RU2605227C1 - Bearing assembly - Google Patents
Bearing assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605227C1 RU2605227C1 RU2015124194/11A RU2015124194A RU2605227C1 RU 2605227 C1 RU2605227 C1 RU 2605227C1 RU 2015124194/11 A RU2015124194/11 A RU 2015124194/11A RU 2015124194 A RU2015124194 A RU 2015124194A RU 2605227 C1 RU2605227 C1 RU 2605227C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearing
- chamber
- unloading
- channels
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетическим машинам, выполненным в несмазываемом исполнении, содержащим полости низкого и высокого давления (компрессорные машины, авиационные двигатели, насосы и т.п.).The invention relates to power machines made in non-lubricated version containing low and high pressure cavities (compressor machines, aircraft engines, pumps, etc.).
Известен магнитный подвес ротора устройства, содержащий размещенные в цилиндрическом корпусе радиальную и аксиальную электромагнитные опоры, блоки аксиальных и радиальных датчиков положения ротора, закрепленный на корпусе съемный фланец для фиксации осевого положения страховочного подшипника, смонтированного внутри фланца (патент РФ, 2037685, кл. F16С 32/04, 1995).Known magnetic suspension of the rotor of the device, containing radial and axial electromagnetic bearings located in a cylindrical housing, axial and radial position sensors of the rotor, a removable flange mounted on the housing for fixing the axial position of the safety bearing mounted inside the flange (RF patent, 2037685, CL F16C 32 / 04, 1995).
Недостатками данного изобретения являются энергозависимость, сложность конструкции подшипника и системы управления электромагнитных сил, наличие дублирующих немагнитных подшипников, что в целом снижает надежность машины, резко увеличивает массогабаритные характеристики машины и обслуживающих ее систем.The disadvantages of this invention are the volatility, the complexity of the design of the bearing and the control system of electromagnetic forces, the presence of duplicate non-magnetic bearings, which generally reduces the reliability of the machine, dramatically increases the overall dimensions of the machine and its serving systems.
Также известен шпиндельный узел, который содержит корпус, выполненный в виде трубы с торцевыми стенками, одна из которых, крышка, располагается в непосредственной близости к режущему инструменту, а вторая, фланец, располагается в непосредственной близости у турбинного колеса привода. Шпиндель установлен с возможностью вращения в подшипниках, радиальных и упорных, расположенных на противоположных концах шпинделя. В радиальном газостатическом подшипнике, который расположен со стороны инструмента, установлен магнитопровод, который совместно с подшипником образует газомагнитный подшипник (патент РФ, 2449185, кл. F16С 32/04, 2012).Also known is a spindle assembly that comprises a housing made in the form of a pipe with end walls, one of which, the cover, is located in close proximity to the cutting tool, and the second, a flange, is located in close proximity to the drive turbine wheel. The spindle is mounted rotatably in bearings, radial and thrust, located at opposite ends of the spindle. In the radial gas-static bearing, which is located on the tool side, a magnetic circuit is installed, which together with the bearing forms a gas-magnetic bearing (RF patent, 2449185, class F16C 32/04, 2012).
Недостатком данного изобретения является невозможность компенсации сил со стороны ротора при изменении их направления воздействия на подшипник, что снижает ресурс данного узла и надежность энергетической машины. Также к недостаткам можно отнести сложность конструкции подшипника, в связи с наличием газовой смазки подшипника.The disadvantage of this invention is the inability to compensate for forces from the rotor when changing their direction of action on the bearing, which reduces the resource of this node and the reliability of the energy machine. The disadvantages include the complexity of the design of the bearing, due to the presence of gas lubrication of the bearing.
Известно также устройство разгрузки опор вращающегося вала, содержащее опоры вращения, предназначенные для установки в них вала, средство контроля положения вала, выполненное, по крайней мере, в виде трех равномерно расположенных по окружности датчиков, средство перемещения, включающее по крайней мере, три равномерно расположенные по окружности механизма нагружения, причем датчики и механизмы нагружения установлены со смещением от опоры вдоль ее оси, а исполнительные звенья механизмов нагружения размещены в плоскости, перпендикулярной оси опор (авторское свидетельство СССР, 1650972, кл. F16С 39/06, 1963).It is also known a device for unloading bearings of a rotating shaft, containing rotation bearings designed to install a shaft in them, means for monitoring the position of the shaft, made at least in the form of three sensors evenly spaced around the circumference, a means of moving including at least three evenly spaced around the circumference of the loading mechanism, and the sensors and loading mechanisms are installed offset from the support along its axis, and the executive links of the loading mechanisms are placed in a plane perpendicular th axis of supports (USSR copyright certificate, 1650972, class F16C 39/06, 1963).
