CH668462A5 - Kupplung zum verbinden von zwei wellen. - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zum Verbinden von zwei Wellen, insbesondere zum Verbinden der Wellen von Rollen oder Walzen einer Verstreckungseinrich-tung für eine Hochgeschwindigkeits-Spinnmaschine.
Eine zur Herstellung von Spinnfasergarn aus einem Vorgespinst-Vorrat eingerichtete Spinnmaschine umfasst einen das Vorgespinst streckenden Verstreckungsabschnitt, einen Zwirnabschnitt zum Verdrallen des Materials und einen Aufspulabschnitt. In einem Spinnereibetrieb sind eine Anzahl solcher Spinnmaschinen parallel zueinander aufgestellt.
Für diese Anzahl parallel aufgestellter Spinnmaschinen ist nur eine Antriebswelle für die jeweiligen Verstreckungs-walzen und die Rollen zum Aufspulen des den Zwirnabschnitt verlassenden Spinnfasergarns vorhanden, weil eine separate Antriebsquelle für jede der vorhandenen Maschinen unwirtschaftlich wäre. So ist beispielsweise in einer Dreiwalzen-Verstreckungseinrichtung mit zwei Hinter-, Mittel- und Vorderwalzen-Paaren nur je eine Antriebswelle an den Vorderwalzen jeder aufgestellten Maschine vorhanden, so dass alle Walzen durch nur eine Antriebsquelle rotierend angetrieben werden.
Dazu sei bemerkt, dass die Verwendung einer durchgehenden langen Welle hinsichtlich Transport, Aufstellung und Umrüstungen zu Schwierigkeiten führen kann, wenn freibewegliche Fasern sich an Teilen der Welle festsetzen. Darum wird bei diesen Maschinen üblicherweise aus mehreren verbundenen kurzen Wellen eine lange Welle gebildet.
In diesem Zusammenhang ist der Vorschlag bekannt, die kurzen Wellen durch Gewindeanschlussstücke gemäss Fig. 7 der anliegenden Zeichnung miteinander zu verbinden. Bei dieser Anordnung ist als Wellenverbindung ein mit Innengewinde versehenes Ende a einer Welle auf ein mit Aussengewinde versehenes Ende b der anderen Welle geschraubt. Auch bei hoher Herstellgenauigkeit der Aussen- und Innengewinde kann es vorkommen, dass beide Gewindeteile nicht vollständig zusammengeschraubt sind und dabei Verschiebungen der Wellenrotationsachsen auftreten ; es kann sich aber auch die eine oder andere Welle verschieben und dabei die Drehgeschwindigkeit der darauf befestigten Walze oder Rolle verändern. Drehzahlschwankungen aber führen zu ungleichmässigen Streckvorgängen und bewirken eine ungleichmässige Dicke des hergestellten Spinngarns. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen zunimmt, dann steigen die Streckkräfte und es entsteht ein entsprechend dünneres Spinnfasergarn. Umgekehrt wird bei verminderter Drehgeschwindigkeit durch entsprechend reduzierte Streckkräfte ein dickeres Spinnfasergarn erzeugt.
Zum Verbinden zweier Wellenenden könnte auch ein Gelenkelement aus Metall benutzt werden. Bei Verwendung eines derartigen Metallgelenks kommt es zu bewegungsabhängigen Wellendeformationen, und die Verbindung an sich ist schwierig herzustellen. Bei der Aufstellung mehrerer Spinnmaschinen in einem Betrieb sind gewisse kleine Aufstellfehler möglich, die durch das Gelenk zumindest teilweise ausgeglichen werden sollen. Ein Metallgelenk ist nicht in der Lage, den Ausgleich zu gewähren. Dabei ist auch zu bedenken, dass nach Herstellung der Verbindung leichte Veränderungen der Spinnmaschinen-Position durch Schwingungen des Fussbodens auftreten können. In solchen Fällen kann es zu Betriebsstörungen im Verstreckungsabschnitt kommen. Deshalb sollte das Gelenk einen «Kisseneffekt» haben.
Die Forderung nach dem vorstehend erwähnten Kisseneffekt könnte zwar durch die Verwendung eines elastischen Gelenks als Verbindungselement der zwei Wellenenden erfüllt werden, aber diese Lösung hat den Nachteil, dass auf Grund des partiellen Drehmoment-Absorptionsvermögens Drehzahlunterschiede zwischen beiden Wellen auftreten können. Die Folge davon wären eine ungleichmässige Ver-streckung und ungleiche Dicken bei dem produzierten Spinnfasergarn, also die gleichen Mängel wie bei der oben gewürdigten Schraubverbindung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bessere Kupplung zum Verbinden von Wellen zu schaffen, die bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten keine Verschiebung oder Bewegung der Wellen an der Verbindungsstelle zulässt und eine gleichförmige Umlaufgeschwindigkeit von auf den verbundenen Wellen befestigten Rollen oder Walzen gewährleistet.
