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Die Erfindung betrifft eine magnetische Lagerung einer
Rotorwelle gegen einen Stator unter Verwendung eines Hoch-Tc-
Supraleiters mit einem an der Rotorwelle drehfest
angeordneten ersten Lagerteil, umfassend eine Anordnung von
nebeneinander angeordneten permanentmagnetischen Elementen mit
dazwischen angeordneten Flussführungselementen, und einem am
Stator vorgesehenen zweiten Lagerteil, umfassend eine Struktur
aus supraleitendem Hoch-Tc-Material, wobei die Lagerteile
über einen Lagerspalt voneinander getrennt sind.
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Derartige magnetische Lagerungen dienen zur weitgehend
verlustfreien Lagerung einer Rotorwelle gegen einen Stator. Eine
denkbare Anwendung ist z. B. die Lagerung einer Motorwelle.
Beim Betrieb eines solchen magnetischen Lagers wird der
Supraleiter beispielsweise unter Verwendung von flüssigem
Stickstoff oder mit einer Kältemaschine auf eine Temperatur von
ca. 77 K oder tiefer gekühlt. Auch die auf der Rotorwelle
vorgesehenen permanentmagnetischen Elemente und die
Flussführungselemente der rotorwellenseitigen Anordnung werden über
den geringen Abstand zur supraleitenden Struktur auf
Temperaturen von ca. 77 K abgekühlt, der beide Anordnungen
beabstandete Lagerspalt hat eine Breite von lediglich ca. 1,5 mm.
Wenn nun Umgebungsluft ungehindert zum Lagerspalt Zutritt
hat, so wird die in der Umgebungsluft enthaltende
Luftfeuchtigkeit aus der Luft im Lagerspalt an den kalten Lagerteilen
ausfrieren und wird somit der Lagerspalt durch Eis verengt
werden. Im Laufe der Zeit friert so der Lagerspalt zu.
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Um dem zu begegnen, ist es bekannt, beispielsweise trockenen
gasförmigen Stickstoff in den Lagerspalt einzuleiten. Die
hierdurch verursachte Durchströmung oder Durchspülung des
Lagerspalts mit trockenem Stickstoff verhindert das Eindringen
von feuchter Luft in den Lagerspalt. Nachteilig hierbei
jedoch sind der relativ hohe apparative Aufwand sowie der
Verbrauch an Spülgas.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine
demgegenüber verbesserte Lagerung anzugeben, die einer Eisbildung
vorbeugt.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Lagerung der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass
Dichtmittel zum Abdichten des Lagerspalts gegen ein Eindringen von
Umgebungsluft vorgesehen sind, die mit dem Stator verbundene
Dichtungsteile und mit der Rotorwelle verbundene
Dichtungsteile umfassen und auch eine Bewegung des ersten Lagerteils
bezüglich des zweiten Lagerteils in radialer Richtung bei
gleichzeitig beibehaltener Abdichtung zulassen, wobei die
statorseitigen Dichtungsteile jeweils an einem eine
hinreichende Elastizität aufweisenden Abschnitt eines
Statorgehäuses gehaltert sind.
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Die Erfindung schlägt vor, bei einer Lagerung eine echte
Abdichtung des Lagerspalts unter Verwendung geeigneter
Dichtmittel vorzunehmen, um auf diese Weise ein Eindringen von
Umgebungsluft in den Lagerspalt von Haus aus zu verhindern. Die
Dichtmittel sind erfindungsgemäß jedoch derart beschaffen,
dass sie nicht nur eine geringfügige Bewegung der beiden
Lagerteile in axialer Richtung relativ zueinander zulassen,
sondern dass auch eine hinreichende relative Auslenkung der
beiden Lagerteile in radialer Richtung ohne
Abdichtungsverluste ermöglicht ist. Bei einer magnetischen Lagerung der in
Rede stehenden Art ist es nämlich nach der Montage sämtlicher
Komponenten zur "Inbetriebnahme" der Lagerung erforderlich,
die Rotorwelle und damit das erste Lagerteil anzuheben und
zum zweiten, statorseitig vorgesehenen und feststehenden
Lagerteil zu bewegen, wobei beide Lagerteile sich sogar
berühren können. Dabei ist die Rotorwelle um maximal die Breite
des Lagerspalts, also ca. 1,5 mm anzuheben. Nach Erreichen
des supraleitenden Zustands bei hinreichender Abkühlung
können in der supraleitenden Struktur Ströme verlustfrei
fließen. Das Absenken der Rotorwelle aufgrund des Eigengewichts
induziert in der supraleitenden Struktur, bedingt durch die
benachbarten permanentmagnetischen Elemente, Ströme. Die
Wechselwirkung des so erzeugten Magnetfelds mit dem Feld der
Permanentmagneten trägt die Rotorwelle berührungsfrei. Damit
bei dieser zwingend vorzunehmenden Handlung vermieden wird,
dass Umgebungsluft eindringt und so die eingangs genannten
Nachteile entstehen können, sind die verwendeten Dichtmittel
derart ausgebildet, dass sie diese Bewegung zulassen bzw.
kompensieren, wobei sie dabei ihre Dichteigenschaften jedoch
nicht verlieren. Dies wird auch durch die Maßnahme
unterstützt, dass die statorseitigen Dichtungsteile jeweils an
einem elastischen Abschnitt des Statorgehäuses angebracht sind.
Der elastische Abschnitt kann dabei ein integrierter Teil des
Statorgehäuses oder ein an dieses Gehäuse angesetzter Teil
sein. Bei dem erfindungsgemäß ausgeführten Lager ist also die
erforderliche Bewegbarkeit der Dichtelemente über einen
entsprechenden elastischen und damit bewegbaren oder
verformbaren Lager- oder Halteabschnitt für die Dichtelemente am
Statorgehäuse realisiert.
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Vorzugsweise können die Dichtmittel bzw. deren Dichtungsteile
als ring- oder ringscheibenförmige Dichtelemente ausgebildet
sein, die entweder direkt zur Rotorwelle hin abdichten, oder
aber zum ersten Lagerteil, welches drehfest auf der
Rotorwelle befestigt ist. Auf der anderen Seite dichten die
Dichtmittel natürlich zum Stator oder zum zweiten Lagerteil hin ab.
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Gemäß einer weiteren Erfindungsausgestaltung kann vorgesehen
sein, dass die ring- oder ringscheibenförmigen Dichtelemente
eine hinreichende, die Bewegung des ersten Lagerteils
bezüglich des zweiten Lagerteils zulassende Eigenelastizität
aufweisen. Das heißt, die verwendeten Dichtelemente können ohne
Verlust ihrer Dichteigenschaften im Rahmen der sehr kurzen
Bewegung verformt werden.
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Darüber hinaus kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass am
Statorgehäuse beidseits des Lagerspalts jeweils ein im
Wesentlichen parallel zur Rotorwelle verlaufender, auf Grund der z. B.
ring- oder ringscheibenförmigen Ausführung der Dichtungsteile
im Wesentlichen rohrförmige elastischer Gehäuseabschnitt
vorgesehen ist. Dieser Abschnitt kann beispielsweise in Form
eines Wellrohr- oder eines Wellschlauchabschnitts, also
faltenbalgartig ausgebildet sein. Wichtig ist in jedem Fall, dass
er eine bezogen auf die Rotorwelle radiale Elastizität und
Bewegbarkeit aufweist. Die den Wellrohr- oder
Wellschlauchabschnitt konzentrisch durchsetzende Rotorwelle sowie die
konzentrisch angeordneten ringförmigen Dichtmittel, die zur
Rotorwelle bzw. zum ersten Lagerteil einerseits und zum
Wellrohr- oder Wellschlauchabschnitt andererseits abdichten,
können so ohne Probleme angehoben werden, wobei sich hierbei
lediglich der Wellrohr- oder Wellschlauchabschnitt leicht
verbiegt. Die Abdichtung über die Dichtmittel geht hierbei nicht
verloren.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen
sein, dass wenigstens eine Zuleitung für ein Spülgas in dem
Bereich des Lagerspalts vorgesehen ist. Diese Zuleitung kann
dann zweckmäßig sein, wenn es sich bei den verwendeten
Dichtmitteln nicht um hermetisch abdichtende Dichtmittel handelt,
sondern um solche, die eine minimale Undichtigkeit aufweisen.
Das Spülgas dient in diesem Fall lediglich dazu, von Zeit zu
Zeit, also intermittierend den Lagerspalt kurz zu spülen, da
aufgrund der Dichtmittel verhindert wird, dass allzu viel
feuchte Umgebungsluft eindringt, so dass der Anstieg des
Feuchtegehalts im Lagerspalt bezogen auf die Zeit sehr gering
ist, weshalb eine nur ab und zu erfolgende Spülung
ausreichend ist. Dabei sollte zweckmäßigerweise als Spülgas ein
trockenes Gas, beispielsweise trockener Stickstoff oder
trockene Luft verwendet werden. Die Zuleitung für ein Spülgas
ist aber auch dann von Vorteil, wenn hermetische Dichtmittel
zum Einsatz kommen. Denn mit zunehmender Abkühlung wird auch
die im Lagerspalt vorhandene Luft stark abgekühlt, so dass in
diesem Bereich ein Unterdruck entsteht, der über einen kurzen
Druckausgleich ausgeglichen werden kann. Dies kann durch
kurzzeitiges Öffnen und sofortiges Schließen der
Spülgaszufuhr erfolgen, wobei in diesem Fall sogar Umgebungsluft zum
Druckausgleich verwendet werden kann, da die zum
Druckausgleich erforderliche Menge sehr gering ist und infolgedessen
der Feuchteanteil im Lagerspalt auch bei einem Druckausgleich
mit Umgebungsluft sehr niedrig ist, so dass ein Zufrieren
nicht möglich ist. Ein Vorteil dieses Druckausgleichs liegt
insbesondere darin, dass die verwendeten Dichtmittel keiner
aus einem Unterdruck im Lagerspalt resultierenden
Druckdifferenz standhalten müssen, sondern lediglich ihre eigene
Dichtwirkung erfüllen und das Eindringen und die Durchströmung des
Lagerspalts mit feuchter Raumluft verhindern müssen.
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Als Dichtmittel oder Dichtelemente können erfindungsgemäß
alle dem Fachmann bekannten Dichtungen verwendet werden.
Zweckmäßig sind dabei Lamellendichtringe, Labyrinthdichtringe,
Simmerringe oder Ferrofluiddichtungen.
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Eine Ferrofluiddichtung, die eine Bewegung der beiden
Lagerteile zueinander zulässt, zeichnet sich erfindungsgemäß
dadurch aus, dass sie einen ersten, statorseitigen
Dichtungsteil und einen zweiten, rotorwellenseitigen Dichtungsteil
aufweist, wobei jeder Dichtungsteil ein ringförmiges
permanentmagnetisches Element mit zugeordnetem ring- oder
ringscheibenförmigen Flussführungselement umfasst, wobei im
Luftspalt zwischen den einander gegenüberliegenden
Flussführungselementen das Ferrofluid eingeschlossen ist, und wobei beide
Anordnungen bei einer Bewegung der Rotorwelle bezüglich des
Stators gegeneinander unter Beibehaltung des Einschlusses des
Ferrofluids verschiebbar sind. Diese Ferrofluiddichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass ihre Komponenten ringförmig
ausgeführt sind und radial bezüglich der Rotorwelle abstehen;
das heißt, die entsprechenden ringförmigen Komponenten sind
axial hintereinander angeordnet. Diese Anordnung lässt mit
besonderem Vorteil eine Verschiebung der beiden Lagerteile
bezüglich einander zu, wobei das die Dichtung bewirkende
Ferrofluid nach wie vor eingeschlossen bleibt. Die
permanentmagnetischen Elemente und die Flussführungselemente beider
Dichtungsteile weisen jeweils im Wesentlichen gleiche Innen- und
Außendurchmesser auf. Dabei sollte die Breite der den
Luftspalt begrenzenden Überlappungsfläche der
Flussführungselemente hinreichend groß sein, dass bei einer maximalen
Verschiebung der Anordnungen zueinander unter Berücksichtigung
der Elastizität des Gehäuseabschnitts eine den Einschluss des
gesamten Ferrofluids gewährleistende Mindestüberlappung
verbleibt. Die Breite des Überlappungsbereiches der
Flussführungselemente, die quasi axial gesehen spiegelsymmetrisch
zueinander angeordnet sind, ist derart bemessen, dass auch bei
einer Verschiebung sie sich im maximalen Verschiebebereich
nach wie vor soweit überlappen, dass sichergestellt ist, dass
das Ferrofluid eingeschlossen bleibt, so dass die
Dichtwirkung bestehen bleibt.
