具有安全轴承的机器制造技术

本发明专利技术涉及具有安全轴承的机器。一种机器包括转子（101），定子（102），主轴承（103），以及安全轴承（104），其用于在主轴承不工作的情况下支撑转子。当转子由主轴承支撑的时候，在转子和安全轴承之间具有径向间隙和轴向间隙。响应于轴向间隙的闭合接触安全轴承的转子的接触表面（107）相对于垂直于转子的旋转轴线的空间平面是倾斜的，使得在旋转轴线与转子和安全轴承之间的接触点处的接触表面的法线之间的角（α）大于0度并且至多10度。当转子被安全轴承支撑的时候，接触表面的倾斜至少部分地消除了回旋运动的激发。

【技术实现步骤摘要】
具有安全轴承的机器
本专利技术涉及一种机器，其包括转子，定子，主轴承，所述主轴承用于相对于定子可旋转地支撑转子，以及至少一个安全轴承，所述安全轴承用于在主轴承不工作的情况下相对于定子可旋转地支撑转子。
技术介绍
在一些情况下，需要提供旋转机器，其除了主轴承之外具有安全轴承。主轴承在正常工作期间被配置用于可旋转地支撑机器的转子，并且当主轴承不工作的时候，安全轴承被配置用于可旋转地支撑转子。机器可以例如是涡轮机，其例如可以是涡轮式鼓风机、涡轮压缩机或泵，并且主轴承例如可以是无接触磁轴承。当磁轴承变得不工作的时候，例如由于电力切断，转子落到由安全轴承支撑。还可能的是，在它们仍活动但是它们的负载容量被超过的意义上，磁轴承是不工作的。也在这种情况下，安全轴承不得不支撑转子。通常，为了使安全轴承将不会影响机器的正常工作，当转子由主轴承支撑的时候，在转子和安全轴承之间具有径向和轴向间隙。当被安全轴承支撑的时候，上述的径向间隙允许转子回旋。例如，当安全轴承是滚珠轴承的时候，当落到由安全轴承支撑时，转子通常进入圆柱形前进回旋运动。这种回旋运动产生高离心力，其所机器的机械结构承受应力。专利公开US4629261描述了用于由无接触磁轴承支撑的转子的安全和对中装置。如果无接触磁轴承使动力变松，安全和对中装置提供用于转子的对中支撑。转子轴包括具有锥形摩擦表面的环，并且安全轴承包括套筒，其由具有反作用弹簧的电磁铁控制并且还具有锥形摩擦表面。在动力故障的情况下，弹簧迫使两个锥形表面在一起并且为转子提供对中支撑。锥形表面的锥形角不得不是相对小的以便提供适当的对中作用。在US4629261显示的例子中，锥角大约是30度，其中锥角是锥形表面和锥形表面的旋转对称轴线之间的角。与在US4629261中描述的技术方案相关的挑战在于,其要求由上述对中作用确定的旋转轴线和转子的主惯性矩之间的良好对齐，因为要不然会产生高离心力。
技术实现思路
下面展示了简化的概要，从而提供本专利技术的一些方面的基本理解。概要不是本专利技术的广泛综述。既不有意确认本专利技术的重要或关键元素也不描绘本专利技术的范围。下面的概要仅以简化的形式展示本专利技术的一些概念作为示例本专利技术的实施例的更详细描述的前述。根据本专利技术提供一种机器，其包括: 转子和定子， 主轴承，其用于相对于定子可旋转地支撑转子，以及至少一个安全轴承，其用于在主轴承不工作的情况下相对于定子可旋转地支撑转子。当转子被主轴承支撑的时候，在转子和安全轴承之间具有径向间隙和轴向间隙。布置成响应于轴向间隙的闭合接触安全轴承的转子的接触表面相对于垂直于转子的旋转轴线的空间平面是倾斜的，使得在转子的旋转轴线与转子和安全轴承之间的接触点处的接触表面的法线之间的角大于O度并且至多10度，更优选地至多5度。因此，在示例其中转子的接触表面是锥形的例子中，锥角是至少80度，更优选地至少85度。因而，接触表面的锥形形状是钝角的，使得当转子被向安全轴承推时由锥形形状提供的对中效果是小的，使得允许转子(即使不强制)绕其主惯性矩旋转。结合本专利技术，令人惊奇地注意到，当转子被安全轴承支撑的时候，接触表面的上述的倾斜至少部分地消除了回旋运动的激发。本专利技术的很多非限制性和示例性的实施例在所附从属权利要求中描述。本专利技术的各种的非限制性和示例性的实施例涉及构造和操作方法，以及其额外的主题和优势，将在结合附图阅读时从特定示例性实施例的下列描述中得到最好的理解。动词“包括”和“包含”在本文件中作为开放式限定使用，其既不排他也不要求未记载特征的存在。除非另外明显地规定，从属权利要求中记载的特征是可以互相自由结合的。【附图说明】本专利技术的示例性实施例和它们的优点在下面更为详细地以示例方式并参照附图被解释，其中: 图1显示了根据本专利技术的示例性实施例的机器的一部分的示意图， 图2a示出了根据现有技术的安全轴承系统的行为，并且图2b示出了根据本专利技术的示例性实施例的安全轴承系统的行为， 图3显示了根据本专利技术的示 例性实施例的机器的一部分的示意图，以及 图4显示了根据本专利技术的示例性实施例的机器的示意图。【具体实施方式】图1显示了根据本专利技术的示例性实施例的机器的一部分的示意图。机器包括转子101，定子102，和主轴承103，其用于相对于定子可旋转地支撑转子。机器可以例如是电机，转子101可以是电机的转子，定子102可以是电机的定子。在图1所示的示例性例子中，主轴承是无接触磁轴承。机器包括安全轴承104，其用于在主轴承103不工作的情况下(例如由于电力切断)相对于定子102可旋转地支撑转子101。在正常操作期间，当转子101由主轴承103支撑的时候，为了使安全轴承不会干扰机器的正常操作，在转子和安全轴承104之间具有径向间隙105和轴向间隙106。布置成响应于轴向间隙106的闭合接触安全轴承的转子的接触表面107相对于垂直于转子的旋转轴线122的空间平面是倾斜的，使得在转子的旋转轴线与转子和安全轴承之间的接触点处的接触表面107的法线之间的角α大于O度并且至多10度。转子的接触表面107相对于空间平面是倾斜的，使得当接触点在径向方向上朝向转子的旋转轴线122运动时，接触点在轴向方向上朝向安全轴承104运动。换句话说，接触表面107朝向安全轴承104成锥形。转子的旋转轴线122与坐标系199的ζ轴平行，上述空间平面与坐标系199的xy平面平行。角α可以是例如: Cl〈 α ≤ C2, 其中Cl是下列之一:0，1，2，3，4，5，6，7，8或9度并且C2是下列之一使得C2>C1:1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度。Cl更优选地是下列之一:0，1，2，3或4度并且C2是下列之一使得 C2>C1:1，2，3，4 或 5 度。角α被选择成使得接触表面107的锥形形状是钝角的，使得当转子被向安全轴承104推时由锥形形状提供的对中效果是小的，使得允许转子绕其主惯性矩旋转。角α的有利的值或范围可以利用模拟和/或实验找出。在图1所示的示例性例子中，转子的接触表面107是锥形的，使得当接触点朝向转子的旋转轴线122或远离转子的旋转轴线122运动时，角α是基本上不变的，即角α在接触表面107上是基本上不变的。接触表面107的锥形形状是钝角的，使得当转子被向安全轴承104推时由锥形形状提供的对中效果是小的，使得允许转子绕其主惯性矩旋转。此外，当角α是小的使得角α至多几度，如5度，例如角α大约I度，实际上可能的是基本上互相独立地设计径向间隙105和轴线间隙106。转子可以例如通过作用在由转子驱动的叶轮上的空气动力被向安全轴承104推。在根据本专利技术的示例性实施例的机器中，安全轴承104包括滚动接触轴承108，其包括外环，该外环由机器的框架支撑，可旋转内环，以及内环和外环之间的滚动元件。滚动接触轴承108可以包括例如一个或多个滚珠轴承，其布置成能够承载轴向负载。在图1所示的示例性例子中，滚动接触轴承包括两个滚珠轴承，其布置成能够在两个方向上承载轴向负载。在根据本专利技术的示例性实施例的机器中，安全轴承104包括套筒元件，其包括径向地在内环和转子之间的第一部分109和轴向地在滚动接触轴承和转子的接触表面107之间的第二部分110。第二部分110包括响应于轴向间隙106的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器，其包括：转子（101，301，401）和定子（102，402），主轴承（103，403），其用于相对于定子可旋转地支撑转子，以及至少一个安全轴承（104，304，404a，404b），其用于在主轴承不工作的情况下相对于定子可旋转地支撑转子，其中，当转子由主轴承支撑的时候，在转子和安全轴承之间具有径向间隙（105）和轴向间隙（106），其特征在于，布置成响应于轴向间隙的闭合接触安全轴承的转子的接触表面（107，307）相对于垂直于转子的旋转轴线的空间平面是倾斜的，使得在转子的旋转轴线与转子和安全轴承之间的接触点处的接触表面的法线之间的角（α）大于0度并且至多5度。

