限制軸旋轉速率的裝置的製作方法

2023-10-20 21:41:42 6

專利名稱：限制軸旋轉速率的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在磁性軸承失效後限制軸急轉速率的裝置，其時軸被至少一個輔助軸承支承著。
輔助軸承的目的是要在相關的磁性軸承失效時支承轉軸，其時轉軸與輔助軸承內環的內側接觸，導致軸承的內環加速。開始時軸在軸和輔助軸承內環之間的間隙內急轉，但急轉會在軸上產生摩擦力，摩擦力會使急轉速率增加，一直到輔助軸承也被加速到近乎轉軸的速率。這樣造成的急轉速率所引起的離心力能達到平常按軸速同步旋轉時所引起力的30-50倍。由於接觸面積和冷卻面積都很有限，通常還會引起溫度問題。
EP-0 499 310 A1曾示出一種磁性軸承和軸的組合件，其上有一軸承在磁性軸承失效時可支承轉軸。後備軸承的軸承部分具有滾珠座圈，其在徑向上為外側的滾道被固定在支座如組合件的殼體上。形式為彈性材料環形體的低剛度阻尼件也被引入到後備軸承的軸承部和支座之間。這樣，當磁性軸承失效時，便可有利地使轉軸與後備軸承接觸而被停止，其時彈性體受到剪力，而該體具有較低的剛度，因此當轉軸被停止時，任何要使後備軸承及/或支座損壞的傾向都可被減少，並且由於設有低剛度的阻尼件，使轉軸可有一個低的自然振蕩頻率。應該注意的是，組合件的關鍵部分是由低剛度的阻尼件構成的。
本發明涉及的問題是在磁性軸承失效後和在轉軸減速時如何限制轉軸的急轉運動。關於急轉的問題，重點主要放在垂直軸上。
本發明的主要目的是要提供一種裝置，它能在磁性軸承失效時減少轉軸的急轉運動。本發明的特徵為，裝置具有一個盤狀部，其上設有一個外周表面和一個有內周表面的孔，其中至少有一個周表面從圓周方向到盤狀部旋轉中心的距離是有變化的，該裝置被布置在軸和圓形元件之間，圓形元件和伸出元件被定位在垂直於軸線的一個共同平面上，裝置在操作時作為急轉速率限制機構能在伸出元件、裝置本身、圓形元件和轉軸之間任何兩項發生衝撞時使急轉速度受到影響。


圖1示出按照本發明的裝置的一個實施例，該裝置具有一個盤狀部，其上設有一個外周表面和一個有內周表面的孔。
圖2示出按照本發明的裝置的一個實施例處在操作環境內的情況。
圖3示出按照本發明的裝置的一個實施例，為一不對稱的環。
圖4示出按照本發明的裝置的一個實施例處在操作環境內的情況，其中互相作用的表面為圓錐形表面。
圖1示出按照本發明的裝置1的一個較優實施例。裝置1具有一個盤狀部，其上設有一個外周表面2和一個有內周表面4的孔3。為了完成本發明的目的，盤狀部可布置在不同位置上，其中之一在圖2中示出。裝置1用來在磁性軸承失效後限制軸5的急轉速率，其時軸5通常被至少一個輔助軸承6支承著。本發明主要重點放在垂直軸上，但所附權利要求的範圍包括任何一種軸布置。軸5設有一個基本上沿徑向從軸5伸出的表面7，而機械元件8設有一個在朝向表面7的方向上伸出的伸出元件9。表面7在面向伸出元件9的側邊上設有至少一個與軸5的中心線同心的圓形元件10。另外，裝置1具有一個在圖1中說明過的盤狀部，其周表面2、4中至少有一個從圓周方向到盤狀部旋轉中心的距離是有變化的。裝置1被布置在軸5和圓形元件10之間，而圓形元件10和伸出元件9被定位在一個垂直於軸5中心線的共同平面上。裝置1在操作時作為急轉速率限制機構能在伸出元件9、裝置本身1、圓形元件10和轉軸5之間任何兩項發生衝撞時使急轉速度受到影響。在這個較優實施例中，當伸出元件9與軸5或裝置1接觸時，急轉速率便會受到影響。因此對這個實施例的功能成為關鍵的是伸出元件9要被布置得既能與轉軸5接觸又能與裝置1接觸。本發明是依據在轉動零件(例如軸5)和原來不轉動零件(例如伸出元件9)之間進行的接觸有兩個可能性而作出的，其中一個可能性會造成急轉速度降低而另一個可能性則會使急轉速度增加。順次陸續進行上述型式的接觸便可達到本發明的目的。
