RU2772082C1

RU2772082C1 - Radial bearing assembly

Info

Publication number: RU2772082C1
Application number: RU2021120004A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Дидов
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2022-05-16

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of power engineering and can be used in the design of, for example, gas turbine installations operating both in closed and open cycles at high boost pressures in bearings and temperature gradients, as well as generators. The radial bearing assembly includes a hollow housing, in the cavity of which a sleeve made of segments is placed, and a trunnion placed with the possibility of rotation in the cavity of the sleeve. The sleeve segments are made in the form of grooved elongated elements of the same angular length, on the surface of which, facing the trunnion, plates are fixed made of permanent magnets with alternating radial magnetization. The outer surface formed by plates of permanent magnets and facing the trunnion is cylindrical with the formation of a working gap with the surface of the trunnion, in addition, the segments of the sleeve are separated from each other by wedges made in the form of T-shaped plates with the possibility of fastening to the body. The contacting side edges of the wedges and segments of the sleeve are made with the possibility of engaging the latter first, in addition, elastic gaskets with longitudinal corrugations are placed between the body and the segments of the sleeve. The housing is equipped with nozzles for the input of compressed gas with the possibility of supplying it to the working gap between the surface of the permanent magnet plates and the surface of the trunnion, a system of communicating channels is made in the volume of the sleeve segments, connected to the nozzles for the input of compressed gas, made with the possibility of supplying compressed gas from an external source. The outlet holes of the system of communicating channels are connected to the working gap through radial feed holes passing through the segments of the sleeve and the plates of permanent magnets. The sleeve segments and the trunnion are made of a material with high magnetic permeability, plates of the same thickness are fixed on the surface of the sleeve segments facing the trunnion, radial feed holes pass through the segments of the sleeve and the plates, and the outer surface formed by the plates and facing the trunnion is cylindrical with the formation of a working gap with the surface of the trunnion. The plate, which is fixed on the surface of the lower segment of the sleeve, and the adjacent plates, which are fixed on the surface of the lower sections of other segments of the sleeve and the side edges of which are in contact with the wedges, are made of antifriction material, and the remaining plates are made of permanent magnets with alternating radial opposite directions of magnetization.

EFFECT: ensuring a high bearing capacity of the radial bearing assembly in operating mode while reducing friction losses and small weight and size characteristics in it, reliable start of the turbomachine, as well as increasing the stability of the rotor to a “half-speed vortex” and reducing the deformation of the gap in the gas-static bearing at high boost pressures.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при проектировании, например, газотурбинных установок, работающих как по замкнутому, так и по открытому циклам при высоких давлениях наддува в подшипниках и градиентах температур, а также генераторов.The invention relates to the field of power engineering and can be used in the design of, for example, gas turbine plants operating both in closed and open cycles at high boost pressures in bearings and temperature gradients, as well as generators.

Известен радиальный подшипниковый узел, включающий полый корпус, на поверхности полости которого размещена упругая прокладка, а в полости которого размещена втулка, выполненная в виде сегментов, размещенная с возможностью вращения в ее полости, и цапфа, при этом корпус снабжен патрубками для ввода сжатого воздуха от его внешнего источника с возможностью его подвода в рабочий зазор между поверхностью полости втулки и поверхностью цапфы, при этом сегменты втулки выполнены в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины и отделены друг от друга клиньями, выполненными в виде Т-образных планок с возможностью скрепления с корпусом, кроме того, контактирующие боковые кромки клиньев и сегментов втулки выполнены с возможностью зацепления последних первыми, при этом на поверхности каждого сегмента втулки, обращенной к цапфе, зафиксированы вплотную друг за другом магнитные сегменты прямоугольного поперечного сечения, намагниченные с возможностью образования схемы Хальбаха, при этом внешняя поверхность названных магнитов, обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с нею, кроме того, в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого воздуха, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки и магнитные сегменты (см. патент РФ № 143485, МПК F16C 17/03, 2014 г.).A radial bearing assembly is known, comprising a hollow housing, on the cavity surface of which an elastic gasket is placed, and in the cavity of which a sleeve is placed, made in the form of segments, placed for rotation in its cavity, and a pin, while the housing is equipped with nozzles for introducing compressed air from its external source with the possibility of its supply to the working gap between the surface of the cavity of the sleeve and the surface of the trunnion, while the segments of the sleeve are made in the form of trough-shaped elongated elements of the same angular length and are separated from each other by wedges made in the form of T-shaped strips with the possibility of fastening to the body in addition, the contacting side edges of the wedges and bushing segments are made with the possibility of engaging the latter first, while on the surface of each bushing segment facing the trunnion, magnetic segments of a rectangular cross section are fixed close to each other, magnetized with the possibility of forming a Halbach scheme, with In this case, the outer surface of said magnets, facing the trunnion, is made cylindrical with the formation of a working gap with it, in addition, in the volume of the sleeve segments, a system of communicating channels is made, communicated with nozzles for introducing compressed air, while the outlet openings of the system of communicating channels are communicated with a working gap through radial feed holes passing through the bushing segments and magnetic segments (see Fig. RF patent No. 143485, IPC F16C 17/03, 2014).