Die erfindungsgemässe Kupplung zum Verbinden zweier Wellen miteinander ist gekennzeichnet durch zwei Naben, in denen jeweils eine der zu verbindenden Wellen aufgenommen ist, ein aus einem elastischen Material hergestelltes Kupplungselement, durch das die zwei Naben überdeckt
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sind, und ein aus starrem Material hergestelltes Gehäuse, in welches das Kupplungselement eingesetzt ist.
Vorzugsweise sind dabei in den äusseren Umfang der Naben eingeformte Zahnabschnitte mit in Anzahl und Form dazu passenden Zahnabschnitten in Eingriff gebracht,
welche in den inneren Umfang des Kupplungselements eingeformt sind.
Vorzugsweise sind die Naben und das Kupplungselement im wesentlichen zylindrisch gestaltet.
Nachstehend werden die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer mit Luft arbeitenden Spinnmaschine als Anwendungsbeispiel für die Erfindung,
Fign. 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge-mässen Kupplung zum Verbinden der Vorderwalzen-Wellen der Spinnmaschine von Fig. 1, dargestellt in einer zum Teil geschnittenen Seitenansicht und einem durch eine Ebene III-III von Fig. 2 geführten Teilschnitt,
Fign. 4,5 und 6 separate Perspektivdarstellungen einer Nabe, einer Kupplungshülse und eines Gehäuses der Kupplung, und
Fig. 7 eine herkömmliche Schraubverbindung der Wellen ähnlicher Vorderwalzen.
In Fig. 1 ist schematisch ein Teil einer Spinnmaschine dargestellt. Mehrere solcher Spinnmaschinen sind in einer Spinnerei aufgestellt. Ein in einer zylindrischen Büchse 1 enthaltenes Vorgespinst S gelangt daraus zu einer Verstreckungs-einrichtung D mit einem Hinterwalzenpaar 2, einem Schürzen 3 aufweisenden Mittelwalzenpaar 4 und einem Vorderwalzenpaar 5. Sämtliche genannten Walzen befinden sich an einer Verarbeitungsstrecke für das Vorgespinst S, in deren Verlauf das Vorgespinst durch die in der gegebenen Reihenfolge mit zunehmend höherer Umfangsgeschwindigkeit paarweise rotierenden Hinterwalzen 2, Mittelwalzen 4 und Vorderwalzen 5 unter Druckanwendung geklemmt, gestreckt und in Richtung auf eine Spinndüse 6 vorwärts transportiert wird. Im Bereich der Spinndüse 6 wird das Vorgespinst S unter der Einwirkung einer rotierenden Luftströmung verdrallt, und ein dabei entstehendes Spinnfasergarn Y wird durch eine Entnahmewalze 7 abgezogen sowie auf dem Wege über einen Knotenstreifer 8, eine Querführung 9 und eine Reibwalze 10 zu einem Wickel P aufgespult.
Das in den Fign. 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kupplung befindet sich in einem Koppelabschnitt von Wellen der Vorderwalzen 5. Einzelteile der Kupplung sind in den Fign. 4 bis 6 enthalten.
Zwei axial fluchtende Wellen 12a, 12b der Vorderwalzen 5 sind im Bereich ihrer benachbarten abgestuften Endabschnitte, an deren Stirnflächen je eine Scheibe 13a bzw. 13b durch eine Schraube 14a, 14b befestigt ist, durch eine Kupplung 11 miteinander verbunden. Diese Kupplung 11 umfasst zwei Naben 15a, 15b, eine Kupplungshülse 16 und ein Gehäuse 17 ; diese Teile werden nachstehend in der Reihenfolge des Kupplungs-Zusammenbaus beschrieben.
Zuerst wird die Welle 12a so in die zylindrische hohle sowie mit einem Bund 22 versehene Nabe 15a eingeschoben, dass ein Mitnehmerabschnitt 20 der Welle 12a passend in eine Nut 21 am Innenumfang der Nabe eingreift und die Nabe spielfrei auf dem Wellenende sitzt. Die gegenüberliegende Nabe 15b wird ähnlich auf die andere Welle 12b aufgeschoben.
