[发明专利]一种用于电磁轴承系统的气体动静压混合止推保护轴承

说明书

技术领域

本发明涉及电磁轴承技术领域，特别涉及一种用于电磁轴承系统的气体动静压混合止推保护轴承。

背景技术

电磁轴承系统一般包括保护轴承（也称为“辅助轴承”、“应急轴承”、“备用轴承”），其作用是在电磁轴承失效时，在轴向和径向临时支承高速旋转的转子，从而保护电磁轴承装置不受损害。因此，保护轴承的性能和可靠性对旋转机械的用户是非常重要的。

高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的一种固有安全性好、发电效率高、用途极为广泛的先进核反应堆。华能山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程（HTR-PM）的目的则是要建成世界上第一座商业用模块式高温气冷堆核电站。HTR-PM主氦风机将采用电磁轴承支承。HTR-PM主氦风机为立式单级离心压缩机，运行介质为氦气，不能引入任何油或杂质进入反应堆一回路，这也意味着所采用的轴承不能采用任何润滑。对于HTR-PM主氦风机，如果保护轴承采用传统的滑动轴承或滚动轴承的结构，当电磁轴承失效时，由于没有任何润滑，跌落的转子和保护轴承之间产生干摩擦，高速下造成的摩损大，甚至出现“点焊”，将造成保护轴承甚至电磁轴承的损坏。此时，保护轴承在经历有限次的跌落后可靠性将变得非常小。对于HTR-PM主氦风机这种立式布置的旋转机械，当转子发生跌落并惰转时，推力保护轴承将发挥主要作用。

因此，以HTR-PM主氦风机为应用背景，结合以上各种使用要求，本发明提出了一种气体动静压混合止推保护轴承的方案，在不引入任何杂质的情况下，通过气体静压效应和动压效应共同提供承载力支承跌落后惰转的转子，防止推力盘与保护轴承的接触和磨损，减少伴随转子跌落的振动和冲击的负面影响，延长保护轴承的使用寿命，提高电磁轴承系统的可靠性，保障HTR-PM主氦风机可靠运行。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明提供一种气体动静压混合止推保护轴承，可以有效提高保护轴承的性能和可靠性，在高温气冷堆这种特殊应用场合下，还可以不引入任何杂质进入反应堆一回路。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本发明提供一种用于电磁轴承系统的气体动静压混合止推保护轴承，所述保护轴承包括气体静压推力轴承、气体动压推力轴承和供气系统；

所述气体静压推力轴承和气体动压推力轴承均产生轴向力，并且两者轴向力的合力方向与需要承受的力方向相反；

气体动压推力轴承套在主轴上，并随主轴一起旋转；

所述气体静压推力轴承位于气体动压推力轴承的下方，且两者之间留有空隙；

所述供气系统与气体静压推力轴承连接，向所述气体静压推力轴承提供高压气体。

进一步地，所述气体动压推力轴承包括动环，所述动环与主轴推力盘为同一对象，套设于主轴上，所述动环底部周向均匀布置动压槽。

进一步地，所述气体静压推力轴承包括静环，所述静环上与动压槽相对的环面上设有均压槽，所述静环内部沿周向均匀布置节流孔，所述节流孔与均压槽相通。

进一步地，所述供气系统包括气瓶、电磁阀、减压稳压器、供气管和管线。

进一步地，所述电磁阀在转子正常工作时为关闭状态；所述电磁阀在转子发生跌落时为开启状态。

进一步地，所述供气系统向气体静压推力轴承提供的气体在高温气冷堆中为氦气。

（三）有益效果

本发明提供的用于电磁轴承系统的气体动静压混合止推保护轴承，具有以下优点：

（1）通过气体静压效应和动压效应共同提供承载力支承跌落后惰转的转子，减少推力盘与保护轴承的接触和磨损，减少伴随转子跌落的振动和冲击的负面影响，延长保护轴承的使用寿命，提高电磁轴承系统的可靠性；

（2）结构简单，易加工、制造和操作；

（3）适用于多种工况和环境，实用性大；

（4）对于高温气冷堆等特殊应用环境，可以不引入任何杂质。

附图说明

图1为某一种组合型式的气体动静压混合止推保护轴承用于电磁轴承系统的示意图；

图2为所选组合型式下的气体动压推力轴承示意图；

图3为所选组合型式下的气体静压推力轴承示意图。

其中：1、动环；2、螺旋槽；3、均压槽；4、静环；5、节流孔；6、气瓶；7、电磁阀；8、供气管；9、减压稳压器；10、主轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。