×
25.08.2017
217.015.c675

Результат интеллектуальной деятельности: МАШИНА С УЛАВЛИВАЮЩИМ ПОДШИПНИКОМ ГИБРИДНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002618570
Дата охранного документа
04.05.2017
Аннотация: Изобретение относится к машине с улавливающим подшипником гибридной конструкции. Машина содержит статор (1) и ротор (2). Ротор (2) имеет вал (3) ротора, который установлен в подшипниках (4) так, что ротор (2) может вращаться вокруг оси (5) вращения. Подшипники (4) выполнены в виде активных магнитных подшипников (4), в которых ротор (2) установлен бесконтактно. Каждому активному магнитному подшипнику (4) придан улавливающий подшипник (6), который улавливает ротор (2) при отказе соответствующего активного магнитного подшипника (4). Улавливающий подшипник (6) имеет расположенную на валу (3) ротора втулку (7) и расположенное на статоре (1) устройство (8) скольжения. Втулка (7) имеет расположенное радиально внутри внутреннее кольцо (9), посредством которого втулка (7) закреплена и удерживается на валу (3) ротора. Втулка (7) имеет охватывающее внутреннее кольцо (9) радиально снаружи внешнее кольцо (10), которое при отказе соответствующего активного магнитного подшипника (4) скользит в устройстве (8) скольжения соответствующего улавливающего подшипника (6). Внутреннее кольцо (9) и внешнее кольцо (10) выполнены из отличающихся друг от друга материалов и неразъемно соединены друг с другом с замыканием по материалу. Технический результат: создание усовершенствованного улавливающего подшипника машины, в котором втулка разделена на два кольца, каждое из которых возможно оптимизировать в соответствии с их функциями. 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Данное изобретение касается машины, причем

- эта машина содержит статор и ротор, причем

- ротор содержит вал ротора, причем

- вал ротора установлен в подшипниках так, что ротор может вращаться вокруг оси вращения, причем

- подшипники выполнены как активные магнитные подшипники, в которых ротор установлен бесконтактно, причем

- каждому из активных магнитных подшипников придан улавливающий подшипник, которыми ротор улавливается при выходе из строя соответствующего активного магнитного подшипника, причем

- соответствующий улавливающий подшипник имеет расположенную на валу ротора втулку и расположенное на статоре устройство скольжения.

Такие машины широко известны.

В магнитных подшипниках осуществляется бесконтактное закрепление валов. Поэтому не возникает износа и почти никаких потерь трения. Однако магнитные подшипники должны быть активными, т.е. снабжаться током. Поэтому они могут выходить из строя. По этой причине необходимо наличие контактной предохранительной опоры (= улавливающего подшипника). Такие предохранительные опоры обеспечивают безопасный постепенный останов ротора при выходе из строя активного магнитного подшипника. Они изнашиваются, если в них возникает потребность, относительно быстро и поэтому должны быть сменными.

Согласно уровню техники для роторов с высокой частотой вращения, например 5000 об/мин и более, и/или с большим весом, например 5 т и более, часто используют улавливающие подшипники, которые состоят из расположенной на валу ротора втулки и взаимодействующего с этой втулкой подшипника устройства скольжения, расположенного на статоре. Втулки подшипников согласно уровню техники состоят из высокопрочных медных сплавов (в частности сплавов хрома, никеля, кремния и меди) и насаживаются на вал ротора термически или методом гидропрессовой сборки. Втулки, во-первых, должны обладать очень высокой теплопроводностью, чтобы они могли воспринимать и отводить выделяющуюся при постепенном останове ротора энергию трения. Кроме того, втулки должны обладать требуемой механической стабильностью.

Для обеспечения прочной посадки втулок на валу ротора эти втулки выполняются с заданным значительным превышением размера на усадку. Это ведет к высоким тангенциальным напряжениям. Высокопрочные медные сплавы согласно уровню техники под действием высокой статической нагрузки склонны, однако, к явлениям релаксации напряжений, что может привести к разрыхлению границ зерна с последующим внезапным выходом втулок из строя. Уже относительно низких значений температур (ниже 100°C) может оказаться достаточно для форсирования таких повреждений.

Задача данного изобретения заключается в таком усовершенствовании улавливающего подшипника машины, указанного вначале рода, что существующие в уровне техники проблемы больше не возникнут.

Эта задача решается посредством машины с признаками независимого п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные модификации этой машины являются предметом зависимых п. 2–17 формулы.

Согласно изобретению предусматривается, что

- каждая втулка имеет расположенное радиально внутри внутреннее кольцо, посредством которого эта втулка закреплена и удерживается на валу ротора,

- каждая втулка имеет окружающее это внутреннее кольцо радиально снаружи внешнее кольцо, которое при выходе из строя соответствующего активного магнитного подшипника скользит в устройстве скольжения соответствующего улавливающего подшипника,

- внутреннее кольцо и внешнее кольцо выполнены из отличающихся друг от друга материалов, и

- внутреннее кольцо и внешнее кольцо соединены друг с другом неразъемно с замыканием по материалу.

Такое соединение по материалу между внутренним и внешним кольцами может заключаться, в частности, в приваривании. Таким образом, внутреннее и внешнее кольца могут быть сварены друг с другом. Такая сварка может быть реализована, в частности, посредством процесса диффузионной сварки.

Как правило, внутреннее кольцо выполнено из металла. В частности, может состоять из стали.

Внешнее кольцо, как правило, выполнено из медного сплава. В порядке альтернативы внешнее кольцо может быть выполнено из порошковой смеси из меди и оксида алюминия или из меди и карбида. При этом, в частности, уже отдельные зерна порошка могут представлять собой порошковую смесь указанных материалов.

Для получения хорошего соединения между внутренним кольцом и внешним кольцом может потребоваться размещение между внутренним и внешним кольцами промежуточного слоя. Этот промежуточный слой может состоять, например, из никеля.

Во втулке могут быть расположены смазочные отверстия, проходящие радиально и/или аксиально. Если такие отверстия предусмотрены, то они располагаются только во внутреннем кольце. Внешнее кольцо не имеет никаких отверстий такого рода.

Указанные выше свойства, признаки и преимущества данного изобретения, а также способ их достижения будут более понятны из нижеследующего описания примеров осуществления, которые более подробно рассматриваются в сочетании с прилагаемыми чертежами. При этом на них схематично представлены:

Фиг. 1 - машина,

Фиг. 2 – система подшипников машины по Фиг. 1,

Фиг. 3 – улавливающий подшипник, и

Фиг. 4 - вырыв из Фиг. 3.

Согласно Фиг. 1 машина имеет статор 1 и ротор 2. Статор 1 и ротор 2 могут быть эффективными электромагнитными частями электрической машины. Однако это не обязательно. В широком смысле понятия «статор» и «ротор» означают лишь, что в одном случае речь идет о неподвижной части (статор 1), а в другом – о вращающейся части (ротор 2). Что касается машины, то это может быть, например, передаточный механизм, насос, турбина и т.д.

Ротор 2 содержит вал 3 ротора. Вал 3 ротора установлен в подшипниках 4. Поэтому ротор 2 может вращаться вокруг оси 5 вращения. Ось 5 вращения проходит, как правило, горизонтально.

Когда далее используются понятия „аксиально", „радиально" и „тангенциально", то всегда подразумевается, что относительно оси 5 вращения. „Аксиально" означает направление параллельно оси 5 вращения. „Радиально" означает направление перпендикулярно оси 5 вращения, к ней или, соответственно, от нее. „Тангенциально" означает направление, которое перпендикулярно как аксиальному направлению, так и радиальному направлению. „Тангенциально" означает, таким образом, направление на постоянном радиальном удалении от оси 5 вращения по окружности вокруг этой оси 5 вращения.

Подшипники 4 машины согласно фиг. 2 выполнены как активные (= электромагнитные) магнитные подшипники 4. В этих активных магнитных подшипниках 4 ротор 2 установлен бесконтактно.