В качестве ближайшего аналога принят радиальный подшипниковый узел, включающий полый корпус, в полости которого размещена втулка, выполненная из сегментов, и цапфу, размещенную с возможностью вращения в полости втулки, при этом сегменты втулки выполнены в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины, на поверхности которых, обращенной к цапфе, зафиксированы планки, выполненные из постоянных магнитов с чередующимся радиальным намагничиванием, при этом внешняя поверхность, образованная планками из постоянных магнитов и обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с поверхностью цапфы, кроме того, сегменты втулки отделены друг от друга клиньями, выполненными в виде Т-образных планок с возможностью скрепления с корпусом, при этом контактирующие боковые кромки клиньев и сегментов втулки выполнены с возможностью зацепления последних первыми, кроме того, между корпусом и сегментами втулки размещены упругие прокладки с продольными гофрами, при этом корпус снабжен патрубками для ввода сжатого газа с возможностью его подвода в рабочий зазор между поверхностью планок из постоянных магнитов и поверхностью цапфы, в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого газа, выполненными с возможностью подачи сжатого газа от внешнего источника, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки и планки из постоянных магнитов (см. патент РФ № 2541616, МПК F16C 17/03, 2015 г.).As the closest analogue, a radial bearing assembly is adopted, including a hollow housing, in the cavity of which a bushing made of segments is placed, and a trunnion placed with the possibility of rotation in the cavity of the bushing, while the bushing segments are made in the form of trough-shaped elongated elements of the same angular length, on the surface which, facing the trunnion, fixed strips made of permanent magnets with alternating radial magnetization, while the outer surface formed by the strips of permanent magnets and facing the trunnion is made cylindrical with the formation of a working gap with the surface of the trunnion, in addition, the bushing segments are separated from each other from each other by wedges made in the form of T-shaped strips with the possibility of fastening with the body, while the contacting side edges of the wedges and bushing segments are made with the possibility of engaging the latter first, in addition, elastic gaskets with longitudinal corrugations are placed between the body and bushing segments, and in this case, the body is equipped with nozzles for introducing compressed gas with the possibility of its supply to the working gap between the surface of the bars of permanent magnets and the surface of the trunnion, a system of communicating channels is made in the volume of the sleeve segments, communicated with nozzles for introducing compressed gas, made with the possibility of supplying compressed gas from an external source, while the outlet openings of the system of communicating channels are connected with the working gap through the radial supply holes passing through the segments of the sleeve and the strip of permanent magnets (see Fig. RF patent No. 2541616, IPC F16C 17/03, 2015).

Недостатком аналогов является невысокая несущая способность радиального подшипникового узла.The disadvantage of analogues is the low bearing capacity of the radial bearing assembly.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка конструкции радиального подшипникового узла с высокой несущей способностью в рабочем режиме и более низкими потерями на трение.The task to be solved by the proposed technical solution is to develop a design of a radial bearing assembly with a high bearing capacity in operation and lower friction losses.

Технический результат предлагаемого технического решения выражается в обеспечении высокой несущей способности радиального подшипникового узла в рабочем режиме при уменьшении в нем потерь на трение и небольших массогабаритных характеристиках, надежном запуске турбомашины, а также повышении устойчивости ротора к «полускоростному вихрю» и снижении деформации зазора в газостатическом подшипнике при высоких давлениях наддува.The technical result of the proposed technical solution is expressed in providing a high bearing capacity of the radial bearing assembly in operating mode while reducing friction losses in it and small weight and size characteristics, reliable starting of the turbomachine, as well as increasing the resistance of the rotor to the "half-velocity vortex" and reducing the deformation of the gap in the gas-static bearing at high boost pressures.

