CN111051716A - 一种设置有轴承中设置轴承的装置 - Google Patents

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Abstract

一种设置有轴承中设置轴承(1)的装置，所述轴承中设置轴承具有内环(2)、中间环(3)和外环(4)，其中，在所述内环(2)和所述中间环(3)之间以及在所述中间环(3)和所述外环(4)之间分别附接内滚子元件(5)、外滚子元件(6)，其中，所述轴承中设置轴承(1)以其内环(2)和外环(4)附接在所述装置中的能够相对于彼此旋转的两个部件、轴(11)和壳体(12)之间，所述两个部件中的一个部件(11或12)连接到或能够连接到驱动器，其特征在于，所述装置在所述中间环(3)和从动部件(11或12)之间设置有传动装置以便驱动所述中间环(3)，所述传动装置是非接触式传动装置。

Description

一种设置有轴承中设置轴承的装置
技术领域
本发明涉及一种设置有轴承中设置轴承的装置。
更具体地说，本发明旨在用于高速应用。
背景技术
已知的是，用于高速应用的轴承提出了挑战。
典型的高速应用是所谓的涡轮压缩机，其中叶轮在轴上以非常高的速度旋转。此外，在螺杆式压缩机中，特别是无油螺杆式压缩机、螺杆式真空泵和涡轮分子真空泵中，存在以非常高的速度旋转的轴。
因此，在这些应用中使用的轴承需要应付这些非常高的速度。
轴承的应用通常以具有所谓的‘n.dm’值的速度来表征，所述‘n.dm’值在英语中也称为“速度因子”，表示速度n(以每分钟转数或rpm计)和平均轴承直径dm(以毫米或mm计)的乘积。
另一个类似的定义是‘DN’，其中内径(以mm计)与速度(以rpm计)相乘。在下文中，将使用‘n.dm’值。
这些‘n.dm’的值可以位于1×106到2×106的范围内，并且在所述高速应用中更高。
通常在‘n.dm’大于2×106的应用的情况下，使用磁轴承或空气轴承。然而，磁轴承的缺点是，它们不仅昂贵，而且复杂。此外，与空气轴承类似，磁轴承通常设计成用于特定的应用，由此磁轴承仅适用于有限的使用范围。空气轴承在构造方面比磁体轴承简单，但是这些轴承的坚固性也是关键的。
与磁轴承或空气轴承相比，滚子轴承复杂度低得多，然而，为了适合于高速应用，必须使用非常先进的材料，例如用于滚子元件并且还可能用于轴承环的陶瓷材料、以及用于轴承罩的适合材料。此外，滚子轴承还必须特别设计为具有极其精确的公差，并且必须非常精密地控制油供应和油品质，例如在纯度方面。这表明这种滚子轴承能够应付更高的速度。然而，在使用磁轴承和空气轴承的非常高的速度下，操作条件对于这种滚子轴承来说仍然太苛刻使得不能保证这些滚子轴承的足够长的寿命。
轴承中设置轴承的构造是已知的，例如在FR582661中。这种已知的轴承中设置轴承的构造包括在其外径向表面上具有滚道的内环、在其内径向表面和外径向表面上具有滚道的中间环以及在其内径向表面上具有滚道的外环。此外，这种已知的轴承中设置轴承的构造包括两组滚子元件，即与内环和中间环中的滚道滚动接触的第一组滚子元件和与中间环和外环中的滚道滚动接触的第二组滚子元件。滚道在这里是指滚子元件在轴承环(即内环、中间环和外环)上滚动的位置。当滚子元件是球形时，则滚道是轴承环上的窄轨道。当滚子元件是圆柱形时，那么滚道是与圆柱形滚子元件宽度相同的轨道。
因此，这种已知的轴承中设置轴承的构造就像它由两个同心轴承组成，其中外轴承的内环也用作内轴承的外环，或者其中外轴承的所述内环和内轴承的所述外环连结在一起以形成轴承中设置轴承的中间环。
利用这种轴承中设置轴承，速度在两个轴承上分布或分配。这样，至少在理论上，‘n.dm’的值应当在两个轴承上分布。
这种概念是已知的，然而，为了在高速下工作良好，这种轴承中设置轴承的中间环必须被驱动，使得其速度可以被控制。
在没有驱动中间环情况下，使得在两个轴承在彼此中自由地旋转并且一个从动的轴承像仅通过摩擦一样推动另一个轴承的情况下，速度将不会很好地分布在两个轴承上，使得两个轴承中的一个轴承的‘n.dm’值可能变得太高。这样，轴承中设置轴承用于减小总的‘n.dm’值的预期目的没有达到，并且对于相同的应用，与使用具有内环和外环的单个传统轴承相比，情况可能变得更糟。
