CN111852934A - 静压气体轴承、压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了静压气体轴承、压缩机，该静压气体轴承包括轴承内环、固定套接于所述轴承内环上的轴承基座，其特征在于，所述轴承基座外还套设有轴承套筒，且所述轴承套筒与所述轴承基座之间还设有具有沿所述轴承内环径向弹性形变能力的弹性减震件。本发明给轴承提供了额外的阻尼，在高速转动状态下，降低了转子振动产生的影响，提升了轴承运行的稳定性，有利于提升轴承的使用寿命。

Description

静压气体轴承、压缩机
技术领域
本发明涉及轴承减震技术，尤其涉及静压气体轴承、压缩机。
背景技术
轴承是旋转机械中支撑旋转部件的基础零部件，目前比较常见的有滚动轴承、滑动轴承、磁悬浮轴承等。由于磁悬浮存的控制系统复杂，而滚动轴承与滑动轴承由于采用油润滑的方式，不可避免的与旋转部件存在摩擦，从而导致能量损失，因此一种新的气体轴承技术应运而生。
气体轴承主要分为动压气体轴承以及静压气体轴承，其中动压气体轴承是一种自适应式柔性轴承，主要利用转子高速运转过程中，轴承与转子之间产生的一层气膜来支撑转子，其原理即为动压原理；静压气体轴承是一种通过小间隙范围内产生的压力气膜来支撑转子系统的，其中气体通过轴承表面的小孔进入间隙处，由于一般间隙（0.02-0.05mm）较小，气体进入后被挤压导致压力升高，从而起到支撑的作用。由于气体的摩擦系数小，因此静压气体轴承是一种基本无摩擦，损耗小的轴承。
静压气体轴承结构简单，因此适合离心机小型化，而小型离心机转速较高，静压气体轴承在高速工作状态下的稳定性则极为重要。静压气体轴承的稳定性包括动态稳定性以及静态稳定性两个方面，其中，动态稳定性容易受到高速状态下的转子的影响，由于高速状态下的转子大概率会出现涡动失稳现象，因此动态稳定性容易破坏，使得气体轴承在高速工作状态下运行失常，导致转子的振幅加大，磨损轴承，破坏轴承性能，从而使转子的振幅进一步加大，最终影响机器工作性能，严重的还会产生安全事故，因此合理的抑制静压气体轴承的涡动失稳至关重要。
专利公开号为CN104204571A的中国发明专利申请文件中公开了一种静压气体轴承，包括轴承体(2)、轴承基体(4)，以及自激振动衰减机构(6)。其自激振动衰减机构包括空气室和至少一个节流孔，其中，所述空气室形成于轴承体或轴承基体，所述至少一个节流孔的一端在轴承体的另一个面的 中央部开口，且另一端朝空气室开口。通过该振动衰减机构达到一定程度的减震效果，但是仍不能满足如离心机、压缩机或空压机等高速旋转件，特别是在转子失稳时，对稳定性的要求。
发明内容
为了解决现有技术中静压气体轴承的转子振动容易导致结构失稳，使得轴承整体稳定性差的缺陷，本发明提出一种静压气体轴承。
本发明采用的技术方案是，静压气体轴承，包括轴承内环、固定套接于所述轴承内环上的轴承基座，所述轴承基座外还套设有轴承套筒，且所述轴承套筒与所述轴承基座之间还设有具有沿所述轴承内环径向弹性形变能力的弹性减震件。
优选的，所述弹性减震件为具有弹性的钢丝圈。
优选的，所述弹性减震件为至少一个弹簧。
优选的，所述轴承基座和轴承套筒相靠近的侧壁上均开设有多个位置对应的安装孔，每一对安装孔内均放置有弹簧。
优选的，所述弹性减震件为具有弹性性能的薄片或橡胶材质。
优选的，所述轴承套筒具有用于相互替换的多种规格，不同规格的所述轴承套筒的内径不同。
优选的，所述轴承基座伸出所述轴承套筒的至少一端设置有限位块，所述限位块沿所述轴承内环的径向向外一体延伸，且所述限位块的外径小于所述轴承套筒的外径。
优选的，所述轴承内环为多孔质石墨层，所述轴承内环中插接有转子，且轴承内环与转子之间存在间隙。
优选的，所述轴承内环上开设有多个通气孔。
优选的，所述轴承基座的两端分别开设有至少一个进气孔。
