CN115263922A - 具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，包括定子部分、转子部分、第一磁力组件和第二磁力组件，转子部分可转动地装配于定子部分内，第一磁力组件作用在定子部分和转子部分之间并适于对转子部分产生第一作用力，第二磁力组件作用在定子部分和转子部分之间并适于对转子部分产生第二作用力，第一作用力和第二作用力适于在转子部分相对于定子部分轴向位移时产生力差以复位转子部分。本发明实施例的设备可以使得设备内部在轴向具有很好的纠偏作用，能够有效的解决在设备启动或者工况发生变化时，气浮轴承存在的摩擦风险，结构稳定性更好，并且通过提高气浮轴承的使用寿命进而可以提高该设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，具体地，涉及一种具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备。
背景技术
对有清洁气源要求的场合会使用径向气浮轴承作为支撑，但在空压机等设备中往往还存在未被平衡的轴向力，这时会配套使用气浮止推轴承，相关技术中，在设备的启停或工况发生变化时，气浮止推轴承会发生偏摆，会对气浮止推轴承产生干磨，给轴承带来损害，降低了轴承以及设备的使用寿命。
发明内容
为此，本发明实施例提出一种结构稳定性好，使用寿命长的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备。
本发明实施例的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，包括定子部分、转子部分、第一磁力组件和第二磁力组件，所述转子部分可转动地装配于所述定子部分内，所述第一磁力组件作用在所述定子部分和所述转子部分之间并适于对所述转子部分产生第一作用力，所述第二磁力组件作用在所述定子部分和所述转子部分之间并适于对所述转子部分产生第二作用力，所述第一作用力和所述第二作用力适于在所述转子部分相对于所述定子部分轴向位移时产生力差以复位所述转子部分。
本发明实施例的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备可以使得设备内部在轴向具有很好的纠偏作用，能够有效的解决在设备启动或者工况发生变化时，气浮轴承存在的摩擦风险，结构稳定性更好，并且通过提高气浮轴承的使用寿命进而可以提高该设备的使用寿命。
在一些实施例中，所述第一磁力组件包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的其中一者设于所述定子部分，其中另一者设于所述转子部分，且所述第一磁体和所述第二磁体之间产生第一作用力，和/或，所述第二磁力组件包括第三磁体和第四磁体，所述第三磁体和所述第四磁体的其中一者设于所述定子部分，其中另一者设于所述转子部分，且所述第三磁体和所述第四磁体之间产生第二作用力。
在一些实施例中，所述定子部分包括第一侧壁，所述转子部分包括第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁相对布置并在两者之间形成有第一间隙，所述第一磁体和所述第二磁体的其中一者设于所述第一侧壁、其中另一者设于所述第二侧壁，所述第一磁体和所述第二磁体之间形成第二间隙，所述第二间隙不小于所述第一间隙，和/或，所述定子部分包括第三侧壁，所述转子部分包括第四侧壁，所述第三侧壁和所述第四侧壁相对布置并在两者之间形成有第三间隙，所述第三磁体和所述第四磁体的其中一者设于所述第三侧壁、其中另一者设于所述第四侧壁，所述第三磁体和所述第四磁体之间形成第四间隙，所述第四间隙不小于所述第三间隙。
在一些实施例中，所述定子部分包括第一配合部和第二配合部，所述转子部分包括第三配合部和所述第四配合部，所述第一磁力组件作用在所述第一配合部和所述第三配合部之间，所述第二磁力组件作用在所述第二配合部和所述第四配合部之间，或，所述第一配合部设有环槽，所述第三配合部配合在所述环槽内，所述第三配合部位于所述第一磁力组件和所述第二磁力组件之间，所述第一磁力组件和所述第二磁力组件均配合在所述第一配合部和所述第三配合部之间。
在一些实施例中，所述设备为空压机，所述转子部分还包括轴体，所述第三配合部和所述第四配合部均与所述轴体固定相连，所述第三配合部和所述第四配合部沿着所述轴体的轴向间隔分布，所述第三配合部为止推盘，所述第四配合部为叶轮。
在一些实施例中，所述转子部分设有环形区，所述环形区设有多个引流槽，多个所述引流槽沿着所述转子部分的周向间隔排布。
在一些实施例中，所述引流槽为螺旋槽。
在一些实施例中，定义所述转子部分的轴向方向为第一方向，所述环形区在所述第一方向的投影环绕在所述第一磁力组件和所述第二磁力组件在所述第一方向的投影的外周侧。
