CN112253617A - 推力气体箔片轴承及轴承组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种推力气体箔片轴承及轴承组件，涉及空气轴承技术领域，解决了现有技术中存在的推力气体箔片轴承只允许单一方向工作，当其反转时，容易出现磨损的技术问题。该装置包括顶箔箔片、顶箔垫片和顶箔底板，顶箔箔片与顶箔底板夹住顶箔垫片且顶箔箔片与顶箔底板相连接；顶箔箔片包括环形结构的箔片圈和多瓣箔片支板，箔片圈的内圈与箔片支板固定连接，箔片支板沿着箔片圈的周向方向分布；箔片支板包括第一焊接区、第一楔形区、压板区、第二楔形区和第二焊接区，压板区的两端均与第一楔形区和第二楔形区的上端面相连接，第一楔形区的下端面与第一焊接区相连接，第二楔形区的下端面与第二焊接区相连接。

Description

推力气体箔片轴承及轴承组件

技术领域

本发明涉及空气轴承技术领域，尤其是涉及一种推力气体箔片轴承及轴承组件。

背景技术

气体箔片轴承是一种动压气体轴承，由于其耐高温、转速高、无油润滑、摩擦损耗小等特点广泛应用于空压机、空气循环机、微型燃气轮机等涡轮机械中。气体箔片轴承是利用楔形效应，随着支撑转子的转速升高，周围环境中的具有一定粘性的气体被高速旋转的转子拖入转子与轴承支持面形成的楔形气腔中，转子的转速升到一定速度时，楔形支承气腔中的气体气压变大支承起转子。

目前常见的、应用最广的是波箔型推力气体箔片轴承，该型轴承具有良好的刚度和阻尼特性，通常波箔型推力气体箔片轴承包括三层：顶箔、波箔和支承底板。顶箔和波箔分别包括多瓣顶箔片和波箔片，每一瓣波箔片均通过焊接的方式固定在支承底板上，每一瓣顶箔片也均是通过焊接固定在波箔片或支承底板上，形成支承底板支承着波箔，波箔支承起顶箔的结构。工作时，转子与顶箔形成楔形空间，转子转动后，顶箔需要克服启动摩擦力矩，转子将周围环境中具有一定粘性的气体拖入楔形中进行压缩，转速增加到一定时悬浮起转子。在工作过程中，楔形的方向即为转子旋转方向。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

在现有技术中，当推力气体箔片轴承的顶箔磨损后，推力气体箔片轴承就会无法使用，当做报废处理，而对于没有损坏的波箔和支承底板，也无法在使用，浪费了资源；另外，现有的推力气体箔片轴承只允许单一方向工作，装配调试过程中经常会不时出现反转，容易导致推力气体箔片轴承出现磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供推力气体箔片轴承及轴承组件，以解决现有技术中存在的推力气体箔片轴承只允许单一方向工作，当其反转时，容易出现磨损的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种推力气体箔片轴承，包括顶箔箔片、顶箔垫片和顶箔底板，其中，所述顶箔箔片、所述顶箔垫片和所述顶箔底板依次排列，所述顶箔箔片与所述顶箔底板夹住所述顶箔垫片且所述顶箔箔片与所述顶箔底板相连接；

所述顶箔箔片包括环形结构的箔片圈和多瓣箔片支板，所述箔片圈的内圈与所述箔片支板固定连接，所述箔片支板沿着所述箔片圈的周向方向分布；

所述箔片支板包括第一焊接区、第一楔形区、压板区、第二楔形区和第二焊接区，所述第一焊接区、所述第一楔形区、所述压板区、所述第二楔形区和所述第二焊接区依次相连接，所述压板区的两端均与所述第一楔形区和所述第二楔形区的上端面相连接，所述第一楔形区的下端面与所述第一焊接区相连接，所述第二楔形区的下端面与所述第二焊接区相连接。

可选地，所述箔片圈与所述箔片支板之间设置有环形凹槽。

可选地，相邻的两个所述箔片支板固定连接，相邻的两个所述箔片支板之间设置有条形凹槽。

可选地，所述顶箔垫片包括环形结构的垫片圈和多瓣垫片支板，所述垫片圈的内圈与所述垫片支板固定连接，所述垫片支板沿着所述垫片圈的周向方向分布，相邻的两个所述垫片支板之间设置有焊接槽，所述第一焊接区和所述第二焊接区穿过所述焊接槽与所述顶箔底板相接触并焊接连接，所述压板区与所述垫片支板相接触。

