CN109952443A - 可倾瓦轴承和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的一个方面，提供一种用于支撑围绕轴线A旋转的轴(200)的轴承(100)。所述轴承(100)包括：轴承座(120)；以及多个可倾瓦(130)，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件(135)连接到所述座(120)，并且包括指向轴容纳空间(125)的轴承表面(136)，所述轴承表面(136)被配置成用于对轴进行支撑。所述多个可倾瓦中的至少一个可倾瓦(130)的所述轴承表面(136)设置有多个润滑剂馈送开口(140)。根据另一方面，提供一种操作轴承(100)的方法以及制造轴承(100)的方法。

Description

可倾瓦轴承和其制造方法
技术领域
本公开涉及一种用于支撑围绕轴线旋转的轴的轴承。更具体地，本公开涉及一种径向或轴向轴承，其具有多个可倾瓦，所述多个可倾瓦分别经由柔性腹板支撑件连接到轴承座。本公开还涉及一种操作轴承的方法以及一种制造轴承的方法。
背景技术
在流体轴承中，旋转轴通常支撑在液体或气体薄层上，所述液体或气体薄层在流体轴承的轴承表面和轴颈之间起作用。流体轴承可大致分为流体动力轴承和静压轴承。在静压轴承中，例如油的高压流体可以防止轴表面与轴承表面之间的直接接触。在流体动力轴承中，轴颈相对于轴承表面高速移动，以便对轴颈与轴承表面之间的润滑楔中的流体加压。润滑楔围绕旋转轴形成，并且当轴承表面与配合轴表面通过其间的润滑剂粘合膜完全分离时获得流体动力润滑。
静压轴承通常依靠外部泵在静压下对流体加压，而流体动力轴承中的压力可以通过轴的旋转来保持。在形成楔之前，流体动力轴承可以在低速下具有高摩擦力，因此可以用于轴的启动和停止不频繁的高速应用。轴承由此可以按流体动力润滑模式连续操作。
可倾瓦轴承既有静压轴承，也有流体动力轴承。此外，可倾瓦轴承既可以是径向或轴颈轴承，也可以是轴向或止推轴承。径向或轴颈轴承包括围绕轴的轴线隔开的可倾瓦。可倾瓦可以连接到轴承座，以便可相对于相应的倾斜轴线倾斜，所述倾斜轴线可以平行于轴的轴线延伸。可倾瓦的轴承表面可以指向轴容纳空间，轴被支撑在所述轴容纳空间中。在操作中，旋转轴可以通过粘性阻力将润滑剂运送到可倾瓦的轴承表面。轴承表面与轴之间的润滑剂的压力可导致可倾瓦相对于瓦的倾斜轴线稍微倾斜，并且在轴与轴承表面之间可形成加压润滑剂的楔。可倾瓦的倾斜可以根据轴承载荷和速度而改变。
然而，在可倾瓦轴承中，在操作期间在轴承表面与轴颈之间获得均匀的润滑剂供应可能是困难的。润滑剂在轴承表面上的不均匀分布可能导致在高操作速度下的不稳定性以及在轴承表面的特定区域中产生的过多热量。
因此，设计和提供允许高操作速度而没有过热和不稳定风险的可倾瓦轴承以及其制造方法将是有益的。
发明内容
鉴于上述情况，提供一种用于支撑围绕轴线旋转的轴的轴承。所述轴承包括：轴承座；以及多个可倾瓦，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件连接到所述轴承座并且包括指向轴容纳空间的轴承表面。所述多个可倾瓦中的至少一个可倾瓦的所述轴承表面包括多个润滑剂馈送开口。
每个润滑剂馈送开口可配置成将润滑剂直接馈送到轴承表面上，进入轴承表面与旋转轴之间的间隙，在所述间隙处，在轴承的操作期间可形成流体动力楔。
在一些实施方案中，轴承可包括两个、三个、四个、五个或更多个可倾瓦，其中每个可倾瓦的轴承表面可以包括多个润滑剂馈送开口，例如四个或更多个润滑剂馈送开口，用于供应润滑剂进入相应轴承表面与轴之间的间隙。润滑剂馈送开口可以在轴承表面中彼此隔开地布置。
在一些实施方案中，轴承可以是径向轴承或轴颈轴承，其中轴承座在圆周方向上围绕轴容纳空间。在一些实施方案中，轴承可以是轴向或止推轴承，其中多个可倾瓦分别连接到轴承座的径向或轴向表面。
在一些实施方案中，轴承是整体式轴承，其中可倾瓦与轴承座一体地形成。
根据本公开的另一方面，提供了一种旋转机械装置。所述旋转机械装置可以是高速旋转机械装置，特别是压缩机和涡轮机中的至少一者，更特别地是蒸汽涡轮机或燃气涡轮机。所述旋转机械装置包括轴和轴承。轴承包括轴承座和多个可倾瓦，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件连接到所述轴承座并且包括指向轴的轴承表面。所述多个可倾瓦中的至少一个可倾瓦的轴承表面包括多个润滑剂馈送开口。所述轴可旋转地支撑在轴承的轴容纳空间中。