Danach wird über die äussere Zahnabschnitte 23 tragenden Naben 15a und 15b die aus einem elastischen Material wie Polyurethan o. dgl. hergestellte Kupplungshülse 16 geschoben. Sie hat zu den Zahnabschnitten 23 passende innere Zahnabschnitte 24 sowie ferner eine durchgehende Schnittfuge 25, siehe Fig. 5. Beim Aufschieben auf die äusseren Zahnabschnitte 23 der Naben wird die Kupplungshülse
16 im Bereich ihrer Schnittfuge 25 etwas aufgespreizt.
Das die Wellen 12a, 12b, die Naben 15a, 15b und die Kupplungshülse 16 umfassende und haltende Gehäuse 17 hat die Form eines hohlen Zylinders und ist aus zwei halbzylindrischen Gehäusehälften 17a und 17b zusammengeschraubt. Die innen abgestuften Gehäusehälften 17a und 17b bilden im zusammengeschraubten Zustand einen inneren Hohlraum 27, dessen Innendurchmesser dem Aussendurchmesser der Kupplungshülse 16 gleich ist und in dem die Kupplungshülse 16 gut passend und dicht aufgenommen ist.
Mit der somit kompletten Verbindung zwischen der Welle 12a und Welle 12b wird das Gehäuse 17, worin die Enden der Wellen 12a und 12b, die Naben 15a und 15b und die Kupplungshülse 16 eingeschlossen enthalten sind, in einem Lagergehäuse 18 aufgenommen, welches aus einem Gehäuseunterteil 18a und einem Gehäusedeckel 18b besteht. Das Gehäuse
17 befindet sich frei in einer schlitzähnlichen Aussparung des Gehäuseunterteils 18a und des Gehäusedeckels. Auf die Wellen 12a, 12b sind Lager 29 bzw. 30 vormontiert, sie finden Aufnahme in stufenförmigen Abschnitten des Gehäuseunterteils 18a. Gleichfalls vorher auf die Wellen 12a und 12b aufgeschobene Distanzringe 32a, 32b sind so gestaltet, dass das Gehäuse 17 im Lagergehäuse 18 korrekt positioniert wird und Staub vom Lagergehäuse ferngehalten wird. Das Gehäuseunterteil 18a ist fest an der Spinnmaschine angebracht.
Durch die Naben 15a, 15b und die Kupplungshülse 16 in dem Gehäuse 17 sind die beiden Wellen 12a und 12b so miteinander verbunden, dass jede Drehbewegung von einer Welle über die Kupplung 11 auf die andere Welle übertragen wird.
Das in der Zeichnung wiedergegebene Ausführungsbeispiel der Kupplung 11 wird zum Verbinden der Welle 12a mit Welle 12b benutzt; darauf bleibt die Erfindung aber nicht beschränkt.
Da die anderen beiden Walzenpaare mit einer wesentlich geringeren Drehgeschwindigkeit umlaufen als die Vorderwalzen, könnten bei ihnen zweifellos die herkömmlichen Gewindeanschlussstücke benutzt werden. Ferner sei angemerkt, dass die im vorliegenden Beispiel mit sechs angegebene Anzahl der äusseren Zahnabschnitte jeder Nabe 15a und 15b keineswegs auf diesen Zahlenwert beschränkt ist. Die erfindungsgemässe Kupplung hat die Besonderheit, dass durch Verwendung des elastischen Kupplungselements (Kupplungshülse 16) der gewünschte Puffer- oder Kisseneffekt erzielt wird, aber gleichzeitig eine bewegungsabhängige Deformation in einem Koppelbereich zwischen beiden Wellen ausschliesslich dem Einfluss des starren Gehäuses 17 unterliegt. Der Kisseneffekt lässt geringfügige Verlagerungen einer Spinnmaschine zu. Die Deformation verursacht keine Unregelmässigkeiten bei dem Streckvorgang und hat keine ungleiche Dicke des produzierten Spinnfasergarns zur Folge. Da das elastische Kupplungselement zwischen den Naben und dem starren Gehäuse vollständig und eng eingeschlossen ist, unterliegt es keiner Deformation. Somit werden Drehgeschwindigkeitsschwankungen der Wellen, die auch als Drehschwingungen bezeichnet werden können, und Unregelmässigkeiten der Garndicke verhindert. Die äusseren Zahnabschnitte der Naben sind passend in die inneren verzahnten Abschnitte des Kupplungselements eingebettet. Die Wellendrehbewegung wird darüber vollkommen und schlupffrei übertragen.
