CN217029661U - 一种轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴承，包括：泵轮、外套，所述泵轮位于外套内，所述泵轮由轮毂、盖板和叶片构成，盖板和叶片套设在轮毂上，所述盖板是具有一定承载厚度的圆形板体，所述外套由两侧的端盖和中间的筒体构成，在带有内圆通孔的端盖的内圆面与轮毂的外圆面之间的间隙处设置密封结构，所述外套上设有润滑剂加注放气阀。盖板与各叶片之间形成的叶片流道和轮毂外缘处设置的吸入流道及泵轮的盖板外表面与外套内壁面之间设置的外流道一起形成润滑剂的循环流道，循环流道内充有润滑剂。该轴承冷却效果好，润滑剂泄露少或无泄漏，具备轴向和径向承载能力，承载能力高，不仅可作为轴承使用，还可单独作为具有轴承的承载能力的旋转密封装置或集电极或气液旋转接头使用。

Description

一种轴承

技术领域

本发明属于旋转机械的支承、密封领域，特别涉及到轴承的承载、润滑、密封结构及其在集电极和气液旋转接头方面的应用。

背景技术

目前的机械旋转支承系统，在低、中速和低、中载荷工况下，一般采用滚动或普通滑动轴承；在高速、轻载工况下需采用磁悬浮或空气悬浮轴承；在重载、高速工况下，一般采用静压滑动轴承、或静动压滑动轴承。无论那种轴承，都可能由于装配不当，或润滑不当，或污染，或过载疲劳等原因造成轴承损坏。轴承漏油和温升过高是导致轴承即将失效的表现。解决轴承的密封和散热问题是提高轴承寿命的重要课题。

静压滑动轴承和静动压滑动轴承由于设置了外部润滑油循环子系统可有效解决散热问题，但外部配置的高压气体或高压液体的子系统，需要设置加压油泵、回油和接油等装置，增加了系统的体积、复杂性和能耗，也使得应用场所受到限制。例如汽轮机上采用的气体或液体静压轴承或动静压轴承系统，其润滑介质由轴承外部的高压气体或液体润滑剂供给子系统提供，同时需要加装单独的密封子系统。为了提高轴承的使用寿命，轴承还需配有冷却循环子系统。由这些子系统组成的机械旋转支撑系统，占用空间大，运行稳定性差，运行损耗大，运行成本高。再如：新型高速铁路牵引电机转速高，机车运行速度在300km/h以上，牵引电机转速都在每分钟几万转，采用传统的滚动轴承、静压空气轴承和静压油膜轴承，其供油或供气子系统、密封子系统、冷却子系统的可靠性、轴承的振动和噪声、防尘和防水及空间尺寸等性能已很难满足要求。

1960年代以来出现了一种磁性流体轴承，磁性流体轴承是采用磁性流体润滑剂的一种轴承，具有润滑、承载和自密封能力。磁性流体是一种既具有液态流体特性，又具有一定固体磁性材料的电磁特性的稳定悬浮液。磁性流体由磁性粒子、表面活性剂以及基载液组成，它根据磁性流体载液的不同，分为水基、有机载液基、液态金属基，其中液态金属基又分为水银基、镓基合金基等。人们有时将磁性流体简称为磁流体。

磁性流体轴承，一般由轴承内套、外套、励磁磁体、灌注在轴套与转轴之间的磁性流体等组成。中国知网上作者金帅的一篇论文《磁流体轴承研究现状及其在高速铁路领域的应用展望》中指出：由于磁性粒子的径向尺寸比轴承间隙小3-4个数量级，因此他们不会受到磨损；由于励磁磁体的磁场与磁性流体之间作用，使得磁流体轴承在静止和低速时具有一定的自密封性能，不会发生泄漏，同时外面的污染物也无法进入轴承内部间隙，可以保持一定的油膜润滑，不需外供润滑油子系统和其它机械密封子系统，因此，磁流体轴承具有密封性能好、体积小、防震能力强、回转精度高、噪声低、适合高速运转的特点。中国知网上的另一篇论文《磁流体润滑滑动轴承的研制和性能研究》中的实验结果指出：磁性流体润滑轴承在磁场的作用下其在水平方向和竖直方向的油膜厚度都大于30号机油的厚度，说明传统滑动轴承在启动、低速和高速时的润滑状态均为为边界润滑或部分油膜润滑，而磁流体润滑轴承在启动、低转速时处于边界润滑或部分油膜润滑状态，在较高速度运转过程中可以形成良好的全油膜润滑，由此还可以说明磁流体润滑轴承的承载能力大于同等条件下的30号机油润滑轴承，而且磁流体润滑的摩擦力小于相同条件下的传统轴承的摩擦力。中国知网上的另一篇论文《磁流体轴承的静支撑力及润滑特性研究》中指出：磁流体润滑膜在低速或静止的两平面间依然能产生支撑和承载能力；对于滑动轴承，在非均匀磁场作用下磁流体薄膜产生的支撑力要大于在均匀磁场下磁流体薄膜的静支撑力；两组磁流体轴承并列安装，当两轴承之间存在磁流体密封空腔时，其轴向支撑能力是相同条件下无空腔磁流体静磁力的两倍以上。

近几年，基于磁性流体技术在旋转支撑、密封、润滑及冷却方面的应用得到了不断发展，但由于现有磁流体轴承存在结构性问题，在高速、重载情况下转轴或轴套会对磁流体会产生很大的离心力和摩擦热，从而使磁流体产生抛甩泄漏、温度上升、承载能力下降、密封能力下降、永磁体退磁等问题。因此磁性流体轴承及其相关应用仍然存在不少需要解决的问题：

（1）在磁流体轴承的承载、润滑方面，为了提高承载能力和润滑性能，人们采用磁流体作为润滑剂的同时，还利用励磁磁场对磁流体中磁性粒子的聚集作用，提高承载能力。为了解决离心力对磁流体产生的抛甩泄漏问题，对比文献1（CN202010343564.0）的“一种磁流体轴承”的轴承两端所设的涡轮风扇具有一定的防止磁流体的抛甩泄漏作用，但由于其轴承内圈对励磁永磁体会产生磁路短路，造成永磁体的磁场对磁流体的磁化吸附作用和提高承载能力大大减小，该专利对其冷却散热主要靠涡轮风扇进行，但涡轮风扇所安装的位置无法形成空气换流，对提高散热效果是极其有限的；在高速、高温时，油膜会被破坏，磁流体粘度下降，永磁体退磁失效，其承载能力、密封能力和润滑性能仍然会下降或失效。对比文献2（CN201711483127.3）的“磁流体滑动轴承”，由于其锥形轴承内套和轴承外套都是导磁材料，励磁线圈产生的磁场方向是轴向的，磁场对磁流体的激磁作用很小，承载能力很低。要提高对磁流体的励磁作用，即提高承载能力，必须采用很大的励磁电流，这又造成能耗增加及自密封轴承温度升高。

（2）在磁流体用于密封方面，为了达到旋转轴系润滑剂的近零泄漏问题，人们对于低压差环境，如真空泵的轴密封，采用磁流体单级或多级密封；对于高压差环境，如高压压缩机的轴密封，高压反应釜的搅拌轴的密封，人们除采用磁流体密封外，还要附加其它机械密封。特别是在重载、高速、高温情况下，长期运行时其机械密封会经常失效。对比文件3（专利号CN2017113263225.9）的“一种阶梯式磁流体密封装置”能够有效地防止磁流体抛甩泄漏，确保密封效果，但在高速运行时，其散热问题需要外加水套、散热器和循环泵解决。

（3）在磁流体轴承的冷却方面，在高速、重载情况下，磁流体轴承会严重发热，没有冷却时，永磁体会出现退磁，磁流体会被稀化，从而造成承载能力、密封能力和润滑性能大大下降。为了解决磁流体轴承的冷却散热，人们采取了各种不同的方法，例如：对比文献4（专利号为CN03228086.6）的“磁流体滑动轴承散热风扇”，冷却散热是靠在轮毂上外加风扇实现的。又如：上述对比文献2（专利号为CN201711483127.3）的“磁流体滑动轴承”和对比文献5（专利号为CN201810312388.7）的“一种磁流体滑动轴承”，都没有单设冷却散热结构和措施，冷却效果差。再如：对比文献6（专利申请号为200820155225.4）的“磁流体冷却结构及相应的磁流体密封装置”，是靠外部泵送冷却液冷却磁流体及永磁体的。对比文件7，本发明人申请的（发明专利号为202122988716.5、实用新型专利号为202111453492.6）“一种磁流体轴承”，能够有效解决中大型轴承的承载、密封、散热、润滑等问题，但只适用于磁性流体润滑剂，且对于小型轴承系统存在结构较为复杂，体积较大，成本较高的问题。对比文件8，本发明人申请的“一种磁性流体自密封轴承”（发明专利号为202210035727.8、实用新型专利号为202220080759.5），可以适应于高速小型和大型轴承，但只适用于磁性流体润滑剂，且在承受重载时需要多个轴承并联使用。

磁流体轴承的承载能力、高速性能、润滑性能、密封能力等与轴承结构及尺寸、磁流体种类、冷却能力、径向压力分布状态等的关系十分密切。解决高速、重载轴承的承载能力、密封能力、润滑性能和可运行的靠性是一项紧迫的任务。

（4）在电机、电器所需的集电极方面，大功率、高速情况下，集电极要承受大电流，高线速度。采用固态电刷的许用线速度，根据不同材质在40~90米/秒以下，电流密度在12~47安/厘米^2以下。采用液态金属集电极的许用线速度最高可达150米/秒，电流密度300~40000安/厘米^2。目前最佳的方式是采用液态金属集电极。但由于受到高线速度的离心力及摩擦发热的影响，集电极液态金属的防泄漏和冷却成为关键问题，对比文献9（中国知网论文）《单极电机液态金属集电装置研究》提出的解决方案，其结构十分复杂，且不具有承载和自循环冷却能力。要解决集电极的润滑、冷却、密封、支撑等问题，必须采取综合解决方案。

（5）在流体旋转接头方面，目前采用的旋转接头主要由支撑轴承、密封环、压紧弹簧等零件组成，磨损大、易泄漏，不适应高速旋转场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型轴承，既适应采用一般非磁性流体润滑剂运行，又能适应采用磁性润滑剂运行，解决高速运行时润滑剂泄漏、散热及轴承承载能力低、密封能力低等难题，进而提高运行的可靠性。同时扩展到用于旋转密封接头和高速集电极领域。

本发明提供的技术方案如下：

一种轴承，包括：外套、泵轮，所述泵轮位于外套内，其特征在于，所述外套由筒体及筒体两侧的端盖构成，一侧的端盖是中心带有通孔的板体，另一侧的端盖是实心板体或中心带有通孔或盲孔的板体，所述外套上设有润滑剂加注放气阀，所述泵轮由轮毂、盖板和叶片构成，所述盖板和叶片设在轮毂上，在所述盖板与轮毂的连接处设有至少一条泵轮的吸入流道，所述中心带有通孔的端盖的内圆孔的内圆面与轮毂的外圆面之间的间隙处设置密封结构；

所述盖板与各叶片之间的空间形成泵轮的叶片流道，在所述叶片的外缘旋转面与外套的内圆面的间隙形成泵轮的排出流道，所述泵轮的外缘旋转面与筒体的内圆面之间为间隙配合，所述盖板的外侧端面与所述端盖的内侧端面之间为间隙配合，所述泵轮的外缘旋转面与筒体的内圆面之间的间隙、排出流道和所述盖板的外侧端面与所述端盖的内侧端面之间的间隙共同形成泵轮的外流道，所述泵轮的叶片流道和吸入流道共同形成泵轮的内流道，所述泵轮的外流道与泵轮的内流道连通，所述加注放气阀与泵轮的外流道和内流道连通。所述外流道和内流道内充有润滑剂。

所述外套包括与上述外套类同和等效的、可组装的、带有内腔的各种壳体。如：一侧端盖与筒体是一体，另一端盖可独立安装的结构等。

所述外套可以是带有安装座的一体化结构，也可以是安装在轴承座内或机械设备的端盖内的圆筒形外套等，外套可以是整体外套，也可以是分瓣式外套。

所述盖板是具有一定厚度和承载能力的板体，盖板可以是独立的环形体套装在轮毂上，也可以是将盖板、叶片和轮毂制造成一体。

所述泵轮的外圆旋转轮廓面沿轴向的轮廓线还可以是弧形或圆弧形等，外套的内圆面形状与其相契合，以适应径向波动载荷。

所述端盖的径向两侧分别有一个端面，所述端盖的内侧端面是指端盖靠近轴承中心的内端面；所述盖板的径向两侧分别有一个端面，所述盖板的外侧端面是指盖板远离轴承中心的外端面。

所述吸入流道可以是等截面流道，也可以是不等截面的节流式流道。减小吸入流道的截面积可以提高运行时端盖内侧端面与盖板外侧端面之间的润滑剂的压力。

所述筒体的内表面形状，包括圆筒形内表面或承载区域内是圆筒面形，非承载区域内是非圆面形，或是现有各种滑动轴承的轴瓦或轴套的内表面形状等。

该申请文件中，所述承载区域是指施加载荷后泵轮外缘旋转面与外套内圆面之间间隙较小的区域，所述非承载区域是指施加载荷后泵轮外缘旋转面与外套内圆面之间间隙较大的区域。

所述轮毂的形状可以是等直径圆筒形，也可以是不等直径的橄榄形或阶梯形的筒体，还可以是圆筒形与阶梯形组合的筒体。轮毂内圆面上设有键槽。

所述在轮毂的外表面处设有至少一条泵轮的吸入流道，是指在轮毂上或在靠近轮毂处的盖板上或在轮毂与盖板之间设有的吸入流道。

本发明申请文件中，所述某种要素处，均包括在该要素上或该要素附近的一定范围内。

所述泵轮的外缘旋转面，是指泵轮的整体旋转轮廓面，包括盖板的外圆旋转面和叶片的外缘旋转面。

所述润滑剂包括：润滑油、润滑脂、水、磁性流体润滑剂，非磁性流体润滑剂，气体润滑剂、固体润滑剂等。所述固体润滑剂是熔覆在外套的筒体内圆面上和外套的端盖的内侧端面上或泵轮的盖板的外侧端面和外圆面上的固体类润滑材料。所述加有润滑剂包括加满或加有部分润滑剂。

所述加有润滑剂，可以是加有一种润滑剂，也可以是在不同位置加有不同性质的润滑剂。例如：在外套的端盖的内圆孔的内圆面与对应的轮毂外圆面之间的间隙内可以充满润滑脂，起到密封润滑作用，此时需要在端盖上单独设置润滑剂加注放气阀；在内流道和外流道内充满润滑油或水，起到润滑作用；在外套的筒体内表面上和外套的端盖的内侧端面上或泵轮的盖板的外侧端面和外圆面上可以熔覆一层聚四氟乙烯固体润滑剂，起到耐磨和润滑作用。

所述外套和泵轮的盖板的材料可以是粉末冶金等多孔材料，多孔材料的孔隙内浸满润滑油，实现所谓的无油润滑轴承。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套的筒体的内圆面上或外套的端盖内侧端面上，可以根据不同工况需要，选择设置现有液体动压润滑轴承采用的不同结构的油楔或油腔。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在盖板上设置至少一条径向辐射的盖板流道，盖板流道的进流口与吸入流道连通，盖板流道的出流口与盖板外圆面处的间隙连通。盖板流道与吸入流道一起构成内流道。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：所述外套流道，也可以是由至少一条管路穿过外套并在外套外，连通泵轮的排出流道和泵轮的吸入流道。管路上可以串接节流阀、散热器等。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套上，通过至少四条管路连通轴承外套与泵轮之间的间隙，其中至少有两条管路是进油管，另两条管路是出油管，进油管与出油管沿圆周间隔一空间距离交错布置，各管路的外端口之间连接有节流器、供油泵、储能器、过滤器、油箱等，其连接方式与现有液体静压轴承的各种连接方式相同，这里不再赘述。

所述润滑剂加注放气阀是一种既能加注润滑剂，又能放出管路和流道内气体的阀门。可选择的方案还可以是，直接在外套上设置润滑剂加注孔，加注孔的外端口设有旋塞。设置润滑剂加注放气阀的数量和位置，可根据工况需要、润滑剂品种及轴承尺寸大小进行选择和配置。

所述盖板的外侧端面与所述端盖的内侧端面之间间隙配合，其沿轴向的间隙大小可以是相同的；也可以是根据工况的需要设置成不同大小的间隙，即将端盖对应于承载区域内的厚度与对应于非承载区域内的厚度设计成不同厚度，以获得不同大小的间隙，实现在承载区域内对应的间隙的截面积不同于在非承载区域内对应的间隙的截面积，达到在承载区域内与非承载区域内对润滑剂产生不同的节流效果，从而使轮毂圆周上不同区域内所受径向力的大小不同。

该技术方案中所述泵轮的结构类型包括：叶片在中间，两侧都设置盖板的单吸式或双吸式闭式泵轮，或叶片在一侧，盖板在另一侧的半开式泵轮，或盖板在中间，叶片在两侧的开放式泵轮；叶片截面形状包括等截面或不等截面的直叶片，等截面或不等截面的弧形叶片等；或两叶片之间设置有扩压叶片等各种结构的离心泵轮；泵轮的半径轴向截面的外轮廓形状可以是对称梯形或不对称梯形，也可以是对称矩形或不对称矩形等；泵轮的叶片流道截面可以是等截面流道，也可以是渐扩式截面或渐缩式截面流道。泵轮结构还可以是由三个以上圆盘间隔一定轴向间隙叠置而成的特斯拉泵式的叶轮。泵轮的径向中心线可以是垂直于轮毂的轴向中心线，也可以是与轮毂轴向中心线形成一锐角的倾斜泵轮。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：所述泵轮的叶片是至少两条均匀开设在泵轮的盖板上的沿圆周径向辐射的沟槽或孔，两个槽之间或两个孔之间形成的隔壁起到叶片的作用，沟槽或孔的内端口与吸入流道连通，沟槽或孔的外端口与排出流道连通。所述沟槽是开在盖板的侧端面上，所述孔是设在盖板体内。所述沿圆周径向辐射的沟槽或孔可以是直线形沟槽或孔，也可以是斜线或曲线沟槽或孔。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：所述中心带有通孔的端盖的内圆面与轮毂的外圆面之间的间隙处设置密封结构，所述密封结构是在所述外套的端盖的内圆孔的内圆面上或其对应的泵轮的轮毂的外圆面上设有齿槽或沟槽，齿槽的齿的轴向截面轮廓形状是对称的三角形或矩形或梯形或弧形等，或是不对称的三角形或矩形或梯形等；齿槽在整个圆面上形成的沟槽的轨迹可以是圆环形、螺旋形或抛物线形等，并形成迷宫密封或离心密封或螺旋密封的非接触密封结构，密封间隙内充满润滑剂。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：所述中心带有通孔的端盖的通孔的内圆面与轮毂的外圆面之间的间隙处设置密封结构，所述密封结构是在外套的端盖的内圆孔的内圆面与轮毂外圆面之间设置密封圈。优选方案一是：在端盖的内侧端面的内圆孔处设置一凹进去的环形空腔，环形空腔内表面上可以设置一石墨薄环或熔覆一层固体润滑剂，在轮毂的的外圆面处设置一环形沟槽，将一带有弹簧的√形或V形或U形弹性密封圈设在端盖的环形空腔与轮毂的环形沟槽内，形成接触密封。静止时靠弹簧撑开√形或V形或U形弹性密封圈密封；当轴承内腔润滑剂压力高于外部压力时，润滑剂的压力可使环形密封圈有效密封端盖与轮毂之间的间隙；当轴承内腔吸入流道处压力小于外部压力时，润滑剂会连续流入叶片流道，润滑剂不会从端盖内圆面处的间隙沿轴向泄漏。当泵轮产生较小的轴向窜动时，带有弹簧的√形或V形或U形弹性密封圈的开口处会被压缩或自动张开，保持密封状态。优选方案二是：在端盖的内侧端面的内圆孔处设置一凹进去的环形空腔，在轮毂的的外圆面处设置一环形沟槽，将一端面带有若干环形齿槽的环形永磁体置入环形空腔和环形沟槽内，环形永磁体密封固定在轮毂上的环形沟槽内，环形齿槽内充有磁性润滑密封剂。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：所述中心带有通孔的端盖的通孔的内圆面与轮毂的外圆面之间的间隙处设置密封结构，所述密封结构是在外套的端盖的内圆孔的内圆面上设置永磁性内套，永磁性内套由环形磁环、位于其两侧的环形极板及环形磁环非N、S磁极性面上设置的空气隙或隔磁体组成，永磁环轴向励磁，环形极板的内圆面上设置齿槽；或在轮毂外圆面上设置永磁性外套，环形极板的外圆面上设置齿槽，齿槽间隙内充有磁性润滑密封剂。此时，需要在端盖上设置润滑剂加注放气阀。永磁性内套或永磁性外套还可以是一空心圆柱磁体，空心圆柱磁体径向励磁，空心圆柱磁体的外圆面上或内圆面上设置由齿槽。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述泵轮的盖板的外侧端面上设有环形齿或沟槽和在所述外套的端盖的内侧端面上设有环形沟槽或齿，盖板的外侧端面上的齿或槽与端盖的内侧端面上的槽或齿相契合，形成非接触间隙密封结构，同时在外套的端盖的内圆孔的内圆面上设置永磁性内套。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在端盖的内侧端面的内圆孔处设置一凹进去的环形空腔，环形空腔内表面上熔覆一层固体润滑剂，在轮毂的的外圆面处设置一环形沟槽，将一带有弹簧的√形或V形或U形弹性密封圈设在端盖的环形空腔与轮毂的环形沟槽内，形成接触密封，同时在外套的端盖的内圆孔的内圆面上设置永磁性内套。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套的筒体的内圆面上对应于非承载区域内设置油槽，油槽包括轴向或周向或斜向或螺纹线向油槽。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套的筒体的内圆面上与泵轮的盖板的外圆面上开设有环形滚动沟槽，环形滚动沟槽内设有滚动体，滚动体上设有保持架。

该技术方案等效的方案还可以是：在所述外套的筒体的内圆面上与所述泵轮的盖板外圆面之间设有传统滑动轴承或滚动轴承。此时传统滑动轴承或滚动轴承取代筒体与盖板之间的轴承功能，对于此，设置的传统轴承的外壳套作为筒体的一部分，设置的传统轴承的内套作为盖板或盖板的一部分，原有轴承的外套仍然起到密封、散热和支撑作用。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套的端盖的内侧端面上与泵轮的盖板的外侧端面上开设有环形滚动沟槽，环形滚动沟槽内设有滚动体，滚动体上设有保持架，以此构成止推轴承。

该技术方案等效的方案也可以是：在外套的端盖的内侧端面与泵轮的盖板的外侧端面之间安装传统止推轴承。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套的筒体的内圆面上与泵轮的盖板的外圆面上开设有环形滚动沟槽，环形滚动沟槽内设有滚动体，滚动体上设有保持架；在外套的端盖的内侧端面上与泵轮的盖板的外侧端面上开设有环形滚动沟槽，环形滚动沟槽内设有滚动体，滚动体上设有保持架。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在非承载区域内的筒体上设有励磁体，在所述励磁体的非N、S磁极面上设有隔磁体，所述隔磁体是空气隙或抗磁性或顺磁性的低磁导率材料。励磁体起到悬浮泵轮的作用。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套与泵轮之间的间隙处连接出一条管路，管路的一端口与间隙连通，管路的另一端口与一储油器或油杯连通。储油器或油杯内储存有润滑剂。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：至少设置一条管路，管路的一端口与外套的筒体的内圆面与泵轮盖板的外圆面之间的承载区域内的间隙连通，管路的另一端口与外套的筒体的内圆面与泵轮盖板的外圆面之间的非承载区域内的间隙连通，管路上串接起动加压油泵和储油箱。轴承运行前先开启起动加压油泵使泵轮浮起，防止泵轮与外套碰撞；轴承运行后，可以关闭起动加压油泵，靠所述泵轮加压的润滑油产生润滑油膜。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述泵轮的外缘旋转面与外套的筒体的内圆面之间的承载区域内的间隙处接出至少一条储能管路，储能管路的一端口与承载区域内的间隙连通，储能管路的另一端口连通有单向阀、开关阀或压力流量控制阀、储能器，单向阀的进流口与所述储能管路的出流口连通，单向阀的出流口与储能器的进流口连通，开关阀或压力流量控制阀并联在单向阀的进流口和出流口上。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套流道的出流口处的端盖上或对应的盖板上的吸入流道的进流口处沿圆周设置环形汇流沟槽。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在端盖上设置至少两个螺孔，在拆卸时装上螺钉，方便拆卸。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：当外套的外表面是圆面时，在外套的外圆面上设置定位孔或定位沟槽或键槽。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在端盖的内侧端面上开设径向辐射的沟槽，以增加润滑剂的循环流量。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在端盖内侧端面与盖板外侧端面之间的间隙内加装环形垫片，环形垫片上可以开设径向辐射的沟槽或通孔，垫片用于调整轴向间隙，垫片上的沟槽或通孔形成润滑剂流道。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套的筒体的内圆面上或外套的端盖内侧端面上设有轴瓦或内衬套。根据工况的不同需要，轴瓦或内衬套的内轮廓面上设置现有液体动静压润滑轴承采用的不同结构的油楔或油腔。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套上通过一管路装有油位计。管路的一端口与泵轮的底部的排出流道连通，管路的另一端口与油位计的进口连通。

该发明中的泵轮的目的和作用与现有离心泵的泵轮的主要目的和作用有所不同，现有离心泵的泵轮的主要目的和作用是对外提升或循环液体，而该发明中的泵轮是实现润滑剂在轴承的外流道与内流道内部循环，目的是提高散热能力、润滑性能和承载能力。该发明中的外套与现有离心泵的泵壳结构不同，现有离心泵的泵壳内腔是涡旋形，并需要设有隔舌，而该发明中的外套的筒体的内腔面是圆筒形或非圆筒形，不需要设置隔舌，而且筒体需要承受盖板上的载荷。

所述轴承运行时，泵轮旋转，泵轮的盖板的外圆面与外套的内圆面之间在承载区域内形成油楔并承受载荷；泵轮的叶片泵送润滑剂在泵轮的内流道和外流道内循环，实现动压轴承或动静压轴承的工作条件，同时实现润滑剂的对流传热，从而提高传热效率。

本发明的一种轴承中，对润滑剂产生循环的动力是来源于轴承内部泵轮产生的泵送作用，与现有的静压轴承从外部安装循环泵的泵送效果是不同的，区别是：在外部安装循环泵的压力过高时会在传统轴承两端面的间隙处造成润滑剂沿轴向泄漏，而本发明的一种轴承，由于泵轮被包围在外套内部，泵送力产生在内部，按照流体力学的连续性原理，其间隙内的润滑剂会在内部连续循环流动，在泵轮的吸入流道处产生低压或负压区，润滑剂不会在轮毂两端处被抛甩到外部。即便是泵轮的吸入流道处的压力大于外部压力，位于端盖的内圆面与轮毂外圆面之间的密封结构也会阻止润滑剂的泄漏。转速越高，承载和密封能力越大。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套上或通过管路在外套外至少设有一条外套流道，所述外套流道上设有进流口和出流口，所述外套流道的进流口与所述泵轮的外缘旋转面与外套的内圆面之间的间隙连通，所述外套流道的出流口经所述端盖的内侧端面与盖板之间的间隙和吸入流道相连通，外套流道内充有润滑剂。外套流道上还可以串接节流器、散热器、过滤器等。

所述外套流道的进流口与泵轮外缘旋转面处的间隙连通，包括在承载区域内，外套流道的进流口与泵轮的盖板的外圆面处的间隙连通或外套流道的进流口与叶片外缘处的间隙连通，在非承载区域内外套流道的进流口与泵轮的排出流道连通。该技术方案中还可以在外套流道的进流口处沿圆周设有汇流沟槽，该汇流沟槽沿圆周可以是连续的，也可以是间断的。

所述设在外套上的外套流道由设在外套的端盖上的轴向流道和径向流道及设在外套的筒体上的径向流道和轴向流道构成，各轴向流道和径向流道之间连通。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：所述外套流道也可以是设在外套外部的独立管路。管路的进流口与泵轮外缘旋转面处的间隙连通，管路的出流口经过盖板与对应的吸入流道处的间隙连通。独立管路上还可以串接节流器、散热器、过滤器等。

该技术方案中在外套上或外套外设有流道，可增强润滑剂的循环流量和散热能力。

所述外套流道上设有节流器。包括在各条外套流道上都设有节流阀，或根据工况需要，在对应于承载区域内的外套流道上设有节流阀，在对应于非承载区域内的外套流道上不设置节流阀。节流阀可以设置在外套的端盖上的径向或轴向外套流道内，也可以设置在外套的筒体上的径向或轴向外套流道上。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在非承载区域内，所述筒体上的径向流道的截面积小于筒体上的轴向流道的截面积，轴向流道与径向流道交接处的轴向流道的出流口的直径小于轴向流道其它部分的直径，在此处形成喷嘴；根据伯努利原理，当泵轮高速运行时，加压的润滑剂流经轴向流道的喷嘴时会抽吸径向流道内的润滑剂，并在盖板外圆面的间隙处形成负压，以减轻润滑剂在非承载区域内对泵轮的径向压力。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套流道上设有节流器或节流器。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套的筒体的内圆面上或外套的端盖内侧面上设有轴瓦或内衬套，所述轴瓦或内衬套上设有油槽和径向油孔。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套流道上设有节流器或节流器，同时在外套的筒体的内圆面上或外套的端盖内侧面上设有轴瓦或内衬套，所述轴瓦或内衬套上设有油槽和径向油孔。根据不同工况的需要，轴瓦或内衬套的内轮廓面上设置有传统的液体动压润滑轴承采用的不同结构的油楔或油腔。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套外表面上设有散热翅片。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述盖板的外缘处开设轴向沟槽或轴向通孔。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：所述轴瓦或内衬套与外套内圆面之间是球面接触，形成自调心式滑动轴承，以自动适应轴的变形。

所述轴瓦或内衬套，包括适应不同工况的现有各种滑动轴承采用的轴瓦或内衬套结构和材料。轴瓦或内衬套的内轮廓面可以是圆面，也可以是根据工况要求设计成部分圆弧面和部分非圆形面。例如：在承载区域内设计成圆形面，在非承载区设计成椭圆面等。

所述外套的筒体内圆面上的轴瓦或内衬套可以是与筒体的内圆面上过盈配合或融合成一体，也可以是与外套的筒体的内圆面之间间隙配合，形成浮动滑环。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述盖板的外侧端面上或所述端盖的内侧端面上设有齿槽或沟槽，在所述端盖的内圆孔的内圆面上或其对应的轮毂的外圆面上设有齿槽或沟槽。

所述外套的端盖的内圆面上或其对应的泵轮的轮毂的外圆面上设有齿槽或沟槽，是指在沿轴向半径剖切时其截面是齿槽，齿槽的齿的截面轮廓形状是对称的三角形或矩形或梯形或弧形等，或是不对称的三角形或矩形或梯形等；当所述泵轮的轮毂的外圆面上设有齿槽是三角形齿时，其最外侧的齿斜面上设有辐射均布的沟槽，该沟槽在泵轮正向或反向旋转时都可泵送润滑剂趋向轴承中心。在沿径向半径剖切时其截面是沟槽，沟槽可以是至少一条连续的或间断的沟槽，在轮毂的外圆面上的沟槽的轨迹可以是圆环形、螺旋形或抛物线形或由若干人字形、斜线形沟槽组成的圆环形或螺旋形沟槽，或是现有轴密封采用的其它各种沟槽结构形状。所述齿槽或沟槽还可以是上述各种齿槽或沟槽组合的复合齿槽或沟槽，例如，轮毂上的两个端部区域或一个端部区域的外侧设置有螺旋形沟槽，两个端部区域的内侧或一个端部区域的内侧设置成三角形齿的环形沟槽的复合密封结构。多齿槽或多沟槽可以更有效的提高承载能力和密封能力。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套上或盖板上设有励磁体，在所述励磁体的非N、S磁极面上设有隔磁体，所述隔磁体是空气隙或或抗磁质或顺磁质的低磁导率材料，在所述筒体的内圆面上开设有轴向沟槽，在所述端盖的内侧端面上开设有径向辐射沟槽，在所述带有中心孔的端盖的内圆孔的内圆面上或其对应的轮毂的外圆面上设有齿槽或沟槽，所述外套、盖板和轮毂是导磁材料，所述齿槽或沟槽及各流道和间隙内充有磁流体润滑剂。设有励磁体和采用磁流体润滑剂的轴承属于磁流体轴承。

在轴承的两侧的外套上或泵轮的两个盖板上同时设有励磁体时，两个励磁体的极性沿轴向同极性相对安装。在所述外套的两个端盖上和外套的筒体上可以同时设置励磁体，各励磁体沿圆周可以均布，也可以根据承载区域位置的不同采取非均匀布置；也可以同时在外套上和泵轮的盖板上设置永磁体。所设置的永磁体的磁场通过磁性流体对轴承起到提高轴向、径向密封能力和提高轴向、径向承载能力的作用。

该技术方案中所述励磁体可以是永磁体，也可以是电磁体，或是永磁体与电磁体混合配置的励磁体；可以是同极性励磁，也可以是异极性励磁；励磁体沿圆周的磁场强度可以是均匀的，也可以是偏置不均匀的，偏置不均匀磁场可实现一定程度的磁悬浮作用。当励磁体安放在外套的端盖上时，采用轴向励磁；当励磁体安放在外套的筒体上时，励磁体优选安放在泵轮的盖板对应的外套上，并采用径向励磁；当采用电磁线圈径向励磁时，电磁线圈是安放在泵轮的盖板外圆面对应的外套的筒体上，电磁线圈沿圆周均匀或非均匀分布，在承载区域内与非承载区域内的各线圈匝数可以不等，以达到磁力偏置悬浮目的。控制不同位置励磁线圈的匝数或电流大小不仅可以控制对磁性流体润滑剂的磁化强度和对泵轮的磁力偏置程度，还可以调整轴承沿圆周的压力分布，达到调节承载区域与非承载区域之间的压力差、承载能力及轴的共振频率点的目的。励磁体也可以是采用永磁体只安放在泵轮的盖板上，并可采用径向励磁或轴向励磁。励磁体对磁性流体润滑剂的磁化作用可以提高磁性流体润滑剂沿磁力线方向的刚度，从而提高轴承的承载能力和密封能力。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：励磁体的N极面或S极面处可以单独设有极板。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套与泵轮之间的间隙处连接出一条管路，管路的一端口与间隙连通，管路的另一端口与一储油器连通。储油器内储存有磁性润滑剂。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：所述外套流道也可以是设在外套外部的独立管路。管路的进流口与泵轮外缘旋转面处的间隙连通，管路的出流口经过盖板并与盖板对应的吸入流道处的间隙连通，流道内充有磁性流体润滑剂。独立管路上还可以串接节流器、散热器、过滤器等。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套的筒体的内圆面上或外套的端盖内侧端面上，根据不同工况的需要，设置传统的液体动压润滑轴承采用的不同结构的油楔或油腔。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套的筒体的内圆面上或外套的端盖内侧端面上设有轴瓦或内衬套。根据不同工况的需要，轴瓦或内衬套的内轮廓面上设置有传统液体动压润滑轴承采用的不同结构的油楔或油腔。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在不同位置充有不同性质的润滑剂。例如：在外套的端盖的内圆孔的内圆面与轮毂外圆面之间的间隙内可以充满磁性流体润滑剂，此时，需要在端盖上设置润滑剂加注放气阀；在内流道和外流道内充满润滑油或水；在外套的筒体内圆面上和外套端盖的内侧端面上或泵轮的盖板外侧端面和外圆面上熔覆一层聚四氟乙烯固体润滑剂。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套的带有中心孔的端盖的内圆孔的内圆面与轮毂外圆面之间设置密封圈。优选方案是：在端盖的内侧面的内圆孔处设置一凹进去的环形空腔，在轮毂的的外圆面处设置一环形沟槽，将一环形弹性密封圈设在端盖的环形空腔与轮毂的环形沟槽内，优选选择环形弹性密封圈的端面与环形空腔的端面及环形沟槽的端面的接触是线接触。端盖的内侧端面与盖板外侧端面之间的间隙内的磁性润滑剂的压力可使环形弹性密封圈有效密封端盖与轮毂之间的间隙。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：设置一条管路，管路的一端口与外套的筒体的内圆面与泵轮盖板的外圆面之间的承载区域内的间隙连通，管路的另一端口与外套的筒体的内圆面与泵轮盖板的外圆面之间的非承载区域内的间隙连通，管路上串接有起动加压油泵和磁流体储存箱。起动加压油泵的进流口上可串接单向阀。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：由多个轴承并列组合成轴承组，两个轴承轴向之间可以靠在一起，也可以间隔一空间。两各轴承间隔一空间组成轴承组时，需通过一连接套密封连接在一起，连接套上设有与其空间连通的管路和介质加注阀，加注的介质可以根据需要选择惰性气体、液态金属、冷却液体或将空间抽成真空等，以起到隔离保护或增加承载能力或密封能力的作用。连接套上还可以设有两条与其空间连通的管路并通过两条管路串接散热器和循环泵，管路和空间内注入导热介质，以提高散热能力。

所述润滑剂加注放气阀所处位置要高于所述外套的位置，以确保润滑剂靠重力作用充满各间隙和流道。

该技术方案中所述轴承，在静止时，靠励磁体的磁场通过外套的端盖和筒体对磁性流体润滑剂的磁化吸附作用产生静密封力。在运行时，泵轮的叶片产生的泵送力可提高轴向止推能力；泵送过程产生的的不平衡径向分力可提高径向承载能力。在泵轮旋转运行时，泵轮的吸入流道处产生低压或负压区，减小或杜绝磁性润滑剂沿轴向泄漏。在外套上设有外套流道时，泵轮驱动磁性流体润滑剂在外套流道内循环，可增强润滑剂的循环量和散热能力。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在对应于泵轮的外缘旋转面的间隙处与端盖对应的吸入流道的间隙处之间，至少连接有一条管路，管路上串接有节流阀、散热器，管路上还可以串接过滤器、储能器等。所述管路可以是直接穿过所述外套或穿过所述轴瓦或内衬套和端盖，管路的端口与间隙连通；管路的端口也可以直接接在外套的筒体上和端盖上，筒体和端盖上设置流道，将管路的端口与间隙连通。

所述节流阀包括小孔节流阀或是毛细管节流阀或是滑阀反馈节流阀或是薄膜反馈节流阀。节流阀、散热器、过滤器、储能器等的连接方式与现有液体静压轴承的外供润滑油系统基本相同，这里不再赘述。

该技术方案中，所述管路的进流端口可以设在外套的外圆面上，也可以设在端盖的外侧端面上，此时，要在外套上或轴瓦或内衬套上设置流道，流道与管路的进流端口和泵轮的外缘处的间隙贯通；所述管路的出流端口设在端盖的外侧面上时，要在端盖上设置流道，流道与管路的出流端口和吸入流道处的间隙贯通。

所述节流器可调整轴承圆周不同位置的径向压力，散热器可提高轴承的散热能力，过滤器的作用是过滤润滑剂中的杂质，储能器可储存高压润滑剂；该技术方案无论是对采用普通润滑剂的技术方案还是对采用磁性流体润滑剂的技术方案都适用。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：经过所述外套上或经过轴瓦或内衬套和端盖，在泵轮的外缘面与外套的筒体的内圆面之间的承载区域内的间隙处接出一储能管路，储能管路的一端口与承载区域内的间隙连通，储能管路的另一端口连通有单向阀、开关阀或压力流量控制阀、储能器，单向阀的进流口与所述储能管路的出流口连通，单向阀的出流口与储能器的进流口连通，开关阀或压力流量控制阀并联在单向阀的进流口和出流口上。此方案中，在对应于承载区域内的所述外套内圆面上还可以设有沟槽或油腔。

所述储能器及配套的单向阀、开关阀或压力流量控制阀的作用是：高速运行时，高压润滑剂会通过单向阀注入储能器储存并储能，停机或低速时，单向阀会自动关闭；再启动或低速时，打开开关阀或压力流量控制阀，储存的高压润滑剂会回流到轴承承载区域的间隙内，防止泵轮的盖板的外圆面与外套的筒体的内圆面之间产生硬碰撞或摩擦。所述节流阀、单向阀、开关阀或压力流量控制阀可以是手动也可以是通过各种传感器及可编程序控制器自动控制的电磁阀或气动、液动阀。

该技术方案中所述单向阀、开关阀或压力流量控制阀、储能器也可以直接设计在外套的套体上，即在外套的套体上直接加工一储能流道，储能流道的一端与泵轮的盖板的外圆面与外套的内圆面之间的承载区域内的间隙贯通，储能流道的另一端与在外套的套体上直接加工设置的单向阀、开关阀、储能器连通。该技术方案无论是对采用普通润滑剂的技术方案还是对采用磁性流体润滑剂的技术方案都适用。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：经过外套，在承载区域内的盖板外圆面处的间隙与端盖对应的吸入流道处的间隙之间连通一管路，管路上串接有电动油泵、储油箱、过滤器、开关阀。在轴承运行前先起动电动油泵，为承载区域泵送高压油，防止起动时或低速时泵轮的盖板与外套的筒体之间产生碰撞。当泵轮的旋转速度使润滑剂的离心力达到能浮起泵轮时，可关闭电动油泵。承载区域内的外套内圆面上或轴瓦或衬套的内圆面上可设有油腔或油槽。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套的筒体的内圆面上与泵轮的盖板的外圆面上，或在外套的端盖的内侧端面上与泵轮的盖板的外侧端面上开设有环形滚动沟槽，环形滚动沟槽内设有滚动体，滚动体上设有保持架。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述筒体的内圆面上开设有至少一条轴向沟槽，在所述端盖的内侧端面上开设有至少一条径向辐射沟槽。当采用粘度较大的润滑剂时，该轴向沟槽和径向辐射沟槽既可以保证润滑剂的畅通，又可保证盖板与端盖之间的较小装配间隙。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述轮毂上设有至少一条轮毂流道，轮毂流道的一端口与泵轮的叶片流道连通，轮毂流道的另一端口与外部设备的轴上的流道连通，通过外套的筒体上或轴瓦或内衬套上，在对应于叶片外缘的间隙处接有一管路，管路的一端口与叶片外缘处的间隙连通，管路的另一端口与外部设备的管路连通。该技术方案可作为旋转接头轴承及旋转接头使用。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在所述外套或外套流道上接有一电极，在所述轮毂上接有另一电极，所述外套、轮毂和盖板是导电、导磁材料，所述泵轮与外套之间的空间间隙内充满液态金属磁性流体。该技术方案可作为旋转集电极轴承及集电极使用。

上述的一种轴承，可供选择的技术方案是：在外套的端盖的两侧装有隔离板，隔离板可以过渡配合在转轴上并固定在外套端盖上，隔离板也可以固定在转轴上并与外套的端盖之间过渡配合，隔离板可以是刚性材料，也可以是半柔性材料，隔离板可以防止润滑剂与被密封的介质相互溶合，也可起到防尘作用。

有益效果：（1）轴承冷却效果好。由于泵轮旋转及其泵送作用，润滑油可在轴承内循环流动，通过外套的外表面或外部冷却器实现对流散热，其散热效果远高于传导散热。（2）密封性能好。由于润滑剂在轴承内循环，在泵轮高速旋转时，泵轮的吸入流道处可形成低压或负压区，润滑剂在轮毂两端不易泄漏，特别是采用磁性流体润滑剂时，磁性润滑剂会被磁场吸附在齿槽的间隙内，静止或低速时也不会产生泄漏。当在端盖的内侧端面与轮毂外圆面上的环形沟槽之间设置弹性密封圈，轴承内腔的压力高于外部轴承的外部压力时，密封效果更好。（3）承载能力高。承载能力的产生包括：①外套的筒体的内圆面与泵轮的盖板之间有类似于传统动压滑动轴承的轴颈与轴套之间的油楔产生的承载能力；②当设有非均匀布置的励磁体并采用磁性流体润滑剂时，磁流体在偏置励磁体的励磁作用下增加承载区域内的磁性油膜厚度和刚度，从而增加承载能力；③旋转运行时，泵轮对润滑剂产生径向离心力，打开或调节在非承载区内的节流阀，产生泄压作用，减小非承载区的径向压力，关闭或调节在承载区域内节流阀，产生升压作用，从而增加承载区域内的承载能力。（4）同时具备轴向和径向承载能力。由于泵轮被包围在外套内部空间，泵轮的盖板的外圆面、两侧端面均可承受载荷。（5）承载和密封能力可调可控。采用不同形状的泵轮、不同形状和轨迹的齿槽或沟槽，以及调节不同位置的节流阀的开启度，可以实现不同大小的轴向、径向密封和承载能力，以适应不同工况的要求。（6）能耗低。由于采用良好的密封结构，使采用运行能耗高的非牛顿流体润滑脂的轴承，改用运行能耗低的牛顿流体润滑油轴承，可降低摩擦损耗。（7）多种功能用途。该轴承不仅可作为轴承使用，还可单独作为具有承载能力的旋转密封装置使用；当采用导电性较好的液态金属磁流体时，同时轮毂、外套是导体，在外套和轮毂上各接有电极，该轴承可作为具有承载、润滑、密封能力的旋转电极或电器旋转接头或电机集电环使用。当该轴承的轮毂、与之配置的转轴及外套上设有贯通流道时，可作为具有承载、润滑、密封能力的气体或液体旋转接头使用。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

附图1为本发明所述的一种轴承的基本结构示意图。

附图2为本发明的所述的一种带有外套流道和节流阀的轴承结构示意图。

附图3为本发明所述的具有自密封能力的一种轴承的基本结构示意图。

附图4为本发明的一种轴承的几种泵轮半径轴向截面示意图。

图中各序号标示及对应的名称如下：

图1中：10-外套，11a、11b-外套的端盖，12-外套的筒体，15a、15b-密封圈，20-泵轮，21a、21b、21c-泵轮的盖板，22a、22b-泵轮的叶片，23a-泵轮的轮毂，23b-轮毂或轴套，23c-轮毂或轴套，24a、24b-泵轮的叶片流道，25a、25b-泵轮的吸入流道，26a、26b-排出流道，40-润滑油剂加注放气阀。

图2中：10-外套，11-外套的端盖，12-外套的筒体，13-轴瓦或内衬套，14-散热翅片，15-密封圈，16-外套流道，17-外套流道进流口，18-外套流道出流口，8-端盖上的环形沟槽，20-泵轮，21-泵轮的盖板，9-盖板上的环形齿，22-泵轮的叶片，23-泵轮的轮毂，24-泵轮的叶片流道，25-泵轮的吸入流道，26-排出流道，27-正向螺旋沟槽，28-反向螺旋沟槽，30-转轴，40-润滑油剂加注放气阀，50-外套上的节流阀，60-储能管路，61-单向阀，62-开关阀或压力流量控制阀，63-储能器，64-放气阀。

图3中：10-外套，11-外套的端盖，12-外套的筒体，13-轴瓦或内衬套，15-密封圈，16-外套流道，17-外套流道进流口，18-外套流道出流口，19-端盖的内圆面齿槽，20-泵轮，21-泵轮的盖板，22-泵轮的叶片，23-泵轮的轮毂，24-泵轮的叶片流道，27-正向螺旋沟槽，28-反向螺旋沟槽，29-盖板上的沟槽，30-转轴，40-润滑油脂加注放气阀，50-外壳套节流阀，70-励磁体，71-磁力线，80、81-隔磁体，90-冷却器的节流阀，91-冷却器，92-过滤器，60-储能管路，61-单向阀，62-开关阀或压力流量控制阀，63-储能器，64-加注放气阀。

图4中：21-泵轮的盖板，22-泵轮的叶片，25-泵轮的吸入流道，29-泵轮的盖板21上的沟槽，23-泵轮的轮毂或轴套。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明，而不是对本发明的进一步限定。

如附图1所示的一种轴承，包括：泵轮20、外套10，泵轮20位于外套10内，所述泵轮20由轮毂23a、23b、23c和盖板21a、21b、21c及叶片22a、22b构成，外套10由两侧端盖11a、11b和筒体12构成，端盖11a、11b的内圆面与轮毂23b、23c的外圆面之间的间隙处设置V形密封圈15a、15b，盖板21a、21b的内圆处设有吸入流道25a、25b，盖板21a、21b、21c与叶片22a、22b之间形成叶片流道24a、24b，叶片流道24a、24b和吸入流道25a、25b共同形成泵轮的内流道，叶片22a、22b外缘面处的流道为泵轮的排出流道26a、26b，泵轮20的盖板21a、21b、21c的外圆面与外套10的筒体12的内圆面之间间隙配合，泵轮20的叶片22a、22b的外缘面与外套10的筒体12的内圆面之间间间隙配合，泵轮20的盖板21a、21b的外侧端面与外套10的两侧端盖11a、11b的内侧端面之间间隙配合，泵轮20的叶片流道24a、24b与泵轮20外圆面处的间隙贯通，外套10上设有润滑剂加注放气阀40，加注放气阀40与泵轮的排出流道26a、26b连通，盖板21a、21b的外侧端面和外圆面、盖板21c的外圆面及两侧端盖11a、11b的内侧端面和筒体12的内圆面上熔覆一层聚四氟乙烯固体润滑剂，经润滑剂加注放气阀40向轴承内腔充进轴承间隙和流道容积的三分之一数量的润滑油。

轴承的泵轮20起动时，筒体12的内圆面上的聚四氟乙烯固体润滑剂可减少盖板21a、21b、21c的外圆面与筒体12的内圆面之间的摩擦和损坏，泵轮20旋转时，润滑油在叶片22a、22b的作用下会经排出流道26a、26b抛甩到各间隙内，再经吸入流道25a、25b回到叶片流道24a、24b内。润滑油在各间隙和流道内循环，一方面提高润滑效果，另一方面提高散热能力。V形密封圈15a、15b起到密封作用。

如附图2所示的一种轴承，包括：泵轮20、外套10，泵轮20位于外套10内，所述泵轮20由轮毂23、盖板21和叶片22构成，盖板21内缘处设有吸入流道25，盖板21与叶片22之间的叶片流道24和吸入流道25共同形成泵轮的内流道，叶片22外缘处的流道为泵轮的排出流道26，外套10由两侧端盖11和筒体12构成，泵轮20固定在转轴30上，泵轮20的盖板21的外圆面与外套10的筒体12的内圆面之间间隙配合，泵轮20的叶片22外圆旋转面与外套10的筒体12的内圆面之间间间隙配合，泵轮20的盖板21的外侧端面与外套10两侧端盖11的内侧端面之间间隙配合，在外套10上设有6条外套流道16，外套流道16上设有进流口17和出流口18，外套流道16的进流口17与泵轮20外缘旋转面处的间隙贯通，外套流道16的出流口18与泵轮的吸入流道25处的间隙贯通，泵轮的叶片流道24与泵轮20外圆旋转面处的间隙贯通，外套10外表面设有散热翅片14。在外套流道16上设有节流器50，在外套10内圆面处设有内衬套13，内衬套13上开设有轴向油槽和径向通油孔，轮毂23的外圆面上分别设有正向螺旋齿槽27和反向螺旋齿槽28及密封圈15，外套10的端盖11的内侧端面上所设环形沟槽8并与泵轮20的盖板11外侧端面上的环形齿9间隙配合。外套10上设有润滑剂加注放气阀40，加注放气阀40与外套流道16连通，各流道内及各间隙内充满润滑油。穿过所述外套10和内衬套13，在所述泵轮20的外缘旋转面与外套10的筒体12的内圆面之间的承载区域内的间隙处接出至少一条储能管路60，储能管路60的一端口与承载区域内的间隙连通，储能管路60的另一端口连通有单向阀61、开关阀62、储能器63和润滑剂加注放气阀64，单向阀61的进流口与所述储能管路60的出流口连通，单向阀61的出流口与储能器63的进流口连通，开关阀62并联在单向阀61的进流口和出流口上，润滑剂加注放气阀64接在储能器63的进流口的管路上。

运行前，先通过润滑剂加注放气阀40、64向轴承的空腔内加注润滑剂并排除气体，泵轮20静置时，密封圈15阻止润滑剂泄漏；泵轮20旋转时，一是，叶片22泵送其腔内润滑剂在外套流道16内及轴承外套10与泵轮20之间的间隙内循环，从而提高润滑性能和散热能力；二是，外套10的端盖11上的环形沟槽8与泵轮20的盖板21上的环形齿9间隙配合形成迷宫密封；三是，泵轮20高速旋转时，被泵轮20加压的润滑剂通过单向阀61向储能器63内储存，再启动或低速时，打开开关阀或压力流量控制阀62，被储存的高压润滑剂会回流到泵轮20的盖板21外圆面与外套10的筒体12内圆面之间承载区域的间隙内，防止盖板21的外圆面与筒体12的内圆面相互碰撞摩擦。泵轮20旋转时，正向螺旋齿槽27和反向螺旋齿槽28推动其槽内的润滑剂趋向轴承中心，防止润滑剂沿轴向泄漏。调节各节流阀50的开度大小可实现调整圆周不同位置的润滑剂的径向压力大小。当泵轮20采用图4（e）或（h）所示结构时其轴向密封能力更强。

如附图3所示的一种轴承，包括：泵轮20、外套10，泵轮20位于外套10内，泵轮20由轮毂23、盖板21和叶片22构成，盖板21内缘处设有吸入流道25，盖板21与叶片22之间的叶片流道24和吸入流道25共同形成泵轮内流道，靠近叶片22外缘处的流道为泵轮排出流道26，外套10由两侧的端盖11和筒体12构成，泵轮20固定在转轴30上，泵轮20的盖板21的外圆面与外套10的筒体12的内圆面之间间隙配合，泵轮20的叶片22外缘旋转轮廓面与外套10的筒体12的内圆面之间间隙配合，泵轮20的盖板21的外侧端面与外套10的两侧的端盖11的内侧端面之间间隙配合，在外套10上设有6条外套流道16，外套流道16上设有进流口17和出流口18，外套流道16的进流口17与泵轮20缘旋转面处的间隙贯通，外套流道16的出流口18与泵轮的吸入流道25处的间隙贯通，泵轮20的排出流道26与泵轮20外缘旋转面处的间隙贯通，在外套10的端盖11上设有励磁体70，在励磁体70的非N、S磁极面上设有隔磁体80、81，隔磁体80、81可以防止磁场就近短路，在泵轮20的盖板21的外侧端面上设有环形沟槽29，外套10、盖板21和轮毂23是导磁材料，在外套流道16上设有节流器50，在外套10的筒体12的内圆面上设有轴瓦13，轴瓦13上开设有若干油槽和径向油孔，在轮毂23的外圆面上分别设有正向螺旋齿槽27和反向螺旋齿槽28及密封圈15。各流道内及各间隙内充满磁性流体润滑剂。图中带箭头的实线71是励磁体的磁力线。穿过所述外套10和内衬套13，在所述泵轮20的外缘旋转面与外套10的筒体12的内圆面之间的承载区域内的间隙处接出至少一条储能管路60，储能管路60的一端口与承载区域内的间隙连通，储能管路60的另一端口连通有单向阀61、开关阀62、储能器63和润滑剂加注放气阀64，单向阀61的进流口与所述储能管路60的出流口连通，单向阀61的出流口与储能器63的进流口连通，开关阀62并联在单向阀61的进流口和出流口上，润滑剂加注放气阀64接在储能器63的进流口的管路上。穿过所述外套10和轴瓦或内衬套13，在位于所述筒体12的内圆面的间隙处与位于所述盖板21所对应的吸入流道25的间隙处之间，连接有一条管路，管路上串接有节流阀90、散热器91、过滤器92，管路上还接有润滑剂加注放气阀40。

运行前，先通过润滑剂加注放气阀40、64向轴承的各流道内及各间隙内加满磁性流体润滑剂并排除气体，静置时，密封圈15密封磁性流体润滑剂，励磁体70在其磁回路经过的间隙内吸附磁性润滑剂，阻止磁性流体润滑剂泄漏；泵轮20旋转时，一是，叶片22泵送磁性流体润滑剂在各流道内循环，从而提高润滑性能和散热能力；二是，磁性流体润滑剂通过节流阀90、散热器91、过滤器92进一步冷却散热和过滤；三是，高速运转时，被泵轮20离心力加压的磁性流体润滑剂通过单向阀61向储能器63内储存，再启动时或低速时，打开开关阀62，被储存的高压磁性流体润滑剂会回流到泵轮20的盖板21的外圆面与外套10的筒体12的内圆面之间承载区域的间隙内，防止泵轮20的盖板21的外圆面与外套10的筒体12的内圆面之间相互碰撞摩擦。泵轮20旋转时，正向螺旋齿槽27和反向螺旋齿槽28推动其槽内的磁性流体润滑剂趋向轴承中心，防止磁性流体润滑剂沿轴向泄漏。调节各节流阀50、90的开度可实现调整圆周不同位置的磁性流体润滑剂的径向压力大小。当泵轮20采用图4（e）或（h）所示结构时其轴向密封能力更强。

如图4中所示的是本发明的一种轴承的几种泵轮半径轴向截面形状。

图4（a）是一种对称的矩形截面泵轮结构，两侧设有盖板21，叶片22设在两盖板21中间，盖板21外侧面上和外圆面上还设有环形沟槽29，25是泵轮的吸入流道，23是泵轮的轮毂或轴套。该泵轮的盖板21和叶片22也可以是一空心旋转体，空心旋转体的外圆面上设有环形沟槽，空心旋转体与轮毂23的连接处设有泵轮的吸入流道25，在空心旋转体上设有沿圆周均布辐射的通孔，通孔与吸入流道25和环形沟槽连通，两个通孔之间的隔壁代替了叶片的作用。

图4（b）是一种不对称的梯形截面泵轮结构，一侧设有盖板21，另一侧设有叶片22，盖板21外侧端面上和外圆面上设有环形沟槽29。叶片22也可以是等效开设在盖板21上的辐射齿槽，23是泵轮的轮毂或轴套，吸入流道25设在沿圆周布置的各叶片22之间。该泵轮的盖板21和叶片22也可以是一空心旋转体，空心旋转体与轮毂23的连接处设有泵轮的吸入流道25，在空心旋转体的一侧端面上设有沿圆周均布辐射的沟槽，沟槽与吸入流道25连通，两个沟槽之间的隔壁代替了叶片的作用。

图4（c）是一种对称的梯形截面泵轮结构，两侧设有盖板21，叶片22设在两盖板21中间，盖板外侧端面上和外圆面上设有环形沟槽29，25是泵轮的吸入流道，23是泵轮的轮毂或轴套。

图4（d）是一种对称的梯形截面泵轮结构，盖板21设在中间，叶片22设在盖板21两侧。叶片22也可以是等效开设在盖板21上的辐射齿槽，吸入流道25设在各组沿圆周布置的叶片22之间。23是泵轮的轮毂或轴套，外套流道要设置成各自独立的两组流道，各组外套流道分别设有与泵轮叶片对应的进流口和两个润滑剂加注放气阀（图中未画出）。

图4（e）是一种对称的矩形截面泵轮结构，设有三个盖板21，两个叶片22设在三个盖板21之间，盖板21的外圆面上还设有环形沟槽29，25是泵轮的吸入流道，23是泵轮的轮毂或是轴套。外套流道要设置成各自独立的两组流道，各组外套流道分别设有与叶片对应的进流口和润滑剂加注放气阀（图中未画出）。

图4（f）是一种对称的矩形截面特斯拉泵轮结构，设有四个盖板21，盖板21之间无有形叶片，盖板21之间间隙很小，润滑剂靠泵轮旋转时盖板21表面的粘附作用产生类同有形叶片的离心作用，25是泵轮的吸入流道，23是泵轮毂或是轴套。

图4（g）是一种叶片22的外径大于泵轮盖板21的外径的对称梯形泵轮结构，大外径的叶片22可产生更大的离心力，两侧设有盖板21，叶片22设在两盖板21中间，盖板21外侧面上和外圆面上还设有环形沟槽29，25是泵轮的吸入流道，23是泵轮的轮毂或是轴套，外套的内圆面结构要与泵轮结构相契合。叶片22的外缘旋转面与其对应的外套的内圆面处的排出流道与泵轮的盖板外圆面处的间隙经过外套流道连通，或通过在外套上单独设置的外套辅助流道连通（图中未画出出）。

图4（h）是一种由两个叶片22和3个盖板21构成的对称矩形泵轮结构，两个叶片22分别设在3个盖板21中间，盖板21的外侧端面上和外圆面上还设有环形沟槽29，沟槽29和中间盖板21有利于提高轴向密封能力，25是泵轮的吸入流道，23是泵轮的轮毂或是轴套。外套流道要设置成各自独立的两组流道，各组外套流道分别设有与叶片对应的进流口和润滑剂加注放气阀（图中未画出）。

上述图4的（a）、（b）、（c）、（g）、（h）图中，根据工况和结构要求，沟槽29内可以填充非磁性材料，还可以是设置成环形齿并与外套端盖内侧面上的槽相转动契合。

上述图4的（e）、（h）图中，位于中间的盖板21的外缘部分的截面轮廓形状可以是是左右对称的或不对称的三角形或矩形或梯形或M形或倒W形或弧形，该盖板21的外缘部分的各中形状的表面上开设有沟槽或齿槽，对应的外套内圆面处的形状与盖板的外缘部分的截面外轮廓形状相契合，两者之间转动间隙配合。

上述各实施例，既可作为轴承使用，也可单独作为具有承载能力的密封装置使用。当采用导电性较好的液态金属磁流体作为润滑剂时，同时轮毂、外套是导体，在外套和轮毂上各接有电极，该轴承可作为具有承载、润滑、密封能力的旋转电极或电器旋转接头或电机集电环使用。当该轴承的轮毂、配套的轴上及外套上设有贯通流道时，可作为具有承载、润滑、密封能力的气体或液体旋转接头使用。

尽管已结合优选实施方案描述了本发明装置及扩展用途，但是本发明不限于本文及附图中所表述的具体结构及组合形式，相反，其目的在于覆盖所述权利要求书限定的本发明范围内的各种替代方式、各种特征要素的再组合所衍生的等同体和装置。

Claims (10)

1.一种轴承，包括：外套、泵轮，所述泵轮位于外套内，其特征在于，所述外套由筒体及筒体两侧的端盖构成，一侧的端盖是中心带有通孔的板体，另一侧的端盖是实心板体或中心带有通孔或盲孔的板体，所述外套上设有润滑剂加注放气阀，所述泵轮由轮毂、盖板和叶片构成，所述盖板和叶片设在轮毂上，在所述盖板与轮毂的连接处设有至少一条泵轮的吸入流道，所述中心带有通孔的端盖的内圆孔的内圆面与轮毂的外圆面之间的间隙处设置密封结构；

所述盖板与各叶片之间的空间形成泵轮的叶片流道，在所述叶片的外缘旋转面与外套的内圆面的间隙形成泵轮的排出流道，所述泵轮的外缘旋转面与筒体的内圆面之间为间隙配合，所述盖板的外侧端面与所述端盖的内侧端面之间为间隙配合，所述泵轮的外缘旋转面与筒体的内圆面之间的间隙、排出流道和所述盖板的外侧端面与所述端盖的内侧端面之间的间隙共同形成泵轮的外流道，所述泵轮的叶片流道和吸入流道共同形成泵轮的内流道，所述泵轮的外流道与泵轮的内流道连通，所述加注放气阀与泵轮的外流道和内流道连通。

2.根据权利要求1所述的一种轴承，其特征在于，在所述外套上或通过管路在外套外至少设有一条外套流道，所述外套流道上设有进流口和出流口，所述外套流道的进流口与所述泵轮的外缘旋转面与外套的内圆面之间的间隙连通，所述外套流道的出流口经所述端盖的内侧端面与盖板之间的间隙和吸入流道相连通，外套流道内充有润滑剂。

3.根据权利要求2所述的一种轴承，其特征在于，在所述外套流道上设有节流器或节流阀。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种轴承，其特征在于，在所述外套上或盖板上设有励磁体，在所述励磁体的非N、S磁极面上设有隔磁体，所述隔磁体是空气隙或抗磁质或顺磁质材料，在所述筒体的内圆面上开设有轴向沟槽，在所述端盖的内侧端面上开设有径向辐射沟槽，在所述中心带有通孔的端盖的内圆孔的内圆面上或其对应的轮毂的外圆面上设有齿槽或沟槽，所述外套、盖板和轮毂是导磁材料，所述润滑剂是磁性流体润滑剂。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种轴承，其特征在于，经过外套，在所述排出流道与所述端盖对应的吸入流道的间隙之间，至少连接有一条管路，管路的进流口与排出流道连通，管路的出流口与吸入流道贯通，管路上串接有节流阀、散热器、过滤器。

6.根据权利要求4所述的一种轴承，其特征在于，经过外套，在所述排出流道与所述端盖对应的吸入流道的间隙之间，至少连接一条管路，管路的进流口与排出流道连通，管路的出流口与吸入流道贯通，管路上串接有节流阀、散热器、过滤器。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种轴承，其特征在于，在承载区域内，经过外套，在所述泵轮的外缘旋转面与外套的筒体的内圆面之间的间隙处接出至少一条储能管路，储能管路的一端口与承载区域内的间隙连通，储能管路的另一端口连通有单向阀、开关阀或压力流量控制阀、储能器，单向阀的进流口与所述储能管路的另一端口连通，单向阀的出流口与储能器的进流口连通，开关阀或压力流量控制阀并联在单向阀的进流口和出流口上。

8.根据权利要求4所述的一种轴承，其特征在于，在承载区域内，经过外套，在所述泵轮的外缘旋转面与外套的筒体的内圆面之间的间隙处接出至少一条储能管路，储能管路的一端口与承载区域内的间隙连通，储能管路的另一端口连通有单向阀、开关阀或压力流量控制阀、储能器，单向阀的进流口与所述储能管路的另一端口连通，单向阀的出流口与储能器的进流口连通，开关阀或压力流量控制阀并联在单向阀的进流口和出流口上。

9.根据权利要求1或2所述的一种轴承，其特征在于，在外套的筒体的内圆面上与泵轮的盖板的外圆面上，或在外套的端盖的内侧端面上与泵轮的盖板的外侧端面上开设有环形滚动沟槽，环形滚动沟槽内设有滚动体，滚动体上设有保持架。

10.根据权利要求1或2或3所述的一种轴承，其特征在于，在所述筒体的内圆面上开设有至少一条轴向沟槽，在所述端盖的内侧端面上开设有至少一条径向辐射沟槽。

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