可选地，所述顶箔箔片、所述顶箔垫片和所述顶箔底板三者的外圈上均设置有销钉孔。

可选地，所述顶箔箔片、所述顶箔垫片和所述顶箔底板三者的内圈上均设置有连接轴孔。

可选地，还包括弹性支撑模块和轴承座，所述弹性支撑模块和所述轴承座相接触，所述弹性支撑模块与所述顶箔底板相接触，所述轴承座、所述弹性支撑模块和所述顶箔底板通过销钉依次相连接；或者，所述弹性支撑模块嵌入到所述轴承座内，所述轴承座与所述顶箔底板相接触且所述轴承座与所述顶箔底板通过所述销钉相连接。

可选地，所述弹性支撑模块采用的材料为金属橡胶或石棉橡胶。

可选地，所述弹性支撑模块和轴承座两者的内圈上均设置有连接轴孔。

一种轴承组件，包括转子和推力气体箔片轴承，所述转子与所述推力气体箔片轴承通过连接轴相连接，所述推力气体箔片轴承的个数为两个，两个所述推力气体箔片轴承分别位于所述转子相对的两侧。

本发明提供的一种推力气体箔片轴承，第一楔形区和第二楔形区两者的楔形方向不同，同时在工作时，转子能与第一楔形区形成楔形空间，转子也能与第二楔形区形成楔形空间，故转子无论是正转，还是反转，都会将其周围环境中具有一定粘性的气体拖入楔形空间中进行压缩，转速增加到一定时悬浮起转子，进而不容易导致推力气体箔片轴承的磨损，顶箔箔片、顶箔垫片和顶箔底板为一个顶箔模块，顶箔模块与弹性支撑模块是接触连接的，当顶箔模块磨损后，只需要更换顶箔模块就可以了，当弹性支撑模块破损后，也只需更换弹性支撑模块就可以了，不需要将整个推力气体箔片轴承当做报废处理，节约了资源，以解决现有技术中存在的推力气体箔片轴承只允许单一方向工作，当其反转时，容易出现磨损的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的推力气体箔片轴承的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的推力气体箔片轴承的顶箔箔片、顶箔垫片和顶箔底板的爆炸图；

图3是本发明实施例提供的推力气体箔片轴承的顶箔箔片、顶箔垫片和顶箔底板的俯视图；

图4是本发明实施例提供的推力气体箔片轴承的顶箔箔片、顶箔垫片和顶箔底板连接的截面图；

图5是本发明实施例提供的推力气体箔片轴承的弹性支撑模块的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的推力气体箔片轴承的另一种弹性支撑模块的结构示意图；

图7是图6的侧面剖视图；

图8是本发明实施例提供的轴承组件的结构示意图；

图中 1、顶箔箔片；11、箔片圈；12、箔片支板；121、第一焊接区；122、第一楔形区；123、压板区；124、第二楔形区；125、第二焊接区；13、环形凹槽；14、条形凹槽；2、顶箔垫片；21、垫片圈；22、垫片支板；23、焊接槽；3、顶箔底板；4、销钉孔；5、连接轴孔；6、弹性支撑模块；7、轴承座；8、转子；9、连接轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种推力气体箔片轴承，包括顶箔箔片1、顶箔垫片2和顶箔底板3，其中，顶箔箔片1、顶箔垫片2和顶箔底板3依次排列，顶箔箔片1与顶箔底板3夹住顶箔垫片2且顶箔箔片1与顶箔底板3焊接连接；