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Damit vermieden wird, dass die beiden Lagerteile der
erfindungsgemäßen Ferrofluiddichtung sich aufgrund der
magnetischen Eigenschaften einander annähern ist, zweckmäßigerweise
wenigstens ein Abstandshalter vorgesehen, mittels dem beide
Anordnungen auch bei einer Verschiebung bezüglich einander
beabstandet sind. Dieser Abstandshalter kann beispielsweise
ein kraftschlüssiges, eine Rotation der beiden Dichtungsteile
bezüglich einander ermöglichendes Lager sein, das einen mit
einer Rückstellkraft beaufschlagten Lagerring umfasst,
mittels dem beide Dichtungsteile voneinander weggedrückt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus den im folgenden Ausführungsbeispielen sowie
anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen
magnetischen Lagerung einer ersten Ausführungsform,
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Fig. 2 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen
magnetischen Lagerung einer zweiten Ausführungsform, und
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Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines
Ferrofluidlagers.
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Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße magnetische Lagerung 1
einer ersten Ausführungsform. An einer Rotorwelle 2, z. B.
einer Motorwelle ist ein erstes Lagerteil 3, umfassend
mehrere permanentmagnetische Elemente 4 mit zwischengeordneten
Flussführungsstücken 5, die auf einem rohrförmigen Träger 6
angeordnet sind, drehfest beispielsweise über eine nicht
gezeigte Madenschraube oder dergleichen befestigt. Die
permanentmagnetischen Elemente und die Flussführungselemente sind
über Endstücke 7 in ihrer Lage fixiert. In einem
Statorgehäuse 8 ist ein zweites Lagerteil 9, umfassend eine
supraleitende Struktur 10 aus einem Hoch-Tc-Supraleitermaterial (z. B.
YBCO), lagefest angeordnet. Die supraleitende Struktur wird
mittels eines Kaltkopfes 11 über einen Wärmebus 12 auf eine
Temperatur von ca. 77 K gekühlt. Der Innenraum 13 des
Statorgehäuses kann mit einem Isolationsmaterial, beispielsweise
einem Isolationsschaum gefüllt oder aber als Vakuumraum
ausgebildet sein.
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Die beiden Lagerteile 3 und 9 sind über einen schmalen
Lagerspalt 14 voneinander getrennt. Nach Inbetriebnahme der
magnetischen Lagerung umgibt der ringförmige Lagerspalt 14 das
erste Lagerteil 3 allseitig, das heißt die Rotorwelle 2 bzw.
das Lagerteil 3 schwebt in der supraleitenden Struktur 10,
sie berühren einander nicht. Die Breite des ringförmigen
Lagerspalts 14 liegt zwischen 1-2 mm, normalerweise bei ca.
1,5, mm, wobei die genaue Abmessung natürlich abhängig von
der Größe der Lagerung ist.
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Da auf Grund der extremen Kühlung der supraleitenden Struktur
10 auch die gegenüberliegende Anordnung aus
permanentmagnetischen Elementen 4 und Flussführungselementen 5 und natürlich
auch die im Lagerspalt 14 vorhandene Luft entsprechend
gekühlt wird, kann es bei vorhandener Luftfeuchte im Lagerspalt
14 zu einem Ausfrieren der Feuchte und damit einer Vereisung
des Lagerspalts mit zunehmender Betriebsdauer kommen. Um dem
entgegenzuwirken, sind beidseitig des Lagerspalts 14 zwei
Dichtmittel 15 vorgesehen, bei denen es sich um
unterschiedliche Dichtungstypen handeln kann. Beispielsweise können die
Dichtmittel als Ferrofluiddichtung 16 ausgeführt sein, wie in
dem linken Bildteil dargestellt; eine andere Ausführungsform
ist eine Dichtung in Form einer Labyrinth- oder
Lamellendichtung 17, wie im rechten Bildteil dargestellt ist. Jede
Dichtung ist ringförmig bzw. rotationssymmetrisch. Wie Fig. 1
zeigt, ist jede ringförmige Dichtung in einem elastischen
Gehäuseabschnitt 18 aufgenommen, bei dem es sich im gezeigten
Beispiel um einen Wellrohr- oder Wellschlauchabschnitt 19
handelt, der ebenfalls axialsymmetrisch angeordnet ist und
die Dichtungen randseitig aufnimmt. Der Wellrohr- oder
Wellschlauchabschnitt 19 ist hinreichend flexibel, das heißt, er
ist imstande, entsprechende Bewegungen der Rotorwelle 2
nachzuvollziehen und mitzumachen. Die jeweiligen ringförmigen
Dichtmittel sind an dem elastischen Gehäuseabschnitt 18 dicht
befestigt, das heißt, sie dichten nach oben hin zu diesem
Abschnitt ab. Mit ihrem unteren Dichtende, also an ihrer
Innenwandung oder am Innendurchmesser, dichten sie zu dem Träger 6
des ersten Lagerteils 3 hin ab, wobei der Träger 6
drehbeweglich bezüglich der feststehenden Dichtungen ist. Ersichtlich
wird der Luftspalt 14 beidseitig über die Dichtmittel 15
vollständig nach außen hin abgedichtet. Dabei sind der
statorseitige Dichtungsteil mit 15a und der rotorwellenseitige
Dichtungsteil mit 15b bezeichnet.
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Wie Fig. 1 ferner im unteren Bildteil zeigt, ist eine
Zuleitung 20 für ein Spülgas, beispielsweise Stickstoff oder
dergleichen vorgesehen, über die das Spülgas in dem Bereich des
Luftspalts 14 und in den Bereich zwischen die Dichtmittel 15
gespült werden kann. Hierüber ist eine intermittierende
Spülung des Luftspalts mit einem feuchtefreien Spülgas möglich.
Das Spülgas kann über die Dichtmittel wieder austreten.
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Soll nun nach der Montage die magnetische Lagerung in Betrieb
genommen werden, so ist es erforderlich, die Rotorwelle 2
samt dem ersten Lagerteil 3 anzuheben, so dass das erste
Lagerteil 3 beispielsweise mit seinem oberen Ende näher an die
supraleitende Struktur, gegebenenfalls bis zur Berührung
geführt wird. Der Bewegungsweg beträgt abhängig von der Breite
des resultierenden Lagerspalts ebenfalls zwischen 1-2 mm.
Die supraleitende Struktur 10 wird gekühlt. Nach Erreichen
der Sprungtemperatur geht die supraleitende Struktur von
ihrem bis dahin gegebenen normalleitenden Zustand in den
supraleitenden Zustand über, wonach induzierte Ströme quasi
verlustfrei fließen können. Durch das Absenken der Welle werden
aufgrund der Anordnung der permanentmagnetischen Elemente und
der resultierenden Magnetfelder Ströme in der supraleitenden
Struktur 10 induziert. Die induzierten Ströme erzeugen
ihrerseits ein Magnetfeld, das dem Magnetfeld der
permanentmagnetischen Elemente entgegensteht und mithin die Rotorwelle 2,
die somit frei in der supraleitenden Struktur 10 schwebt,
trägt.
