CN86100495A - 一种带有推力轴承的设备 - Google Patents

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Abstract

旋转元件(1)安装在支撑元件(2)上，使支撑元件和元件(1)分开一个平滑的间隙(3)。元件(1)可以自由地旋转和作径向移动，借助磁性材料制成的两个部分(5、6)的互相吸引，使元件(1)稳定在某一位置。元件(1)能被电动机有效地驱动，电动机的转子与元件(1)组合在一起或由元件(1)本身构成，电动机的定子安装在支撑元件上的凹槽(7)内。

Description

一种带有推力轴承的设备
本发明涉及到一种允许旋转元件在支撑元件上高速旋转而不需要准确地对准中心和无需对滑动表面间的间隙进行复杂的控制的设备。
应用诸如具有气体的各种轴承装置作为各旋转元件轴向和径向的支撑已为先有技术。对于这种装置例如在公布号0082548的欧洲专利申请822015558中即已提出。这种轴承产生的摩擦力较小，从而有可能应用在高速旋转中而功率损耗不大。对于给定的采用较高速度的设备，旋转元件必须在轴承设备内准确地平衡和对准中心。由于因不平衡引起的震动容易破坏承受径向力的轴承，同时也容易破坏被连接到轴承上的各机械元件。
在按照上述公布的专利所述的设备中，在推力轴承内发生接触以前，旋转元件一直是靠着磁性装置支撑着轴向负荷。这意味着旋转元件因受到轴向拉力而能沿轴向离开中间轴颈，该轴颈对该元件起径向导向作用，并且有一个径向轴承面，因此调换该元件时需要在设备外侧有一个相当大的轴向自由空间，并且在装配时要求元件精确地和轴颈对准。于是轴颈和旋转元件的管状轴的装配使设备有一个较大的轴向伸长。
这种把旋转元件通过一个滑动表面装配在支撑元件上，且在此表面上可以径向自由移动的推力轴承已是先有技术。在旋转元件与支撑元件之间由于引入压缩的介质，而使它们之间能保持一个间隙，例如按照欧洲专利申请书0061016中采用的那样。但是这个公开发表的专利中没有说明活动的元件在支撑元件的滑动表面上是如何保持其所期望的位置的。
用电磁装置同样能保持这一间隙，例如按照美国专利说明书4147396所述的那样。磁性引力对旋转元件起到一个对准中心的作用。然而为了使间隙保持到所期望的高度，需要对供给磁铁的电流进行复杂的控制，这就会使设备投资增加而且对设备可靠性产生不利的影响。
本发明的目的是提供一种设备，即这种设备允许旋转元件在支撑元件上高速度旋转而不需要准确地对准中心，和无需对滑动表面间的间隙进行复杂的控制。在更换旋转元件时，不需要一个大的轴向空间即能实现。这也即是在本发明权利要求1中所确定的特征的设备。
按照本发明可以设计出一种具有较小轴向伸长的设备，而且这种设备当旋转元件没有高速旋转因而在设备的支撑部件中引起明显振动时也能运行。
下面对本设备将参照附图作进一步说明，附图1中示出轴向横剖面，图2是按照本发明进行的一种可能的实施方案，为垂直于设备轴的平面视图。
所示设备包括元件1，即所谓开启式离心机的旋转帽或离心式转子，这个元件被支撑在元件2上旋转。支撑元件2和元件1各自具有一个主滑动面，这些表面形成相对着的轴承表面，而且被压缩的介质分隔开，这种介质以空气较好。各表面的结构使得压缩的介质能进入到它们之间的间隙3内。由于至少有一个表面的一部分被装配成有确定的间隙，因此压缩的介质能进入间隙之内，例如间隙的一部分由气体渗透材料4构成，或通过一种其内已制造好气流通道的材料，压缩气体可以通过一个或多个与压缩气体源相连的连接口供给。这种结构可以由许多不同的方法来实现（在附图中未表示）。气体通过材料4和间隙3的路径由箭头表示。
支撑元件和旋转元件按本发明的方法组合在一起，这样当旋转元件可能在垂直于转轴方向的平面上发生位移时，支撑元件和旋转元件各个部分间由于吸引力而相互影响着。为此目的，在本发明的实施方案中对支撑元件和旋转元件各设有一个磁性材料制成的中心部分5或6，这两部分相互吸引。在运行期间，压缩气体在间隙3中流动，因而使间隙趋向于更宽，反过来磁性部分5、6力图使间隙变窄。当间隙宽度小于1毫米和5、6两部分刚好彼此相对时，将正常地建立起力的平衡状态。
元件1的驱动可以用常规已知的方法，如下述样子装配一个电动机来实现，即将其定子绕组放在支撑元件2的主滑动接触面凹槽7之中，而转子安装在旋转元件上或由旋转元件形成。当电动机定子和转子之间具有一个平滑的间隙使转子可以在径向活动时，转子，即旋转元件1就始终围绕它的动态质量中心旋转，从而元件始终处于平衡状态，且只引起轻微的振动。在运行期间，假如元件1载有位置和大小可能变化的质量块，该实施方案是特别合适的，由于借助于元件1调整自己到它的平衡位置，从而设备能自动地得到平衡。
当传送的压缩气体作用使元件1的外缘保持一个最佳的间隙距离，设此时设备的稳定性达到了最大限度，于是若元件1的转轴有倾斜趋势时，则间隙中可充填气体的区域有减小的趋势，从而在这个区域中的压力增大，倾斜的趋势被减弱。
在某种情况下，元件1的位置被稳定住较为合适，例如在需要将它的转轴位置准确地定位的情况，对此种情况提供了具有装置8的设备，用以从径向驱动元件1迅速对着（5，6）部分互相间的吸力所产生对准中心的作用，消除径向偏心位置。装置8可以和支撑轴承组合在一起，该支撑轴承与元件1的圆柱形外表面相配合，该表面借助于（5，6）部分之间的力被推向支撑轴承。
本发明可以有各种实施方案，虽然可能不同于上面所说的，但是仍在本权利要求范围内，例如间隙3中介质的压力可以由元件1的旋转而产生以代替来自外部的压力源，或可将外部压力源只当作一个补充。若（5，6）两部分是磁性的，至少其中的一个可设计成为环状物，磁力可以由电来产生。旋转元件1的驱动可不用电动机而采用其它的方法-诸如气动的或机械的方法来实现。