在一些实施例中，所述第一磁体、所述第二磁体、所述第三磁体和所述第四磁体均呈环形。
在一些实施例中，所述第一磁体、所述第二磁体、所述第三磁体和所述第四磁体均为一体成型或均均由多个磁块拼接而成。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例环形区的的结构示意图。
图3是本发明另一实施例的结构示意图。
附图标记：
定子部分1；第一配合部11；环槽111；第二配合部12；
转子部分2；第三配合部21；环形区211；引流槽2111；第四配合部22；轴体23；
第一磁力组件3；第一磁体31；第二磁体32；第二磁力组件4；第三磁体41；第四磁体42；第一侧壁501；第二侧壁502；第三侧壁503；第四侧壁504。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-3所示，本发明实施例的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，包括定子部分1、转子部分2、第一磁力组件3和第二磁力组件4，转子部分2可转动地装配于定子部分1内，第一磁力组件3作用在定子部分1和转子部分2之间并适于对转子部分2产生第一作用力，第二磁力组件4作用在定子部分1和转子部分2之间并适于对转子部分2产生第二作用力，第一作用力和第二作用力适于在转子部分2相对于定子部分1轴向位移时产生力差以复位转子部分2。
具体地，转子部分2的轴向可以为左右方向，转子部分2和定子部分1的结构配合可以构成气浮止推轴承以用于承载该设备工作时的轴向载荷，其中定子部分1在工作时位置固定设置，第一磁力组件3可以对转子部分2施加向左方向的第一作用力，第二磁力组件4可以对转子部分2施加向右方向的第二作用力，当第一作用力和第二作用力处于平衡状态时，可以使得转子部分2相对定子部分1稳定的转动。
当转子部分2在设备启动或者设备运转过程中发生工况变化并相对定子部分1产生向左方向的位移时，此时可以使得第二作用力大于第一作用力，可以驱动转子部分2向右移动并复位至原始位置，当转子部分2在设备启动或者设备运转过程中发生工况变化并相对定子部分1产生向右方向的位移时，此时可以使得第一作用力大于第二作用力，可以驱动转子部分2向左移动并复位至原始位置。
本发明实施例的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备通过采用第一磁力组件3和第二磁力组件4，可以使得设备内部对转子部分2具有很好的纠偏作用，能够有效的解决在设备启动或者工况发生变化时，气浮轴承存在的摩擦风险，结构稳定性更好，并且通过提高气浮轴承的使用寿命进而可以提高该设备的使用寿命。
在一些实施例中，第一磁力组件3包括第一磁体31和第二磁体32，第一磁体31和第二磁体32的其中一者设于定子部分1，其中另一者设于转子部分2，且第一磁体31和第二磁体32之间产生第一作用力，第二磁力组件4包括第三磁体41和第四磁体42，第三磁体41和第四磁体42的其中一者设于定子部分1，其中另一者设于转子部分2，且第三磁体41和第四磁体42之间产生第二作用力。
具体地，如图1-2所示，第一磁体31可以固定安装在定子部分1上，第二磁体32可以固定安装在转子部分2上，第一磁体31和第二磁体32可以正对布置，第一磁体31和第二磁体32之间可以产生斥力以对转子部分2施加向左的第一作用力，第三磁体41可以固定安装在定子部分1上，第四磁体42可以固定安装在转子部分2上，第三磁体41和第四磁体42可以正对布置，第三磁体41和第四磁体42之间可以产生斥力以对转子部分2施加向右的第二作用力。
其中，第一磁体31、第二磁体32、第三磁体41、第四磁体42均可以为永磁体。
在一些实施例中，定子部分1包括第一侧壁501，转子部分2包括第二侧壁502，第一侧壁501和第二侧壁502相对布置并在两者之间形成有第一间隙，第一磁体31和第二磁体32的其中一者设于第一侧壁501、其中另一者设于第二侧壁502，第一磁体31和第二磁体32之间形成第二间隙，第二间隙不小于第一间隙。
具体地，如图1-2所示，第一侧壁501和第二侧壁502均可以为竖直平面，第一侧壁501上可以开设有第一卡槽，第一磁体31可以固定安装在第一卡槽内，第二侧壁502上可以开设有第二卡槽，第二磁体32可以固定安装在第二卡槽内，可以使得第一侧壁501和第二侧壁502之间的第一间隙尺寸大于或者等于第一磁体31和第二磁体32之间的第二间隙尺寸，从而可以避免当转子部分2发生相对定子部分1向右的位移时，第一磁体31和第二磁体32进行碰撞的现象，可以对第一磁体31和第二磁体32起到保护的作用。
定子部分1包括第三侧壁503，转子部分2包括第四侧壁504，第三侧壁503和第四侧壁504相对布置并在两者之间形成有第三间隙，第三磁体41和第四磁体42的其中一者设于第三侧壁503、其中另一者设于第四侧壁504，第三磁体41和第四磁体42之间形成第四间隙，第四间隙不小于第三间隙。
