CN214274252U - 气体轴承和具有其的离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体轴承和具有其的离心压缩机，该气体轴承包括轴承基体、顶箔和设置于轴承基体和顶箔之间的波箔；其中，波箔包括多个间隔设置的拱起部，且每个拱起部具有朝向顶箔的贴合面，贴合面以面接触的方式贴合于顶箔表面，增加了波箔与顶箔之间的摩擦面积，进而增加了波箔与顶箔之间的阻尼系数，提高了气体轴承的支撑力和稳定性，延长了其使用寿命。

Description

气体轴承和具有其的离心压缩机

技术领域

本实用新型属于压缩机技术领域，特别是涉及一种气体轴承和具有其的离心压缩机。

背景技术

随着离心压缩技术的不断发展，对于离心压缩机的轴承要求也随着提高。目前现有技术中出现了利用压缩机工作介质作为润滑剂的气体轴承，其凭借着效率高、能源损失小的特点被人们所关注。

但是现有技术中的气体轴承在实际使用时也具有一定的缺陷。例如，现有技术的气体轴承一般采用在轴瓦与外壳之间设置铝箔来起到支撑作用，但是由于其支撑面过小，这可能导致气体轴承整体的强度不合格，导致在实际运行中产生异常振动，降低了气体轴承的使用寿命，难以适应在高速运行的工况。

实用新型内容

本实用新型的一个目的旨在克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种提高支撑力和稳定性的气体轴承。

本实用新型一个进一步的目的是当气体轴承作为径向轴承或周向轴承时，提高顶箔的刚度和抗压能力。

特别地，本实用新型提供了一种气体轴承，包括：

轴承基体、顶箔和设置于轴承基体和顶箔之间的波箔；其中，

波箔包括多个间隔设置的拱起部，且每个拱起部具有朝向顶箔的贴合面，贴合面以面接触的方式贴合于顶箔表面。

进一步地，气体轴承为径向轴承，波箔整体为圆柱状；且

每个拱起部的贴合面为与顶箔外圆面形状匹配的圆弧面。

进一步地，波箔在气体轴承的周向方向上以梯形波浪状延伸，且波箔朝向顶箔的梯形顶面构成贴合面。

进一步地，顶箔与轴承基体直径比在0.8至1.2之间。

进一步地，气体轴承为轴向轴承，顶箔整体为平板状；且

每个拱起部的贴合面为平面。

进一步地，轴承基体为环形平板状；

波箔在轴承基体的径向方向上呈梯形波浪状延伸，且其朝向顶箔的梯形顶面构成贴合面。

进一步地，顶箔的数量为多个且沿轴承基体的周向间隔均匀布置。

进一步地，轴承基体的外径与内径的比值在2至2.4之间。

进一步地，波箔上开设有至少一个用于连通波箔两侧区域的流通孔。

特别地，本实用新型还提供了一种离心压缩机，该离心压缩机包括上述中任一项的气体轴承。

本实用新型的气体轴承中，由于波箔设置于轴承基体和顶箔之间，波箔上具有向顶箔凸出的多个拱起部，拱起部的贴合面与以面接触的方式贴合于顶箔表面，增加了波箔与顶箔之间的摩擦面积，进而增加了波箔与顶箔之间的阻尼系数，提高了气体轴承的支撑力和稳定性，延长了其使用寿命。

进一步地，本实用新型的气体轴承中，当该气体轴承作为径向轴承时，波箔整体还可以被配置成圆柱状，并且设置于轴承基体与顶箔之间，波箔沿其周向均匀地朝向顶箔凸起多个拱起部，每个拱起部的贴合面可以配置成与圆弧面，能够实现贴合面与顶箔以面接触的方式贴合，增大了拱起部与顶箔之间的接触面积，提高了顶箔的刚度和抗压能力；当气体轴承作为轴向轴承时，顶箔的形状为平板状，拱起部的贴合面也可以适配地设置成平面，实现该贴合面与顶箔以面接触的方式贴合，增大了拱起部与顶箔之间的接触面积，提高了顶箔的刚度和抗压能力。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机的整机结构示意图；

图2是对图1所示离心压缩机沿离心叶轮的轴线方向剖切后得到的示意性剖视图；

图3是图2的A处放大图；

图4是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中径向轴承的示意图；

图5是图4的B处放大图；

图6是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中轴向轴承的立体图；

图7是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中轴向轴承的侧视图；

图8是图7的C处放大图；

图9是根据本实用新型一个实施例的径向轴承中波箔的示意图。

具体实施方式

请参见图1至图3，图1是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机的整机结构示意图，图2是对图1所示离心压缩机沿离心叶轮的轴线方向剖切后得到的示意性剖视图，图3是图2的A处放大图；本实用新型首先提出一种离心压缩机1。该离心压缩机1一般性地可以包括机壳10、电机40和至少一个压缩单元20、30。

机壳10限定有容纳空间，电机40安装于机壳10内。电机40包括定子41和转子42，定子41固定于机壳10，转子42可相对定子41转动。压缩单元20、30的数量可为一个或多个。例如，可使离心压缩机1为单级压缩式，仅设置一个压缩单元。也可使离心压缩机1为多级压缩式，其设置多个压缩单元20、30。每个压缩单元20、30包括安装于机壳10的蜗壳100和设置在蜗壳100内的闭式叶轮200。闭式叶轮200配置成在电机40驱动下转动，以对进入蜗壳100的气流进行压缩并将其经蜗壳100的出口排出。

在一些具体的实施例中，例如图1和图2所示，离心压缩机1可为双级压缩式，压缩单元的数量为两个。可知，两个压缩单元20、30中必然有一个为低压级，另一个为高压级，如图1和图2中，位于图面左侧的压缩单元20为低压级，右侧的压缩单元30为高压级。低压级的压缩单元20的蜗壳100的出口通过连接管50与高压级的压缩单元30的蜗壳100的进口连通。具体地，连接管50的进口端设置法兰51以与低压级的压缩单元20的蜗壳100出口的法兰60相接，连接管50出口端设置法兰52以与高压级压缩单元30的蜗壳100连接。优选使低压级的压缩单元20与高压级的压缩单元20分别位于电机40的轴向两侧，以便两个压缩单元20、30的闭式叶轮200分别直接连接于电机40，且利于使两个闭式叶轮200的轴向力进行部分抵消。

蜗壳100内限定有沿气流方向依次相连的进气流道101、蜗形流道102和出气流道103，即蜗壳100流道分为三个区段。进气流道101的进口即构成本文所述的蜗壳100的进口，出气流道103的出口构成蜗壳100的出口。进气流道101沿闭式叶轮200的轴线方向(x轴方向)延伸。

请参见图2和图3，该离心压缩机还可以包括至少一个径向轴承70和至少一个轴向轴承80，径向轴承70和轴向轴承80设置于机壳10内，以支撑电机40的转子42，其中径向轴承70用于限定转子42在其径向的位移，轴向轴承80用于限定转子42在其轴向的位移。

在一些实施例中，径向轴承70和轴向轴承80还可以为气体轴承。在离心压缩机1中，气体轴承可以利用该离心压缩机1的工作流体作为润滑剂。在运行时，该气体轴承可以与转子42之间形成气膜间隙，气体进入气膜间隙形成动压气膜，使转子42悬浮起来。相对于传统的滑动轴承，气体轴承由于没有机械接触，磨损程度降到了最低，从而确保精度始终保持稳定；相对于磁悬浮轴承，气体轴承也具有结构简单，制造成本低等优势，尤其是当该离心压缩机1被应用在制冷设备(如冰箱等)领域，该气体轴承可以利用气体冷媒作为润滑剂，不用再使用额外的润滑剂，使得离心压缩机1的结构简单且紧凑，同时又可以降低转动过程产生的磨损，延长气体轴承的使用寿命。

请参见图4至图8，图4是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中径向轴承的示意图；图5是图4的B处放大图；图6是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中轴向轴承的立体图；图7是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中轴向轴承的侧视图；图8是图7的C处放大图；在一些实施例中，该气体轴承还可以包括轴承基体110、波箔120和顶箔130，波箔120设置于轴承基体110和顶箔130之间，并且波箔120还包括多个间隔设置的拱起部122，且每个拱起部122具有朝向顶箔130的贴合面122a，贴合面122a以面接触的方式贴合于顶箔130表面。

在本实施例中，波箔120设置于轴承基体110和顶箔130之间，以使得波箔120能够为顶箔130提供远离轴承基体110的支撑力，使得气体轴承的满足离心压缩机1的强度需求。具体地，波箔120设置固定于轴承基体110上，并且波箔120向顶箔130凸出形成多个拱起部122，拱起部122能够将顶箔130朝远离轴承基体110的方向顶起。并且拱起部122的贴合面122a以面接触的方式贴合于顶箔130表面，增加波箔120与顶箔130之间的摩擦面积，进而增加了波箔120与顶箔130之间的阻尼系数，提高了该气体轴承的支撑力和稳定性，延长了其使用寿命。

如背景技术部分所述，现有技术中的气体轴承由于其支撑面过小，这可能导致气体轴承整体的强度不合格，导致在实际运行中产生异常振动，降低了气体轴承的使用寿命，难以适应在高速运行的工况。

因此，为了克服现有技术的缺陷，本实施例的气体轴承采用在将波箔120以面接触的方式贴合于顶箔130表面，增加波箔120与顶箔130之间的摩擦面积，使得在运行过程中波箔120与顶箔130之间的结构更加稳定，提高了顶箔130的刚度和抗压能力。

请参见图4和图5，在一些实施例中，当该气体轴承作为径向轴承70时，轴承基体110和顶箔130的形状可以被配置成圆柱状，并且轴承基体110的直径大于顶箔130，顶箔130间隔地设置于轴承基体110的内部，顶箔130的内部限定出可用于转子42穿过的空间，并且转子42可相对顶箔130转动，顶箔130与转子42之间形成气膜间隙，气体进入气膜间隙形成动压气膜，使转子42悬浮在该空间中，不仅可以限定转子42的径向位移，又降低了磨损。

波箔120整体还可以被配置成圆柱状，并且设置于轴承基体110与顶箔130之间，波箔120沿其周向均匀地朝向顶箔130凸起多个拱起部122，每个拱起部122的贴合面122a可以配置成圆弧面。由于在径向轴承70中，顶箔130为圆柱状，贴合面122a设置成与顶箔130外圆面相同的圆弧面，能够实现贴合面122a与顶箔130以面接触的方式贴合，增大了拱起部122与顶箔130之间的接触面积，提高了顶箔130的刚度和抗压能力。

在一些具体的实施例中，当该气体轴承作为径向轴承70时，贴合面122a的直径还可以配置成小于或等于顶箔130的直径，以保证贴合面122a与顶箔130外圆面贴合时之间不产生间隙。

请参见图4和图5，在一些实施例中，当该气体轴承作为径向轴承70时，波箔120在该气体轴承的周向方向上以梯形波浪状延伸，且波箔120朝向顶箔130的梯形顶面构成贴合面122a。

在本实施例中，由于波箔120整体还可以被配置成圆柱状，拱起部122形成于波箔120，使得波箔120整体呈梯形波浪状并沿延伸气体轴承的周向延伸，波箔120朝向顶箔130的梯形顶面构成贴合面122a，拱起部122的两个侧面分别从贴合面122a两侧延伸至波箔120上，以形成稳定的梯形结构。

在一些实施例中，当该气体轴承作为径向轴承70时，顶箔130与轴承基体110直径比在0.8至1.2之间，例如0.8、1或1.2等。发明人通过多次试验后意识到，通过上述限定可以使得顶箔130与轴承基体110之间的间隙处于合理的范围内，也即限定了波箔120最高点至最低点的距离，使得气体轴承的结构更加合理和稳定。

请参见图6至图8，在一些实施例中，当气体轴承作为轴向轴承80时，顶箔130的形状可以配置成平板状，转子42沿其径向形成有止推盘(图中未示出)，顶箔130与止推盘的一面相对，顶箔130与转子42之间形成气膜间隙，气体进入气膜间隙形成动压气膜，不仅可以限定转子42的径向位移，又降低了磨损。

在本实施例中，由于顶箔130的形状为平板状，拱起部122的贴合面122a也可以适配地设置成平面，实现该贴合面122a与顶箔130以面接触的方式贴合，增大了拱起部122与顶箔130之间的接触面积，提高了顶箔130的刚度和抗压能力。

请参见图6至图8，特别地，当气体轴承作为轴向轴承80时，轴承基体110还可以配置成环形平板状，轴承基体110的内圈用于转子42穿过，并且使得顶箔130与转子42的止推盘相对。优选地，一个止推盘的两侧同时设置顶箔130，以夹持转子42的止推盘，进而限定转子42的轴向位移。

请参见图7和图8，波箔120在轴承基体110的径向方向上呈梯形波浪状延伸，且波箔120朝向顶箔130的梯形顶面构成贴合面122a。由于拱起部122向顶箔130方向凸起，并且波箔120沿轴承基体110的径向延伸，使得波箔120在轴承基体110的径向方向上呈梯形波浪状，拱起部122朝向顶箔130的梯形顶面作为贴合面122a。

请参见图6至图8，当气体轴承作为轴向轴承80时，顶箔130的数量为多个，对应地，波箔120的数量可以为多个，顶箔130沿轴承基体110的周向间隔均匀布置，相邻两个顶箔130之间形成间隙，以便于润滑气体流通。

在一些实施例中，当气体轴承作为轴向轴承80时，轴承基体110的外径与内径的比值在2至2.4之间，例如2、2.2或者2.4等。发明人通过多次试验后意识到，通过上述限定可以使得轴承基体110的圆环面处于一个合理的范围，有利于设置波箔120和顶箔130，并且使得顶箔130与转子42的止推盘相对面积处于合理的范围了，进一步保证了顶箔130的刚度和抗压能力。

请参见图9，图9是根据本实用新型一个实施例的径向轴承中波箔的示意图。在一些实施例中，波箔120上开设有至少一个用于连通波箔120两侧区域的流通孔124。

在本实施例中，轴承基体110上还可以开设多个进气孔(图中未示出)，用于将润滑气体从该进气孔导出轴承基体110与顶箔130之间的间隙，使得润滑气体充满该间隙，润滑气体可以直接作用到处于轴承基体110与顶箔130之间的波箔120，进一步提高波箔120的刚度。波箔120上还开设有流通孔124，流通孔124连通波箔120两侧区域，处于波箔120一侧的润滑气体可以通过该流通孔124流至波箔120的另一侧，使润滑气体在气体轴承内更好的流动，防止了转子42与气体轴承接触，避免了接触后对气体轴承的磨损，保证了转子42能够高速运转。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种气体轴承，其特征在于包括：

轴承基体、顶箔和设置于所述轴承基体和所述顶箔之间的波箔；其中，

所述波箔包括多个间隔设置的拱起部，且每个所述拱起部具有朝向所述顶箔的贴合面，所述贴合面以面接触的方式贴合于所述顶箔表面。

2.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，

所述气体轴承为径向轴承，所述波箔整体为圆柱状；且

每个所述拱起部的所述贴合面为与所述顶箔外圆面形状匹配的圆弧面。

3.根据权利要求2所述的气体轴承，其特征在于，

所述波箔在所述气体轴承的周向方向上以梯形波浪状延伸，且所述波箔朝向所述顶箔的梯形顶面构成所述贴合面。

4.根据权利要求2所述的气体轴承，其特征在于，

所述顶箔与所述轴承基体直径比在0.8至1.2之间。

5.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，

所述气体轴承为轴向轴承，所述顶箔整体为平板状；且

每个所述拱起部的所述贴合面为平面。

6.根据权利要求5所述的气体轴承，其特征在于，

所述轴承基体为环形平板状；

所述波箔在所述轴承基体的径向方向上呈梯形波浪状延伸，且其朝向所述顶箔的梯形顶面构成所述贴合面。

7.根据权利要求6所述的气体轴承，其特征在于，

所述顶箔的数量为多个且沿所述轴承基体的周向间隔均匀布置。

8.根据权利要求6所述的气体轴承，其特征在于，

所述轴承基体的外径与内径的比值在2至2.4之间。

9.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，

所述波箔上开设有至少一个用于连通所述波箔两侧区域的流通孔。

10.一种离心压缩机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的气体轴承。

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