CN113557365A - 箔轴承系统及包括该箔轴承系统的压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种包括轴承壳体的轴承系统，该轴承壳体包括套筒和用于将轴承系统连接至压缩机壳体的安装结构。套筒具有限定筒形孔的径向内表面并且包括沿着径向内表面定位的锁定特征。安装结构位于套筒的径向外部。轴承系统还包括定位在筒形孔内的箔轴承组件。箔轴承组件包括外箔、内箔和定位在外箔和内箔之间的波箔。外箔和内箔中的至少一者包括轴承保持特征，该轴承保持特征与锁定特征配合地接合以将箔轴承组件保持在轴承壳体内的在旋转方面固定的位置处。

Description

箔轴承系统及包括该箔轴承系统的压缩机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年3月5日提交的序列号为16/809,836的美国非临时专利申请和于2019年3月11日提交的序列号为62/816,659的美国临时专利申请的优先权，这些美国专利的公开内容通过参引整体并入本文。
技术领域
本公开的领域总体上涉及轴承系统，并且更特别地涉及用于在压缩机中使用的气体箔轴承组件。
背景技术
近来不含CFC的商用制冷剂组合物、比如R134A的特征在于与以前使用的CFC或HCFC制冷剂、比如R12相比具有较低的密度。因此，与CFC或HCFC制冷剂相比，空气调节系统必须处理更大体积的不含CFC的制冷剂组合物以提供相当量的冷却。为了处理更大体积的制冷剂，可以修改气体压缩机的设计以在更高的操作速度下处理制冷剂和/或以更高的效率操作。
使用连续动态压缩的离心式压缩机与其他压缩机设计比如使用容积式压缩的往复式压缩机、旋转式压缩机、涡旋式压缩机和螺杆式压缩机相比提供至少数个优点。与至少一些容积式压缩机设计相比，离心式压缩机具有许多优点，包括振动更小、效率更高、结构更紧凑和相关联的重量更轻，以及由于易磨损部件的数目较少而具有更高的可靠性和更低的维护成本。然而，离心式压缩机通常需要相对严格的公差和高制造精度。尽管最常在大容量冷却系统中使用，但由于离心压缩机叶轮的高旋转速度以及相关联的为叶轮和相关联的马达提供合适的操作环境的挑战，离心压缩机在低容量系统中的结合受到限制。
离心式压缩机通常包括用以支承驱动轴的压缩机轴承，该驱动轴用于将动力从马达传递至叶轮，该叶轮向进入的制冷剂赋予动能。这些压缩机轴承通常设置有用以减少压缩机轴承与驱动轴之间的摩擦的一个或更多个特征。轴承的这些减少摩擦的特征的设计带来了持续的挑战，至少部分是由于不含CFC的制冷剂组合物和诸如空气调节压缩机的气体压缩机内的挑战性操作环境。
现有制冷压缩机中的一些压缩机轴承使用油或替代性组合物作为润滑剂，但不含CFC的制冷剂与至少一些现有润滑剂组合物不相容。其他压缩机轴承是无油磁轴承，这些无油磁轴承将驱动轴悬浮在由高强度磁体提供的磁场内，但磁轴承通常设计复杂、重量显着增加，并且将驱动轴材料的选择限制为铁磁材料以便响应于磁轴承内的磁场。另一类型的无油轴承是包括顺应性箔元件的箔轴承，这些箔元件围绕驱动轴并且在驱动轴的旋转速度超过称为起飞速度的阈值速度时将驱动轴支承在形成于驱动轴与箔元件之间的流体层上。箔轴承非常适合于离心式压缩机的典型高速操作环境，能够与所有的制冷剂组合物兼容，并且可以与更广泛的驱动轴材料一起使用，从而允许使用重量更轻的材料以减少操作压缩机所需能量的量。
本背景部分意在向读者介绍本领域的可能与本公开的下文所描述和/或所要求保护的各个方面有关的各个方面。该论述被认为有助于为读者提供背景信息，以便更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解的是，这些陈述应从该角度来阅读，而不应作为对现有技术的承认。
发明内容
在一个方面中，一种轴承系统包括轴承壳体，该轴承壳体包括套筒和用于将轴承系统连接至压缩机壳体的安装结构。套筒具有限定筒形孔的径向内表面并且包括沿着径向内表面定位的锁定特征。安装结构位于套筒的径向外部。轴承系统还包括定位在筒形孔内的箔轴承组件。箔轴承组件包括外箔、内箔和定位在外箔与内箔之间的波箔。外箔和内箔中的至少一者包括轴承保持特征，该轴承保持特征与锁定特征配合地接合以将箔轴承组件保持在轴承壳体内的在旋转方面固定的位置处。