驱动中间环的解决方案是已知的，例如通过齿轮、带和/或其它轴承的机械的或运动的联接的解决方案。在DD49.729、GB647.002、US4.618.271、JP H02-8512和JP S62-41422中说明和描述了这种解决方案。
所述解决方案具有复杂和昂贵的缺点。此外，它们是不可靠的，因为它们包括必须在高速下起作用的附加机械系统，因此非常容易发生故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决上述和/或其它缺点中的任何一个的方案。
本发明的目的是提供一种装置，所述装置设置有轴承中设置轴承，所述轴承中设置轴承具有内环、中间环和外环，其中在内环和中间环之间以及在中间环和外环之间分别设置内滚子元件、外滚子元件，其中轴承中设置轴承以其内环和外环设置在装置中的能够相对于彼此旋转的两个部件之间，所述两个部件即为轴和壳体，其中所述两个部件中的一个部件连接到或能够连接到驱动器，其特征在于，所述装置在中间环和从动部件之间设置有传动装置以便驱动中间环，其中所述传动装置是非接触式传动装置。
非接触式传动装置是指在传动装置的与中间环连接的部分和传动装置的与从动部件连接的部分之间没有(物理)接触的传动装置。
这可以通过部件之间的物理断开或间隙来实现。
优点在于，通过驱动中间环，可以控制其速度，使得速度以适当的方式在轴承中设置轴承上分布或分配。
另一个优点在于，由于附接在中间环和从动部件之间，传动装置通过驱动产生的转矩来使用以驱动中间环，并且不需要外部马达、驱动器或其它动力供应。换句话说：不需要额外的能源和/或供应。
另外的优点还在于，在非接触式地推进中间环的情况下，不需要使用齿轮、带或其它机械连接，它们经受磨损和撕裂或缺陷，并且不允许在高速下操作。
在特定的实施例中，为了能够无接触地驱动中间环，传动装置包括一个或多个永磁体，所述永磁体设置成使得它们也随着从动的轴承环的旋转而转动。从动的轴承环指的是轴承中设置轴承中的如下轴承环，所述轴承环与连接到或能够连接到驱动器的部件相连接，并且因此与从动部件一起以相同的速度旋转。
所述一个或多个永磁体可以例如设置在优选地相对于轴承环以同心方式设置并且与从动的轴承环连接的环中，所述永磁体构造成与从动的轴承环一起旋转。
在另一特定的实施例中，中间环与导电的且优选的非磁性材料的制动环连接。该中间环优选地以相对于轴承环同心的方式设置。在一个或多个永磁体和制动环之间设置间隙。
然后，构造成与从动的轴承环一起旋转的一个或多个永磁体在该制动环中感应出所谓的涡流。
优选地，在导电的且优选的非磁性材料的制动环周围，还存在导磁材料的环，使得由永磁体产生的磁场闭合在其中。
以这种方式，最大磁场通过导电材料的环传导，并且在其中产生许多涡流。因此，该导电的且优选的非磁性的材料的环也将旋转，因此中间环也将旋转。这种现象也被称为“磁阻”。
优选地，一个或多个永磁体与导电的且优选的非磁性材料的制动环之间的间隙小于1.5mm，甚至更优选地小于1mm，并且优选地间隙为大约0.5mm宽。
在替代的特定实施例中，传动装置设置有位于传动装置间隙中的流体薄膜。
这种流体薄膜可以施加在与从动的轴承环连接的环和与中间环连接的环之间的间隙中。
适当的流体例如是油或其它润滑剂，其也可以用于润滑轴承本身。
优选地，间隙的厚度为100μm或更小。
操作简单，并且如下。当从动的轴承环转动时，与从动的轴承环连接的环同时转动。利用位于与从动的轴承环连接的环和与中间环连接的环之间的间隙中的流体薄膜的所谓的粘性摩擦，与从动的轴承环连接的环将转矩传递到与中间环连接的环，使得与中间环连接的环以及因此中间环本身旋转。这也被称为“粘性阻力”。
在中间环由与从动的轴承环一起旋转的一个或多个永磁体以非接触的方式驱动的情况下，另一特定的实施例包括：
-从动的所述轴承环与具有永磁体的第一环连接；
-中间环与具有极片的环连接；以及
-非从动的轴承环与具有永磁体的第二环连接。
极片是导磁材料块，因此具有高磁导率，其就像其为磁场线一样产生吸引。