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Aufgrund der Aufnahme der Dichtmittel 15 in den elastischen
Gehäuseabschnitten 18 werden die Dichtmittel 15 bei der
Bewegung der Welle mitbewegt und der elastische Gehäuseabschnitt
18 etwas verformt, beispielsweise etwas nach oben gebogen,
wobei die Verbiegung in radialer Richtung maximal dem
entsprechenden Bewegungsweg der Rotorwelle 2 entspricht. Das
heißt, die Dichtwirkung der Dichtmittel 15 bleibt auch
während der Wellenbewegung zum Anheben oder Absenken bestehen.
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Bei den verwendeten Dichtmitteln kann es sich um solche
handeln, die hermetisch abdichten; das heißt, es ist über die
Dichtmittel kein Gasaustausch zwischen dem Bereich innerhalb
der magnetischen Lagerung und der Umgebung möglich. In einem
solchen Fall kann auf die Verwendung der Zuleitung 20 und den
Einsatz des Spülgases verzichtet werden. Gleichwohl ist auch
in diesem Fall eine derartige Ausbildung zweckmäßig, da beim
Abkühlen der zwischen den Dichtmitteln 15 vorhandenen
Restluft ein Unterdruck entsteht, der auf die Dichtmittel 15
wirkt. Über die Zuleitung 20 kann so durch kurzzeitiges
Öffnen und Schließen ein Druckausgleich vorgenommen werden, so
dass die Dichtmittel 15 keiner Druckdifferenz standhalten
müssen, sondern nur das Eindringen von Raum- oder
Umgebungsluft in den Bereich zum Lagerspalt 14 verhindern müssen.
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Falls es sich bei den Dichtmitteln 15 um solche handelt, die
nicht hermetisch abdichten, ist über die Zuleitung 20 eine
intermittierende Zufuhr von Spülgas möglich, um den
Lagerspalt 14 bzw. den Innenraum zwischen den Dichtmitteln 15 von
Zeit zu Zeit mit feuchtefreier Luft zu durchspülen. Ein
Eindringen von feuchter Umgebungsluft wird über die Dichtmittel
15 weitestgehend vermieden bzw. soweit unterbunden, dass der
Feuchtegehalt mit der Betriebsdauer nur sehr langsam
ansteigt, so dass ein Durchspülen in relativ großzügigen
Abständen ohne der Gefahr einer Vereisung möglich ist.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen magnetischen Lagerung 21. Auch hier ist an der
Rotorwelle 22 ein erstes Lagerteil 23, umfassend mehrere auf einem
rohrartigen Träger 24 angeordnete permanentmagnetische
Elemente 25 mit zwischengeordneten Flussführungselementen 26,
vorgesehen, wobei am rohrartigen Träger 24 eine mit einem
Isolationsmaterial 27 gefüllte Kammer vorgesehen ist, über
die ein Wärmedurchtritt von der auf Raumtemperatur
befindlichen Rotorwelle zu den permanentmagnetischen Elementen und
den Flussführungselementen vermieden wird. Das erste
Lagerteil 23 weist ferner eine beidseitige Schaumstoff-Isolation
28 auf.
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In einem Statorgehäuse 29 ist ein zweites Lagerteil 30,
umfassend eine supraleitende Struktur 31, vorgesehen, die in
einem mit flüssigen Stickstoff gefüllten Kryobehälter 32angeordnet ist, der über Zu- und Abführleitungen 33, 34 mit
flüssigem Stickstoff gefüllt werden kann. Das erste Lagerteil
bzw. der Kryobehälter 32 ist in einer Schaumstoff-Isolation
35 aufgenommen.
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Auch hier sind die beiden Lagerteile 23, 30 über einen
schmalen Lagerspalt 36 voneinander getrennt. Zur Abdichtung des
Lagerspalts nach außen sind auch hier Dichtmittel 37
vorgesehen, wobei es sich bei diesen um eine Ferrofluiddichtung 38
handelt. Deren erster Dichtungsteil 39 ist statorseitig mit
dem Statorgehäuse 29 verbunden und umfasst ein ring- bzw.
scheibenringförmiges permanentmagnetisches Element 41 und ein
mit diesem verbundenes Flussführungselement 42, was ebenfalls
ring- bzw. scheibenringförmig ausgebildet ist. Beide stehen
bezogen auf die Rotorwelle radial ab; am Flussführungselement
ist ein randseitiger axialer Vorsprung vorgesehen. Der zweite
Dichtungsteil 40 ist an einem rotorwellenseitigen, radial
abstehenden Bund 43 befestigt und umfasst ebenfalls ein
ringförmiges permanentmagnetisches Element 44 und ein
Flussführungselement 45, die die gleichen Bemaßungen haben wie die
Teile des ersten Dichtungselements, so dass die
permanentmagnetischen Elemente 41, 44 einander direkt gegenüberstehen.