在另一方面中，一种压缩机包括：压缩机壳体；驱动轴，该驱动轴以可旋转的方式支承在压缩机壳体内；叶轮，该叶轮连接至驱动轴并且可操作成在驱动轴旋转时向进入的制冷剂气体赋予动能；轴承壳体，该轴承壳体安装至压缩机壳体；以及箔轴承组件，该箔轴承组件以可旋转的方式支承驱动轴。轴承壳体包括具有径向内表面的套筒，该径向内表面限定了筒形孔。套筒包括沿着径向内表面定位的锁定特征。箔轴承组件定位在筒形孔内并且包括外箔、内箔和定位在外箔与内箔之间的波箔。外箔和内箔中的至少一者包括轴承保持特征，该轴承保持特征与锁定特征配合地接合以将箔轴承组件保持在轴承壳体内的在旋转方面固定的位置处。
在又一方面中，一种组装压缩机的方法包括：将轴承壳体安装至压缩机壳体。轴承壳体包括具有径向内表面的套筒，该径向内表面限定了筒形孔。套筒包括沿着径向内表面定位的锁定特征。该方法还包括将箔轴承组件插入筒形孔内。箔轴承组件包括外箔、内箔和定位在外箔与内箔之间的波箔。该方法还包括通过下述方式将外箔和内箔中的至少一者连接至轴承壳体：将外箔和内箔中的至少一者的轴承保持特征与锁定特征配合地接合以将箔轴承组件保持在壳体内的在旋转方面固定的位置处。
存在就上述各方面所提出的特征的各种改进。其他特征也可以并入上述各方面中。这些改进和附加的特征可以单独地存在或以任何组合存在。例如，以下就所示实施方式中的任一实施方式所论述的各个特征可以单独地或以任何组合并入到上述各方面中的任一方面中。
附图说明
以下附图图示了本公开的各个方面。
图1是经组装的压缩机的立体图。
图2是沿着线2-2截取的图1的压缩机的横截面图，其中，外部导管被移除。
图3是图2的压缩机的横截面图，其中，外部压缩机壳体被移除。
图4是安装至驱动轴的端部的叶轮的侧视图，其中，驱动轴由轴承壳体支承。
图5是沿着线5-5截取的穿过图4中所示的轴承壳体的套筒的横截面图，其图示了支承在箔轴承组件内的驱动轴，该箔轴承组件使用一对保持夹保持在轴承壳体的套筒内。
图6是适用于在图1的压缩机中使用的轴承壳体的另一实施方式的横截面图，其图示了支承在箔轴承组件内的驱动轴，该箔轴承组件在轴承壳体内保持在形成于轴承壳体内的一个端部处的保持唇部与相反端部处的保持夹之间。
图7是示出箔轴承组件的元件相对于轴承壳体和驱动轴的布置结构的分解图。
图8是图5和图7中所示的箔轴承组件的前视图。
图9是图6和图7中所示的箔轴承组件的前视图。
图10是图9中所示的箔轴承组件的特写视图。
图11是图7中所示的轴承壳体的后视图。
图12是图7中所示的轴承壳体的侧视图。
图13是图7中所示的轴承壳体的立体图。
图14是图10中所示的轴承壳体的套筒的特写视图，其图示了轴承组件锁定特征。
图15是图8中所示的箔轴承组件的前视图，其中，箔保持器和箔保持夹被移除。
图16是图15中所示的箔轴承组件的特写视图，其图示了第一轴承保持特征和第二轴承保持特征。
图17是穿过图4中所示的轴承壳体的套筒的横截面图，其图示了形成在轴承壳体内的冷却通道，冷却通道用以有利于使用来自内部源或外部源的冷却剂冷却轴承壳体、轴承组件和马达。
在整个附图中，对应的附图标记表示对应的部分。
具体实施方式
参照图1，以两级制冷剂压缩机的形式图示的压缩机总体上以100表示。压缩机系统100总体上包括压缩机壳体102，该压缩机壳体102形成有至少一个密封腔，在密封腔内完成每一级制冷剂压缩。压缩机系统100包括：第一制冷剂入口110，该第一制冷剂入口110将制冷剂蒸气引入到第一压缩级(在图1中未标出)中；第一制冷剂出口114；制冷剂传递导管112，该制冷剂传递导管112将压缩的制冷剂从第一压缩级传递至第二压缩级；第二制冷剂入口118，该第二制冷剂入口118将制冷剂蒸气引入到第二压缩级(在图1中未标出)中；以及第二制冷剂出口120。制冷剂传递导管112在相反的端部处分别操作性地连接至第一制冷剂出口114和第二制冷剂入口118。第二制冷剂出口120将压缩的制冷剂从第二压缩级递送至冷却系统，压缩机系统100结合在该冷却系统中。制冷剂传递导管112还可以包括制冷剂排放口122，该制冷剂排放口122用以根据需要在压缩机系统100处添加或移除冷却剂。