优选地，在第一环与具有极片的环之间以及在具有极片的环与第二环之间总是提供窄间隙，所述间隙的厚度最大为2mm，优选地最大为1mm，并且甚至更优选地最大为0.5mm。
优选地，具有永磁体的所述第一环和第二环中永磁体的数量以及具有极片的环中极片的数量选择成适应中间环相对于从动的轴承环必须旋转的速度。
优选地，通过选择具有永磁体的环和具有极片的环的参数，施加在中间环上的驱动转矩选择成使得其刚好足以驱动中间环达到期望的速度，并且特别地足以克服轴承中的摩擦损失和其他损失，例如空气动力学损失。
以这种方式，具有永磁体的环和具有极片的环的尺寸可以被限制，使得单元可以被制造得紧凑。紧凑的实施例更便宜，并且使得更容易将这种轴承中设置轴承集成在机器中，而不需要可能导致负面副作用的大的调整，例如可能导致其它振形和振动问题的较长的轴。
这种驱动装置或传动装置也被称为“磁驱动装置”或“磁齿轮”。这种“磁驱动装置”和/或“磁齿轮”的驱动和/或传动以及它们的设计在US5.633.555中以及在2014年12月22日由Xiaoxu Zhang、Xiao Liu、Chao Wang和Zhe Chen在开放存取期刊Energies中发表的“Analysis and Design Optimization of a Coaxial Surface-Mounted Permanent-Magnet Magnetic Gear”的论文中进行了描述。
在根据本发明的具有轴承中设置轴承的装置的另一实际实施例中，其中，使用“磁性阻力”和/或“粘性阻力”来驱动中间环，使用电磁力以非接触的方式来减慢中间环，其中，中间环与由导电的且优选的非磁性材料制成的环连接，并且其中，具有轴承中设置轴承的装置设置有固定电磁体，使得在由导电的且优选的非磁性材料制成的环与电磁体之间存在间隙，电磁体能够在导电的且优选的非磁性材料的环中产生穿过所述间隙的电磁场。
优选地，导磁材料的环将位于导电的且优选的非磁性材料的环的背离电磁体的一侧上，其中由电磁体产生的场被闭合在所述磁性材料的环中。
以这种方式，由电磁体产生的磁场被到最大程度地引导穿过导电的且优选的非磁性材料的环。
因此，当中间环旋转时，通过使用电磁体在由导电的且优选的非磁性材料制成的环中产生的电磁场，可以在由导电的且优选的非磁性材料制成的环中产生涡流，其中由导电的且优选的非磁性材料制成的环将减速，正如在所谓的涡流制动器中一样。
因此，简单地通过调节电磁体的激励(即通过将其接通或断开)、频率、电流和/或电压，能够调节制动，使得由导电的且优选的非磁性材料制成的环以及因此中间环以期望的速度旋转。
优选地，该装置设置有传感器以测量中间环的速度，以便通过控制电磁体激励来精确地调节其速度，优选地在所谓的闭环中利用传感器测量。这种测量可以直接用传感器进行，但是也可以从机器的操作条件的其它参数间接推导出。
优选地，该装置在此设置有调节器，例如转向单元或控制器，其基于所述传感器的输出调节电磁体激励。
例如，可以调节中间环的速度，以便针对轴承中设置轴承中的不同速度或负载水平设定构成轴承中设置轴承的轴承的速度之间的其他比率。
因此，例如，与例如其轴支撑在根据本发明的轴承中设置轴承上的涡轮机的静止模式相比，可以在启动时设定另一速度比。
还可以随着时间调节速比，以便对于构成轴承中设置轴承的两个轴承实现类似的磨损，从而使整个轴承中设置轴承的寿命最大化。
在实际的实施例中，中间环包括使用压配合或类似的方式彼此附接以形成整体的两个同心环，其中内同心环与内环和内滚子元件一起形成第一轴承，并且其中外同心环与外环和外滚子元件一起形成围绕第一轴承同心地设置的第二轴承。
这样的优点在于，轴承中设置轴承可以使用两个现有的或标准的轴承来构造。
当然，根据本发明，不排除轴承中设置轴承使用特制的中间环制成。
本发明涉及一种具有轴承中设置轴承的装置，其中内环被驱动而外环保持静止(旋转轴)，本发明还涉及一种具有轴承中设置轴承的装置，其中外环被驱动而内环保持静止(固定轴)。
在优选实施例中，内环、中间环和内滚子元件、和/或中间环、外环和外滚子元件形成以下类型的轴承中的一种：
-单排或双排球轴承；
-单排或双排角接触球轴承；
-四点轴承；
-单排或双排圆柱轴承；
-圆锥滚子轴承；
-旋转接头滚子轴承；
-滚针轴承；
--推力球轴承；
-圆柱滚子推力轴承。
本发明可以针对所有这种标准轴承类型实现，这显示了本发明的通用性和潜力。
本发明涉及一种具有油润滑的轴承中设置轴承的装置和一种具有脂润滑的轴承中设置轴承的装置。这两种类型都适合于比通常用于标准轴承的速度更大的速度，即针对油润滑适合于大于1.5×106‘n.dm’的速度，或者甚至大于2.0×106‘n.dm’的速度，以及甚至大于2.6×106‘n.dm’的速度，即针对脂润滑适合于大于1×106‘n.dm’的速度，或者甚至大于1.3×106‘n.dm’的速度，以及甚至大于1.6×106‘n.dm’的速度。
因此，这种轴承中设置轴承可以用来代替磁轴承或空气轴承。因此，在一些情况下，也可以使用脂润滑的轴承中设置轴承而不是油润滑的高速轴承，从而不需要油滚道，油润滑的高速轴承不仅在投资和维护方面昂贵，而且总是具有油污染的风险。
本发明还涉及一种涡轮机，所述涡轮机包括根据本发明的用于支承至少一个具有叶轮的轴的装置。
本发明还涉及一种螺杆式压缩机，所述螺杆式压缩机设置有根据本发明的用于支承至少一个具有转子的轴的装置。所述螺杆式压缩机还可以指螺杆式真空泵或螺杆式鼓风机。
附图说明
为了更好地显示本发明的特征，下面将参照附图通过示例而非限制性地描述根据本发明的轴承中设置轴承的一些优选实施例，其中：
图1和图2分别示意性地示出了根据本发明的轴承中设置轴承的主视图和后视图；
图3示出了根据图1中的线III-III的剖视图；
图4和图5示出了图3的替代实施例；
图6示意性地示出了图5的轴承中设置轴承的透视图；
图7示出了图3的另一替代实施例。
具体实施方式
图1至图3中所示的轴承中设置轴承1由内环2、中间环3和外环4构成。
在内环2和中间环3之间设置内滚子元件5，在外环4和中间环3之间设置外滚子元件6。
在这种情况下，轴承中设置轴承1由同心的两个标准的球轴承构成，即外球轴承9和内球轴承10，中间环3由同心的两个轴承环构成，即外球轴承9的内环7和内球轴承10的外环8，所述轴承中设置轴承还可能设置有额外的部件，例如环。
外球轴承9的内环7使用压配合或类似方式附接到内球轴承10的外环8，以形成轴承中设置轴承1的中间环3。
如图3中清楚地示出的，轴承中设置轴承1围绕旋转轴11设置，其中轴承中设置轴承1的内环2是从动的轴承环，其由来自旋转轴11的转矩驱动。
轴承中设置轴承1的外环4安装在壳体12中。
所述旋转轴11例如可以是压缩机元件的螺杆转子的轴，所述壳体12例如是压缩机壳体。
然而，轴承中设置轴承1也可以用于许多其它机器，例如涡轮压缩机、膨胀机、真空泵、涡轮分子泵、心轴、马达、涡轮、喷气发动机等。
根据本发明，在内环2由来自旋转轴11的转矩直接驱动的情况下，中间环3由该转矩的一部分以非接触的方式驱动。
在图1至4的实施例中，该驱动由所谓的磁齿轮执行。
如图3所示，内环2与具有永磁体14的第一环13连接，中间环3与包含极片18的环15连接。
磁极片18是导磁材料块。
环15所包括的其它材料将磁极片18保持在适当位置，并且优选地为非磁性且非导电材料(例如合成或复合材料)，使得在该材料中不发生或发生很少的附加电磁损耗。
在具有永磁体14的第一环13和其中固定有磁极片18的非磁性且非导电材料的环15之间存在间隙16a。
该间隙16a大约0.5mm厚。
根据本发明，该间隙16a的厚度小于1.5mm，并且优选地甚至小于1mm。
此外，外环4与具有永磁体17的第二环19连接。
此外，在具有永磁体17的第二环19与具有极片18的环15之间存在间隙16b，其中间隙16b也优选地小于1.5mm，并且更优选地甚至小于1mm。在这种情况下，间隙16b的厚度为0.5mm。
分别具有永磁体14和17的第一环13和第二环19以及具有极片18的环15共同形成磁齿轮传动装置20或“磁齿轮”。这种磁齿轮传动装置20在US 5.633.555和“A novel high-performance magnetic gear，K.Atallah，D.Howe，IEEE Transactions on Magnetics，vol.37，No.4，July2001”中有所讨论。
