CN116897251A - 包括分段式内箔组件的箔轴承组件和包括该轴承组件的压缩机 - Google Patents

Abstract

一种轴承系统，该轴承系统包括轴承壳体和箔轴承组件。轴承壳体包括套筒和安装结构，套筒限定筒形孔并且包括至少一个轴承组件锁定特征。箔轴承组件包括外箔组件、内箔组件和定位在外箔组件与内箔组件之间的波箔组件。外箔组件包括至少一个外箔垫，所述至少一个外箔垫从包括轴承保持特征的第一端部周向延伸至第二端部。轴承保持特征与所述至少一个轴承组件锁定特征配合地接合。内箔组件包括多个周向间隔的内箔垫。每个内箔垫从凸片周向延伸至自由端部。至少一个内箔垫沿着凸片焊接至外箔组件。

Description

包括分段式内箔组件的箔轴承组件和包括该轴承组件的压 缩机

技术领域

本申请要求于2021年2月4日提交的序列号为17/167,611的美国非临时专利申请的优先权，该美国非临时专利申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

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

在现代制冷和冷却系统中使用的一些制冷剂、比如R134a或其他低全球变暖潜能值(GWP)制冷剂具有相对较低的密度，这需要更高体积流量的压缩机、比如离心式压缩机。

离心式压缩机通常包括用以支承驱动轴的压缩机轴承，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。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。轴承的这些摩擦减少特征的设计带来了持续的挑战，至少部分是由于制冷剂和诸如空气调节压缩机之类的气体压缩机内的挑战性操作环境。

现有制冷剂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，但是一些制冷剂与至少一些现有润滑剂组合物不相容。其他压缩机轴承是将驱动轴悬浮在由高强度磁体提供的磁场内的无油磁轴承，但是磁轴承通常设计复杂、重量显著增加、需要复杂的控制，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被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各种驱动轴材料一起使用，由此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。

当在离心式压缩机中使用箔轴承组件时，至少一个考虑是次同步振动、即振动发生的频率低于由轴承支承的轴或其他转子的旋转频率。结合箔轴承组件的离心式压缩机可能易于发生次同步振动，这可能会降低压缩机的操作包络。

本背景技术部分意在向读者介绍可能与下面所描述和/或所要求保护的本公开的各种方面相关的本技术的各种方面。该讨论被认为有助于为读者提供背景技术信息以促进更好地理解本公开的各种方面。因此，应当理解的是，这些陈述应该以这种角度来读取，而不是作为对现有技术的承认。

发明内容

在一个方面，轴承系统包括轴承壳体和箔轴承组件。轴承壳体包括套筒和安装结构，套筒限定筒形孔并且包括至少一个轴承组件锁定特征，安装结构用于将轴承系统连接至压缩机壳体。箔轴承组件定位在筒形孔内并且包括外箔组件、内箔组件和定位在外箔组件与内箔组件之间的波箔组件。外箔组件包括至少一个外箔垫，所述至少一个外箔垫从包括轴承保持特征的第一端部周向延伸至第二端部。轴承保持特征与所述至少一个轴承组件锁定特征配合地接合，以将箔轴承组件在轴承壳体内保持于在旋转方面固定的位置处。内箔组件包括绕箔轴承组件周向间隔的多个内箔垫。每个内箔垫从凸片周向延伸至自由端部。内箔垫中的至少一个内箔垫沿着凸片焊接至外箔组件。

在另一方面，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能够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。轴承壳体包括限定筒形孔并且包括至少一个轴承组件锁定特征的套筒。箔轴承组件定位在筒形孔内并且包括外箔组件、内箔组件和定位在外箔组件与内箔组件之间的波箔组件。外箔组件包括至少一个轴承保持特征，所述至少一个轴承保持特征与所述至少一个轴承组件锁定特征配合地接合，以将箔轴承组件在轴承壳体内保持于在旋转方面固定的位置处。内箔组件包括绕箔轴承组件周向间隔的多个内箔垫。每个内箔垫从凸片周向延伸至自由端部。内箔垫中的至少一个内箔垫沿着凸片焊接至外箔组件。

存在就上述各方面所提及的特征的各种改进。其他特征也可以结合在上述各方面中。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，以下就所图示的实施方式中的任一实施方式所讨论的各种特征可以单独地或以任何组合结合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中所示出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是适合于在图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位于一个端部处的保持唇部与位于相反端部处的保持夹之间。

图7是示出了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中所示出的箔轴承组件的前视图。

图9是图6和图7中所示出的箔轴承组件的前视图。

图10是图9中所示出的箔轴承组件的放大图。

图11是图7中所示出的轴承壳体的后视图。

图12是图7中所示出的轴承壳体的侧视图。

图13是图7中所示出的轴承壳体的立体图。

图14是图10中所示出的轴承壳体的套筒的放大图，其图示了轴承组件锁定特征。

图15是图8中所示出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中所示出的箔轴承组件的放大图，其更详细地图示了箔轴承组件的各种特征。

图17是适合于与图1的压缩机一起使用的另一箔轴承组件的前视图。

图18是图15中所示出的箔轴承组件在箔轴承组件形成为筒形件之前的内视图。

图19是适合于与图1的压缩机一起使用的另一箔轴承组件的前视图，其中，箔轴承组件的内箔垫中的一个内箔垫的凸片定位成与外箔组件的轴承保持特征相邻。

图20是图15中所示出的箔轴承组件的前视图，其中，箔轴承组件的内箔垫以与图15中所示出的取向不同的取向安装。

图21是图20中所示出的箔轴承组件在箔轴承组件形成为筒形件之前的内视图。

图22是适合于与图1的压缩机一起使用的包括多个或分段式外箔垫的另一箔轴承组件的前视图。

图23是图22中所示出的箔轴承组件的前视图，其中，箔轴承组件的内箔垫的凸片定位成与外箔垫的轴承保持特征相邻。

图24是图23中所示出的箔轴承组件的放大图，其更详细地图示了箔轴承组件的各个特征。

贯穿附图，对应的附图标记指示相应的对件。

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100总体上包括形成有至少一个密封腔的压缩机壳体102，在密封腔内完成每一级的制冷剂压缩。压缩机100包括：第一制冷剂入口110，该第一制冷剂入口110用以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用以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用以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100结合在该冷却系统中。制冷剂传递导管112还可以包括例如用于节能的制冷剂端口122。

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构造成向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在传递至扩散器136时速度减慢而被转换成增加的制冷剂压力(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构造成向从第一压缩级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在传递至扩散器138时速度减慢而被转换成增加的制冷剂压力(即压缩)。经压缩的制冷剂经由第二制冷剂出口120(在图2中未示出)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。可以将任何适合的马达结合到压缩机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，如下面另外详细描述的。如图2中所图示的，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(在图4中仅图示轴承壳体200)支承驱动轴104，并且驱动轴104与套筒202相反地穿过轴承壳体200/200a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紧密配装在气体箔轴承组件300内，该气体箔轴承组件300包括定位成与套筒202的内壁相邻的外顺应性箔组件或外顺应性箔层302、定位成与驱动轴104相邻的内顺应性箔组件或内顺应性箔层306(也被称为“顶箔”)以及定位在内箔层306与外箔层302之间的波箔组件或波箔层310。气体箔轴承组件的箔组件或层302/306/310形成基本上筒形的管，该管定大小成以由现有的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能够如本文中所描述那样起作用的任何适合的材料构成。适合的材料例如包括但不限于金属合金。在一些实施方式中，例如，外箔层302、内箔层306和波箔层310中的每一者均由不锈钢(例如，17-4不锈钢)构成。箔层可以由相对较薄的材料片材或材料“箔”形成。例如，箔组件或层302/306/310可以由具有在0.003英寸至0.007英寸的范围内的厚度的金属片材构成。

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定位成与层302/306/310的相反端部相邻以抑制层302/306/310在套筒202的筒形孔206内沿轴向方向滑动。分别定位成与箔保持器312a/312b相邻的一对箔保持夹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结构。

在其他实施方式中，如图6中所图示的，每个轴承壳体200/200a(图6中仅图示轴承壳体200)包括箔保持唇部214，该箔保持唇部214与轴承壳体200一体地形成(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(在图2至图3中示出)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的至少一部分叠置。箔保持唇部214可以完全围绕径向内表面204的圆周延伸，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的圆周的一部分上延伸并且通过与相邻的径向内表面204齐平的空间分离。

图6中所图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定位成与层302/306/310的与箔保持唇部214相反的端部相邻以抑制层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内的位于筒形孔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结构。箔保持夹314定大小且定尺寸成为外层302提供间隙并且与形成径向向外突出的凸片316的至少一个轴承保持特征304叠置，如下面进一步描述的。

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处的开口紧邻的位置。在这样的实施方式中，箔保持夹314以与图6中所图示的布置结构基本上相反的布置结构卡合到形成在筒形孔206的径向内表面204内的位于叶轮端部216附近的周向凹槽212中。

再次参照图6，通过在马达端部218处将箔轴承组件300插入到轴承壳体200的筒形孔206中而将箔轴承组件300安装在轴承壳体200内。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锁定就位。

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内的任何适合的方法。适合的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适合的固定方法。

参照图11、图12和图13，每个轴承壳体200(图11、图12和图13中仅图示轴承壳体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通常沿径向向外的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。轴承壳体200/200a还可以用作用于各种元件的安装结构，所述各种元件包括但不限于径向轴承比如上面描述的箔轴承组件300、推力轴承和用作对被动或主动控制方案的反馈的感测装置250(在图4中示出)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11中示出)以使得箔轴承组件能够主动冷却。冷却剂通道220可以例如从筒形孔206径向向外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)，并且可以将冷却剂从外部源和/或从制冷剂系统流递送至轴承壳体200/200a和箔轴承组件300。例如，在于2020年3月5日提交的序列号为16/809,836的美国专利申请中描述了适合于与压缩机系统100一起使用的冷却剂通道和冷却剂递送方法的附加细节，该美国专利申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

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其他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中所图示的。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还设置有至少一个轴承组件锁定特征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，如下面所描述的。轴承组件锁定特征208可以是任何适合形式的机械互锁特征而不受限制。适合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，如图14中所图示的。图14中所图示的轴承壳体200包括单个轴承组件锁定特征208，然而应当理解的是，轴承壳体200可以包括多于一个的轴承组件锁定特征208。例如，在一些实施方式中，轴承壳体200的径向内表面204限定了沿着径向内表面周向间隔的多个轴向延伸的凹槽，所述轴向延伸的凹槽中的每一个轴向延伸的凹槽定大小且定形状成接纳箔轴承组件300的对应的轴承保持特征。

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，所述至少一个轴承保持特征304用以配合地接合轴承组件锁定特征208，以将箔轴承组件在轴承壳体内保持于套筒202的筒形孔206内的在旋转方面固定的位置处。也就是说，轴承保持特征304和轴承组件锁定特征208定大小且定形状成彼此互补，使得在轴承保持特征304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的旋转运动。所述至少一个轴承保持特征304可以包括任何适合形式的机械互锁特征而不受限制。在一些实施方式中，所述至少一个轴承保持特征304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。适合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。

所图示的实施方式的箔轴承组件300包括沿着外层302的边缘形成的单个轴承保持特征304。轴承保持特征限定了轴向凸片316，该轴向凸片316定大小且定尺寸成与以轴向槽208的形式提供的轴承组件锁定特征208互锁，如图14中所图示的。在其他实施方式中，箔轴承组件300可以包括例如沿着内层306的边缘形成的附加轴承保持特征304(例如，参见图23和图24)。在这样的实施方式中，沿着外层302和内层306形成的轴承保持特征304可以彼此相邻定位和/或(例如，通过焊接)连结在一起以限定轴向凸片316。

箔轴承组件300可以以任何适合的形式设置而不受限制。例如，箔轴承组件300可以设置有两个层、三个层、四个层或附加层而不受限制。

外箔组件302包括至少一个外箔垫318。在图1至图16中所图示的示例实施方式中，外箔组件302包括由单个一体式箔构成的单个外箔垫318。在其他实施方式中，外箔组件302可以由多个外箔垫构成(例如，参见图20至图22)。外箔组件302可以提供用于支承相邻的波箔组件310的光滑的内表面，以用于在压缩机100的操作期间有效地传输由借助驱动轴104向内箔组件306施加的径向力而引起的瞬时运动。外箔组件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的内表面。因此，在一些实施方式中，使用外箔组件302有助于增加筒形孔206的径向内表面204的表面规格，或者以另一方式陈述，有助于降低径向内表面204的表面光滑度要求。在一些实施方式中，箔轴承组件300适合于在“铸态”条件下与轴承壳体200一起使用，而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：该表面没有经过用以使径向内表面204光滑的铸造后机加工、研磨或类似手段。

外箔组件302还可以改善箔轴承组件300的热管理并且有助于降低箔轴承组件300的空间要求，如例如在于2020年3月5日提交的序列号为16/809,836的美国专利申请中所描述的，该美国专利申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

箔轴承组件300的波箔组件310可以由径向弹性结构形成，以在压缩机100的操作期间为旋转的驱动轴104提供弹性表面。波箔组件310可以由任何适合的径向弹性结构形成而不受限制，任何适合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、以及能够在间歇性压缩径向载荷下压缩和回弹的任何其他弹性材料。波箔组件310可以连接至至少一个相邻层，所述至少一个相邻层包括但不限于外箔组件302和内箔组件306中的至少一者。在一些实施方式中，波箔组件310可以连接至外箔组件302和内箔组件306两者。在其他实施方式中，波箔组件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。

如图15中所示出的，示例实施方式的波箔组件310包括绕箔轴承组件300周向间隔的多个波箔320。每个波箔320轴向延伸箔轴承组件300的整个长度或基本上整个长度，并且从第一边缘322周向延伸至第二边缘324。在所图示的实施方式中，每个波箔320从第一边缘322至第二边缘324延伸或对着大约110°的弧角，但是在其他实施方式中，波箔320可以围绕箔轴承组件300延伸大于或小于110°。另外，波箔320可以具有彼此不同的弧角。在其他实施方式中，波箔组件310可以包括围绕箔轴承组件300的整体或基本上整体周向延伸的单个波箔。

每个波箔320包括位于第一边缘322与第二边缘324之间的轴向延伸的平台326。波箔320沿着平台326固定至外箔组件302和内箔组件306中的一者或两者。例如，在一些实施方式中，每个波箔320均沿着相应的平台326焊接至外箔组件302。

如图15中所图示的，内箔组件306形成与驱动轴104的表面紧密配装的筒形内表面。内箔组件306包括绕箔轴承组件300周向间隔的多个分离式或分段式内箔垫328。内箔组件306可以包括使得箔轴承组件300能够如本文中所描述那样起作用的任何适合数量的内箔垫328。所图示的实施方式包括三个内箔垫328，但是其他实施方式可以包括多于或少于三个内箔垫328。每个内箔垫328是弧形的并且从包括凸片332(在图16中示出)的第一端部330周向延伸至第二自由端部334。

在图15中所图示的实施方式中，每个内箔垫328围绕箔轴承组件300延伸或对着大约110°的弧角336。在其他实施方式中，每个内箔垫328可以延伸大于或小于110°的弧角336。另外，在一些实施方式中，内箔垫328可以具有彼此不同的弧角。例如，图17图示了箔轴承组件400，该箔轴承组件400包括内箔组件402，内箔组件402具有不同的弧角406、408的内箔垫404。特别地，图17的内箔组件402包括具有大于其他内箔垫404的弧角408的弧角406的主内箔垫410。在该实施方式中，主内箔垫410具有大约160°的弧角406，并且其他内箔垫404具有大约95°的弧角408。在其他实施方式中，主内箔垫410可以具有在120°至360°的范围内、在120°至270°的范围内、在120°至240°的范围内、在120°至200°的范围内、在120°至180°的范围内、在120°至150°的范围内、在150°至360°的范围内、在150°至270°的范围内、在150°至240°的范围内、在150°至200°的范围内或者在150°至180°的范围内的弧角406。

再次参照图15，在所图示的实施方式中，每个内箔垫328连接至外箔组件302。在示例实施方式中，每个内箔垫328焊接至外箔组件302，并且因此凸片332可以被可互换地称为焊接凸片。凸片332可以利用适合的焊接技术、比如电阻焊接或点焊接以及激光焊接焊接至外箔组件302。在其他实施方式中，内箔垫328可以利用任何其他适合的紧固手段连接至外箔组件302。在其他实施方式中，内箔垫328中的一个或更多个内箔垫可以不连接或固定至外箔组件302。也就是说，内箔垫328中的一个或更多个内箔垫可以与外箔组件302分离。

内箔垫328可以在使得箔轴承组件300能够如本文中所描述那样起作用的任何适合的位置处焊接或以其他方式连接至外箔组件302。在示例实施方式中，每个内箔垫328沿着内箔垫328的相应的焊接凸片332焊接至外箔组件302。如图15和图16中所示出的，每个内箔垫328的焊接凸片332从内箔垫328径向向外延伸穿过限定在两个相邻的波箔320之间的开口，并且延伸成与外箔组件302接合。图18是在箔轴承组件300形成为筒形件之前的箔轴承组件300的内视图，并且图示了用于相邻的波箔320之间的内箔垫328(在图18中示意性示出)的焊接凸片332的焊接位置337。在示例实施方式中，内箔垫328的焊接凸片332焊接至外箔垫318的径向内表面338(图15)。在其他实施方式中，内箔垫328中的至少一个内箔垫的凸片332可以焊接或定位成与外箔组件302的轴承保持特征304相邻。

例如，图19图示了箔轴承组件300，其中，内箔垫328中的一个内箔垫的凸片332定位成与外箔组件302的轴承保持特征304相邻。在该实施方式中，凸片332没有焊接或以其他方式固定至轴承保持特征304。在其他实施方式中，凸片332可以例如通过焊接连接至轴承保持特征304。图23和图24也图示了定位成与外箔组件302的轴承保持特征304相邻的内箔垫328的凸片332，如本文中进一步详细描述的。

在一些实施方式中，每个内箔垫328仅沿着焊接凸片332紧固或固定至箔轴承组件300，使得内箔垫328的自由端部334自由移动或偏转。内箔垫328的自由端部334可以例如通过允许内箔组件306的更大的偏转或运动自由度来改进内箔组件306的阻尼特性。另外，如图15中所示出的，内箔组件306的分段式内箔垫328在相邻的内箔垫328之间限定轴向延伸的间隙340。这些间隙340沿着内箔组件306的径向内表面产生不连续性，这破坏或中断了驱动轴104周围的涡旋流体膜。涡旋流体膜中的这些破坏有助于减少箔轴承组件300内的交叉联接，并且由此有助于减少次同步振动。

内箔垫328可以以使得箔轴承组件300能够如本文中所描述的那样起作用的任何适合的取向安装至外箔组件302。例如，内箔垫328可以以与驱动轴104的旋转方向相同或相反的取向安装。更具体地，驱动轴104构造成用于沿第一方向(由图15中的箭头342指示)绕驱动轴104的旋转轴线旋转。在图15中所图示的实施方式中，每个内箔垫328沿与第一方向342相反的第二方向从凸片332周向延伸至自由端部334。在其他实施方式中(例如，参见图20和图21)，每个内箔垫328可以沿与驱动轴104的旋转方向相同的(第一)方向342从凸片332周向延伸至自由端部334。

内箔垫328还可以以与外箔组件302相同的取向或者以与外箔组件302的取向相反的取向安装。例如，外箔垫318从包括轴承保持特征304的第一端部344周向延伸至第二端部346。在图15中所图示的实施方式中，外箔垫318沿第一方向从第一端部344周向延伸至第二端部346，并且每个内箔垫328沿与第一方向相反的第二方向从凸片332周向延伸至自由端部334。在其他实施方式中(例如，参见图20和图21)，内箔垫328可以以与一个或多个外箔垫318相同的方向定向。也就是说，每个内箔垫328可以沿与一个或多个外箔垫318相同的(第一)方向从凸片332周向延伸至自由端部334。

图22图示了适合于与压缩机100一起使用的箔轴承组件500的另一实施方式。在该实施方式中，箔轴承组件500包括外箔组件502，该外箔组件502包括绕箔轴承组件300周向间隔的多个分离的外箔垫504。更具体地，外箔组件502包括用于内箔组件306的每个内箔垫328的外箔垫504。每个内箔垫328附接或定位成与外箔垫504中的对应的一个外箔垫相邻，其中，波箔320中的一个波箔被置于或“夹在”外箔垫504与内箔垫328之间。在该布置结构中，外箔垫504、内箔垫328和波箔320限定了多个垫模块506，每个垫模块506包括外箔垫504中的一个外箔垫、内箔垫328中的一个内箔垫和波箔320中的一个波箔。该实施方式的外箔组件302包括三个外箔垫504(对应于内箔组件306的三个内箔垫328)，但是在其他实施方式中外箔组件302可以包括多于或少于三个外箔垫504。

每个外箔垫504是弧形的并且从包括轴承保持特征510(例如，轴承保持特征304)的第一端部508周向延伸至第二端部512。每个外箔垫504延伸或对着弧角514，该弧角514与附接至外箔垫504的对应的内箔垫328的弧角336大约相等。例如，在图22中所图示的实施方式中，每个内箔垫328延伸大约110°的弧角336，并且每个外箔垫504延伸大约120°的弧角514。在该实施方式中，每个外箔垫504的第二端部512与相邻的外箔垫504的第一端部508叠置。在其他实施方式中，外箔垫504可以不彼此叠置。在一些实施方式中，例如，每个外箔垫504可以通过间隙(例如，类似于间隙340)与相邻的箔垫分离。另外，尽管在图22中外箔垫504被图示为都具有相同的弧角514，但是应当理解的是，外箔垫504可以具有彼此不同的弧角。

在所图示的实施方式中，每个内箔垫328焊接或以其他方式连接至外箔垫504中的一个外箔垫。在图22中所图示的实施方式中，每个内箔垫328沿着内箔垫328的焊接凸片332焊接至外箔垫504中的一个外箔垫。此外，在该实施方式中，焊接凸片332沿着对应的外箔垫504的径向内表面516焊接。在其他实施方式中，每个内箔垫328的凸片332可以焊接或定位成与外箔垫504的不同位置相邻。如图23和图24中所图示的，例如，每个内箔垫328的凸片332定位成与对应的外箔垫504的轴承保持特征510相邻。在该实施方式中，每个内箔垫328的凸片332用作限定轴向凸片316的一部分的轴承保持特征304的一部分，该轴向凸片316定大小且定尺寸成与轴承壳体200的对应的轴承组件锁定特征208互锁。在图23和图24中所图示的实施方式中，每个内箔垫328的凸片332没有被焊接至对应的外箔垫504的轴承保持特征510。也就是说，每个内箔垫328的凸片332与对应的外箔垫504分离。在这样的实施方式中，每个内箔垫328的凸片332可以定位成与对应的外箔垫504的轴承保持特征510相邻和/或接合，并且可以插入到轴承壳体200的对应的轴承组件锁定特征208中以作为轴向凸片316的一部分起作用。在其他实施方式中，每个内箔垫328的凸片332焊接或以其他方式连接至轴承保持特征510。

本公开的轴承壳体和箔轴承组件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面所描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，并且通过如上面所描述地将箔轴承组件的轴承保持特征与轴承组件锁定特征配合地接合以将箔轴承组件在轴承壳体内保持于在旋转方面固定的位置处而将箔轴承组件连接至轴承壳体。在一些实施方式中，将箔轴承组件连接至轴承壳体包括将多个单独的垫模块连接至轴承壳体，每个垫模块具有单独的轴承保持特征。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的轴向位置中。

与现有的系统和方法相比，所描述的系统和方法的实施方式取得了更好的结果。特别地，本公开的轴承系统通过结合分段式或多垫内箔组件有助于减少次同步振动(例如，在离心式压缩机系统中)。与单件或一体式内箔组件相比，本公开的分段式内箔组件提供了改进的阻尼和降低的交叉联接刚度，由此减少了次同步振动。例如，分段式内箔组件的实施方式沿着径向内箔轴承表面形成轴向延伸的不连续性，这破坏或中断了轴周围的涡旋流体膜，由此减少了箔轴承组件内的交叉联接。另外，本公开的多垫设计有助于调整内箔组件的特性以增强操作。例如，基于内箔垫的周向位置，本公开的内箔垫可以具有不同的周向弧长、刚度和/或其他特性。

上面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压缩机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所描述的具体实施方式，而是相反地，系统的部件和方法可以与本文中所描述的其他部件独立地且分开地使用。例如，本文中所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。

当引入本公开或其实施方式中的元件时，冠词“一”、“一种”、“该”和“所述”意在表示存在元件中的一者或更多者。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存在附加的元件。使用指示特定取向的术语(例如，“顶部”、“底部”、“侧部”等)是为了便于描述而并非要求所描述的物体的任何特定取向。

由于可以在不脱离本公开范围的情况下对上述结构和方法进行各种改变，所意指的是，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说明性的而不是限制性的。

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，所述套筒限定筒形孔并且包括至少一个轴承组件锁定特征；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；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：

外箔组件，所述外箔组件包括至少一个外箔垫，所述至少一个外箔垫从包括轴承保持特征的第一端部周向延伸至第二端部，所述轴承保持特征与所述至少一个轴承组件锁定特征配合地接合，以将所述箔轴承组件在所述轴承壳体内保持于在旋转方面固定的位置处；

内箔组件；以及

波箔组件，所述波箔组件定位在所述外箔组件与所述内箔组件之间；

其中，所述内箔组件包括绕所述箔轴承组件周向间隔的多个内箔垫，每个内箔垫从凸片周向延伸至自由端部，其中，所述内箔垫中的至少一个内箔垫沿着所述凸片焊接至所述外箔组件。

2.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述内箔垫中的每个内箔垫沿着所述凸片焊接至所述外箔组件。

3.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述内箔垫中的至少一个内箔垫的所述凸片定位成与所述至少一个外箔垫的所述轴承保持特征相邻。

4.根据权利要求3所述的轴承系统，其中，定位成与所述至少一个外箔垫的所述轴承保持特征相邻的所述至少一个内箔垫的所述凸片与所述至少一个外箔垫分离。

5.根据权利要求3所述的轴承系统，其中，定位成与所述至少一个外箔垫的所述轴承保持特征相邻的所述至少一个内箔垫的所述凸片焊接至所述轴承保持特征。

6.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述至少一个外箔垫沿第一方向从所述第一端部周向延伸至所述第二端部，并且其中，所述多个内箔垫中的每个内箔垫沿与所述第一方向相反的第二方向从所述凸片周向延伸至所述自由端部。

7.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述至少一个外箔垫沿第一方向从所述第一端部周向延伸至所述第二端部，并且其中，所述多个内箔垫中的每个内箔垫沿所述第一方向从所述凸片周向延伸至所述自由端部。

8.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述波箔组件包括多个波箔，并且其中，每个内箔垫的所述凸片从所述内箔垫径向向外延伸穿过限定在两个相邻的波箔之间的开口并且延伸成与所述外箔组件接合。

9.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述至少一个轴承组件锁定特征包括限定在所述套筒内的轴向延伸槽，并且其中，所述轴承保持特征包括接纳在所述槽内的凸片。

10.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。

11.根据权利要求1所述的轴承系统，其中，所述套筒包括限定所述筒形孔的径向内表面，其中，所述径向内表面是铸态表面。

12.一种压缩机，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限定筒形孔的套筒，其中，所述套筒包括至少一个轴承组件锁定特征；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：

外箔组件，所述外箔组件包括至少一个轴承保持特征，所述至少一个轴承保持特征与所述至少一个轴承组件锁定特征配合地接合，以将所述箔轴承组件在所述轴承壳体内保持于在旋转方面固定的位置处；

内箔组件；以及

波箔组件，所述波箔组件定位在所述外箔组件与所述内箔组件之间，其中，所述内箔组件包括绕所述箔轴承组件周向间隔的多个内箔垫，每个内箔垫从凸片周向延伸至自由端部，其中，所述内箔垫中的至少一个内箔垫沿着所述凸片焊接至所述外箔组件。

13.根据权利要求12所述的压缩机，其中，所述内箔垫中的每个内箔垫沿着所述凸片焊接至所述外箔组件。

14.根据权利要求12所述的压缩机，其中，所述内箔垫中的至少一个内箔垫的所述凸片定位成与所述至少一个轴承保持特征相邻。

15.根据权利要求14所述的压缩机，其中，定位成与所述至少一个轴承保持特征相邻的所述至少一个内箔垫的所述凸片与所述外箔组件分离。

16.根据权利要求12所述的压缩机，其中，所述驱动轴构造成用于沿第一方向绕所述驱动轴的旋转轴线旋转，并且其中，所述多个内箔垫中的每个内箔垫沿与所述第一方向相反的第二方向从所述凸片周向延伸至所述自由端部。

17.根据权利要求12所述的压缩机，其中，所述驱动轴构造成用于沿第一方向绕所述驱动轴的旋转轴线旋转，并且其中，所述多个内箔垫中的每个内箔垫沿所述第一方向从所述凸片周向延伸至所述自由端部。

18.根据权利要求12所述的压缩机，其中，所述波箔组件包括多个波箔，并且其中，每个内箔垫的所述凸片从所述内箔垫径向向外延伸穿过限定在两个相邻的波箔之间的开口并且延伸成与所述外箔组件接合。

19.根据权利要求12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的制冷剂传递导管。

20.根据权利要求12所述的压缩机，还包括马达，其中，所述套筒轴向延伸到所述马达的一部分中。