經濟部智慧財產局員工消費合作社印5^ A7 ------------------ 五、發明說明（〇 發明背景 發明範圍 本發明係關於-種供高速轉子轴用，如申請專利範圍第i 項説明之頸轴承。 背景討論 強大軸向與徑向力量係作用於如增壓渦輪軸之高速轉子 及該力量係由適當構型與配置之推力軸承吸收。此外，如 確疋需要播故障操作時，係需補償徑向之轉子震動。爲達 此目的，可減低轉子震動幅度產生之擠壓油膜減震器係使 用於渦輪機具中。該擠壓油膜減震器基本上係包括在一軸 承套筒與一軸承殼間構成且與滑油供應源相通之環形空隙 。因軸承套筒也係藉油壓潤滑薄膜支撑於該軸之側，故其 通冶稱之爲浮動套筒。在無旋轉浮動套筒情況下，問題即 會發生，特別於使用重型轉子之操作中係會發生該浮動套 筒不置中之情事。而且，該浮動套筒會在接納孔腔較低之 區域中。在另一方面，此係會導致減震特性不良，以及磨 損對應組件。 已知有多種使擠壓油膜減震器置中的方法係可避免此項 缺點（見1995年9月/10月出版之國際渦輪機械，第51頁， 圖2 - 4，F. Y. Zeidam撰寫，標題"擠壓油膜減震器之應用"） ，其係在擠壓油膜減震器軸向區域中置中配置〇_形環，方 法係藉一橫向彈簧桿罩裝置及一在周邊徑向定位片簧裝置 置中。另一藉徑向配置在外側之彎桿裝置使擠壓冲膜減震 器置中之方法，見1983年出版之ASME學報，第1〇5期，第；326 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I丨丨J---„---'·---^裝·----I丨—訂---------線 (請先閱讀背面之注意寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7 --------- 五、發明說明（2) 頁，A. Z. Sen等撰寫，標題，•擠恩油膜減震器線性係數"。 〇-形環置中之-缺點係其'囊有非線性彈簧之特性及不能 滿足長期運轉，因此，使用潘簧桿罩時，係需要較大之柏 向安裝空間。在另一方面’使用彎捍時係需要較大之徑向 空間及大量之零件需求係會導致成本升高與不能滿足集中 精確度。片簧方法係同樣地需要較大之徑向空間，且僅可 用放電加工機床製造。在此情況下，更進—步係會有軸承 套筒靠軸一側變形之危險。 供具有垂直軸配置離心式機具用之不磨損置中元件係很 早就已知（如US 3,950,964專利），但至今尚未採用，係因擠 壓油膜減震器置中未用於渦輪機具及高速轉子之故。 發明概述 本發明係可避免前述所有缺點。因此，本發明之一標的 係提供簡單及因而成本低，供高速轉子軸使用，具有經改 良之長期運轉性能，所需安裝空間小及足夠之集中精確度 之置中擠壓油膜減震器。 根據本發明’此係達成於申請專利範圍第1項説明之應用 ’其中該置中元件係分該環形空隙成二分隔之部份環形空 隙°轴承殼至少應係成二部份之構型。一第一軸承殼部份 係以徑向向外方式結合於第一部份環形空隙及一第二轴承 殼部份係以徑向向外方式結合於第二部份環形空隙。 因分割以前所知擠壓油膜減震器成二部份環形空隙，故 係可有二分離之擠壓油膜減震器使用於軸承套筒或頸軸承 軸向長度之上，擠壓油膜減震器之置中係可藉配置在其間 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） ---------„---：---，-裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7___ 五、發明說明（3) 之置中元件清楚地改善之。此係導致減震特性之増加，即 係改良徑向轉子震動之補償及在另一方面，減低鄰近組件 之磨損。 特別優點係該置中元件應至少配置於大約在該二部份環 形空隙之中間。