参照图2，压缩机壳体102在压缩机100的相反端部处封围第一压缩级124和第二压缩级126。第一压缩级124包括第一叶轮106，该第一叶轮106构造成为经由第一制冷剂入口110进入的制冷剂增加动能。由第一叶轮106向制冷剂赋予的动能随着制冷剂速度在制冷剂向形成在第一轴承壳体200与外部压缩机壳体102的一部分之间的密封腔(例如，扩散器)传递时减慢而被转换为增加的制冷剂压力(即压缩)。类似地，第二压缩级126包括第二叶轮116，该第二叶轮116构造成为从第一压缩级124传递的经由第二制冷剂入口118进入的制冷剂增加动能。由第二叶轮116向制冷剂赋予的动能随着制冷剂速度在制冷剂向形成在轴承壳体200与外部压缩机壳体102的第二部分之间的密封腔(例如，扩散器)传递时减慢而被转换为增加的制冷剂压力(即压缩)。压缩的制冷剂经由第二制冷剂出口120(未在图2中示出)离开第二压缩级126。
参照图2和图3，第一级叶轮106和第二级叶轮116连接在驱动轴104的相反端部处。驱动轴104操作性地连接至定位在第一级叶轮106与第二级叶轮116之间的马达108，使得第一级叶轮106和第二级叶轮116以选定的旋转速度旋转以将制冷剂压缩至离开第二制冷剂出口120的预先选定压力。可以将任何合适的马达结合到压缩机系统100中，包括但不限于电动马达。驱动轴104由定位在每个轴承壳体200/200a的套筒202内的气体箔轴承组件300支承，如以下另外详细描述的。如图2中所示，每个轴承壳体200/200a包括用于将相应的轴承壳体200/200a连接至压缩机壳体102的安装结构210。
参照图4，每个轴承壳体200/200a(图4中仅示出轴承壳体200)支承驱动轴104，并且驱动轴104相对于套筒202相反地穿过轴承壳体200/200a而突出，并且叶轮106连接至驱动轴104的突出端部。参照图5和图7，气体箔轴承组件300定位在轴承壳体200内的筒形孔206内。驱动轴104紧密配合在气体箔轴承组件300内，该气体箔轴承组件300包括：与套筒202的内壁相邻定位的外顺应性箔或外顺应性箔层302、与驱动轴相邻定位的内顺应性箔或内顺应性箔层306(也称为“顶箔”)104、以及定位在内箔层306与外箔层302之间的波箔或波箔层310。气体箔轴承组件的箔或层302/306/310形成基本上筒形的管，该管定大小成通过如由现有箔轴承设计方法所确定的相对较小的或没有间隙的设计来接纳驱动轴104。箔轴承组件300的部件、比如外箔层302、内箔层306和波箔层310可以由使得箔轴承组件300能够如本文中所述那样起作用的任何合适的材料构成。合适的材料包括例如但不限于金属合金。在一些实施方式中，例如，外箔层302、内箔层306和波箔层310中的每一者由不锈钢(例如，17-4不锈钢)构成。
再次参照图5，图示的实施方式中的箔轴承组件300还包括一对箔保持器312a/312b，所述一对箔保持器312a/312b与层302/306/310的相反端部邻近定位以抑制层302/306/310在套筒202的筒形孔206内沿轴向方向滑动。分别与箔保持器312a/312b邻近定位的一对箔保持夹314a/314b将层302/306/310固定在筒形孔206内的锁定轴向位置中。箔保持夹314a/314b可以以可移除的方式连接至轴承壳体200。图8进一步图示了箔保持器312a和箔保持夹314a在箔轴承组件300的一个端部处的布置。
在其他实施方式中，如图6所示，每个轴承壳体200/200a包括箔保持唇部214，该箔保持唇部214与轴承壳体200一体形成(例如，铸造)并且从限定筒形孔206的径向内表面204径向向内地突出。在图示的实施方式中，箔保持唇部214定位在筒形孔206的靠近叶轮116(如图2至图3中所示)的叶轮端部216附近。箔保持唇部214定大小且定尺寸成从径向内表面204突出一定径向距离，所述径向内表面204与箔轴承组件300的层302/306/310的至少一部分交叠。箔保持唇部214可以完全围绕径向内表面204的周向延伸，或者箔保持唇部可以包括两个或更多个区段，所述两个或更多个区段在径向内表面204的周向的一部分上延伸并且通过与邻近径向内表面204齐平的空间部分隔开。