Поставленная задача решается тем, что радиальный подшипниковый узел, включающий полый корпус, в полости которого размещена втулка, выполненная из сегментов, и цапфу, размещенную с возможностью вращения в полости втулки, при этом сегменты втулки выполнены в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины, на поверхности которых, обращенной к цапфе, зафиксированы планки, выполненные из постоянных магнитов с чередующимся радиальным намагничиванием, при этом внешняя поверхность, образованная планками из постоянных магнитов и обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с поверхностью цапфы, кроме того, сегменты втулки отделены друг от друга клиньями, выполненными в виде Т-образных планок с возможностью скрепления с корпусом, при этом контактирующие боковые кромки клиньев и сегментов втулки выполнены с возможностью зацепления последних первыми, кроме того, между корпусом и сегментами втулки размещены упругие прокладки с продольными гофрами, при этом корпус снабжен патрубками для ввода сжатого газа с возможностью его подвода в рабочий зазор между поверхностью планок из постоянных магнитов и поверхностью цапфы, в объеме сегментов втулки выполнена система сообщающихся каналов, сообщенная с патрубками для ввода сжатого газа, выполненными с возможностью подачи сжатого газа от внешнего источника, при этом выходные отверстия системы сообщающихся каналов сообщены с рабочим зазором через радиальные питающие отверстия, проходящие через сегменты втулки и планки из постоянных магнитов, отличается тем, что сегменты втулки и цапфа выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью, на поверхности сегментов втулки, обращенной к цапфе, зафиксированы планки одинаковой толщины, радиальные питающие отверстия проходят через сегменты втулки и планки, а внешняя поверхность, образованная планками и обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с поверхностью цапфы, при этом планка, которая зафиксирована на поверхности нижнего сегмента втулки и смежные с ней планки, которые зафиксированы на поверхности нижних участков других сегментов втулки и боковые кромки которых контактируют с клиньями, выполнены из антифрикционного материала, а остальные планки выполнены из постоянных магнитов с чередующимися радиальными противоположно направленными направлениями намагниченности.The problem is solved by the fact that the radial bearing assembly, which includes a hollow housing, in the cavity of which there is a bushing made of segments, and a trunnion placed with the possibility of rotation in the cavity of the bushing, while the bushing segments are made in the form of trough-shaped elongated elements of the same angular length, on the surfaces of which, facing the trunnion, are fixed with strips made of permanent magnets with alternating radial magnetization, while the outer surface formed by the strips of permanent magnets and facing the trunnion is made cylindrical with the formation of a working gap with the surface of the trunnion, in addition, the bushing segments are separated from each other by wedges made in the form of T-shaped strips with the possibility of fastening with the body, while the contacting side edges of the wedges and bushing segments are made with the possibility of engaging the latter first, in addition, elastic gaskets with longitudinal corrugations are placed between the body and bushing segments, p At the same time, the housing is provided with nozzles for introducing compressed gas with the possibility of its supply to the working gap between the surface of the bars of permanent magnets and the surface of the trunnion, in the volume of the segments of the sleeve, a system of communicating channels is made, communicated with nozzles for introducing compressed gas, made with the possibility of supplying compressed gas from an external source, while the outlet openings of the system of communicating channels are communicated with a working gap through the radial supply holes passing through the segments of the sleeve and the bar of permanent magnets, characterized in that the segments of the sleeve and the trunnion are made of a material with high magnetic permeability, on the surface of the segments of the sleeve, facing the trunnion, the strips of the same thickness are fixed, the radial supply holes pass through the segments of the sleeve and the strip, and the outer surface formed by the strips and facing the trunnion is made cylindrical with the formation of a working gap with the surface of the trunnion, while the strip, which is fixed on the the tops of the lower segment of the bushing and the bars adjacent to it, which are fixed on the surface of the lower sections of the other segments of the bushing and the side edges of which are in contact with the wedges, are made of antifriction material, and the remaining bars are made of permanent magnets with alternating radial oppositely directed directions of magnetization.

Кроме того, планки из постоянных магнитов имеют одинаковую угловую длину.In addition, the permanent magnet strips have the same angular length.

Кроме того, планки размещены симметрично относительно центральной продольной оси корпуса.In addition, the straps are placed symmetrically with respect to the central longitudinal axis of the body.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution and the essential features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty".

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.At the same time, the essential features of the distinctive part of the claims solve the following functional tasks.

