夾套式磁性軸承和包括這種軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]公開的實(shí)施例總體涉及磁性軸承，其用于具有轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。具體地說，實(shí)施例涉及用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的磁性軸承，其中轉(zhuǎn)子和軸承在使用時(shí)與腐蝕性的、酸性的或攜帶顆粒的流體相接觸，例如氣態(tài)氛圍。某些典型的實(shí)施例尤其涉及一種包括這種磁性軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在旋轉(zhuǎn)機(jī)器上的磁性軸承的使用變得越來越普及，尤其在腐蝕性流體的情況下。但軸承在其中運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器的操作流體是酸性的或腐蝕性的或攜帶顆粒時(shí)，需要通過利用防腐蝕保護(hù)技術(shù)保護(hù)磁性軸承的線圈和相關(guān)聯(lián)的裝置。這種技術(shù)的一個(gè)示例是夾套式軸承，其中軸承的定子部分受到金屬夾套的保護(hù)，金屬夾套由不會(huì)氧化或腐蝕并且一般不會(huì)受到與環(huán)境侵蝕性相關(guān)的任何現(xiàn)象影響的材料制成。
[0003]夾套可采用焊接在環(huán)形支承件上的板的形式，其放置在定子磁路上，磁路包括至少一個(gè)線圈和鐵磁體。環(huán)形支承件可由不銹材料，例如磁性不銹鋼制成。閉合板的夾套可由與環(huán)形支承件相同的材料制成，或者其可具有不同的金屬材料，例如鎳基合金。
[0004]為了承受操作條件(壓力、壓力的快速變化、溫度、承受腐蝕和磨損的能力)，夾套一般呈現(xiàn)0.3至Imm或更大范圍內(nèi)的厚度，例如在0.3至0.5mm的范圍內(nèi)，即類似于磁性軸承的空隙的厚度(其是在定子磁路和軸承的轉(zhuǎn)子電樞之間的距離)。這種非磁性材料的夾套的存在因而意味著增加了軸承空隙的厚度，這導(dǎo)致可從所述軸承獲得的負(fù)載具有極大的限制。此外，其不會(huì)整體確保在夾套和磁性軸承的轉(zhuǎn)子電樞之間在任何條件下都不存在接觸。
[0005]因此需要減少夾套的厚度，并且通過精細(xì)的金屬板組成夾套。然而，這需要使用具有高機(jī)械特性和防腐蝕特性的特殊材料，以確保定子磁路得到免于腐蝕的保護(hù)，并且在操作過程中保持相同的形狀和尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的是補(bǔ)救上面的缺點(diǎn)，同時(shí)保持夾套式軸承原理的好處。具體地說，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種磁性軸承，其建造便宜，并且具有更高的負(fù)載容量。
[0007]根據(jù)第一方面，在一個(gè)典型的實(shí)施例中，一種用于具有轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的夾套式磁性軸承包括固定在固定支承裝置上的定子磁路。定子磁路包括放置在金屬保護(hù)殼上的至少一個(gè)線圈和鐵磁體。所述保護(hù)殼包括環(huán)形支承件和環(huán)形夾套，環(huán)形支承件和環(huán)形夾套被焊接在一起。環(huán)形夾套包括磁性材料，例如鐵磁性材料，并且被覆保護(hù)層。
[0008]由于保護(hù)層的原因，夾套的材料可針對(duì)其磁性和機(jī)械特性而進(jìn)行選擇:防腐蝕的特性就不再是有關(guān)的。夾套的材料和環(huán)形支承件的材料受到保護(hù)層的保護(hù)，以免腐蝕。具體地說，保護(hù)層避免對(duì)碳鋼和低合金鋼的濕性CO2腐蝕損傷，并且避免對(duì)不銹鋼的氯化物麻點(diǎn)腐蝕損傷。這樣就可以為夾套和/或環(huán)形支承件選擇這些材料(具有想要的磁性和機(jī)械特性)。此外，但夾套的材料是鐵磁性材料時(shí)，不再需要具有薄的夾套來保護(hù)定子磁路:夾套可具有比非磁性夾套更大的厚度，這減少了材料在使用時(shí)關(guān)于機(jī)械特性和夾套變形的要求，導(dǎo)致軸承更長(zhǎng)的壽命和更小的空隙。