图6中所示的实施方式的箔轴承组件300还包括单个箔保持夹314，该箔保持夹314邻近层302/306/310的与箔保持唇部214相反的端部定位以抑制层302/306/310在套筒202的筒形孔206内的轴向运动。在该实施方式中，箔保持夹314卡合到形成在筒形孔206的径向内表面204内位于筒形孔206的马达端部218附近的周向凹槽212中。图9和图10进一步图示了箔保持夹314在箔轴承组件300的一个端部处的布置。箔保持夹314定大小且定尺寸成为外层302提供间隙并且与轴承保持特征304/308交叠，轴承保持特征304/308形成径向向外突出的凸片316，如以下进一步描述的。
箔保持唇部214可以定位在筒形孔206的位于叶轮端部216附近的任何区域内，包括但不限于与筒形孔206的位于叶轮端部216处的开口紧相邻的位置。替代性地，箔保持唇部214可以定位在筒形孔206的位于马达端部218附近的任何区域内，包括但不限于与筒形孔206的位于马达端部218处的开口紧相邻的位置。在这样的实施方式中，箔保持夹314在与图6中所示的布置基本上相反的布置中卡合到形成在筒形孔206的径向内表面204内位于叶轮端部216附近的周向凹槽212中。
再次参照图6，通过下述方式将箔轴承组件300安装在轴承壳体200内：在马达端部218处将箔轴承组件300插入到轴承壳体200的筒形孔206中。箔轴承组件300然后朝向叶轮端部216轴向地推进到筒形孔206中，直到层302/306/310接触箔保持唇部214。箔保持夹314然后卡合到筒形孔206的位于马达端部218附近的周向凹槽212中以将箔轴承组件300锁定到位。
在其他实施方式中，可以使用用于将箔轴承组件300固定在套筒202内的任何合适的方法。合适方法的非限制性示例包括保持器和保持夹、粘合剂、固定螺钉和任何其他合适的固定方法。
参照图11、图12和图13，每个轴承壳体200/200a的安装结构210将相应的轴承壳体200/200a连接至压缩机壳体102(在图1和图2中示出)。在图示的实施方式中，安装结构210通常沿径向向外方向突出至与压缩机壳体102的外部尺寸匹配的尺寸。轴承壳体200可以包括任何形式的安装结构210，包括但不限于环形凸缘。此外，在图示的实施方式中，每个轴承壳体200/200a与压缩机壳体102的一部分一起形成封围每个压缩级的密封隔室(例如，扩散器)，以增大由于叶轮所引发的加速和膨胀到密扩散器中而引起的制冷剂压力升高的效果，如上所述。轴承壳体200/200a还可以用作各种元件所用的安装结构，各种元件包括但不限于径向轴承比如上述箔轴承组件300、推力轴承、以及用作对于被动或主动控制方案的反馈的传感装置250(在图4中所示)比如接近探头、压力换能器、热电偶、键相位器等。轴承壳体200还可以包括外部冷却剂导管或通道220(在图17中所示)，以实现箔轴承组件的主动冷却。
参照图17，在一些实施方式中，每个轴承壳体200/200a可以包括一个或更多个径向延伸的冷却通道220，冷却通道220用以将来自外部源和/或来自制冷剂系统流的冷却剂递送至轴承壳体200/200a和箔轴承组件300。在图示的实施方式中，每个通道220从筒形孔206径向向外地延伸至形成在轴承壳体200/200a的径向外边缘222处的开口260(也参见图7)。一个或更多个径向通道220朝向筒形孔206径向向内地递送冷却剂流224。冷却剂流224的第一部分226可以直接地递送到筒形孔206中，从而向驱动轴104提供冷却。冷却剂流224的第一部分226也可以通过形成在轴承壳体200/200a中的一个或更多个冷却通道228被引导至推力轴承及推力轴承周围(例如，连接至驱动轴104的推力转盘128和/或连接至轴承壳体200的推力轴承板130)。冷却剂流224的第二部分230可以在筒形孔206的径向内表面204与箔轴承组件300之间递送以向箔轴承组件300提供冷却。
