Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла и подшипниковый узел

Изобретения относятся к области машиностроения, в частности к управляемому газомагнитному подшипниковому узлу и способу его работы. Подшипниковый узел содержит соленоид, магниты, полюса и ярма электромагнитов, вкладыш газового подшипника, отверстия для пористых вставок, рубашку, обмотку электромагнитов, камеру для подачи газовой смазки в пористые вставки, крепления для датчиков измерения зазора, отверстие для подачи газовой смазки в камеру. Соленоид установлен на валу. Магниты установлены между отверстиями вкладыша подшипника. Электромагниты установлены продольно в корпусе опоры. Вкладыш газового подшипника встроен в опору. Отверстия для пористых вставок расположены во вкладыше газового подшипника. Рубашка охватывает вкладыш подшипника. Камера для подачи газовой смазки расположена между подшипником и рубашкой. Крепления для датчиков измерения зазора располагаются на полюсах электромагнитов. Отверстие для подачи газовой смазки расположено в рубашке. Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла заключается в создании дополнительной электромагнитной силы, направленной на увеличение несущей способности подшипникового узла. Дополнительно создается магнитная сила, управление которой происходит посредством изменения тока в электромагнитах, при этом использование датчиков изменения зазора позволяет обеспечить точное контролируемое вращение вала в опоре и малое изменение толщины газового слоя, а продольное расположение электромагнитов позволяет уменьшить магнитное трение из-за продольного направления магнитного потока. Достигается уменьшение изменения воздушного зазора. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно может использоваться в высокоскоростных роторных системах и аппаратах с вращающимися деталями.

Из существующего уровня техники известен способ работы подшипникового узла и подшипниковый узел (патент RU 2347960 C1, опубликовано 27.02.2009), согласно которому способ работы подшипникового узла с внешним наддувом заключается в создании дополнительной электромагнитной силы, направленной на увеличение несущей способности подшипникового узла. При этом электромагнитная сила создается за счет взаимодействия магнитных полей соленоида и магнита, установленных в подшипниковом узле. Также предложен подшипниковый узел, который содержит вал, установленный в газостатическом подшипнике, камеру, находящуюся в корпусе подшипника, отверстия, выполненные во вкладыше подшипника. Узел также дополнительно содержит соленоид, установленный на валу, и магнит, по крайней мере, более одного, установленный между отверстиями вкладыша подшипника.

Недостатком известного способа работы подшипникового узла является невозможность обеспечения постоянного воздушного зазора за счет того, что постоянный магнит работает только на притяжение, в результате постоянного перемагничивания вала, что ведет к его перекосу. Магнитное поле соленоида будет замыкаться с соседними полюсами, часть вала расположенная под постоянным магнитом является всегда слабо намагниченной. Недостаток поперечного расположения соленоида является возникновение магнитного торможения, вызванного токами Фуко. Данный способ не способен обеспечить точное вращение вала в опоре из-за его постоянного перекоса.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является усовершенствование подшипникового узла за счет изменения конструкции.

Данная задача решается за счет использования управляемого газомагнитного подшипникового узла с продольным расположением электромагнитов, в котором применяются датчики измерения зазора.

Технический результат состоит в уменьшении изменения воздушного зазора, снижении магнитного торможения, обеспечении точного вращения вала благодаря возможности управлять положением вала посредством датчиков измерения зазора в опоре, а также увеличении несущей способности опоры за счет возможности управления токами в электромагнитах.

Указанный технический результат достигается управляемым газомагнитным подшипниковым узлом, содержащим вал, установленный в опоре, полюса и ярма электромагнитов, по крайней мере, более одного, которые установлены продольно в корпусе опоры, вкладыш газового подшипника, встроенный в опору, отверстия для пористых вставок, расположенные во вкладыше газового подшипника, рубашку, охватывающую вкладыш газостатического подшипника, обмотку электромагнитов, располагающуюся на ярмах, камеру для подачи газовой смазки в пористые вставки, расположенную между газостатическим подшипником и рубашкой, крепления для датчиков измерения зазора, располагающиеся на полюсах электромагнитов, отверстие для подачи газовой смазки в камеру, расположенное в рубашке.

Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид управляемого газомагнитного подшипникового узла.

Управляемый газомагнитный подшипниковый узел содержит вал 1, установленный в опоре, полюса 2 и ярма электромагнитов 3, по крайней мере, более одного, установленные продольно в корпусе опоры, вкладыш газового подшипника 4, встроенный в опору, отверстия для пористых вставок 5, расположенные во вкладыше газового подшипника, рубашку 6, охватывающую вкладыш газостатического подшипника, обмотки электромагнитов 7, расположенные на ярмах, камеру 8 для подачи газовой смазки в пористые вставки, расположенную между газостатическим подшипником и рубашкой, крепления 9 для датчиков измерения зазора, располагающиеся на полюсах электромагнитов, отверстие 10 для подачи газовой смазки в камеру, расположенное в рубашке.

