[發明專利]一種帶有磁懸浮阻尼的靜壓氣體軸承

在審

• 申請號: 201910326126.0
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110030268A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 張煒;陳峰
• 申請（專利權）人: 浙江機電職業技術學院
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06
• 代理公司: 北京博維知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11486
• 代理人: 王藝

本發明公開一種帶有磁懸浮阻尼的膨脹機靜壓氣體軸承，以解決膨脹機低溫下高速運轉過程中的穩定性問題。包括一轉子，所述轉子的左端安裝風機輪，右端安裝膨脹輪，在所述轉子上套設有左氣體軸承和右氣體軸承，所述左氣體軸承用于支撐風機輪，所述右氣體軸承用于支持膨脹輪，右氣體軸承和膨脹輪之間套有密封襯墊，左氣體軸承和風機輪之間套設有密封圈，左氣體軸承和右氣體軸承之間設置有一磁懸浮阻尼。氣體軸承在高速轉動下，由于黏性環流導致主軸失穩時，磁懸浮阻尼能及時檢測軸承偏移的位移，利用磁力把主軸拉回平衡位置，提高主軸的穩定性。

技術領域

本發明涉及氣體軸承技術領域，尤其是一種用于立式氦透平膨脹機上的靜壓氣體軸承。

背景技術

低溫透平膨脹機中，由于進口介質溫度低，膨脹比大，尤其是在小流量時，工作輪直徑較小，膨脹機比焓降大，為了達到較高的絕熱效率，勢必使得膨脹機轉子轉速較高。這種場合下，油潤滑軸承由于本身的缺陷就很難達到設備的運轉要求。而氣體軸承具有摩擦損失低、無污染、適應溫度范圍廣、運轉平穩、使用時間長等優點，能大大提高透平膨脹機的經濟效益。氣體軸承是利用空氣彈性墊來起支承作用的一種軸承，由于氣體的粘度很小，故而氣體軸承的承載能力一般只有油載軸承的1％左右。但是最重要的是沒有油污染，機械接觸基本很少，其環保和安全性是勿庸置疑的，轉動部件的磨損也能減少到最低程度。氣體承載分靜壓軸承和動壓軸承，但是現在使用較多的還是靜壓軸承。靜壓軸承需要外界不斷供氣，需要消耗外界部分能量，其承載能力根據提供氣壓力的不同而變化。

氣體靜壓軸承其承載能力與滑動表面的線速度無關，故廣泛應用于各種速度場合的載荷。由于空氣的粘度很低，因此摩擦損耗小，再者空氣通過軸承的壓力降引起的冷卻效應，無論空氣間隙如何小，封氣面如何大，也能保持很小的升溫。升溫小變形也極小，且潤滑介質采用干燥凈的空氣，無雜物污染，故此類軸承的振動也會很小。這對于高速透平膨脹機來說有很好的利用價值。

氣體軸承是膨脹機能否穩定運行的關鍵，其穩定性是核心問題，研制氣體軸承低溫透平膨脹機實質上是研制在高速下不發生渦動的能保證轉子穩定運轉的氣體軸承。

發明內容

本發明研制出一種帶有磁懸浮阻尼的膨脹機靜壓氣體軸承，以解決膨脹機低溫下高速運轉過程中的穩定性問題。

在氣體軸承上增加一個磁懸浮阻尼，當轉子受到一個向下的擾動，偏離其參考位置時，位置傳感器檢測出轉子偏離參考點的位移，控制器將檢測的位移變換成控制信號，將這一控制信號轉換成控制電流，控制電流在執行磁鐵中產生磁力，從而驅動轉子返回到原來平衡位置。因此，不論轉子受到向下或向上的擾動，轉子始終能處于穩定的平衡狀態。

為實現以上發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種帶有磁懸浮阻尼的膨脹機靜壓氣體軸承，包括一轉子，所述轉子的左端安裝風機輪，右端安裝膨脹輪，在所述轉子上套設有左氣體軸承和右氣體軸承，所述左氣體軸承用于支撐風機輪，所述右氣體軸承用于支持膨脹輪，右氣體軸承和膨脹輪之間套有密封襯墊，左氣體軸承和風機輪之間套設有密封圈，左氣體軸承和右氣體軸承之間設置有一磁懸浮阻尼。

進一步的，磁懸浮阻尼包括和轉子配合的磁懸浮定子，所述定子包括n個無鐵芯線圈繞組，所述轉子上設有n個永磁體，所述磁懸浮定子一端連接控制器，所述控制器另一端連接位置傳感器。所述n個所述無鐵芯線圈繞組沿圓周方向均勻間隔排列。所述n個所述永磁體沿圓周方向均勻間隔排列，n為偶數，同一所述轉子的同一徑向方向上的一對所述永磁體的極性相同，相鄰層所述轉子沿同一軸線方向上的所述永磁體的極性相反。

進一步的，所述位置傳感器與轉子的間隙為0.2～0.4mm。

進一步的，所述磁懸浮阻尼位于左氣體軸承和右氣體軸承中間。

進一步的，所述左氣體和右氣體軸承上設置有雙排進氣孔。