Признаки «сегменты втулки и цапфа выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью» организуют замыкание магнитного потока и направление его основной части в зону рабочего зазора, что обеспечивает высокую несущую способность пассивного магнитного подшипника.The features "segments of the sleeve and the pin are made of a material with high magnetic permeability" organize the closure of the magnetic flux and the direction of its main part in the working gap zone, which ensures a high bearing capacity of the passive magnetic bearing.

Признаки «на поверхности сегментов втулки, обращенной к цапфе, зафиксированы планки одинаковой толщины» позволяют сформировать магнитную систему пассивного магнитного подшипника.The signs “on the surface of the segments of the sleeve facing the trunnion, strips of the same thickness are fixed” make it possible to form a magnetic system of a passive magnetic bearing.

Признаки «радиальные питающие отверстия проходят через сегменты втулки и планки» обеспечивают подачу газа в зазор газостатического подшипника.The "radial feed holes pass through the bushing and bar segments" features provide gas to the gap of the gas-static bearing.

Признаки «внешняя поверхность, образованная планками и обращенная к цапфе, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора с поверхностью цапфы» позволяют сформировать рабочий зазор с поверхностью цапфы, а также обеспечивают гладкую цилиндрическую поверхность газостатического подшипника.The features “the outer surface formed by the slats and facing the trunnion is made cylindrical with the formation of a working gap with the trunnion surface” make it possible to form a working gap with the trunnion surface, and also provide a smooth cylindrical surface of the gas-static bearing.

Признаки «планка, которая зафиксирована на поверхности нижнего сегмента втулки и смежные с ней планки, которые зафиксированы на поверхности нижних участков других сегментов втулки и боковые кромки которых контактируют с клиньями, выполнены из антифрикционного материала» обеспечивают формирование рабочего зазора с поверхностью цапфы в области, где отсутствуют планки пассивного магнитного подшипника, а также обеспечивают гладкую цилиндрическую поверхность газостатического подшипника в этой области.The features “a bar fixed on the surface of the lower segment of the bushing and adjacent bars, which are fixed on the surface of the lower sections of other bushing segments and the side edges of which are in contact with the wedges, are made of anti-friction material” provide the formation of a working gap with the surface of the trunnion in the area where there are no passive magnetic bearing strips, and also provide a smooth cylindrical surface of the gas-static bearing in this area.

Признаки «остальные планки выполнены из постоянных магнитов с чередующимися радиальными противоположно направленными направлениями намагниченности» позволяют дополнительно к газостатическим силам использовать силы притяжения, для чего обеспечивают концентрацию магнитного потока и направление основной его части в зону рабочего зазора радиального подшипникового узла, в результате возникают значительные силы притяжения, которые равны статической нагрузке, приходящейся на пассивный магнитный подшипник и тем самым позволяют компенсировать силу тяжести ротора.The features “the rest of the strips are made of permanent magnets with alternating radial opposite directions of magnetization” allow, in addition to gas-static forces, to use attractive forces, for which they ensure the concentration of the magnetic flux and the direction of its main part into the working gap zone of the radial bearing assembly, resulting in significant attractive forces , which are equal to the static load on the passive magnetic bearing and thus make it possible to compensate for the gravity of the rotor.

Это позволяет уменьшить диаметр цапфы газостатического подшипника, так как он воспринимает только динамические нагрузки, а силу тяжести ротора воспринимает пассивный магнитный подшипник.This makes it possible to reduce the diameter of the trunnion of the gas-static bearing, since it perceives only dynamic loads, and the passive magnetic bearing perceives the gravity of the rotor.

Признаки первого зависимого пункта формулы обеспечивают наиболее полное использование энергии постоянных магнитов пассивного магнитного подшипника.The features of the first dependent claim provide the most complete use of the energy of the permanent magnets of the passive magnetic bearing.

Признак второго зависимого пункта формулы обеспечивает направление основной части магнитного потока в зону рабочего зазора радиального подшипникового узла и создает суммарную составляющую горизонтальных сил притяжения пассивного магнитного подшипника равной нулю, а суммарную составляющую вертикальных сил равной статической нагрузке, приходящейся на пассивный магнитный подшипник.The sign of the second dependent claim ensures that the main part of the magnetic flux is directed to the working gap zone of the radial bearing assembly and creates the total component of the horizontal attractive forces of the passive magnetic bearing equal to zero, and the total component of the vertical forces is equal to the static load falling on the passive magnetic bearing.