永磁体14和17以交替的极性布置，使得在环13和19旋转时，感应出交变磁场。永磁体14和17各自形成特定数量的极对，等于这种环中磁体数量的一半。根据中间环3必须相对于内环2旋转的速度来选择与第一环13中的永磁体14的数量相对应的磁极对的数量、与第二环19中的永磁体17的数量相对应的磁极对的数量以及环15中的磁极片18的数量。这些功能从文献中已知。
中间环3必须相对于内环2即从动的轴承环旋转的速度取决于轴承中设置轴承1将被使用的应用。
优选地，具有永磁体14、17的所述第一环13和第二环19中的永磁体14、17的数量以及具有极片18的环15中的极片18的数量确定成使得中间环3以比从动的轴承环的速度慢的速度旋转，优选地以大约等于从动的轴承环的速度的一半的速度旋转。
装置1的操作非常简单，如下所述。
在使用期间，轴11将旋转，由此附接到轴11的内环2将以轴11的速度旋转。
具有永磁体14的第一环13也将与内环2一起旋转。
永磁体14产生穿过间隙16a的磁场，该磁场穿过固定在环15中的磁性材料的极片18闭合。环15与中间环3连接。
类似地，不旋转的永磁体17产生穿过间隙16b的磁场，该磁场穿过固定在环15中的磁性材料的极片18闭合。
由于永磁体14和17的离散数量以及磁极片18的离散数量，我们在空气间隙16a和16b中获得调制的磁场。通过基于从上述文献中已知的公式选择永磁体14的数量、磁极片18的数量和永磁体17的数量之间的适当关系，空气间隙16a和16b中的调制的磁场以同步的方式相互作用，并且允许中间环3以与内环2的速度成特定比率的速度旋转。
这样，中间环3将相对于驱动轴11以特定的速度比旋转，而不需要具有高频控制器的电动机。
中间环3由磁齿轮传动装置20以相对于内环2的特定速度驱动，其中速度之间的关系是固定的，并且由第一环13中的永磁体14的数量、第二环19中的永磁体17的数量以及环15中的极片18的数量确定。
如图1至3所示的系统是完全无源的系统，没有任何有源控制。很明显，这些图中所示的实施例是简单、相对便宜和坚固的。
在图4中，示出了根据图1的变型，其中在这种情况下示出了双轴承中设置轴承1，其中磁齿轮传动装置20附接在两个相邻的轴承中设置轴承1之间。
或者，换言之，在图3中，另一轴承中设置轴承1附接在磁齿轮传动装置20旁边。
如图4所示，两个中间环3都与具有磁极片18的环15连接。
类似地，两个内环2和两个外环4分别与具有永磁体14的第一环13和具有永磁体17的第二环19连接。
换言之，磁齿轮传动装置20将控制两个轴承中设置轴承1。在其它方面，操作完全类似于先前的实施例。
图5和6示出了替代实施例，其中在这种情况下，中间环3以非接触的方式由“磁阻”驱动，其中从动内环2与具有永磁体14的第一环13连接，中间环3与制动环27连接。
图5示出了该制动环27的一个可能的实施例。在这种情况下，制动环包括导磁材料(例如钢)的环28和非磁性但导电的材料(例如铝)的两个环29a和29b，所述两个环29a和29b分别同心地附接到环28的内侧和外侧。
在具有永磁体14的第一环13和导电材料的环29a之间存在间隙16a。该间隙大约0.5mm厚。根据本发明，该间隙16a的厚度小于1.5mm，并且优选地甚至小于1mm。
永磁体14以交替的极性布置，使得当第一环13旋转时，在空气间隙16a中和在非磁性但导电材料的环29a中感应出交变磁场，并且该交变磁场在导磁材料的环28中闭合。由于环29a中的材料是导电的，因此在交变磁场中将产生所谓的涡流，导致所谓的涡流损耗。为了补偿这些损失，环29a并且因此制动环27将开始旋转。制动环27因此由“磁阻”驱动。
该“磁阻”驱动制动环27的转矩取决于不同的因素，例如感应磁场的强度、环13和制动环27之间的速度差以及制动环27的构造和材料特性。
应当确保中间环3比特定的轴承中设置轴承应用的期望速度更快地旋转，例如通过选择间隙16a的适当厚度和永磁体14的数量及其磁场强度。
同样，为了使中间环3减速并允许其以期望的速度旋转，使用了非接触式传动装置，该非接触式传动装置也根据所谓的“涡流”原理工作。