根据另一方面，提供了一种操作轴承的方法，其中轴可旋转地支撑在轴承的轴容纳空间中。所述轴承包括：轴承座；以及多个可倾瓦，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件连接到所述轴承座并且包括指向轴容纳空间的轴承表面。所述多个可倾瓦中的至少一个可倾瓦的轴承表面包括多个润滑剂馈送开口。所述方法包括使轴旋转，同时通过多个润滑剂馈送开口供应润滑剂，以便在轴承表面与轴表面之间提供流体动力润滑楔。在一些实施方案中，润滑剂可以在1.1巴至5巴绝对压力下馈送。
根据另一方面，提供了一种制造用于支撑围绕轴线旋转的轴的轴承的方法。所述轴承包括多个可倾瓦，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件连接到轴承座并且包括轴承表面。所述方法包括通过增材制造，特别是通过选择性激光熔化或激光烧结，在轴承表面中制造多个可倾瓦中的至少一个可倾瓦，其具有多个润滑剂馈送开口。
在一些实施方案中，多个可倾瓦通过增材制造，特别是通过选择性激光熔化与轴承座一体地制造。
在一些实施方案中，用于将润滑剂引向相应轴承表面的通道系统形成在多个可倾瓦中的每一者中。
根据从属权利要求、说明书和附图，本公开的其他方面、优点和特征是显而易见的。
附图说明
为了可以详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施方案获得上文简要概述的本公开的更具体描述。附图涉及本公开的实施方案并且在下文中描述。一些实施方案在附图中示出，并且在以下描述中详细描述。
图1是根据本文描述的实施方案的轴承的示意性截面图；
图2是图1的轴承的一个可倾瓦的放大截面图；
图3是根据本文描述的实施方案的轴承的透视图；
图4A是图3的轴承的一个可倾瓦的放大透视图；
图4B是示出图3的轴承的一个可倾瓦的轴向截面的放大视图；
图4C是图3的轴承的一个可倾瓦的放大截面图；
图5A是根据本文描述的实施方案的轴承的示意性透视图，其配置为止推轴承或轴向轴承；
图5B是图5A的止推轴承的单个可倾瓦的放大视图；以及
图6是示出根据本文描述的实施方案的制造轴承的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的各种实施方案，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例都是以解释的方式提供的，并且不意味着限制。例如，作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可以在任何其他实施方案上使用或与其结合使用，以产生又一个实施方案。本公开旨在包括这些修改和变化。
在以下附图的描述中，相同的附图标记表示对应的或类似的部件。通常，仅描述关于单独实施方案的差异。除非另有说明，否则一个实施方案中的部分或方面的描述也适用于另一实施方案中的对应部分或方面。
图1是轴承100的示意性截面图，所述轴承100配置成用于支撑围绕轴线A旋转的轴200。图1的截平面垂直于轴200的轴向方向。所述轴承可以配置为径向轴承或轴颈轴承，其适于承受轴的径向载荷。
在其他实施方案中，轴承可以配置为轴向轴承或止推轴承，其适于承受轴的轴向载荷。
在一些实施方案中，轴承可以配置为组合的轴向和径向轴承，其适于承受轴的轴向载荷和径向载荷两者。
轴承100包括轴承座120。在径向轴承的情况下，轴承座120在圆周方向U上围绕轴容纳空间125。此外，轴承100包括多个可倾瓦130，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件连接到轴承座120并且包括指向轴容纳空间125的轴承表面136。
在轴承100的操作期间，轴可以可旋转地安装在轴容纳空间125中，以便在圆周方向U上被轴承座120包围。可倾瓦的轴承表面可以成形为与轴200的外表面，即与轴颈，配合，使得流体动力润滑楔可以形成在轴承表面136与轴颈之间的径向间隙中。润滑楔可以按超过阈值的旋转速度从瓦表面提升轴。由于润滑楔作用在其间，轴可以旋转而不直接接触轴承表面136。
本文使用的“轴承表面”可以理解为可倾瓦的表面，在轴承的操作期间，可以在其上形成润滑剂膜，例如流体动力润滑楔。在径向轴承的情况下，轴承表面可以是可倾瓦的弯曲的内径向表面。在止推轴承的情况下，轴承表面可以是可倾瓦的基本平坦的前表面。在轴承的空转状态下，轴可以与可倾瓦的轴承表面直接接触。在轴承的操作状态下，轴可以在轴承表面上滑动，其中润滑剂可以设置为轴承表面与轴之间的薄流体膜。
本文使用的“柔性腹板支撑件”可以理解为可倾瓦与枢轴座之间的薄且可弹性弯曲的材料连接。在径向轴承的情况下，柔性腹板支撑件可以基本上在径向方向上延伸，并且可以在圆周方向上具有最小宽度，这允许相应可倾瓦的枢转动作。柔性腹板支撑件的宽度可以取决于轴承/轴的直径。在止推轴承的情况下，柔性腹板支撑件可以连接到轴承座的径向表面，并且可以在轴承座和相应的可倾瓦之间沿轴向方向延伸。在一些实施方案中，轴承座可以具有围绕轴线A的环形形状。
