TWI460356B

TWI460356B - Outer Ring Rotary Aerosol Hybrid Bearings

Info

Publication number: TWI460356B
Application number: TW101105190A
Authority: TW
Original assignee: Univ Chienkuo Technology
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2014-11-11
Also published as: TW201335497A

Description

外環旋轉式氣磁浮混合軸承

本發明係有關一種外環旋轉式氣磁浮混合軸承，尤其是一種可增進支撐剛性及高速阻尼效果之創新軸承設計者。

按，一般紡紗專用的軸承滾筒需在長時間超高速狀態下(3萬轉/分)導紗使用，如第1、2圖所示，其係為習知紡紗專用的軸承滾筒結構，其係包含一外轉式筒體(4)內部軸設容組有一內軸承體(1)，並藉由二側蓋體(3)螺裝於外轉式筒體(4)二端使內軸承體(1)的軸凸伸端露出於外，而該內軸承體(1)二端分別朝內貫有進氣口(6)及出氣口(7)，該進氣口(6)及出氣口(7)間並朝外轉式筒體(4)內環周壁及二側蓋體(3)軸向內壁面貫穿有複數網路狀的氣流微孔(2)，令該進氣口(6)導入高壓氣體後，該高壓氣體係分散狀進入於各軸向及徑向的氣流微孔(2)，而使高壓氣體噴出的氣流與外轉式筒體(4)及二側蓋體(3)內周軸徑向壁面形成一層氣膜，以使該外轉式筒體(4)外緣綑繞綑狀物紡紗作高速運轉作業時可達到平穩、降低振動、防止噪音及冷卻的效果；然而，當該外轉式筒體(4)承載較厚的紡紗綑狀物時，僅藉由徑向高壓氣體所產生的氣膜在承載重量時容易造成與內軸承體(1)的支撐剛性不足，進而容易因晃動而影響高速運轉時的阻尼效果者。

是以，針對上述習知紡紗專用的軸承滾筒所存在之問題點，如何開發一種可提高支撐剛性及高速阻尼效果的軸承創新技術，實使用消費者所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向；有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

即，本發明之主要目的，係在提供一種外環旋轉式氣磁浮混合軸承；其所欲解決之問題點，係針對習知紡紗專用的軸承滾筒所存在之容易造成與內軸承體的支撐剛性不足，進而容易因晃動而影響高速運轉時的阻尼效果問題點加以改良突破；而其解決問題之技術特點，主要係藉由包含一環轉筒體，其係呈中空狀令二側各組設有一側蓋，各該側蓋中央設有穿孔，又該環轉筒體內壁環周面嵌設有複數磁吸嵌件；兩側軸座，各包含有一軸端柱及一軸盤，其中該軸盤係設於環轉筒體內近各側蓋，該軸端柱並穿伸出各側蓋的穿孔，另各軸端柱外端係貫設有一氣孔室，又該軸盤端面係設有網狀氣流槽，該氣流槽對應側蓋內壁端面貫穿有複數氣流道，另該氣流槽並連通該氣流室；兩進氣組件，各包含有一組件頭端及一螺段，其中該兩進氣組件係穿組固設該兩側軸座的該氣孔室，另該進氣組件內部係軸向穿設有一進氣入孔，該進氣入孔於螺段預定位置徑向穿設有一氣孔，該氣孔並對位於該側軸座的該氣流槽互作連通；兩壓板，其係中央各設有一貫孔，令該壓板之一側端面迫壓抵觸於兩側軸座的該軸盤前端面；至少一出氣孔道，係貫設於該兩側軸座之任一軸向預定位置；至少一導引出孔，係貫設於該壓板並對位於該出氣孔道位置；一磁浮定子，其外周緣與該磁吸嵌件呈磁場相斥狀態，該磁浮定子之二軸端係設有一軸段，該軸段可供軸設該壓板及該側軸座定位，另該軸段一端軸向穿設有一中心螺孔，該中心螺孔可供該進氣組件的螺段螺鎖組裝於該環轉筒體內，另該中心螺孔內緣朝外徑向貫穿有一氣流貫孔，各該氣流貫孔係分別對位於進氣組件的氣孔及氣流槽二相對位置作間接連通；藉此創新獨特設計，使本發明外環旋轉式氣磁浮混合軸承藉由軸向高壓氣體的氣壓噴射產生的氣膜，及藉由磁浮定子外周緣與該磁吸嵌件呈磁場相斥狀態，而使該磁浮定子、第一側軸座及第二側軸座與該環轉筒體內環周壁形成徑向磁浮狀態，進而可使環轉筒體承載高速旋轉時，可提高承載的支撐剛性與阻尼效果，進而降低振動與噪音者。

