CN103459867A - 用于压膜阻尼器的桥形弹簧居中装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于支撑可旋转轴（14）的阻尼器膜轴承组件（10），阻尼器膜轴承组件（10）包括轴承壳体（16），轴承壳体（16）具有从其穿过的纵向开口以用于接收可旋转轴（14）。轴承壳体（16）还具有形成在其外表面中的至少一个径向凹部（42）。至少一个弹性元件（30）在凹部（42）的底面上方布置在轴承壳体（16）的凹部（12）内，弹性元件（30）将支撑活塞远离可旋转轴（14）的轴线偏压。视情况而定，根据本公开的弹性元件可以是桥形弹簧或杆状弹簧。

Description

用于压膜阻尼器的桥形弹簧居中装置

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2010年11月23日提交的美国临时专利申请序列号61/416,666的优先权。

关于联邦政府赞助研究或开发的陈述

不适用。

对附件的引用

不适用。

技术领域

本文中所公开和教导的本发明总体涉及通常结合高速旋转轴使用的轴承类型，并且更具体地，涉及这样的轴承：该轴承结合有压膜阻尼器轴承支撑系统以用于衰减轴承内的振动。

背景技术

用于涡轮机械中的高速旋转轴的流体膜和压膜阻尼已使用了多年，从而为转子-轴承系统增加阻尼以用于振动衰减。总体而言，在这种系统中，轴颈轴承壳体与轴承箱体之间的薄油膜通过允许轴承壳体围绕轴承箱体或转接环(adapter ring)（在下文中共同称为“轴承箱体”）在油膜之内跳动来提供阻尼。对油的挤压作用产生阻尼。在流体膜轴承中，薄流体膜在旋转轴颈表面与静止轴承表面之间形成缓冲，并且对来自转子的振动进行阻尼。在压膜阻尼器轴承中，流体的薄膜被两个非旋转的圆柱表面挤压。一个表面是静止的，而另一个通过弹簧杆支撑结构定位并且随着转子的运动振荡。流体膜的挤压通过轴承支撑对转子振动进行阻尼。

对涡轮机的振动进行阻尼提供了机器的安静和舒适的操作、在机器及其支撑件上的疲劳应力减小、并且保护免受由不稳定振动而造成的损坏。涡轮机中的振动通常由于旋转质量失衡（例如，转子）或者由于涡轮和/或压缩机内的气动力造成。这些振动不是静态的，但是随着涡轮机的操作速度和操作特性发生变化。涡轮机振动的动态范围的大小和频率随着涡轮机的操作速度发生变化。最佳轴承必须具有根据由特定涡轮机施加于轴承的振动的动态范围定制的动态阻尼特性。

现有技术轴承不能很好地适应轴承之间的不可避免的高度不对准。当存在与转子或其它轴承的不对准时，这些现有技术轴承变得负载不均匀。不对准能够造成一些轴承承受过度负荷，而其它轴承轻微负载。流体膜轴承上的过度负荷能够使油膜的厚度减小至膜不足以防止轴承与转子的轴颈表面之间的金属与金属接触的这种程度。不充分的油膜能够造成夸大的金属温度、严重的金属磨损和轴承的过早故障。此外，轻微负载轴承可能随着轴承油涡动而振动，从而有助于从涡轮机传输至轴承支撑的振动，而非进行阻尼。因此，现有技术轴承不能适应不对准这些轴承的严重缺点。

压膜阻尼器设计的一个挑战性方面涉及轴承壳体在轴承箱体中居中。为了实现来自压膜阻尼组件的可接受的阻尼，非可旋转轴承支撑构件必须能够在壳体内移动。弹性体O形圈通常用于此目的。即使O形圈仍然足以对可移动轴承支撑构件进行水平居中，但是当O形圈不能支撑轴和轴承的重量，从而允许可移动轴承支撑构件落座在壳体孔的底部上时，这仍然是难以实现的。此外，设置在轴承壳体中的O形圈凹槽是偏置的，使得壳体在轴承箱体中位置较高。当转子被设定在轴承中时，转子重力负载迫使轴承壳体在轴承箱体中下移。如果系统设计正确，则轴承壳体最终在轴承箱体中居中，且转子被安装。

存在与通过该方式使用O形圈相关的多种问题。一个这种问题与O形圈的刚度是高度非线性的实际情况相关，从而使其难以选择适当的直径并且因此难以选择用于轴承壳体居中的刚度。另一个问题是O形圈随着时间过去而退化，从而失去其刚度，由此允许轴承壳体在轴承箱体中下落，进而降低阻尼器的有效性。特别是对于重量超过3,000磅的转子而言，另一个问题是难以找到将提供足够刚度以抵消巨大的转子重量的O形圈。