应注意，在以下描述中，将主要描述径向轴承。然而，如本领域技术人员显而易见的，本文所述的一些实施方案的轴承同样可以配置为止推轴承。在止推轴承的情况下，多个可倾瓦可以连接到轴承座。轴的径向表面，例如轴的前表面或设置在轴上的径向台阶，可以可旋转地支撑在多个可倾瓦的轴承表面上。在止推轴承的情况下，也可以实现本说明书的特征。特别地，多个润滑剂馈送开口可以设置在止推轴承的至少一个可倾瓦的轴承表面中，特别是所有可倾瓦的轴承表面中。
在图1中示出的径向轴承的多个可倾瓦130可以适于围绕相应的倾斜轴线可倾斜或可枢转，其中可倾瓦的倾斜轴线可以平行于轴200的轴线A延伸。特别地，将可倾瓦连接到轴承座的柔性腹板支撑件135可以在圆周方向U上可弯曲或可弹性变形，使得可倾瓦能够相对于相应的倾斜轴线枢转。
因此，可倾瓦可以跟随轴在轴承操作期间由润滑楔的可变压力引起的相对于轴承座的运动。
根据本文描述的实施方案，至少一个可倾瓦131的轴承表面136包括多个润滑剂馈送开口140。例如，图1的至少一个可倾瓦131在所示截平面中在轴承表面136中包括第一开口141和第二开口142。在一些实施方案中，可以在所述至少一个可倾瓦131的轴承表面中设置多于两个隔开的润滑剂馈送开口。所述多个润滑剂馈送开口140可以被配置用于从所述至少一个可倾瓦131的内部馈送润滑剂进入设置在轴承表面136与轴200的外表面之间的间隙中的流体膜中。换句话说，多个润滑剂馈送开口140可以配置成用于将润滑剂馈送到轴容纳空间125中。
通过设置在至少一个可倾瓦的轴承表面中的多个开口将润滑剂馈送到轴承表面上，可以实现在轴承的操作期间在可倾瓦与轴之间更均匀和更连续的润滑剂分配。此外，可以在轴承表面的整个表面区域上局部地控制润滑剂的量，以便获得改善的润滑楔形成。例如，润滑馈送开口的分布和/或润滑馈送开口的开口尺寸可以配置成使得可以降低旋转不稳定性。
此外，通过在两个或更多个隔开的位置将润滑剂直接引入轴承表面上的流体膜中，可以减少从第一可倾瓦到相邻可倾瓦的热润滑剂的携带，且可以降低轴承材料的温度。
然而，对于纯粹的流体静力学应用，用于将高压润滑剂馈送到轴容纳空间中的单个润滑剂馈送开口可能是足够的，通过每个可倾瓦中的多个润滑剂馈送开口140提供润滑剂可以为流体动力轴承提供特别的优势。这是因为，在流体动力轴承中，局部限定的润滑剂直接馈送到流体膜中可有助于降低润滑楔的不稳定性。通过为至少一个可倾瓦131的轴承表面136提供多个隔开的润滑馈送开口(其配置成用于将润滑剂直接馈送到流体膜中)，可以改善楔形成的稳定性并且可以最小化旋转轴的不稳定性。
在可与本文所述的其他实施方案组合的一些实施方案中，轴承100可被配置为流体动力轴承。
在一些实施方案中，多个润滑剂馈送开口中的至少一个或多个开口可用于提供流体静力学或主动润滑能力，例如通过提供配置用于以高润滑剂压力馈送润滑剂的润滑剂供应。例如，可以提供用于对润滑剂加压的装置以产生足够的负载支撑，以便为流体动力轴承提供流体静力能力。
在一些实施方案中，设置在轴承表面136中的至少一个或多个润滑剂馈送开口可配置成用于以第二润滑剂压力馈送润滑剂，并且可提供其余的润滑剂馈送开口以在第一润滑剂压力下馈送润滑剂。第一压力可以低于第二压力。因此，轴承可以提供流体动力和/或静压轴承特性。例如，可以在至少一个可倾瓦中设置两个单独的通道系统，其中第一通道系统可配置成用于在第一压力下向多个润滑剂馈送开口的子集馈送润滑剂，并且第二通道系统可配置成用于在第二压力下向多个润滑剂馈送开口的第二子集馈送润滑剂。轴承可以在流体动力状态下和/或通过流体静力/主动润滑来操作。
通过为多个可倾瓦130中的每一者的轴承表面提供多个隔开的润滑馈送开口，可以进一步改善轴承100的动态特性，所述多个隔开的润滑馈送开口配置成用于将润滑剂馈送到相应的轴承表面与轴的外表面之间的间隙中。例如，可以在每个可倾瓦的轴承表面中设置两个、三个、四个或更多个润滑剂馈送开口。
图1中所示的轴承包括总共五个可倾瓦，这些可倾瓦围绕轴容纳空间125在圆周方向U上均匀分布。换句话说，五个可倾瓦相对于轴线A布置在相等间隔的角度位置。例如，在五个可倾瓦的情况下，两个相邻可倾瓦的角中心之间的角距离可以是360°/5＝72°。
在其他实施方案中，轴承可包括少于或多于五个可倾瓦，例如两个、三个或四个可倾瓦或六个或更多个可倾瓦。可倾瓦可以相对于轴线A布置在相等间隔的角度位置。
在一些实施方案中，多个可倾瓦130中的每个可倾瓦的形状可以基本相同。可以在多个可倾瓦中的每个的轴承表面中以相应的图案设置多个润滑馈送开口。
可倾瓦可以相对于相应的对称轴基本上对称地配置，所述对称轴可以沿着相应的可倾斜的腹板支撑件在径向方向R上延伸穿过相应的可倾瓦的中心。换句话说，每个可倾瓦的前圆周部分的形状可以基本上是可倾瓦的后圆周部分的形状的镜像。如果可倾瓦相对于对称平面具有对称设置，则轴承可用于支撑沿顺时针方向和逆时针方向两者旋转的轴。
