具有至少一个主动磁性轴承和间隔的辅助滚动轴承的旋转机械的制作方法
【技术领域】
[0001]公开的实施例大体涉及具有至少主主动磁性轴承和辅助滚动轴承的旋转机械。尤其是，实施例涉及旋转涡轮机，如压缩机、膨胀器、涡轮机、栗等。涡轮机被用于发动机、涡轮机、功率产生、低温系统，石油和天然气、石油化工应用等中。
【背景技术】
[0002]在工业中经常使用的涡轮机包括离心式压缩机，其借助于通过旋转离心式叶轮使用机械能增加可压缩气体的压力，气体行进穿过该离心式叶轮。叶轮附接到压缩机轴。旋转轴和关联的叶轮形成转子组件，其由主动磁性轴承支撑在压缩机的定子中。
[0003]主动磁性轴承通过在轴向和径向方向上在所述组件上施加电磁力，使转子组件悬浮并在该定子内保持适当位置。为此目的，该主动磁性轴承包括被供以电能的电磁铁。利用这种磁性轴承，转子组件在没有机械接触的情况下被保持。这样的保持就必须为电磁铁提供足够的电能。
[0004]主动磁性轴承的故障或不足正常运转可有时在电力供应中断时发生。故障也可能发生在施加过度的载荷到转子组件的情况下。
[0005]在这些情况下，该主动磁性轴承不再位于定子内的转子组件的中心。因此，出现在其期间转子组件趋于与定子接触并保持机械接触的“着陆”阶段。
[0006]为了克服这个缺点，离心式压缩机还包括面对面安装在压缩机轴上，轴向地毗邻主动磁性轴承的两个单列角接触球轴承。当出现“着陆”阶段时，提供每个辅助滚动轴承来支撑径向和轴向载荷两者。
[0007]但是，采用这种球轴承，可在没有所述轴承的间隙尺寸的任何不被许可的变化的情况下支持的着陆阶段的数量是受限制的。这导致旋转机械的可靠性的降低，并增加了维护操作。此外，对于带有有限可达性的旋转机械，这样的维护操作的成本可能非常高。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是克服这些缺点。
[0009]本发明的特定目的是提供一种具有带有增加的使用寿命的辅助滚动轴承的旋转机械，以便允许更多的着陆阶段。
[0010]本发明的另一目的是提供一种旋转机械，其带有由这样的着陆阶段引起的低的维护成本。
[0011]在示范性实施例中，旋转机械包括轴、壳体、至少一个连接到轴以用于可转动地支撑外壳内的所述轴的主磁性轴承，以及定位在轴和外壳之间以支撑轴向和径向载荷的至少一个第一和一个第二辅助滚动轴承，所述辅助滚动轴承各提供有内圈、外圈、和定位于环之间的至少一组滚动元件。旋转机械还包括:内圈，位于轴上的第一和第二轴向抵接装置，以传递轴向载荷到第一和第二滚动轴承；间隔件，轴向位于所述滚动轴承的内圈的面对的面之间，并且安装成沿轴向与所述面接触，以用于在所述内圈之间的轴向载荷的传递;和至少第一轴向保持装置，其定位在外壳上，且轴向地定位在第一和第二滚动轴承的外环的相对的面之间，以用于在所述外圈和外壳中的至少一者之间的轴向载荷的传递。
[0012]由于第一和第二滚动轴承之间的第一轴向保持装置和间隔物的插入，通过抵接装置施加的轴向载荷由每对滚动轴承共享。因此，每个滚动轴承的使用寿命大大地增加。由辅助滚动轴承支持的着陆阶段的数量也增加。
[0013]每个抵接装置在与间隔件相对的侧上沿轴向面对内圈中的一者。
[0014]在一些实施例中，轴包括至少一个径向地插入所述轴的外表面和所述第一和第二滚动轴承的内圈之间的套筒。有利地，套筒可包括第一和第二轴向抵接装置中的一者。
[0015]在一个实施例中，外壳包括径向插入所述外壳的孔和第一和第二滚动轴承中的一者的外圈之间的中间壳体。中间壳体可包括第一轴向保持装置。
[0016]有利的是，旋转机械可进一步包括定位在外壳上的第二和第三轴向保持装置，以轴向地保持第一和第二滚动轴承的外圈，第二和第三轴向保持装置中的每一个轴向定位于关于相关的滚动轴承与第一轴向保持装置相对的侧。
[0017]在一个实施例中，旋转机械包括至少一个施加轴向力在第一和第二滚动轴承中的每一个上的预压和阻尼元件。
[0018]在使用可降低动态轴向着陆载荷效果的至少一个轴向的预压和阻尼元件的情况下，各个轴承的使用寿命也增加。
[0019]在一些实施例中，旋转机械可包括一个预压和阻尼元件，其轴向定位于外壳的第二轴向保持装置和相关的滚动轴承的外圈之间。一个预压和阻尼元件可轴向定位于外壳的第三轴向保持装置和相关的滚动轴承的外圈之间。旋转机械可包括一个预压和阻尼元件，其轴向定位于外壳的第一轴向保持装置和每个相关联的滚动轴承的外圈之间。(多个)预压和阻尼元件可包括弹性板簧或锥形垫圈。
[0020]在一些实施例中，旋转机械包括轴向彼此接触的两个第一滚动轴承，和轴向彼此接触的两个第二滚动轴承。有利地，第一和第二滚动轴承可以是彼此相同的。在一个实施例中，第一和第二滚动轴承被定位为轴向毗邻主磁性轴承。第一和第二滚动轴承可以是推力角接触球轴承。
【附图说明】
[0021]通过阅读由非限制性实例给出和由附图示出的本发明的具体实施例的下列详细描述，将出现使用的其它特征，其中:
[0022]图1是根据示范性实施例的旋转机械的局部轴向剖视图；
[0023]图2是图1的较大比例的部分剖视图。
[0024]示例性实施例的以下详细描述参照附图。在不同的附图中的相同的参考数字标识相同的元件。
【具体实施方式】
[0025]图1部分地示出了本发明的旋转机械10的示例性实施例。旋转机械10包括外壳12，沿轴线14a延伸且适于支撑转子部分(未示出)的旋转轴14。例如，如果旋转机械是离心压缩机，转子部分包括叶轮。旋转轴和关联的转子部形成转子组件。
[0026]旋转机械10还包括至少一个主主动磁性轴承16，其连接到轴14，并且支承在外壳12内的所述轴;和辅助滚动轴承18至24，其与磁性轴承16相关联且径向地安装在轴14和外壳12之间，以在所述磁性轴承16操作不正常时支撑和传递在其间的径向和轴向载荷。旋转机械10还包括在辅助滚动轴承18至24和轴14之间径向定位的环形套筒26，和在滚动轴承18、20和其它滚动轴承22、24之间轴向地插入的环形间隔件28。轴向滚动轴承18至24在所述轴承的相同侧定位为轴向邻接磁性轴承16。辅助滚动轴承18至24被配合至外壳12上，并且径向地包围轴的套筒28。滚动轴承18、20与滚动轴承22、24轴向间隔开。
[0027]主磁性轴承16可以提供在外壳12的一端处。磁性轴承16是轴向式的。主径向式磁性轴承(未示出)也可以被关联到轴向磁性轴承16，以支撑旋转轴14。主动磁性轴承16包括固定至外壳12的定子电枢30，和固定至旋转轴14的处于盘的形式的转子电枢32。定子电枢30包括定子磁路34，以传统的方式包括，环形线圈36和可以是块状或局部地层叠的铁磁主体38。定子电枢30还包括将磁路34放置入其中的保护性环形支架40。支架40固定至静止的支承元件41，其本身固定至外壳12。定子磁路34被放置为，无机械接触地轴向面对转子电枢32ο
[0028]在正常操作中，S卩(多个)磁性轴承正常地运行，并且轴14上没有过大的载荷，(多个)所述轴承保持转子组件在外壳12中居中。当(多个)磁性轴承不正常运行时，滚动轴承18至24限制轴14在外壳12内的径向和轴向移动，并且支撑和传递在其间的轴向和径向载荷。如将要详细描述的，滚动轴承18至24的布置适于增加其使用寿命。
[0029]在公开的实施例中，滚动轴承18至24角接触推力滚动轴承。滚动轴承18至24成对并且面对面布置，以使每个滚动轴承