Entsprechendes gilt für die Flussführungselemente 42, 45,
wobei diese so angeordnet sind, dass die axialen randseitigen
Abschnitte aufeinander zuweisen. Zwischen diesen Abschnitten
ist ein Ferrofluid 46 eingeschlossen, das die Dichtung
erzielt.
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Ersichtlich sind die beiden Dichtungsteile 39, 40 bezüglich
einander drehbeweglich, wobei der erste Dichtungsteil 39
feststeht und der zweite Dichtungsteil 40 bezüglich des
ersten Dichtungsteils bewegt wird. Die axialen Abschnitte der
Flussführungselemente 42, 45 bewegen sich aneinander vorbei,
das Ferrofluid 46 bleibt während dieser Bewegung zwischen
beiden eingeschlossen.
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Auf Grund des axial gesehen symmetrischen Aufbaus der
Ferrofluiddichtung 38 ist es möglich, die Rotorwelle 22 und mit
ihr den zweiten Dichtungsteil 40 in gewissem Umfang
anzuheben, so dass der zweite Dichtungsteil 40 bezüglich des
feststehenden ersten Dichtungsteils 39 in diesem Umfang
verschoben wird. Dabei werden entsprechend auch die das Ferrofluid
46 einschließenden axialen Abschnitte der
Flussführungselemente 42, 45 bezüglich einander verschoben. Sie sind in ihrer
Breite jedoch so bemessen, dass sich trotz Verschiebung noch
ein hinreichender Überlappungsbereich ergibt, in dem das
Ferrofluid eingeschlossen bleibt. Das heißt die
Ferrofluiddichtung behält ihre Dichteigenschaft auch dann, wenn die
Rotorwelle 22 radial etwas ausgelenkt wird. Diese
Auslenkungsmöglichkeit ist jedoch begrenzt. Für die an Hand von Fig. 1
erläuterte Anhebung des rotierenden Teils des Lagers muss aber
ein verhältnismäßig großer Bewegungsweg von z. B. einigen
Millimetern gewährleistet sein. Aus diesem Grunde ist an jeder
Stirnseite des Statorgehäuses 29 zusätzlich ein insbesondere
in radialer Richtung elastischer Gehäuseabschnitt 50
integriert, der eine hierfür hinreichende Vergrößerung des
radialen Bewegungsweges ermöglicht. Gemäß dem in der Figur näher
ausgeführten Ausführungsbeispiel kann der Gehäuseabschnitt 50
im Längsschnitt gesehen beispielsweise eine Wellenform
besitzen.
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Um zu vermeiden, dass während der Anhebe- oder Absenkbewegung
der Rotorwelle 22 oder während des Betriebs aufgrund einer
axialen Verschiebung der Lagerung 21 die beiden
Dichtungsteile 39, 40 der Ferrofluiddichtung einander berühren, ist ein
Abstandshalter 47 vorgesehen, über den die beiden
Dichtungsteile 39, 40 auf Abstand gehalten werden. Dieser aus Fig. 3
näher ersichtliche Abstandshalter 47 ist als ein
kraftschlüssiges, eine Rotation ermöglichendes Lager ausgebildet, das
feststehend am Statorgehäuse 29 angeordnet ist und einen über
Druckfedern 48 federbeaufschlagten Lagerring 49 umfasst, der
die beiden Dichtungsteile 39, 40 voneinander wegdrückt. Über
dieses axiale Lager wird eine Berührung beider Dichtungsteile
ausgeschlossen.