在一些实施方案中，多个润滑剂馈送开口140可以按图案布置在轴承表面136中，其中图案可以不相对于相应可倾瓦的对称平面对称。例如，可以在轴承表面的前圆周部分中提供比在轴承表面的后圆周部分中更多的开口。例如，在图1所示的实施方案中，多个润滑剂馈送开口140以相对于至少一个可倾瓦131的对称平面不对称的图案设置。润滑剂馈送开口的不对称设置可以有助于抑制轴承的动态不稳定性。
在一些实施方案中，轴承可以被配置用于高速应用。例如，轴承可以被配置用于支撑以60m/s或更高，特别是80m/s或更高，更特别是100m/s或更高，或甚至120m/s或更高的圆周速度旋转的轴。如本文使用的术语“圆周速度”可以理解为在轴承的操作期间轴的受支撑表面与可倾瓦的轴承表面之间的最大相对速度。
轴承可以设置有通道系统150，所述通道系统150延伸穿过至少一个可倾瓦131的内部，以便将润滑剂引导向多个润滑剂馈送开口140。在一些实施方案中，通道系统150可以延伸穿过所述至少一个可倾瓦131的内部，并且穿过所述至少一个可倾瓦的柔性腹板支撑件135，以便将润滑剂从轴承座120引导通过柔性腹板支撑件135进入至少一个可倾瓦131中。多个润滑剂馈送开口140可以与通道系统150流体连通。
在一些实施方案中，每个可倾瓦支撑在单个薄的柔性腹板支撑件上。可以设计可倾瓦以及柔性腹板支撑件的几何形状和拓扑结构，以便在高旋转速度下也获得轴承的改善的动态特性。轴承的动态特性可取决于许多参数，例如可倾瓦的重量、可倾瓦相对于相应倾斜轴的惯性、柔性腹板支撑件的径向刚度和/或柔性腹板支撑件的旋转刚度。柔性腹板支撑件的径向和旋转刚度可取决于材料特性、柔性腹板支撑件在圆周方向上的厚度以及柔性腹板支撑件的径向长度。提供具有高径向刚度和低旋转刚度的柔性腹板支撑件可能是有益的。此外，提供具有低重量的可倾瓦可能是有益的，所述低重量的可倾瓦可以相对于可倾瓦的倾斜轴具有减小的惯性。
在一些实施方案中，可倾瓦的几何形状通过将优化过程应用于以下设计变量的分析表达式来加以设计：(i)柔性腹板支撑件的径向刚度，(ii)柔性腹板支撑件的旋转刚度，以及(iii)可倾瓦的惯性。此外，在一些实施方案中，可以将不同的权重因数和约束分配给根据转子动力学灵敏度分析结果获得的设计变量。
在可与本文所述的其他实施方案组合的一些实施方案中，轴承可以是整体式轴承。在整体式轴承中，多个可倾瓦130与轴承座120一体地形成。其中，多个可倾瓦中的每个可倾瓦可以与相应的柔性腹板支撑件且与轴承座一体地形成。换句话说，可倾瓦、柔性腹板支撑件和轴承座可以由单个材料件制成，而没有任何材料-材料结合或任何形状配合或力配合连接。例如，轴承可以制造为“单件”轴承，特别是经由增材制造技术。当柔性腹板支撑件在圆周方向上的厚度与柔性腹板支撑件在径向方向上的长度之间的比率足够低时，可倾瓦围绕相应的倾斜轴线的倾斜运动变得可能。
与多件式轴承相比，整体式轴承的耐磨性和寿命预期得到改善，所述多件式轴承具有经由材料-材料连接或经由形状配合或力配合连接而连接到轴承座的可倾瓦。
应注意，本文使用的整体式轴承的轴承座不一定是“单件”座。例如，轴承座可包括两个半壳，其可围绕轴颈安装。然而，同样在这种情况下，每个可倾瓦与座部分中的一个一体地形成。
图1中描绘的轴承是整体式轴承，其中轴承座120、多个可倾瓦130以及柔性腹板支撑件135形成为单个材料件，例如整体形成的金属件。
在一些实施方案中，轴承由金属制成，特别是由镍基合金制成，更特别是由镍铬基超合金制成，例如Inconel合金，诸如Inconel718。
图2是图1的轴承100的至少一个可倾瓦131的放大截面图。在一些实施方案中，轴承的多个可倾瓦130中的其余可倾瓦可以相应地成形。
可倾瓦131可以与柔性腹板支撑件135且与轴承座120一体地形成。此外，可倾瓦131包括指向轴容纳空间125的轴承表面136。多个润滑剂馈送开口140设置在轴承表面中，用于将润滑剂直接馈送到待设置在轴承表面136上的流体薄膜中。
在一些实施方案中，多个润滑剂馈送开口140中的两个或更多个开口在圆周方向U上隔开。例如，第一开口141可以设置在轴承表面136的前圆周部分中，并且第二开口142可以设置在轴承表面136的中心圆周部分中。特别地，第一开口141与第二开口142可以相对于轴线A位于两个不同的角度位置，其中两个角度位置之间可以包围5°或更大的角度，特别是10°或更大的角度，更特别是15°或更大的角度。替代地或另外，第一开口141与第二开口142之间的第一距离D1可以是2厘米或更大，特别是3厘米或更大，更特别是4厘米或更大。
在一些实施方案中，至少一个可倾瓦131可以在圆周方向上在n度的角度范围(“可倾瓦角”)上延伸，其中n可以是40°至80°，特别是50°至70°。第一开口141与第二开口142可以布置在两个不同的角度位置，这两个角度位置之间包围从n/8到n/2的角度。
