DE19937579A1 - Hilfslager für einen Rotor - Google Patents
Hilfslager für einen RotorInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hilfslager (5) zur mechanischen Lagerung eines magnetisch gelagerten Rotors (4) bei Unterbrechung der primären Lagerung. Das Hilfslager (5) umfasst einen Hilfslagerungsring (2), welcher aus einem magnetostriktiven Material besteht und mit einem Zwischenraum um den Rotor (4) angeordnet ist. Bei einer Unterbrechnung der Stromversorgung zieht sich der Hilfslagerungsring (2) zusammen, es ist kein Zwischenraum (Kx) mehr vorhanden und der Rotor wird von der selbstschmierenden Innenschicht (3) des Hilfslagerungsrings (2) mechanisch in Position gehalten.
Description
Die Erfindung betrifft ein Hilfslager für einen magnetisch gelagerten Rotor gemäss
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Magnetische Rotorlagerungen sind allgemein und zahlreich bekannt. Sie erlauben
die Aufhängung eines Rotors in einem Stator ohne direkten Kontakt, somit sind keine
Schmiermittel notwendig und die Reibungsverluste des Rotors sind sehr gering.
Solche magnetischen Rotorlagerungen bestehen aus einem Elektromagneten,
einem Rotor und einem Sensor, welcher die Position des Rotors kontrolliert und
welcher über einen Kontroller die notwendige Spannung des Elektromagneten
reguliert. Zusätzlich zur magnetischen Lagerung wird der Rotor mit einem Hilfslager
versehen, welches Schäden am Rotor und am Stator im Falle eines Stromausfalls
verhindern soll. Die Patentschriften US 4 982 126 und US 4 629 261 offenbaren
derartige Hilfslager.
Die Patentschrift US 4 982 126 beschreibt ein Hilfslager, welches in Form von
Ringen an einem Stator um einen Rotor angebracht ist. Diese Ringe weisen
entweder radiale oder axiale Zwischenräume auf. Zwischen den Ringen des Stators
und dem Rotor existiert ebenfalls ein kleiner Zwischenraum. Im Falle eines
Stromausfalls oder einer unerwünschten Temperaturerhöhung des Rotors werden
mit Hilfe eines Kontrollmechanismuses die Zwischenräume mit einem Fluid
durchströmt. Das Fluid dient als Kühl- oder Schmiermittel und fängt den Rotor im
Falle einer elektrischen Stromunterbrechung ab, ohne dass die Bewegung des
Rotors signifikant gestört wird und ohne dass es zu einer Beschädigung kommt.
Weiter ist das beschriebene Hilfslager mit einem Mittel versehen, um das Fluid
abzuziehen und wiederzuverwerten. Ein Nachteil dieses Hilfslagers ist, dass die
Aktivierung desselben nur mit sekundären elektromechanischen
Kontrollmechanismen, die auf einen Magnetfeldverlust reagieren, möglich ist.
Auch aus der Patentschrift US 4 629 261 ist ein Hilfslager für einen Rotor, welcher
kontaktlos mit einem Elektromagneten gelagert ist, offenbart. Dieses Hilfslager
besteht aus einer Buchse, welche um das Ende eines Rotors angeordnet ist und
welche ein kegelförmiges Ende aufweist. Das Ende der Buchse ist entsprechend
dem Ende des Rotors kegelförmig ausgebildet. Die Buchse ist axial verschiebbar.
Ein Elektromagnet, welcher mit der Spannungsquelle des Elektromagneten der
magnetischen Lagerung verbunden ist, ist ringförmig an der Buchse befestigt. Er hält
die Buchse, entgegen der Spannung einer Feder, von dem konischen Ende des
Rotors ab und es entsteht ein Zwischenraum zwischen den beiden konischen
Enden. Sobald die Stromversorgung der magnetischen Lagerung unterbrochen ist,
wird auch der Elektromagnet des Hilfslagers deaktiviert. Die vorgespannte Feder
verschiebt dann die Buchse gegen das konische Ende des Rotors und der
Zwischenraum verschwindet. Der Rotor wird auf diese Weise aufgefangen und es
können keine Schäden am Rotor oder am Stator entstehen. Sobald die
Spannungsversorgung wieder hergestellt ist, funktioniert die magnetische Lagerung
des Rotors wieder. Auch der Elektromagnet des Hilfslagers wird wieder aktiviert und
die Buchse wird durch den Elektromagneten vom konischen Ende des Rotors -
wieder gegen die Spannung der Feder - weggezogen und die Hilfslagerung wird
aufgehoben. In einer zweiten Ausführungsform dieses Hilfslagers ist der
Elektromagnet durch ein hydraulisches oder pneumatisches Mittel ersetzt und dieses
Mittel ist über ein Ventil mit der Stromversorgung des Elektromagneten der
Rotorlagerung verbunden. Auf diese Weise kann es bei einer Stromunterbrechung
eine Aktivierung des Hilfslagers bewirken. Die Anordnung der Buchse und der
vorgespannten Feder bleibt gleich.
