CN218152022U - 静压空气轴承结构、压缩机及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种静压空气轴承结构、压缩机及空调器，其中静压空气轴承结构包括嵌套组合的至少两个轴承组合体，各轴承组合体的工作面共同构成轴承工作表面，相邻轴承组合体之间的间隙形成连通轴承工作表面的气道空腔，气道空腔在轴承工作表面处形成节流狭缝，气道空腔通过设于最外层的轴承组合体的至少一个进气孔连通气源。本实用新型提供的静压空气轴承结构采用组合式狭缝节流结构取代传统的小孔节流器结构实现节流，提升了静压空气轴承的节流结构加工精度、承载能力及稳定性，并降低静压空气轴承的加工难度及成本，可以应用于如压缩机、风机、电机等其它具有高速旋转承载以及精密加工要求的机械或应用场合。

Description

静压空气轴承结构、压缩机及空调器

技术领域

本实用新型涉及静压空气轴承技术领域，特别涉及一种加工效率、精度及轴承稳定性较高的静压空气轴承结构、压缩机及空调器。

背景技术

空气轴承是利用气体形成的气膜代替滚珠承受载荷并极大降低摩擦，相比于其它类型的轴承，空气轴承具有无需润滑油、无污染、阻力小、结构简单、机械精度高、发热量低以及寿命长等许多特点，空气轴承技术弥补了许多传统液体轴承、滑动轴承和滚动轴承存在的不足，在高速旋转机械以及精密加工机械中得到了广泛的应用。空气轴承包含动压轴承、静压轴承、动静压混合轴承等多种类型，其中动压轴承利用高速运动转子带动流体运动，形成动压气膜，气膜承载能力较弱，适合对轴承承载能力要求较低的应用场合，同时在启动与停止的低速阶段由于承载能力不足，容易出现干摩擦。静压空气轴承利用外部高压气体经过节流器形成静压气膜，起停阶段不会出现干摩擦现象，同时静压气膜承载能力强，适合对轴承承载能力要求较高的应用场合。动静压混合空气轴承兼具动压轴承与静压轴承的优缺点，由于其加工难度最大故应用相对较少。

对于轴承承载能力要求较高的高速旋转应用场合，综合气膜承载能力以及加工效率考虑，通常择优选择采用静压空气轴承。而静压空气轴承目前应用最广泛的是小孔节流轴承，高压气体经过小孔节流器进入容纳转动件的气腔，在气腔内转动件与轴承工作表面之间形成高压气膜实现承载。但小孔节流轴承由于节流孔径通常小于0.3mm，当小孔数量较多时机床加工难度、成本较高、加工效率及精度较低，且较细的节流孔容易出现气锤现象导致轴承稳定性较差。

因此，现有采用小孔节流结构形成高压气模的静压空气轴承，在开设小孔节流结构较多时，加工效率及精度低且较细的小孔节流结构易发生气锤现象影响轴承稳定性，是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的用小孔节流结构形成高压气模的静压空气轴承，在开设小孔节流结构较多时，加工效率及精度低且较细的小孔节流结构易发生气锤现象影响轴承稳定性的技术问题，提出一种加工效率、精度及轴承稳定性较高的静压空气轴承结构及应用其的压缩机、空调器。

为解决以上问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提出一种静压空气轴承结构，包括嵌套组合的至少两个轴承组合体，各轴承组合体的工作面共同构成轴承工作表面，相邻轴承组合体之间的间隙形成连通轴承工作表面的气道空腔，气道空腔在轴承工作表面处形成节流狭缝，气道空腔通过设于最外层的轴承组合体的至少一个进气孔连通气源。

优选地，轴承组合体的工作面设有连通节流狭缝的多个均压槽。

优选地，多个均压槽沿轴承工作表面的径向设置。

优选地，均压槽的宽度和深度均小于0.2毫米，节流狭缝的缝隙宽度小于0.2毫米。

优选地，相邻轴承组合体之间通过螺栓固定连接。

优选地，静压空气轴承结构为推力轴承。

优选地，气道空腔包括：由位于外侧的轴承组合体的内侧端部和位于该外层的轴承组合体内层的轴承组合体的外侧端部之间的间隙形成的盘形气流通道，盘形气流通道的内侧周缘通过呈环状的节流狭缝连通于轴承工作表面，盘形气流通道的外侧通过至少一个进气孔连通气源。

优选地，静压空气轴承结构设有多个轴承组合体，相邻盘形气流通道通过相邻气道空腔之间的轴承组合体设置的至少一个通气孔相连通。

优选地，所有轴承组合体的主体均呈圆盘形且同轴设置，位于外层的轴承组合体沿其圆盘形主体的轴向设有安装凹槽，位于该外层的轴承组合体内层的轴承组合体设有与安装凹槽相配合的安装凸起，安装凸起将盘形气流通道填充为环形气流通道。

本实用新型还提供一种压缩机，压缩机应用了上述的静压空气轴承结构。

本实用新型还提供一种空调器，空调包括上述的压缩机。

与现有技术相比，本实用新型提供的静压空气轴承结构采用组合式狭缝节流结构取代传统的小孔节流器结构实现节流，提升了静压空气轴承的节流结构加工精度、承载能力及稳定性，并降低静压空气轴承的加工难度及成本，可以应用于如压缩机、风机、电机等其它具有高速旋转承载以及精密加工要求的机械或应用场合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的静压空气轴承结构的实施例一沿其轴向的投影结构示意图；

图2为图1中的静压空气轴承结构沿A-A方向的剖视结构示意图；

图3为图1中的静压空气轴承结构带均压槽的结构示意图；

图4为图2中的静压空气轴承结构带均压槽的结构示意图；

图5为本实用新型提供的静压空气轴承结构的实施例二沿其轴向的投影结构示意图；

图6为图5中的静压空气轴承结构沿A-A方向的剖视结构示意图；

图7为图5中的静压空气轴承结构带均压槽的结构示意图；

图8为图6中的静压空气轴承结构带均压槽的结构示意图；

其中，图中各附图主要标记：

1、轴承组合体；11、第一轴承组合体；12、第二轴承组合体；13、第三轴承组合体；2、轴承工作表面；3、气道空腔；31、第一气道空腔；32、第二气道空腔；4、节流狭缝；41、第一节流狭缝；42、第二节流狭缝：5、进气孔；6、通气孔；7、安装凹槽；8、安装凸起；9、容腔；10、均压槽。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-8及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请一并参阅图1-8，本实用新型提供一种静压空气轴承结构节流结构，包括：由外到内依次嵌套组合的至少两个轴承组合体1，各个轴承组合体1用于承载、配合转动件的工作面构成轴承工作表面2，即在外层轴承组合体1的工作面上减料加工，以去除余量形成容纳内层轴承组合体1的容腔，再匹配预留间隙减料加工形成内层轴承组合体1，并以此类推，由外到内逐一在各轴承组合体1的工作面减料加工容腔并匹配加工其内层轴承组合体1，且各层的轴承组合体1的工作面共同构成一齐整、正对的轴承工作表面2(即正对于最外层的轴承组合体1的工作面)；相邻轴承组合体1之间的间隙形成连通轴承工作表面2的气道空腔3，该间隙可在外层轴承组合体1上做减料加工预留；气道空腔3在工作面处形成节流狭缝4，最外层的气道空腔3通过设于最外层的轴承组合体1的至少一个进气孔连通外接高压气源。

本实用新型提供的静压空气轴承结构节流结构，通过组合式轴承组合体1之间形成作为气体流动通道的气道空腔3，该气道空腔3连通一端连通气源，另一端形成连通轴承工作表面2的节流狭缝4，气体流动通道中从气源通入的高压气流经节流狭缝4节流后，由节流狭缝4在轴承工作表面2形成的出口处流出并形成用于承载转动件的稳定气膜；由于静压空气轴承结构节流结构中各个单独轴承组合体1部件结构较简单，其尺寸加工及形成的节流结构精度高，解决了现有静压空气轴承采用孔径小于0.3mm的小孔节流形成高压气膜，但开设小孔较多时加工效率及精度低的问题，降低轴承加工周期及成本，且避免较细节流小孔结构易发生气锤现象影响的问题，提升轴承工作运行的稳定性、安全性及使用寿命，同时其采用节流狭缝4形成气模相对通过多个小孔节流结构形成的气模更加稳定、均匀且承载面积更大，从而提升空气静压轴承的承载能力并进一步提升稳定性。