使用了磁制动器21，即所谓的“涡流制动器”，其包括导磁材料制成的所述环28、非磁性但导电的材料制成的环29b以及固定电磁体22，所述磁制动器设置成使得在由非磁性但导电的材料制成的环29b和电磁体22之间存在间隙23，电磁体22可以在环29b中产生穿过该间隙的电磁场，并且该电磁场在环28中闭合。
环29b和固定电磁体22之间的间隙23与图1至3的实施例中的分别具有永磁体14和17的第一环13和第二环19与环15之间的所述间隙16a和16b具有相同的数量级。
当制动环27旋转时，通过向固定电磁体22施加电流，在由导电材料制成的环29b中将产生涡流，由此中间环3将减速。
在中间环3上发生的制动的程度将由电流和/或电压的大小、电源的接通和断开方式以及频率来确定。
可以设置传感器(图中未示出)以确定中间环3的速度，并且可以设置控制器，所述控制器基于测量的速度发送电流通过电磁体22，以便能够将中间环3减速到期望的速度。
为此，所述控制器可以提供有算法以确保内轴承10的‘n.dm’的值等于外轴承9的‘n.dm’的值，或者这两个值的比率位于一定的范围内。在本示例中，这对应于从70-30至60-40的速度比。很明显，该比率可以根据应用而变化。
在图6中，可以清楚地看到电磁体22。其是固定的，这意味着在这种情况下，电磁体固定到壳体12，因此将不会与轴承中设置轴承1一起旋转。
在这种情况下，电磁体22是马蹄形的，并且设置有绕组24。然而，这仅仅是说明性的示例，本发明不限于此。
尽管图5和6的实施例不是完全无源的，而是需要附加的控制和传感器，但是该实施例具有允许自由地控制中间环3的速度的优点。在前一实施例中，中间环的速度是固定的。
图7示出了另一变型，其中在这种情况下，中间环3的减速将以与图5和6中的示例相同的方式进行，即，利用磁制动器21，但是在这种情况下利用阻力或拖曳力的粘性力进行非接触式驱动。
为此，内环2和中间环3都设置有环25a、25b，在两个环25a、25b之间具有间隙26，其中该间隙26填充有流体。
该间隙26的厚度取决于相关的流体。流体可以是例如润滑剂，例如油或水。
在油的情况下，间隙26的厚度优选的为100mm或更小。
非接触式驱动的操作基于这样的事实，即通过旋转内环2，中间环3将通过间隙26中的流体的薄膜产生的阻力或拖曳力的粘性力而开始旋转。
间隙26的厚度将决定产生多少转矩，并且因此也决定了中间环3将以什么速度旋转。
再次确保中间环3将旋转得非常快，使得其可以用磁制动器21减慢到期望的速度。
该实施例的附加优点在于，间隙26中的油膜具有阻尼效应，从而允许吸收任何振动。
所有描述的轴承中设置轴承1也可以用脂润滑。这意味着图1至图6和图7中的轴承中设置轴承1在不使用油膜的情况下适合于无油应用，例如无油压缩机，例如无油涡轮压缩机或螺杆压缩机。
这种脂润滑的轴承中设置轴承1适用于大于1×106‘n.dm’[每分钟转数.毫米]的速度，其中速度甚至可以达到大于1.3×106‘n.dm’或1.6×106‘n.dm’。
替代地，轴承中设置轴承1也可以用油润滑。
在这种情况下，优选地使用油喷射器或油雾将油喷射到轴承中设置轴承1中。
这种轴承中设置轴承1适合于非常高的速度，大于1.5×106‘n.dm’[每分钟转数.毫米]，其中速度大于2.0×106‘n.dm’、以及甚至大于2.6×106‘n.dm’是可能的。
优选地，轴承中设置轴承1在轴向方面尽可能紧凑，使得其上安装有轴承中设置轴承1的轴11可以保持尽可能短，这适合于在非常高的速度下使用。为此，从内环2传递到中间环3的动力以及因此还有转矩最好被限制为稍大于补偿外轴承的摩擦转矩所需的转矩，使得中间环3也旋转。
所述间隙16a、16b、23、26的轴向方面的宽度优选地小于轴承中设置轴承1的滚子元件5、6的宽度的三倍，并且甚至更优选地小于滚子元件5、6的宽度的两倍。
这与文献中记载的已知磁齿轮传动装置20完全不同，在文献中记载的已知磁齿轮传动装置中，轴向方面并不紧凑，这是考虑到所述已知磁齿轮传动装置设计成用于具有低得多的速度但具有高转矩的应用。
