CN109751255B - 一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机，涉及离心压缩机设计技术领域，包括外壳，还包括：径向轴承，固定设置于所述外壳内，所述径向轴承的内圈设有凸台A和波箔A，所述波箔A设置在凸台A的两侧，所述波箔A的上方设有顶箔A，所述凸台A的高度低于所述顶箔A的工作面高度，所述凸台A上设有贯穿径向轴承的通孔A，所述外壳上设有与通孔A相对应的供气通道；定子，设置于所述外壳内；以及转子，旋转设置于所述径向轴承内，与所述定子相对应。本发明的有益效果是，通过静动压轴承的配合使用，可以降低动压轴承顶箔和旋转轴之间在启动过程和变负荷过程中的摩擦磨损，提高压缩机使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及离心压缩机设计技术领域，特别是一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机。
背景技术
离心压缩机需要高速实现其高速和其小型化，油润滑的滚动轴承和滑动轴承不能高速运行，是压缩机高速化的主要技术瓶颈。气体轴承具有高速稳定运行的特点，是压缩机实现高速化的核心技术。
近年来，气体轴承技术逐渐开始应用到离心压缩机中。气体轴承有静压气体轴承和动压气体轴承两种。静压气体轴承启停过程平稳、承载能力大，但其高速下的稳定性差（气锤）、需要稳定的外部供气；动压气体轴承具有高速工况下的高稳定性、不需要外部供气，但其启停过程会对轴承表面造成损伤，有一定的启停次数限制，影响压缩机的使用。
现有静压气体轴承需要外部供高压气体，配套设备复杂、成本高，并且启停过程存在碰磨现象，对轴承的材料的摩擦磨损性能要求高、且最终影响轴承寿命。
发明内容
本发明的目的是增加气体静压轴承，减少轴承摩擦、提高轴承寿命，设计了一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机，包括外壳，还包括：径向轴承，固定设置于所述外壳内，所述径向轴承的内圈设有凸台A和波箔A，所述波箔A设置在凸台A的两侧，所述波箔A的上方设有顶箔A，所述凸台A的高度低于所述顶箔A的工作面高度，所述凸台A的表面涂有润滑层，所述凸台A上设有贯穿径向轴承的通孔A，所述通孔A的外侧设有沉头孔，所述外壳上设有与通孔A相对应的供气通道；定子，设置于所述外壳内；以及转子，旋转设置于所述径向轴承内，与所述定子相对应；再进一步的，还包括止推盘，设置于所述转子上；一对止推轴承，设置于所述外壳内，位于所述止推盘的两侧，所述止推轴承的相对一侧设有凸台B和波箔B，所述凸台B和波箔B沿着所述止推轴承径向设置，所述波箔B设置在凸台B的两侧，所述波箔B的上方设有顶箔B，所述凸台B的高度低于所述顶箔B的工作面高度；所述止推轴承的侧面设有通道B，所述凸台B上设有与通道B连通的通孔B，所述外壳上设有与通道B相通的供气通道。
进一步的，所述凸台A的数量是两个，所述波箔A的数量是三个。
进一步的，所述径向轴承的数量是两个，分别设置在转子的两端。
再进一步的，所述外壳包括依次设置的壳体、第一支架、机壳、第二支架和盖板，所述径向轴承设置在第一支架上，所述定子固定设置于所述机壳上，所述第一支架和第二支架上设有供气通道。
更进一步的，所述凸台B的数量是八个，所述波箔B的数量是八个。
更进一步的，所述凸台B的表面涂有润滑层。
更进一步的，所述止推轴承的侧面设有环形槽。
更进一步的，所述止推轴承设置在盖板和第二支架之间，所述第二支架上设有供气通道。
本发明的有益效果是：通过静动压轴承的配合使用，可以降低动压轴承顶箔和旋转轴之间在启动过程和变负荷过程中的摩擦磨损，提高压缩机使用寿命；通过两种轴承的同时使用，可以有效提高轴承工作面的压力，从而提高轴承承载能力；通过静动压轴承的混合使用，在压缩机起动过程使用静压轴承，当压缩机稳定运行后切换为动压轴承运行，兼顾了两种轴承的各自优点，提高压缩机的整体性能。
附图说明
图1是本申请中压缩机的结构示意图；
图2是本申请中径向轴承的结构示意图；
图3是图2中A处的局部放大示意图；
图4是径向轴承的剖视结构示意图；
图5是本申请中止推盘的结构示意图；
图6是图5的主视结构示意图；
图7是图6的左视结构示意图；
图8是图6中B-B处的剖视结构示意图；
图9是图7中C处的局部放大示意图。
以上各图中，1、外壳；10、供气通道；11、壳体；12、第一支架；13、机壳；14、第二支架；15、盖板；2、径向轴承；21、凸台A；22、波箔A；23、顶箔A；24、通孔A；3、定子；4、转子；5、止推盘；6、止推轴承；61、凸台B；62、波箔B；63、顶箔B；64、通道B；65、通孔B。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机，如图1至图9所示，包括外壳1，径向轴承2，定子3和转子4。
如图2至图4所示，径向轴承2固定设置在外壳1内，径向轴承2的数量是两个，径向轴承2分别设置在转子4的两端。径向轴承2的内圈设有凸台A21和波箔A22，波箔A22设置在凸台A21的两侧，波箔A22的上方设有顶箔A23，凸台A21的高度低于顶箔A23的工作面高度，避免在正常工作时，凸台A21与转子4的轴发生接触。凸台A21上设有贯穿径向轴承2的通孔A24，外壳1上设有与通孔A24相对应的供气通道10，可从供气通道10经通孔A24向外壳1内注入气体或液体。为方便使用，可在通孔A24的外侧设有沉头孔。图中，凸台A21的数量是两个，波箔A22的数量是三个，增大气体或液体的输入速率。优选的，在凸台A21和顶箔A23的表面涂有润滑层，避免接触摩擦时的表面破坏。
如图1所示，定子3设置在外壳1内。转子4旋转设置在径向轴承2内，转子4与定子3相对应。
外壳1主要用于安装用。关于外壳1的结构，本申请提供了一种设计方案，外壳1包括依次设置的壳体11、第一支架12、机壳13、第二支架14和盖板15。径向轴承2设置在第一支架12上，定子3固定设置于机壳13上，第一支架12和第二支架14上设有供气通道10。
如图1、图5至图9所示，止推盘5设置在转子4上，用于提供转子4的轴向力。一对止推轴承6设置在外壳1内，两个止推轴承6分别位于止推盘5的两侧。止推轴承6的相对一侧设有凸台B61和波箔B62，凸台B61和波箔B62沿着止推轴承6径向设置，波箔B62设置在凸台B61的两侧，波箔B62的上方设有顶箔B63，凸台B61的高度低于顶箔B63的工作面高度，避免在正常工作时，凸台B61与止推盘5的侧面发生接触。止推轴承6的侧面设有通道B64，凸台B61上设有与通道B64连通的通孔B65，外壳1上设有与通道B64相通的供气通道10，可从供气通道10经通道B64和通孔B65向外壳1内注入气体或液体。为方便使用，可在止推轴承6的侧面设有环形槽，通孔B65设置在环形槽内。图中，凸台B61的数量是八个，波箔B62的数量是八个，增大气体或液体的输入速率。优选的，在凸台B61和顶箔B63的表面涂有润滑层，避免接触摩擦时的表面破坏。止推轴承6设置在盖板15和第二支架14之间，第二支架14上设有供气通道10。
当压缩机启动前，先通过外部供气装置向压缩机的供气通道10供应高压气体或液体，高压的气体或液体通过设置在凸台A21上的通孔A24进入转子4和径向轴承2的间隙，从而使转子4悬浮于径向轴承2内。然后启动压缩机，随着悬浮转子4的转速逐渐提高，其动压效应逐渐显现，当转子4可以由径向轴承2产生的力浮起时，该压缩机起动过程为静压轴承。切断外部高压供气体或液体，使压缩机在仅有气体动压轴承的状态下稳定工作，即压缩机稳定运行后切换为动压轴承运行。
当压缩机负荷增大，动压轴承不能满足压缩机稳定工作需要时，可以通过向径向轴承2供气来提高轴承的负荷能力。当压缩机需要停机时，先开通外部高压气体或液体通道，保证轴承具有足够的承载能力，再逐渐将压缩机转速降低至停止，此过程中静压气体轴承发挥主要作用，起到保护动压轴承的目的。
当压缩机轴向载荷增大时，通过外部供气装置向供气通道10供应高压气体或液体，高压的气体或液体通过通道B64和通孔B65进入到止推盘5和止推轴承6的间隙，从而平衡压缩机的轴载荷。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机，包括外壳（1），其特征在于，还包括：
径向轴承（2），固定设置于所述外壳（1）内，所述径向轴承（2）的内圈设有凸台A（21）和波箔A（22），所述波箔A（22）设置在凸台A（21）的两侧，所述波箔A（22）的上方设有顶箔A（23），所述凸台A（21）的高度低于所述顶箔A（23）的工作面高度，所述凸台A（21）的表面涂有润滑层，所述凸台A（21）上设有贯穿径向轴承（2）的通孔A（24），所述通孔A（24）的外侧设有沉头孔，所述外壳（1）上设有与通孔A（24）相对应的供气通道（10）；
定子（3），设置于所述外壳（1）内；以及
转子（4），旋转设置于所述径向轴承（2）内，与所述定子（3）相对应；所述转子（4）上设有止推盘（5）；
所述外壳（1）内设置有一对止推轴承（6），两个所述止推轴承（6）分别位于所述止推盘（5）的两侧；所述止推轴承（6）的相对一侧设有设有凸台B（61）和波箔B（62），所述波箔B（62）的上方设有顶箔B（63）；所述止推轴承（6）的侧面设有通道B（64），所述凸台B（61）上设有与所述通道B（64）相连通的通孔B（65），所述外壳（1）上还设有与所述通道B（64）相连通的所述供气通道（10）。
2.根据权利要求1所述的一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机，其特征在于，所述凸台A（21）的数量是两个，所述波箔A（22）的数量是三个。
3.根据权利要求1所述的一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机，其特征在于，所述径向轴承（2）的数量是两个，分别设置在转子（4）的两端。
4.根据权利要求1所述的一种使用静动压混合径向气体轴承的离心压缩机，其特征在于，所述外壳（1）包括依次设置的壳体（11）、第一支架（12）、机壳（13）、第二支架（14）和盖板（15），所述径向轴承（2）设置第一支架（12）上，所述定子（3）固定设置于所述机壳（13）上，所述第一支架（12）和第二支架（14）上设有供气通道（10）。
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