[0009]因此，由于保護(hù)層和磁性夾套的使用，可以減少空隙，并因而增加了本發(fā)明的磁性軸承的能力。此外，保護(hù)層可以在維修步驟期間很容易進(jìn)行刷新，這容許改善和簡(jiǎn)化軸承的可維修性。此外，由于保護(hù)層的原因，可以為夾套和/或?yàn)榄h(huán)形支承件使用例如碳鋼和低合金鋼或不銹鋼等材料，這是廉價(jià)且容易焊接的。
[0010]在某些實(shí)施例中，保護(hù)層可包括鎳層。
[0011 ] 所述鎳層可通過無電鍍鎳來形成。
[0012]所述鎳層可包括鎳和磷。
[0013]在某些實(shí)施例中，環(huán)形夾套可包括磁性材料，其選自鐵磁性材料、磁性不銹鋼和鎳基合金的材料組。
[0014]在某些實(shí)施例中，環(huán)形支承件和夾套包括相同的材料，其選自碳、低合金鋼和不銹鋼。為環(huán)形支承件和夾套選擇相同的材料容許簡(jiǎn)化焊接步驟，因?yàn)椴牧暇哂邢嗤幕瘜W(xué)成分。
[0015]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，軸承是夾套式軸向磁性軸承。該軸承可包括固定在轉(zhuǎn)子上的盤形式的轉(zhuǎn)子電樞，并且定子磁路可面向所述轉(zhuǎn)子電樞。
[0016]轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子電樞可在使用過程中與腐蝕性的、酸性的或攜帶顆粒的流體，例如氣態(tài)氛圍相接觸。
[0017]在某些實(shí)施例中，環(huán)形夾套與線圈和/或鐵磁體相接觸。
[0018]在某些實(shí)施例中，保護(hù)殼包括磁性材料，并被覆保護(hù)層。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，環(huán)形夾套具有帶徑向腹板和兩個(gè)軸向凸緣的U形截面。在某些實(shí)施例中，徑向腹板的材料和軸向凸緣的材料是不同的。徑向腹板的材料可選自鐵磁性材料。軸向凸緣的材料可選自防腐蝕材料，其可焊接在環(huán)形支承件上。
[0020]根據(jù)又一方面，一種旋轉(zhuǎn)機(jī)器，例如渦輪機(jī)器，可包括轉(zhuǎn)子和之前所述的夾套式軸承。
[0021]根據(jù)又一方面，制造之前所述軸承的工藝可包括如下步驟:將環(huán)形夾套焊接在環(huán)形支承件上，并用保護(hù)層涂覆環(huán)形夾套。
[0022]在某些實(shí)施例中，該工藝可包括如下步驟:用保護(hù)層涂覆環(huán)形夾套，對(duì)被涂覆的環(huán)形夾套執(zhí)行熱處理，然后將被涂覆的環(huán)形夾套焊接到環(huán)形支承件上。
【附圖說明】
[0023]其它使用的特性將出現(xiàn)在閱讀以下作為示例并參照附圖而給出的本發(fā)明的特定實(shí)施例的說明書時(shí)，其中:
圖1是沿著圖2的線1-1看去的軸向截面圖，其顯示了根據(jù)一個(gè)典型實(shí)施例的磁性軸承；
圖2是沿著圖1的線I1-1I看去的徑向截面圖；
圖3是根據(jù)一個(gè)典型實(shí)施例的磁性軸承的軸向截面圖。
[0024]以下參照附圖描述典型的實(shí)施例。不同圖紙中的相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)相同或相似的元件。另外，圖紙并不需要按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1和圖2顯示了用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的本發(fā)明的軸向夾套式磁性軸承I的第一實(shí)施例。夾套式磁性軸承I包括定子電樞2和轉(zhuǎn)子電樞3，轉(zhuǎn)子電樞采用固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸4上的盤形式。
[0026]定子電樞2包括定子磁路5，其按照傳統(tǒng)方式包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)形線圈6和鐵磁體7。鐵磁體7可為厚重的，或者可為局部迭片的。定子磁路5放置在金屬的環(huán)形支承件8中，環(huán)形支承件8本身固定在固定支承裝置9上。
[0027]定子磁路5放置在面向轉(zhuǎn)子電樞3的位置。定子電樞2相對(duì)于轉(zhuǎn)子電樞3限定了空隙Δ。在某些實(shí)施例中，空隙Δ可位于0.4mm至1.