通过在不同的角度位置将润滑剂馈送到轴承表面136，可以提供从倾斜边缘的前缘到可倾瓦的后缘的更均匀的润滑剂分布。
在可与本文所述的其他实施方案组合的一些实施方案中，至少一个可倾瓦131的轴承表面136可设置有四个或更多个，特别是六个或更多个，更特别是十个或更多个润滑剂馈送开口。在图2的截面图中仅示出了两个润滑剂馈送开口(第一开口141和第二开口142)。然而，可以在轴向方向上与第一开口141和/或与第二开口142隔开一定距离处设置另外的润滑剂馈送开口。
至少一个开口(例如，第一开口141)可以设置在至少一个可倾瓦131的前圆周部分中。例如，第一开口141与可倾瓦的前缘145之间的距离可以是5厘米或更小，特别是2厘米或更小。可倾瓦的前缘145可以理解为轴承表面的在轴承的操作期间由旋转轴的给定点首先通过的边缘。可倾瓦的后缘146可以理解为轴承表面的在轴承的操作期间由旋转轴的给定点最后通过的边缘。因此，在轴承操作期间，旋转轴的给定点首先滑过轴承表面的前圆周部分，接着滑过轴承表面的中心圆周部分并且最终滑过轴承表面的后圆周部分。
在一些实施方案中，轴承表面的中心圆周部分可以被定义为轴承表面的角度范围的中间三分之一，而前圆周部分和后圆周部分可以被定义为轴承表面的角度范围的两个外部三分之一。
至少一个开口(例如，图2中的第二开口142)可以设置在至少一个可倾瓦131的中心圆周部分中。例如，第二开口142与可倾瓦的角中心之间的距离可以是5厘米或更小，特别是2厘米或更小。在一些实施方案中，第二开口142可以精确地设置在至少一个可倾瓦131的角中心。在这种情况下，第二开口142可以从通道馈送润滑剂，所述通道可以从轴承座120穿过柔性腹板支撑件135在径向方向上延伸。
在可与本文所述的其他实施方案组合的一些实施方案中，由开口覆盖的轴承表面136的总面积与未提供任何开口的轴承表面136的其余区域的总面积之间的比率可以为1％到5％。在一些实施方案中，高于5％的值可能不是有利的，因为流体动力学楔的形成可能受到负面影响。例如，在一些实施方案中，单独开口中没有任何一个可以覆盖总轴承表面的大于2％或大于1％的面积。
如图2中示意性地描绘，用于将润滑剂从轴承座120朝向多个润滑剂馈送开口140供应的通道系统150可以延伸穿过至少一个可倾瓦131的内部。通道系统150的至少一个主通道152可以从轴承座120穿过柔性腹板支撑件135朝向至少一个可倾瓦131延伸，例如基本上在径向方向R上。至少一个主通道152可以适于从轴承座中的润滑剂储集器引导润滑剂穿过柔性腹板支撑件135朝向多个润滑剂馈送开口140。在止推轴承的情况下，通道系统的主通道可以基本上沿轴向方向延伸。
在一些实施方案中，两个、三个或更多个主通道152可以延伸穿过柔性腹板支撑件135，例如沿径向方向R，其中两个、三个或更多个主通道可以彼此轴向隔开。
在一些实施方案中，至少一个主通道152的横截面可以不是圆形的。例如，至少在延伸穿过柔性腹板支撑件135的截面中，至少一个主通道152的横截面可以基本上是矩形的。主通道的非圆形横截面形状可能是有利的，因为柔性腹板支撑件可具有小的圆周宽度和较大的轴向宽度，使得通道形状可适应柔性腹板支撑件的形状。
在一些实施方案中，通道系统150的一个或多个横向通道151可以在非径向方向上延伸穿过至少一个可倾瓦131。例如，一个或多个横向通道151可以从通道系统150的主通道152延伸进入可倾瓦的主体的前部和/或进入后部。
通道系统150的至少一个横向通道151可以相对于径向方向R和/或轴向方向以45°或更大的角度延伸，更特别地，相对于径向方向R和/或轴向方向以60°或更大的角度延伸，更特别地基本上相对于径向方向和/或轴向方向垂直，例如与圆周方向U相切。在一些实施方案中，至少一个横向通道151可以基本上在圆周方向U上延伸。至少一个横向通道151可以是弯曲通道或线性通道。在图2所示的实施方案中，横向通道151从主通道152线性地延伸到可倾瓦的主体的前部，并且可以具有4厘米或更长的长度。在止推轴承的情况下，至少一个横向通道可以相对于轴向方向以一角度延伸，例如以60°或更大的角度或基本垂直的角度延伸。
至少一个横向通道151可配置成用于将润滑剂引导通过可倾瓦的内部朝向布置在轴承表面136的前圆周部分中的第一开口141。在一些实施方案中，提供两个或更多个开口在轴承表面136的前圆周部分中，其中每个所述开口可以具有相关联的横向通道151，用于将润滑剂引向相应的开口。在一些实施方案中，至少一个开口(图中未示出)可以设置在轴承表面的后圆周部分中，其中可以设置横向通道以将润滑剂引导朝向所述至少一个开口。