以此方式’轴承套奇尖端係可免於承受徑 向負荷。 此外，係可採用一於徑向方向成一件式構型及具有線性 彈簧特性之置中元件。此係可實現一具有明確線性彈簧硬 度之耐磨置中元件。發現一包括一外環，一内環及複數彎 曲棒之置中元件係特別適合。在此配置中，每一弯曲棒係 各具有棒端永久連接至該外環與該内環，以及每一寶曲棒 係藉一圓周槽缝以徑向方向分別與外環及内環分離。該環 形置中元件係南要相當小之轴向與彼向安裝空間及係可用 放電加工機床以一工作件製造或用精密鑄造過程生產。 於裝用根據本發明頸軸承之高速渦輪機具操作時，該軸 承设及置中元件之外環係保持於其規定之位置。相反地， 孩彎曲棒及與其在一起之内環係可相對地在該置中元件材 料極限内自由移動，這樣，該軸承套筒，以及該渦輪機之 軸係可在一定之極限内於該軸承殼中作所需之軸向及徑向 位移。以此方式，擠壓油膜減震器與軸之自動置中即可達 成，這樣，係可連續適應操作情況。 1¾彎棒I棒端應爲在外環方向或連接至其之内環連續加 厚也係優點。棒端之應力即如凹口效應及彎曲應力係可藉 此方式減少。 -I I I I I I I Ί I l· I I I ·111(111 ·1111111* (請先閱讀背面之注意事^^填寫本頁}
A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（4) 另一種具有彎棒之置φ ; 中件係—具有萬向環。各圓周槽 缝係为別成形於萬向環與外 _ .. , 衣丹外3衣，以及萬向環與内環之間。 =二Γ〜接至外環及内環，其方法係藉中斷各圓周槽 ;/板及—外輕板連接之。在原則上，藉該方法係 可传-相似於使用一具有.彎曲棒置中元件時所得之有利效 果。但孩種配置係需更大之徑向安裝空間。 置中疋件係可爲-獨立组件或爲抽承殼或㈣套筒之— 使用其中之'時，係會衝擊製造成本與精確 對該二部份環形空隙之特別希望係向外密封，這樣，擠 壓油膜減震器係相對地低滑油消耗。減震功能係 密封元件。 … 圖式簡單説明 對本發明及其連帶優點之完全瞭解係可藉參照下述詳細 説明與隨附之圖式即會立即明瞭，諸圖式係利用供一 燃氣渦輪增壓機軸使用之頸軸承説明本發明之數 ·： 其中圖式係包括： j 圖1係頸軸承區域之縱截面； 圖2係軸承殼沿圖1中線段π_π截取之截面； 圖3係根據圖1所示之第二實例； 圖4係根據圖1所示之第三實例； 圖5係根據圖1所示之第四實例； 圖6係根據圖2所示之另一實例。 最佳實例説明 ‘ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐)
A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5) 參閱諸圖式知，其中相同之參考號碼係指示相同或對應 組件，工作媒體之流向係以箭頭指示，及圖式係僅示出瞭 解本發明用之主要元件（例如，廢氣燃氣渦輪增壓機之壓縮 器及滿輪即未示出）’廢氣燃氣渦輪増壓機主一 有壓縮葉輪之轉子，一渦輪，及一共用軸丨以及包括壓縮器 外殼，一渦輪殼及軸承殼2分別配置壓縮器與渦輪之末端。 配置於壓縮器與渦輪末端之軸丨軸承係具有頸軸承3，哕 軸承主要係包括一軸承套筒4，一貫通軸承套筒之供油 <孔5 ，一軸承墊片6及在每一外殼中之一軸承空隙7。頸軸承3 係各連接至一配置在軸承殼2中之供潤滑油9用的供油孔8 。頸軸承3之部份縱向段係配置於廢氣燃氣滿輪增壓機之壓 縮機上，如圖1所示。 轴承殼2係包括一第一軸承殼部份1〇，該部份係接納供 油孔8，及一第二軸承殼部份n ’其構型係如一外殼之甚 。擠壓油膜減震器12，其構型如一環形空隙，係配置於： 承殼2與轴承套筒4之間。環形空隙12係在其軸向區域中藉 一置中tc件13分成二部份環形空隙14，15，該置中元件 13係大約配置於以徑向向外方式結合於第_部份環形空隙 14《該第一軸承部份10與以徑向向外方式結合於該第二部 份《空隙15之該外般蓋Η的中間。—螺紋孔㈣配置於 该弟：軸承邵份10中及一對應螺紋孔16之孔17係配置於該 外殼蓋11中，該孔17係接納—對應連接縣18，供可拆夕; 殼蓋1 1使用。 在第一實例中，置中元件1 3係包括—外環i 9 内環20 -------'--------裝 *--------訂 i an ϋ *1 n I (請先閱讀背面之注意事寫本頁) 8- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -------B7_— 五、發明說明（6) 及三彎曲桿21 ;各彎曲桿21皆具有桿端22 , 23永久地連 接於外環19及内環20 ;以及各彎曲桿係藉—圓周槽缝24( 見圖2 )以徑向方向自外環及内環i 9，2 0分開。彎曲桿2 j係 具有一全長皆均勻之厚度。寶曲桿21之捍端22，23係可具 有方便之構型，這樣，其即在與連接之外環或内環19，2〇 方向具有連續之厚度（未示出）。 置中元件13之製造係可由放電加工機床替代—件式工作 件。已知之圓周槽缝24具有相對之較大槽縫寬，該置中元 件1 3係也可方便以精密鑄造法製造，對某些實例變化而言 ’置中元件當然係也可以對環形空隙1 2偏心之方式配置， 這樣，二部份環形空隙！ 4，；! 5即具有—不同之軸向範圍。 使用不同數量彎曲桿2 1係也可行。同樣係可配置複數置中 兀件1 3，使之彼此軸向鄰近或使用一軸向分割之置中元件 13(未示出）。 如圖1所示’置中元件丨3係一獨立組件。爲组合之故， 軸承套筒4係具有三不同之外徑，這樣，所界定之一接納區 域26係具有一止動25，供置中元件13之用。於軸承套筒4 组合疋前，環形置中元件丨3係壓緊於具有止動2 5之接納區 域26之上’故爲負連接。置中元件13以及抽承套筒4係而 後壓入第一轴承殼部份1〇之中及最後係扣緊於外殼蓋"之 上。轴承套筒4係也可具有一均勻—致之外徑，於此，置中 元件1 3係可正扣緊。 於廢氣燃氣渦輪增壓機操作時，安裝於該增壓機之軸1及 頭轴承3係易受特殊操作情況之不同對應軸向與徑向力量。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） I I I I II I Ί |[ I I ^ — ^iml — 11^ (請先閱讀背面之注意事寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7) 此外，徑向轉子震動改變發生時之補償係由擠壓油膜減震 器12提供。在此過程中，具有線性彈簧特性及以徑向方向 成—件式構型之置中元件13係使軸承套筒4以及擠壓油膜 減震器12置中。以此方式，軸承套筒4與第一軸承殼部份 1 〇或軸承殼部份1 1間之接觸即可避免。就置中元件1 3之功 能而1：，其係特別重要，因軸承套筒4與置中元件丨3内環 2 0之間係不會發生任何種類之相對運動。所產生之力量係 由可在軸向與徑向一定範圍内自由運動之彎曲桿2丨吸收。 雖軸承殼2及置中元件丨3之外環丨9係定置，而軸i ,軸承套 筒4及置中元件丨3之内環係能適於廢氣燃氣渦輪增壓機之 特別操作情況，即該等组件能依需求位移。因置中元件1 3 配置在環形空隙12之中間，故軸承套筒4在徑向負荷下之 傾斜係可防止。 潤滑油9之供應至擠壓油膜減震器丨2，即供應至第一及 第一部份環形空隙1 4，1 5，係經連接於一滑油容器（未示 出）又供油孔8。爲此目的，供油孔8係終止其徑向内端於環 形溝槽2 7中，該溝槽係具有一開口 2 8引向置中元件丨3之— 軸向溝槽29。該軸向溝槽29係配置在内環2〇之每一 f曲桿 21内桿端23區域中。其結果係潤滑油9係經軸向溝槽29達 擠壓油膜減震器12。最後，軸向溝槽29係也經穿過軸承套 筒4及軸承墊片6連接至軸承空隙7，這樣，當滑油供應至 頸軸承3時，同供應至該等组件。 在第一實例中，置中元件1 3係一體成形於殼蓋丨丨之中（ 圖3 )。就功能而言係與第一實例相同，而且更進一步使組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨） -------：-------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8) 合簡化。置中元件1 3係也可爲第一軸承殼部份1 〇軸承套筒 4組件之一（未示出）。在此情況中，組合係藉結合各组 式執行。 根據第三實例’第一軸承殼部份丨〇及殼蓋n，面者係料 向重疊於軸承套筒4，以及在兩側各形成一對應軸承套筒4 肩邵32 ’ 33之精確安裝殼肩部30，31(圖4)。以此方式， 兩部份環形空隙14，15係各外側密封，這樣，擠壓油膜減 震器1 2即不會連續漏潤滑油9至在頸軸承3外側之抽1區域 中。以此方式，擠壓油膜減震器12之功能係會穩定及用於 減震之滑油量即可減少’但仍能保持置中元件13之操作原 理。 在第四實例中，環形密封元件34，35係分別配置卡第— 及第一邵份環形空隙14，15中（圖5)。兩環形密封元件34，35 基本上係擔負與殼肩部3 0，31在前述實例中相同之功能。 在更進一步之實例中，置中元件係包括—外環3 6，一内 環37及一萬向環38。圓周槽縫39，4〇係分別配置於萬向 環38與外環36及萬向環38與内環37之間。萬向環38係藉 分別插份圓周槽縫3 9，4 0之二内幅板及二外幅板4丨， 連接至内環3 7及外環3 6(圖6)。該另一種解決方式係與第 一實例所述具有相同效果及可特別應用於需増加置中^件 之軸向強度之時。 依照前述，本發明顯然係可修改與變化。因此必須瞭解 ，在申請專利範圍内，本發明係可作除前述說明以外之實 作0 ' 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2扣X 297公釐） ΙΙΙΙΙ — I^Ihll — * I I I I I I I ^ ·11111111 c請先閱讀背面之注意事填寫本頁〕 -11 - A7 B7 (請先閱讀背面之注意事f填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'衣 五、發明說明（9) 1. 軸 2. 軸承殼 3. 頸軸承 4. 軸承套筒 5. 供油孔 6. 轴承替片 7. 軸承空隙 8. 供油孔 9. 潤滑油 1 0 .第一軸承殼部份 1 1 .第二軸承殼部份 1 2 .擠膜減震器環形空隙 1 3 .中心元件 1 4 .第一部份環形空隙 1 5 .第二部份環形空隙 16. 螺纹孔 17. 孔 18. 連接螺栓 19. 外環 2 0.内環 2 1.彎桿 參考號碼表 22. 連接至19之桿端 23. 連接至20之桿端 24. 圓周槽縫 2 5 .止動 2 6.接納區 2 7 .環形溝槽 2 8 .開口 2 9 .軸向溝槽 3 0 . 1 0之殼肩部 3 1 . 1 1之殼肩部 3 2 . 4之殼肩部 3 3 . 4之殼肩部 3 4 .密封元件 3 5 .密封元件 3 6.外環 3 7.内環 3 8 ·萬向環 3 9 .圓周槽縫 4 0 .圓周槽缝 4 1 .輻板 42.輻板 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）