Управляемый газомагнитный подшипниковый узел работает следующим образом.

Через подводящую магистраль газовая смазка под давлением поступает через отверстие в камеру газостатического подшипника и оттуда через отверстия для пористых вставок в зазор между вкладышем газостатического подшипника и валом. Разница давлений в нагруженной и ненагруженной частях вала создает несущую способность смазочного слоя, находящегося в зазоре.

Одновременно встроенные в опору электромагниты, расположенные продольно, создают дополнительную магнитную силу, центрирующую вал в опоре в зависимости от показания датчиков измерения зазора. В результате сложения газовых и магнитных сил происходит увеличение несущей способности всего управляемого газомагнитного подшипникового узла в целом, причем имеется возможность управления магнитной силой, изменением тока в электромагнитах, в зависимости от приложенной нагрузки на вал. Продольное расположение электромагнитов позволяет снизить электромагнитное торможение вала благодаря продольному направлению магнитного потока.

1. Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла, заключающийся в создании за счет взаимодействия магнитных полей соленоида и магнита, установленных в подшипниковом узле, дополнительной электромагнитной силы, направленной на увеличение несущей способности подшипникового узла, отличающийся тем, что дополнительно создается магнитная сила, управление которой происходит посредством изменения тока в электромагнитах, в результате чего происходит контролируемое увеличение несущей способности управляемого газомагнитного подшипникового узла, при этом использование датчиков изменения зазора позволяет обеспечить точное контролируемое вращение вала в опоре и малое изменение толщины газового слоя, а продольное расположение электромагнитов позволяет уменьшить магнитное трение из-за продольного направления магнитного потока.

2. Подшипниковый узел, содержащий соленоид, установленный на валу, и магнит, по крайней мере, более одного, установленный между отверстиями вкладыша подшипника, отличающийся тем, что содержит полюса и ярма электромагнитов, по крайней мере, более одного, которые установлены продольно в корпусе опоры, вкладыш газового подшипника, встроенный в опору, отверстия для пористых вставок, расположенные во вкладыше газового подшипника, рубашку, охватывающую вкладыш газостатического подшипника, обмотку электромагнитов, располагающихся на ярмах, камеру для подачи газовой смазки в пористые вставки, расположенную между газостатическим подшипником и рубашкой, крепления для датчиков измерения зазора, располагающиеся на полюсах электромагнитов, отверстие для подачи газовой смазки в камеру, расположенное в рубашке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Технический результат: повышение надежности, энергоэффективности, силовых характеристик и жесткости гибридного магнитного подшипника, минимизация нагрузок на гибридные магнитные подшипники.

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании, например, газотурбинных установок замкнутого цикла большой мощности.

Изобретение относится к способу управления компрессорным элементом для винтового компрессора. Способ управления компрессорным элементом винтового компрессора, в котором компрессорный элемент (1) имеет корпус (2) с двумя взаимозацепленными спиральными роторами (3) внутри него, каждый из роторов удерживается в корпусе (2) в осевом направлении (Х-Х′) посредством по меньшей мере одного осевого подшипника (13).

Изобретение относится к машине и способу контролирования состояния предохранительного подшипника машины. Способ контролирования состояния предохранительного подшипника (14) машины (12) заключается в том, что предохранительный подшипник (14) улавливает роторный вал (1) машины (12) при выходе из строя магнитного подшипника (6) машины (12).

Изобретение относится к двум подшипниковым устройствам из магнитного радиального и поддерживающего подшипников для бесконтактного опирания и поддержания вала ротора турбомашины мощностью 1000 кВт и более.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипникам на магнитной подвеске, и может быть широко использовано в узлах и механизмах во всех отраслях промышленности.

Изобретение относится к области подшипников для вращающихся валов, в частности к магнитным подшипникам на высокотемпературных сверхпроводниках, и может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении и других областях техники.

Изобретение относится к способам герметизации и может применяться в машиностроении для герметизации зазора между двумя поверхностями, одна из которых выполнена из немагнитного, а вторая из магнитопроводящего материалов.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам скольжения, и может быть использовано в металлургической, химической, энергетической и других отраслях промышленности в условиях повышенных температур.

Изобретение относится к сверхпроводящим магнитным подшипникам, область применения которых совпадает с областями применения обычных подшипников для снижения потерь на трение и уменьшения износа трущихся поверхностей пар трения в устройствах с вращающимся валом.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Технический результат: повышение надежности, энергоэффективности, силовых характеристик и жесткости гибридного магнитного подшипника, минимизация нагрузок на гибридные магнитные подшипники.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Гибридный магнитный подшипник с осевым управлением содержит вал (1), корпус (2), радиальную магнитную опору, статор и ротор осевой электромагнитной опоры, страховочные механические подшипники (15) и четыре датчика перемещения (6, 8, 10, 12).

