CN114941651B - 一种具有套接凸台的扩压器及基于它的空气轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气轴承，具体是一种具有套接凸台的扩压器及包含它的空气轴承，其中扩压器，包括圆盘状的扩压器本体，扩压器本体的盘面上开设空气轴承安装槽，空气轴承安装槽的轴心线与扩压器本体的轴心线共线，空气轴承安装槽的底壁上圆周阵列N个导气通道，其特征在于：在空气轴承安装槽的底壁上、对应每个导气通道的同侧分别向上延伸形成M个套接凸台；N≥3，M≥2。与现有技术相比，本发明省去现有技术的底板、节省了零件和加工成本。波箔套设在套接凸台上，无需焊接，避免了波箔因焊接引起的变形，避免了因底板焊接导致的公差不受控制的问题。

Description

一种具有套接凸台的扩压器及基于它的空气轴承

技术领域

本发明涉及空气轴承，具体是一种具有套接凸台的扩压器及包含它的空气轴承。

背景技术

基于空气的固有属性：粘度低且随温度变化小、耐辐射等，空气轴承在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场合，显示了独具的优越性。如在高速磨头、高速离心分离器、陀螺仪表、原子反应堆冷却用压缩机、高速鼓风机、电子计算机记忆装置等技术上，由于采用了空气轴承，突破了使用滚动轴承或油膜轴承所不能解决的困难。

公开号CN112879318A公开的一种高速离心压缩机以及公开号CN108286567A公开的一种具有厚顶层箔片结构的止推箔片动压空气轴承，无一例外地使用了底板，支承波箔和顶层箔片都直接或间接地与底板连接，而底板则焊接在轴承座或扩压器上，但焊接的高温极易引起底板、支承波箔和顶层箔片的形变，导致的公差不受控制等问题。而且焊点也易出现松动、断裂，影响气体压缩机整个系统的稳定性。

发明内容

为克服现有技术的缺陷或缺陷之一，本发明公开一种具有套接凸台的扩压器，所采取的技术方案是：

一种具有套接凸台的扩压器，包括圆盘状的扩压器本体，扩压器本体的盘面上开设空气轴承安装槽，空气轴承安装槽的轴心线与扩压器本体的轴心线共线，空气轴承安装槽的底壁上圆周阵列N个导气通道，其特征在于：在空气轴承安装槽的底壁上、对应每个导气通道的同侧分别向上延伸形成M个套接凸台；N≥3，M≥2。

进一步地，扩压器本体中心开设与空气轴承安装槽同心的冷却气回流腔，导气通道与冷却气回流腔相通；冷却气回流腔中心开设同心的主轴孔，靠近空气轴承安装槽的侧壁开设同心的环形导气槽，导气通道的内端与环形导气槽不相通；N个开口于扩压器本体周向圆面的导气孔贯通环形导气槽和冷却气回流腔。

本发明还公开基于这一种具有套接凸台的扩压器的空气轴承，包括N个波箔单体，每个波箔单体一侧向外延伸形成M段延伸带，每个延伸带自由端与一个拉环连为一体，拉环适于分别套接在M个套接凸台上；顶箔与N×M个凸台的顶端点焊固接在一起。

进一步地，顶箔包括N个顶箔单体，每个顶箔单体包括固定段、比固定段高的抵接段、将固定段与抵接段连为一体的转折段，固定段的下表面与抵接段的下表面之间的距离小于波箔单体的波高；N个顶箔单体的固定段分别与N×M个凸台的顶端点焊固接在一起。

进一步地，顶箔包括N个顶箔单体，相邻两个顶箔单体之间通过波形系带连为一体形成环形；N个顶箔单体的同侧边缘与分别与N×M个凸台的顶端点焊固接在一起。

进一步地，波形系带包括靠近内环的内系带和靠近外环的外系带。

进一步地，套接凸台与拉环的内圆面间隙或过渡配合。

进一步地，套接凸台的高度等于或略大于拉环的厚度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

1.省去现有技术的底板、节省了零件和加工成本。

2.波箔套设在套接凸台上，无需焊接，避免了波箔因焊接引起的变形，避免了因底板焊接导致的公差不受控制的问题。

3.波箔套设在套接凸台上，套接凸台对波箔进行径向和轴向限位，无需焊接固定，避免脱焊掉落的可能性，运行更可靠，但不限制波箔自由端的伸展与回缩，提供相应的弹性和阻尼。

4.波箔套设在套接凸台上，提高了轴承装配的表面平整度，提高了受力和磨擦的均匀性，减少磨损、提高寿命。

5.省去现有技术的底板，节省了空间，有利于气体压缩机的小型化、轻量化。

6.N个套接凸台可通过机加工一次装夹，容易控制尺寸和公差，结构简单，便于安装。

附图说明

图1是本发明扩压器的结构示意图。

图2是本发明扩压器另一视角的结构示意图。

图3是本发明波箔单体的结构示意图。

图4是实施例2中顶箔单体的结构示意图。

图5是实施例2中扩压器与波箔单体、套接凸台和顶箔单体装配后的结构示意图。

图6是实施例3中顶箔的结构示意图。

图7是实施例3中扩压器与波箔单体、套接凸台和顶箔装配后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1，如图1-2所示的一种具有套接凸台的扩压器，包括圆盘状的扩压器本体200，扩压器本体200的盘面上开设空气轴承安装槽204，空气轴承安装槽204的轴心线与扩压器本体200的轴心线共线，空气轴承安装槽204的底壁上圆周阵列6个导气通道207，在空气轴承安装槽204的底壁上、对应每个导气通道207的同侧分别向上延伸形成2个套接凸台208。

扩压器本体200中心开设与空气轴承安装槽204同心的冷却气回流腔202，导气通道207与冷却气回流腔202相通；冷却气回流腔202中心开设同心的主轴孔201，靠近空气轴承安装槽204的侧壁开设同心的环形导气槽203，导气通道207的内端与环形导气槽203不相通；6个开口于扩压器本体200周向圆面的导气孔205贯通环形导气槽203和冷却气回流腔202。

本实施例的扩压器能够一体机加工完成平面和铣槽，能保证每个套接凸台定位面的公差精度。

实施例2，如图3-5所示，基于实施例1的一种具有套接凸台的扩压器的空气轴承，包括包括6个波箔单体1，每个波箔单体1一侧向外延伸形成2段延伸带11，每个延伸带11自由端与一个拉环12连为一体，拉环12适于分别套接在2个套接凸台208上；顶箔3与6×2个凸台208的顶端点焊固接在一起。点焊可以采用激光焊接、超声波焊接或微波焊接等方式。

具体地，顶箔3包括6个顶箔单体31，每个顶箔单体31包括固定段311、比固定段311高的抵接段312、将固定段311与抵接段312连为一体的转折段313，固定段311的下表面与抵接段312的下表面之间的距离小于波箔单体1的波高；6个顶箔单体31的固定段311分别与6×2个凸台208的顶端点焊固接在一起。

在另一优选实施例中，套接凸台208与拉环12的内圆面间隙配合。

在另一优选实施例中，套接凸台208与拉环12的内圆面过渡配合。

在另一优选实施例中，套接凸台208的高度等于拉环12的厚度。

在另一优选实施例中，套接凸台208的高度略大于拉环12的厚度。

6个顶箔单体31被焊接固定后，每个顶箔单体31的转折段313和抵接段312就会向上翘起，每个顶箔单体31呈现一端低、一端高的斜坡状。

为了方便地说明波箔单体1、套接凸台2和顶箔单体31与扩压器本体200的结构关系，在图5中，隐藏了右半部分的3个顶箔单体31，其中下方的2个套接凸台2上并未套接波箔单体1。图中顶箔3上的小黑点为激光焊接的焊点。

本实施例的空气轴承是一种空气止推轴承，主轴带动扩压器本体200一侧的止推盘旋转时，止推盘带动周围的空气同时旋转流动，旋转流动的空气流经高低相间的环状顶箔3时，在边界层吸附效应的作用下，成对的空气止推轴承之间就会产生要将彼此分离的推力，轴旋转的速度越快，产生的推力相应越大，相应地进入每个波箔单体1下表面的波形槽中空气的压力也越大，每个波箔单体1会抵压每个顶箔单体31不至于被压塌，这是一个动态平衡的过程，在此过程中，波箔单体1小幅度地伸缩变形，波高会有小幅度的变化，以适应轴旋转速度的变化。