請參閱第2～12圖所示，係本發明外環旋轉式氣磁浮混合軸承之較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制，其係包括：一環轉筒體(10)，其係呈中空狀，其中該環轉筒體(10)之二側端係分設有一螺設端(11)，另該二側分別組設有一第一側蓋(14)及第二側蓋(17)，其中該第一側蓋(14)及第二側蓋(17)對應兩該螺設端(11)設有一第一螺組緣(15)及第二螺組緣(18)，令該第一螺組緣(15)及第二螺組緣(18)恰對應螺鎖於環轉筒體(10)的螺設端(11)，各該第一側蓋(14)及第二側蓋(17)中央設有第一穿孔(16)及第二穿孔(19)，又該環轉筒體(10)內壁環周面嵌設有複數磁吸嵌件(13)，其中該環轉筒體(10)內部環周壁面係設有複數嵌槽(12)，以供嵌組部份曲段形態的複數磁吸嵌件(13)；一第一側軸座(20)，各包含有一第一軸端柱(25)及一第一軸盤(21)，其中該第一軸盤(21)係各分設於環轉筒體(10)內近第一側蓋(14)，並使該第一軸端柱(25)穿伸出第一側蓋(14)的第一穿孔(16)，另該第一軸端柱(25)外側端面中央係朝內部貫設有一較大徑的第一外穿組孔(26)及一較小徑的第一氣孔室(24)，而該第一外穿組孔(26)與該第一氣孔(34)間係形成階狀的第一擋緣(27)，又該第一軸盤(21)之端面係各凹設有網狀第一氣流槽(22)，該第一氣流槽(22)對應各側蓋內壁面係貫穿有複數第一氣流道(23)，且該第一氣流槽(22)並連通該第一氣孔室(24)；一第二側軸座(60)，各包含有一第二軸端柱(65)及一第二軸盤(61)，其中該第二軸盤(61)係各分設於環轉筒體(10)內近第二側蓋(17)，並使該第二軸端柱(65)穿伸出第二側蓋(17)的第二穿孔(19)，另該第二軸端柱(65)外側端面中央係朝內部貫設有一較大徑的第二外穿組孔(66)及一較小徑的第二氣孔室(64)，而該第二外穿組孔(66)與該第二氣孔(74)間係形成階狀的第二擋緣(67)，又該第二軸盤(61)之端面係各凹設有網狀第二氣流槽(62)，該第二氣流槽(62)對應各側蓋內壁面係貫穿有複數第二氣流道(63)，且該第二氣流槽(62)並連通該第二氣孔室(64)；一第一進氣組件(30)，各包含有一第一組件頭端(31)及一第一螺段(33)，其中該第一進氣組件(30)係穿組入該第一側軸座(20)的第一外穿組孔(26)後，令該第一螺段(33)進一步穿伸出第一氣孔室(24)，並使該第一組件頭端(31)擋止於該第一擋緣(27)限位；另該第一進氣組件(30)內部係各軸向設有一第一進氣入孔(32)，該第一進氣入孔(32)並各於該第一螺段(33)預定區段位置徑向穿設有一可互通的第一氣孔(34)，並使該第一氣孔(34)各徑向對位於該第一側軸座(20)的第一氣流槽(22)；一第二進氣組件(70)，各包含有一第二組件頭端(71)及一第二螺段(73)，其中該第二進氣組件(70)係穿組入該第二側軸座(60)的第二外穿組孔(66)後，令該第二螺段(73)進一步穿伸出第二氣孔室(64)，並使該第二組件頭端(71)擋止於該第二擋緣(67)限位；另該第二進氣組件(70)內部係各軸向設有一第二進氣入孔(72)，該第二進氣入孔(72)並各於該第二螺段(73)預定區段位置徑向穿設有一可互通的第二氣孔(74)，並使該第二氣孔(74)各徑向對位於該第二側軸座(60)的第二氣流槽(62)；一第一壓板(40)，中央設有一第一貫孔(41)，令第一壓板(40)之一側端面迫壓抵觸於該第一側軸座(20)的該第一軸盤(21)前端面；一第二壓板(80)，中央設有一第二貫孔(81)，令第二壓板(80)之一側端面迫壓抵觸於該第二側軸座(60)的該第二軸盤(61)前端面；至少一出氣孔道(68)，於本實施例該出氣孔道(68)係貫設於該第二側軸座(60)之軸向預定位置；至少一導引出孔(82)，於本實施例該導引出孔(82)係貫設於該第二壓板(80)並對位於該出氣孔道(68)位置；一磁浮定子(50)，其外周緣與該磁吸嵌件(13)呈磁場相斥狀態，該磁浮定子(50)之二軸端係設有軸段(51)，該二軸段(51)可供軸設該第一壓板(40)及第二壓板(80)的第一貫孔(41)及第二貫孔(81)，及該第一側軸座(20)及第二側軸座(60)定位，另該二軸端之軸端面各穿設有一中心螺孔(53)，各該中心螺孔(53)可供該第一進氣組件(30)及第二進氣組件(70)的第一螺段(33)及第二螺段(73)螺鎖組裝，另該兩中心螺孔(53)內部朝外係徑向貫穿有一氣流貫孔(52)，各該氣流貫孔(52)係分別對位於第一進氣組件(30)及第二進氣組件(70)的第一氣孔(34)及第二氣孔(74)及第一氣流槽(22)及第二氣流槽(62)。

藉此，當使用者欲使用該本發明之外環旋轉式氣磁浮混合軸承時，需先貫入高壓氣體於該第一進氣組件(30)的第一進氣入孔(32)，使該高壓氣體由該磁浮定子(50)內部中心螺孔(53)通道進入該第二進氣組件(70)的第二進氣入孔(72)，繼而高壓氣體由二側之第一進氣入孔(32)及第二進氣入孔(72)進入第一氣孔(34)及第二氣孔(74)，該高壓氣體則由該第一氣孔(34)及第二氣孔(74)進入於該磁浮定子(50)的氣流貫孔(52)，再由氣流貫孔(52)進入於第一側軸座(20)及第二側軸座(60)的第一氣流槽(22)及第二氣流槽(62)，再由第一氣流槽(22)及第二氣流槽(62)進入於第一氣流道(23)及第二氣流道(63)，再使高壓氣體由第一氣流道(23)及第二氣流道(63)噴出氣流於第一側蓋(14)及第二側蓋(17)的內壁面形成氣膜，以使該第一側軸座(20)及第二側軸座(60)的第一軸盤(21)及第二軸盤(61)軸向懸浮於該第一側蓋(14)及第二側蓋(17)的內壁面；繼而藉由該磁浮定子(50)外周緣與該磁吸嵌件(13)呈磁場相斥狀態，而使該磁浮定子(50)、第一側軸座(20)及第二側軸座(60)與該環轉筒體 (10)內環周壁形成徑向磁浮現象，進而可提高環轉筒體(10)的支撐剛性與阻尼效果，進而降低振動與噪音，且具有引導液壓油以冷卻磁浮定子(50)的效果；再者使導入的高壓氣體使用後部份經由第二側軸座(60)與第二壓板(80)的出氣孔道(68)及導引出孔(82)導出於外。

