CN106640986A - 用于气体轴承‑转子系统的双推力盘结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气体轴承‑转子系统的双推力盘结构。常见的为一个单推力盘结构，止推轴承的负载小，克服轴向力不均衡的补偿能力差，轴向不平衡力大于止推轴承承载补偿能力时，会导致系统轴向失稳。本发明组成包括：推力盘（4），推力盘为转子轴向上设置的前后双推力盘，双推力盘中间位置分别安装有前推力轴承（5A）、后推力轴承（5B），双推力盘左侧安装有前径向气体轴承（3），前径向气体轴承左侧是转子（2），转子左侧安装有压气机（1），双推力盘右侧安装有后径向气体轴承（6），后径向气体轴承右侧是转子，转子右侧安装有涡轮（7），前推力轴承、后推力轴承之间安装有电机（8）。本发明用于气体轴承‑转子系统的双推力盘结构。

Description

用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构

技术领域：

本发明涉及一种用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构。

背景技术：

气体轴承主要用于高速轴承-转子系统，是微型燃气轮机、高速涡轮膨胀机、涡轮增压器等高速旋转机械设备中的常用结构形式，这种轴承可以和压气机、涡轮等结构一同使用，而成为微型燃气轮机等旋转机械系统的核心部件。

用于高速轴承-转子结构形式下的气体轴承包括径向轴承和止推轴承，径向轴承为转子提供径向承载，止推轴承为转子提供轴向载荷，为了给止推轴承提供作用面，通常是在转子轴向上设置与其垂直的推力盘，作为止推轴承安装和承载的基准面，目前常见的结构形式是在转子轴向上设置单推力盘结构，推力盘的轴向位置位于左右两个叶轮之间。

这种带有单推力盘的气体轴承-转子结构优点是结构简单，缺点是由于仅有一个单推力盘结构，止推轴承的负载较小，克服轴向力不均衡的补偿能力较差（只能向着止推轴承推力的反方向进行单向补偿），实际使用时，必须进行压气机-涡轮匹配设计，使两个叶轮的轴向推力相等，当转子两端叶轮的气动推力（或拉力）出现不均衡时，转子所受轴向力会不平衡，这种不平衡力如果大于止推轴承的承载补偿能力，就会导致轴承-转子系统轴向失稳，无法正常工作。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构，其组成包括：推力盘，所述的推力盘为转子轴向上设置的前后双推力盘，所述的双推力盘中间位置分别安装有前推力轴承、后推力轴承，所述的双推力盘左侧安装有前径向气体轴承，所述的前径向气体轴承左侧是转子，所述的转子左侧安装有压气机，所述的双推力盘右侧安装有后径向气体轴承，所述的后径向气体轴承右侧是转子，所述的转子右侧安装有涡轮，所述的前推力轴承、后推力轴承之间安装有电机。

所述的用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构，所述的压气机、转子、前径向气体轴承、双推力盘、前推力轴承、电机、后推力轴承、后径向气体轴承、涡轮都安装在同一主轴上。

有益效果：

1.本发明专利提出一种可用于燃气轮机、空气涡轮膨胀机和涡轮增压器等设备的气体轴承-转子系统的双推力盘结构，主要目的是克服单推力盘结构形式下，所存在的负载较小、轴向力不均衡补偿能力差等问题，采用这种结构后，压气机-涡轮可不必进行严格的匹配设计，提高了设计点位置轴向力的补偿能力，在变工况情况下，例如压气机-涡轮功率发生变化时，可作为压气机-涡轮功率匹配下的结构补偿和调整元件，以便提高气体轴承-转子系统运行的稳定性和承载。

本发明的目的在于克服现有单推力盘的气体轴承-转子结构的技术缺点，这种结构形式不仅能够增大气体轴承-转子结构中止推轴承的承载作用面，提高轴承的轴向承载能力，还可以大大改善轴向力不均衡补偿能力差的问题，提高系统运行稳定性，且结构形式简单易用。

图2是双推力盘结构应用于压气机-涡轮-电机系统的情况，通常情况下，涡轮-压气机-电机之间的功率随着使用工况而变化，当涡轮-压气机之间功率差距较大时，两者之间的轴向力差距也会较大，给轴向力补偿带来很大困难，采用双推力盘结构后，双推力盘可作为压气机-涡轮-电机功率匹配下的结构补偿和调整元件，简便可靠的提供轴向力的补偿和调整作用。

附图说明：

附图1是双推力盘的气体轴承-转子结构。

附图2是双推力盘结构应用于压气机-涡轮-电机系统的示意图。

附图3是单推力盘的气体轴承-转子结构。

具体实施方式：

实施例1：

一种用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构，其组成包括：推力盘4，所述的推力盘为转子轴向上设置的前后双推力盘，所述的双推力盘中间位置分别安装有前推力轴承5A、后推力轴承5B，所述的双推力盘左侧安装有前径向气体轴承3，所述的前径向气体轴承左侧是转子2，所述的转子左侧安装有压气机1，所述的双推力盘右侧安装有后径向气体轴承6，所述的后径向气体轴承右侧是转子，所述的转子右侧安装有涡轮7，所述的前推力轴承、后推力轴承之间安装有电机8。

实施例2：

根据实施例1所述的用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构，所述的压气机、转子、前径向气体轴承、双推力盘、前推力轴承、电机、后推力轴承、后径向气体轴承、涡轮都安装在同一主轴上。

实施例3：

根据实施例1所述的用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构，所述的双推力盘结构应用于压气机-涡轮-电机系统的情况，通常情况下，涡轮-压气机-电机之间的功率随着使用工况而变化，当涡轮-压气机之间功率差距较大时，两者之间的轴向力差距也会较大，给轴向力补偿带来很大困难，采用双推力盘结构后，双推力盘可作为压气机-涡轮-电机功率匹配下的结构补偿和调整元件，简便可靠的提供轴向力的补偿和调整作用。

Claims (2)

1.一种用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构，其组成包括：推力盘，其特征是：所述的推力盘为转子轴向上设置的前后双推力盘，所述的双推力盘中间位置分别安装有前推力轴承、后推力轴承，所述的双推力盘左侧安装有前径向气体轴承，所述的前径向气体轴承左侧是转子，所述的转子左侧安装有压气机，所述的双推力盘右侧安装有后径向气体轴承，所述的后径向气体轴承右侧是转子，所述的转子右侧安装有涡轮，所述的前推力轴承、后推力轴承之间安装有电机。

2.根据权利要求1所述的用于气体轴承-转子系统的双推力盘结构，其特征是：所述的压气机、转子、前径向气体轴承、双推力盘、前推力轴承、电机、后推力轴承、后径向气体轴承、涡轮都安装在同一主轴上。