轴承保持架限位器转让专利
申请号 : CN201880079065.6
文献号 : CN111417788B
文献日 : 2021-11-05
发明人 : P.米尔斯 , A.W.斯内尔 , R.G.霍尔勒
申请人 : 爱德华兹有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于真空泵中的滚动元件转子轴承的轴承保持架限位器;所述轴承包括外座圈、内座圈、以及被保持在可旋转的轴承保持架内的多个间隔的滚动元件;所述真空泵被构造成限制所述轴承的外座圈的纵向轴向位移;并且所述轴承保持架限位器被构造成具有:操作布置,在所述操作布置中,在所述外座圈沿所述限位器的方向的最大纵向轴向位移极限处,所述轴承保持架限位器与所述轴承保持架未接合;以及失效构型,所述失效构型的特征为由于所述轴承保持架相对于所述外座圈沿所述限位器的方向的纵向轴向位移而使所述轴承保持架错位,并且在所述失效构型中,所述轴承保持架限位器接合所述轴承保持架,并且所述轴承保持架维持所述滚动元件在所述轴承内相间隔。
2.根据权利要求1所述的轴承保持架限位器,其中,在所述失效构型中,所述轴承保持架限位器支撑所述轴承保持架,使得所述滚动元件中的每一个与所述轴承的所述外座圈和所述内座圈两者处于滚动和/或滑动接合。
3.根据权利要求1或2所述的轴承保持架限位器,其中,所述轴承保持架限位器被构造成使得当所述轴承保持架限位器处于所述失效构型时,所述轴承保持架能够旋转。
4.根据权利要求3所述的轴承保持架限位器,其中,所述轴承保持架的旋转轴线与所述真空泵的转子轴和/或所述内座圈的旋转轴线同轴。
5.根据权利要求1或2所述的轴承保持架限位器,其中,当所述轴承旋转时,在从所述操作布置到所述失效构型的过渡时,所述轴承保持架限位器提供指示所述轴承失效的可听到的信号和/或可检测的振动变化。
6.根据权利要求1或2所述的轴承保持架限位器,其包括至少一个轴承保持架制动表面以用于在所述失效构型中与所述轴承保持架摩擦滑动接合。
7.根据权利要求6所述的轴承保持架限位器,其中,所述至少一个制动表面是环状的或部分环状的。
8.根据权利要求6所述的轴承保持架限位器,其中,所述制动表面沿径向方向的广度与所述轴承保持架沿径向方向的广度之比为1:1到1:2。
9.根据权利要求6所述的轴承保持架限位器,其中,在所述失效构型中,所述至少一个制动表面仅接合所述轴承保持架。
10.根据权利要求6所述的轴承保持架限位器,其中,在所述操作布置中,所述至少一个制动表面位于与所述轴承的所述外座圈和/或所述内座圈相交的平面中。
11.根据权利要求10所述的轴承保持架限位器,其中,所述平面与所述轴承的旋转轴线相切。
12.根据权利要求6所述的轴承保持架限位器,其包括部分环状凸台,其中,所述至少一个制动表面是所述凸台的轴承保持架侧的表面。
13.根据权利要求1或2所述的轴承保持架限位器,其包括推力座圈轴承,所述推力座圈轴承被构造成当处于所述失效构型时接合所述轴承保持架。
14.根据权利要求1或2所述的轴承保持架限位器,其中,所述滚动元件是滚珠,并且在所述失效构型中,所述滚珠中的每一个的至少半球保持位于所述内座圈和所述外座圈之间。
15.一种涡轮分子泵,其包括根据前述权利要求中任一项所述的轴承保持架限位器,并且所述涡轮分子泵还包括:滚动元件转子轴承,其包括外座圈、内座圈、以及位于可旋转的轴承保持架内的多个滚动元件;可旋转的转子轴,其联接到至少一个环状的转子阵列;以及至少一个环状的定子阵列,其与所述转子阵列相邻并与其可操作地间隔;其中,所述可旋转的转子轴联接到所述轴承的所述内座圈,并且其中,当所述轴承保持架限位器处于失效构型时,所述转子阵列和定子阵列保持间隔。