Der Nachteil des in der Patentschrift US 4 629 261 beschriebenen Hilfslagers ist
ebenfalls darin zu sehen, dass die notfallmässige, mechanische Hilfslagerung des
Rotors durch das Hilfslager nur durch sekundäre Vorrichtungen aktiviert werden
kann.
Es ist Ziel der Erfindung, eine Hilfslagerung zu konstruieren, welche diesen Nachteil
überwindet. Es soll ein einfaches und kostengünstiges Hilfslager für einen mit einem
Elektromagneten gelagerten Rotor geschaffen werden, welches im normalen Betrieb
der Rotors einen Zwischenraum zwischen Rotor und Hilfslagerungsring aufweist.
Dieses Hilfslager soll aber weiterhin ausreichend Sicherheit gewähren für den Fall,
dass es zu einem Ausfall der elektromagnetischen Lagerung zum Beispiel durch
eine Unterbrechung der Stromversorgung kommt. Der Rotor darf in diesem Fall nicht
beschädigt werden. Er muss zuverlässig durch das Hilfslager abgefangen werden,
d. h. es ist notwendig, dass das Hilfslager den Rotor radial ganz umfasst. Bei
erneuter Aktivierung des Elektromagneten soll sich das Hilfslager in die Ruheposition
zurückziehen, in dieser Position wieder einen gleich grossen Zwischenraum wie
zwischen magnetischem Lager und Rotor lassen und erst wieder bei einer nächsten
Störung eingreifen.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei einem Hilfslager für einen magnetisch
aufgehängten Rotor, welcher mit einem Zwischenraum vom Rotor getrennt ist,
dadurch gelöst, dass das Hilfslager aus mindestens einem Hilfslagerungsring aus
einem magnetostriktiven Material oder einer magnetischen Formgedächnis
Legierung besteht, der den Rotor vollständig umgibt. Der sich zusammenziehende
Ring verhindert das Herunterfallen des Rotors und ermöglicht durch die
selbstschmierenden Eigenschaften der Innenseite des Hilfslagerungsringes den
störungsfreien Weiterlauf des Rotors.
Ein Vorteil der Erfindung ist die simple Anordnung, die keinen zusätzlichen Sensor
benötigt. Das autonome System ermöglicht im weiteren das schonende und
zuverlässige Auffangen des Rotors, was den Verschleiss beträchtlich verringert und
dadurch die Lebenserwartung erhöht. Dies führt zu einer deutlichen Kostenreduktion
des Systems im Vergleich zu früheren, ähnlichen Systemen.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Hilfslagers mit dem Hilfslagerungsring im ausgedehnten Zustand bei
aktivem Elektromagneten und
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Hilfslagers mit dem Hilfslagerungsring im zusammengezogenen
Zustand bei deaktiviertem Elektromagneten.
Es werden nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform einer
erfindungsgemässen Hilfslagerung 5. Ein Elektromagnet 1 erzeugt ein
elektromagnetisches Feld und hält dadurch einen Rotor 4 mit einem Aussenradius
R1 praktisch reibungsfrei in einer vorgegebenen Position. Um den Rotor ist ein
Hilfslagerungsring 2 angeordnet, welcher beispielsweise aus einem
magnetostriktiven Material oder einer magnetischen Formgedächnis-Legierung
bestehen kann. Das magnetostricitve Material wie auch die magnetische
Formgedächnis-Legierung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ursprungsgrösse des
Materials durch elektromagnetische Einflüsse verändert werden kann, d. h. dass der
Hilfslagerungsring 2 seinen Durchmesser bei wegfallendem Magnetfeld verringert.
Bei aktivem Magnetfeld befindet sich der Hilfslagerungsring 2 in einem erweiterten
Zustand mit einem Radius R2, so dass ein Zwischenraum Δx zwischen dem Rotor 4
und Hilfslagerungsring 2 existiert. Der Rotor 4 ist üblicherweise aus einer
magnetischen Metalllegierung hergestellt. Zur Verbesserung der Funktionalität ist
eine reibungshemmende, selbstschmierende Innenschicht 3 an der Innenseite des
Hilfslagerungsringes 2 angebracht. Es kann sich dabei beispielsweise um eine
Graphitschicht handeln.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das gleiche Ausführungsbeispiel wie in Fig. 1 mit
durch unvorhergesehene Umstände deaktiviertem Elektromagneten 1. Durch die
Deaktivierung hat sich der Hilfslagerungsring 2 zusammengezogen. In diesem
Zustand entspricht der Innenradius R2b des Hilfslagerungsringes 2 dem
Aussenradius R1 des Rotors 4, so dass sich Hilfslagerungsring 2 und Rotor 4
berühren. Das fehlende elektromagnetische Feld führt bei dem aus
magnetostriktiven Material hergestellten Hilfslagerungsring 2 zu einer beinahe
verzögerungsfreien Kontraktion, so dass der Rotor 4 durch die Kontraktion des
Hilfslagerungsringes 2 am Verlassen seiner ursprünglichen Position gehindert wird
und durch die entstehende mechanische Lagerung zwischen dem Rotor 4 und der
selbstschmierenden Innenschicht 3 des Hilfslagerungsrings 2, störungsfrei
weiterlaufen kann. Sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 ist der Hilfslagerungsring 2 an
einem nicht dargestellten Gehäuse aufgehängt oder auf andere Art und Weise an
dem Gehäuse befestigt.
