CN114962440A - 一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气轴承，具体是一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，包括N个波箔单体，与现有技术不同的是：扩压器或轴承座在铸造前预埋N个嵌件，N个嵌件关于扩压器或轴承座的轴心均布；在每个嵌件的同侧开设1个槽体，N个波箔单体分别下潜置入N个槽体中；每个嵌件的顶面通过点焊与顶箔固接；N≥3。与现有技术相比，本发明省去现有技术的底板、垫片、安装螺钉，节省了零件和加工成本。波箔下潜进槽，无需焊接，避免了波箔因焊接引起的变形。波箔下潜进槽，通过槽体即可实现波箔的限位，无需焊接固定，避免脱焊掉落的可能性，运行更可靠。

Description

一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承

技术领域

本发明涉及空气轴承，具体是一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承。

背景技术

公开号CN112879318A的发明专利公开了一种高速离心压缩机，并具体公开了止推空气轴承包括底板、中间支撑件、顶层箔片，底板呈环形，底板上沿圆周设有若干条冷却凹槽，底板的外边缘设有若干个固定安装孔；中间支撑件包括若干支撑箔片和弹性箔片，支撑箔片和弹性箔片通过点焊方式固定在底板上，支撑箔片和弹性箔片两两一组，用来对顶层箔片进行支撑；所述顶层箔片包括若干片单片箔片，所述若干片单片箔片呈环形布置，相邻两单片箔片之间柔性连接形成整体式顶层箔片结构。

公开号CN108286567A的发明专利公开了一种具有厚顶层箔片结构的止推箔片动压空气轴承，包括底板、支承波箔和顶层箔片，圆形的底板设置在下方，多片扇形的顶层箔片固定在底板的上方，支承波箔装配在底板和顶层箔片之间，还包括设置在顶层箔片和底板结合处径向一侧的入口段垫片，入口段垫片的厚度可调，支承波箔和顶层箔片之间为预紧装配。

上述专利公开的技术方案中都包含了底板，并且波箔、顶箔都直接或间接与底板进行连接，而通常底板都是通过螺钉固接在扩压器或轴承座上，不仅占据了有限的空间，而且在长期动载荷的作用下，螺钉会出现松动、断裂，影响气体压缩机整个系统的稳定性。而且支承波箔因焊接容易造成变形，造成波箔翘起，导致顶波不平整，运行时气膜不均匀。

发明内容

为克服现有技术的缺陷或缺陷之一，本发明公开一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，所采取的技术方案是：

一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，包括N个波箔单体，与现有技术不同的是：扩压器或轴承座在铸造前预埋N个嵌件，N个嵌件关于扩压器或轴承座的轴心均布；在每个嵌件的同侧开设1个槽体，N个波箔单体分别下潜置入N个槽体中；每个嵌件的顶面通过点焊与顶箔固接；N≥3。

进一步地，扩压器或轴承座的端面在加工后，嵌件的顶面与扩压器或轴承座的端面共面；

进一步地，预埋前嵌件的非顶面具有一道以上凸台或凹槽。

进一步地，槽体的轮廓比波箔单体轮廓稍大、深度小于波箔单体的波高。

进一步地，槽体的四个角处分别开设消除应力、防止干涉的优弧槽。

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；每个顶箔单体的固定段与1个嵌件的顶面通过激光点焊固接在一起。

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；每个顶箔单体的同侧边缘与1个嵌件的顶面通过激光点焊固接在一起。

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。

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、垫片、安装螺钉，节省了零件和加工成本。

2.波箔下潜进槽，无需焊接，避免了波箔因焊接引起的变形。

3.波箔下潜进槽，通过槽体即可实现波箔的限位，无需焊接固定，避免脱焊掉落的可能性，运行更可靠。

4.波箔下潜进槽，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.波箔下潜进槽，节省了空间，有利于气体压缩机的小型化、轻量化。

6.嵌件不影响扩压器或轴承座原有的加工工序和工艺。

7.嵌件与扩压器或轴承座的结合较之于螺钉更牢固可靠。

8.结构简单，便于安装。

附图说明

图1是本发明轴承座的结构示意图。

图2是本发明波箔单体的结构示意图。

图3是本发明嵌件的结构示意图。

图4是实施例1中顶箔单体的结构示意图。

图5是实施例1中轴承座与波箔单体和顶箔单体装配后的结构示意图。

图6是实施例2中顶箔的结构示意图。

图7是实施例2中轴承座与波箔单体和顶箔装配后的结构示意图。

图8是切除部分顶箔后的结构示意图。

图中，100-轴承座；101-槽体；102-嵌件；1021-凹槽；1022-顶面；1-波箔单体； 3-顶箔；31-顶箔单体；311-固定段；312-抵接段；313-转折段；32-波形系带；321-内系带；322-外系带。

具体实施方式

下面结合附图、以轴承座100为例对本发明做进一步说明。

实施例1，如图1所示的气体压缩机的轴承座100，使用铝材精密铸造，在铸造前模具内预埋6个嵌件102，嵌件102材质为不锈钢、碳钢、高温合金等任何适焊的材料，区别于轴承座100常用的铝材，比铝材更方便焊接，焊接强度也更高。嵌件102关于轴承座100的轴心均布。在另一优选实施例中，如图3所示，预埋前的嵌件102整体呈长方体状，两侧面分别具有一道凹槽1021以增加牢固性。在加工轴承座100的端面时，无需刻意避让嵌件102，按照常规的工艺进行切削加工，只要嵌件102的顶面1022能够暴露即可。这样在一刀完成轴承座100端面的加工后，嵌件102的顶面1022与轴承座100的端面共面。

在每个嵌件102的同侧开设1个槽体101，每个槽体101内置入1个如图2所示波箔单体1，槽体101的轮廓形状与波箔单体1的轮廓形状相似，但比波箔单体1的轮廓稍大，深度小于波箔单体1的波高，在另一优选实施例中，槽体101深度等于波箔单体1波高的1/2。在另一优选实施例中，槽体101的四个角处分别开设消除应力、防止干涉的优弧槽103。槽体101和优弧槽103可以采取铣削的方式加工，加工工艺成熟简便。

如图4所示的6个顶箔单体31，它的左侧分别与轴承座100在嵌件102处通过激光点焊固接。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被焊接固定后，6个顶箔单体31抵接段312的下表面分别抵接6个波箔单体1带有波形曲面的上表面，由于槽体101的轮廓形状与拟放入的波箔单体1的轮廓形状相似，但比波箔单体1的轮廓稍大，6个波箔单体1能够分别在6个槽体101内自由伸缩，但被限定在槽体101内不会掉落。

为了方便地说明波箔单体1和顶箔单体31与装轴承座相互的结构关系，在图5中，右下方位置的槽体101上未放置波箔单体1，也未焊接顶箔单体31,右上方位置的槽体101上放置了波箔单体1，但未焊接顶箔单体31，其他位置的槽体上均完整地装配了波箔单体1和顶箔单体31。图中的小黑点为激光焊接的焊点。

由于槽体101的深度小于波箔单体1的波高，嵌件102的顶面1022与轴承座100的端面共面，而每个波箔单体1的上表面分别抵压每个顶箔单体31的下表面，每个顶箔单体31的固定段311被固定，因此每个顶箔单体31的转折段313和抵接段312就会向上翘起，呈现一端低、一端高的斜坡状。

本实施例的空气轴承是一种空气止推轴承，分别安装在扩压器和轴承座100上，成对镜像安装，轴在旋转时，带动周围的空气同时旋转流动，旋转流动的空气流经高低起伏的顶箔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2，如图6-8所示，其他与实施例1相同，不同的是顶箔3为环形一体结构，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。

每个顶箔单体31的同侧边缘与1个嵌件102的顶面1022通过激光点焊固接在一起。从而使得顶箔3与轴承座100固接在一起。焊接后，环形顶箔3的下表面局部与嵌件102的顶面1022抵接，加之，由于槽体101的深度小于波箔单体1的波高，嵌件102的顶面1022与轴承座100的端面共面，而每个波箔单体1的上表面分别抵压每个顶箔单体31的下表面，波形系带32便自然弯曲变形，使得整个环状的顶箔3呈现高低相间的锯齿波形。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3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和环形顶箔3与轴承座100相互的结构关系，在图8中，将顶箔3部分切除，右上方位置的槽体101内未放置波箔单体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，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，包括N个波箔单体（1），其特征在于：扩压器或轴承座（100）在铸造前预埋N个嵌件（102），N个嵌件（102）关于扩压器或轴承座（100）的轴心均布；在每个嵌件（102）的同侧开设1个槽体（101），N个波箔单体（1）分别下潜置入N个槽体（101）中；每个嵌件（102）的顶面（1022）通过点焊与顶箔（3）固接；N≥3。

2.如权利要求1所述的一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，其特征在于：扩压器或轴承座（100）的端面在加工后，嵌件（102）的顶面（1022）与扩压器或轴承座（100）的端面共面；

如权利要求1或2所述的一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，其特征在于：预埋前嵌件（102）的非顶面具有一道以上凸台或凹槽（1021）。

3.如权利要求1所述的一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，其特征在于：槽体（101）的轮廓比波箔单体（1）轮廓稍大、深度小于波箔单体（1）的波高。

4.如权利要求1或4所述的一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，其特征在于：槽体（101）的四个角处分别开设消除应力、防止干涉的优弧槽（103）。

5.如权利要求1所述的一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，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；每个顶箔单体（31）的固定段（311）与1个嵌件（102）的顶面通过激光点焊固接在一起。

6.如权利要求1所述的一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，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；每个顶箔单体（31）的同侧边缘与1个嵌件（102）的顶面通过激光点焊固接在一起。

7.如权利要求7所述的一种基于下潜式波箔和嵌件的空气轴承，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）。

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