CN113107893A - 轴向气悬浮轴承、压缩机和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴向气悬浮轴承、压缩机和空调器，轴向气悬浮轴承包括：第一箔片(51)；第二箔片(52)，与第一箔片(51)间隔设置；第三箔片(53)，呈波浪形并设置在第一箔片(51)和第二箔片(52)之间；至少一个通气孔(54)，与第三箔片(53)和第二箔片(52)之间的腔体连通；以及至少一个节流孔(55)，沿轴向气悬浮轴承的厚度方向延伸，用于向第二箔片(52)和被轴向气悬浮轴承承载的转动部件之间输送气体。应用本发明的技术方案，通气孔将气体输送至第二箔片和第三箔片之间的腔体中，可以改变第二箔片的抗变形能力，从而有利于提高轴向气悬浮轴承的刚度。

Description

轴向气悬浮轴承、压缩机和空调器

技术领域

本发明涉及制冷设备领域，具体而言，涉及一种轴向气悬浮轴承、压缩机和空调器。

背景技术

气悬浮离心压缩机采用气体轴承作为压缩机转子支撑元件，压缩机实现无油、无摩擦运行，由于气体轴承摩擦小，在高速运行时温升小，损耗低，适合离心压缩机高速运行。离心压缩机的高速发展能够推动离心压缩机的小型化，因此，气体轴承能够推动离心压缩机的小型化发展，拓展离心压缩机的冷量范围。

气悬浮离心压缩机主要分为动压气悬浮压缩机以及静压气悬浮压缩机并分别采用动压气体轴承以及静压气体轴承，动压气体轴承利用轴承高速旋转运动产生支撑力，静压气体轴承利用外界高压气体通入轴承并产生支撑力。动压气体轴承在高速运转时有很好的适应能力，但在低速运行时，轴承与转子存在摩擦，静压轴承在低速时不存在摩擦，但是在高速运行时容易产生气锤现象，造成不稳定。

目前的动压轴承以及静压轴承在设计完成后，其轴承特性不再改变，而压缩机在运行过程中，外界的载荷变化大，这使得轴承很多时候难以适应外界的变化载荷，容易导致压缩机异常。

发明内容

本发明旨在提供一种轴向气悬浮轴承、压缩机和空调器，以改善现有技术中存在气悬浮轴承在设计完成后轴承特性不能改变的问题。

根据本发明实施例的一个方面提供了一种轴向气悬浮轴承，轴向气悬浮轴承包括：

第一箔片；

第二箔片，与第一箔片间隔设置；

第三箔片，呈波浪形并设置在第一箔片和第二箔片之间；

至少一个通气孔，与第三箔片和第二箔片之间的腔体连通；以及

至少一个节流孔，沿轴向气悬浮轴承的厚度方向延伸，用于向第二箔片和被轴向气悬浮轴承承载的转动部件之间输送气体。

可选地，轴向气悬浮轴承包括允许转轴穿过的轴孔和沿轴孔的周向布置的多列节流孔，每列节流孔包括多个沿轴孔的径向布置的多个节流孔。

可选地，第二箔片包括沿轴孔的周向布置的多个扇形箔片。

可选地，相邻两个扇形箔片之间设置有至少一列节流孔。

可选地，第一箔片上设置有沿轴孔的周向布置的多个凸起，凸起为沿轴孔的径向延伸的条形，节流孔设置在凸起上。

可选地，扇形箔片位于相邻的两个凸起之间。

可选地，第三箔片的波谷部与第一箔片抵接，第三箔片的波峰部与第二箔片抵接。

可选地，通气孔设在第三箔片的波谷部上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种压缩机，压缩机包括：

壳体；

转轴，设置在壳体内；

止推盘，与转轴连接；以及

上述的轴向气悬浮轴承，与止推盘相对布置。

可选地，压缩机还包括：

第一气源，与通气孔和节流孔均连通；或

第一气源和第二气源，一个与通气孔连通，另一个与节流孔连通。

可选地，第一气源和第二气源中的至少一个为气泵。

可选地，压缩机还包括控制阀，

控制阀用于控制通气孔和节流孔输出的气体的压力和/或流量；或

控制阀包括用于控制通气孔的输出的气体的压力和/或流量的第一控制阀和用于控制节流孔的输出的气体的压力和/或流量的第二控制阀。

根据本发明的另一方面，还提供了一种空调器，空调器包括上述的压缩机。

应用本发明的技术方案，通气孔将气体输送至第二箔片和第三箔片之间的腔体中，可以改变第二箔片的抗变形能力，从而有利于提高轴向气悬浮轴承的刚度。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的实施例的压缩机的结构示意图；