多个润滑剂馈送开口140中的每个开口可以与通道系统150的相关联供应通道153流体连通，用于将润滑剂引导到开口。供应通道153可以基本上垂直于轴承表面延伸，例如沿径向方向延伸，并且可以将开口与通道系统的主通道152和/或与通道系统的横向通道151连接。例如，供应通道153可以布置在主通道152和横向通道151的下游，并且紧接在润滑剂馈送开口的上游。开口的横截面形状和/或横截面面积可分别基本上对应于相关供应通道的横截面形状和/或横截面面积。在一些实施方案中，主通道152的横截面面积和/或横截面形状可以与供应通道153的横截面面积和/或横截面形状不同。
图3是根据本文描述的实施方案的轴承300的透视图。轴承300的大多数特征对应于图1中所示的轴承100的特征，因此，可以参考上述说明，本文不再重复。
轴承300是整体式或“单件式”轴承，包括多个可倾瓦130(本文：五个可倾瓦)，其与相应的可倾斜腹板支撑件135且与轴承座120一体地形成。
多个润滑剂馈送开口140设置在多个可倾瓦130的每个可倾瓦的轴承表面136中。在下文中，将仅更详细地描述可倾瓦131，但其余可倾瓦可以相应地成形并且可以表现出相应的特征。
可倾瓦131包括轴承表面136，所述轴承表面136具有设置在其中的多个润滑剂馈送开口140，特别是六个或更多个和/或二十个或更少的开口，更特别地，十个开口。
在可以与本文所述的其他实施方案组合的一些实施方案中，多个润滑剂馈送开口140中的两个或更多个轴向隔开的开口143可以在轴承表面136的轴向方向上隔开。例如，两个、三个、四个、五个或更多个轴向隔开的开口143可以布置成沿轴向方向延伸的一排，例如以两个相邻开口之间的规则间隔布置。例如，两个相邻的轴向隔开的开口143之间在轴向方向上的第二距离D2可以是2mm或更大且50mm或更小，特别是5mm或更大且20mm或更小。
在一些实施方案中，可倾瓦可具有n厘米的轴向延伸，其中两个轴向隔开的开口之间的距离可大于n/2厘米。
在一些实施方案中，可以在可倾瓦131的轴承表面136中设置两排或更多排轴向隔开的开口143。这些排可以设置在圆周方向U上的不同角位置处。例如，第一排轴向隔开的开口143可以设置在轴承表面的前部，并且第二排轴向隔开的开口可以设置在轴承表面136的中心部分中。在一些实施方案中，多于两排的轴向隔开的开口可以设置在轴承表面136中，例如三排、四排或更多排。
在可与本文所述的其他实施方案组合的一些实施方案中，多个润滑剂馈送开口140中的两个、三个或更多个开口可设置在轴承表面的前圆周部分中，多个润滑剂馈送开口140中的两个、三个或更多个开口可以设置在轴承表面的中心圆周部分中，和/或多个润滑剂馈送开口中的两个、三个或更多个开口可以设置在轴承表面的后圆周部分中。当在前圆周部分中设置至少两个开口并且在中心圆周部分中设置至少两个开口时，可以获得润滑剂在轴承表面上的均匀分布，而在后圆周部分中不需要任何开口，如图3中示意性地表示的那样。
通道系统可以延伸穿过多个可倾瓦130中的每一者，用于向相应的多个润滑剂馈送开口供应润滑剂。通道系统可以具有图2中更详细示出的通道系统150的一些或全部特征。轴承座120可包括环形流体储集器155，用于向通道系统供应润滑剂。相应通道系统的主通道152可以在角度位置处从环形流体储集器155径向向内延伸，所述角度位置对应于布置柔性腹板支撑件的角度位置。
在一些实施方案中，轴承可包括压力控制单元，所述压力控制单元配置成将通道系统中的润滑剂压力调节在1.1巴和5巴绝对压力之间的范围内，特别是在1.1巴和3巴绝对压力之间的范围内。
图4A是图3的轴承的可倾瓦中的一个的放大透视图。如详细所示，第一排开口布置在可倾瓦131的角中心，第二排开口布置在可倾瓦的前缘附近。因此，首先由轴的给定点通过的轴承表面的前圆周部分可以被充分地供应润滑剂。润滑剂可以在圆周方向上朝向可倾瓦的中心传送，其中可以通过中心排开口供应另外的润滑剂。润滑剂还可以在圆周方向上朝向可倾瓦的后缘传送。在可倾瓦的后圆周部分中不需要进一步供应润滑剂。
在可与本文所述的其他实施方案组合的一些实施方案中，在轴承被配置成用于支撑直径为110mm的轴的情况下，柔性腹板支撑件135的最小宽度w可以是1mm至4mm，特别是1.8mm至3.2mm。在一些实施方案中，在轴承被配置成用于支撑直径为110mm的轴的情况下，柔性腹板支撑件的高度h可以是2mm至10mm，特别是3mm至7mm。在一些实施方案中，在轴承被配置成用于支撑直径为110mm的轴的情况下，可倾瓦的径向厚度t可以是6mm至14mm，特别是8mm至12mm。被配置成用于其他轴直径的轴承的可倾瓦可以具有不同的形状。
图4B是图3的轴承的可倾瓦中的一个的轴向截面图。如图4B中示意性地描绘，多个润滑剂馈送开口140的每个开口与布置在其上游的径向延伸的供应通道153流体连接。一个或多个主通道152可以布置在供应通道153的上游，其中主通道可以径向延伸穿过柔性腹板支撑件135。横向通道151可以从主通道152分支，以便将润滑剂引向布置在轴承表面的前圆周部分中的开口。