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании, например, газотурбинных установок замкнутого цикла большой мощности.

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к электромеханическим преобразователям энергии на бесконтактных подшипниках. Технический результат заключается в повышении точности управления и повышении надежности электрической машины с ротором на бесконтактных подшипниках.

Изобретение относится к радиальному магнитному подшипнику для магнитной опоры ротора (5). Радиальный магнитный подшипник (1”) выполнен в виде разноименнополюсного подшипника и имеет статор (2), при этом статор (2) имеет магнитно-проводящий расположенный с прохождением вокруг ротора (5) статорный элемент (4), при этом элемент (4) на своей обращенной к ротору (5) стороне (12) имеет проходящие в осевом направлении (Х) статорного элемента (4) выемки (10), в которых расположены электрические провода (8а, 9а) катушек (8, 9).

Газотурбинный двигатель, на цилиндрической втулке которого со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета первая чашеобразная цапфа-пята первого радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу турбины, при этом на свободном конце вала последовательно установлены с упором друг в друга, вторая чашеобразная цапфа-пята второго радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу компрессора, первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники, колесо центробежного компрессора и балансировочная шайба, зафиксированные гайкой.

Газотурбинный двигатель, на вал которого надета цилиндрическая втулка, выполненная из немагнитного материала, одним концом упертая в торцевую поверхность колеса турбины, а другим упертая в кольцевой выступ пяты, выполненной из немагнитного материала, надетой на вал, на участке, примыкающем к колесу компрессора.

Газотурбинный двигатель, на цилиндрической втулке которого, со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета соосно с цилиндрической втулкой первая чашеобразная цапфа-пята первого магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу турбины, при этом на участке ротора, прилегающем к колесу компрессора, непосредственно на вал надета соосно с ним, с упором в колесо компрессора и торец втулки ротора, вторая чашеобразная цапфа-пята второго магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу компрессора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в шпиндельных узлах металлорежущих станков с высокой частотой вращения. Технический результат заключается в повышении несущей способности и жёсткости подшипниковых узлов, повышении эффективности охлаждения обмотки и сердечника статора, а также улучшении массогабаритных показателей и повышении надёжности.

Изобретение относится к сенсорному устройству для монтирования на вал электрической машины с регистрирующим устройством для регистрации тока подшипника электрической машины.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в качестве подвеса ротора электрических машин. Технический результат: повышение срока службы, энергоэффективности системы. Система на магнитных подшипниках содержит вал, ротор, статор, установленный в рубашке охлаждения, корпус, подшипниковые щиты, осевой электромагнитный подшипник, пассивные радиальные магнитные подшипники, радиальный демпфер, датчики радиального и осевого положения ротора. Дополнительно введен осевой пассивный демпфер, состоящий из кольцевого постоянного магнита, намагниченного в осевом направлении, установленного в торцевой поверхности вала, и медного кольца, установленного в подшипниковом щите. Радиальный демпфер выполнен пассивным, состоящим из кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью и медной втулки. Датчики радиального положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно внешней поверхности медной втулки, а датчики осевого положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно торцевой поверхности медного кольца. 1 ил.

Изобретения относятся к области машиностроения, в частности к управляемому газомагнитному подшипниковому узлу и способу его работы. Подшипниковый узел содержит соленоид, магниты, полюса и ярма электромагнитов, вкладыш газового подшипника, отверстия для пористых вставок, рубашку, обмотку электромагнитов, камеру для подачи газовой смазки в пористые вставки, крепления для датчиков измерения зазора, отверстие для подачи газовой смазки в камеру. Соленоид установлен на валу. Магниты установлены между отверстиями вкладыша подшипника. Электромагниты установлены продольно в корпусе опоры. Вкладыш газового подшипника встроен в опору. Отверстия для пористых вставок расположены во вкладыше газового подшипника. Рубашка охватывает вкладыш подшипника. Камера для подачи газовой смазки расположена между подшипником и рубашкой. Крепления для датчиков измерения зазора располагаются на полюсах электромагнитов. Отверстие для подачи газовой смазки расположено в рубашке. Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла заключается в создании дополнительной электромагнитной силы, направленной на увеличение несущей способности подшипникового узла. Дополнительно создается магнитная сила, управление которой происходит посредством изменения тока в электромагнитах, при этом использование датчиков изменения зазора позволяет обеспечить точное контролируемое вращение вала в опоре и малое изменение толщины газового слоя, а продольное расположение электромагнитов позволяет уменьшить магнитное трение из-за продольного направления магнитного потока. Достигается уменьшение изменения воздушного зазора. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх