehung angetrieben. Mit der Antriebswelle 1 dreht sich der Galettenmantel 2 um einen oder mehrere Fäden, die am Umfang des Galettenmantels anliegen, zu führen. Im Lagerbereich der Antriebswelle 1 drehen die Kühlringe
13.1 und 13.2 sowie die Innenringe 8.1 und 8.2 der Wälzlager 6.1 und 6.2 sich mit der Antriebswelle 1. Dabei wird die von dem Antrieb 3 in die Antriebswelle 1 eingeleitete Wärme unmittelbar von der Antriebswelle 1 in die Kühlring 13.1 und
13.2 sowie in die Innenringe 8.1 und 8.2 übertragen. Gegenüber dem Innenring 8 des Wälzlagers 6 ist der Kü lring aus einem Werkstoff, der sich insbesondere durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet, wie beispielsweise Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen, hergestellt. Damit ist der Kühlring 8 für den Transport thermischer Energie besonders gut geeignet. Durch die angeformten Kühlrip- pen wird die in den Kühlring eingebrachte Wärmemenge an die Umgebung abgegeben. Damit stellt sich an der Kontaktfläche des Kühlringes ein Wärmeübergang von dem Innenring 8 ein, so daß die von der Antriebswelle 1 in den Lagerring eingeleitete Wärmemenge unmittelbar an den Kühlring 13 abgegeben wird. Durch die Kühlung der Innenringe 8.1 und 8.2 wird somit verhindert, daß eine wesentliche Temperaturdifferenz zwischen dem Außenring 7 und dem Innenring 8 der Wälzlager 6 auftreten kann. In dem Wälzlager herrscht eine im wesentlichen durch die Lagerreibung und die Lagerkräfte bedingte Betriebstemperatur vor.
Die Ausbildung der Kühlkörper 12.1 und 12.2 zur Kühlung der Innenringe 8 der Wälzlager 6 ist beispielhaft. Jede andere Form, die einen Kontakt zu dem Innenring 8 des Wälzlager 6 herstellt, ist ausführbar. Wesentlich für die erfindungsgemäße Galetteneinheit ist es, daß die von außen in das Wälzlager eingebrachte Wärme direkt abgeführt werden kann, um mögliche Temperaturdifferenzen im Wälzlager zu vermeiden.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer beheizten Galetteneinheit gezeigt. Hierbei wurden die Bauteile gleicher Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Anordnung von dem Galettenmantel 2, der Antriebswelle 1, dem Antrieb 3, dem Träger 10 und dem Gehäuse 15 ist im wesentlichen identisch zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 Bezug genommen.
Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist ein hohlzylindrischer Heizträger 17 im Bereich innerhalb des Galettenmantels 2 über die Antriebswelle 1 gestülpt und mit einer Stirnseite an dem Träger 10 angebracht. Am Umfang des Heizträgers 17 ist ein sich im wesentlichen über die Länge des Galettenmantels 2 erstreckendes Heizmittel 18 angeordnet. Das Heizmittel 18 wird hierbei vorzugsweise durch elektrische Spulen gebildet, die mittels Induktion eine Erwärmung des Galetten- mantels 2 ermöglichen. Die Antriebswelle 1 ist durch die Wälzlager 6.1 und 6.2 in dem Träger 10 gelagert. Jedem der Wälzlager 6.1 und 6.2 ist jeweils als Kühlmittel ein Kühlkörper zugeordnet. Der Innenring 8.1 des Wälzlager 6.1 wird dabei durch den Kühlring 13.1 gekühlt, der identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aufgebaut ist.
Dem Wälzlager 6.2 ist demgegenüber ein Kühlkörper zugeordnet, der aus einem Kühlring 20 und einem Kühlrippenträger 22 besteht. Der Kühlring 20 ist auf der zum Antrieb bin gewandten Seite des Wälzlagers 6.2 am Umfang der Antriebs- welle 1 derart angebracht, daß eine Stirnseite des Kühlringes 20 in Kontakt mit dem Innenring 8.2 des Wälzlagers 6.2 steht. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Kühlringes 20 sind mehrere in axialer Richtung ausgebildete Kühlstege 21 durch ringförmige Einschnitte in der Stirnseite des Kühlringes 20 gebildet. Der Kühlrippenträger 22 ist an dem Träger 10 befestigt. Hierbei weist der Kühlrippen- träger in Höhe der Einschnitte des Kühlrings 20 kongruente Kühlstege 23 auf, die in die Einschnitte des Kühlringes 20 hineinragen, so daß die Kühlstege 21 des Kühlringes 20 und die Kühlstege 23 des Kühlrippenträgers 22 sich ohne Kontakt überlappen. Somit ist eine Wärmebrücke zwischen dem Kühlring 20 und dem Kühlrippenträger 22 gebildet, welche die Drehbewegung der Antriebswelle 1 nicht behindert. Der Kühlrippenträger 22 weist auf der zum Träger abgewandten Stirnseite mehrere axial gerichtete Kühlrippen 14 auf. Die Kühlrippen sind ringförmig oder segmentförmig ausgebildet, um eine möglichst große Kühlfläche an dem Kühlrippenträger 22 zu realisieren.
Innerhalb des Gehäuses 15 ist ein Kühlfluiderzeuger 19 mit dem Elektromotor 3 gekoppelt, so daß ein Kühlluftstrom erzeugbar ist, welcher sowohl den Antrieb 3 als auch den Kühlkörper 12.2 umströmt.