Эти активные магнитные подшипники 4 могут выходить из строя. По этой причине каждому активному магнитному подшипнику 4 придан улавливающий подшипник 6. Этими улавливающими подшипниками 6 ротор 2 улавливается при отказе соответствующего активного магнитного подшипника 4. Каждый улавливающий подшипник 6 имеет расположенную на валу 3 ротора втулку 7 и расположенное на статоре 1 устройство 8 скольжения.

При отказе активных магнитных подшипников 4 ротор 2, как уже упоминалось, улавливается улавливающими подшипниками 6. В этом состоянии соответствующая втулка 7 контактирует с соответствующим устройством 8 скольжения и скользит там. Магнитные подшипники 4 в дальнейшем остаются бесконтактными.

Соответствующая втулка 7 имеет – см. также фиг. 3 и 4 – внутреннее кольцо 9. Внутреннее кольцо 9 расположено радиально внутри. Посредством этого внутреннего кольца 9 втулка 7 подшипника крепится и удерживается на валу 3 ротора. Каждая втулка 7 подшипника имеет также внешнее кольцо 10. Внешнее кольцо 10 окружает внутреннее кольцо 9 радиально снаружи. Внешнее кольцо 10 является тем элементом втулки 7, который при отказе соответствующего активного магнитного подшипника 4 скользит в устройстве 8 скольжения соответствующего улавливающего подшипника 6.

Внутреннее кольцо 9 и внешнее кольцо 10 выполнены из отличающихся друг от друга материалов. Они соединены друг с другом неразъемно, с замыканием по материалу. В частности они могут быть сварены друг с другом. Такая сварка может быть реализована, например, путем изостатического горячего прессования (HIP), в частности путем диффузионной сварки.

Материал внутреннего кольца 9 может быть выбран в зависимости от потребности. В частности внутреннее кольцо 9 может быть выполнено из металла, например из стали. Материал внешнего кольца 10 тоже может быть выбран в зависимости от потребности. Например, внешнее кольцо 10 может быть выполнено из медного сплава.

В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления внешнее кольцо 10 выполнено из порошковой смеси из меди и оксида алюминия. При этом можно смешать порошок меди и порошок оксида алюминия в подходящем соотношении (само по себе известном) и затем переработать. В порядке альтернативы можно предусмотреть, чтобы уже отдельные зерна этой порошковой смеси содержали порошковую медь и порошковый оксид алюминия в определенном соотношении. Упомянутая смесь из меди и оксида алюминия обладает тем преимуществом, что как прочность материала, так и термические свойства могут быть достигнуты почти независимо от термической обработки. Поэтому термическую обработку при прессовании можно согласовать с получением хорошего соединения с внутренним кольцом 9. В порядке альтернативы вместо оксида алюминия можно использовать карбид, в частности карбид алюминия.

В некоторых случаях можно непосредственно сваривать внутреннее кольцо 9 и внешнее кольцо 10 друг с другом. В других случаях может понадобиться размещение промежуточного слоя 11 между внутренним кольцом 9 и внешним кольцом 10. Этот промежуточный слой 11 может, в частности, состоять из никеля.

Промежуточный слой 11, если он предусмотрен, имеет относительно небольшую толщину материала dz. В частности, его толщина материала dz, как правило, составляет максимум 0,2 мм, чаще даже менее 0,1 мм. Толщина материала di внутреннего кольца 9 и внешнего кольца 10, напротив, как правило, составляет несколько мм, часто даже более 10 мм.

Как показано на фиг. 2, внутреннее кольцо 9 может иметь смазочные отверстия 12. Эти смазочные отверстия 12 согласно фиг. 2 могут проходить радиально и/или аксиально. Независимо от того, предусмотрены такие смазочные отверстия 12 или нет, внешнее кольцо 10 никаких таких отверстий не имеет.

