CN1254060A - 限制轴旋转速率的装置 - Google Patents

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Abstract

一种在磁性轴承失效后限制转轴急转速率的装置,设有一个基本上沿径向从轴伸出的表面,还在其机械元件上设有一个在朝向表面的方向上伸出的伸出元件,表面设有一个与轴中心线同心的圆形元件。其特征为:装置具有一个盘状部,其上设有一个外周表面和一个孔。周表面上中至少有一个从圆周方向到盘状部旋转中心的距离是有变化的。装置被布置在轴和圆形元件之间。圆形元件和伸出元件被定位在一个垂直于轴中心线的共同平面上。

Description

限制轴旋转速率的装置
本发明涉及一种在磁性轴承失效后限制轴急转速率的装置，其时轴被至少一个辅助轴承支承着。
辅助轴承的目的是要在相关的磁性轴承失效时支承转轴，其时转轴与辅助轴承内环的内侧接触，导致轴承的内环加速。开始时轴在轴和辅助轴承内环之间的间隙内急转，但急转会在轴上产生摩擦力，摩擦力会使急转速率增加，一直到辅助轴承也被加速到近乎转轴的速率。这样造成的急转速率所引起的离心力能达到平常按轴速同步旋转时所引起力的30-50倍。由于接触面积和冷却面积都很有限，通常还会引起温度问题。
EP-0 499 310 A1曾示出一种磁性轴承和轴的组合件，其上有一轴承在磁性轴承失效时可支承转轴。后备轴承的轴承部分具有滚珠座圈，其在径向上为外侧的滚道被固定在支座如组合件的壳体上。形式为弹性材料环形体的低刚度阻尼件也被引入到后备轴承的轴承部和支座之间。这样，当磁性轴承失效时，便可有利地使转轴与后备轴承接触而被停止，其时弹性体受到剪力，而该体具有较低的刚度，因此当转轴被停止时，任何要使后备轴承及/或支座损坏的倾向都可被减少，并且由于设有低刚度的阻尼件，使转轴可有一个低的自然振荡频率。应该注意的是，组合件的关键部分是由低刚度的阻尼件构成的。
本发明涉及的问题是在磁性轴承失效后和在转轴减速时如何限制转轴的急转运动。关于急转的问题，重点主要放在垂直轴上。
本发明的主要目的是要提供一种装置，它能在磁性轴承失效时减少转轴的急转运动。本发明的特征为，装置具有一个盘状部，其上设有一个外周表面和一个有内周表面的孔，其中至少有一个周表面从圆周方向到盘状部旋转中心的距离是有变化的，该装置被布置在轴和圆形元件之间，圆形元件和伸出元件被定位在垂直于轴线的一个共同平面上，装置在操作时作为急转速率限制机构能在伸出元件、装置本身、圆形元件和转轴之间任何两项发生冲撞时使急转速度受到影响。
图1示出按照本发明的装置的一个实施例，该装置具有一个盘状部，其上设有一个外周表面和一个有内周表面的孔。
图2示出按照本发明的装置的一个实施例处在操作环境内的情况。
图3示出按照本发明的装置的一个实施例，为一不对称的环。
图4示出按照本发明的装置的一个实施例处在操作环境内的情况，其中互相作用的表面为圆锥形表面。
图1示出按照本发明的装置1的一个较优实施例。装置1具有一个盘状部，其上设有一个外周表面2和一个有内周表面4的孔3。为了完成本发明的目的，盘状部可布置在不同位置上，其中之一在图2中示出。装置1用来在磁性轴承失效后限制轴5的急转速率，其时轴5通常被至少一个辅助轴承6支承着。本发明主要重点放在垂直轴上，但所附权利要求的范围包括任何一种轴布置。轴5设有一个基本上沿径向从轴5伸出的表面7，而机械元件8设有一个在朝向表面7的方向上伸出的伸出元件9。表面7在面向伸出元件9的侧边上设有至少一个与轴5的中心线同心的圆形元件10。另外，装置1具有一个在图1中说明过的盘状部，其周表面2、4中至少有一个从圆周方向到盘状部旋转中心的距离是有变化的。装置1被布置在轴5和圆形元件10之间，而圆形元件10和伸出元件9被定位在一个垂直于轴5中心线的共同平面上。装置1在操作时作为急转速率限制机构能在伸出元件9、装置本身1、圆形元件10和转轴5之间任何两项发生冲撞时使急转速度受到影响。在这个较优实施例中，当伸出元件9与轴5或装置1接触时，急转速率便会受到影响。因此对这个实施例的功能成为关键的是伸出元件9要被布置得既能与转轴5接触又能与装置1接触。本发明是依据在转动零件(例如轴5)和原来不转动零件(例如伸出元件9)之间进行的接触有两个可能性而作出的，其中一个可能性会造成急转速度降低而另一个可能性则会使急转速度增加。顺次陆续进行上述型式的接触便可达到本发明的目的。
如上所述，可能有不同的位置可供装置1在操作环境下布置。应该注意到可能将装置1布置在这些位置中的一个或多个位置上。装置1可被固定地布置在外部圆形元件10和伸出元件9的外侧之间，或在转轴5和伸出元件9之间的其中一个表面上。在这第一个实施例中，装置1被布置在圆形元件的内侧而机械元件8由辅助辆承6的内环构成。当该轴快速旋转时，冲撞会杂乱地发生，或是在装置1的内侧和伸出元件9的外侧之间，或是在转轴5和伸出元件9的内侧之间。应该注意到伸出元件9可与辅助轴承6的内环整体制出。如果轴5与伸出元件9的内侧接触，那么急转速度就会得到负的影响；在其他情况下，将会得到正的影响。这样，急转速率就被限制。急转速率是急转速度的模数。应该注意到能够在数个与达到本发明目的有关的参与零件上使用多个装置1而不是只使用一个，这是因为本发明的关键装置与零件之间的不对称关系有关。
还可能这样布置伸出元件9使它与轴5的自由端接合。在这种情况下，伸出元件9可被布置在两个同心圆形元件10之内，而按照本发明的装置1最好布置在两个同心圆形元件10之间。或者，装置1可被布置在伸出元件9上。
应该注意到，环状部可将其圆周范围缩小成为至少两个扇形体合适地布置在圆周方向上。这种宛如叉子的扇形体的目的是使它成为能对急转速度施加影响。在采用两个扇形体时，它们最好在角度上间隔开90度。
图3示出本发明的第二较优实施例。在该实施例中采用一个不对称的环来得到装置1所需的偏心度。这个不对称环是从环件生产出来的，在两个点上将环件切开，然后沿切线方向移动切开的端头，使在端头之间形成一个空档，用分开的零件12填入空档将切开的端头固定地连接起来便成。不用说，环件可在多个点被切开。另一个实现本发明的方法是采用一个环，使它相对于旋转中心而被偏心地布置着。另一个完成同样效果的方法是采用一个椭圆环。
图3和2所示实施例不同之处在于，图3的实施例是按每转接触两次设计的，与只接触一次的图2的实施例相比，这样可更快地限制急转。当然也可这样设计使每转有更多次接触。
为了限制轴向的运动，可这样布置伸出元件9使它能与表面7接触，这样便可达到目的。
而且，为了延长轴承的使用，在伸出元件9、装置本身1、圆形元件10、表面7和转轴5的表面中至少有一个表面被安排有摩擦减少设施，其目的就是要通过减少磨损和摩擦来增加轴承的使用寿命，并通过延长轴承的加速时间来减少轴承的高峰温度和轴承的间隙变化。
由于图2中说明的本发明的不对称的特点，布置需要适当地予以平衡。平衡的方法可以有好多种。一种方法是在圆形元件10的径向外侧增加平衡设施。另一种方法可在元件10上安排孔眼。总之，有好几种与本文有关的平衡方案可供本行业的行家选用。
本发明可用各种不同的途径整体制出。例如轴5和其上布置有表面7的零件可整体制出。不对称的环11可在表面7上整体制出，圆形元件10和装置1可整体制出。另外，装置1可在伸出元件9的一个径向表面上整体制出。装置1也可在轴5上整体制出。
图4示出第三实施例，由于它与图2的第一实施例有很多相似之处，这里只说明其不同点。为了在磁性轴承失效后，能在轴向支承转轴，伸出元件9、装置本身1、圆形元件10或转轴5的相互作用表面安排有配合部13，这些部分13是要在一个沿轴线的方向上作为运动限制机构。但在安排配合部时也可能采用凹进/凸出配合部使运动限制机构能在两个方向上起作用。

Claims (15)

1.一种在磁性轴承失效后限制转轴(5)旋转速率的装置(1)，其时转轴(5)被至少一个辅助轴承支承着；转轴(5)设有一个基本上沿径向从轴(5)伸出的表面(7)，而机械元件(8)设有一个在朝向表面(7)的方向上伸出的伸出元件(9)，表面(7)在面向伸出元件(9)的侧边上设有至少一个与轴(5)的轴线同心的圆形元件(10)，其特征为，
装置(1)具有一个盘状部，其上设有一个外周表面(2)和一个有内周表面(4)的孔(3)。
周表面(2、4)中至少有一个从圆周方向到盘状部旋转中心的距离是有变化的，
装置(1)被布置在轴(5)和圆形元件(10)之间，
圆形元件(10)和伸出元件(9)被定位在一个垂直于轴(5)轴线的共同平面上，
装置(1)在操作时作为急转速率限制机构能在伸出元件(9)、装置(1)圆形元件(10)和转轴(5)任何一个之间发生冲撞时使急转速度受到影响。
2.按照权利要求1的装置，其特征为，装置(1)被布置在轴(5)和伸出元件(9)的内侧之间。
3.按照权利要求1的装置，其特征为，装置(1)被布置在圆形元件(10)的内侧和伸出元件(9)的外侧之间。
4.按照权利要求1的装置，其特征为，装置(1)可被缩小成为至少两个成角度的扇形体合适地布置在圆周方向上，这些扇形体被用作对急转速率施加影响的机构。
5.按照权利要求1的装置，其特征为，装置(1)采用一个对旋转中心偏心布置的环。
6.按照权利要求1的装置，其特征为，装置(1)为一个不对称的环，这个环是从环件生产出来的，该环件在至少一个点上被切开，然后沿切线方向移动切开的端头，使在端头之间形成一个空档，再用至少一个分开的零件(12)将切开的端头固定地连接起来。
7.按照权利要求1的装置，其特征为，伸出元件(9)、装置(1)、圆形元件(10)或转轴(5)的相互作用表面安排有配合部(13)，以作为在轴向上的运动限制机构。
8.按照权利要求1的装置，其特征为，机械元件(8)由辅助轴承(b)的内环构成。
9.按照权利要求1的装置，其特征为，伸出元件(9)被这样布置，使它能接触表面(7)，为的是限制轴向的运动。
10.按照权利要求1的装置，其特征为，在伸出元件(9)、装置(1)、圆形元件(10)、表面(7)和转轴(5)的表面中至少有一个表面被安排有摩擦减少设施。
11.按照权利要求1的装置，其特征为，轴(5)和其上布置有表面(7)的零件被整体制出。
12.按照权利要求1的装置，其特征为，不对称的环(10)在表面(7)上被整体制出。
13.按照权利要求1的装置，其特征为，圆形元件(11)和装置(1)被整体制出。
14.按照权利要求1的装置，其特征为，装置(1)在伸出元件(9)的一个径向表面上被整体制出。
15.按照权利要求1的装置，其特征为，装置(1)在轴(5)上被整体制出。
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