На фиг.1 показан продольный разрез радиального подшипникового узла, а на фиг.2, фиг.3 – поперечные разрезы по его средней плоскости и по радиальным питающим отверстиям соответственно.Figure 1 shows a longitudinal section of the radial bearing assembly, and figure 2, figure 3 - transverse sections along its median plane and radial feed holes, respectively.

На чертежах показаны корпус 1, втулка 2, цапфа 3, планки 4 из антифрикционного материала и 5 из постоянных магнитов, рабочий зазор 6 между планками 4, 5 и цапфой 3, клинья 7, упругие прокладки 8 с продольными гофрами, патрубки 9 для ввода сжатого газа, осевые 10 и тангенциальные 11 каналы, радиальные питающие отверстия 12, заглушки 13, крышки 14, штуцеры 15 и уплотнительные кольца 16.The drawings show the body 1, bushing 2, trunnion 3, strips 4 of anti-friction material and 5 of permanent magnets, working gap 6 between the strips 4, 5 and pin 3, wedges 7, elastic gaskets 8 with longitudinal corrugations, nozzles 9 for introducing compressed gas, axial 10 and tangential 11 channels, radial supply holes 12, plugs 13, covers 14, fittings 15 and sealing rings 16.

Радиальный подшипниковый узел включает полый корпус 1, в полости которого размещена втулка 2, выполненная из сегментов, и цапфу 3, выполненную из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, из сплава 48 КНФ), размещенную с возможностью вращения в полости втулки 2.The radial bearing assembly includes a hollow housing 1, in the cavity of which a sleeve 2 is placed, made of segments, and a trunnion 3, made of a material with high magnetic permeability (for example, alloy 48 CNF), placed with the possibility of rotation in the cavity of the sleeve 2.

Сегменты втулки 2 выполнены в виде желобообразных удлиненных элементов одинаковой угловой длины из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, из сплава 48 КНФ) и отделены друг от друга клиньями 7, выполненными в виде Т-образных планок, скрепленных с корпусом 1, причем контактирующие боковые кромки клиньев 7 и сегментов втулки 2 выполнены с возможностью зацепления последних первыми.The bushing segments 2 are made in the form of trough-shaped elongated elements of the same angular length made of a material with high magnetic permeability (for example, alloy 48 KNF) and are separated from each other by wedges 7 made in the form of T-shaped bars fastened to the body 1, and the contacting side the edges of the wedges 7 and the segments of the sleeve 2 are made with the possibility of engaging the latter first.

В каждом патрубке 9 установлен штуцер 15 с уплотнительными кольцами 16, при этом патрубки 9 выполнены с возможностью подачи сжатого газа от внешнего источника (на чертежах не показан) и сообщены с системой сообщающихся осевых 10 и тангенциальных 11 каналов, выполненных в объеме сегментов втулки 2, выходные отверстия которых сообщены с рабочим зазором 6 через радиальные питающие отверстия 12, проходящие через сегменты втулки 2 и планки 4, 5.Each pipe 9 has a fitting 15 with sealing rings 16, while the pipes 9 are made with the possibility of supplying compressed gas from an external source (not shown in the drawings) and communicated with a system of communicating axial 10 and tangential 11 channels, made in the volume of the segments of the sleeve 2, the outlets of which are connected with the working gap 6 through the radial supply holes 12 passing through the segments of the sleeve 2 and straps 4, 5.

Причем осевые каналы 10 снабжены заглушками 13, а тангенциальные каналы 11 – крышками 14.Moreover, the axial channels 10 are equipped with plugs 13, and the tangential channels 11 - with covers 14.

На поверхности сегментов втулки 2, обращенной к цапфе 3, зафиксированы планки 4 и 5 одинаковой толщины, причем внешняя поверхность, образованная указанными планками и обращенная к цапфе 3, выполнена цилиндрической с образованием рабочего зазора 6 с поверхностью цапфы 3.On the surface of the segments of the sleeve 2, facing the trunnion 3, strips 4 and 5 of the same thickness are fixed, and the outer surface formed by these strips and facing the trunnion 3 is made cylindrical with the formation of a working gap 6 with the surface of the trunnion 3.