具体地，如图1-2所示，第三侧壁503和第四侧壁504均可以为竖直平面，第三侧壁503上可以开设有第三卡槽，第三磁体41可以固定安装在第三卡槽内，第四侧壁504上可以开设有第四卡槽，第四磁体42可以固定安装在第四卡槽内，可以使得第三侧壁503和第四侧壁504之间的第三间隙尺寸大于或者等于第三磁体41和第四磁体42之间的第四间隙尺寸，从而可以避免当转子部分2发生相对定子部分1向左的位移时，第三磁体41和第四磁体42进行碰撞的现象，可以对第三磁体41和第四磁体42起到保护的作用。
在一些实施例中，定子部分1包括第一配合部11和第二配合部12，转子部分2包括第三配合部21和第四配合部22，第一配合部11设有环槽111，第三配合部21配合在环槽111内，第三配合部21位于第一磁力组件3和第二磁力组件4之间，第一磁力组件3和第二磁力组件4均配合在第一配合部11和第三配合部21之间，或，第一磁力组件3作用在第一配合部11和第三配合部21之间，第二磁力组件4作用在第二配合部12和第四配合部22之间。
具体地，如图1-2所示，第三配合部21可以呈竖直设置，第一配合部11和第三配合部21的结合可以形成气浮止推轴承，当转子部分2相对定子部分1发生高速转动时，在第一配合部11和第三配合部21之间形成的左右两个间隙内可以形成气膜，以用于承载该设备工作时转子部分2的轴向载荷。
其中，该设备可以为空压机，空压机包括有壳体，第一配合部11和第二配合部12均可以固定安装在壳体的内部，转子部分2还包括轴体23，轴体23可以转动配合在壳体内部，第三配合部21和第四配合部22均与轴体23固定相连，第三配合部21和第四配合部22沿着轴体23的轴向间隔分布，第三配合部21可以为止推盘，第四配合部22可以为叶轮。
在一些实施例中，第一配合部11和第三配合部21之间形成的左右两个间隙即可以分别为第三间隙和第一间隙，在另一实施例中，当第二配合部12位于第四配合部22的左侧时，第一配合部11和第三配合部21之间形成的右侧间隙可以为第一间隙，第二配合部12和第四配合部22之间形成的间隙可以为第三间隙。
第一磁力组件3和第二磁力组件4可以分别固定安装在第一间隙和第三间隙处，以分别对转子部分2施加向左方向的第一作用力和向右方向的第二作用力。
当转子部分2发生向右方向的偏移时，第一间隙减小，第三间隙增大，第一磁力组件3中第一磁体31和第二磁体32之间的斥力就会增大，并大于第二磁力组件4中第三磁体41和第四磁体42之间的斥力，即此时第一作用力大于第二作用力，可以推动第三配合部21向左移动并恢复至原位，当转子部分2发生向左方向的偏移时，第三间隙减小，第一间隙增大，第二磁力组件4中第三磁体41和第四磁体42之间的斥力就会增大，并大于第一磁力组件3中第一磁体31和第二磁体32之间的斥力，即此时第二作用力大于第一作用力，可以推动第三配合部21向右移动并恢复至原位，并且，随着第三配合部21向左或向右偏移的距离越大，第一作用力和第二作用力之间的力差就会越大，从而使得在设备启动或者运转过程中工况发生变化时，可以有效避免第一配合部11和第三配合部21出现摩擦损坏的情况，提高了该气浮止推轴承结构以及设备的使用寿命。
在一些实施例中，转子部分2设有环形区211，环形区211设有多个引流槽2111，多个引流槽2111沿着转子部分2的周向间隔排布，引流槽2111为螺旋槽。
具体地，如图3所示，在第三配合部21的左右两侧面上均可以设有多个沿着第三配合部21周向均匀间隔排布的引流槽2111，当第三配合部21相对第一配合部11进行高速旋转时，在引流槽2111的作用下，可便于在第一配合部11和第三配合部21之间的两个间隙内形成气膜，可以用于承载该设备工作时的轴向载荷，并且呈螺旋状的引流槽2111可以使得气膜的稳定性更好。
在一些实施例中，定义转子部分2的轴向方向为第一方向，环形区211在第一方向的投影环绕在第一磁力组件3和第二磁力组件4在第一方向的投影的外周侧。因为第一配合部11和第三配合部21构成了气浮止推轴承，而气浮止推轴承的承载力和刚度与轴承的有效作用面的半径相关，其中有效作用面可以为环形区211所对应的面，设备正常运转时第一配合部11和第三配合部21形成的两个间隙尺寸相同并可以将该间隙定义为h0。
此时气浮止推轴承的压缩系数为：
以泵入型螺旋槽的气浮止推轴承为例，其承载能力和刚度可以采用以下近似公式计算，其中：
承载能力：
刚度
公式中R2为轴承有效面的最大半径，R1为最小半径，从公式中可以看到气浮止推轴承的压缩系数、承载力和刚度均与R2有关，R2大时，压缩系数大，承载力及刚度均会变大，从而在第三配合部21中，将环形区211设在更靠近外侧的位置处，可以提高R2值，进而提高该气浮止推轴承的承载力和刚度，从而使得该设备的稳定性更好，使用寿命更长。