Недостатком данного изобретения является механический контакт элементов устройства разгрузки с ротором, что увеличивает потери мощности на механическое трение в энергетической машине, а также увеличивает изнашивание средства компенсации сил со стороны ротора, что снижает долговечность данного устройства и энергетической машины.The disadvantage of this invention is the mechanical contact of the elements of the unloading device with the rotor, which increases the power loss due to mechanical friction in the energy machine, and also increases the wear of the force compensation means on the rotor side, which reduces the durability of this device and the energy machine.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является подшипниковый узел (патент РФ, 2347960, кл. F16С 32/04, 2009), содержащий вал, установленный в газостатическом подшипнике, камеру, находящуюся в корпусе подшипника, отверстия, выполненные во вкладышах подшипника. Узел также дополнительно содержит соленоид, установленный на валу, и магнит, по крайней мере более одного, установленный между отверстиями вкладыша подшипника.The closest in technical essence and the achieved effect is a bearing assembly (RF patent, 2347960, class F16C 32/04, 2009), containing a shaft mounted in a gas-static bearing, a chamber located in the bearing housing, holes made in the bearing shells. The assembly also further comprises a solenoid mounted on the shaft and a magnet of at least more than one installed between the holes of the bearing shell.
Указанное устройство позволяет обеспечить меньшее изменение толщины газового слоя. Недостатками прототипа являются: необходимость наличия системы газовой смазки подшипника; отсутствие компенсации нагрузок со стороны роторов, которые изменяют свое значение и направление при различной ориентации машины в пространстве, в том числе переменной во времени. Таким образом, указанные факторы приводят к усложнению конструкции узла, снижению его ресурса, и, как следствие, надежности энергетической машины.The specified device allows for a smaller change in the thickness of the gas layer. The disadvantages of the prototype are: the need for a gas lubrication system of the bearing; the lack of load compensation from the rotors, which change their value and direction with different orientation of the machine in space, including a variable in time. Thus, these factors lead to a complication of the design of the node, reducing its resource, and, as a result, the reliability of the energy machine.
Техническим результатом данного изобретения является увеличение надежности и ресурса энергетической машины путем разгрузки радиальных подшипников при переменных во времени нагружающих усилиях, как по модулю, так и по направлению в случае изменения режима работы энергетической машины или ее ориентации в пространстве.The technical result of this invention is to increase the reliability and resource of an energy machine by unloading radial bearings with time-varying loading forces, both modulo and in the direction in case of a change in the operation mode of the energy machine or its orientation in space.
Указанный технический результат достигается тем, что подшипниковый узел дополнительно содержит упругий элемент, регулирующий дроссельный элемент, каналы, полости низкого и высокого давления, а подшипник выполнен несмазываемым из полимерного материала, при этом постоянный магнит расположен в камере таким образом, что делит ее на два изолированных, симметрично расположенных относительно постоянного магнита объема, один из которых с одной стороны объединен с полостью высокого давления каналом, содержащим регулирующий дроссельный элемент, а с другой стороны объединен каналом с отверстием, выполненным во вкладыше подшипника, расположенного симметрично камере относительно несущей поверхности вала и объединенного каналами с полостью низкого давления, другой изолированный объем со стороны несущей поверхности вала объединен каналами с полостью низкого давления и содержит упругий элемент, причем камера, упругий элемент, магнит, отверстие, выполненное в подшипнике, расположенном диаметрально камере, регулирующий дроссельный элемент и каналы образуют узел разгрузки, при этом количество узлов разгрузки по крайней мере более одного.The specified technical result is achieved in that the bearing assembly further comprises an elastic element regulating the throttle element, channels, cavities of low and high pressure, and the bearing is made of non-lubricated polymer material, while the permanent magnet is located in the chamber in such a way that it divides it into two isolated symmetrically located relative to the permanent magnet of the volume, one of which, on the one hand, is combined with the high-pressure cavity by a channel containing a control throttle element nt, and on the other hand is connected by a channel with a hole made in the bearing shell, located symmetrically to the chamber relative to the bearing surface of the shaft and connected by channels with a low pressure cavity, another insulated volume from the side of the bearing surface of the shaft is connected by channels with a low pressure cavity and contains an elastic element, moreover, the chamber, the elastic element, the magnet, the hole made in the bearing located diametrically to the chamber, the regulating throttle element and the channels form an unloading unit, when The number of unloading nodes is at least more than one.