Планки 4 выполнены из антифрикционного материала, например углеситалла, причем одна из них зафиксирована на поверхности нижнего сегмента втулки 2, а другие, смежные с ней, зафиксированы на поверхности нижних участков других сегментов втулки 2, боковые кромки которых контактируют с клиньями 7.Planks 4 are made of anti-friction material, such as carbon fiber, and one of them is fixed on the surface of the lower segment of the sleeve 2, and the others adjacent to it are fixed on the surface of the lower sections of other segments of the sleeve 2, the side edges of which are in contact with the wedges 7.

Остальные планки 5 выполнены из постоянных магнитов с чередующимися радиальными противоположно направленными направлениями намагниченности; могут быть ориентированы вдоль продольной оси корпуса 1 (и иметь трапециевидную форму поперечного сечения) или перпендикулярно ей (и иметь прямоугольную форму поперечного сечения), при этом ориентация планок 5 существенно не влияет на несущую способность радиального подшипникового узла.The remaining straps 5 are made of permanent magnets with alternating radial opposite directions of magnetization; can be oriented along the longitudinal axis of the housing 1 (and have a trapezoidal cross-sectional shape) or perpendicular to it (and have a rectangular cross-sectional shape), while the orientation of the strips 5 does not significantly affect the bearing capacity of the radial bearing assembly.

Изготавливают и собирают радиальный подшипниковый узел следующим образом.A radial bearing assembly is manufactured and assembled as follows.

В сегментах втулки 2 сверлят глухие отверстия для осевых каналов 10 и закрывают их заглушками 13 со стороны сверления. Фрезеруют тангенциальные каналы 11, сообщающиеся с осевыми каналами 10, и закрывают их крышками 14, скрепленными сваркой с сегментами втулки 2.In the bushing segments 2, blind holes are drilled for axial channels 10 and they are closed with plugs 13 from the drilling side. Milling tangential channels 11, communicating with the axial channels 10, and close them with covers 14, welded to the segments of the sleeve 2.

На внутренней поверхности сегментов втулки 2 симметрично относительно центральной продольной оси корпуса 1 устанавливают на клей планки 4 из антифрикционного материала и предварительно намагниченные планки 5 из постоянных магнитов одинаковой угловой длины. Далее в планках 4, 5 и в сегментах втулки 2 сверлят радиальные питающие отверстия 12 до выхода в осевые каналы 10.On the inner surface of the bushing segments 2, symmetrically with respect to the central longitudinal axis of the housing 1, strips 4 of antifriction material and pre-magnetized strips 5 of permanent magnets of the same angular length are mounted on glue. Further, in the strips 4, 5 and in the segments of the sleeve 2, radial supply holes 12 are drilled until they exit into the axial channels 10.

В корпус 1 устанавливают упругие прокладки 8 с продольными гофрами, а на них устанавливают сегменты втулки 2, между сегментами втулки 2 с торца вставляют клинья 7 и фиксируют их, например винтами.Elastic gaskets 8 with longitudinal corrugations are installed in the body 1, and sleeve segments 2 are installed on them, wedges 7 are inserted between the segments of the sleeve 2 from the end and fixed, for example, with screws.

В каждый сегмент втулки 2 вкручивают штуцеры 15, имеющие канавки для установки уплотнительных колец 16. Сегменты втулок 2 фиксируют технологическими клиньями и притиром притирают внутреннюю поверхность планок 4 и 5 до получения необходимого монтажного радиального зазора в газостатическом подшипнике. Демонтируют технологические клинья, покрывают притертую поверхность антифрикционным покрытием, например ВАП-2.Fittings 15 are screwed into each segment of the sleeve 2, having grooves for installing sealing rings 16. The segments of the sleeves 2 are fixed with technological wedges and the inner surface of the strips 4 and 5 is rubbed with lapping until the required mounting radial clearance in the gas-static bearing is obtained. Technological wedges are dismantled, the ground surface is covered with an anti-friction coating, for example, VAP-2.

Радиальный подшипниковый узел работает следующим образом.Radial bearing assembly works as follows.

Планки 5 из постоянных магнитов рассчитываются и устанавливаются с таким расчетом, чтобы сила притяжения, направленная по вертикальной оси вверх от ее действия, была приблизительно равна силе тяжести ротора, приходящейся на один пассивный магнитный подшипник, а сумма горизонтальных составляющих этой силы равнялась нулю.The strips 5 of permanent magnets are calculated and installed in such a way that the attractive force directed along the vertical axis upwards from its action is approximately equal to the gravity of the rotor per one passive magnetic bearing, and the sum of the horizontal components of this force is equal to zero.