在一些实施例中，第一磁体31、第二磁体32、第三磁体41和第四磁体42均呈环形。具体地，环形结构的第一磁体31、第二磁体32、第三磁体41和第四磁体42可以使得对转子部分2的纠偏效果更好，起到更好的防护作用，其中，第一磁体31、第二磁体32、第三磁体41和第四磁体42可以为一体成型或由多个磁块拼接而成，方便生产加工使用。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，包括：
定子部分；
转子部分，所述转子部分可转动地装配于所述定子部分内；
第一磁力组件和第二磁力组件，所述第一磁力组件作用在所述定子部分和所述转子部分之间并适于对所述转子部分产生第一作用力，所述第二磁力组件作用在所述定子部分和所述转子部分之间并适于对所述转子部分产生第二作用力，所述第一作用力和所述第二作用力适于在所述转子部分相对于所述定子部分轴向位移时产生力差以复位所述转子部分。
2.根据权利要求1所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，所述第一磁力组件包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的其中一者设于所述定子部分，其中另一者设于所述转子部分，且所述第一磁体和所述第二磁体之间产生第一作用力；
和/或，所述第二磁力组件包括第三磁体和第四磁体，所述第三磁体和所述第四磁体的其中一者设于所述定子部分，其中另一者设于所述转子部分，且所述第三磁体和所述第四磁体之间产生第二作用力。
3.根据权利要求2所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，所述定子部分包括第一侧壁，所述转子部分包括第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁相对布置并在两者之间形成有第一间隙，所述第一磁体和所述第二磁体的其中一者设于所述第一侧壁、其中另一者设于所述第二侧壁，所述第一磁体和所述第二磁体之间形成第二间隙，所述第二间隙不小于所述第一间隙；
和/或，所述定子部分包括第三侧壁，所述转子部分包括第四侧壁，所述第三侧壁和所述第四侧壁相对布置并在两者之间形成有第三间隙，所述第三磁体和所述第四磁体的其中一者设于所述第三侧壁、其中另一者设于所述第四侧壁，所述第三磁体和所述第四磁体之间形成第四间隙，所述第四间隙不小于所述第三间隙。
4.根据权利要求3所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，所述定子部分包括第一配合部和第二配合部，所述转子部分包括第三配合部和第四配合部；
所述第一磁力组件作用在所述第一配合部和所述第三配合部之间，所述第二磁力组件作用在所述第二配合部和所述第四配合部之间；
或，所述第一配合部设有环槽，所述第三配合部配合在所述环槽内，所述第三配合部位于所述第一磁力组件和所述第二磁力组件之间，所述第一磁力组件和所述第二磁力组件均配合在所述第一配合部和所述第三配合部之间。
5.根据权利要求4所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，所述设备为空压机，所述转子部分还包括轴体，所述第三配合部和所述第四配合部均与所述轴体固定相连，所述第三配合部和所述第四配合部沿着所述轴体的轴向间隔分布，所述第三配合部为止推盘，所述第四配合部为叶轮。
6.根据权利要求1所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，所述转子部分设有环形区，所述环形区设有多个引流槽，多个所述引流槽沿着所述转子部分的周向间隔排布。
7.根据权利要求6所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，所述引流槽为螺旋槽。
8.根据权利要求6所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，定义所述转子部分的轴向方向为第一方向，所述环形区在所述第一方向的投影环绕在所述第一磁力组件和所述第二磁力组件在所述第一方向的投影的外周侧。
9.根据权利要求2所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，所述第一磁体、所述第二磁体、所述第三磁体和所述第四磁体均呈环形。
10.根据权利要求9所述的具有气浮和磁力组合的止推轴承的设备，其特征在于，所述第一磁体、所述第二磁体、所述第三磁体和所述第四磁体均为一体成型或均均由多个磁块拼接而成。
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