16.一种用于涡轮分子泵的轴承阻尼器的轴承固定螺母,所述轴承螺母包括根据权利要求1至14中任一项所述的轴承保持架限位器。
17.一种用于涡轮分子泵的滚动元件转子轴承系统,所述轴承系统包括:滚动元件转子轴承,其包括外座圈、内座圈、以及被保持在可旋转的轴承保持架内的多个间隔的滚动元件;
轴向止挡件,其被构造成限制所述轴承的所述外座圈的纵向轴向位移;以及轴承保持架限位器,其位于所述轴承保持架下方并被构造成使得在所述外座圈沿所述限位器的方向的最大纵向轴向位移极限处,所述轴承保持架限位器与所述轴承保持架未接合;并且
其中,在特征为由于所述轴承保持架相对于所述外座圈沿所述限位器的方向的纵向轴向位移而使所述轴承保持架错位的失效构型中,所述轴承保持架限位器接合所述轴承保持架并在一定程度上限制所述轴承保持架相对于所述外座圈的轴向位移,使得所述轴承保持架维持所述滚动元件在所述轴承内相间隔。
说明书 :
轴承保持架限位器
技术领域
位器的涡轮分子泵、用于涡轮分子泵的轴承系统、以及用于组装涡轮分子泵的方法。
背景技术
端部处或相应各端部中间。替代地,轴可以是利用位于轴的一个端部处或紧邻轴的一个端
部的两个轴承支撑的悬臂。在两种布置中,这些轴承中的一个或两个可呈滚动元件轴承的
形式。例如,上轴承可以是磁性轴承,且下轴承可以是滚动元件轴承。
(5)的相对旋转。通常,外座圈(5)固定地附接到轴承支撑阻尼器(8),该轴承支撑阻尼器继
而固定地附接到真空泵的壳体(9)。轴承支撑阻尼器(8)通常由轴承支撑螺母(10)固定就
位。
的污染而失效,从而引起轴承保持架在操作期间发生轴向移位并脱出。
污染。
发明内容
通常,轴承保持架是带齿的。通常,滚动元件基本上均匀地间隔。优选地,轴承保持架具有环
形(环状)横截面,并且滚动元件保持在环内,在相邻的滚动元件之间具有等距间隔。
到外座圈的可移除固定装置(诸如,固定螺母或轴承阻尼器固定螺母)的限制。固定螺母和
轴承保持架限位器可以是单个的整体结构。
器的方向的最大纵向轴向位移极限处,轴承保持架限位器与轴承保持架未接合。因此,在真
空泵的正常使用期间,轴承保持架限位器可不接合轴承保持架。
向位移而使轴承保持架错位,并且在失效构型中,轴承保持架限位器被所述轴承保持架接
合。
与真空泵的转子轴和/或内座圈的旋转轴线基本上同轴。优选地,当处于失效构型时,轴承
保持架和/或滚动元件至少部分地保持在轴承内(即,在内座圈和外座圈之间)。如果涡轮分
子泵在使用中的话,则轴承保持架可在操作布置中旋转并在失效构型中保持旋转。
轴向位移(或错位),该轴向位移通常是向下的轴向位移。轴向位移是相对于外座圈在其正
常操作构型中的位置而言的。当处于失效构型时,轴承保持架也可相对于内座圈轴向移位。
动的变化,例如振幅或频率的变化,通常是振幅的增加。再次,用户可检测到振动的变化并
停止泵。振动检测可通过用户检查或通过自动化器件进行,诸如使用加速度计(例如,压电
换能器)。可将振动水平与历史基线值进行比较。
的多个滚动元件,其中,轴承保持架限位器被构造成仅当处于失效构型时才选择性地接合
轴承保持架,所述失效构型的特征在于指示轴承失效的可听到的信号且轴承保持架保持可
旋转。优选地,限位器被构造成使得当处于失效构型时,轴承保持架至少部分地保持在轴承