如上所述，可能有不同的位置可供裝置1在操作環境下布置。應該注意到可能將裝置1布置在這些位置中的一個或多個位置上。裝置1可被固定地布置在外部圓形元件10和伸出元件9的外側之間，或在轉軸5和伸出元件9之間的其中一個表面上。在這第一個實施例中，裝置1被布置在圓形元件的內側而機械元件8由輔助輛承6的內環構成。當該軸快速旋轉時，衝撞會雜亂地發生，或是在裝置1的內側和伸出元件9的外側之間，或是在轉軸5和伸出元件9的內側之間。應該注意到伸出元件9可與輔助軸承6的內環整體制出。如果軸5與伸出元件9的內側接觸，那麼急轉速度就會得到負的影響；在其他情況下，將會得到正的影響。這樣，急轉速率就被限制。急轉速率是急轉速度的模數。應該注意到能夠在數個與達到本發明目的有關的參與零件上使用多個裝置1而不是只使用一個，這是因為本發明的關鍵裝置與零件之間的不對稱關係有關。
還可能這樣布置伸出元件9使它與軸5的自由端接合。在這種情況下，伸出元件9可被布置在兩個同心圓形元件10之內，而按照本發明的裝置1最好布置在兩個同心圓形元件10之間。或者，裝置1可被布置在伸出元件9上。
應該注意到，環狀部可將其圓周範圍縮小成為至少兩個扇形體合適地布置在圓周方向上。這種宛如叉子的扇形體的目的是使它成為能對急轉速度施加影響。在採用兩個扇形體時，它們最好在角度上間隔開90度。
圖3示出本發明的第二較優實施例。在該實施例中採用一個不對稱的環來得到裝置1所需的偏心度。這個不對稱環是從環件生產出來的，在兩個點上將環件切開，然後沿切線方向移動切開的端頭，使在端頭之間形成一個空檔，用分開的零件12填入空檔將切開的端頭固定地連接起來便成。不用說，環件可在多個點被切開。另一個實現本發明的方法是採用一個環，使它相對於旋轉中心而被偏心地布置著。另一個完成同樣效果的方法是採用一個橢圓環。
圖3和2所示實施例不同之處在於，圖3的實施例是按每轉接觸兩次設計的，與只接觸一次的圖2的實施例相比，這樣可更快地限制急轉。當然也可這樣設計使每轉有更多次接觸。
為了限制軸向的運動，可這樣布置伸出元件9使它能與表面7接觸，這樣便可達到目的。
而且，為了延長軸承的使用，在伸出元件9、裝置本身1、圓形元件10、表面7和轉軸5的表面中至少有一個表面被安排有摩擦減少設施，其目的就是要通過減少磨損和摩擦來增加軸承的使用壽命，並通過延長軸承的加速時間來減少軸承的高峰溫度和軸承的間隙變化。
由於圖2中說明的本發明的不對稱的特點，布置需要適當地予以平衡。平衡的方法可以有好多種。一種方法是在圓形元件10的徑向外側增加平衡設施。另一種方法可在元件10上安排孔眼。總之，有好幾種與本文有關的平衡方案可供本行業的行家選用。
本發明可用各種不同的途徑整體制出。例如軸5和其上布置有表面7的零件可整體制出。不對稱的環11可在表面7上整體制出，圓形元件10和裝置1可整體制出。另外，裝置1可在伸出元件9的一個徑向表面上整體制出。裝置1也可在軸5上整體制出。
圖4示出第三實施例，由於它與圖2的第一實施例有很多相似之處，這裡只說明其不同點。為了在磁性軸承失效後，能在軸向支承轉軸，伸出元件9、裝置本身1、圓形元件10或轉軸5的相互作用表面安排有配合部13，這些部分13是要在一個沿軸線的方向上作為運動限制機構。但在安排配合部時也可能採用凹進/凸出配合部使運動限制機構能在兩個方向上起作用。
