自由端转杯纺纱装置
技术领域
本发明涉及自由端转杯纺纱装置，具有可被单独马达驱动的纺纱转杯，其转杯体在转杯壳体中循环运动，转杯壳体在纺纱过程中被盖件封闭并经由气压管线连通至负压源。
背景技术
如从现有技术中知道地，在自由端转杯纺纱机运行过程在自由端转杯纺纱装置中需要一定的空气负压以便能够执行正确的纺纱作业，其在专业圈内被称为纺纱负压。这意味着在自由端转杯纺纱装置中必须在转杯壳体区域提供所谓的纺纱负压以便能够用气流供应分别通过所谓的开松辊从供给纤维中梳理出的单纤维并经由导纤通道被送入自由端转杯纺纱装置的转动的纺纱转杯。因此缘故，自由端转杯纺纱装置的转杯壳体通常经由气压管线被连通至例如在纺纱机本身中的负压源。因主要存在的纺纱负压而经由导纤通道被气流送入转动的纺纱转杯中的单纤维在纺纱转杯中被纺成纱线，其随后从自由端转杯纺纱装置中被抽出并被卷绕到交叉卷绕筒子上。
为了提高这种自由端转杯纺纱机的生产能力并且为了改善制成纱线的质量，随着时间推移已经针对这些纺织机做出了各种进一步改进。
为了提升生产能力，纺纱转杯的转速例如同时被提高至超过100000rpm。为了实现这样的转速，不仅需要显著缩小与自由端转杯纺纱装置相关的纺纱件尤其是纺纱转杯的尺寸，也在纺纱转杯支承领域做出进一步改进。过去，例如已经表明了利用单独马达驱动要以极高转速转动的纺纱转杯并且在磁体支承机构中非接触支承它们是很有利的，而不是先前常见的那样通过绕机器长度循环的切向皮带驱动它们并且在支承盘轴承中安装它们。
这样的被单独马达驱动的且支承在磁体支承机构中的纺纱转杯由现有技术公开了并且在许多专利申请中有描述，其中一些专利申请提供详细描述。
DE10022736A1例如描述了一种自由端转杯纺纱装置，其纺纱转杯由单独马达驱动并且其转杯轴在轴向和径向上都是无接触地磁性安装的。磁体支承机构的每个支承位置具有两对轴向间隔的永磁体，它们如此布置，即相反的磁极相向。
这样的配备有永磁体的磁体支承机构需要比纯主动控制的磁体支承低许多的控制复杂性，尽管它们就其径向动态稳定性而言有些敏感。这意味着，除非采取合适措施，否则支承系统的任何刺激都导致不希望有的仅被相对弱地衰减的径向振动。
带有被单独马达驱动且通过永磁体安装的纺纱转杯的自由端转杯纺纱装置因此通常具备附加减振，例如像在DE10032440A1中描述的那样。在从现有技术中知道的这种自由端转杯纺纱装置中，用于探测转杯轴的特定径向位置的传感器系统和用于修正转杯轴的任何错误位置的致动器系统布置在该磁体支承机构的支承位置区域。这样的磁体支承机构也具备带有至少一个磁线圈的电磁中心位置控制机构，磁线圈可以按照规定方式被通电并且保证纺纱转杯总是在纺纱过程中保持预定的轴向中心位置。
但是，伴随这些就原理上尝试-检验的配备有被单独马达驱动且磁性安装的纺纱转杯的自由端转杯纺纱装置存在以下危险，在不利的工作条件下，纺纱转杯的单独电动驱动装置所辐射的热可能导致形成所谓的热点。
因为这样的热点决不是有利的，尤其当超过一定温度时，并且例如可能导致磁体支承机构的电子组件受损，过去已经做了各种不同的试验并且研发出了一批要借此防止产生这样的热点的单元。
与对自由端转杯纺纱装置的热控制相关地，存在各种不同的从现有技术中知道的单元，借此试图尽量有效地消散在自由端转杯纺纱装置区域中产生的热能。
DE-OS 2159120例如描述了一种配备有特殊设计的冷却装置的自由端转杯纺纱装置。利用从现有技术中知道的自由端转杯纺纱装置，试图将自由端转杯纺纱装置区域内的空气条件保持相当恒定和保持在可接受的温度水平，做法是在纺纱过程中对自由端转杯纺纱装置施加两股单独的空气流。这意味着，转杯壳体和纺纱转杯支承区经由两条不同的气压管线被连接至纺织机的冷却系统。