Zur Verbesserung der Kühlwirkung des Külilringes 13 auf der gegenüberliegen- den Seite des Trägers 10 läßt sich durch entsprechende Luftkanäle im Gehäuse 15 und/oder dem Träger 10 ein Kühlluftstrom in den Bereich des Galettenmantels führen, um im Zusammenwirken mit dem Kühlring 13 eine Intensivierung der Kühlung des Wälzlagers 6.1 zu erreichen. Ebenso ist die Ausbildung der Kühlkörper in dem gezeigten Ausführungsbeispiel beispielhaft.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß der Innenring des Wälzlagers durch ein mit dem Innenring in Kontakt stehenden Kühlkörper gekühlt wird. Es sind auch nicht dargestellte Lösungen erfaßt, bei welchem ein Kühlmedium beispielsweise eine Wärmeträgerflüssigkeit unmittelbar in Nähe oder durch den Innenring des Wälzlagers geführt wird. Hierbei ist der Kühlkörper durch ein Wärmeleitsys- tem ersetzt.
Bei Verwendung von Kühlkörpern besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, daß die Kontaktfläche zwischen dem Wälzlager und dem Kühlkörper nicht nur auf den Innenring des Wälzlagers beschränkt bleibt. So ist ohne größere Probleme eine Erweiterung der Kontaktfläche zumindest auf einen Teilbereich des Außenrings des Wälzlagers möglich. Damit können einerseits größere Differenztemperaturen zwischen dem Innenring und dem Außenring aber auch andererseits eine insgesamte Absenkung der Betriebstemperatur des Wälzlagers erreicht werden. Für den Fall, daß die von außen in das Wälzlager eingebrachte Wärmeenergie im wesentlichen von dem Träger 10 und nicht von der Antriebswelle 1 übertragen wird, läßt sich auch eine Änderung derart durchführen, daß der Kühlkörper im wesentlichen nur mit dem Außenring des Wälzlagers in wärmeleitendem Kontakt steht.
Bezugszeichenliste
Antriebswelle
Galettenmantel
Antrieb
Stirnwand
Verspannelement
Wälzlager : Außenring
Innenring
Wälzkörper Träger
Lagerbohrung
Kühlkörper
Kühlring Kühlrippen
Gehäuse Leitung Heizträger
Heizmittel Kühlfluiderzeuger Kühlring
Kühlsteg
Kühlrippenträger
Kühlsteg

Claims

Patentansprüche
1. Galetteneinheit zum Führen und Fördern eines laufenden Fadens mit einer rotierend angetriebenen Antriebswelle (1), welche drehfest mit einem topfförmigen Galettenmantel (2) und mit einem elektrischen
Antrieb (3) verbunden ist und welche durch zumindest einem Wälzlager (6) auskragend an einem Träger (10) gelagert ist, wobei das Wälzlager (6) sich mit einem Außenring (7) an dem Träger (10) und mit einem Innenring (8) an der Antriebswelle (1) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (12) zur Kühlung des Innenringes (8) vorgesehen ist, um eine Vergleichmäßigung und Einhaltung der Betriebstemperaturen des Außenringes (7) und des Innenringes (8) im Wälzlager zu bewirken.
2. Galetteneinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel als ein Kühlkörper (12) ausgebildet ist, welcher mit dem Innenring (8) des Wälzlagers (6) in wärmeübertragenden Kontakt ist und welcher sich zumindest über einen Teilumfang des L nenringes (8) erstreckt.
3. Galetteneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (12) als ein ringförmiger Kühlring (13) ausgebildet ist und am Umfang der Antriebswelle (1) neben dem Innenring (8) angebracht ist.
4. Galetteneinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (12) einen an der Antriebswelle (1) angebrachten , Kühlring (20) und einen mit dem Träger (10) verbundenen Kühlrip- penträger (22) aufweist und daß der Kühlring (20) und der Kühlrip- penträger (22) derart wärmeübertragend miteinander verbunden sind, daß der Kühlring (20) relativ zum Kühlrippenträger (22) mit der Antriebswelle (1) umläuft.
5. Galetteneinheit nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlring (20) und der Kühlrippenträger (22) jeweils mehrere hervorragende Kühlstege (21, 23) aufweisen, welche sich gegenseitig zur Wärmeübertragung ohne Kontakt überlappen.
6. Galetteneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (12) in einem Bereich außerhalb einer im Träger (10) eingebrachten Lagerbohrung (11) mehrere Kühlrippen (14) aufweist.
7. Galetteneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (14) am Umfang des Kühlkörpers (12) axial gerichtet und/oder radial gerichtet ausgebildet sind.
8. Galetteneinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (14) am Umfang des Kühlringes (13) mehrere Ausspa- rungen zur Beeinflussung eines Kühlluftstroms aufweisen.
9. Galetteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung der Antriebswelle (1) ein zweites Wälzlager (6.2) vorgesehen ist, welches in einem Abstand zu dem ersten Wälzlager (6.1) angeordnet ist, und daß jedem Wälzlager (6.1, 6.2) jeweils ein Mittel zur Kühlung (12.1, 12.2) der Innenringe (8.1, 8.2) zugeordnet ist.
10. Galetteneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Innenring (8.1, 8.2) auf den nach außerhalb der Lagerbohrung (11) hin gewandten Seiten mit einem Kühlkörper (12.1, 12.2) in wär- meübertragenden Kontakt steht.
11. Galetteneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebsseite ein Kühlfluiderzeuger (19) zur Erzeugung eines Kühlfluids vorgesehen ist, welcher mit zumindest einem Kühlkörper (12) zur Kühlung des zugeordneten Innenringes (8) zusammenwirkt.
12. Galetteneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizmittel (18) zur Beheizung des Galettenmantels (2) vorgesehen ist, welches in einem zwischen dem Galettenmantel (2) und der Antriebswelle
(1) gebildeten Ringraum angeordnet ist.
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