图2示出了图1的局部放大图；

图3示出了本发明的实施例的轴向气悬浮轴承的第一面的局部剖视结构示意图；

图4示出了图3的局部放大图；

图5示出了本发明的实施例的轴向气悬浮轴承的第二面的局部剖视结构示意图。

图中：

1、壳体；2、转轴；3、止推盘；4、承载部件；41、气体分配腔；42、孔道；5、轴向气悬浮轴承；51、第一箔片；52、第二箔片；53、第三箔片；54、通气孔；55、节流孔；6、扩压器；7、轴承座；71、气体流道；8、叶轮；9、控制阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本实施例的压缩机的局部剖视图。如图1所示，本实施例的压缩机包括壳体1、设置在壳体1内的转轴2、安装在转轴2上的叶轮8、扩压器6、固定安装在转轴2上的止推盘3、与止推盘3相对布置的轴向气悬浮轴承5、套设在转轴2上的径向轴承以及轴承座7。扩压器6设有扩压流道，经叶轮8冷媒加速后的冷媒在扩压流道内压缩。

轴承座7上设置有用于向轴向气悬浮轴承5输送气体的气体流道71。轴承座7上还设置有与径向轴承相适配的轴承孔。轴向气悬浮轴承5位于轴承孔的一端。止推盘3的两侧均设置有一个轴向气悬浮轴承5。止推盘3和轴向气悬浮轴承5均位于扩压器6和轴承座7之间。扩压器6上也设有向气悬浮轴承输送气体的流道。

结合图1和图2所示，压缩机还包括用于承载轴向气悬浮轴承5的承载部件4，轴向气悬浮轴承5安装在承载部件4上。

结合图3至5所示，本实施例的轴向气悬浮轴承5包括与承载部件4连接的第一箔片51、与第一箔片51间隔设置的第二箔片52和设置在第一箔片51和第二箔片52之间的第三箔片53。第二箔片52位于第一箔片51的邻近被气悬浮轴承5承载的转动部件的一侧。本实施例中，被气悬浮轴承5承载在转动部件为止推盘3。

第三箔片53呈波浪形。在一些实施例中，第三箔片53的的波谷部53a与第一箔片51抵接，第三箔片53的波峰部53b与第二箔片52抵接。

轴向气悬浮轴承5上还设置有至少一个通气孔54，通气孔54贯穿第一箔片51和第三箔片53，并与第三箔片53和第二箔片52之间的腔体连通。通气孔54将气体输送至第三箔片53和第二箔片52之间的腔体，以支撑第二箔片52，从而提高了第二箔片52的支撑能力和抗变形能力，提高了轴向气悬浮轴承5的刚度。

通气孔54贯穿第一箔片51和第三箔片53进入到第二箔片52和第三箔片53之间的腔体中，通气孔并不贯穿第二箔片52，由通气孔进入到轴向气悬浮轴承5的气体并不能进入到第二箔片52和止推盘3之间的间隙中。

如图3和4所示，通气孔54设置在第三箔片53的波谷部53a上。

轴承座7上设置有用于向通气孔54输送气体的气体流道71。承载部件4的靠近轴承座7的一侧设置有气体分配腔41。承载部件4上还设有由气体分配腔41朝轴向气悬浮轴承5延伸的气体孔道42，气体孔道42用于连通气体分配腔41和通气孔54。可选地，气体分配腔41呈环形。

轴向气悬浮轴承还设有至少一个节流孔55，节流孔55沿轴向气悬浮轴承的厚度方向延伸，用于向第二箔片52和被轴向气悬浮轴承5承载的转动部件之间输送气体，以使轴向气悬浮轴承5既具有动压轴承的特性，也具有静压轴承的特性。

在本实施例中，节流孔55和通气孔54均与气体流道71连通，节流孔55和通气孔54由同一气源供气。

在另一些可选地的实施例中，节流孔55和通气孔54分别由不同的气源供气。压缩机包括第一气源和第二气源，第一气源和第二气源中的一个与通气孔54连通，另一个与节流孔55连通。第一气源和第二气源中的一个为气泵。

本实施例中压缩机还包括与气体流道71连通的控制阀9。可选地，控制阀9包括调节阀，用于调节节流孔55和/或通气孔54输出的气体的压力和/或流量。通过调节通气孔54输出的气体的压力和/或流量，可以调节轴向气悬浮轴承5的刚度。

在一些实施例中，压缩机包括用于调节节流孔55输出的气体的压力和/或流量的第一控制阀和用于调节通气孔54输出的气体的压力和/或流量的第二控制阀。

如图3所示，轴向气悬浮轴承包括允许转轴穿过的轴孔和沿轴孔的周向布置的多列节流孔55，每列节流孔包括多个沿轴孔的径向布置的多个节流孔55。

第二箔片52包括沿轴孔的周向布置的多个扇形箔片。相邻两个扇形箔片间隔设置，相邻两个扇形箔片之间设置有一列节流孔55。

第一箔片51上设置有沿轴孔的周向布置的多个凸起，凸起为沿轴孔的径向延伸的条形，节流孔55设置在凸起上。相邻两个凸起之间设置有一个扇形箔片。

止推盘3的两侧均设置有轴向气悬浮轴承5。两个轴向气悬浮轴承5分别位于止推盘3的两侧，可以承受前后两个方向的载荷，轴承的刚度可调可以使转轴2更适用于变轴向载荷工况，保证电机轴轴向稳定。

两个轴向气悬浮轴承5分别位于止推盘3的两侧，并分别固定于两个承载部件4上。两个承载部件4的结构基本相同，只是安装方向不同，两个承载部件4上有气体分配腔41和孔道42。孔道42与轴承上的气孔(包括通气孔54和节流孔55)一一对应，这样可使外部的高压气体通过气孔通入轴向气悬浮轴承5中。

结合图3至5所示，第一箔片51上开有大量的气孔，外部的气体可以经过第一箔片51的气孔进入第二箔片52和第三箔片53之间的腔体中。第一箔片51上的气孔根据第二箔片52的数量呈局域布局，并在圆周方向均匀分布。

如图3和4所示，轴向气悬浮轴承5包括在圆周方向均布4～8组扇形箔片。轴承上有通气孔54以及节流孔55两种气孔结构，通气孔54主要用于调节轴承刚度，通气孔54只经过第一箔片51和第三箔片53，通气孔并没有贯穿第二箔片52。因此，通气孔54输出的气体不能经过第二箔片52进入轴承与止推盘3的之间的间隙。

通气孔位于第三箔片53的两个凸起中间的下凹结构上，并在下凹结构上进行有序布置，可以根据需要进行等距或者不等距布置。节流孔55主要将外部高压气体通入轴承与止推盘3的之间，以增加轴承支撑力，使轴承在低速时实现高承载能力，提升轴承可靠性，喷气孔穿过所有箔片结构。

通气孔54和节流孔55的气体的来源通常是利用空调机组本身的高压侧气体，通过控制阀9后输入压缩机及轴承，这样只能当空调机组存在压差时，轴承的刚度才能调节以及实现静压功能。而在机组刚启动时，系统还未建立压差，因此启动过程轴承刚度不可调，静压功能无法实现。因此可以在外部增加增压泵结构，在机组刚开机还未建立压差时利用增压泵对气体加压，从而实现在压缩机启动时实现轴承性能调节以及增加静压功能。

轴承刚度调节用的通气孔以及实现静压功能的节流孔可以采用统一的供气源或者单独的供气源。

根据本发明的另一方面，本实施例还提供了一种空调器，该空调器包括上述的压缩机。

以上仅为本发明的示例性实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种轴向气悬浮轴承，其特征在于，包括：

第一箔片(51)；

第二箔片(52)，与所述第一箔片(51)间隔设置；

第三箔片(53)，呈波浪形并设置在所述第一箔片(51)和第二箔片(52)之间；

至少一个通气孔(54)，与所述第三箔片(53)和所述第二箔片(52)之间的腔体连通；以及

至少一个节流孔(55)，沿所述轴向气悬浮轴承的厚度方向延伸，用于向所述第二箔片(52)和被所述轴向气悬浮轴承承载的转动部件之间输送气体。

2.根据权利要求1所述轴向气悬浮轴承，其特征在于，包括允许转轴(2)穿过的轴孔和沿所述轴孔的周向布置的多列节流孔(55)，每列节流孔包括多个沿所述轴孔的径向布置的多个节流孔(55)。

3.根据权利要求2所述轴向气悬浮轴承，其特征在于，所述第二箔片(52)包括沿所述轴孔的周向布置的多个扇形箔片。

4.根据权利要求3所述轴向气悬浮轴承，其特征在于，相邻两个所述扇形箔片之间设置有至少一列所述节流孔(55)。

5.根据权利要求3所述轴向气悬浮轴承，其特征在于，所述第一箔片(51)上设置有沿轴孔的周向布置的多个凸起，所述凸起为沿所述轴孔的径向延伸的条形，所述节流孔(55)设置在所述凸起上。

6.根据权利要求5所述轴向气悬浮轴承，其特征在于，所述扇形箔片位于相邻的两个所述凸起之间。

7.根据权利要求1所述轴向气悬浮轴承，其特征在于，所述第三箔片(53)的波谷部(53a)与所述第一箔片(51)抵接，所述第三箔片(53)的波峰部(53b)与所述第二箔片(52)抵接。

8.根据权利要求7所述轴向气悬浮轴承，其特征在于，所述通气孔(54)设在所述第三箔片(53)的波谷部(53a)上。

9.一种压缩机，其特征在于，包括：

壳体(1)；

转轴(2)，设置在所述壳体(1)内；

止推盘(3)，与所述转轴连接；以及

权利要求1至8中任一项所述的轴向气悬浮轴承，与所述止推盘(3)相对布置。

10.根据权利要求9所述压缩机，其特征在于，还包括：

第一气源，与所述通气孔(54)和所述节流孔(55)均连通；或

第一气源和第二气源，一个与所述通气孔(54)连通，另一个与所述节流孔(55)连通。

11.根据权利要求10所述压缩机，其特征在于，所述第一气源和所述第二气源中的至少一个为气泵。

12.根据权利要求9所述压缩机，其特征在于，还包括控制阀(9)，

所述控制阀(9)用于控制所述通气孔(54)和节流孔(55)输出的气体的压力和/或流量；或

所述控制阀(9)包括用于控制所述通气孔(54)的输出的气体的压力和/或流量的第一控制阀和用于控制所述节流孔(55)的输出的气体的压力和/或流量的第二控制阀。

13.一种空调器，其特征在于，包括权利要求9至12中任一项所述的压缩机。

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