據此，本發明外環旋轉式氣磁浮混合軸承藉由軸向高壓氣體的氣壓噴射產生的氣膜，及藉由磁浮定子外周緣與該磁吸嵌件呈磁場相斥狀態，而使該磁浮定子、第一側軸座及第二側軸座與該環轉筒體內環周壁形成徑向磁浮狀態，進而可使環轉筒體承載高速旋轉時，可提高承載的支撐剛性與阻尼效果，進而降低振動與噪音者。

歸納上述的說明，藉由本發明上述結構的設計，可有效克服習知發明所面臨的缺失，進一步具有上述眾多的優點及實用價值，因此本發明為一創意極佳之發明創作，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，故本發明已符合發明專利有關『新穎性』與『進步性』的要件，乃依法提出申請。

習知部份：

(1)．．．內軸承體

(2)．．．氣流微孔

(3)．．．蓋體

(4)．．．外轉式筒體

(5)．．．綑狀物

(6)．．．進氣口

(7)．．．出氣口

本發明部份：

(10)．．．環轉筒體

(11)．．．螺設端

(12)．．．嵌槽

(13)．．．磁吸嵌件

(14)．．．第一側蓋

(15)．．．第一螺組緣

(16)．．．第一穿孔

(17)．．．第二側蓋

(18)．．．第二螺組緣

(19)．．．第二穿孔

(20)．．．第一側軸座

(21)．．．第一軸盤

(22)．．．第一氣流槽

(23)．．．第一氣流道

(24)．．．第一氣孔室

(25)．．．第一軸端柱

(26)．．．第一外穿組孔

(27)．．．第一擋緣

(30)．．．第一進氣組件

(31)．．．第一組件頭端

(32)．．．第一進氣入孔

(33)．．．第一螺段

(34)．．．第一氣孔

(40)．．．第一壓板

(41)．．．第一貫孔

(50)．．．磁浮定子

(51)．．．軸段

(52)．．．氣流貫孔

(53)．．．中心螺孔

(60)．．．第二側軸座

(61)．．．第二軸盤

(62)．．．第二氣流槽

(63)．．．第二氣流道

(64)．．．第二氣孔室

(65)．．．第二軸端柱

(66)．．．第二外穿組孔

(67)．．．第二擋緣

(68)．．．出氣孔道

(70)．．．第二進氣組件

(71)．．．第二組件頭端

(72)．．．第二進氣入孔

(73)．．．第二螺段

(74)．．．第二氣孔

(80)．．．第二壓板

(81)．．．第二貫孔

(82)．．．導引出孔

第1圖：係習知軸承結構之剖面圖。

第2圖：係第一圖之A部局部放大圖，其係顯示高壓氣體流向示意圖。

第3圖：係本發明外環旋轉式氣磁浮混合軸承之分解立體圖。

第4圖：係本發明之第一軸側座與第一進氣組件之分解立體圖。

第5圖：係本發明之第一軸側座與第一進氣組件之另一角度分解立體圖。

第6圖：係本發明之第一軸側座與第一進氣組件之組合立體圖。

第7圖：係本發明之第二軸側座與第二進氣組件之分解立體圖。

第8圖：係本發明之第二軸側座與第二進氣組件之另一角度分解立體圖。

第9圖：係本發明之第二軸側座與第二進氣組件之組合立體圖。

第10圖：係本發明外環旋轉式氣磁浮混合軸承之組合剖視圖。

第11圖：係第10圖之B部局部放大示意圖，其係顯示高壓氣體的流向。

第12圖：係第10圖之C部局部放大示意圖，其係顯示高壓氣體的流向。