[发明专利]磁性轴承和包括此种轴承的旋转机械

说明书

技术领域

公开的实施例大体涉及用于具有转子的旋转机械的磁性轴承。具体而言，实施例涉及用于如下旋转机械的磁性轴承，在该旋转机械中，转子和轴承在使用时与流体接触，流体例如腐蚀性、酸性或携带颗粒的气态气氛。一些示范实施例特别地涉及包括此种磁性轴承的旋转机械。

背景技术

对旋转机械使用磁性轴承正变得越来越普遍，尤其是在腐蚀性流体的情况下。当轴承在其中操作的机械的操作流体为酸性、腐蚀性或携带颗粒时，通过使用防腐蚀保护技术来保护磁性轴承的线圈和相关器件是至关重要的。这种技术的一个例子是带护套的轴承，其中，轴承的定子部分由金属护套保护，该金属护套由不氧化或腐蚀并且一般不遭遇与环境的侵蚀性相关的任何现象的材料制成。

护套可为焊接到环形支撑件的板的形式，其中放置包括至少一个线圈和铁磁体的定子磁路。该环形支撑件可由不锈钢材料例如磁性不锈钢制成。封闭板的护套可由与环形支撑件相同的材料制成，或者其可为不同的金属材料，例如，诸如镍基合金。

为了耐受操作条件(压力、压力的快速变化、温度、耐受腐蚀和磨损的能力)，护套的通常呈现处于0.3到1mm或更大的范围内的厚度，例如在0.3到0.5mm的范围内，即，近似于磁性轴承的空气间隙的厚度(其为轴承的定子磁路与转子电枢之间的距离)。因此，这种非磁性材料的护套的存在意味着轴承空气间隙厚度的增大，这导致对来自所述轴承的可得负载的显著限制。而且，不完全保证在任何条件下磁性轴承的护套与转子电枢之间都没有接触。

因此，期望减小护套的厚度且护套由精炼金属片构成。然而，需要使用具有高机械性能和抗腐蚀性能的特定材料，以便确保定子磁路相对于腐蚀的保护且在操作中保持相同形状和尺寸。

此外，护套的生产，在焊接和最终再加工之后，不允许检查护套的精确厚度，且因此不允许检查轴承的实际空气间隙的精确厚度。

发明内容

本发明的目的是补救上述缺点，同时保持护套式轴承的原理的优点。具体而言，本发明的一个目的是提供一种磁性轴承，其更容易构造且具有更高的承载能力。

根据第一方面，在示范实施例中，用于具有转子的旋转机械的磁性轴承包括固连到静止支撑装置的定子磁路。定子磁路包括放置在保护环形支撑件中的至少一个线圈和铁磁体，保护环形支撑件保留该铁磁体的一个表面和该至少一个线圈的一个表面未被覆盖。轴承还可包括放置在该至少一个线圈的未被保护环形支撑件覆盖的表面上的至少一个环形塞，并且环形塞和铁磁体的未被保护环形支撑件覆盖的表面被保护层包覆。

由于保护层，故塞的材料可针对其磁性和机械性能来选择：抵抗腐蚀的性能不再相关。塞的材料和定子磁路的材料被保护层相对于腐蚀保护。具体而言，保护层避免了碳和低合金钢上的湿CO₂腐蚀损坏，并避免了不锈钢上的氯化物点蚀损坏。从而可能为塞选择(具有所需的磁性和机械特性的)这些材料。而且，当塞的材料是铁磁材料时，不再需要具有薄的塞来保护线圈：塞可具有比标准护套大的厚度，这降低了材料的有关机械性能的要求和塞在使用时的变形，从而导致轴承的更长的寿命和更小的空气间隙。

因此，由于没有护套且因此由于空气间隙的减小，本发明的磁性轴承的能力得以提高。而且，保护层在维护步骤期间可容易地重新装备，这允许提高和简化轴承的可维护性。此外，保护层比标准护套便宜。

在一些实施例中，保护层可包括镍层。

所述镍层可通过无电镍镀敷而形成。

所述镍层可包括镍和磷。

在一些实施例中，环形塞可包括在铁磁材料、磁性不锈钢和镍基合金的组中选择的磁性材料。

根据实施例，轴承是轴向磁性轴承。轴承可包括固连到转子的处于盘的形式的转子电枢，并且定子磁路可面朝所述转子电枢。

转子和转子电枢在使用时可与腐蚀性、酸性或携带颗粒的流体例如气态气氛接触。

在一些实施例中，环形塞例如通过低温硬焊而硬焊到该至少一个线圈。

在一些实施例中，环形塞可具有U形截面，该U形截面具有径向连结板和两个轴向凸缘。

根据另一方面，一种旋转机械，例如涡轮机，可包括转子和如先前限定的轴承。

根据另一方面，一种制造如前所述的轴承的方法可包括以下步骤：a)将该至少一个环形塞焊接到该至少一个线圈和/或该铁磁体，和b)用保护层包覆该至少一个环形塞和该铁磁体的未被保护环形支撑件覆盖的表面。

在一些实施例中，该方法在步骤a)和b)之间还可包括以下步骤：对该至少一个环形塞和该铁磁体的未被保护环形支撑件覆盖的表面进行再加工，以获得平整的表面。

附图说明