图4C是图3的轴承的可倾瓦中的一个的放大截面图。截平面延伸穿过横向通道151中的一个，所述横向通道从可倾瓦131的主体内部的主通道152分支。径向供应通道153从横向通道151的下游端朝向设置在前圆周部分中的开口中的一者延伸。
根据本公开的另一方面，提供了一种旋转机械装置。所述旋转机械装置可包括根据本文所述的任何实施方案的轴承。此外，旋转机械装置包括轴200，所述轴200可旋转地支撑在轴承的轴容纳空间125中。
轴承可以是径向轴承或止推轴承。此外，轴承可以是流体动力轴承或静压轴承。
在一些实施方案中，旋转机械装置是高速旋转机械装置。例如，旋转机械装置可以是压缩机和涡轮机中的至少一者，更特别地是蒸汽涡轮机或燃气涡轮机。在一些实施方案中，旋转机械装置是高速压缩机、蒸汽涡轮机、燃气涡轮机和用于机器高速平衡的装置中的至少一者。
旋转机械装置可以配置成使轴以80m/s或更高，特别是100m/s或更高，更特别是120m/s或更高的圆周速度旋转。
根据本文描述的另一方面，提供了一种操作轴承的方法。所述轴承可以具有本文所述的任何实施方案的一些特征或所有特征，因此可以参考上述说明，本文不再重复。轴200可旋转地安装在轴承的轴容纳空间125中。
使轴旋转，同时润滑剂通过轴承的多个润滑剂馈送开口140供应，以便在轴承表面与轴表面之间提供流体动力润滑楔。在一些实施方案中，润滑剂可以通过设置在至少一个可倾瓦131的内部中的通道系统150以5巴或更低的绝对压力，特别是在1.1巴和3巴绝对压力之间的压力下供应到多个开口。
在一些实施方案中，轴200可以按80m/s或更高，特别是100m/s或更高，更特别是120m/s或更高的圆周速度旋转。
图5A是根据本文描述的实施方案的配置为止推轴承400的轴承的透视图。在止推轴承的情况下，多个可倾瓦130可以连接到轴承座120的前表面，在一些实施方案中，所述轴承座120可以具有环形形状。
图5B是图5A的止推轴承的可倾瓦中的一个的放大视图。
多个可倾瓦130可以布置成使得可倾瓦的轴承表面基本上是平的并且相对于轴的轴线A基本垂直地延伸。旋转轴的径向表面，例如轴的端表面或径向台阶，可以支撑在多个可倾瓦的轴承表面上。在一些实施方案中，可以提供多于五个的可倾瓦。
轴承可以是流体动力轴承，其配置成在轴与可倾瓦的轴承表面之间提供流体动力润滑楔。在一些实施方案中，轴承是整体式轴承。
多个可倾瓦中的至少一个可倾瓦131的轴承表面包括多个润滑剂馈送开口140。通道系统可以设置在至少一个可倾瓦131的内部，用于引导润滑剂通过至少一个可倾瓦131的柔性腹板支撑件135朝向所述多个润滑剂馈送开口140。
类似于上述径向轴承，多个润滑剂馈送开口140中的至少两个开口可以在圆周方向上隔开。替代地或另外，可以提供多排开口，其基本上在径向方向上延伸，其中各排可以在圆周方向上隔开。延伸穿过至少一个可倾瓦的通道系统的细节可以对应于上述细节，且本文不再重复。对于本领域技术人员显而易见的是，在止推轴承的情况下，柔性腹板支撑件135允许可倾瓦相对于径向倾斜轴线和/或相对于垂直于径向倾斜轴线延伸的倾斜轴线的倾斜运动，如可从图5B中更详细地看出。
图6是示出制造用于支撑围绕轴线旋转的轴200的轴承的方法的流程图。根据本文描述的实施方案，轴承可以包括本文所述的任何轴承的一些或全部特征，因此可以参考上述说明，本文不再重复。特别地，轴承可以包括多个可倾瓦130，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件135连接到轴承座120并且包括轴承表面136。在一些实施方案中，轴承可以是整体式轴承。
如方框510和520所示，多个可倾瓦130中的至少一个可倾瓦131通过增材制造在轴承表面136中制造有多个润滑剂馈送开口140。
增材制造描述了通过沉积材料在层中构建零件的加工技术。代替从材料块铣削工件，可以使用可以粉末形式施加的材料逐层构建工件。
在方框510中，可以将一层材料施加到平台。在方框520中，材料层可以根据设计数据(其包括待构建的装置的3D信息)例如通过激光而熔合，并且平台移位，例如降低。所述方法返回到方框510，其中在熔合的第一层的顶部上施加另一层材料。在方框520中，可以根据设计数据熔合第二层。熔合第二层可以包括在预定点处将第二层结合到第一层。平台再次移位，并且将第三层材料施加在熔合的第二层的顶部。所述过程继续进行，直到根据设计数据构建装置为止。
增材制造可以包括选择性激光熔化或激光烧结。
在一些实施方案中，多个可倾瓦130中的每个可倾瓦通过增材制造，特别是通过选择性激光熔化或激光烧结，而与轴承座120一体地形成。
此外，用于将润滑剂引向设置在轴承表面中的多个开口的通道系统可以通过增材制造，特别是通过选择性激光熔化或激光烧结，来形成。通道系统可以完全在多个可倾瓦的每个可倾瓦内制造。