附加地或替代性地，一个或更多个径向延伸的冷却通道220可以限定在压缩机壳体102的除了轴承壳体200/200a之外的一部分中。例如，在图17中所示的实施方式包括径向延伸的冷却通道220，该冷却通道220限定在压缩机壳体102的连接至轴承壳体200的端部盖132中。
每个轴承壳体200/200a还可以设置有至少一个附加通道232，所述至少一个附加通道232用以引导从离开压缩机壳体102的冷却剂流236转移的内部冷却剂流234以有利于推力轴承、箔轴承组件300、驱动轴104和/或马达108(图17中未示出)的冷却。转移的内部冷却剂流234被引导经过定位在叶轮116附近的通道232中的迷宫式轴密封件238，并且随后被径向向外地引导在推力轴承的上方和周围。内部冷却剂流234的第一部分240(例如，马达冷却剂流)可以通过冷却通道242进给至马达108，该冷却通道242形成在轴承壳体200中的从筒形孔206径向向外的位置处并且轴向延伸通过轴承壳体200。转移的内部冷却剂流234的第二部分244可以被径向向内地引导经过推力转盘128且朝向驱动轴104，并且随后被轴向地引导在驱动轴104与箔轴承组件300之间通过筒形孔206。在一些实施方式中，内部冷却剂流234的第一部分240可以被引导通过形成在轴承壳体200与压缩机壳体102的相邻表面之间(例如，在端部盖132与轴承壳体200之间)的导管246。
参照图13和图14，轴承壳体套筒202具有限定筒形孔206的径向内表面204。筒形孔的横截面轮廓可以是基本上圆形的或者可以是任何倒圆的或多边形形状，但不限于比如椭圆形、方形、八边形等。径向内表面204定大小且定尺寸成接纳箔轴承组件300，使得箔轴承组件300的外层302接触径向内表面204。
参照图13，径向内表面204设置有至少一个或更多个附加特征，以使得箔轴承组件能够保持在套筒202内的在轴向及旋转方面固定的位置中。例如，在一些实施方式中，在径向内表面204内形成有第一周向凹槽212a和第二周向凹槽212b。第一周向凹槽212a和第二周向凹槽212b定大小且定尺寸成分别接纳箔保持夹314a和314b，如图5中所示。在其他实施方式中，第一周向凹槽212a可以由周向的箔保持唇部214(参见图6)代替。
参照图14，轴承壳体200的径向内表面204还设置有轴承组件锁定特征208。轴承组件锁定特征208与设置在箔轴承组件300上的一个或更多个轴承保持特征互锁，如下所述。轴承组件锁定特征208可以是任何合适形式的机械互锁特征而不受限制。合适的机械互锁特征的非限制性示例包括凸起特征比如轴向脊部、键接合部或凸片以及形成在径向内表面204内的轴向凹陷部比如轴向延伸槽、轴向延伸键孔或保持器，如在图14中所示。
参照图15和图16，箔轴承组件300还包括至少一个轴承保持特征304/308，所述至少一个轴承保持特征304/308用以配合地接合轴承组件锁定特征208以在轴承壳体内将箔轴承组件保持在套筒202的筒形孔206内在旋转方面固定的位置处。也就是说，轴承保持特征304/308和轴承组件锁定特征208定尺寸和定形状成彼此互补使得在轴承保持特征304/308与轴承组件锁定特征208接合时，轴承组件锁定特征208至少抑制或限制轴承保持特征304/308的旋转方面的运动。至少一个轴承保持特征304/308可以包括任何合适形式的机械互锁特征而不受限制。在一些实施方式中，至少一个轴承保持特征304/308是基于对设置在筒形孔206内的轴承组件锁定特征208的选择来选定的。合适的机械互锁特征的非限制性示例包括凸起特征、比如轴向脊部、键接合部或凸片以及至少形成在箔轴承组件300的外箔层302内的轴向凹陷部比如轴向槽、轴向键孔或保持器。
在一些实施方式中，箔轴承组件300包括沿着外层302的边缘形成的第一轴承保持特征304和沿着内层306的边缘形成的第二轴承保持特征308。在这种实施方式中，第一轴承保持特征304和第二轴承保持特征308一起形成轴向凸片316，轴向凸片316定大小且定尺寸成与以轴向槽208形式设置的轴承组件锁定特征208互锁，如图14中所示。