【技术特征摘要】
2013.03.01 EP 13157420.4;2013.02.20 FI 201351511.一种机器,其包括: 转子(101，301，401)和定子(102，402)， 主轴承(103，403 )，其用于相对于定子可旋转地支撑转子，以及 至少一个安全轴承(104, 304,404a, 404b),其用于在主轴承不工作的情况下相对于定子可旋转地支撑转子， 其中，当转子由主轴承支撑的时候，在转子和安全轴承之间具有径向间隙(105)和轴向间隙(106)，其特征在于，布置成响应于轴向间隙的闭合接触安全轴承的转子的接触表面(107，307)相对于垂直于转子的旋转轴线的空间平面是倾斜的，使得在转子的旋转轴线与转子和安全轴承之间的接触点处的接触表面的法线之间的角(α )大于O度并且至多5度。2.根据权利要求1所述的机器，其中转子的接触表面(107)相对于空间平面是倾斜的，使得当接触点在径向方向上朝向转子的旋转轴线运动时，接触点在轴向方向上朝向安全轴承运动。3.根据权利要求1或2所述的机器，其中角(α)大于Cl并且至多C2，其中Cl是下列之一:0，1，2，3或4度并且C2是下列之一使得C2>C1:1，2，3，4或5度。4.根据权利要求1-3任一项所述的机器，其中转子的接触表面(107)是锥形的，使得当接触点朝向转子的旋转轴线或远离转子的旋转轴线运动时，角是基...

【专利技术属性】
技术研发人员：EJ兰特托，V汤米拉，MP帕科，
申请(专利权)人：苏尔寿泵业系统有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE