CN115076235B - 一种静压气体轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体轴承技术领域，且公开了一种静压气体轴承装置，包括轴承端，轴承端的内部固定连接有轴承机构，轴承机构的内部活动连接有轴颈，轴承端的侧面固定连接有供气孔，供气孔的内部固定连接有进气管，进气管远离供气孔的侧面固定连接有换气机构，换气机构的底端固定连接有供气机构，轴承机构包括轴承主体，轴承主体侧面与轴承主体水平的位置开设有通气槽；本发明通过设有轴承主体、通气内环、进气孔、通气外环，通过连通孔将通气内环进行连通，气体分别从通气外环内的进气孔流入，以及从通气内环的进气孔内流入，从而提高轴承主体的中体进气量，且进气点更多的同时更加均匀，能够形成较为均匀的气膜，减少轴颈转动时的摩擦损耗。

Description

一种静压气体轴承装置
技术领域
本发明涉及气体轴承技术领域，更具体地涉及一种静压气体轴承装置。
背景技术
轴承是当代机械设备中一种重要零部件，主要支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数并保证其回转精度，而采用油润滑的方式进行摩擦阻力的减小，因此不可避免地与旋转部件存在摩擦，而导致能量损失，因此便产生的一种新的气体轴承，用气体作润滑剂的滑动轴承，最常用的气体润滑剂为空气，根据需要也可用氮、氩、氢、氦或二氧化碳等。
分为气体动压轴承和气体静压轴承，气体动压轴承利用气体在楔形空间产生的流体动压力来支承载荷的，常在轴颈或轴瓦的表面做出浅螺纹槽，利用槽的泵唧作用提高承载能力，气体静压轴承通过供气孔进入气室，然后分数路流经节流器进入轴承和轴颈的间隙，再从两端流出轴承，在间隙内形成支承载荷的静压气膜，传统的静压气体轴承存在以下问题：
一、传统的静压气体轴承在进行使用时，供气装置通过供气孔将气体通入到轴承端时，由于通气孔的数量有限，因此通过通气孔所形成的静压气膜与其内的轴颈之间易出现气体分布不均的位置，因此易造成轴颈位置的偏差，从而提高摩擦损耗；
二、气体轴承对应不同的转速应该使用不同的气体，而现有的气体轴承一般通入的气体为空气，而当应用的场景更换，或者轴承的转速进行快速变化时，空气无法满足气体轴承的使用要求，此时无法正常使用，若继续使用，易造成时间与成本上的浪费。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施条例提供一种静压气体轴承装置，本发明所要解决的技术问题是：静压气体轴承在使用时，气膜不够均匀，其气体无法任意更换。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种静压气体轴承装置，包括轴承端，轴承端的内部固定连接有轴承机构，轴承机构的内部活动连接有轴颈，轴承端的侧面固定连接有供气孔，供气孔的内部固定连接有进气管，进气管远离供气孔的侧面固定连接有换气机构，换气机构的底端固定连接有供气机构；
轴承机构包括轴承主体，轴承主体侧面与轴承主体水平的位置开设有通气槽，通气槽的侧面与供气孔的侧面固定连接，轴承主体的侧面开设有通气外环，通气外环的内部开设有进气孔，所述轴承主体的两侧活动套接有密封环；
换气机构包括进行气体选择的电控电机，电控电机的底端固定连接有电机固定箱，电机固定箱的底端与地面固定连接，电控电机的顶端固定连接有转动轴，转动轴的侧面活动连接有密封套筒，密封套筒的侧面固定连接有密封板，转动轴侧面的顶端固定连接有连接杆，连接杆的侧面固定连接有换气环，换气环的侧面活动连接有进气环，进气环的侧面与密封板的侧面固定连接。
在一个优选的实施方式中，通气外环的数量为四个，每个通气外环的内部开设有数量为十二个且等距分布的进气孔，轴承主体的两端开设有连通孔，轴承主体的内部开设有通气内环，通气内环与连通孔连通，且通气内环的内部开设有进气孔。
在一个优选的实施方式中，通气内环的分布与两个通气外环的中间位置，通气内环与通气外环交替等距分布，轴承主体的内部固定连接有接触环。
在一个优选的实施方式中，换气环的侧面开设有通孔，进气环的侧面开设有与压缩气管相适配的通孔，连接杆的数量为三个，三个连接杆等距分布于转动轴的侧面，且连接杆不与换气环侧面的通孔相接触。
在一个优选的实施方式中，换气环的角度为二百七十度，换气环的空位与进气管相接触，换气环转动前后，进气管始终位于换气环的空位处。
在一个优选的实施方式中，压缩气管的底端固定连接有气体箱，气体箱与压缩气管的数量均为四个，且气体箱内的气体分别为空气、氮气、氩气、二氧化碳。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过设有轴承主体、通气内环、进气孔、通气外环，通过连通孔将通气内环进行连通，气体分别从通气外环内的进气孔流入，以及从通气内环的进气孔内流入，从而提高轴承主体的中体进气量，且进气点更多的同时更加均匀，能够形成较为均匀的气膜，减少轴颈转动时的摩擦损耗；
2、本发明通过设有电控电机、连接杆、换气环、进气环，电控电机启动带动转动轴转动，转动轴转动通过连接杆带动换气环转动，换气环转动十五度时，此时可通入氮气，再次转动十五度时，可通入氩气，再次转动十五度时，此时可通入二氧化碳，从而可快速进行气体的选择。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的轴承机构示意图。
图3为本发明的轴承机构剖面示意图。
图4为本发明的换气机构示意图。
图5为本发明的换气机构爆炸示意图。
图6为本发明的换气情况图解示意图。
附图标记为：1、轴承端；2、轴承机构；201、轴承主体；202、通气槽；203、通气外环；204、进气孔；205、连通孔；206、密封环；207、通气内环；208、接触环；3、轴颈；4、供气孔；5、换气机构；501、电机固定箱；502、电控电机；503、转动轴；504、密封套筒；505、连接杆；506、换气环；507、进气环；508、密封板；6、供气机构；601、气体箱；602、压缩气管；7、进气管。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的静压气体轴承装置并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
参照图1-3，本发明提供了一种静压气体轴承装置，包括轴承端1，轴承端1的内部固定连接有轴承机构2，轴承机构2的内部活动连接有轴颈3，轴承端1的侧面固定连接有供气孔4，供气孔4的内部固定连接有进气管7，进气管7远离供气孔4的侧面固定连接有换气机构5，换气机构5的底端固定连接有供气机构6，轴承机构2包括轴承主体201，轴承主体201侧面与轴承主体201水平的位置开设有通气槽202，通气槽202的侧面与供气孔4的侧面固定连接，轴承主体201的侧面开设有通气外环203，通气外环203的内部开设有进气孔204，轴承主体201的两侧活动套接有密封环206，通气外环203的数量为四个，每个通气外环203的内部开设有数量为十二个且等距分布的进气孔204，轴承主体201的两端开设有连通孔205，轴承主体201的内部开设有通气内环207，通气内环207与连通孔205连通，且通气内环207的内部开设有进气孔204，通气内环207的分布与两个通气外环203的中间位置，通气内环207与通气外环203交替等距分布，轴承主体201的内部固定连接有接触环208。
通过上述技术方案，气体从供气孔4进入到通气槽202内，此时气体通过通气槽202与通气外环203从而环绕在轴承主体201的侧面，并通过通气外环203内部设有的进气孔204进入到轴承主体201内，通气外环203的数量为十二个，并且均匀分布于通气外环203的侧面，从而能够更加均匀地进入到轴承主体201内，因此在轴承主体201内形成的气膜更加均匀，且轴承主体201内设有连通孔205，并通过连通孔205将通气内环207进行连通，从而将气体吹入到通气内环207内，并通过进气孔204吹入到轴承主体201内，传统的气体轴承仅设有外侧的进气孔204，本申请的轴承主体201内也设有多组进气孔204，从而提高气体进入到轴承主体201内的气孔数，因此轴承主体201内有足够且均匀的气体能够在轴承主体201内形成气膜。轴颈3在转动时的位置更加水平，从而减少摩擦力，需要说明的是，轴承主体201内部的通气内环207与进气孔204的数量可根据轴承主体201的长度进行设定，本申请不做具体限定。
参照图4、图5和图6，换气机构5包括进行气体选择的电控电机502，电控电机502的底端固定连接有电机固定箱501，电机固定箱501的底端与地面固定连接，电控电机502的顶端固定连接有转动轴503，转动轴503的侧面活动连接有密封套筒504，密封套筒504的侧面固定连接有密封板508，转动轴503侧面的顶端固定连接有连接杆505，连接杆505的侧面固定连接有换气环506，换气环506的侧面活动连接有进气环507，进气环507的侧面与密封板508的侧面固定连接，换气环506的侧面开设有通孔，进气环507的侧面开设有与压缩气管602相适配的通孔，连接杆505的数量为三个，三个连接杆505等距分布于转动轴503的侧面，且连接杆505不与换气环506侧面的通孔相接触，换气环506的角度为二百七十度，换气环506的空位与进气管7相接触，换气环506转动前后，进气管7始终位于换气环506的空位处，压缩气管602的底端固定连接有气体箱601，气体箱601与压缩气管602的数量均为四个，且气体箱601内的气体分别为空气、氮气、氩气、二氧化碳。
本申请实施例中，电控电机502未控制换气环506进行转动时，此时换气环506的第一个通孔与进气环507的第一个通孔进行连接，换气环506的其余通孔均位于进气环507的内侧，且不与进气环507的通孔接触，从而通入第一种气体，而换气环506第一次转动十五度，此时换气环506的第二个通孔与进气环507的第二个通孔进行连接，且电机固定箱501的其余通孔与进气环507的内部接触而密封，通入第二种气体，而换气环506再次转动十五度时，此时换气环506的第三个通孔与进气环507的第三个通孔进行连接，且电机固定箱501的其余通孔与进气环507的内部接触而密封，并通入第三种气体，换气环506再转动十五度时，此时换气环506的第四个通孔与进气环507的第四个通孔进行连接，电机固定箱501的其余通孔与进气环507的内部接触而密封，通入第四种气体，从而可以自由地在四种其中之中进行选择，且不同的气体之间不会相互混合，从而使得本申请一个设备即可进行不同气体的选择，且换气环506设为二百七十度，因此换气环506在转动时能够保证其余的气体不会通过进气环507的通孔进入到进气环507内部，且换气环506的空白位置保证进气环507内的气体能够进入到进气管7内进行气体提供，需要说明的是，电机固定箱501按照固定的角度进行转动属于本领域技术人员的一种常规技术手段。
本发明的工作原理：
本申请主要解决的时气体轴承使用时，气体充入量不足或者不均匀时，气膜不均匀而使得轴颈3倾斜已经气体轴承无法自由选择气体的问题；
针对气体轴承内气体的冲入量问题，本申请通过在轴承主体201的侧面设有多组通气槽202，气体通过供气孔4进入时，此时通过通气槽202与通气外环203流入到轴承主体201内，且从通气外环203内所流入的气体在通过连通孔205时，会随着连通孔205流入到通气内环207内，此时通气内环207内充满气体并通过进气孔204进入到轴承主体201内，因此轴承主体201内分别有从通气外环203内进气孔204流入的气体以及从通气内环207的进气孔204内流入的气体，从而提高轴承主体201的中体进气量，且进气点更多的同时更加均匀，能够形成较为均匀的气膜，减少轴颈3转动时的摩擦损耗；
针对气体轴承的气体更换问题，未进行选择时，装有空气的气体箱601内气体被压入到压缩气管602内，并通过进气环507与进气环507之间的第一种通孔进入到进气环507内，再由进气管7流出，从而进入到轴承端1内进行使用，而需要更换气体时，启动电控电机502，电控电机502启动带动转动轴503转动，转动轴503转动通过连接杆505带动换气环506转动，换气环506转动十五度时，此时可通入氮气，再次转动十五度时，可通入氩气，再次转动十五度时，此时可通入二氧化碳，从而可快速进行气体的选择。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施条例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种静压气体轴承装置，包括轴承端(1)，其特征在于：所述轴承端(1)的内部固定连接有轴承机构(2)，所述轴承机构(2)的内部活动连接有轴颈(3)，所述轴承端(1)的侧面固定连接有供气孔(4)，所述供气孔(4)的内部固定连接有进气管(7)，所述进气管(7)远离供气孔(4)的侧面固定连接有换气机构(5)，所述换气机构(5)的底端固定连接有供气机构(6)；
所述轴承机构(2)包括轴承主体(201)，所述轴承主体(201)侧面与轴承主体(201)水平的位置开设有通气槽(202)，所述通气槽(202)的侧面与供气孔(4)的侧面固定连接，所述轴承主体(201)的侧面开设有通气外环(203)，所述通气外环(203)的内部开设有进气孔(204)，所述轴承主体(201)的两侧活动套接有密封环(206)；
所述换气机构(5)包括进行气体选择的电控电机(502)，所述电控电机(502)的底端固定连接有电机固定箱(501)，所述电机固定箱(501)的底端与地面固定连接，所述电控电机(502)的顶端固定连接有转动轴(503)，所述转动轴(503)的侧面活动连接有密封套筒(504)，所述密封套筒(504)的侧面固定连接有密封板(508)，所述转动轴(503)侧面的顶端固定连接有连接杆(505)，所述连接杆(505)的侧面固定连接有换气环(506)，所述换气环(506)的侧面活动连接有进气环(507)，所述进气环(507)的侧面与密封板(508)的侧面固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种静压气体轴承装置，其特征在于：所述通气外环(203)的数量为四个，每个所述通气外环(203)的内部开设有数量为十二个且等距分布的进气孔(204)，所述轴承主体(201)的两端开设有连通孔(205)，所述轴承主体(201)的内部开设有通气内环(207)，所述通气内环(207)与连通孔(205)连通，且所述通气内环(207)的内部开设有进气孔(204)。
3.根据权利要求2所述的一种静压气体轴承装置，其特征在于：所述通气内环(207)的分布与两个通气外环(203)的中间位置，所述通气内环(207)与通气外环(203)交替等距分布，所述轴承主体(201)的内部固定连接有接触环(208)。
4.根据权利要求3所述的一种静压气体轴承装置，其特征在于：所述换气环(506)的侧面开设有通孔，所述进气环(507)的侧面开设有与压缩气管(602)相适配的通孔，所述连接杆(505)的数量为三个，三个所述连接杆(505)等距分布于转动轴(503)的侧面，且所述连接杆(505)不与换气环(506)侧面的通孔相接触。
5.根据权利要求4所述的一种静压气体轴承装置，其特征在于：所述换气环(506)的角度为二百七十度，所述换气环(506)的空位与进气管(7)相接触，所述换气环(506)转动前后，所述进气管(7)始终位于换气环(506)的空位处。
6.根据权利要求4所述的一种静压气体轴承装置，其特征在于：所述压缩气管(602)的底端固定连接有气体箱(601)，所述气体箱(601)与压缩气管(602)的数量均为四个，且所述气体箱(601)内的气体分别为空气、氮气、氩气、二氧化碳。
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