尽管在所示的示例中，内环2总是由所述转矩驱动，这意味着内环2安装在旋转轴11上，而外环4是固定的，并且因此附接在壳体12中，但是根据本发明不排除外环4由所述转矩驱动，而内环2是固定的。
本发明决不限于作为示例描述的和在附图中示出的实施例，而是在不脱离本发明的范围的情况下，根据本发明的轴承中设置轴承可以以各种形式和尺寸实现。

Claims (26)

1.一种设置有轴承中设置轴承(1)的装置，所述轴承中设置轴承具有内环(2)、中间环(3)和外环(4)，其中在所述内环(2)和所述中间环(3)之间以及在所述中间环(3)和所述外环(4)之间分别设置有内滚子元件(5)、外滚子元件(6)，其中所述轴承中设置轴承(1)及其内环(2)和外环(4)设置在所述装置中的能够相对于彼此旋转的两个部件之间，所述两个部件即轴(11)和壳体(12)，所述两个部件中的一个部件(11或12)连接到或能够连接到驱动器，其特征在于，所述装置在所述中间环(3)和从动的所述一个部件(11或12)之间设置有传动装置以便驱动所述中间环(3)，其特征在于，所述传动装置是非接触式传动装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，为了以非接触的方式驱动所述中间环(3)，所述传动装置包括一个或多个永磁体(14)，所述永磁体与从动的轴承环一起旋转。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传动装置包括与所述中间环(3)连接的制动环(27)，所述制动环(27)包括非磁性但导电的材料的环(29a)，使得在所述一个或多个永磁体(14)与所述制动环(27)之间存在间隙(16a)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述间隙(16a)的厚度小于1.5mm，优选地甚至小于1mm，并且优选地所述间隙(16a)的厚度为大约0.5mm。
5.根据权利要求3和/或4所述的装置，其特征在于，围绕非磁性但导电的材料的环(29a)的制动环(27)包括导磁材料制成的环(28)。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传动装置设置有间隙(26)，在所述间隙中能够施加薄的流体膜。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，从动的所述轴承环和所述中间环(3)设置有环(25a、25b)，在两个环(25a、25b)之间具有间隙(26)，其中所述间隙(26)能够填充有流体。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述间隙(26)的厚度为100μm或更小。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，用于驱动所述中间环(3)的传动装置是在能够相对于彼此旋转的两个部件(11、12)之间的磁齿轮传动装置(20)。
10.根据权利要求2或9所述的装置，其特征在于，从动的所述轴承环与具有永磁体(14)的同心的第一环(13)连接，所述中间环(3)与具有极片(18)的同心环(15)连接，并且非从动的轴承环与具有永磁体(17)的同心的第二环(19)连接。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，在所述第一环(13)与具有极片(18)的所述环(15)之间以及在具有极片(18)的所述环(15)与所述第二环(19)之间存在间隙(16a、16b)，所述间隙的厚度最大为2mm，优选地厚度最大为1mm，并且甚至更优选地厚度最大为0.5mm。
12.根据权利要求10和/或11所述的装置，其特征在于，具有永磁体(14、17)的所述第一环(13)和所述第二环(19)中的永磁体(14、17)的数量和具有极片(18)的所述环(15)中的极片(18)的数量确定成使得所述中间环(3)以比从动的所述轴承环的速度慢的速度旋转，优选地以等于从动的所述轴承环的速度的大约一半的速度旋转。