为了解决与使用O形圈使轴承壳体在轴承箱体中居中相关的这些问题，已开发了机械居中装置。这种机械装置的一个传统的例子采用一个或多个弧形弹簧以用于居中。然而，这种系统具有缺点在于将弧形弹簧设计成能够形成每个特定轴承构造的合适特性是困难的并且是劳动密集的。

工业涡轮机械中的压膜阻尼器更典型地用于速度较高的机器中，以对传统轴承未能充分解决的同步响应和次同步不稳定性问题进行控制。Leader等人（Proceedings of the Twenty-Fourth Turbomachinery Symposium,pp.49-58(1995)中的“The Design and Application of a Squeeze Film DamperBearing to a Flexible Steam Turbine Rotor”）报道了一个最近的申请，其中通过由O形圈居中的压膜阻尼器对在斜垫轴承上操作的1109磅蒸汽轮机转子进行翻新。该申请成功地使转子的第一临界速度下的同步振动幅度减小超过70%。

多种压膜阻尼器公布存在于文献中，其中包括Gunter等人的文献（Proceedings of the Fourth Turbomachinery Symposium,pp.127-142(1975)），其中概述了基本的阻尼器理论。当前的研究包括SanAndres的关于具有中心凹槽的短压膜阻尼器的文献（ASME Journal ofTribology,Vol.114(4),pp.(1992)），San Andres得出了周向地“…带凹槽的阻尼器在低频下表现为有效长度等于肩面(land)长度与凹槽宽度的和的单肩面阻尼器”。研究试验结果已由Kuzdzal等人提供（Proceedings of theTwenty-Fifth Turbomachinery Symposium,pp.57-70(1996)中的“Squeeze FilmDamper Bearing Experimental vs.Analytical Results for Various DamperConfigurations”），其中结果对若干阻尼器居中装置的有效性进行比较。所使用的试验设备(vehicle)是具有4.0英寸直径的斜垫轴颈轴承和虚拟叶轮的经过特别改型的10级高压筒型压缩机。所比较的居中装置包括多种O形圈材料、悬挂弹簧布置、和弧形弹簧。作者得出结论“……具有偏心率都为零的O形圈居中阻尼器和机械弹簧居中阻尼器良好运作以抑制次同步振动”。Zeidan等人已给出了包括历史透视、设计和分析过程、以及应用例子的压膜阻尼器辅导（Proceedings of the Twenty-Fifth TurbomachinerySymposium,pp.169-188(1996)中的“Design and Application of Squeeze FilmDamper in Rotating Machinery”）。

用于解决关于使用压膜阻尼器的问题的其它解决方式已在专利文献中有所描述。例如，Kuzdzal的美国专利No.5,613,781试图解决这些问题。Kuzdzal的专利公开了在形成在壳体中的环形腔内支撑可旋转轴的阻尼器膜轴承组件。流体膜阻尼器机构在轴承构件的环形外表面与腔的外壁之间起作用，以用于对轴承构件在腔内的径向移动进行阻尼。弹性可调节自重弹簧支撑系统在壳体与轴承构件之间起作用，以在中心孔内的竖直居中位置处支撑轴的自重，使得流体膜阻尼机构起到在轴旋转期间发生振动时使轴在孔内保持居中的作用。弹簧支撑系统包括与轴承构件相接合的螺栓，该螺栓被支撑弹簧（即，多个碟形垫圈）远离轴承构件偏压，以便提供向上引导力，从而平衡轴与轴承的重量，并且由此将轴承构件和轴弹性向上推动到中心孔内的居中位置中。

尽管Kuzdzal的专利中所公开的装置可以解决一些与较早的现有技术相关的问题，但是仍然具有其自身的多种缺点。例如，Kuzdzal装置是繁琐的并且需要对轴承箱体进行加工改型。轴承箱体是难以加工的件，原因是其巨大、重、繁琐并且难以从机器移除。对于翻新而言，顾客不愿意进行需要修改轴承箱体的改变。对于用新机器制造原始设备而言，对轴承箱体的任何改变都将需要与标准部件的偏离、发布新的附图并花费额外的时间且因此花费钱在加工上。顾客通常不愿意这样做。

Kuzdzal所描述的装置的另一个缺点是将需要与轴承箱体组装以设定和检查盘形弹簧螺栓的预负载（即，其适当紧固）并且因此对盘形弹簧的适当压缩以正确支撑转子。Kuzdzal装置的另一个缺点是为了从轴承箱体移除轴承，需要拆卸盘形弹簧螺栓。这样一来，在重新组装时必须对预负载进行重新设定，这是时间和劳动密集的。