优选的，所述轴承基座的两端分别开设有至少一个进气孔，且所述轴承基座两端开设的进气孔非对称设置。
本发明还提出一种压缩机，其包括上述的静压气体轴承。
与现有技术相比，本发明将具有以下有益效果：
1、由于在轴承基座和轴承支座之间设置有轴承套筒，且轴承套筒和轴承基座之间设置弹性减震件，因此能够将转子振动抵消大部分，使得整个轴承结构保持稳定，降低了结构失稳的概率，也有利于提高轴承的使用寿命；
2、由于轴承套筒的内径可以有多个规格更替，因此可以改变轴承套筒与轴承基座之间的间距大小，从而适应不同的弹性减震件对于形变空间的需求，也可以用于调整弹性减震件的形变量，从而更好的实现对转子振动的消除吸收效果；
3、轴承基座的两端均开设有进气孔，从而使得进气速度更块且更加均匀。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是第一个实施例的剖面示意图；
图2是第一个实施例的轴承基座和套筒的剖面结构示意图；
图3是第一个实施例的轴承基座的剖面示意图；
图4是第二个实施例的剖面示意图；
图5是第二个实施例的轴承基座和套筒的剖面结构示意图；
图6是第二个实施例的套筒的剖面示意图。
1、轴承内环；2、轴承基座；3、轴承支座；4、轴承套筒；5、钢丝圈；6、弹簧；7、安装孔；8、限位块；9、转子；10、进气孔；11、进气腔。
具体实施方式
一种静压气体轴承，如图1和2所示，包括轴承内环1、固定套接于所述轴承内环1上的轴承基座2，所述轴承基座2外套接有用于固定的轴承支座3，所述轴承基座2外还套设有轴承套筒4，所述轴承套筒4固定于所述轴承支座3内壁上，且所述轴承套筒4与所述轴承基座2之间还设有具有压缩或拉伸能力的弹性减震件。
目前比较常见的静压气体轴承采用的节流技术有单小孔节流型、多小孔节流型、微沟槽节流型、微孔节流型、多孔质材料节流型，其中的多孔质静压气体轴承是利用新型多孔质材料作为轴承表面，得到一致性良好的润滑气膜。多孔质材料内部分布着大量微小的供气孔，外部气源通过多孔质材料进入到轴承表面，形成压力气膜，用以支撑载荷。
本实施例中，如图1和2所示，轴承内环1采用多孔质石墨层，而轴承内环1中插接有转子9，且轴承内环1与转子9之间存在间隙，当转子9进行高速旋转时，转子9与轴承内环1之间的间隙处会产生一层薄气膜，该气膜起到对转子9的支撑效果，从而转子9与轴承内环1之间摩擦极低，可以实现转子9的高速转动。同时，与现有技术一样，多孔质石墨层中还设置有加强筋，从而能够保证整个石墨层的强度和稳定性，防止石墨层受到载荷时发生断裂。
如图1和2所示，由于转子9在高速转动时，容易产生涡动失稳现象，使得转子9在高速转动情况下失常，导致转子9的振幅加大，因此通过上述弹性减震件将转子9引起的振动尽可能消除，从而维持整个轴承的稳定性。具体的，弹性减震件为绕设于轴承基座2外侧的钢丝圈5，该钢丝圈5具有一定弹性，能够给轴承提供额外的阻尼，在转子9发生振动时，振动的能量通过气膜传递到轴承上后，由于钢丝圈5的弹性作用，轴承会产生一个滞后的振动，从而防止轴承与转子9发生共振，并且由于钢丝圈532的弹性性能，能够消除部分振动，因此提高了系统的稳定性。
同时，轴承套筒4的内径可以有多个规格更替，不同规格的所述轴承套筒4的内径不同，因此可以改变轴承套筒4与轴承基座2之间的间距大小，从而适应不同的弹性减震件对于形变空间的需求，也可以用于调整弹性减震件的形变量，从而更好的实现对转子9振动的消除吸收效果。
进一步的，如图2和3所示，轴承套筒4通过过盈配合的方式固定在轴承支座3的内壁中，而轴承基座2穿出轴承套筒4的一端端部设置有限位块8，限位块8沿所述轴承内环1的径向向外一体延伸，且所述限位块8的外径小于所述轴承套筒4的外径，而轴承套筒4的端部则抵接在限位块8上，因此整个轴承基座2可以在轴承套筒4内具有一定的振动空间，同时轴承基座2在轴向上也得到了轴承套筒4的限位。
