申请日2018.08.20
公开(公告)日2018.11.09
IPC分类号F16C32/04; C02F11/12
摘要
本发明涉及一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，包括外部框架以及安装在外部框架上的螺旋压滤机构、位于螺旋压滤机构出口侧的驱动机构、位于主轴两端的磁悬浮机构和用于保护主轴的辅助保护机构;所述螺旋压滤机构包括主轴、螺旋叶片、动静环和背压板，所述驱动机构包括装入式电动机的发电机转子与装入式电动机定子，所述磁悬浮机构采用主动式磁悬浮轴承AMB结构，包括左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承，所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承均由转子和第一定子组成，所述轴向磁悬浮轴承由推力盘和第二定子组成，所述辅助保护机构由左辅助保护轴承和右辅助保护轴承组成，本发明结构简单，构思新颖，成本低廉。
权利要求书
1.一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：包括外部框架以及安装在外部框架上的螺旋压滤机构、位于螺旋压滤机构出口侧的驱动机构、位于主轴两端的磁悬浮机构和用于保护主轴的辅助保护机构;
所述螺旋压滤机构包括主轴、螺旋叶片、动静环和背压板，所述主轴为一个整体杆件，自左向右其上依次套有左辅助保护轴承、左径向磁悬浮轴承、变距螺杆、发电机转子、轴向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承和右辅助保护轴承，所述螺旋叶片焊接于所述主轴的变距螺杆部分，所述变距螺杆部分具有的导程角为15度，螺距朝出口侧分三级依次减小;所述动静环包括动环、静环和四个固定杆，动环与静环交替布置，所述动环与所述螺杆叶片采用内周接触方式套在所述变距螺杆外，所述静环由所述四根固定杆固定于外部框架上，所述动环被夹在两个静环之间，并可以相对于静环产生一定位移的错动，所述背压板位于出口侧，通过螺栓螺母与所述外部框架连接，并与出口留有间隙保证出泥压力;
所述驱动机构包括装入式电动机的发电机转子与装入式电动机定子，所述装入式电动机的发电机转子固定于所述主轴上，所述装入式电动机定子固定于所述外部框架;
所述磁悬浮机构采用主动式磁悬浮轴承AMB结构，包括左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承，所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承均由转子和第一定子组成，所述转子由压紧的圆环形硅钢片叠加而成，两端由压板压紧并固定，所述第一定子由八极结构的硅钢片同样叠压而成，所述每个八极结构的硅钢片分别缠绕有电磁线圈，所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承分别位于主轴两端，所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承的定子固定于外部框架上;所述轴向磁悬浮轴承由推力盘和第二定子组成，所述推力盘与所述主轴之间过盈配合，所述第二定子由一对定子铁芯和第三电磁线圈组成，所述轴向磁悬浮轴承位于所述发电机转子外侧，所述轴向磁悬浮轴承的第二定子固定于外部框架上;
所述辅助保护机构由左辅助保护轴承和右辅助保护轴承组成，左辅助保护轴承和右辅助保护轴承均为角接触球轴承，所述角接触球轴承的外圈与轴承支座过盈配合，角接触球轴承的内圈与主轴在工作时保持一段间隙，保护角接触球轴承的内圈与主轴的间隙小于左径向磁悬浮轴承或右径向磙悬浮轴承的定子和转子之间的径向间隙，保护角接触球轴承的内圈与主轴204轴肩端面的间隙小于轴向磁悬浮轴承的定子和转子之间的轴向间隙，在突然断电或磁悬浮失控时起到对所述主轴的安全保护作用。
2.根据权利要求1所述的一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承均通过锁紧螺母固定于主轴上。
3.根据权利要求1所述的一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：所述发电机转子通过锁紧螺母固定于主轴上。
4.根据权利要求1所述的一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：所述轴承磁悬浮轴承通过锁紧螺母固定于主轴上。
5.根据权利要求1所述的一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：发电机转子、左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承推力盘的内径尺寸相同。
6.根据权利要求1所述的一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：所述驱动机构位于螺旋压滤机构出口侧且位于主轴的中部，使主轴上应力分布均匀;所述磁悬浮机构位于主轴两端，起到两端支承并悬浮的作用;所述辅助保护机构位于主轴两端最外侧，便于维护时进行润滑，且阶梯轴末端可使磁浮轴承与角接触轴承尺寸较小，降低制造成本。
7.根据权利要求1所述的一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：所述外部框架底部与底座固定，方便安装调试与维修。
8.根据权利要求1所述的一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：所述装入式发电机装于电机支架上，电机支架和第一压盖采用一端压紧固定，另一端露出安装的方式安装。
9.根据权利要求1所述的一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，其特征在于：所述左径向磁轴承和右径向磁轴承均安装于轴向磁轴承支座上，所述轴向磁轴承支座与第二压盖之间采用一端压紧固定，另一端露出安装的方式安装。
说明书
一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置
技术领域
本发明涉及一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置。
背景技术
近年来，随着人们环保意识逐渐提高，污泥处理技术日益为人们所重视，各国都在投入重金研发新技术，争取找到更经济、更合理的污泥处理方案。污泥处理市场未来几年具有广阔的发展前景。
叠螺式脱水机是一种新型的螺旋挤压过滤机，由于其易分离、不易堵塞的特点，目前已广泛应用在市政污水处理及工业废水处理、石油化工、医药、纺织、冶金、食品饮料、矿山等众多领域。随着各种新材料与控制技术的发展，国内一些公司也在原有基础上进行了一些创新、改进，如针对螺旋轴的改进、双轴结构、行业专用机型等，但仍限制于传统的机械结构，机构磨损严重且污泥的脱水效果不能满足更高要求。
磁悬浮轴承技术是一种发展成熟的机电一体化技术，由于其无接触、无磨损、高精度、高速度、能耗低、无需润滑和密封等特点, 磁悬浮轴承被越来越多的应用于离心机、鼓风机、压缩机、燃气轮机等传统旋转机械，在航空航天、能源交通、石油化工、食品卫生、城市污水处理等行业具有广泛的应用前景。国内也还未有针对叠螺式污泥脱水机的磁悬浮设备。
发明内容
为了克服现有叠螺式污泥脱水机的机构磨损严重，起动力矩大，污泥脱水效果不能满足更高要求等问题，本发明的目的在于提供一种将磁悬浮轴承代替传统机械轴承支承应用于叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，可以有效提高其整体性能：包括大幅度提高压滤工作扭矩，简化轴承润滑系统，抑制过大振动，降低摩擦能耗等。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种叠螺污泥脱水机的磁悬浮驱动装置，包括外部框架以及安装在外部框架上的螺旋压滤机构、位于螺旋压滤机构出口侧的驱动机构、位于主轴两端的磁悬浮机构和用于保护主轴的辅助保护机构;
所述螺旋压滤机构包括主轴、螺旋叶片、动静环和背压板，所述主轴为一个整体杆件，自左向右其上依次套有左辅助保护轴承、左径向磁悬浮轴承、变距螺杆、发电机转子、轴向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承和右辅助保护轴承，所述螺旋叶片焊接于所述主轴的变距螺杆部分，所述变距螺杆部分具有的导程角为15度，螺距朝出口侧分三级依次减小;所述动静环包括动环、静环和四个固定杆，动环与静环交替布置，所述动环与所述螺杆叶片采用内周接触方式套在所述变距螺杆外，所述静环由所述四根固定杆固定于外部框架上，所述动环被夹在两个静环之间，并可以相对于静环产生一定位移的错动，所述背压板位于出口侧，通过螺栓螺母与所述外部框架连接，并与出口留有间隙保证出泥压力;
所述驱动机构包括装入式电动机的发电机转子与装入式电动机定子，所述装入式电动机的发电机转子固定于所述主轴上，所述装入式电动机定子固定于所述外部框架;
所述磁悬浮机构采用主动式磁悬浮轴承AMB结构，包括左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承，所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承均由转子和第一定子组成，所述转子由压紧的圆环形硅钢片叠加而成，两端由压板压紧并固定，所述第一定子由八极结构的硅钢片同样叠压而成，所述每个八极结构的硅钢片分别缠绕有电磁线圈，所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承分别位于主轴两端，所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承的定子固定于外部框架上;所述轴向磁悬浮轴承由推力盘和第二定子组成，所述推力盘与所述主轴之间过盈配合，所述第二定子由一对定子铁芯和第三电磁线圈组成，所述轴向磁悬浮轴承位于所述发电机转子外侧，所述轴向磁悬浮轴承的第二定子固定于外部框架上;
所述辅助保护机构由左辅助保护轴承和右辅助保护轴承组成，左辅助保护轴承和右辅助保护轴承均为角接触球轴承，所述角接触球轴承的外圈与轴承支座过盈配合，角接触球轴承的内圈与主轴在工作时保持一段间隙，保护角接触球轴承的内圈与主轴的间隙小于左径向磁悬浮轴承或右径向磙悬浮轴承的定子和转子之间的径向间隙，保护角接触球轴承的内圈与主轴204轴肩端面的间隙小于轴向磁悬浮轴承的定子和转子之间的轴向间隙，在突然断电或磁悬浮失控时起到对所述主轴的安全保护作用。
本发明中，所述左径向磁悬浮轴承和右径向磁悬浮轴承均通过锁紧螺母固定于主轴上。
本发明中，所述发电机转子通过锁紧螺母固定于主轴上。
本发明中，所述轴承磁悬浮轴承通过锁紧螺母固定于主轴上。
本发明中，发电机转子、左径向磁悬浮轴承的转子、右径向磁悬浮轴承的转子、轴向磁悬浮轴承推力盘的内径尺寸相同。
本发明中，所述驱动机构位于螺旋压滤机构出口侧且位于主轴的中部，使主轴上应力分布均匀;所述磁悬浮机构位于主轴两端，起到两端支承并悬浮的作用;所述辅助保护机构位于主轴两端最外侧，便于维护时进行润滑，且阶梯轴末端可使磁浮轴承与角接触轴承尺寸较小，降低制造成本。
本发明中，所述外部框架底部与底座固定，方便安装调试与维修。
本发明中，所述装入式发电机装于电机支架上，电机支架和第一压盖采用一端压紧固定，另一端露出安装的方式安装。
本发明中，所述左径向磁轴承和右径向磁轴承均安装于轴向磁轴承支座上，所述轴向磁轴承支座与第二压盖之间采用一端压紧固定，另一端露出安装的方式安装。
本发明的有益效果在于：
一、采用了磁悬浮轴承代替传统机械轴承支承，有效提高驱动装置的整体性能，大幅度提高压滤工作扭矩，简化轴承润滑系统，抑制过大振动，降低摩擦能耗;
二、采用了新的驱动装置分布，减小了主轴较长时会产生的振动，避免了位于主轴末端进行驱动的弊端，使主轴上应力分布均匀;
三、辅助保护机构设置于主轴两端最外侧，便于维护时进行润滑，且阶梯轴末端可使磁浮轴承与角接触轴承尺寸较小，降低制造成本;
四、外部框架采用多个支架与同一底座分别固定，可调节支架间距，方便安装调试与维修;
五、采用了“一体化主轴”设计，主轴为一个整体杆件，避免了各轴分段设计时连接处应力较大易受磨损的问题，且使主轴长度减小，结构更加紧凑;
六、发电机转子、左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承推力盘的内径尺寸相同，可采用通用尺寸的锁紧螺母206与主轴固定，既易于维修更换，又可减少库存备件数量;
七、装入式电动机、径向磁轴承均采用了半开放式安装(一端压紧固定，另一端露出安装)，提高了装置的散热性能，避免装置过热使电机与磁悬浮轴承工作效率降低甚至损坏。