配备有特殊冷却装置的自由端转杯纺纱装置也在DE-AS 2410940中有描述。在从现有技术中知道的这种自由端转杯纺纱装置中，被切向皮带却东的纤维条子开松辊和纺纱转杯都可转动地安装在连至负压源的转杯壳体内。在纺纱过程中，冷却空气流经由进风孔进入转杯壳体，进风孔尤其是指向导纱通道，导纱通道具有与纱线抽出嘴相似的功能。这意味着冷却空气流想要防止在导纱通道区域内由摩擦热造成的纱线损伤。
DE102005045420A1描述了一种自由端转杯纺纱装置，其中，被循环切向皮带驱动的纺纱转杯的支承单元被设计成轴承盘支承且布置在基本上封闭的安装空间内。
该安装空间具有用于消散在安装空间内产生的热的单元，该单元如在本专利申请的图1中看到地由布置在安装空间的底部区域内的空气入口孔和布置在安装空间的上侧区域中的空气出口孔组成，或者如图2所示地由布置在安装空间的底部区域内的空气入口孔和布置在纺纱转杯的支承盘轴承区域内的可经此抽吸空气的开口组成。
但是，上述的冷却单元只与自由端转杯纺纱装置连用，其纺纱转杯以相对低的转速转动。但是，对于很高速的纺纱转杯，例如对于配备有单独电动驱动装置并且例如以空气动力学或磁性方式安装的纺纱转杯，这些冷却单元被证明是不适用的。
但是，支承用冷却单元和/或自由端纺纱转杯的单独马达驱动装置也在DE-OS2746464和WO93/18212中有所披露。
DE-OS 2746464例如描述了一种用于自由端纺纱转杯的单独电动驱动装置，其转杯轴安装在气体动力学润滑径向轴承中。纺纱转杯的单独电动驱动装置配备有空气通行开口，其延伸于电动机定子的整个长度上。此外，纺纱转杯在其后侧面上具有扇形构造并且单独驱动装置的壳体在纺纱转杯区域内形成流动优化腔。在纺纱过程中，空气流由循环运动的纺纱转杯的扇形凹槽引起，其流过上述的空气通行开口并冷却自由端纺纱转杯的单独驱动装置。但是，这样的纺纱转杯的特殊配置且尤其是其作为产生冷空气流的风扇的附加功能具有以下缺点，可用这种配置的纺纱转杯驱动装置获得的转速很有限。这意味着，即便是从现有技术中知道的电动机单独纺纱转杯驱动装置也不适用于现代的自由端转杯纺纱装置。
WO93/18212也描述了一种带有无轴纺纱转杯的自由端转杯纺纱装置，纺纱转杯形成轴向磁场电机的电枢。
从现有技术中知道的装置具备复合磁性气体支承并且具有用于冷却定子和磁性气体支承的机构。这意味着，供冷却液体流过的冷却通道布置在锭子绕组区域中。这种与复合磁性气体支承合作的自由端转杯纺纱装置的特点是摩擦损失很小，这是因为其平面平行的支承面和没有安装在其上的纺纱转杯的径向力地转动，但它们极其复杂且因此制造昂贵。在实践中，这样的自由端转杯纺纱装置尚未能证明自己。
发明内容
鉴于上述现有技术，本发明所应对的问题是改进自由端转杯纺纱装置，其配备有纺纱转杯，纺纱转杯可以被单独马达驱动并且其转杯体在转杯壳体中循环运动，转杯壳体在纺纱过程中被盖件封闭并且经由气压管线被连通至负压源，以保证在纺纱过程中由纺纱转杯驱动装置产生的热被可靠消散。
根据本发明，如此解决此问题，布置在转杯壳体和负压源之间的气压管线如此就位在纺纱转杯的单独电动驱动装置区域内，使得由负压源引起的纺纱负压通过在气压管线中的抽吸空气流提供纺纱转杯的单独驱动装置的冷却。
根据本发明的实施例不仅具有总是保证纺纱转杯驱动装置的最佳工作温度的优点，而且即便在不利的工作条件下也可靠防止自由端转杯纺纱装置的相对热敏电子组件暴露在高热负荷下。这意味着，至少一个用作本发明冷却单元的气压管线的这种配置和布置以相对简单的方式保证了自由端转杯纺纱装置的纺纱转杯驱动装置和电子组件在所有工作条件下被可靠保护防止过热。