如图2和3所示，轴承内环1与轴承基座2之间留设有进气腔11，气体从外部进入进气腔11后再通过轴承内环1上的微孔渗透入轴承内环1的内部空间，从而到达轴承内环1与转子9之间的间隙处，从而达到支撑转子9负载的效果。为了进气腔11中的气体进去速度较快且更加均匀，轴承基座2的两端分别开设有至少一个进气孔10，且当所述轴承基座2的两端分别开设有一个进气孔10时，两个所述进气孔10位于相对侧，从而外部气体可以从轴承基座2的两端同时进入进气腔11中并形成环形气流，更加均匀。进一步的，轴承内环1上还开设有多个通气孔，通气孔连通进气腔11和轴承内环1与转子9之间的间隙，使得进气腔11中的气体能够更快的进入间隙中，满足转子9运行要求。
在另一个实施例中，如图4-6所示，弹性减震件为弹簧6，在轴承基座2和轴承套筒4相靠近的侧壁上均开设有多个位置对应的安装孔7，每一对安装孔7内均放置有弹簧6，安装孔7的数量根据实际需要的弹性作用力可以进行适当改变。在另一个实施例中，弹性减震件为具有弹性性能的薄片，如箔片或其它金属弹片；在另一个实施例中，弹性减震件还可以为橡胶材质，比如橡胶片、橡胶圈或橡胶块等。
本发明还公开了一种压缩机，其包括上述实施例中的静压气体轴承，应用于热泵系统中，一般较为常见的为集中式制冷循环系统，且该压缩机采用离心式，用于满足大厦楼宇等集中制冷的需求。
需要说明的是，本发明的静压气体轴承不仅仅应用于压缩机或离心机中，也可以应用于空压机等具有旋转结构的设备中，并不以本实施例为限。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.静压气体轴承，包括轴承内环、固定套接于所述轴承内环上的轴承基座，其特征在于，所述轴承基座外还套设有轴承套筒，且所述轴承套筒与所述轴承基座之间还设有具有沿所述轴承内环径向弹性形变能力的弹性减震件。
2.根据权利要求1所述的静压气体轴承，其特征在于，所述弹性减震件为具有弹性的钢丝圈。
3.根据权利要求1所述的静压气体轴承，其特征在于，所述弹性减震件为至少一个弹簧。
4.根据权利要求3所述的静压气体轴承，其特征在于，所述轴承基座和轴承套筒相靠近的侧壁上均开设有多个位置对应的安装孔，每一对安装孔内均放置有弹簧。
5.根据权利要求1所述的静压气体轴承，其特征在于，所述弹性减震件为具有弹性性能的薄片或橡胶材质。
6.根据权利要求1所述的静压气体轴承，其特征在于，所述轴承套筒具有用于相互替换的多种规格，不同规格的所述轴承套筒的内径不同。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的静压气体轴承，其特征在于，所述轴承基座伸出所述轴承套筒的至少一端设置有限位块，所述限位块沿所述轴承内环的径向向外一体延伸，且所述限位块的外径小于所述轴承套筒的外径。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的静压气体轴承，其特征在于，所述轴承内环为多孔质石墨层，所述轴承内环中插接有转子，且轴承内环与转子之间存在间隙。
9.根据权利要求8所述的静压气体轴承，其特征在于，所述轴承内环上开设有多个通气孔。
10.根据权利要求1-6任意一项所述的静压气体轴承，其特征在于，所述轴承基座的两端开设有至少一个进气孔。
11.根据权利要求10所述的静压气体轴承，其特征在于，所述轴承基座的两端分别开设有至少一个进气孔，且所述轴承基座两端开设的进气孔非对称设置。
12.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1所述的静压气体轴承。
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