13.根据前述权利要求1至8中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述装置设置有磁制动器(21)，以便以非接触的方式使所述中间环(3)减速。
14.根据前述权利要求1至8中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述中间环(3)通过电磁力以非接触的方式减速，其中所述中间环(3)与由非磁性但导电的材料制成的环(29b)连接，并且其中具有所述轴承中设置轴承(1)的所述装置设置有固定电磁体(22)，使得在所述环(29b)和所述电磁体(22)之间存在间隙(23)，所述电磁体(22)能够在所述环(29b)中产生穿过所述间隙的电磁场。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置设置有传感器以测量所述中间环(3)的速度。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述装置设置有控制器，所述控制器构造成基于所述中间环(3)的速度调节所述电磁体(22)中的绕组(24)的励磁。
17.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述中间环(3)包括使用压配合等彼此附接以形成整体的两个同心环(7、8)，其中内同心环(8)在形成第一轴承(10)时连结所述内环(2)和所述内滚子元件(5)，并且其中所述外同心环(7)在形成围绕所述第一轴承(10)同心附接的第二轴承(9)时连结所述外环(4)和所述外滚子元件(6)。
18.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述内环(2)是从动的轴承环，从动的所述轴承环通过所述从动部件(11)被驱动。
19.根据前述权利要求1至16中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述外环(4)是从动的轴承环，从动的所述轴承环通过所述从动部件(12)被驱动。
20.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述内环(2)、所述中间环(3)和所述内滚子元件(5)、和/或所述中间环(3)、所述外环(4)和所述外滚子元件(6)是单排或双排球轴承、单排或双排角接触球轴承、四点轴承、单排或双排圆柱轴承、圆锥滚子轴承、旋转接头滚子轴承、滚针轴承、推力球轴承或圆柱滚子推力轴承。
21.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述轴承中设置轴承(1)是油润滑的。
22.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述轴承中设置轴承(1)适于大于1.5×106‘n.dm’[每分钟转数.毫米]的速度，优选地大于2.0×106‘n.dm’的速度，以及甚至更优选地大于2.6×106‘n.dm’的速度。
23.根据前述权利要求1至18中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述轴承中设置轴承(1)是脂润滑的。
24.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述轴承中设置轴承(1)适用于大于1×106‘n.dm’[每分钟转数.毫米]的速度，优选地大于1.3×106‘n.dm’的速度，以及甚至更优选地大于1.6×106‘n.dm’的速度。
25.一种涡轮机，其特征在于，所述涡轮机包括根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，所述装置用于支承至少一个具有叶轮的轴。
26.一种螺杆式压缩机，其特征在于，所述螺杆式压缩机包括根据前述权利要求1至24中的一项或多项所述的装置，所述装置用于支承至少一个具有转子的轴。
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