箔轴承组件300可以以任何合适的形式设置而不受限制。例如，箔轴承组件300可以设置有两层、三层、四层或额外层而不受限制。内层306形成与传动轴104的表面紧密装配的筒形内表面，如图15中所示。箔轴承组件300的波箔310可以由径向弹性结构形成，以在压缩机100操作期间为旋转的驱动轴104提供回弹表面。波箔310可以由任何合适的径向弹性结构形成而不受限制，合适的径向弹性结构包括但不限于：设计成在间歇性压缩径向载荷下变形和回弹的可变形波状部或其他特征的阵列，以及能够在间歇压缩径向载荷下压缩和回弹的任何其他弹性地回弹材料。波箔310可以连接至至少一个相邻层，包括但不限于外层302和内层306中的至少一者。在一些实施方式中，波箔310可以连接至外层302和内层306两者。在其他实施方式中，波箔310可以是自由浮动的并且不连接至箔轴承组件300的任何层。
在一些实施方式中，外层302为支承相邻的波箔层310提供光滑内表面，以在压缩机100操作期间将由驱动轴104施加的径向力所引起的瞬态偏转有效地传送至内层306。外层302独立于轴承壳体200的筒形孔206的下方径向内表面204的表面光滑度来提供该光滑内表面。因此，在一些实施方式中，外层302的使用有利于增加筒形孔206的径向内表面204的表面规格，或者，换句话说，降低径向内表面204的表面光滑度要求。在一些实施方式中，箔轴承组件300适合在“铸态”条件下与轴承壳体200一起使用，无需用以使轴承壳体200的筒形孔206的径向内表面204光滑的进一步机加工、研磨或任何其他手段。因此，在一些实施方式中，筒形孔206的径向内表面204是铸态表面。也就是说，筒形孔206的径向内表面204是铸造轴承壳体200的下述表面：该表面没有经过铸造后机加工、研磨或类似手段以使径向内表面204光滑。
另外，在一些实施方式中，外层302改进了箔轴承组件300的热管理，从而增加箔轴承部件和压缩机100的可靠性和耐用性。更特别地，通过使用顺应性箔层302，工作流体可以在箔轴承组件300的两侧上循环，从而改进箔层302和306的冷却。此外，通过将箔层302和306直接地保持在轴承壳体套筒202内，而不需要辅助的轴承组件套筒。这消除了辅助轴承组件套筒与轴承壳体套筒202之间的潜在界面，这样改进了远离箔轴承组件300的热传导。这允许更小的轴承壳体套筒202，从而导致较少的热质量来保持在箔轴承组件内产生的热。
此外，在一些实施方式中，外层302的使用有利于减少箔轴承组件300的空间需求并且提供更加紧凑的设计。更特别地，通过使用顺应性箔层302，而不需要辅助轴承组件套筒。顺应性箔层302提供了辅助轴承壳体通常会提供的针对波箔310的适当功能的表面光洁度要求。这允许轴承壳体套筒202的外径减小，从而减少空间需求并且提供更加紧凑的设计。例如，通过减小轴承壳体套筒202的外径，轴承壳体套筒202可以轴向地延伸到或定位在马达108的一部分(例如，由马达绕组封围的筒形马达腔)内，如图2中所示，从而导致压缩机100的轴向长度整体减小。
轴承壳体可以用作组装压缩机的方法的一部分。组装方法包括使用如上所述的轴承壳体的安装结构将轴承壳体安装至压缩机壳体。该组装方法还包括将箔轴承组件插入到筒形孔中，并且通过将箔轴承组件中的至少一层中的轴承保持特征与轴承组件锁定特征配合地接合来将箔轴承组件连接至轴承壳体，以将箔轴承组件保持在轴承壳体内的如上所述的在旋转方面固定的位置处。该方法还包括将至少一个箔保持夹插入到形成在筒形孔的内表面内的周向凹槽中以将箔轴承组件相对于筒形孔保持在固定轴向位置中。
与现有系统和方法相比，所描述的系统和方法的实施方式实现了优异的结果。包括用以支承压缩机的驱动轴的气箔轴承组件的轴承系统在不使用油基润滑剂的情况下实现对驱动轴的低摩擦支承。无油箔轴承组件能够与广泛的多种工作流体兼容，工作流体包括但不限于冷却压缩机中的CFC、HCFC、无CFC制冷剂以及涡轮增压器压缩机中的燃料空气混合物。轴承系统适于与任何类型的冷却压缩机一起使用，任何类型的冷却压缩机包括但不限于旋转叶片压缩机、旋转涡旋压缩机、旋转螺杆压缩机和离心式压缩机。不受任何特定理论的限制，已知气箔式轴承非常适合支承以高旋转速度为特征的驱动轴。在各个方面中，所公开的轴承系统能够与离心式压缩机兼容，离心式压缩机通常以高驱动轴旋转速度操作。轴承系统可以结合到任何类型的离心式压缩机的设计中。适用于所公开的轴承系统的离心式压缩机的非限制性示例包括单级、两级和多级离心式压缩机。
与包括至少一个箔轴承组件的已知轴承系统不同，所描述的轴承系统的单个轴承壳体使得公差叠加能够减少，从而导致公差更严格和制造精度提高，这两者都是如上所论述的离心式压缩机的成功实现的重要因素。另外，将多个连结部分结合到所公开的轴承系统的单个轴承壳体中提供了来自定位在轴承壳体的套筒内的箔轴承组件的增强的热传递，从而减少或消除了与箔轴承组件的热损耗和机械故障相关联的不利操作条件。此外，轴承壳体可以设置有用以进一步提高轴承壳体的传热能力的如上所述的附加冷却剂导管。由所公开的轴承系统的特征实现的箔轴承组件的更严格的公差、提高的制造精度与增强的热管理进行组合以提高箔轴承组件的工作寿命和耐用性，从而提高了箔轴承组件在HVAC系统的制冷剂压缩机的具有挑战性操作环境使用的适用性。
以上详细描述了轴承系统和方法比如结合有所公开的轴承系统的制冷剂系统和对包括所公开的轴承组件的压缩机进行组装的方法的示例实施方式。系统和方法不限于本文中描述的特定实施方式，而是相反地，系统的部件和方法可以与本文中描述的其他部件独立地且分开地使用。例如，本文中描述的轴承壳体和轴承组件可以在除了制冷剂压缩机之外的压缩机比如涡轮增压器压缩机等中使用。
当介绍本公开或其实施方式的元件时，冠词“一”、“一种”、“该”和“所述”意在表示设置有这些元件中的一个或更多个。术语“包括”、“包括有”、“包含”和“具有”意在是包括性的，并且意味着除了所列举元件之外可能还设置有附加的元件。使用指示特定取向的术语(例如，“顶”、“底”、“侧”等)是为了便于描述而并非要求所描述项目的任何特定取向。
在不脱离本公开的范围的情况下可以对上述构造和方法进行各种改变，所意图的是，上述描述中包含的和在附图中示出的所有内容应当被解释为是说明性的而不具有限制意义。

Claims (20)

1.一种轴承系统，包括：
轴承壳体，所述轴承壳体包括：
套筒，所述套筒具有限定筒形孔的径向内表面，其中，所述套筒包括沿着所述径向内表面定位的轴承组件锁定特征；以及
安装结构，所述安装结构用于将所述轴承系统连接至压缩机壳体，所述安装结构位于所述套筒的径向外部；以及
箔轴承组件，所述箔轴承组件定位在所述筒形孔内并且包括外箔、内箔和定位在所述外箔与所述内箔之间的波箔，其中，所述外箔和所述内箔中的至少一者包括轴承保持特征，所述轴承保持特征与所述轴承组件锁定特征配合地接合以将所述箔轴承组件保持在所述轴承壳体内的在旋转方面固定的位置处。
2.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述外箔包括第一轴承保持特征，并且所述内箔包括第二轴承保持特征，其中，所述第一轴承保持特征和所述第二轴承保持特征中的每一者与所述轴承组件锁定特征配合地接合以将所述箔轴承组件保持在所述轴承壳体内的在旋转方面固定的位置处。
3.根据权利要求2所述的轴承系统，其中，所述第一轴承保持特征包括从所述外箔径向向外定位的第一凸片，并且所述第二轴承保持特征包括从所述内箔径向向外定位的第二凸片，并且其中，所述轴承组件锁定特征包括沿着所述径向内表面限定在所述套筒内的轴向延伸的槽，其中，所述第一凸片和所述第二凸片中的每一者接纳在所述槽内。
4.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述安装结构包括从所述套筒径向向外延伸的环形凸缘。
5.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述径向内表面是铸态表面。
6.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述轴承壳体还包括箔保持唇部，所述箔保持唇部与所述轴承壳体一体地形成并且从所述径向内表面径向向内地突出以抑制所述箔轴承组件的轴向运动。