该单独电动驱动装置可以包括驱动装置壳体。带有电线圈的定子可以安置在驱动装置壳体中。另外，单独驱动装置可以包括电枢，其布置在驱动装置壳体中且同时包围纺纱转杯的转杯轴。
在一个有利的实施例中，该气压管线布置在纺纱转杯的单独驱动装置的驱动装置壳体区域内，使得抽吸空气流可靠消散由单独驱动装置产生的热。这意味着，上述的有利配置简单地保证了在纺纱过程中由纺纱转杯驱动装置产生的热被马上消散，结果是可靠防止自由端转杯纺纱装置的不容许的加热。
在一个有利的实施例中，该气压管线被直接集成到纺纱转杯驱动装置的驱动装置壳体中。通过将气压管线集成到驱动装置壳体中，相对容易地保证了由纺纱转杯驱动装置产生的热经由大面积被传递至抽吸空气流，于是根据规定被消散。带有集成的气压管线的驱动装置壳体优选设计成铸件。这样的配置意味着相对廉价的部件，尤其当其大量制造时。
在一个有利的实施例中，该气压管线包括几条副管线，并且转杯壳体经由所述几条副管线被连接至负压源。优选地，所述副管线在转杯壳体或驱动装置壳体的周向上均匀散布。根据一个优选的改进形式，该转杯壳体经由气压管线的三条分别相互错开120°的副管线被连通至负压源。这样的布置保证了非常均匀地消散由纺纱转杯驱动装置产生的热，进而很好地冷却纺纱转杯驱动装置。这意味着，这样的配置可靠地防止产生任何热点。三条分别相互错开120°的副管线可以被集成到纺纱转杯驱动装置的驱动装置壳体中以便例如节约空间，并且可以设计成通过在气压管线中的抽吸空气流散除最大量的热。
在一个有利的实施例中，该气压管线也经由至少一个入口孔被连通至该转杯壳体，入口孔设置在转杯壳体的后壁区域内。气压管线入口孔的这样的定位保证了纺纱不会受到在转杯壳体内的不利的流动状况的负面影响。相反，将入口孔布置在转杯壳体后壁中导致了相对低的抽吸空气流偏转，从而所出现的流动损失相对低。在具有几条副管线的气压管线配置中，每条副管线最好经由其自己的入口孔连通至转杯壳体。
转杯壳体的后壁可以具有不同的形状。在一个最初有利的实施例中，转杯壳体的后壁例如呈圆形。转杯壳体后壁的这种适配于纺纱转杯驱动装置形状的配置能保证最佳热消散，尤其当气压管线具有几条副管线时，因为副管线紧邻发热的马达部件就位。
在另一个替代实施例中，该转杯壳体的后壁具有侧隆起，用于气压管线的入口孔布置在该侧隆起中。如果纺纱转杯驱动装置要改装有作为冷却单元的气压管线，则这样的配置是特别有利的。这意味着，通过将入口孔布置在转杯壳体后壁中的侧隆起区域内，气压管线可以相对简单地就位，从而可以顺利地绕过该纺纱转杯驱动装置上的现有部件。
但在又一个替代实施例中，也可以将气压管线的连接处布置在转杯壳体的外壁中并沿径向从转杯壳体分支出气压管线。这样一来，这个或这些气压管线的位置可以被相对简单地调整适配于纺纱转杯驱动装置的横截面和/或可以绕过有碍部件。
优选地，该气压管线或其一个副管线具有弧形的、椭圆形的或狭槽状的横截面。气压管线或副管线的这样的横截面具有如下优点，在气压管线或副管线与纺纱转杯驱动装置的温暖的马达部件之间的接触面相对大，因此传热很好，结果就是热通过气压管线中的抽吸空气流被充分散除。
附图说明
从以下基于附图所示出的实施例中得到本发明的进一步细节，其中：
图1示出具有配备有自由端转杯纺纱装置的工位的自由端转杯纺纱机的一半的侧视示意图，
图2示出立根据本发明所配置的自由端转杯纺纱装置的体视图，其所具有的转杯壳体经由气压管线被连接至负压源，使得气压管线形成用于自由端转杯纺纱装置的冷却单元，
图3示出转杯壳体的前视示意图，其所具有的圆形后壁配备有用于气压管线的入口孔，
图4示出转杯壳体的侧视图以及剖视图，其具有相连的纺纱转杯驱动装置以及连接至负压源且通到转杯壳体后壁的气压管线，
图5示出转杯壳体的前视示意图，其后壁具有侧隆起，气压管线的入口孔布置在侧隆起中，
图6示出转杯壳体的另一实施例的侧视图以及剖视图，其具有径向分支的气压管线，
图7示出转杯壳体的前视示意图，其圆形后壁配备有三个气压管线入口孔，每个入口孔相互错开120°，和
图8以立体图示出根据图7的具有纺纱转杯驱动装置的转杯壳体。
附图标记列表
1自由端转杯纺纱机
2工位
3自由端转杯纺纱装置
4卷绕单元
5纺纱罐
6纤维条子
7纱线
8交叉卷绕筒子
9筒子架
10 转杯壳体
11 筒子驱动辊
12 交叉卷绕筒子输送单元
13 导轨
14 吸嘴
15 支承轨
16 维护机组
17 转杯体
18 纱线横动单元
19 纺纱转杯
20 接纱工具
21 单独电动驱动装置
22 盖件
23 负压源
24 凹陷部
25 枢轴
26 支承单元
27 支承臂
28 螺纹联接
29 气压管线
30 纤维条子开松单元
31 侧隆起
32 侧壁
33 后壁
34 入口孔
35 凸起
36 水平轴线
37 纱线抽出嘴
38 驱动装置壳体
具体实施方式
图1示出自由端转杯纺纱机1的一半的、尤其是配备有自由端转杯纺纱装置的工位的侧视图。这样的自由端转杯纺纱机1如从现有技术中知道的那样具有大量这样相同的工位2，这些工位并排排成一排。
尤其是这样的工位2均配备有自由端转杯纺纱装置3和卷绕单元4。这意味着，在工作过程中，由纤维条子开松单元30准备好的且被例如送入纺纱罐5的纤维条子6在自由端转杯纺纱装置3中被纺成纱线7，其随后在卷绕单元4上被卷绕到交叉卷绕筒子8中。
如图1所示，卷绕单元4为此配备有用于可转动保持空筒管或交叉卷绕筒子8的筒子架9、用于通过摩擦接触驱动交叉卷绕筒子8的筒子驱动辊11和纱线横动单元18。在此实施例中，工位2也具备工位用吸嘴14和工位用接纱工具20。这意味着这样的工位2是极其自主的并且能根据需要自动修复断纱。
这样的自由端转杯纺纱机1通常也配备有用于卸走在卷绕单元4上完成的交叉卷绕筒子8的交叉卷绕筒子输送单元12以及通常还有维护机组16，维护机组在导轨13和支承轨15上安装在自由端转杯纺纱机1附近或之上，从而它能移动。这样的维护机组16沿着自由端转杯纺纱机1的工位2巡行并且如果在其中一个工位2上需要行动则自动干预。这样的行动需要例如出现在必须在其中一个工位2上将满卷的交叉卷绕筒子8换为新的空筒管的情况下。这种工位2的自由端转杯纺纱装置3均具备如图2至图8更详细示出的转杯壳体10，其经由至少一条气压管线29连通至负压源23，并且纺纱转杯19的转杯体17在转杯壳体中在纺纱过程中高速循环运动。纺纱转杯19可以被单独马达驱动装置21驱动并且非接触地安装在磁体支承单元中。
被如此驱动和安装的纺纱转杯19原则上由现有技术公开了并且例如在EP0972868A2中有相对详细的说明。
如图2的立体图所示的转杯壳体10优选被设计成中央承载部件，其由导热性良好的金属如铝制造。转杯壳体10具备多个支承臂27，支承臂例如如图3所示通过螺纹联接28被固定。每个支承臂27在形成用于可换盖件22的枢轴25的末端具有支承单元26，盖件以转动能力有限的方式安装，它尤其配备有纤维条子开松单元30。如图1和图2极其示意性示出的这种纤维条子开松单元30例如具备被单独马达驱动以梳理出喂给纤维条子6的开松辊以及也被单独马达驱动以输送纤维条子6的纤维条子供入滚筒。