На фиг. 1 изображен поперечный разрез подшипникового узла; на фиг. 2, 3 изображены схемы действия сил.In FIG. 1 is a cross-sectional view of a bearing assembly; in FIG. 2, 3 are diagrams of the action of forces.
Подшипниковый узел включает в себя вал 1, установленный в подшипнике 2, камеру 3, находящуюся в корпусе подшипника, отверстия, выполненные во вкладышах подшипника 4, и магнит 5, установленный между вкладышами подшипника, упругий элемент 6, регулирующий дроссельный элемент 7, каналы 8, 9, полости низкого и высокого давления рабочего тела (газа) (на схеме показаны условно). При этом подшипник 4 выполнен несмазываемым из полимерного материала, а магнит 5 не требует внешнего источника питания. Узел разгрузки состоит из магнита 5, расположенного в камере 3 таким образом, что делит ее на два изолированных, симметрично расположенных относительно магнита объема 10 и 11, один из которых 10 с одной стороны объединен с полостью высокого давления каналом 9, содержащим регулирующий дроссельный элемент 7, который поддерживает необходимое давление в камере, а с другой стороны объединен каналом 8 с отверстием, выполненным во вкладыше подшипника 4, расположенного симметрично камере 3, относительно несущей поверхности вала и объединенного каналами 12 с полостью низкого давления, другой изолированный объем 11 со стороны несущей поверхности вала объединен каналами 13 с полостью низкого давления и содержит упругий элемент 6.The bearing assembly includes a
Подшипниковый узел в энергетической машине работает следующим образом. При работе энергетической машины радиальные подшипники воспринимают радиальные силы, обусловленные газовой силой и силой тяжести. При этом в случае изменения либо режима работы, либо пространственной ориентации машины, радиальные силы меняют свое значение как по величине, так и по направлению. Изменение величины и направления нагрузки вызовет изменение величины рабочего зазора между поверхностью ротора и поверхностью вкладыша. При перекрытии валом 1 (Фиг. 2) отверстия 14 во вкладыше 4 в камере 3, расположенной симметрично несущей поверхности вала и соединенной каналом 9 с полостью высокого давления, возрастает давление, что приводит к деформации упругого элемента 6 и уменьшению расстояния между магнитом 5 и несущей поверхностью вала 1. Это приводит к увеличению силы Fмаг, с которой магнит 5 притягивает вал 1 в направлении, противоположном действующим нагрузкам со стороны вала на вкладыш Fнапр, при этом величина результирующей силы Fрез существенно меньше величины нагружающего усилия Fнагр. При изменении ориентации энергетической машины в пространстве суммарная нагружающая сила со стороны вала изменит свое направление. Например, вал 1 находится между двумя вкладышами 4-I и 4-II (Фиг. 3). Вал частично перекрывает отверстия 12-I и 12-II во вкладышах 4-I и 4-II, при этом отверстие 12-III полностью открыто, тогда в камерах 10-I и 10-II возрастает давление и упругие элементы 6-I и 6-II деформируются, тем самым магниты 5-I и 5-II приближаются к валу и возрастают силы FмагI и FмагII, а магнит 5-III находится в крайнем положении при полностью разжатом упругом элементе 6-III, в результате чего FмагIII практически не оказывает влияние на ротор 1. Результирующая от действия сил FмагI и FмагII направлена в противоположную сторону от нагружающего усилия Fнагр, действующего со стороны ротора на подшипник, при этом FмагΣ частично либо полностью компенсирует Fнагр.The bearing assembly in an energy machine operates as follows. When operating an energy machine, radial bearings absorb radial forces due to gas and gravity. In this case, if either the operating mode or the spatial orientation of the machine changes, the radial forces change their value both in magnitude and in direction. Changing the magnitude and direction of the load will cause a change in the magnitude of the working gap between the surface of the rotor and the surface of the liner. When the shaft 1 (Fig. 2) overlaps the holes 14 in the liner 4 in the