7.根据权利要求6所述的轴承系统，还包括可移除的箔保持夹，所述箔保持夹连接至所述轴承壳体并且定位成邻近所述箔轴承组件的与所述箔保持唇部相反的端部。
8.根据权利要求6所述的轴承系统，其中，所述箔保持唇部定位在所述筒形孔的叶轮端部处。
9.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述轴承壳体限定至少一个径向延伸的冷却通道，所述至少一个径向延伸的冷却通道从所述轴承壳体的径向外边缘延伸至所述筒形孔以将冷却剂流递送至所述筒形孔。
10.根据权利要求9所述的轴承系统，其中，所述至少一个径向延伸的冷却通道在所述径向内表面与所述外箔之间递送所述冷却剂流的至少一部分。
11.根据权利要求9所述的轴承系统，还包括至少一个冷却通道，其中，所述冷却剂流的至少一部分通过所述至少一个冷却通道被引导至推力轴承。
12.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述轴承壳体限定轴向延伸的冷却通道，所述轴向延伸的冷却通道位于从所述筒形孔径向向外的位置处以用于通过所述轴向延伸的冷却通道对马达冷却剂流进行递送。
13.一种压缩机，包括：
压缩机壳体；
驱动轴，所述驱动轴以可旋转的方式支承在所述压缩机壳体内；
叶轮，所述叶轮连接至所述驱动轴并且能够操作成在所述驱动轴旋转时向进入的制冷剂气体赋予动能；
轴承壳体，所述轴承壳体安装至所述压缩机壳体并且包括套筒，所述套筒具有限定筒形孔的径向内表面，其中，所述套筒包括沿着所述径向内表面定位的轴承组件锁定特征；以及
箔轴承组件，所述箔轴承组件以可旋转的方式支承所述驱动轴并且定位在所述筒形孔内，所述箔轴承组件包括外箔、内箔和定位在所述外箔与所述内箔之间的波箔，其中，所述外箔和所述内箔中的至少一者包括轴承保持特征，所述轴承保持特征与所述轴承组件锁定特征配合地接合以将所述箔轴承组件保持在所述轴承壳体内的在旋转方面固定的位置处。
14.根据权利要求13所述的压缩机，其中，所述轴承壳体包括从所述套筒径向向外定位的安装结构，其中，所述轴承壳体通过所述安装结构安装至所述压缩机壳体。
15.根据权利要求13所述的压缩机，其中，所述外箔包括第一轴承保持特征，并且所述内箔包括第二轴承保持特征，其中，所述第一轴承保持特征和所述第二轴承保持特征中的每一者与所述轴承组件锁定特征配合地接合以将所述箔轴承组件保持在所述轴承壳体内的在旋转方面固定的位置处。
16.根据权利要求13所述的压缩机，其中，所述压缩机包括第一压缩级、第二压缩级和制冷剂传递导管，所述制冷剂传递导管用以将压缩的制冷剂从所述第一压缩级传递至所述第二压缩级。
17.根据权利要求16所述的压缩机，其中，所述叶轮是所述第一压缩级的第一叶轮，并且其中，所述第二压缩级包括第二叶轮，所述第二叶轮在所述驱动轴的与所述第一叶轮相反的端部处连接至所述驱动轴。
18.根据权利要求13所述的压缩机，还包括马达，其中，所述套筒轴向地延伸到所述马达的一部分中。
19.一种对包括压缩机壳体的压缩机进行组装的方法，所述方法包括：
将轴承壳体安装至所述压缩机壳体，所述轴承壳体包括套筒，所述套筒具有限定筒形孔的径向内表面，所述套筒包括沿着所述径向内表面定位的轴承组件锁定特征；
将箔轴承组件插入所述筒形孔内，所述箔轴承组件包括外箔、内箔和定位在所述外箔与所述内箔之间的波箔；以及
通过将所述外箔和所述内箔中的至少一者的轴承保持特征与所述轴承组件锁定特征配合地接合以将所述箔轴承组件保持在所述轴承壳体内的在旋转方面固定的位置处，来将所述外箔和所述内箔中的至少一者连接至所述轴承壳体。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：将驱动轴插入所述箔轴承组件内使得所述驱动轴由所述箔轴承组件以可旋转的方式支承在所述压缩机壳体内。
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