顶箔箔片1包括环形结构的箔片圈11和多瓣箔片支板12，箔片圈11的内圈与箔片支板12固定连接，箔片支板12沿着箔片圈11的周向方向分布；

箔片支板12包括第一焊接区121、第一楔形区122、压板区123、第二楔形区124和第二焊接区125，第一焊接区121、第一楔形区122、压板区123、第二楔形区124和第二焊接区125依次相连接，压板区123的两端均与第一楔形区122和第二楔形区124的上端面相连接，第一楔形区122的下端面与第一焊接区121相连接，第二楔形区124的下端面与第二焊接区125相连接，第一楔形区122的坡面长度大于第二楔形区124的坡面长度。本发明提供的一种推力气体箔片轴承，第一楔形区122和第二楔形区124两者的楔形方向不同，同时在工作时，转子8能与第一楔形区122形成楔形空间，转子8也能与第二楔形区124形成楔形空间，故转子8无论是正转，还是反转，都会将其周围环境中具有一定粘性的气体拖入楔形空间中进行压缩，转速增加到一定时悬浮起转子8，进而不容易导致推力气体箔片轴承的磨损，顶箔箔片1、顶箔垫片2和顶箔底板3为一个顶箔模块，顶箔模块与弹性支撑模块6是接触连接的，当顶箔模块磨损后，只需要更换顶箔模块就可以了，当弹性支撑模块6破损后，也只需更换弹性支撑模块6就可以了，不需要将整个推力气体箔片轴承当做报废处理，节约了资源，降低了生产成本，以解决现有技术中存在的推力气体箔片轴承只允许单一方向工作，当其反转时，容易出现磨损的技术问题。

作为可选地实施方式，箔片圈11与箔片支板12之间设置有环形凹槽13。相邻的两个箔片支板12固定连接，相邻的两个箔片支板12之间设置有条形凹槽14，环形凹槽13和条形凹槽14是为了方便箔片支板12的变形，减少了顶箔箔片1的刚度。

作为可选地实施方式，顶箔垫片2包括环形结构的垫片圈21和多瓣垫片支板22，垫片圈21的内圈与垫片支板22固定连接，垫片支板22沿着垫片圈21的周向方向分布，相邻的两个垫片支板22之间设置有焊接槽23，每个焊接槽23均与连接轴孔5相连通，焊接槽23是为了方便第一焊接区121和第二焊接区125能与顶箔底板3焊接连接，第一焊接区121和第二焊接区125穿过焊接槽23与顶箔底板3相接触并焊接连接，压板区123与顶箔底板3夹住垫片支板22相接触。

作为可选地实施方式，顶箔箔片1、顶箔垫片2和顶箔底板3三者的外圈上均设置有销钉孔4，顶箔箔片1、顶箔垫片2和顶箔底板3三者的外圈的直径相同且销钉依次穿过三者的销钉孔4。顶箔箔片1、顶箔垫片2和顶箔底板3三者的内圈上均设置有连接轴孔5，连接轴孔5是为了顶箔箔片1、顶箔垫片2和顶箔底板3均与连接轴9相连接。顶箔箔片1、顶箔垫片2和顶箔底板3可以采用激光切割或线切割工艺，一致性好，质量稳定，有利于批量化生产。

作为可选地实施方式，还包括弹性支撑模块6和轴承座7，弹性支撑模块6和轴承座7相接触，弹性支撑模块6与顶箔底板3相接触，轴承座7、弹性支撑模块6、顶箔底板3、顶箔垫片2和顶箔箔片1通过销钉依次相连接；或者，弹性支撑模块6嵌入到轴承座7内，轴承座7也与顶箔底板3相接触，弹性支撑模块6与顶箔底板3相接触，弹性支撑模块6的直径小于顶箔底板3的直径，轴承座7与顶箔模块通过销钉相连接。

作为可选地实施方式，弹性支撑模块6采用的材料可以为金属橡胶或石棉橡胶。金属橡胶是一种均质的弹性多孔物质，是用一定的工艺方法，将一定质量的、拉伸开的、螺旋状态的金属丝有序地排放在冲压(或碾压)模具中，然后用冷冲压方法而成型的。它的原材料是金属丝，既具有所选金属固有的特性，又具有像橡胶一样的弹性。特别适合于解决高低温、大温差、高压、高真空、强辐射、剧烈振动及腐蚀等环境下的阻尼减振。

作为可选地实施方式，弹性支撑模块6和轴承座7两者的内圈上均设置有连接轴孔5，连接轴孔5是为了弹性支撑模块6和轴承座7均与连接轴9相连接。

一种轴承组件，包括转子8和推力气体箔片轴承，转子8与推力气体箔片轴承通过连接轴9相连接，推力气体箔片轴承的个数为两个，两个推力气体箔片轴承分别位于转子8相对的两侧，两个推力气体箔片轴承为对称结构，两个推力气体箔片轴承也通过销钉相连接，轴承组件的排列是中间为转子8，从中间向两侧的排列方向依次为顶箔箔片1、顶箔垫片2、顶箔底板3、弹性支撑模块6和轴承座7。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种推力气体箔片轴承，其特征在于，包括顶箔箔片(1)、顶箔垫片(2)和顶箔底板(3)，其中，