權利要求
1.一種在磁性軸承失效後限制轉軸(5)旋轉速率的裝置(1)，其時轉軸(5)被至少一個輔助軸承支承著；轉軸(5)設有一個基本上沿徑向從軸(5)伸出的表面(7)，而機械元件(8)設有一個在朝向表面(7)的方向上伸出的伸出元件(9)，表面(7)在面向伸出元件(9)的側邊上設有至少一個與軸(5)的軸線同心的圓形元件(10)，其特徵為，裝置(1)具有一個盤狀部，其上設有一個外周表面(2)和一個有內周表面(4)的孔(3)。周表面(2、4)中至少有一個從圓周方向到盤狀部旋轉中心的距離是有變化的，裝置(1)被布置在軸(5)和圓形元件(10)之間，圓形元件(10)和伸出元件(9)被定位在一個垂直於軸(5)軸線的共同平面上，裝置(1)在操作時作為急轉速率限制機構能在伸出元件(9)、裝置(1)圓形元件(10)和轉軸(5)任何一個之間發生衝撞時使急轉速度受到影響。
2.按照權利要求1的裝置，其特徵為，裝置(1)被布置在軸(5)和伸出元件(9)的內側之間。
3.按照權利要求1的裝置，其特徵為，裝置(1)被布置在圓形元件(10)的內側和伸出元件(9)的外側之間。
4.按照權利要求1的裝置，其特徵為，裝置(1)可被縮小成為至少兩個成角度的扇形體合適地布置在圓周方向上，這些扇形體被用作對急轉速率施加影響的機構。
5.按照權利要求1的裝置，其特徵為，裝置(1)採用一個對旋轉中心偏心布置的環。
6.按照權利要求1的裝置，其特徵為，裝置(1)為一個不對稱的環，這個環是從環件生產出來的，該環件在至少一個點上被切開，然後沿切線方向移動切開的端頭，使在端頭之間形成一個空檔，再用至少一個分開的零件(12)將切開的端頭固定地連接起來。
7.按照權利要求1的裝置，其特徵為，伸出元件(9)、裝置(1)、圓形元件(10)或轉軸(5)的相互作用表面安排有配合部(13)，以作為在軸向上的運動限制機構。
8.按照權利要求1的裝置，其特徵為，機械元件(8)由輔助軸承(b)的內環構成。
9.按照權利要求1的裝置，其特徵為，伸出元件(9)被這樣布置，使它能接觸表面(7)，為的是限制軸向的運動。
10.按照權利要求1的裝置，其特徵為，在伸出元件(9)、裝置(1)、圓形元件(10)、表面(7)和轉軸(5)的表面中至少有一個表面被安排有摩擦減少設施。
11.按照權利要求1的裝置，其特徵為，軸(5)和其上布置有表面(7)的零件被整體制出。
12.按照權利要求1的裝置，其特徵為，不對稱的環(10)在表面(7)上被整體制出。
13.按照權利要求1的裝置，其特徵為，圓形元件(11)和裝置(1)被整體制出。
14.按照權利要求1的裝置，其特徵為，裝置(1)在伸出元件(9)的一個徑向表面上被整體制出。
15.按照權利要求1的裝置，其特徵為，裝置(1)在軸(5)上被整體制出。
全文摘要
一種在磁性軸承失效後限制轉軸急轉速率的裝置,設有一個基本上沿徑向從軸伸出的表面,還在其機械元件上設有一個在朝向表面的方向上伸出的伸出元件,表面設有一個與軸中心線同心的圓形元件。其特徵為:裝置具有一個盤狀部,其上設有一個外周表面和一個孔。周表面上中至少有一個從圓周方向到盤狀部旋轉中心的距離是有變化的。裝置被布置在軸和圓形元件之間。圓形元件和伸出元件被定位在一個垂直於軸中心線的共同平面上。
文檔編號F16C17/24GK1254060SQ99121559
公開日2000年5月24日 申請日期1999年10月15日 優先權日1998年10月15日
發明者布·約蘭松 申請人:Skf諾瓦股份公司