因此，期望的是这样一种用于压膜阻尼器的居中装置：该居中装置相对易于设计且不劳动密集，并且适于特定的轴承构造、不倾向于随着时间过去而失去其有效性、提供足够的刚度以抵消巨大的转子重量、不繁琐并且不需要对轴承箱体进行加工改型、并且不需要在组装时对预负载进行设定和每次重新组装时进行重新设定。

本文中所公开和教导的发明涉及易于设计并且适于特定轴承构造、不倾向于随着时间而失去其有效性、并且提供足够的刚度以抵消巨大的转子重量的改进的用于压膜阻尼器的居中装置。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种设计相对容易且不劳动密集并且适于特定的轴承构造的用于压膜阻尼器的居中装置。

本发明的另一个目的是提供具有上述特性并且不易于随着时间过去而失去其有效性的用于压膜阻尼器的居中装置。

本发明的又一个目的是提供具有上述特性并且提供足够刚度以抵消巨大的转子重量的用于压膜阻尼器的居中装置。

本发明的再一个目的是提供具有上述特性并且不繁琐且不需要对轴承箱体进行加工改型的用于压膜阻尼器的居中装置。

本发明的再一个目的是提供具有上述特性并且不需要在组装时对预负载进行设定和在每次重新组装时进行重新设定的用于压膜阻尼器的居中装置。

根据本发明的一个实施例，本发明的这些和其它的目的通过提供一种用于支承可旋转轴的阻尼器膜轴承组件予以实现，该阻尼膜轴承组件具有轴承壳体，该轴承壳体具有从其穿过的纵向开口以用于接收可旋转轴。轴承壳体还具有形成在其外表面中的至少一个径向凹部，该凹部具有底面(floor)。该组件还包括至少一个支撑活塞，所述至少一个支撑活塞可滑动地布置在轴承壳体中的凹部内，支撑活塞能够径向地朝向和远离可旋转轴的中心纵向轴线在凹部内滑动。至少一个弹性元件布置在凹部的底面与支撑活塞之间的轴承壳体中的凹部内，该弹性元件偏压支撑活塞远离可旋转轴的轴线。

在一些实施例中，至少一个弹性元件包括至少一个桥形弹簧居中组件。在一些实施例中，至少一个弹性元件包括多个弹性元件。在这些实施例中的某些实施例中，多个弹性元件包括多个桥形弹簧。在这些实施例中的某些实施例中，多个桥形弹簧中的至少一些并联布置。在一些实施例中，多个桥形弹簧中的至少一些串联布置。

在一些实施例中，形成在轴承壳体的外表面中的至少一个径向凹部包括形成在轴承壳体的外表面中的多个径向凹部，并且至少一个支撑活塞包括多个支撑活塞。在这些实施例中的某些实施例中，多个径向凹部围绕轴承壳体的圆周径向地间隔开。在某些实施例中，多个径向凹部沿轴承壳体纵向地间隔开。

根据本公开的某些实施例，提供了一种用于支撑可旋转轴的阻尼器膜轴承组件，对该阻尼器膜轴承组件进行了描述，其中轴承组件包括：轴承壳体，轴承壳体具有从其穿过的纵向开口以用于接收可旋转轴，轴承壳体还具有形成在其外表面中的至少一个径向凹部，该凹部具有底面；至少一个支撑活塞，该支撑活塞可滑动地布置在轴承壳体中的凹部内，支撑活塞能够径向地朝向和远离可旋转轴的中心纵向轴线在凹部内滑动；以及布置在凹部的底面与支撑活塞之间的轴承中的凹部内的至少一个弹性元件，该弹性元件远离可旋转轴的轴线偏压支撑活塞。进一步根据该实施例，至少一个弹性元件包括至少一个桥形弹簧或至少一个杆状弹簧。在本发明的又一个方面中，至少一个弹性元件包括多个弹性元件。

在本公开的又一个实施例中，描述了一种用于支撑涡轮机的可旋转轴的压膜阻尼器轴承组件，该轴承组件包括：壳体，壳体具有从其穿过的孔，孔的尺寸能够接收轴，其中轴的纵向轴线至少大体水平地延伸穿过孔；环形腔，该环形腔形成在壳体中并且围绕孔的圆周向孔开放，所述腔包括与孔的纵向轴线大体平行地延伸的环形壁表面；轴承构件，该轴承构件可移动地安装在腔内并且包括与腔的环形壁表面相面对的环形径向外表面、与轴相面对的径向内表面，以提供对壳体内的轴的轴承支撑，由此轴承构件能够相对于壳体在腔内水平和竖直振动；流体膜阻尼器，该流体膜阻尼器形成在轴承构件的环形径向外表面与腔的环形壁表面之间，以用于对轴承构件在腔内的移动进行阻尼；以及至少一个弹性弹簧元件，该至少一个弹性弹簧元件安装成以便从轴承构件的上部大体向上延伸至壳体，以用于在与轴的自重相对地在孔内的竖直居中位置处弹性支撑轴承构件，使得至少一个弹性弹簧元件能够起到使得轴承构件在壳体的孔内居中的作用并且允许流体膜阻尼器起到抑制轴振动的作用。进一步根据该实施例，至少一个弹性弹簧元件是桥形弹簧或杆状弹簧。进一步根据本公开的该实施例，所述至少一个桥形弹簧或杆状弹簧中的至少一些并联布置，而根据其它方面，所述至少一个桥形弹簧或杆状弹簧中的至少一些串联布置。