如上所述，转杯壳体10可通过盖件22被封闭且在其后侧配备有用于纺纱转杯19的单独电动驱动装置21。只能在图2中看到单独电动驱动装置21的驱动装置壳体38。单独电动驱动装置21也配备有磁体支承机构，其保证纺纱转杯19的非接触安装，此时纺纱转杯19在纺纱过程中以很高转速转动。此外，电子组件通常安装在单独电动驱动装置21区域内以保证纺纱转杯19的正确运行。电子组件例如具有用于纺纱转杯19的驱动和支承的控制电路，即电子组件保证纺纱转杯19在纺纱过程中总是以预定转速转动而没有接触。
此外，如常见的那样，所谓的通道板接头可换地布置在盖件22的承座中，该通道板接头在塔状凸起35区域中配备有纱线抽出嘴37以及导纤通道的出口区。
图3示出转杯壳体10的前视图。如可以看到地，支承臂27通过螺纹联接28被固定至转杯壳体10，每个支承臂在末端配备有支承单元26。如以上关于图2所解释地，可更换的盖件22以转动能力有限的方式安装在这些支承单元26内。转杯壳体10也具有中心凹陷部24，纺纱转杯19的转杯体17在纺纱过程中在中心凹陷部内高速转动。为了在纺纱过程中在转杯壳体10内产生绝对重要的纺纱负压，凹陷部24也经由入口孔34连通至负压源23，该入口孔与气压管线29相连。在本实施例中，用于气压管线29的入口孔34布置在转杯壳体10的圆形后壁33的区域中。气压管线29的横截面A1是弧形狭槽的横截面。
图4示出了转杯壳体10的侧视图以及剖视图。也使转杯壳体10绕其水平轴线36相对于图3的视图转动90°。如可以看到地，转杯壳体10具有凹陷部24，凹陷部可以根据需要通过盖件22被封闭。纺纱转杯19的转杯体17在纺纱过程中在凹陷部24内高速转动。在转杯壳体10的后侧安装有单独电动驱动装置21用于纺纱转杯19，单独电动驱动装置如从现有技术中知道的那样配备有磁体支承机构(未示出)。此外，转杯壳体10在后壁33区域中具有入口孔34，连接至负压源23的气压管线29与该入口孔相连。在纺纱过程中由气压管线29内的负压源23引起的抽吸空气流一方面保证了在转杯壳体10内产生足够高的纺纱负压，另一方面，来自马达的热被消散，因此，纺纱转杯19的单独电动驱动装置21以及相关的磁体支承机构被冷却。
图5示出了转杯壳体10的另一可能实施例。在此实施例中，转杯壳体10也如常见的那样配备有多个支承臂27，支承臂例如通过螺纹联接28以及中心凹陷部24被固定以容纳纺纱转杯19的转杯体17。但是如可以看到地，中心凹陷部24的后侧在此具有侧隆起31，用于气压管线29的入口孔34布置在侧隆起中。这样的配置的优点是，气压管线29也可根据需要随后顺利就位在这些接合处附近，例如如果纺纱转杯驱动装置或磁体支承机构的接合应该这样做的话。
图6示出了转杯壳体10的另一变型实施例的侧视图和剖视图。在此变型实施例中，用于气压管线29的入口孔34布置在转杯壳体10的凹陷部24的侧壁32区域中，即在此变型实施例中，气压管线29沿径向从转杯壳体10的凹陷部24的侧壁32分支出来。
图7和图8示出了有利的转杯壳体10的另一替代实施例。在此，气压管线29包括几条副管线。如可以看到地，在此实施例中，分别相互错开120°的三条副管线被连通至转杯壳体10的凹陷部24。相关的入口孔34位于转杯壳体10的凹陷部24的后壁33区域中。在此实施例中，连接至副管线的负压源23也产生已如上所述的抽吸空气流，其不仅提供所需的纺纱负压，也形成用于纺纱转杯19的单独电动驱动装置21的冷却单元。