所述顶箔箔片(1)、所述顶箔垫片(2)和所述顶箔底板(3)依次排列，所述顶箔箔片(1)与所述顶箔底板(3)夹住所述顶箔垫片(2)且所述顶箔箔片(1)与所述顶箔底板(3)相连接；

所述顶箔箔片(1)包括环形结构的箔片圈(11)和多瓣箔片支板(12)，所述箔片圈(11)的内圈与所述箔片支板(12)固定连接，所述箔片支板(12)沿着所述箔片圈(11)的周向方向分布；

所述箔片支板(12)包括第一焊接区(121)、第一楔形区(122)、压板区(123)、第二楔形区(124)和第二焊接区(125)，所述第一焊接区(121)、所述第一楔形区(122)、所述压板区(123)、所述第二楔形区(124)和所述第二焊接区(125)依次相连接，所述压板区(123)的两端均与所述第一楔形区(122)和所述第二楔形区(124)的上端面相连接，所述第一楔形区(122)的下端面与所述第一焊接区(121)相连接，所述第二楔形区(124)的下端面与所述第二焊接区(125)相连接。

2.根据权利要求1所述的推力气体箔片轴承，其特征在于，所述箔片圈(11)与所述箔片支板(12)之间设置有环形凹槽(13)。

3.根据权利要求1所述的推力气体箔片轴承，其特征在于，相邻的两个所述箔片支板(12)固定连接，相邻的两个所述箔片支板(12)之间设置有条形凹槽(14)。

4.根据权利要求1所述的推力气体箔片轴承，其特征在于，所述顶箔垫片(2)包括环形结构的垫片圈(21)和多瓣垫片支板(22)，所述垫片圈(21)的内圈与所述垫片支板(22)固定连接，所述垫片支板(22)沿着所述垫片圈(21)的周向方向分布，相邻的两个所述垫片支板(22)之间设置有焊接槽(23)，所述第一焊接区(121)和所述第二焊接区(125)穿过所述焊接槽(23)与所述顶箔底板(3)相接触并焊接连接，所述压板区(123)与所述垫片支板(22)相接触。

5.根据权利要求1所述的推力气体箔片轴承，其特征在于，所述顶箔箔片(1)、所述顶箔垫片(2)和所述顶箔底板(3)三者的外圈上均设置有销钉孔(4)。

6.根据权利要求1所述的推力气体箔片轴承，其特征在于，所述顶箔箔片(1)、所述顶箔垫片(2)和所述顶箔底板(3)三者的内圈上均设置有连接轴孔(5)。

7.根据权利要求1所述的推力气体箔片轴承，其特征在于，还包括弹性支撑模块(6)和轴承座(7)，所述弹性支撑模块(6)和所述轴承座(7)相接触，所述弹性支撑模块(6)与所述顶箔底板(3)相接触，所述轴承座(7)、所述弹性支撑模块(6)和所述顶箔底板(3)通过销钉依次相连接；或者，所述弹性支撑模块(6)嵌入到所述轴承座(7)内，所述轴承座(7)与所述顶箔底板(3)相接触且所述轴承座(7)与所述顶箔底板(3)通过所述销钉相连接。

8.根据权利要求7所述的推力气体箔片轴承，其特征在于，所述弹性支撑模块(6)采用的材料为金属橡胶或石棉橡胶。

9.根据权利要求7所述的推力气体箔片轴承，其特征在于，所述弹性支撑模块(6)和轴承座(7)两者的内圈上均设置有连接轴孔(5)。

10.一种轴承组件，其特征在于，包括转子(8)和权利要求1-9任一所述的推力气体箔片轴承，所述转子(8)与所述推力气体箔片轴承通过连接轴(9)相连接，所述推力气体箔片轴承的个数为两个，两个所述推力气体箔片轴承分别位于所述转子(8)相对的两侧。

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