内。如果涡轮分子泵在使用中的话,则轴承保持架可旋转并在失效构型中保持旋转。
保持架内的多个滚动元件,其中,轴承保持架限位器被构造成仅当处于失效构型时才接合
轴承保持架,所述失效构型的特征在于轴承保持架相对于外座圈的轴向位移以及所维持的
滚动元件的间隔,优选地,维持滚动元件的基本上均匀的间隔(即,相邻的滚动元件全部都
等距间隔)。
转。
元件在失效构型中保持至少部分地保持在轴承保持架中。优选地,每个滚动元件的至少一
半保持在轴承保持架内。优选地,滚动元件保持与内座圈和外座圈接合。优选地,滚动元件
可在失效构型中滚动。
其中滚动元件保持在轴承保持架内并且基本上相等地间隔的位置中。虽然轴承将失效,但
是涡轮分子泵可安全地关闭,从而避免了泵的灾难性失效。
常,至少一个制动表面基本上是环状的或部分环状的(即,环形物的一部分)。两个、三个、四
个或五个部分环状表面是优选的。
转。当涡轮分子泵全速运行时,轴承保持架将通常以内座圈速度的近似1/3(例如,16 000
RPM或更大,或者20 000 RPM或更大)旋转。
们自己的轴线以及绕转子轴的轴线旋转。通常,内座圈联接到涡轮分子泵的转子轴。在使用
中,轴承保持架限位器可以是能够相对于外座圈旋转的或者相对于外座圈固定的。
下当接合限位器时基本上限制其轴向偏转。材料性质可被选择为使得其适合于轴承的操作
温度,例如在大约90°C和大约150°C之间。
烃,诸如聚乙烯和聚丙烯;聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯;以及氟聚合物,诸如聚四氟乙
烯,以及其衍生物和共聚物。也可采用高性能热塑性材料。优选的高性能热塑性塑料可选自
由液晶聚合物组成的组,液晶聚合物包括芳族聚酰胺和芳族聚酯、芳族聚酰亚胺、聚酰胺、
聚砜、聚乙烯亚胺和聚醚醚酮(PEEK),或其衍生物或共聚物。
线吸收剂、颜料、抗风化剂和增塑剂。
被上油。
以下各者组成的组:PEEK、聚酰胺(例如,尼龙)、聚甲醛、PTFE和二硫化钼。
持架。
部分、作为润滑堆叠的一部分、或者作为输油螺母的一部分。优选地,在对涡轮分子泵的保
养期间,可以将轴承保持架限位器重装(retrofitted)到涡轮分子泵。
有利的,因为它可减少公差堆叠中的零件数量,并且当在使用中时可允许限位器与阻尼器
一起移动,从而允许保持架和限位器之间的间隙更小。
转子叶片或定子叶片。优选地,当限位器处于失效状态/构型时,(一个或多个)转子和(一个
或多个)定子或其叶片彼此不接触。
保持架内的多个滚动元件;可旋转的转子轴,其联接到至少一个基本上环状的转子阵列;以
及至少一个基本上环状的定子阵列,其与转子阵列相邻并与其可操作地间隔;其中,可旋转
的转子轴联接到轴承的内座圈,并且其中,当轴承保持架限位器处于失效构型时,转子阵列
和定子阵列保持间隔。
子泵还包括轴承保持架限位器,该轴承保持架限位器被构造成当轴承保持架已变得相对于
外座圈沿轴承保持架限位器的方向轴向移位预定距离时接合轴承保持架。通常,该预定距
离不大于滚动元件的深度的一半,例如不大于滚珠深度的一半。可使用大约50 μm到大约3
mm的预定距离,0.5 mm是一个示例。
动元件;轴向止挡件,其被构造成限制轴承的外座圈的纵向轴向位移;以及轴承保持架限位
器,其位于轴承保持架下方并被构造成使得在外座圈沿限位器的方向的最大纵向轴向位移
极限处,该轴承保持架限位器与轴承保持架未接合。
隔。所述失效构型的特征在于由于轴承保持架相对于外座圈沿限位器的方向的纵向轴向位
移而使轴承保持架错位。优选地,滚动元件各自与轴承的内座圈和外座圈两者保持滚动、滑
动接合。附加地或替代地,限位器在一定程度上限制轴承保持架相对于外座圈的轴向位移,
使得轴承保持架且优选地内座圈保持可旋转,优选地,其中,轴承保持架的旋转轴线保持与
真空泵的转子轴和/或内座圈的旋转轴线基本上同轴。
附图说明
具体实施方式
母(10)更换为根据本发明的包括轴承保持架限位器(11)的轴承固定螺母(12),来引入轴承
保持架限位器(11)。螺母(12)通常是带开孔的和/或带齿的(castellated),以便允许油从
轴承中排掉。
(20、21、22)。在失效构型中,正是制动表面(20、21、22)接合轴承保持架。所图示的轴承固定
螺母是单个的金属整体结构;然而,制动表面可呈涂层的形式,例如聚合物或陶瓷涂层。如
图2中所示,在所图示的操作布置中,制动表面(20)位于与内座圈(2)和外座圈(5)两者相交
的平面中,并且该平面与叶轮轴的轴线(A)基本上相切。
正常使用期间的向上方向。内座圈(2)和轴承保持架的旋转轴线与轴线(A)基本上同轴。所
图示的轴承包括一系列滚珠(6),通常为大约6个到12个,这些滚珠位于轴承保持架(7)内。
在正常使用中,轴承保持架(7)维持滚珠(6)的周向均匀的间隔。通常,维持滚珠的基本上均
匀的间隔使轴承保持架和内座圈与轴线A维持基本上同轴对准。轴承保持架(7)可以例如是
卡扣配合式Torlon®带齿圆环。所图示的滚珠轴承(1)以及具有形成为一体的轴承保持架
限位器(11)的轴承固定螺母(12)形成了用于涡轮分子泵的滚动元件转子轴承系统(23)。
(11)将不接合轴承保持架(7)。图2示出了针对轴承保持架限位器(11)的操作布置。
保持架限位器(11)可布置成使得该轴承保持架限位器在其最向下的操作位置处与轴承保
持架(7)沿轴向方向间隔50 μm或更多。通常,该间隔为大约50 μm到大约3 mm,0.5 mm是一
个示例。优选地,该间隔不大于滚动元件的深度的一半,例如不大于滚珠深度的一半。
(1)脱出所致。在此类失效构型中,轴承保持架限位器(11)可防止轴承保持架(7)从轴承(1)
完全脱出并维持轴承滚珠(6)的周向间隔,优选地维持轴承滚珠(6)的周向均匀的间隔。通
过维持轴承滚珠(6)的间隔,可维持叶轮轴的轴向对准,从而防止泵的转子接触其定子并由
此避免灾难性失效。如果在达到失效构型的时候真空泵(4)正在运行,则可听到的噪声或振
动变化将警告用户,从而使得泵(4)能够以受控的方式停止。由此,轴承保持架限位器(11)
使得轴承(1)能够安全地失效。轴承(1)将失效,且将需要通常与轴承保持架限位器(11)一
起被更换;然而,真空泵(4)和用户的仪器(未示出)可在很大程度上不受失效的影响。
布置中,轴承保持架限位器(11)与轴承保持架(7)轴向间隔的距离足以使得除非轴承保持
架(7)已变得相对于外座圈(5)向下轴向移位(例如,在失效构型中),否则轴承保持架限位
器(11)将不接合轴承保持架(7)。
架(7)轴向间隔的距离足以使得除非轴承保持架(7)已变得相对于外座圈(5)向下轴向移
位,否则轴承保持架限位器(11)将不接合轴承保持架。
的。
位器(11)可在保持架(7)脱出时有助于将该保持架上的磨损降至最低。技术人员将能够选
择是静态的还是旋转的限位器(11)对于特定的轴承(1)和/或真空泵(4)最有利。