Claims (4)

1、一种具有用作在支撑元件上支持旋转元件1的轴承的设备，支撑元件包括有一个主滑动面，旋转元件具有一个相对应的滑动表面并且被安装成在上述的主滑动面上的至少一个方向上可径向地自由移动。
其特征在于：
两个所述的表面被安装成能使一种压缩的介质充填在它们中间而形成间隙，为了分隔开两个表面，其中至少在限定这个间隙的两个表面的一个表面的一部分上能够使压缩气体引入到所述的间隙中，并且支撑元件和旋转元件上各具有一个磁性材料部分(5或6)，该磁性材料部分设旋转元件中间位置的径向剖面布置，这两部分间留有空隙，它们又相互吸引。
2、按照权利要求1中要求的设备，其特征在于：
由电力驱动的电动机定子被安装在支撑元件上的与主滑动表面相连接的凹槽（7）内，并且将所述的电动机的转子安装在旋转元件上或由旋转元件（1）形成。
3、按照上述任何一项权利要求中所要求的设备，其特征在于：
一个与支持元件联在一起的装置（8），用作径向驱动旋转元件以对抗磁性吸引力的作用消除偏心位置。
4、按照上述任何一项权利要求中所要求的设备，其特征在于：
包括有借着元件（1）的旋转使在间隙（3）中包含的介质具有一定压力的装置。
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