夹套式磁性轴承和包括这种轴承的旋转机器的制造方法
【技术领域】
[0001]公开的实施例总体涉及磁性轴承，其用于具有转子的旋转机器。具体地说，实施例涉及用于旋转机器的磁性轴承，其中转子和轴承在使用时与腐蚀性的、酸性的或携带颗粒的流体相接触，例如气态氛围。某些典型的实施例尤其涉及一种包括这种磁性轴承的旋转机器。
【背景技术】
[0002]在旋转机器上的磁性轴承的使用变得越来越普及，尤其在腐蚀性流体的情况下。但轴承在其中运转的机器的操作流体是酸性的或腐蚀性的或携带颗粒时，需要通过利用防腐蚀保护技术保护磁性轴承的线圈和相关联的装置。这种技术的一个示例是夹套式轴承，其中轴承的定子部分受到金属夹套的保护，金属夹套由不会氧化或腐蚀并且一般不会受到与环境侵蚀性相关的任何现象影响的材料制成。
[0003]夹套可采用焊接在环形支承件上的板的形式，其放置在定子磁路上，磁路包括至少一个线圈和铁磁体。环形支承件可由不锈材料，例如磁性不锈钢制成。闭合板的夹套可由与环形支承件相同的材料制成，或者其可具有不同的金属材料，例如镍基合金。
[0004]为了承受操作条件(压力、压力的快速变化、温度、承受腐蚀和磨损的能力)，夹套一般呈现0.3至Imm或更大范围内的厚度，例如在0.3至0.5mm的范围内，即类似于磁性轴承的空隙的厚度(其是在定子磁路和轴承的转子电枢之间的距离)。这种非磁性材料的夹套的存在因而意味着增加了轴承空隙的厚度，这导致可从所述轴承获得的负载具有极大的限制。此外，其不会整体确保在夹套和磁性轴承的转子电枢之间在任何条件下都不存在接触。
[0005]因此需要减少夹套的厚度，并且通过精细的金属板组成夹套。然而，这需要使用具有高机械特性和防腐蚀特性的特殊材料，以确保定子磁路得到免于腐蚀的保护，并且在操作过程中保持相同的形状和尺寸。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的是补救上面的缺点，同时保持夹套式轴承原理的好处。具体地说，本发明的一个目的是提供一种磁性轴承，其建造便宜，并且具有更高的负载容量。
[0007]根据第一方面，在一个典型的实施例中，一种用于具有转子的旋转机器的夹套式磁性轴承包括固定在固定支承装置上的定子磁路。定子磁路包括放置在金属保护壳上的至少一个线圈和铁磁体。所述保护壳包括环形支承件和环形夹套，环形支承件和环形夹套被焊接在一起。环形夹套包括磁性材料，例如铁磁性材料，并且被覆保护层。
[0008]由于保护层的原因，夹套的材料可针对其磁性和机械特性而进行选择:防腐蚀的特性就不再是有关的。夹套的材料和环形支承件的材料受到保护层的保护，以免腐蚀。具体地说，保护层避免对碳钢和低合金钢的湿性CO2腐蚀损伤，并且避免对不锈钢的氯化物麻点腐蚀损伤。这样就可以为夹套和/或环形支承件选择这些材料(具有想要的磁性和机械特性)。此外，但夹套的材料是铁磁性材料时，不再需要具有薄的夹套来保护定子磁路:夹套可具有比非磁性夹套更大的厚度，这减少了材料在使用时关于机械特性和夹套变形的要求，导致轴承更长的寿命和更小的空隙。
[0009]因此，由于保护层和磁性夹套的使用，可以减少空隙，并因而增加了本发明的磁性轴承的能力。此外，保护层可以在维修步骤期间很容易进行刷新，这容许改善和简化轴承的可维修性。此外，由于保护层的原因，可以为夹套和/或为环形支承件使用例如碳钢和低合金钢或不锈钢等材料，这是廉价且容易焊接的。
[0010]在某些实施例中，保护层可包括镍层。
[0011 ] 所述镍层可通过无电镀镍来形成。
[0012]所述镍层可包括镍和磷。
[0013]在某些实施例中，环形夹套可包括磁性材料，其选自铁磁性材料、磁性不锈钢和镍基合金的材料组。
[0014]在某些实施例中，环形支承件和夹套包括相同的材料，其选自碳、低合金钢和不锈钢。为环形支承件和夹套选择相同的材料容许简化焊接步骤，因为材料具有相同的化学成分。
[0015]根据一个实施例，轴承是夹套式轴向磁性轴承。该轴承可包括固定在转子上的盘形式的转子电枢，并且定子磁路可面向所述转子电枢。
[0016]转子和转子电枢可在使用过程中与腐蚀性的、酸性的或携带颗粒的流体，例如气态氛围相接触。
[0017]在某些实施例中，环形夹套与线圈和/或铁磁体相接触。
[0018]在某些实施例中，保护壳包括磁性材料，并被覆保护层。
[0019]根据一个实施例，环形夹套具有带径向腹板和两个轴向凸缘的U形截面。在某些实施例中，径向腹板的材料和轴向凸缘的材料是不同的。径向腹板的材料可选自铁磁性材料。轴向凸缘的材料可选自防腐蚀材料，其可焊接在环形支承件上。
[0020]根据又一方面，一种旋转机器，例如涡轮机器，可包括转子和之前所述的夹套式轴承。
[0021]根据又一方面，制造之前所述轴承的工艺可包括如下步骤:将环形夹套焊接在环形支承件上，并用保护层涂覆环形夹套。
[0022]在某些实施例中，该工艺可包括如下步骤:用保护层涂覆环形夹套，对被涂覆的环形夹套执行热处理，然后将被涂覆的环形夹套焊接到环形支承件上。
【附图说明】
[0023]其它使用的特性将出现在阅读以下作为示例并参照附图而给出的本发明的特定实施例的说明书时，其中:
图1是沿着图2的线1-1看去的轴向截面图，其显示了根据一个典型实施例的磁性轴承；
图2是沿着图1的线I1-1I看去的径向截面图；
图3是根据一个典型实施例的磁性轴承的轴向截面图。
[0024]以下参照附图描述典型的实施例。不同图纸中的相同的标号标识相同或相似的元件。另外，图纸并不需要按比例绘制。
【具体实施方式】
[0025]图1和图2显示了用于旋转机器的本发明的轴向夹套式磁性轴承I的第一实施例。夹套式磁性轴承I包括定子电枢2和转子电枢3，转子电枢采用固定在旋转机器的旋转轴4上的盘形式。
[0026]定子电枢2包括定子磁路5，其按照传统方式包括一个或多个环形线圈6和铁磁体7。铁磁体7可为厚重的，或者可为局部迭片的。定子磁路5放置在金属的环形支承件8中，环形支承件8本身固定在固定支承装置9上。
[0027]定子磁路5放置在面向转子电枢3的位置。定子电枢2相对于转子电枢3限定了空隙Δ。在某些实施例中，空隙Δ可位于0.4mm至1.