In der sich an den Text anschliessenden Tabelle sind Vergleichswerte für die Bewegung und die Eigenschaften von
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produziertem Garn aufgelistet, die bezogen sind einerseits auf eine mit der erfindungsgemässen Kupplung verbundene untere Vorderwalze und andererseits auf eine untere Vorderwalze mit einem dem Stand der Technik entsprechenden herkömmlichen Gewindeanschlussstück gemäss Fig. 7. Die Walzenwelle ist an 30 Punkten verbunden, hat eine Gesamtlänge von 13 m und einen Durchmesser von 25 mm. Es sind 60 Spindeln vorhanden. Die Bewegung ist auf die Walzen-
Exzentrizität bezogen und wurde mit einem Skalenmessin-strument gemessen. Die ermittelten Garneigenschaften beziehen sich auf jeweils 1000 m erzeugte Garnlänge. Zur Bewertung der Tabellenwerte zur Bewegung und zu den ; Garneigenschaften für den Stand der Technik und für die Erfindung ist ein in % ausgedrückter Abweichungskoeffizient CV (Abkürzung für Coefficient of Variation) gebildet und in die Tabelle eingefügt worden.
Tabelle
Bewegung (mm)
Spindel Nr.
Stand d.Te.
Vorlgd. Erfdg.
Garneigenschaften Stand der Technik CV% dünn dick
Neps
Vorliegende Erfindung CV% dünn dick
Neps
1
0.025
0.005
16.5
135
20
951
15.5
82
12
767
2
0.015
0.005
17.0
140
15
896
15.5
82
6
825
3
0.020
0.006
16.0
132
9
843
15.0
66
5
660
4
0.025
0.005
15.0
82
9
762
15.0
66
5
774
5
0.040
0.009
15.0
80
2
864
15.0
88
6
802
6
0.050
0.010
18.0
371
18
1167
16.0
154
14
818
31
0.060
0.003
16.0
144
5
1017
15.5
99
7
764
32
0.025
0.010
15.5
96
4
877
15.5
87
5
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33
0.030
0.005
15.0
64
6
723
15.5
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7
703
34
0.015
0.006
15.0
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3
894
15.0
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0.010
0.005
18.0
95
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0.015
0.008
15.0
77
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753
15.0
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0.015
0.005
15.0
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33
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0.030
0.006
16.5
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10
918
15.0
63
6
788
57
0.055
0.010
17.0
208
20
977
15.5
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14
729
58
0.060
0.003
22.0
374
53
928
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286
37
777
59
0.045
0.011
16.0
125
2
870
15.5
89
6
767
60
0.045
0.010
18.0
328
15
1109
15.5
79
7
735
Mittelw.
0.032
0.007
16.2
141
9
888
15.3
83
8
747
CV%
51.9%
38.4%
6.6%
1.9
B
2 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Kupplung zum Verbinden von zwei Wellen, gekennzeichnet durch
- zwei Naben (15a, 15b), in denen jeweils eine der miteinander zu verbindenden Wellen (12a, 12b) aufgenommen ist,
- ein aus einem elastischen Material hergestelltes Kupplungselement (16), durch das die zwei Naben überdeckt sind, und
- ein aus starrem Material hergestelltes Gehäuse (17), in welches das Kupplungselement (16) eingesetzt ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den äusseren Umfang der Naben (15a, 15b) eingeformte erste Zahnabschnitte (23) mit in Anzahl und Form dazu passenden zweiten Zahnabschnitten (24) in Eingriff gebracht sind, die in den Innenumfang des Kupplungselements (16) eingeformt sind.
3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Naben (15a, 15b) eine im wesentlichen zylindrische Form hat.
4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (16) eine im wesentlichen zylindrische Form hat.
5. Kupplung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Hohlraum (27) in dem Gehäuse (17), dessen Innendurchmesser gleich dem Aussendurchmesser des Kupplungselements (16) ist.
6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (16) in Richtung seiner Zylinderachse aufgeschnitten ist und unter Spreizung seiner Schnittfuge (25) auf die Naben (15a, 15b) montiert wird.
7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (16) aus Polyurethan hergestellt ist.
8. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindende Welle (12a; 12b) einen längsgerichteten vorspringenden Mitnehmerabschnitt (20) aufweist, der passend in eine in den Innenumfang der Nabe (15a; 15b) eingeformte Aussparung (21) aufnehmbar ist.
9. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Wellen (12a, 12b) durch Lager (29, 30) in einem Lagergehäuse (18) so unterstützt sind, dass das Gehäuse (17) in dem Lagergehäuse freitragend unterstützt ist.
10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch auf die Wellen aufgepasste Distanzringe (32a, 32b) das Gehäuse (17) in dem Lagergehäuse (18) positioniert und das Lagergehäuse abgedichtet werden.
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