Перед началом вращения цапфы 3 через отверстия патрубков 9 и штуцеры 15 в сегменты втулки 2 подают под высоким давлением смазывающий газ от внешнего источника.Before the rotation of the trunnion 3 begins, through the holes of the pipes 9 and fittings 15, lubricating gas is supplied under high pressure from an external source into the segments of the sleeve 2.

Этот газ поступает в тангенциальные каналы 11 и затем распределяется по осевым каналам 10 сегментов втулки 2 и далее через радиальные питающие отверстия 12 в сегментах втулки 2 и планках 4, 5 поступает в рабочий зазор 6. В результате этого цапфа 3 всплывает на газовом смазочном слое.This gas enters the tangential channels 11 and then is distributed along the axial channels 10 of the segments of the sleeve 2 and then through the radial supply holes 12 in the segments of the sleeve 2 and strips 4, 5 enters the working gap 6. As a result, the trunnion 3 floats on the gas lubricating layer.

Вертикальные составляющие сил притяжения действуют между цапфой 3 и планками 5 из постоянных магнитов. Упругие прокладки 8 с продольными гофрами позволяют компенсировать как температурную деформацию цапфы 3, так и ее радиальную деформацию от действия центробежных сил при вращении.The vertical components of the attractive forces act between the trunnion 3 and the strips 5 of permanent magnets. Elastic gaskets 8 with longitudinal corrugations make it possible to compensate for both the thermal deformation of the trunnion 3 and its radial deformation from the action of centrifugal forces during rotation.

Магнитная часть предлагаемого радиального подшипникового узла воспринимает статическую нагрузку, приходящуюся на пассивный магнитный подшипник, а газостатическая ее часть автоматически реализует отрицательную обратную связь по отклонению цапфы 3 от соосного положения относительно точки подвижного равновесия цапфы 3 в радиальном подшипниковом узле и не требует установки дополнительных устройств (датчиков отклонения и быстродействующих регуляторов).The magnetic part of the proposed radial bearing assembly perceives the static load falling on the passive magnetic bearing, and its gas-static part automatically implements negative feedback on the deviation of the trunnion 3 from the coaxial position relative to the point of movable equilibrium of the trunnion 3 in the radial bearing assembly and does not require the installation of additional devices (sensors deflection and fast controllers).

Claims

1. A radial bearing assembly, including a hollow housing, in the cavity of which there is a bushing made of segments, and a trunnion placed for rotation in the cavity of the bushing, while the bushing segments are made in the form of trough-shaped elongated elements of the same angular length, on the surface of which, facing to the trunnion, bars made of permanent magnets with alternating radial magnetization are fixed, while the outer surface formed by the bars of permanent magnets and facing the trunnion is made cylindrical with the formation of a working gap with the surface of the trunnion, in addition, the bushing segments are separated from each other by wedges , made in the form of T-shaped strips with the possibility of fastening with the body, while the contacting side edges of the wedges and bushing segments are made with the possibility of engaging the latter first, in addition, elastic gaskets with longitudinal corrugations are placed between the body and bushing segments, while the body is equipped with branch pipes d In order to introduce compressed gas with the possibility of supplying it to the working gap between the surface of the bars of permanent magnets and the surface of the trunnion, a system of communicating channels is made in the volume of the bushing segments, communicated with nozzles for introducing compressed gas, made with the possibility of supplying compressed gas from an external source, while the outlet openings of the system of communicating channels are connected with a working gap through the radial supply holes passing through the segments of the sleeve and the bars of permanent magnets, characterized in that the segments of the sleeve and the trunnion are made of a material with high magnetic permeability, fixed on the surface of the segments of the sleeve facing the trunnion. strips of the same thickness, radial feed holes pass through the segments of the sleeve and the strip, and the outer surface formed by the strips and facing the trunnion is made cylindrical with the formation of a working gap with the surface of the trunnion, while the lath, which is fixed on the surface of the lower segment of the sleeve , and the bars adjacent to it, which are fixed on the surface of the lower sections of other bushing segments and the side edges of which are in contact with the wedges, are made of antifriction material, and the remaining bars are made of permanent magnets with alternating radial opposite directions of magnetization.

2. Radial bearing assembly according to claim 1, characterized in that the strips of permanent magnets have the same angular length.

3. Radial bearing assembly according to claim 1, characterized in that the strips are placed symmetrically with respect to the central longitudinal axis of the housing.