虽然前述内容针对本公开的实施方案，但可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其他和进一步的实施方案，并且本公开的范围由所附权利要求确定。

Claims (13)

1.一种用于支撑围绕轴线(A)旋转的轴(200)的轴承(100)，其包括：
轴承座(120)；以及
多个可倾瓦(130)，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件(135)连接到所述轴承座(120)并且包括指向轴容纳空间(125)的轴承表面(136)，
其中：所述多个可倾瓦(130)中的至少一个可倾瓦(131)的所述轴承表面(136)包括多个润滑剂馈送开口(140)；所述多个可倾瓦(130)与相应的柔性腹板支撑件(135)和所述轴承座(120)一体地形成；并且所述多个润滑剂馈送开口(140)与通道系统(150)流体连通，所述通道系统(150)延伸穿过所述至少一个可倾瓦(131)的内部并且穿过所述至少一个可倾瓦(131)的所述柔性腹板支撑件(135)。
2.如权利要求1所述的轴承，其中所述轴承被配置为径向轴承，并且其中所述轴承座(120)在圆周方向(U)上围绕所述轴容纳空间(125)。
3.如权利要求1或2所述的轴承，其中所述多个润滑剂馈送开口(140)中的两个或更多个开口在圆周方向(U)上隔开，特别是隔开3cm或更大的第一距离(D1)，和/或其中所述多个润滑剂馈送开口(140)中的两个或更多个轴向隔开的开口在轴向方向上隔开，特别是隔开2mm或更大的第二距离(D2)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的轴承，其中所述至少一个可倾瓦(131)的所述轴承表面(136)设置有四个或更多个、特别是六个或更多个、更特别是十个或更多个润滑剂馈送开口。
5.如权利要求1至4中任一项所述的轴承，其中所述多个润滑剂馈送开口(140)中的两个或更多个开口设置在所述轴承表面(136)的前圆周部分中，和/或所述多个润滑剂馈送开口(140)中的两个或更多个开口设置在所述轴承表面(136)的中心圆周部分中。
6.如权利要求1至5中任一项所述的轴承，其中所述通道系统(150)的一个或多个横向通道(151)至少部分地在非径向方向上延伸穿过所述至少一个可倾瓦(131)，特别是相对于径向方向成45°或更大的角度，更特别是相对于所述径向方向和/或轴向方向基本垂直。
7.如权利要求1至6中任一项所述的轴承，其中所述通道系统(150)延伸穿过所述多个可倾瓦(130)中的每一者，并且其中所述轴承座(120)包括流体连接到所述通道系统(150)并且被配置成向所述通道系统供应润滑剂的环形流体储集器(155)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的轴承，其中所述轴承是流体动力轴承，特别是还包括压力控制单元，所述压力控制单元被配置成将所述通道系统(150)中的润滑剂压力调整在1.1巴与5巴绝对压力之间的范围内，特别是在1.1巴与3巴绝对压力之间的范围内。
9.一种旋转机械装置，其包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的至少一个轴承(100)；以及
轴(200)，所述轴(200)可旋转地支撑在所述轴承(100)的轴容纳空间(125)中，
其中所述旋转机械装置是高速旋转机械装置，特别是压缩机和涡轮机中的至少一者，更特别是蒸汽轮机或燃气轮机。
10.如权利要求1-8中任一项所述的操作轴承的方法，其中轴(200)可旋转地支撑在所述轴承的轴容纳空间(125)中，所述方法包括：
使所述轴(200)旋转，同时通过所述多个润滑剂馈送开口(140)供应润滑剂，以便在所述轴承表面(136)与轴表面之间提供流体动力润滑楔。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述轴(200)以80m/s或更高、特别是100m/s或更高、更特别是120m/s或更高的圆周速度旋转。
12.一种制造用于支撑围绕轴线(A)旋转的轴(200)的轴承，特别是根据权利要求1至8中任一项所述的轴承的方法，所述轴承包括多个可倾瓦(130)，其中每个可倾瓦经由柔性腹板支撑件(135)连接到轴承座(120)并且包括轴承表面(136)，
其中所述多个可倾瓦(130)中的至少一个可倾瓦(131)通过增材制造，特别是通过选择性激光熔化或激光烧结，来在所述轴承表面(136)中制造有多个润滑剂馈送开口。
13.如权利要求12所述的制造方法，其中所述多个可倾瓦(130)通过增材制造与所述轴承座(120)一体地形成，并且其中用于将润滑剂引向相应轴承表面的通道系统形成于所述多个可倾瓦中的每一者中。
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