Beispielhaft kann angeführt werden, dass ein Rotor 4 eine vertikale Distanz Δx von
0.2 mm in 6 ms zurücklegt, ein Hilfslagerungsring 2 mit einem Durchmesser von
200 mm und einer Kontraktion von 0.2% in einem 1.0 T Magnetfeld, hingegen nur
0.8 ms braucht, um sich soweit zusammenzuziehen, dass der Hilfslagerungsring 2
einen Innenradius R2b aufweist, der dem Aussenradius R1 des Rotors 4 entspricht,
und sich Rotor 4 und Hilfslagerungsring 2 berühren. Die obengenannten Ziele der
Prävention des Verlassens der Ursprungsposition von Rotor 4 und das störungsfreie
Weiterlaufen desselben werden dadurch erreicht.
Ein Vorteil der Erfindung ist die simple Anordnung, die keinen zusätzlichen Sensor
benötigt. Das autonome System ermöglicht im weiteren das schonende und
zuverlässige Auffangen des Rotors, was den Verschleiss beträchtlich verringert und
dadurch die Lebenserwartung erhöht. Dies führt zu einer deutlichen Kostenreduktion
des Systems im Vergleich zu früheren, ähnlichen Systemen.
1
Elektromagnet
2
Hilfslagerungsring
3
Selbstschmierende Innenschicht
4
Rotor
5
Hilfslagerung
Δx Zwischenraum
R1
Δx Zwischenraum
R1
Radius des Rotors
4
R2
Innenradius des Hilfslagerungsringes
2
im ausgedehnten Zustand
R2b
R2b
Innenradius des Hilfslagerungsringes
2
im zusammengezogenen Zustand
Claims (3)
1. Hilfslager (5) für einen magnetisch aufgehängten Rotor (4), das durch einen
Zwischenraum (Δx) vom Rotor (4) getrennt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hilfslager (5) aus mindestens einem Hilfslagerungsring (2) aus einem
magnetostriktiven Material oder einer magnetischen Formgedächnis Legierung
besteht, der den Rotor (4) vollständig umgibt.
2. Hilfslagerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dem Rotor (4) zugewandte Fläche des Hilfshalterungsringes (2) eine
reibungsvermindernde Innenschicht (3) aufweist.
3. Hilfslagerung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dem Rotor (4) zugewandte Fläche des Hilfshalterungsringes (2) mit Graphit
beschichtet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999137579 DE19937579A1 (de) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Hilfslager für einen Rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999137579 DE19937579A1 (de) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Hilfslager für einen Rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19937579A1 true DE19937579A1 (de) | 2001-02-15 |
Family
ID=7917753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999137579 Withdrawn DE19937579A1 (de) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Hilfslager für einen Rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19937579A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1521000A1 (de) * | 2003-10-01 | 2005-04-06 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Verklemmen zweier drehbar gegeneinander gelagerter Teile |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4629261A (en) * | 1981-10-22 | 1986-12-16 | Brown, Boveri & Cie Ag | Centering and safety device for rotors supported without contact |
US4982126A (en) * | 1988-04-29 | 1991-01-01 | Societe De Mecanique Magnetique S.A. | Auxiliary bearing having a graphite stator for a rotary shaft mounted on magnetic bearings |
DE19715356A1 (de) * | 1997-04-12 | 1998-10-22 | Wtz Motoren & Maschforsch Gmbh | Vorrichtung zur Lagerung von schnelldrehenden Rotoren |
-
1999
- 1999-08-09 DE DE1999137579 patent/DE19937579A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4629261A (en) * | 1981-10-22 | 1986-12-16 | Brown, Boveri & Cie Ag | Centering and safety device for rotors supported without contact |
US4982126A (en) * | 1988-04-29 | 1991-01-01 | Societe De Mecanique Magnetique S.A. | Auxiliary bearing having a graphite stator for a rotary shaft mounted on magnetic bearings |
DE19715356A1 (de) * | 1997-04-12 | 1998-10-22 | Wtz Motoren & Maschforsch Gmbh | Vorrichtung zur Lagerung von schnelldrehenden Rotoren |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
07103231 A * |
JP Patents Abstracts of Japan: 5-172144 A.,M-1501,Oct. 25,1993,Vol.17,No.584 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1521000A1 (de) * | 2003-10-01 | 2005-04-06 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Verklemmen zweier drehbar gegeneinander gelagerter Teile |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: ZIMMERMANN & PARTNER, 80331 MUENCHEN |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |