CN112901290A - 轴颈和推力气体轴承 - Google Patents

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克劳斯·布朗
李蔚
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曼尼什·兰布豪·索拉特
王庆禹
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Abstract

轴承包括附接至轴颈轴承的推力气体轴承和在推力气体轴承和轴颈轴承中的至少一个的表面中限定的两个或更多个收敛‑发散孔口。收敛‑发散孔口将至少一种加压气体供应到轴承的内部。流体动力提升凹槽设置在推力气体轴承和轴颈轴承的表面上，并提供改进的承载能力和密封能力。对加压气体的比率的控制提供了附加的密封能力和减少的泄漏。金属网阻尼器提供气体轴承的增加的阻尼。

Description

轴颈和推力气体轴承
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月3日提交的第62/942,817号美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开总体涉及推力和轴颈轴承，更具体地，涉及具有收敛-发散孔口几何形状的连接的轴颈和推力气体轴承，以及与轴承一起操作的涡轮机。
背景技术
诸如离心流压缩机、轴向流压缩机和涡轮的涡轮机可用在各种工业中。特别地，离心流压缩机和涡轮在发电站、喷气发动机应用、燃气轮机和汽车应用中具有广泛的用途。离心流压缩机和涡轮也常用于大规模工业应用，诸如用于炼油工业的空气分离设备和热气膨胀机。离心式压缩机进一步用于大规模工业应用，诸如炼油厂和化工厂。
参照图1，示出了根据常规设计的多级离心流涡轮机10。在一些应用中，可使用单级。在其它应用中，可利用多级。这种涡轮机10通常包括由一对轴承40支承在壳体30内的轴20。图1中所示的涡轮机10包括多个级，以逐渐增加工作流体的压力。每一级沿涡轮机10的纵向轴线连续布置，并且所有级可具有或可不具有以相同原理操作的类似部件。
继续参照图1，叶轮50包括周向布置并附接至叶轮毂70的多个旋转刀片60，叶轮毂70又附接至轴20。刀片60可任选地附接至盖65。多个叶轮50可沿着轴20的轴向长度以多个级间隔开。旋转刀片60固定地联接至叶轮毂70，使得旋转刀片60与叶轮毂70一起随着轴20的旋转而旋转。旋转刀片60在多个固定叶片或定子80的下游旋转，所述固定叶片或定子80附接至固定管状壳体。诸如气体混合物的工作流体沿轴20的径向方向进入和离开涡轮机10。旋转刀片60使用机械动力相对于定子80旋转，该机械动力传递到流体。在离心式压缩机中，叶轮50内的旋转刀片60之间的横截面积从入口端到排放端减小，使得工作流体在通过叶轮50时被压缩。
参照图2，诸如气体混合物的工作流体从涡轮机10的入口端90移动到出口端100。设置在入口端90处的一排定子80将工作流体引导到涡轮机10的一排旋转刀片60中。定子80在壳体内延伸，用于将工作流体引导至旋转刀片60。定子80周向地间隔开，在围绕壳体周边的各个支柱之间具有大致相等的间隔。扩散器110设置在旋转刀片60的出口处，用于将过量的动能转换为从来自离开旋转刀片60的流体流的的压力上升。扩散器110可选地具有在壳体内延伸的多个扩散器叶片120。扩散器叶片120周向地间隔开，通常在各个扩散器叶片120之间围绕扩散器壳体的周边具有相等的间隔。在多级涡轮机10中，在流体压缩级的出口端100处设置有多个返回通道叶片125，用于将工作流体引导至下一连续级的旋转刀片60。在这样的实施方式中，返回通道叶片125提供来自涡轮机10的第一级的定子80的功能。多级涡轮机10中的最后一个叶轮通常仅具有扩散器，该扩散器可设置有或不设置扩散器叶片120。最后的扩散器将工作流体流引导至具有用于连接至排放管的出口凸缘的排放壳体(蜗壳)。如图2中所示，在单级实施方式中，涡轮机10包括位于入口端90处的定子80和位于出口端100处的扩散器110。
在涡轮机械应用中，轴承的目的是以最小的摩擦可靠地支承旋转转子，并为低振动提供必要的刚度和阻尼特性。为此目的，用于涡轮机械的绝大多数轴承会使用油。气体轴承是这样的轴承，其中气体而不是油是工作流体，以实现转子与轴承表面之间的这种分离。这消除了对油润滑的需要。
数十年来，在涡轮机械工业中已经对各种设计的气体轴承进行了研究。涡轮机械利用轴颈轴承和推力气体轴承。通常在涡轮机械中，推力气体轴承和轴颈轴承彼此分离。气体轴承由于清洁度、没有润滑剂循环***而具有的较宽的允许温度范围以及潜在的较低成本和维护而特别受到涡轮机械的特别关注。典型的气体润滑轴承可以是流体动力轴承或流体静压轴承。
诸如箔轴承的流体动力气体轴承是依靠旋转轴颈的相对高的速度在轴和轴承面之间拉动和压缩空气以在表面之间产生分离的轴承。然而，需要相对较高的表面速度和/或轴颈直径以产生用于许多重型涡轮机械应用的承载能力。另外，转子不能以较低的速度由流体动力装置支承，这可导致在起动和停机期间因接触而导致有限的轴承寿命。
另一方面，流体静压轴承被外部加压。在流体静压轴承中，工作流体在轴承外部加压(通常通过单独的压缩机或泵)，并输送到轴与轴承面之间的空间。在足够的供给压力下，供给气体可在所有速度下(甚至当静止时)将转子支承在薄气膜上。与传统的油膜轴承相比，相较于油润滑剂较低的气体粘度允许接近无摩擦的旋转。气体可从轴承逸出，导致供给气体的泄漏。
与流体动力轴承相比，流体静压轴承还具有用于横穿转子轴承***的横向固有频率的减小的阻尼。具有金属网背衬的流体动力轴承已经显示出增加流体动力轴承的阻尼特性。
流体静压气体轴承中的加压气流通常受到限制。该限制是指限制从供给源到间隙的空气流的动作。通过这样做，在间隙后面产生了储备压力。当载荷在一个孔口处增加时，间隙将减小。因为存在储备压力，所以加载孔口处的压力可增加以补偿该附加载荷。这种限制和补偿提供了流体静压气体轴承的刚度。
发明内容
根据本公开的示例，提供了用于涡轮机的改进的轴承。与现有技术相比，改进的轴承可配置成减少通过轴承的空气泄漏，降低轴承的占地面积量，增加轴承中的间隙压力，和/或增加轴承的阻尼特性。
根据本公开的另一示例，提供了一种轴承，其解决了上述改进中的每一个，组成成单个轴承。根据该示例，轴承可由附接至轴颈轴承的推力气体轴承制成。以这种方式组合推力轴承和轴颈轴承导致组合轴承的较小的占地面积。
根据本公开的具体示例，提供了一种轴承。该轴承包括附装至轴颈轴承的推力气体轴承；以及包括在推力气体轴承和轴颈轴承中的至少一个的表面中限定的两个或更多个收敛-发散孔口。收敛-发散孔口将至少一种加压气体供应到轴承的内部。
该至少一种加压气体可包括处理气体。
收敛-发散孔口可各自包括喉部，每个孔口均配置成使得在孔口的喉部中的至少一种加压气体的流具有马赫数1的速度，并且使得该至少一种加压气体的流超过喉部，以具有超音速速度。
推力气体轴承可包括在推力气体轴承表面上的流体动力提升凹槽，流体动力提升凹槽配置成产生气体密封。
推力气体轴承可配置成容纳至少一种加压气体的流体静压注入，以在推力气体轴承内形成气体密封。
轴颈轴承的内表面的边缘可包括限定在其中的多个凹槽，所述凹槽具有在轴颈轴承的边缘处产生高压区域的几何形状。
收敛-发散孔口可包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口。至少一种加压气体可包括通过至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体。当处理气体具有比清洁空气气体更高的压力时，处理气体防止清洁空气气体泄漏到轴承中。
收敛-发散孔口可包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口。至少一种加压气体可包括通过至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体。当清洁空气气体具有比处理气体更高的压力时，清洁空气气体防止处理气体从轴承中泄漏出来。
收敛-发散孔口可包括至少一个内侧孔口、至少一个外侧孔口和位于至少一个内侧孔口与至少一个外侧孔口之间的至少一个密封气体孔口。至少一种加压气体可包括通过至少一个内侧孔口供应的处理气体、通过至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体和通过至少一个密封气体孔口供应的密封气体。当密封气体具有比处理气体和清洁空气气体更高的压力时，密封气体防止处理气体从轴承中泄漏出来。
金属网阻尼器可设置在轴承的外表面上。
根据本公开的具体示例，提供了一种涡轮机。该涡轮机包括：具有沿着壳体的纵向轴线的入口端和出口端的壳体，其中，出口端与入口端相对；轴，其设置在壳体内，该轴从壳体的入口端延伸至出口端；至少一个转子，其从轴径向向外延伸；以及至少一个轴承。轴承包括附装至轴颈轴承的推力气体轴承，以及在推力气体轴承和轴颈轴承中的至少一个的表面中限定的两个或更多个收敛-发散孔口。收敛-发散孔口将至少一种加压气体供应到轴承的内部。转子封装在推力气体轴承内。该轴至少部分地封装在该轴颈轴承内。
该至少一种加压气体可包括处理气体。
收敛-发散孔口可各自包括喉部，每个孔口均配置成使得在孔口的喉部中的至少一种加压气体的流具有马赫数1的速度，以及使得该至少一种加压气体的流超过喉部，以具有超音速速度。
推力气体轴承可包括在推力气体轴承表面上的流体动力提升凹槽，流体动力提升凹槽配置成产生气体密封。
推力气体轴承可配置成容纳至少一种加压气体的流体静压注入，以在推力气体轴承内形成气体密封。
轴颈轴承的内表面的边缘可包括限定在其中的多个凹槽，凹槽具有在轴颈轴承的边缘处产生高压区域的几何形状。
收敛-发散孔口可包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口。至少一种加压气体可包括通过至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体。当处理气体具有比清洁空气气体更高的压力时，处理气体防止清洁空气气体泄漏到轴承中。
收敛-发散孔口可包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口。至少一种加压气体可包括通过至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体。当清洁空气气体具有比处理气体更高的压力时，清洁空气气体防止处理气体从轴承中泄漏出来。
收敛-发散孔口可包括至少一个内侧孔口、至少一个外侧孔口和位于至少一个内侧孔口与至少一个外侧孔口之间的至少一个密封气体孔口。至少一种加压气体可包括通过至少一个内侧孔口供应的处理气体、通过至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体和通过至少一个密封气体孔口供应的密封气体。当密封气体具有比处理气体和清洁空气气体更高的压力时，密封气体防止处理气体从轴承中泄漏出来。
金属网阻尼器可设置在轴承的外表面上。
涡轮机还可包括设置在轴承外表面上的金属网阻尼器。
现在将在以下编号的条款中描述进一步优选的和非限制性的实施方式或方面。
条款1：一种轴承，包括：附接至轴颈轴承的推力气体轴承；以及在所述推力气体轴承和所述轴颈轴承中的至少一个的表面中限定的两个或更多个收敛-发散孔口，其中，所述收敛-发散孔口将至少一种加压气体供应到所述轴承的内部。
条款2：根据条款1所述的轴承，其中，所述至少一种加压气体包括处理气体。
条款3：根据条款1或条款2所述的轴承，其中，所述收敛-发散孔口各自包括喉部，每个孔口均配置成使得所述孔口的喉部中的至少一种加压气体的流具有马赫数1的速度，以及使得所述至少一种加压气体的流超过所述喉部，以具有超音速速度。
条款4：根据条款1-3中任一项所述的轴承，其中，所述推力气体轴承包括在所述推力气体轴承的表面上的流体动力提升凹槽，所述流体动力提升凹槽配置成产生气体密封。
条款5：根据条款1-4中任一项所述的轴承，其中，所述推力气体轴承配置成容纳所述至少一种加压气体的流体静压注入，以在所述推力气体轴承内形成气体密封。
条款6：根据条款1-5中任一项所述的轴承，其中，所述轴颈轴承的内表面的边缘包括限定在其中的多个凹槽，所述凹槽具有在所述轴颈轴承的边缘处产生高压区域的几何形状。
条款7：根据条款1-6中任一项所述的轴承，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体，以及其中，当所述处理气体具有比所述清洁空气气体更高的压力时，所述处理气体防止所述清洁空气气体泄漏到所述轴承中。
条款8：根据条款1-7中任一项所述的轴承，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体，以及其中，当所述清洁空气气体具有比所述处理气体更高的压力时，所述清洁空气气体防止所述处理气体从所述轴承中泄漏出来。
条款9：根据条款1-8中任一项所述的轴承，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口、至少一个外侧孔口和位于所述至少一个内侧孔口和所述至少一个外侧孔口之间的至少一个密封气体孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体、通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体和通过所述至少一个密封气体孔口供应的密封气体，以及其中，当所述密封气体具有比所述处理气体和所述清洁空气气体更高的压力时，所述密封气体防止所述处理气体从所述轴承中泄漏出来。
条款10：根据条款1-9中任一项所述的轴承，其中，金属网阻尼器设置在所述轴承的外表面上。
条款11：一种涡轮机，包括：具有沿着壳体的纵向轴线的入口端和出口端的壳体，所述出口端与所述入口端相对；轴，其设置在所述壳体内，所述轴从所述壳体的所述入口端延伸至所述出口端；至少一个转子，其从所述轴径向向外延伸；以及至少一个轴承，所述至少一个轴承包括：附接至轴颈轴承的推力气体轴承；以及在所述推力气体轴承和所述轴颈轴承中的至少一个的表面中限定的两个或更多个收敛-发散孔口，其中，所述收敛-发散孔口将至少一种加压气体供应到轴承的内部，其中，转子封装在所述推力气体轴承内，以及其中，所述轴至少部分地封装在所述轴颈轴承内。
条款12：根据条款11所述的涡轮机，其中，所述至少一种加压气体包括处理气体。
条款13：根据条款11或条款12所述的涡轮机，其中，所述收敛-发散孔口口各自包括喉部，每个孔口均配置成使所述孔口的喉部中的至少一种加压气体的流具有马赫数1的速度，以及使所述至少一种加压气体的流超过所述喉部，以具有超音速速度。
条款14：根据条款11-13中任一项所述的涡轮机，其中，所述推力气体轴承包括在所述推力气体轴承的表面上的流体动力提升凹槽，所述流体动力提升凹槽配置成产生气体密封。
条款15：根据条款11-14中任一项所述的涡轮机，其中，所述推力气体轴承配置成容纳所述至少一种加压气体的流体静压注入，以在所述推力气体轴承内形成气体密封。
条款16：根据条款11-15中任一项所述的涡轮机，其中，所述轴颈轴承的内表面的边缘包括限定在其中的多个凹槽，所述凹槽具有在所述轴颈轴承的边缘处产生高压区域的几何形状。
条款17：根据条款11-16中任一项所述的涡轮机，其中，所述收敛-发散孔口口包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体，以及其中，当所述处理气体具有比所述清洁空气气体更高的压力时，所述处理气体防止所述清洁空气气体泄漏到轴承中。
条款18：根据条款11-17中任一项所述的涡轮机，其中，所述收敛-发散孔口口包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体，以及其中，当所述清洁空气气体具有比所述处理气体更高的压力时，所述清洁空气气体防止所述处理气体从轴承中泄漏出来。
条款19：根据条款11-18中任一项所述的涡轮机，其中，所述收敛-发散孔口口包括至少一个内侧孔口、至少一个外侧孔口和位于所述至少一个内侧孔口与所述至少一个外侧孔口之间的至少一个密封气体孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体、通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体和通过所述至少一个密封气体孔口供应的密封气体，以及其中，当所述密封气体具有比所述处理气体和所述清洁空气气体更高的压力时，所述密封气体防止所述处理气体从所述轴承中泄漏出来。
条款20：根据条款11-19中任一项所述的涡轮机，还包括设置在所述轴承的外表面上的金属网阻尼器。
本发明的这些和其它特征和特性，以及结构的相关元件的操作方法和功能，以及部件的组合和制造的经济性，通过考虑下面的描述并参考附图将变得更加显而易见，所有附图形成本说明书的一部分，其中，在各个附图中相同的附图标记表示相应的部件。然而，应当清楚地理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的，而不是旨在作为对本发明的限制的定义。如本说明书和权利要求书中所使用的单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确规定。
附图说明
图1是根据现有技术示例的多级离心流涡轮机的局部剖开立体；
图2是图1中所示涡轮机的一级的示意性剖视图；
图3是根据本公开的示例的轴颈和推力气体轴承的剖视图；
图4是图3的轴颈和推力气体轴承中的收敛-发散孔口的几何形状的剖视图；
图5A是图3的轴颈和推力气体轴承中的孔口空气流动方向的剖视图，其具有较高的清洁空气压力；
图5B是图3的轴颈和推力气体轴承中的孔口空气流动方向的剖视图，其具有较高的处理气体压力；以及
图5C是图3的轴颈和推力气体轴承中的孔口空气流动方向的剖视图，其具有较高的密封气体压力。
具体实施方式
出于下文的描述的目的，术语“端部”、“上部”、“下部”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”及其派生词应与本发明在附图中的定向有关。然而，应当理解，本发明可设想各种可替换的变化和步骤顺序，除非明确地相反规定。还应当理解，附图中所示和以下说明书中所描述的具体设备和过程只是本发明的示例性实施方式或方面。因此，与本文所公开的实施方式或方面相关的特定尺寸和其它物理特性不应被视为限制。
参照图3和图4，示出了根据本公开的示例的轴承202。轴承202包括轴颈轴承222和推力气体轴承220。在轴承202的一个或多个表面中限定了具有收敛-发散几何形状的多个孔口240。轴承202的一个或多个表面设置有密封能力。
根据本公开的示例，提供了一种利用图3和图4中所示的轴承202的涡轮机。轴承202包含在涡轮机的壳体204内，其可以是与上面参照图1和图2描述的涡轮机10相同的类型或类似的类型。图3中示出了涡轮机的单级。除了轴承202之外，涡轮机还包括壳体204、轴210和至少一个转子208，壳体204具有沿着壳体204的纵向轴线的入口端和出口端，其中，出口端与入口端相对。如以上参照图1和图2所示的涡轮机10所描述的，轴210设置在壳体204内并且从壳体204的入口端延伸至出口端，至少一个转子208从轴210径向向外延伸。应当理解，图3中所示的轴承202和部件的结构可结合多级涡轮机使用，诸如多级离心流压缩机。多个轴承202可沿着轴210的轴向长度以多个级间隔开。
如图3和图4中所示，轴承202包括附接至轴颈轴承222的推力气体轴承220。推力气体轴承220对两个轴向方向上的载荷提供支承。推力气体轴承220可以是双作用推力气体轴承。推力气体轴承220可连接至轴颈轴承222的端部。根据示例，推力气体轴承220配置成在推力气体轴承220内产生或容纳一种或多种加压气体的流体静压注入，该流体静压注入可用于在推力气体轴承220内产生干气体密封。轴承202可通过将连接至转子208的轴210放置在轴承202内从而使得轴210至少部分地位于或封装在轴颈轴承222内并且转子208位于或封装在推力气体轴承220内来进行利用。根据示例，壳体204包围轴承202。
加压气体的流体静压注入产生围绕轴210和转子208的气膜212。根据示例，具有流体动力提升几何形状的凹槽230放置在轴颈轴承222的内表面224上。轴颈轴承内表面224上的凹槽230提高了加压气体的负载能力，从而导致维持轴210和转子208的载荷所需的气体减少。根据示例，注入轴承202的加压气体是压缩机的工作流体，称为处理气体。根据示例，通过多个孔口将多种加压气体注入轴承202中。这些气体可包括清洁空气气体或密封气体。
如图4中所示，在到达轴颈轴承内表面224之前，加压气流242可受到限制。在典型的流体静压气体轴承设计中，限流器通常设计成使得在间隙中可获得约50％的供给压力。根据示例，限流器可设计成允许间隙中超过50％的供给压力。根据示例，限流器可设计成允许间隙中小于50％的供给压力。根据示例，轴承设计可利用孔口240用于限制气流。孔口240可以具有收敛-发散设计。在收敛-发散喷嘴中，气流242进入收敛室246，其横截面积在喉部244处减小到最小。喉部244的尺寸设计成使得流被阻塞，例如，流是音速的(马赫数＝1)。在通过喉部244之后，流可在具有发散横截面积的室248中等熵地膨胀至超音速速度。与传统的矩形或圆形孔口设计相比，这增加了孔口出口处的流体速度。
因为转子208的表面所经受的动态压力与流体的速度平方成正比，所以对于给定的供给气体压力，使离开孔口的流体速度最大化，也使流体静压气体轴承的动态压力最大化，以及因此使载荷容量最大化。与简单的矩形或圆形孔口气体轴承相比，这种效果降低了所需的气流242压力。孔口240可位于沿着轴承202的表面的不同位置。根据示例，多个孔口240可沿着轴承202的表面设置在多个位置。根据具体示例，孔口240可位于推力气体轴承220的一个或多个表面中。根据另一具体示例，孔口240可位于轴颈轴承222的一个或多个表面中。根据另一具体示例，孔口240可位于推力气体轴承220和轴颈轴承222两者的一个或多个表面中。应当理解，孔口240可设计成具有与上述的收敛-发散设计不同的替代几何形状，这对于本领域的普通技术人员来说是合适的。
参照图3，根据本公开的示例，流体动力提升凹槽234设置在推力气体轴承220的内表面上。凹槽234配置成提供类似于干气体密封的密封能力。凹槽234的提升几何形状产生流体动力提升力，该流体动力提升力在工作速度下在推力气体轴承220与转子208之间产生高压间隙。这不仅降低了运行速度下的供给压力要求，而且增加了推力气体轴承220的密封能力。
根据示例，推力气体轴承220的密封能力可通过控制处理气体(压缩机中的工作流体)与清洁空气气体在不同孔口240处的压力比来提高。轴颈轴承222的密封能力也可通过控制处理气体与清洁空气气体在不同孔口240处的压力比来提高。根据示例，多个孔口240位于轴承202上，使得一个或多个孔口240指定为内侧孔口，以及一个或多个孔口240指定为外侧孔口。根据具体示例，轴承202包括一个内侧孔口、两个内侧孔口、三个内侧孔口或多于三个内侧孔口。根据另一具体示例，轴承202包括一个外侧孔口、两个外侧孔口、三个外侧孔口或多于三个外侧孔口。内侧孔口是指由处理气体供应的孔口。外侧孔口是指由清洁空气、密封气体或其它气体供应的孔口。外侧孔口可比内侧孔口更靠近轴承202的外侧边缘。孔口可以是收敛-发散孔口。除了本领域普通技术人员所发现的合适的收敛-发散孔口之外，这些孔口也可以是可选的孔口设计。
如图3中所示，可在轴颈轴承222的内表面224的边缘增加凹槽232，以用作密封件并减少泄漏。轴颈轴承边缘凹槽232布置成引导气体，使得将在轴颈轴承222的边缘处产生高压区域。在轴承边缘处的这种压力累积用作供给气体的缓冲器并减少泄漏。
根据示例，金属网阻尼器206设置在壳体204与推力气体轴承220和轴颈轴承222中的一个或两个之间，以改善轴承202的阻尼特性。金属网阻尼器206在穿越转子轴承***的横向固有频率时将向轴承202提供阻尼。金属网阻尼器206包含在壳体204内，壳体204包围轴承202和金属网阻尼器206。根据另一示例，壳体包围轴承202而不包括金属网阻尼器206。
参照图5A至图5C，示出了进入不同孔口的气体的压力控制的示例，以允许控制轴承502内的泄漏方向和量。图5A至图5C中所示的轴承502具有与以上参照图3至图4所述的轴承202相同或基本相似的构造。气体可通过至少一个外侧孔口504和至少一个内侧孔口506供应到轴承502中。气体可在旋转构件508与轴承502的内表面之间产生间隙，旋转构件508诸如为上面参照图3和图4描述的转子208或轴210。清洁空气气体510可通过至少一个外侧孔口504供应到轴承502中。处理气体520可通过至少一个内侧孔口506供应到轴承502中。如图5A中所示，清洁空气气体510的压力可高于处理气体520的压力。当清洁空气气体510的压力高于处理气体520的压力时，清洁空气气体510可防止处理气体520从轴承502泄漏到大气550中。
如图5B中所示，处理气体520的压力可高于清洁空气气体510的压力。当处理气体520的压力高于清洁空气气体510的压力时，处理气体520可防止清洁空气气体510泄漏到涡轮机560中。这可能导致所有清洁空气气体510泄漏到大气550中。根据示例，处理气体520的较高压力可防止清洁空气气体510越过至少一个内侧孔口506进一步泄漏到轴承中。
如图5C中所示，密封气体530可通过至少一个密封气体孔口500注入轴承502。该至少一个密封气体孔口500可位于至少一个外侧孔口504与至少一个内侧孔口506之间。密封气体530可以是不是清洁空气气体510或处理气体520的气体。密封气体530的注入可用于控制处理气体520和清洁空气气体510的泄漏。密封气体530可具有比清洁空气气体510和处理气体520更高的压力。当密封气体530具有比清洁空气气体510和处理气体520更高的压力时，密封气体530可防止处理气体520从轴承泄漏到大气550中。密封气体530还可防止清洁空气气体510泄漏到涡轮机560中。根据示例，密封气体530的较高压力可防止清洁空气气体510越过至少一个密封气体孔口500进一步泄漏到轴承502中。密封气体530可在清洁空气气体510与处理气体520之间产生屏障，保持清洁空气气体510与处理气体520分离。
应当理解，本发明可设想各种可替换的变型和步骤顺序，除非明确地相反规定。还应当理解，附图中所示和说明书中所描述的具体设备和过程仅仅是本发明的示例性实施方式或方面。尽管为了说明的目的，基于当前被认为是最实用和优选的实施方式或方面，已经详细描述了本发明，但是应当理解，这样的细节仅仅是为了该目的，并且本发明不限于所公开的实施方式或方面，而是相反，旨在覆盖在其精神和范围内的修改和等同布置。例如，应当理解，本发明预期在可能的程度上，任何实施方案或方面的一个或多个特征可与任何其它实施方案或方面的一个或多个特征组合。

Claims (20)

1.一种轴承，包括：
推力气体轴承，附接至轴颈轴承；以及
两个或更多个收敛-发散孔口，限定在所述推力气体轴承和所述轴颈轴承中的至少一个的表面中，
其中，所述收敛-发散孔口将至少一种加压气体供应至所述轴承的内部。
2.根据权利要求1所述的轴承，其中，所述至少一种加压气体包括处理气体。
3.根据权利要求1所述的轴承，其中，所述收敛-发散孔口各自包括喉部，每个孔口均配置成使得所述孔口的所述喉部中的至少一种加压气体的流具有马赫数1的速度，以及使得所述至少一种加压气体的流超过所述喉部，以具有超音速速度。
4.根据权利要求1所述的轴承，其中，所述推力气体轴承包括在所述推力气体轴承的表面上的流体动力提升凹槽，所述流体动力提升凹槽配置成产生气体密封。
5.根据权利要求1所述的轴承，其中，所述推力气体轴承配置成容纳所述至少一种加压气体的流体静压注入，以在所述推力气体轴承内形成气体密封。
6.根据权利要求1所述的轴承，其中，所述轴颈轴承的内表面的边缘包括限定在其中的多个凹槽，所述凹槽具有在所述轴颈轴承的边缘处产生高压区域的几何形状。
7.根据权利要求1所述的轴承，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体，以及
其中，当所述处理气体具有比所述清洁空气气体更高的压力时，所述处理气体防止所述清洁空气气体泄漏到所述轴承中。
8.根据权利要求1所述的轴承，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体，以及
其中，当所述清洁空气气体具有比所述处理气体更高的压力时，所述清洁空气气体防止所述处理气体从所述轴承中泄漏出来。
9.根据权利要求1所述的轴承，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口、至少一个外侧孔口和至少一个密封气体孔口，所述至少一个密封气体孔口位于所述至少一个内侧孔口与所述至少一个外侧孔口之间，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体、通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体、以及通过所述至少一个密封气体孔口供应的密封气体，以及
其中，当所述密封气体具有比所述处理气体和所述清洁空气气体更高的压力时，所述密封气体防止所述处理气体从所述轴承中泄漏出来。
10.根据权利要求1所述的轴承，其中，在所述轴承的外表面上设置有金属网阻尼器。
11.一种涡轮机，包括：
壳体，具有沿着所述壳体的纵向轴线的入口端和出口端，所述出口端与所述入口端相对；
轴，设置在所述壳体内，所述轴从所述壳体的所述入口端延伸至所述壳体的所述出口端；
至少一个转子，从所述轴径向向外延伸；以及
至少一个轴承，所述至少一个轴承包括：
推力气体轴承，附接至轴颈轴承；以及
两个或更多个收敛-发散孔口，限定在所述推力气体轴承和所述轴颈轴承中的至少一个的表面中，
其中，所述收敛-发散孔口将至少一种加压气体供应至所述轴承的内部，
其中，所述转子封装在所述推力气体轴承内，以及
其中，所述轴至少部分地封装在所述轴颈轴承内。
12.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述至少一种加压气体包括处理气体。
13.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述收敛-发散孔口各自包括喉部，每个孔口均配置成使得所述孔口的所述喉部中的至少一种加压气体的流具有马赫数1的速度，以及使得所述至少一种加压气体的流超过所述喉部，以具有超音速速度。
14.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述推力气体轴承包括在所述推力气体轴承的表面上的流体动力提升凹槽，所述流体动力提升凹槽配置成产生气体密封。
15.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述推力气体轴承配置成容纳所述至少一种加压气体的流体静压注入，以在所述推力气体轴承内形成气体密封。
16.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述轴颈轴承的内表面的边缘包括限定在其中的多个凹槽，所述凹槽具有在所述轴颈轴承的边缘处产生高压区域的几何形状。
17.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体，以及
其中，当所述处理气体具有比所述清洁空气气体更高的压力时，所述处理气体防止所述清洁空气气体泄漏到所述轴承中。
18.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口和至少一个外侧孔口，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体和通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体，以及
其中，当所述清洁空气气体具有比所述处理气体更高的压力时，所述清洁空气气体防止所述处理气体从所述轴承中泄漏出来。
19.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述收敛-发散孔口包括至少一个内侧孔口、至少一个外侧孔口和至少一个密封气体孔口，所述至少一个密封气体孔口位于所述至少一个内侧孔口与所述至少一个外侧孔口之间，以及所述至少一种加压气体包括通过所述至少一个内侧孔口供应的处理气体、通过所述至少一个外侧孔口供应的清洁空气气体、以及通过所述至少一个密封气体孔口供应的密封气体，以及
其中，当所述密封气体具有比所述处理气体和所述清洁空气气体更高的压力时，所述密封气体防止所述处理气体从所述轴承中泄漏出来。
20.根据权利要求11所述的涡轮机，还包括设置在所述轴承的外表面上的金属网阻尼器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115111266A (zh) * 2022-06-24 2022-09-27 哈尔滨工业大学（威海） 一种多嵌入点式多孔质气体静压轴承

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101550864A (zh) * 2009-05-11 2009-10-07 马惠秋 增压流道槽自润滑动静压气浮轴承支承的涡轮增压器
CN102207130A (zh) * 2011-03-15 2011-10-05 中国科学院光电技术研究所 一种空气静压止推轴承
CN208605232U (zh) * 2018-06-01 2019-03-15 至玥腾风科技投资集团有限公司 一种转子***和燃气轮机发电机组
US20190085710A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-21 General Electric Company Method of clearance control for an interdigitated turbine engine

Family Cites Families (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1095999A (en) 1964-05-28 1967-12-20 Hawker Siddeley Canada Ltd Improvements in fluid thrust bearing
US3968935A (en) 1973-05-21 1976-07-13 Sohre John S Contoured supersonic nozzle
GB2046370B (en) * 1979-01-13 1983-06-15 Nippon Telegraph & Telephone Gas bearing
JPH0660635B2 (ja) 1985-12-16 1994-08-10 三菱電機株式会社 スクロ−ル圧縮機
US4730977A (en) 1986-12-31 1988-03-15 General Electric Company Thrust bearing loading arrangement for gas turbine engines
GB2227965B (en) 1988-10-12 1993-02-10 Rolls Royce Plc Apparatus for drilling a shaped hole in a workpiece
US5407281A (en) 1994-07-22 1995-04-18 Quantum Corp. Self-replenishing hydrodynamic bearing
JP3482029B2 (ja) 1995-02-23 2003-12-22 三菱重工業株式会社 軸受ガス供給装置
US5834094A (en) 1996-09-30 1998-11-10 Surface Technologies Ltd. Bearing having micropores and design method thereof
US5795074A (en) 1996-10-08 1998-08-18 Seagate Technology, Inc. Grooved hydrodynamic thrust bearing
US6056441A (en) 1997-12-16 2000-05-02 The Boeing Company Tire track roughened orifice compensated hydrostatic bearing
US6460635B1 (en) 1999-10-25 2002-10-08 Kalsi Engineering, Inc. Load responsive hydrodynamic bearing
JP3727226B2 (ja) 2000-07-21 2005-12-14 松下電器産業株式会社 動圧型スラスト軸受装置およびその製造方法
DE10062106B4 (de) * 2000-12-13 2011-01-13 Rieter Ingolstadt Gmbh Offenend-Spinnvorrichtung mit einem aerostatischen Axiallager
US20030185472A1 (en) 2002-03-13 2003-10-02 Aiello Anthony Joseph Single thrust bearing fluid dynamic bearing motor
JP2004144188A (ja) 2002-10-24 2004-05-20 Nippon Steel Corp 静圧気体軸受
US20060051000A1 (en) 2003-01-09 2006-03-09 Izhak Etsion Laser surface textured fluid-film bearing
CN100402874C (zh) 2003-07-05 2008-07-16 曼·B及W柴油机公开股份有限公司 推力滑动轴承
JPWO2006049114A1 (ja) 2004-11-02 2008-05-29 松下電器産業株式会社 スラスト動圧軸受およびこれを用いたスピンドルモータならびにこのスピンドルモータを用いた情報記録再生装置
WO2006123602A1 (ja) 2005-05-18 2006-11-23 Ntn Corporation 動圧軸受装置
JP2007092799A (ja) 2005-09-27 2007-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 流体軸受装置
WO2007083491A1 (ja) 2006-01-19 2007-07-26 Ntn Corporation 動圧軸受装置用軸部材
JP2008163969A (ja) 2006-12-27 2008-07-17 Nippon Densan Corp 軸受機構、モータおよび記録ディスク駆動装置
DE102007008860B4 (de) 2007-02-23 2013-10-31 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lager mit Druck erzeugenden Oberflächenstrukturen
DE102007043575A1 (de) 2007-09-13 2009-03-26 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamische Lagerstruktur und fluiddynamisches Lager
US8083413B2 (en) 2007-10-23 2011-12-27 General Electric Company Compliant hybrid gas journal bearing using integral wire mesh dampers
DE102007051774B4 (de) 2007-10-30 2018-08-02 Minebea Mitsumi Inc. Flüssigkeitslager mit verbesserten Abriebeigenschaften
US8157447B2 (en) 2008-04-13 2012-04-17 Seagate Technology Llc Groove configuration for a fluid dynamic bearing
US8618706B2 (en) 2008-12-04 2013-12-31 Seagate Technology Llc Fluid pumping capillary seal for a fluid dynamic bearing
PT2382398T (pt) 2009-01-12 2017-03-22 Dow Global Technologies Llc Resumo
TWI391576B (zh) 2009-05-13 2013-04-01 Ind Tech Res Inst 剛性自動補償液靜壓平面軸承裝置與方法
DE102010001538A1 (de) * 2010-02-03 2011-08-04 Trumpf Maschinen Ag Gaslaser mit Radial- und Axialgaslager
KR101133419B1 (ko) 2010-06-29 2012-04-09 삼성전기주식회사 모터 장치
US8814433B2 (en) 2010-10-06 2014-08-26 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component
EP2634441A4 (en) 2010-10-26 2015-08-05 Ihi Corp DRAWER WITH SPIRAL THREAD
CN103415716B (zh) 2011-03-09 2016-06-08 Ntn株式会社 流体动压轴承装置
US9476428B2 (en) 2011-06-01 2016-10-25 R & D Dynamics Corporation Ultra high pressure turbomachine for waste heat recovery
DE102011114413A1 (de) 2011-09-26 2013-03-28 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Hydrodynamisches Axiallager
US8668388B1 (en) 2011-11-29 2014-03-11 Us Synthetic Corporation Bearing assemblies, apparatuses, and motor assemblies using the same
KR20130062636A (ko) 2011-12-05 2013-06-13 삼성전기주식회사 스핀들 모터
CN103842667B (zh) 2011-12-27 2016-05-18 三菱重工业株式会社 增压器的止推轴承装置
US10598222B2 (en) 2012-01-03 2020-03-24 New Way Machine Components, Inc. Air bearing for use as seal
JP2013185658A (ja) 2012-03-08 2013-09-19 Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co Ltd 回転機器およびその生産方法
KR101422913B1 (ko) 2012-07-04 2014-08-13 삼성전기주식회사 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터
US20140084724A1 (en) 2012-09-24 2014-03-27 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Hydrodynamic bearing assembly and spindle motor including the same
DE112013004747T5 (de) * 2012-10-26 2015-09-03 Borgwarner Inc. Als halbschwimmender Ring ausgebildetes Zapfenlager mit hydrodynamischen Fluidfilmfestkörpergelenkkippsegmenten und nachgiebigen Dämpfern
US8926184B2 (en) 2012-11-22 2015-01-06 Seagate Technology Llc Fluid bearing with non-uniform grooves
JP6100046B2 (ja) 2013-03-19 2017-03-22 Ntn株式会社 流体動圧軸受装置およびこれを備えるモータ
US9181978B2 (en) 2013-04-10 2015-11-10 Seagate Technology Llc Grooved thrust bearing
US9790990B2 (en) 2013-06-17 2017-10-17 Seagate Technology Llc Bearing gap determined depth and width
JP6231792B2 (ja) 2013-07-09 2017-11-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 すべり軸受装置
TWI509161B (zh) 2014-03-24 2015-11-21 Tung Pei Ind Co Ltd 用於承載散熱風扇的動壓軸承結構及其組裝方法
CA2962898C (en) 2014-09-29 2019-06-25 New Way Machine Components, Inc. Thrust bearing as a seal
US9361932B2 (en) 2014-10-15 2016-06-07 HGST Netherlands B.V. Fluid dynamic bearing groove configuration
JP6390387B2 (ja) 2014-12-01 2018-09-19 日本電産株式会社 流体軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置
JP6228558B2 (ja) 2015-03-10 2017-11-08 大豊工業株式会社 スラストすべり軸受
EP3106686B1 (en) 2015-06-15 2018-09-12 Ansaldo Energia IP UK Limited Damping means for components in a turbomachine and method for assembling said damping means
WO2018053182A1 (en) 2016-09-14 2018-03-22 The Texas A&M University System Fluid bearing systems and methods
US20180087518A1 (en) 2016-09-24 2018-03-29 Borgwarner Inc. Turbocharger thrust bearing and manufacturing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101550864A (zh) * 2009-05-11 2009-10-07 马惠秋 增压流道槽自润滑动静压气浮轴承支承的涡轮增压器
CN102207130A (zh) * 2011-03-15 2011-10-05 中国科学院光电技术研究所 一种空气静压止推轴承
US20190085710A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-21 General Electric Company Method of clearance control for an interdigitated turbine engine
CN208605232U (zh) * 2018-06-01 2019-03-15 至玥腾风科技投资集团有限公司 一种转子***和燃气轮机发电机组

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115111266A (zh) * 2022-06-24 2022-09-27 哈尔滨工业大学（威海） 一种多嵌入点式多孔质气体静压轴承
CN115111266B (zh) * 2022-06-24 2024-02-23 哈尔滨工业大学（威海） 一种多嵌入点式多孔质气体静压轴承

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Publication number Publication date
EP3832155B1 (en) 2022-03-16
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US20210164516A1 (en) 2021-06-03

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