Данное изобретение обладает многими преимуществами. В частности, можно избежать относительно сильно подверженной отказам конструкции, которая получается, если втулка 7 подшипника выполнена из одного единственного материала. Благодаря разделению втулки 7 подшипника на внутреннее кольцо 9 и внешнее кольцо 10 можно каждое из них отдельно оптимизировать в соответствии с их функциями. Кроме того, можно предусмотреть смазочные отверстия 12, не повышая при этом риска выхода из строя.

Хотя данное изобретение было детально проиллюстрировано и пояснено на рассмотренном предпочтительном примере осуществления, оно не ограничивается этими раскрытыми вариантами, и специалист может вывести на их основании другие модификации, которые не выходят, однако, за рамки объема защиты данного изобретения.


МАШИНА С УЛАВЛИВАЮЩИМ ПОДШИПНИКОМ ГИБРИДНОЙ КОНСТРУКЦИИ
МАШИНА С УЛАВЛИВАЮЩИМ ПОДШИПНИКОМ ГИБРИДНОЙ КОНСТРУКЦИИ
МАШИНА С УЛАВЛИВАЮЩИМ ПОДШИПНИКОМ ГИБРИДНОЙ КОНСТРУКЦИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-110 of 1,427 items.
10.11.2013
№216.012.7ee7

Горелка для газотурбинного двигателя

Изобретение относится к горелке для газотурбинного двигателя. Горелка содержит радиальную центробежную форсунку для создания завихренной топливовоздушной смеси, камеру сгорания, в которой происходит сгорание завихренной топливовоздушной смеси, и предкамеру. Предкамера расположена между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498160
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7ee8

Ступенчатый завихритель для динамического управления

Завихряющее устройство для впрыска среды в турбину имеет центральную ось, центральный канал, проходящий в осевом направлении вдоль центральной оси, и наружный периметр. Также оно содержит базовую пластину с торцевой поверхностью, в которой сформированы первый проход и второй проход. Проходы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498161
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.8027

Электрическая машина с радиальными металлическими перегородками для направления охлаждающего воздуха

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Предлагается электрическая машина с радиально-щелевым охлаждением в листовом пакете (12) статора и листовом пакете (7) ротора, причем основной поток охлаждающего воздуха с двух сторон по оси направляется в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498480
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.8033

Дизель-электрическая система привода

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дизель-электрической системе привода. Технический результат - исключение перегрузки мощных полупроводников автономных выпрямителей импульсного тока со стороны генератора при проведении теста self-load-test....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498492
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81d9

Способ эксплуатации санитарного бака для рельсового транспортного средства

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ эксплуатации бака для размещения жидкости в санитарной установке рельсового транспортного средства включает: а) измерение степени заполнения бака; b) в случае, когда измеренная на стадии а) степень заполнения равна или больше заданной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498917
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.81da

Колейное транспортное средство с сенсорным устройством

Изобретение относится к колейному транспортному средству с контролем зоны между сцепленными вагонами. Колейное транспортное средство содержит первый и второй сцепленные друг с другом вагоны, а также, по меньшей мере, одно сенсорное устройство для контролирования зоны между обоими сцепленными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498918
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.82d3

Подшипниковое устройство (варианты) и подшипниковый кронштейн с магнитным радиальным и поддерживающим подшипниками для вращающейся машины (варианты)

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. Предложены подшипниковое устройство и подшипниковый кронштейн (1) из магнитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499167
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.8382

Ротор и способ изготовления ротора электрической машины

Изобретение относится к области электротехники и касается изготовления роторов электрических машин. Предложен способ изготовления ротора (14) для электрической машины (13), включающий следующие стадии его осуществления: а) изготовление магнитного элемента (8) посредством склеивания друг с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499342
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.839f

Способ определения меры излучения для теплового излучения, электродуговая печь, устройство для обработки сигналов, а также программный код и носитель информации для выполнения способа

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству для обработки сигналов и носителю информации для выполнения способа определения меры излучения для исходящего от горящей между электродом и расплавляемым материалом электрической дуги, попадающего на ограничение электродуговой печи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499371
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.11.2013
№216.012.84ad