请一并参阅图1-4，作为本实用新型提供的实施例一，静压空气轴承结构设有内外嵌套组合的两个轴承组合体1，分别为设于外层的第一轴承组合体11和设于内层的第二轴承组合体12，第一轴承组合体11和第二轴承组合体12的工作面构成一平齐的轴承工作表面2(即平齐于外层的第一轴承组合体11的工作面)，第一轴承组合体11和第二轴承组合体12之间的间隙形成连通轴承工作表面2的第一气道空腔31，第一气道空腔31靠近轴承工作表面2处形成第一节流狭缝41，第一气道空腔31(本实施例中相当于最外层的气道空腔3)通过设于最外层的第一轴承组合体11的至少一个进气孔连通气源。

请一并参阅图5-8安装凹槽，作为本实用新型提供的实施例二，静压空气轴承结构设有多个轴承组合体1，相邻气道空腔3之间通过相邻气道空腔3之间的轴承组合体1设置的至少一个通气孔相连通。在本实施例中，静压空气轴承结构在实施例一的基础上设有由外到内依次嵌套组合的三个轴承组合体1，分别为设于最外层的第一轴承组合体11、设于第一轴承组合体11内层的第二轴承组合体12和设有最内层的第三轴承组合体13，第一轴承组合体11、第二轴承组合体12和第三轴承组合体13的工作面构成一平齐的轴承工作表面2(即平齐于外层的第一轴承组合体11的工作面)，第一轴承组合体11和第二轴承组合体12、第二轴承组合体12和第三轴承组合体13之间的间隙分别对应形成连通轴承工作表面2的第一气道空腔31和第二气道空腔32；第一气道空腔31和第二气道空腔32靠近轴承工作表面2处分别对应形成第一节流狭缝41和第二节流狭缝4；最外层的第一气道空腔31通过设于最外层的第一轴承组合体11的至少一个进气孔连通气源，最里层的第二气道空腔32通过设于第一气道空腔31和第二气道空腔32之间的第二轴承组合体12设置的至少一个通气孔相连通。在其它实施例中，静压空气轴承结构在实施例一的基础上设有由外到内依次嵌套组合的四个或更多的轴承组合体1。

本实用新型提供的静压空气轴承结构通过采用多个零件轴承组合体1形成多节流狭缝4结构，能够进一步提升轴承表面气膜均匀性与承载面积，从而提升静压轴承承载能力与稳定性。

请一并参阅图3、4、7通气孔、8安装凹槽，作为实施例一和实施例二共同的实施方式，轴承组合体1的工作面设有连通节流狭缝4的多个均压槽10。作为更优的实施方式，多个均压槽10沿轴承工作表面2的径向设置；在本实施方式中，多个均压槽10沿轴承工作表面2的径向均匀间隔呈放射状设置，各层轴承组合体1的工作面设置的放射状均压槽10对齐设置，使得静压空气轴承结构在其轴承工作表面2形成整体呈放射状的多个均压结构。在其它实施方式中，各层轴承组合体1的工作面设置的均压槽10，其在静压空气轴承结构的轴承工作表面2形成的整体形状也可以为以轴承工作表面2的轴向呈中心对称的环形、圆形或矩形等几何图形。均压槽10优选激光刻蚀机雕刻而成，均压槽10尽量均匀地雕刻在各层轴承组合体1的工作面上，同时均压槽10需与相邻的一个或两个节流狭缝4相通，保证途经节流狭缝4的气流能够流入均压槽10结构中，由于均压槽10的存在，能够使静压空气轴承结构的轴承工作表面2的气膜及气体压力更加均匀，承载面积更大、承载能力与稳定性更强。均压槽10的形状可为环形、圆形、矩形等更种形状，在工作表面布置的越均匀越好，也可以根据实际承载情况对负载较大的位置布置更多的均压槽10结构，从而进一步提升静压空气轴承的承载能力与稳定性。

作为实施例一和实施例二共同的实施方式，均压槽10的宽度和深度均小于0.2毫米，最优宽度和深度为0.01～0.1毫米之间；节流狭缝4的缝隙宽度小于0.2毫米，最优缝隙宽度为0.01～0.1毫米之间；相邻轴承组合体1之间通过螺栓或螺钉等螺纹紧固件固定连接。

作为实施例一和实施例二共同的优选实施方式，静压空气轴承结构为推力轴承。作为优选的实施方式，气道空腔3包括：由位于外侧的轴承组合体1的内侧端部和位于该外层的轴承组合体1内层的轴承组合体1的外侧端部之间的间隙形成的盘形气流通道，盘形气流通道的内侧周缘通过呈环状的节流狭缝4连通于轴承工作表面2(即节流狭缝4呈一环缝)，盘形气流通道的外侧通过至少一个进气孔连通气源。

请参阅图6进气孔、8安装凹槽，作为更优的实施方式，静压空气轴承结构设有多个轴承组合体1，相邻盘形气流通道通过相邻气道空腔3之间的轴承组合体1设置的至少一个通气孔相连通；在本实施方式中，所有轴承组合体1的主体均呈圆盘形且同轴设置，位于外层的轴承组合体1沿其圆盘形主体的轴向设有安装凹槽，位于该外层的轴承组合体1内层的轴承组合体1设有与安装凹槽相配合的安装凸起，安装凸起将盘形气流通道填充为环形气流通道。

本实用新型还提供一种压缩机，该压缩机应用了上述的静压空气轴承结构。

本实用新型还提供一种空调器，空调包括上述应用了上述的静压空气轴承结构的压缩机。

在其它实施例中，本实用新型提供的静压空气轴承结构还可以应用于如风机、电机等其它具有高速旋转承载以及精密加工要求的机械或应用场合。以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种静压空气轴承结构，其特征在于，包括：

嵌套组合的至少两个轴承组合体，各个轴承组合体的工作面共同构成轴承工作表面，相邻轴承组合体之间的间隙形成连通所述轴承工作表面的气道空腔，所述气道空腔在所述轴承工作表面处形成节流狭缝，所述气道空腔通过设于最外层的轴承组合体的至少一个进气孔连通气源。

2.如权利要求1所述的静压空气轴承结构，其特征在于，所述轴承组合体的工作面设有连通所述节流狭缝的多个均压槽。

3.如权利要求2所述的静压空气轴承结构，其特征在于，多个所述均压槽沿所述轴承工作表面的径向设置。

4.如权利要求2所述的静压空气轴承结构，其特征在于，所述均压槽的宽度和深度均小于0.2毫米，所述节流狭缝的缝隙宽度小于0.2毫米。

5.如权利要求1所述的静压空气轴承结构，其特征在于，相邻轴承组合体之间通过螺栓固定连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的静压空气轴承结构，其特征在于，所述静压空气轴承结构为推力轴承。

7.如权利要求6所述的静压空气轴承结构，其特征在于，所述气道空腔包括：由位于外侧的轴承组合体的内侧端部和位于该外层的轴承组合体内层的轴承组合体的外侧端部之间的间隙形成的盘形气流通道，所述盘形气流通道的内侧周缘通过呈环状的所述节流狭缝连通于所述轴承工作表面，所述盘形气流通道的外侧通过至少一个所述进气孔连通所述气源。

8.如权利要求7所述的静压空气轴承结构，其特征在于，所述静压空气轴承结构设有多个轴承组合体，相邻盘形气流通道通过相邻气道空腔之间的轴承组合体设置的至少一个通气孔相连通。

9.如权利要求8所述的静压空气轴承结构，其特征在于，所有轴承组合体的主体均呈圆盘形且同轴设置，位于外层的轴承组合体沿其圆盘形主体的轴向设有安装凹槽，位于该外层的轴承组合体内层的轴承组合体设有与所述安装凹槽相配合的安装凸起，所述安装凸起将所述盘形气流通道填充为环形气流通道。

10.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机应用了如权利要求1-9任一项所述的静压空气轴承结构。

11.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求10所述的压缩机。

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