При разгрузке радиальных подшипников за счет сил, создаваемых постоянными магнитами, расположенными в подшипниковом узле, увеличиваются надежность и ресурс радиальных подшипников при переменных во времени нагружающих усилиях как по модулю, так и по направлению, в том числе при изменении режима работы энергетической машины или изменении ее ориентации в пространстве.When unloading radial bearings due to the forces created by permanent magnets located in the bearing assembly, the reliability and service life of radial bearings are increased at time-varying loading forces both modulo and in direction, including when changing the operating mode of an energy machine or changing it orientation in space.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015124194/11A RU2605227C1 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Bearing assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015124194/11A RU2605227C1 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Bearing assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2605227C1 true RU2605227C1 (en) | 2016-12-20 |
Family
ID=58697453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015124194/11A RU2605227C1 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Bearing assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2605227C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002006688A1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-01-24 | Atlas Copco Energas Gmbh | Magnetic bearing assembly |
RU2347960C1 (en) * | 2007-06-01 | 2009-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО КнАГТУ") | Method of operation of bearing assembly and bearing assembly |
RU2385424C1 (en) * | 2008-12-26 | 2010-03-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Friction bearing with magnet powder lubricating system |
RU2545146C1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Operation method of controlled gas magnetic bearing assembly and bearing assembly |
-
2015
- 2015-06-22 RU RU2015124194/11A patent/RU2605227C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002006688A1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-01-24 | Atlas Copco Energas Gmbh | Magnetic bearing assembly |
RU2347960C1 (en) * | 2007-06-01 | 2009-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО КнАГТУ") | Method of operation of bearing assembly and bearing assembly |
RU2385424C1 (en) * | 2008-12-26 | 2010-03-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Friction bearing with magnet powder lubricating system |
RU2545146C1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Operation method of controlled gas magnetic bearing assembly and bearing assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2562440B1 (en) | Magnetically-coupled damper for turbomachinery | |
US5836739A (en) | Gas turbine engine | |
US20030077183A1 (en) | Electrohydraulic actuator | |
KR20090007526A (en) | Turbomachine | |
KR20150074036A (en) | Fluid film hydrodynamic flexure pivot tilting pad semi-floating ring journal bearing with compliant dampers | |
CN102483091A (en) | An axial gas thrust bearing for rotors in rotating machinery | |
US11774146B2 (en) | Turbo compressor and centrifugal chiller comprising same | |
US3027471A (en) | Gas bearing spin motor | |
US10989213B2 (en) | Shaft bearing device with a lifting device | |
US20140030114A1 (en) | System and apparatus for reducing thrust forces acting on a compressor rotor | |
KR20160024328A (en) | Device for counterbalancing axial load in centrifugal compressor | |
US8882446B2 (en) | Bearing system for rotor in rotating machines | |
RU2668382C2 (en) | Rotary machine magnetic bearing assembly and turbomachine therewith | |
RU2605227C1 (en) | Bearing assembly | |
EP3196514B1 (en) | Pump with mechanical seal | |
JPWO2019026340A1 (en) | Vacuum pump | |
CN108779800B (en) | Magnetic bearing for turbomachinery | |
CN111094763B (en) | Actuator bearing arrangement | |
CN109906307B (en) | Rotary piston and cylinder device | |
JP2015229968A (en) | Vacuum pump | |
JP2008175293A (en) | Magnetic bearing device | |
RU2528889C1 (en) | Gas turbine engine | |
WO2023190515A1 (en) | Rotary fluid machine | |
KR102617404B1 (en) | Compressor rotor, compressor and refrigerant circulation system | |
US11352904B2 (en) | Support assembly for a rotary machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180623 |