实施例3，如图3-4、6-7所示的基于实施例1的一种具有套接凸台的扩压器的空气轴承，除了顶箔3的结构之外其他与实施例2相同。顶箔3包括6个顶箔单体31，相邻两个顶箔单体31之间通过波形系带32连为一体形成环形；波形系带32包括靠近内环的内系带321和靠近外环的外系带322。波形系带32起到柔性连接相邻顶箔单体31的作用。6个顶箔单体31的同侧边缘与12个套接凸台2的顶端通过激光点焊固接在一起。

焊接后，环形的顶箔3的下表面局部与套接凸台2的顶面抵接，波形系带32便自然弯曲变形，使得整个环形的顶箔3呈现高低相间的环形波状。由于波形系带32对相邻顶箔单体31具有牵扯作用，故而整个顶箔的顶面会更加平整，提高了受力和磨擦的均匀性，减少磨损、提高寿命。

为了方便地说明波箔单体1、套接凸台2和环形顶箔3与扩压器相互的结构关系，在图7中，将顶箔3右侧进行了半剖，下方2个套接凸台2上并未套接波箔单体1。图中顶箔3上的小黑点为激光焊接的焊点。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。本发明未详述之处，均为本技术领域的现有技术或的公知常识。

Claims (7)

1.一种具有套接凸台的扩压器，包括圆盘状的扩压器本体（200），扩压器本体（200）的盘面上开设空气轴承安装槽（204），空气轴承安装槽（204）的轴心线与扩压器本体（200）的轴心线共线，空气轴承安装槽（204）的底壁上圆周阵列N个导气通道（207），其特征在于：在空气轴承安装槽（204）的底壁上、对应每个导气通道（207）的同侧分别向上延伸形成M个套接凸台（208）；N≥3，M≥2；

包括N个波箔单体（1），每个波箔单体（1）一侧向外延伸形成M段延伸带（11），每个延伸带（11）自由端与一个拉环（12）连为一体，拉环（12）适于分别套接在M个套接凸台（208）上；顶箔（3）与N×M个凸台（208）的顶端点焊固接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种具有套接凸台的扩压器，其特征在于：扩压器本体（200）中心开设与空气轴承安装槽（204）同心的冷却气回流腔（202），导气通道（207）与冷却气回流腔（202）相通；冷却气回流腔（202）中心开设同心的主轴孔（201），靠近空气轴承安装槽（204）的侧壁开设同心的环形导气槽（203），导气通道（207）的内端与环形导气槽（203）不相通；N个开口于扩压器本体（200）周向圆面的导气孔（205）贯通环形导气槽（203）和冷却气回流腔（202）。

3.根据权利要求1所述的一种具有套接凸台的扩压器，其特征在于：顶箔（3）包括N个顶箔单体（31），每个顶箔单体（31）包括固定段（311）、比固定段（311）高的抵接段（312）、将固定段（311）与抵接段（312）连为一体的转折段（313），固定段（311）的下表面与抵接段（312）的下表面之间的距离小于波箔单体（1）的波高；N个顶箔单体（31）的固定段（311）分别与N×M个套接凸台（208）的顶端点焊固接在一起。

4.根据权利要求1所述的一种具有套接凸台的扩压器，其特征在于：顶箔（3）包括N个顶箔单体（31），相邻两个顶箔单体（31）之间通过波形系带（32）连为一体形成环形；N个顶箔单体（31）的同侧边缘与分别与N×M个凸台（208）的顶端点焊固接在一起。

5.根据权利要求4所述的一种具有套接凸台的扩压器，其特征在于：波形系带（32）包括靠近内环的内系带（321）和靠近外环的外系带（322）。

6.根据权利要求1所述的一种具有套接凸台的扩压器，其特征在于：套接凸台（208）与拉环（12）的内圆面间隙或过渡配合。

7.根据权利要求1所述的一种具有套接凸台的扩压器，其特征在于：套接凸台（208）的高度等于或略大于拉环（12）的厚度。

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