附图说明

以下附图构成本说明书的一部分并且被包括以进一步论证本发明的某些方面。通过结合本文中所提供的对特定实施例的详细描述，参照这些附图中的一幅或多幅，可以更好地理解本发明。

图1示出了根据本公开的示例性压膜阻尼器轴承的侧局部横截面图。

图2示出了根据本公开的实施例的轴承组件的局部横截面图，该轴承组件结合有用于压膜阻尼器的居中装置。

图3示出了沿图2的线3-3截取的放大局部横截面图，其中示出了用于压膜阻尼器的居中装置的更多细节。

图4A示出了根据本公开的实施例的示例性桥形弹簧组件的下部透视图。

图4B示出了图4A的示例性桥形弹簧组件的可替代的透视图。

图5示出了根据本公开的实施例的轴承组件的局部横截面图，其中轴承组件包括在可替代的取向上的用于压膜阻尼器的多个桥形弹簧居中装置。

图6示出了根据本公开的实施例的轴承组件的局部横截面图，其中轴承组件包括定位在转接环的下止点处的用于压膜阻尼器的多个桥形弹簧居中装置。

图7示出了示例性桥形弹簧的放大局部横截面图，其中更详细地示出了用于压膜阻尼器的居中装置。

图8示出了根据本公开的实施例的轴承组件的局部横截面图，其中轴承组件包括用于压膜阻尼器的多个桥形弹簧居中装置。

图9示出了根据本公开的实施例的轴承组件的局部横截面图，其中轴承组件包括两组用于压膜阻尼器的多个桥形弹簧居中装置。

图10A示出了根据本公开的实施例的第一示例性可替代弹簧组件的透视图。

图10B示出了根据本公开的实施例的第二示例性可替代弹簧组件的透视图。

图11示出了示例性轴承组件的放大局部横截面图，其中更详细地示出了用于压膜阻尼器的图10的杆状弹簧居中装置。

图12示出了本公开的示例性轴承组件的放大局部横截面图，其中详细地示出了包括用于压膜阻尼器的图10的居中装置的可替代实施例。

尽管本文中所公开的发明易于形成多种改型和备选形式，但是仅有几个特定实施例已通过举例的方式示于附图中并且在下文进行详细描述。不期望这些特定实施例的附图和详细描述以任何方式对创造性理念或所附权利要求的广度或范围构成限制。相反，提供附图和详细的书面描述以向本领域普通技术人员示出创造性理念并且使得本领域普通技术人员能够制造和使用所述创造性理念。

具体实施方式

提供上文对附图的描述以及下文对特定结构和功能的书面描述不是为了对申请人已发明的内容的范围或者所附权利要求的范围构成限制。相反，提供附图和书面描述是为了教导本领域的技术人员制造和使用寻求专利保护的本发明。本领域技术人员将领会，为了清楚和易于理解的目的，未对本发明的商业化实施例的所有特征进行描述或图示。本领域技术人员还将领会，结合了本发明的各个方面的实际商业化实施例的开发将需要多个实施特定的决策，以实现开发者对商业化实施例的最终目标。这种实施特定的决策可以包括并且可能不限于遵守系统相关、业务相关、政府相关的以及其它的约束，这些约束可能根据特定实施方式、位置并且不时发生变化。尽管开发者的努力在绝对意义方面可能是复杂和耗时的，但是这种努力将是受益于本公开的本领域技术人员将经历的例行过程。必须理解，本文中所公开和教导的发明易于具有多种和各种改型和替代形式。最后，不期望单数术语（例如但不限于“一个”）的使用对术语的数量构成限制。此外，书面描述中使用的关系术语（例如但不限于“顶部”、“底部”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”、“下”、“上”、“侧”等）是为了在具体参照附图时清楚而在书面描述中使用的并且不期望对本发明或所附权利要求的范围构成限制。

