CN111022500A - 一种在高g值离心场下工作的液体静压轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承，液体静压轴承主体与液体静压轴承处主轴之间通过动密封结构连接；在液体静压轴承的回油接口处设置有背压阀；进油压力为P1，回油压力为P2，背压阀设置压力为P3，动密封可承受的最大压力为P4，液体静压轴承所处位置的离心场对液压油形成的压力为P5，P3>P5，P2>P3，P4>P2，P1>P3；本发明采用了主轴旋转动密封，采用了回油接口处背压阀，使得液体静压轴承内部形成相对密闭、密封的内部储油空间；相比传统技术，可提供远大于气体静压轴承的承载能力；利用背压阀对轴承储油空间内的液压油压力进行控制调节，实现了在离心场下工作的液体静压轴承的回油。

Description

一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承
技术领域
本发明属于离心机技术领域，具体涉及一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承。
背景技术
在某些特定的条件或者特殊的场合中，需要的臂式或盘式离心机的转臂末端或转盘外径端安装一套轴线平行于离心机主轴轴线的静压轴承，如图1中所示。
传统的技术中，工作在离心场下的静压轴承，通常采用气体静压轴承，而不采用液体静压轴承。采用气体静压轴承的优势在于，气体静压轴承值需要供给轴承具有一定压力的洁净空气，轴承即可正常工作，且气体从轴承内泄出后，由于空气不会对环境造成污染，轴承工作不需要气体进行循环，因此在离心场中采用气体静压轴承不需要对气体进行回收。但是气体静压轴承的缺点在于，由于气体的可压缩性较大，因此气体静压轴承的承载力较小。通常而言，液体静压轴承凭借轴承工作介质采用的液压油，具有较小的可压缩性，并且轴承可工作在较高的供油压力下，因此液体静压轴承的承载能力较气体静压轴承要高。但是液体静压轴承的缺点在于，工作介质，即液压油，需要循环回收再利用。当液体静压轴承应用在离心机上工作在离心场中的时候，液体静压轴承的液压油循环成为其应用的制约。因此，目前较少见到在离心场中应用的液体静压轴承，尤其当轴承工作在高G值离心场(即离心场加速度值较高)中的时候，由于离心场作用，液压油无法通过在地面回油泵抽取的方式进行循环。
气体静压轴承由于不需要回收循环洁净的空气，因此在离心场中有应用。但是由于气体的可压缩性较高，供气压力过高易导致轴承振动的原因，离心场中应用的气体静压轴承承载力较低。
液体静压轴承需要对工作介质液压油进行循环回收再利用。但是在离心场中，液压油的回收需要抵抗离心场对液压油产生的离心力作用。由于这一问题难以解决，因此，暂未见到在离心场中应用液体静压轴承。
为了解决以上问题我方研发出了一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承，液体静压轴承主体与液体静压轴承处主轴之间通过动密封结构连接；
在液体静压轴承的回油接口处设置有背压阀；
进油压力为P1，回油压力为P2，背压阀设置压力为P3，动密封可承受的最大压力为P4，液体静压轴承所处位置的离心场对液压油形成的压力为P5，P3>P5，P2>P3，P4>P2，P1>P3。
本发明的有益效果在于：
本发明的一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承；
1、采用了主轴旋转动密封，采用了回油接口处背压阀，使得液体静压轴承内部形成相对密闭、密封的内部储油空间；相比传统技术，可提供远大于气体静压轴承的承载能力；
2、利用背压阀对轴承储油空间内的液压油压力进行控制调节，实现了在离心场下工作的液体静压轴承的回油。
附图说明
图1为离心场下工作的液体静压轴承的结构示意图；
图2为离心场液体静压轴承工作原理示意图；
图3为本发明的结构示意图。
图中：1-离心机主轴；2-转臂；3-液体静压轴承；31-背压阀；32-动密封结构；4-地面液压站；5-旋转接头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例，如图1-3所示；(图1中示出了转臂2)
一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承3，液体静压轴承3主体与液体静压轴承3处主轴之间通过动密封结构32连接；
在液体静压轴承3的回油接口处设置有背压阀31；
进油压力为P1，回油压力为P2，背压阀31设置压力为P3，动密封可承受的最大压力为P4，液体静压轴承3所处位置的离心场对液压油形成的压力为P5，P3>P5，P2>P3，P4>P2，P1>P3。一般情况下P1与P4之间不存在直接的关联，但是通常需要满足P4>P1。通常有P1>P2。P3压力值一旦设定，在工作中不会产生变化。
工作在高G值离心场中的液体静压轴承3系统原理如图2中所示。液体静压轴承3在静压主轴的上下两端轴承出口处，采用可密封较高内部液压油压力的旋转动密封结构32；液体静压轴承3的进油口、回油口分别与供油管路、回油管路相联通。供油管路、回油管路通过离心机主轴1的旋转接头5，与安置在地面的地面液压站4供油接口、回油接口相连。
当离心机工作时，液压站给离心场静压轴承供给具有压力的液压油，液压站回油泵开启，抽取回收液压油。此时，压力油通过轴承入口进入轴承内部，由于轴承回油接口处安装有背压阀31，主轴两端安装有动密封，因此，液压油在轴承内部逐步积累，将内部空气排出。当液压油在轴承内充满后，液压油压力逐步提高，但不会高于液压站的供油压力。当轴承内积累的液压油压力高于轴承回油口处背压阀31的设置压力，背压阀31开启，液压油由于压力的作用，将自然抵抗离心场对液压油形成的作用力，沿着联通的回油管路，回到地面液压站4中。
如图3所示，进油压力P1，回油压力P2，背压阀31设置压力P3，动密封结构32可承受的最大压力P4，轴承所处位置的离心场对液压油形成的压力P5。对轴承供给的压力P1，在轴承内工作后，压力会发生一定降低，并在轴承内部排除空气，逐步积累。此时由于轴承内部未充满液压油，此时的轴承内部压力等于离心场对液压油形成的压力P5。人为设置有背压阀31压力P3>离心场压力P5，此时背压阀31关闭。随着液压油的累积，当充满后，由于进油压力P1通常是大于P3或者P5，轴承内部的液压油压力逐步提高。当油的压力>P5、<P3时，由于背压阀31仍未打开，液压油不能回流，压力将持续提高。当轴承内油的压力>P3时，背压阀31打开，此时的压力即为回油压力P2。由于P2>P3，更>P5，因此回流的液压油压力可以抵抗离心场的作用，从而形成回流。同时，回油压力P2<动密封压力P4，液压油不会从轴承主轴的旋转动密封位置发生泄漏。满足上述轴承各位置处的压力关系后，轴承可持续工作，进油、回油连续。
当背压阀31采用压力可调节式的型号时，背压压力可控。针对液体静压轴承3工作在高G值离心场中的时候，调高背压阀31压力P3，满足P3>离心场压力P5，同时建立起其余各部位压力相关的关系。即可使得液体静压轴承3适应与工作在该离心场下。合适的背压阀31压力P3，可提高轴承的回油效率，减小进油压力P1，降低动密封压力P4的设计难度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (1)

1.一种在高G值离心场下工作的液体静压轴承，其特征在于，液体静压轴承主体与液体静压轴承处主轴之间通过动密封结构连接；
在液体静压轴承的回油接口处设置有背压阀；
进油压力为P1，回油压力为P2，背压阀设置压力为P3，动密封可承受的最大压力为P4，液体静压轴承所处位置的离心场对液压油形成的压力为P5，P3>P5，P2>P3，P4>P2，P1>P3。
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