Способ и устройство для утилизации энергии из рулона горячей полосы

Изобретение относится к металлургии. Металлический рулон (В) горячей полосы, имеющий температуру более 200°С, перемещают внутри корпуса (4) устройства (2) утилизации энергии в первом направлении поступательного движения и обтекают газообразной средой (G). Обтекание рулона (В) газообразной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499643
Дата охранного документа: 27.11.2013
Showing 101-110 of 945 items.
20.10.2013
№216.012.755f

Способ и устройство для отделения диоксида углерода от отходящего газа работающей на ископаемом топливе электростанции

Изобретение относится к способу отделения диоксида углерода от отходящего газа работающей на ископаемом топливе электростанции. Способ включает в себя абсорбционный процесс, в котором содержащий диоксид углерода отходящий газ приводят в контакт с абсорбентом, в результате чего образуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495707
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.7734

Способ проверки функционирования вакуумного выключателя тягового выпрямителя тока

Изобретение касается способа проверки функционирования вакуумного выключателя (12) тягового выпрямителя тока с по меньшей мере одним четырехквадратным исполнительным элементом (2) сетевой стороны и импульсным выпрямителем (4) тока нагрузочной стороны, которые через конденсатор (C)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496176
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.7754

Устройство и способ для формирования, накопления и передачи электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности энергоснабжения. Устройство включает в себя по меньшей мере один источник (1) энергии, по меньшей мере один первый накопительный блок (4) и один второй накопительный блок (5) для накопления энергии и блок (6)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496208
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.78f2

Способ и устройство проверки сварного соединения вала посредством введенного в сквозное отверстие вала воспринимающего устройства, соответствующий вал ротора

Изобретение относится к способу изготовления вала для турбины и/или генератора посредством сварного соединения и к валу, изготовленному упомянутым способом. Осуществляют удаление по меньшей мере с одной стороны основной ограничивающей круговой поверхности соответственно одной центральной части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496624
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.791f

Головная часть для образования лобовой стороны транспортного средства, по меньшей мере, с одним энергопоглощающим элементом

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкции головной части транспортного средства. Головная часть (1), размещаемая на лобовой стороне транспортного средства, содержит несущую конструкцию (2) с присоединительными средствами (11) для механического закрепления на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496669
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7aa4

Печной агрегат

Изобретение относится к области металлургии, в частности к очистительному устройству для удаления и/или устранения блокирующего материала из или внутри люка для обслуживания печного агрегата. Печной агрегат содержит электродуговую печь, очистительное устройство для удаления и/или устранения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497058
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b6e

Электрическая машина с повышенной степенью защиты с улучшенным охлаждением ротора

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Предлагаемая электрическая машина содержит статор (1) и роторный вал (3), установленный относительно статора (1) с возможностью вращения вокруг оси (5) вала, так что ось (5) вала определяет осевое направление,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497260
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b6f

Корпусная насадка для электрической машины со степенью защиты ip 24w

Изобретение относится к корпусной насадке для электрической машины. Корпусная насадка (10) имеет первую свисающую кромку (28), которая таким образом расположена на первой ограничительной стенке (19), что вода (47), находящаяся на среднем участке (20) на первой ограничительной стенке (19),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497261
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b70

Система, снабженная электрической машиной, а также способ эксплуатации электрической машины

Изобретение касается способа эксплуатации и системы, снабженной электрической машиной, которая включает в себя статор (4) и ротор (1), а также инфракрасным температурным сенсором, при этом поле детекции инфракрасного температурного сенсора ориентировано по поверхности корпуса ротора....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497262
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d17

Рельсовое транспортное средство, которое в качестве приводного двигателя снабжено синхронным двигателем, возбуждаемым постоянными магнитами

Изобретение касается рельсового транспортного средства, которое в качестве приводного двигателя снабжено синхронным двигателем, возбуждаемым постоянными магнитами. При этом между преобразователем и приводным двигателем расположено переключающее устройство, которое в режиме движения соединяет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497696
Дата охранного документа: 10.11.2013
+ добавить свой РИД