申请人已创造了用于与具有可旋转轴的机器一起使用并且用于支撑涡轮机等的可旋转轴的改进的压膜轴承支撑系统。

现在参照附图，图1和2将本公开的当前优选的实施例大体示为用于支撑涡轮机等的可旋转轴14的阻尼器压膜轴承组件10。阻尼器压膜轴承组件10（以及本文中所描述的其它的轴承挤压组件）示为围绕可旋转轴14周向地布置并且与可旋转轴14同心，具有构成阻尼器膜轴承组件10的纵向轴线的纵向轴线24和可旋转轴14的纵向中心轴线。除非以其它方式陈述，否则径向方向是相对中心纵向轴线24成径向的方向，并且纵向方向是与中心纵向轴线24大体平行的那些方向。

首先参照图1，轴承组件10大体包括转接环或轴承箱体12、旋转轴或轴颈14、轴承壳体16、以及多个轴承斜垫18。轴承斜垫18与轴颈14略微径向间隔开，以便产生用于接收轴承油膜的空间20，提供轴承油膜大体用于润滑和减小摩擦的目的。轴承壳体16和轴承箱体12略微径向间隔开，以便产生用于接收阻尼器油膜的空间22。轴承箱体12、轴承壳体16、和轴承斜垫18围绕可旋转轴14周向地布置并且与可旋转轴14同心。

应当注意到，由于如前文段落所描述的轴承组件的结构和操作是本领域内众所周知的，因此本文中不提供对其的详细描述。还应当注意到，尽管本文中结合斜垫轴颈轴承对根据本发明的各个实施例的盘形弹簧居中装置进行了图示和描述，但是其能够用于基本任何类型的流体膜轴颈轴承，例如固定几何形状套管轴承或静压轴承。其还能够结合抗摩擦或滚动元件轴承使用。

仍然参照图1以及图2和3（沿线3-3截取的图2的局部横截面），轴承组件10还包括定位在一对弹性体O形圈28之间的居中装置30（例如桥形弹簧），以用于在轴承箱体12内对轴承壳体16进行居中。与依赖O形圈用于居中目的的现有技术装置不同，提供轴承组件10的O形圈28仅仅是为了抑制阻尼器油从为其提供的空间22内泄漏，而不是为了提供居中或负载支承功能。构造相对简单并且易于设计的居中装置30能够是例如图4或10中详细示出的桥形弹簧，该桥形弹簧优选地由硬化金属材料形成、可滑动地布置在凹部42内，凹部42设置在轴承壳体16中。优选地，凹部42的横截面是大体圆形，但是这不是必需的。如图3（以及图7）中所示，螺纹螺栓40可以与形成在壳体16（或12，视情况而定）中的凹部44相配合，并且同时通过贯穿该桥形弹簧的合适的定位孔（31，33）与桥形弹簧30配合，从而使桥形弹簧30与合适的壳体部段配合在一起。根据螺栓40的特性，内凹部44可以是螺纹或非螺纹的。此外，一个或多个背衬垫圈（未示出）（优选地为由硬化金属材料形成的平垫圈）可以任选地设置在桥形弹簧30的界面与壳体内的凹部44的外部区域之间。

图4A和4B示出了作为根据本公开的居中装置的示例性桥形弹簧30的细节。桥形弹簧30包括由支撑支架元件34连接的第一间隔端部32和第二间隔端部36，支撑支架元件34跨越端部32和36并且在端部32和36的内边缘之间延伸。端部32和36均具有延伸穿过其中的至少一个孔口31、33，所述至少一个孔口31、33的尺寸能够在将居中装置安装到组件10中期间接受保持螺栓40。在端部与支架元件34汇合的端部32和36的顶部接口处，形成了凹部39，凹部39与支架元件34的顶面35a基本平行。根据居中装置与其相接合的装置，跨越支架元件34的底面37可以相应地成形。凹部39的尺寸能够在安装期间保持O形圈28，如图3中大体所示的。桥形弹簧30还包括有利于桥形弹簧元件30的连接和对准的特征，例如向上延伸的肋38。在该实施例中，肋38从支架元件的顶面35a向上延伸，并且其尺寸能够与轴承箱体12或轴承壳体16中的凹槽相配合。备选地，所述特征（例如肋38）能够仅仅用作居中装置以支撑元件30，使得能够保持阻尼器油膜和O形圈之间的相关空间，并且不与配合凹槽相交接。优选地，支撑支架34、以及端部32和34全都由一件刚性材料（例如钢或合适的合金）形成。

居中装置30可以被放置在围绕轴承壳体16外径（如图2、6和8中所示）或围绕轴承箱体12内径的任何周向位置中。例如并且非限制地，一个居中装置（例如桥形弹簧30）可以定位在大致（大约5°的范围内）下止点25处（如图2中所示）、两个（或多个）居中装置（30）可以定位在大致（大约5°的范围内）下止点25处（如图6和8中所示）、或者两个（或多个）居中装置30可以定位成距下止点（如图5和9中所示）大致（大约5°的范围内）45°。在后一种构造中，两个居中装置30还对轴承壳体16提供水平支撑。两个或多个居中装置30（多个）也可以被平行地、轴向并排地（未示出）放置在轴承壳体或轴承箱体12中的任何周向位置处。

对于前述构造中的任何构造而言，可以使用单个（示于图7A中）或者多个（示于图7B中）弹性元件30（即桥形弹簧或杆状弹簧）。当使用多个时，弹性元件（即，桥形弹簧或杆状弹簧）可以完全并联地、完全串联地、或者以并联和串联的组合布置。

如上文所注意到的，并且再次特别参照图7，尽管最期望居中装置30定位在形成于轴承壳体16内的凹部内，但是可能存在不可能进行这种定位的情况。例如，如图7中所示，由于厚度考虑因素、材料类型等，轴承壳体16可能不允许这种定位。在这种情况下，可能期望将居中装置30定位在形成于轴承箱体12内（或者如果设置有转接环的话就形成于转接环内）的凹部内。本领域技术人员应当理解，“转接环”的意思是设置在现有轴承壳体16与轴承箱体12之间的接口不与阻尼器导通的情况下所提供的构件。在这些情况下，可以构建在其外径处与轴承箱体12相匹配同时在其内径处提供阻尼器表面的转接环。在这种情况下，居中装置30能够定位在转接环中（类似于图7中居中装置30定位在轴承箱体12中的方式）并且转接环和轴承壳体16都能够滚压(roll)入现有轴承箱体12中。

根据本公开，居中装置（例如桥形弹簧30（和杆状弹簧100））可以总体和广泛地被称为弹性元件90，弹性元件90优选地包括至少一个并且可能多于一个（如下文更全面地描述的）的桥形弹簧、杆状弹簧或者桥形弹簧和杆状弹簧二者。桥形弹簧30的刚度可以是线性的。此外，当采用多于一个的弹性元件90（即，桥形弹簧30）时，其能够并联或串联地层叠，以有助于调整总体居中刚度。

如上文所讨论的，图8和9示出了多个居中装置（例如，桥形弹簧30）围绕轴承壳体12的内周的位置，例如处于或大致处于下止点25处（图8），或者距下止点25大致（大约5°的范围内）45°（图9）。应该认识到，根据特定装置，可以使用多个居中装置或桥形弹簧并且以任何数量的间隔围绕轴承壳体16（或者，视具体情况可能是轴承箱体12）的外周间隔开，只要间隔围绕圆周大致彼此相等，例如距下止点大致36°、距下止点大致60°、距下止点大致72°、或者距下止点大致90°。

参照图10A和10B，示出了根据本公开的适于用作居中装置的可替代的桥形弹簧组件100和110。图10A将圆形横截面桥形弹簧（或杆状弹簧）100示为实心(solid)组件，圆形横截面的桥形弹簧（或杆状弹簧）100包括分别具有相对定位的第一端102a和第二端102b的中心轴或杆102。杆102成两件，每件都从弹簧104的平面的轴向中心向外延伸、通过使杆与弹簧104的平面相邻的物理连接器106或通过任何合适的附连手段（例如通过焊接）连接至弹簧104的外部。在图10B中，示出了圆形横截面桥形弹簧110的可替代构造。圆形桥形弹簧110包括分别具有相对间隔开的第一端112a和第二端112b的中心杆或轴112以及圆形桥形弹簧114。如图中所示，弹簧114基本定位在杆112的中心、第一端和第二端的中间处（例如，其间的中点处）。桥形弹簧110是两件式构造，在于弹簧114还包括延伸穿过弹簧平面的中心的尺寸合适的中心孔116（从而使得弹簧114成大体金牛座（taurus）形）。中心孔116的尺寸和形状能够容纳杆112插入穿过其中，并且可以任选地包括保持装置（例如螺纹、锁紧垫圈等），从而一旦杆通过孔116，就沿杆112将弹簧114保持就位。尽管杆102和112在附图中示为管状并且具有圆形横截面，但是应当领会，其可以具有任何合适的形状和横截面，非限制性地包括方形、六边形、和三角形。还应当理解，视情况而定，杆上能够具有多个弹簧。

根据本公开的各个方面，以及上文所描述的桥形弹簧，在使用这些弹性元件（30或100）期间，弹簧和阻尼力都在动态或静态的负载下以大致相同的速率增大。

杆状弹簧100或110可以在轴承箱体12上方被放置在轴承壳体16内（如图11中所示），或者位于转接环/轴承箱体12内（如图12中所示）。参照图11，杆状弹簧100、110被插入到形成于轴承壳体116内的凹部120内，具有第一凹部122和第二凹部124的凹部的尺寸能够分别与杆状弹簧100、110的弹簧部和杆部相配合。像本文中所描述的其它实施例一样，该实施例的杆状弹簧位于轴承箱体12上方、并且在O形圈28之间从轴承箱体12的内表面附近朝向轴承壳体16的内面向上延伸、接近斜垫18。如附图中所示，杆状弹簧的外边缘的一部分可以在用于接收阻尼器油膜的空间22内朝向轴承箱体12的内面向下延伸并且抵靠或大致抵靠轴承箱体12的内面。参照图12，示出了其中杆状弹簧（100或110）定位在转接环12中的实施例。类似于图11中所示的实施例，当需要在转接环或轴承箱体12而不是轴承壳体16内包括杆状弹簧时，转接环12将包括成形的或形成的凹部130，以将杆状弹簧100、110容纳在转接环内。这种凹部130具有尺寸确定为分别与杆状弹簧（100或110）的弹簧和杆部相配合的第一形成凹部132和第二形成凹部133。在该实施例中，杆状弹簧的侧面的外边缘抵靠或大致抵靠轴承壳体16的底部外面17、同时位于O形圈28的中间、并且位于用于接收阻尼器油膜的空间22内。

通过上文结合附图所描述的创造性设计，居中装置和相关的弹性元件90（例如桥形弹簧30或杆状弹簧100）结合到轴承供应商通常制造的轴承壳体16中。因此，对于翻新或者对于新的机器而言，不需要对轴承壳体12进行改变或加工。具有阻尼器和居中装置的轴承能够简单地直接替代原始轴承，即压出旧的轴承并且压入结合了根据本发明的一个或多个居中装置的阻尼器轴承。对于翻新而言，这有利地使机器昂贵的停机时间最小化。

因此，本发明提供了设计相对容易且不劳动密集并且适于特定的轴承构造、不易于随着时间过去而失去其有效性、提供足够的刚度以抵消巨大的转子重量、不繁琐且不需要对轴承箱体进行加工改型、并且不需要在组装时对预负载进行设定和在每次重新组装时进行重新设定的用于压膜阻尼器的居中装置。

能够在不偏离申请人的发明的精神的前提下设计出利用上文所描述的本发明的一个或多个方面的其它和进一步的实施例。例如，尽管示出了特定形状的桥形轴承，但是能够使用其它形状或几何形状，特别是由它们将被包括在其中的机器的加工而强制的。此外，弹性元件90不必是一种类型的元件（例如，仅仅是杆状弹簧），相反能够组合使用，使得包括这种弹性元件的组件可以以相对于彼此的多种布置（例如以可替代的布置）同时包括弹簧30和杆状弹簧100。此外，能够彼此组合地包括多种方法和使用方法的实施例，以产生所公开的方法和实施例的变型。对单个元件的讨论能够包括多个元件并且反之亦然。

除非以其它方式特别限制，步骤的顺序能够以多种次序发生。本文中所描述的各种步骤能够与其它步骤组合、插入到所述的步骤中、并且/或者分为多个步骤。类似地，已对元件进行了功能性描述并且所述元件能够被实施为单独的部件或者能够组合成具有多项功能的部件。

已在优选和其它的实施例的背景下对本发明进行了描述并且并非已对本发明的每个实施例进行了描述。本领域普通技术人员能够想到对所描述的实施例的明显改型和替换。不期望所公开和未公开的实施例限制或约束由申请人所构想的本发明的范围或适用性，相反，在符合专利法的前提下，申请人期望完全保护落入所附权利要求的等同形式的范围或类别内的这种改型和改进。

Claims (23)

1.一种用于支撑可旋转轴的阻尼器膜轴承组件，所述阻尼器膜轴承组件包括：

轴承壳体，所述轴承壳体具有从其穿过的纵向开口以用于接收所述可旋转轴，所述轴承壳体还具有形成在其外表面中的至少一个径向凹部，所述凹部具有底面；

至少一个支撑活塞，所述至少一个支撑活塞可滑动地设置在所述轴承壳体中的所述凹部内，所述支撑活塞能够径向地朝向和远离所述可旋转轴的中心纵向轴线在所述凹部内滑动；以及

至少一个弹性元件，所述至少一个弹性元件设置在所述轴承壳体中的所述凹部内、所述凹部的底面与所述支撑活塞之间，所述弹性元件将所述支撑活塞远离所述可旋转轴的轴线偏压。

2.根据权利要求1所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述至少一个弹性元件包括至少一个桥形弹簧或至少一个杆状弹簧。

3.根据权利要求1所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述至少一个弹性元件包括多个弹性元件。

4.根据权利要求3所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个弹性元件包括多个桥形弹簧或多个杆状弹簧。

5.根据权利要求4所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个桥形弹簧中的至少一些并联布置。

6.根据权利要求4所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个桥形弹簧中的至少一些串联布置。

7.根据权利要求1所述的阻尼器膜轴承组件，其中形成在所述轴承壳体的外表面中的所述至少一个径向凹部包括形成在所述轴承壳体的外表面中的多个径向凹部。

8.根据权利要求7所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个径向凹部围绕所述轴承壳体的圆周径向地间隔开。

9.根据权利要求7所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个径向凹部沿所述轴承壳体纵向地间隔开。

10.一种用于支撑可旋转轴的阻尼器膜轴承组件，所述阻尼器膜轴承组件包括：

轴承壳体，所述轴承壳体具有从其穿过的纵向开口以用于接收所述可旋转轴；

轴承箱体，所述轴承箱体具有从其穿过的纵向开口以用于接收所述轴承壳体，所述轴承壳体的外表面与所述轴承箱体的内表面在其间限定了适于在其中接收阻尼器油的空间；

其中所述轴承壳体的外表面和所述轴承箱体的内表面中的至少一个具有其中形成的至少一个径向凹部，所述凹部具有底面；以及

至少一个弹性元件，所述至少一个弹性元件设置在所述凹部内、所述凹部的底面与支撑活塞之间，所述弹性元件将所述支撑活塞朝向被限定在所述轴承壳体的外表面与所述轴承箱体的内表面之间的空间偏压。

11.根据权利要求10所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述轴承箱体包括大体连续的壁，而不具有完全从其穿过的径向孔。

12.根据权利要求10所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述至少一个弹性元件包括至少一个桥形弹簧或至少一个杆状弹簧。

13.根据权利要求10所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述至少一个弹性元件包括多个弹性元件。

14.根据权利要求13所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个弹性元件包括多个桥形弹簧、多个杆状弹簧、或者包括多个桥形弹簧和多个杆状弹簧二者。

15.根据权利要求14所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个桥形弹簧或杆状弹簧中的至少一些并联布置。

16.根据权利要求14所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个桥形弹簧或杆状弹簧中的至少一些串联布置。

17.根据权利要求10所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述至少一个径向凹部包括多个径向凹部，并且其中至少一个支撑活塞包括多个支撑活塞。

18.根据权利要求17所述的阻尼器膜轴承组件，其中所述多个径向凹部径向地间隔开。

19.根据权利要求10所述的阻尼器膜轴承组件，其中多个径向凹部纵向地间隔开。

20.一种用于支撑涡轮机的可旋转轴的压膜阻尼器轴承组件，所述压膜阻尼器轴承组件包括：

壳体，所述壳体具有通过其的孔，所述孔的尺寸定为接收所述轴，且所述轴的纵向轴线至少大体水平地延伸穿过所述孔；

环形腔，所述环形腔形成在所述壳体中并且围绕所述孔的圆周对所述孔开放，所述腔包括环形壁表面，所述环形壁表面与所述孔的纵向轴线大体平行地延伸；

轴承构件，所述轴承构件可移动地安装在所述腔内并且包括与所述腔的环形壁表面相面对的环形径向外表面、与所述轴相面对的径向内表面，以为所述壳体内的所述轴提供轴承支撑，由此所述轴承构件能够相对于所述壳体在所述腔内水平和竖直地振动；

流体膜阻尼器，所述流体膜阻尼器形成在所述轴承构件的环形径向外表面与所述腔的环形壁表面之间，以用于对所述轴承构件在所述腔内的移动进行阻尼；以及

至少一个弹性弹簧元件，所述至少一个弹性弹簧元件安装成从所述轴承构件的上部大体向上延伸至所述壳体，以用于与所述轴的自重相对地将所述轴承构件弹性支撑在所述孔内的竖直居中位置处，使得所述至少一个弹性弹簧元件能够起到将所述轴承构件在所述壳体的孔内居中的作用并且允许所述流体膜阻尼器起到抑制所述轴的振动的作用。

21.根据权利要求20所述的压膜阻尼器轴承组件，其中所述至少一个弹性弹簧元件是桥形弹簧或杆状弹簧。

22.根据权利要求21所述的压膜阻尼器轴承组件，其中至少一个桥形弹簧或杆状弹簧中的至少一些并联布置。

23.根据权利要求14所述的阻尼器膜轴承组件，其中至少一个桥形弹簧或杆状弹簧中的至少一些串联布置。

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