CN117450167B - 一种轴向箔片空气止推轴承及空压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴向箔片空气止推轴承及空压机，轴向箔片空气止推轴承包括推力盘和轴承座，轴承座与推力盘同轴设置，推力盘套装在转子上，轴承座的支撑面朝向推力盘，并且在轴承座的支撑面上环向均匀设置若干个支撑部件，每个支撑部件包括由轴承座的支撑面向推力盘方向依次设置的波箔、顶箔和导流箔，导流箔包括同心设置的内导流箔和外导流箔，并且内导流箔和外导流箔之间设置有气槽。本发明提供了轴向箔片空气止推轴承，通过在支撑部件中设置顶箔和导流箔结构，增加了轴向箔片空气止推轴承中的总压力，提升对止推盘的承载能力。

Description

一种轴向箔片空气止推轴承及空压机

技术领域

本发明涉及一种轴向箔片空气止推轴承及空压机，属于空气悬浮轴承领域。

背景技术

箔片空气轴承由于其耐高温、转速高、无油润滑、摩擦损耗小等特点广泛应用于涡轮增压器、空气循环机、空压机、微型燃气轮机等涡轮机械中。

轴向箔片空气止推轴承是一种利用气体作为润滑介质的滑动轴承，当旋转轴带动止推盘旋转时，止推盘和箔片空气止推轴承之间会形成具有粘性的气体压力即气膜，防止旋转轴轴向窜动。

但是，现有的轴向箔片空气止推轴承仍然存在对推力盘的承载力不足的问题，影响轴向箔片空气止推轴承的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了轴向箔片空气止推轴承及空压机，通过在支撑部件中设置顶箔和导流箔结构，增加了轴向箔片空气止推轴承中的总压力，提升对止推盘的承载能力。

本发明的技术方案为：

一种轴向箔片空气止推轴承，包括推力盘和轴承座，所述轴承座为圆环形结构，轴承座与推力盘同轴设置，推力盘套装在转子上，

轴承座的支撑面朝向推力盘，并且在轴承座的支撑面上环向均匀设置若干个支撑部件，

每个支撑部件包括由轴承座的支撑面向推力盘方向依次设置的波箔、顶箔和导流箔，导流箔包括同心设置的内导流箔和外导流箔，并且内导流箔和外导流箔之间设置有气槽，内导流箔和外导流箔是相互独立的。

根据本发明优选的，内导流箔的厚度和外导流箔的厚度相同，内导流箔和外导流箔的厚度大于顶箔的厚度。顶箔的设计能够避免气膜的压力由波箔泄露到轴向箔片空气止推轴承的外部；内、外导流箔的设计使得支撑部件的承载力更加均匀，提升轴向箔片空气止推轴承的承载力。基于不同箔片的作用，设定内导流箔、外导流箔的厚度相同，并且大于顶箔的厚度。

根据本发明优选的，波箔包括若干个平行且间隔设置的第一凸起和第二凸起，第一凸起和第二凸起的凸起朝向推力盘的方向；

波箔的一端为第一固定端，波箔的另一端为第一自由端，并且第一固定端固定在轴承座的支撑面上，比如，可以通过焊接的方式将波箔的第一固定部固定在轴承座的支撑面上；第一自由端自由延伸。

根据本发明优选的，第一凸起的宽度大于第二凸起的宽度，第一凸起的高度大于第二凸起的高度。通过设置两种宽度和深度的凸起结构，对气膜形成阶梯式的抵抗力，更好的防止转子的轴向窜动。

根据本发明优选的，所述波箔上开设若干个沿着轴承座圆周方向的第一气道，使得波箔形成单片多列式排列。

根据本发明优选的，在每个支撑部件中，轴承座的支撑面上还设置有顶箔垫片，用于固定、支撑顶箔，并且顶箔垫片靠近波箔的第一自由端，且顶箔垫片沿着轴承座的径向方向设置。通过设置顶箔垫片有利顶箔与波箔形成合适的倾斜度，优化支撑部件的承载能力。所述顶箔的一端为第二固定端，顶箔的另一端为第二自由端，并且第二固定端固定在顶箔垫片上。

根据本发明优选的，内导流箔和外导流箔的一端为第三固定端，内导流箔和外导流箔的另一端为第三自由端，并且第三固定端固定在顶箔的第二固定端上，位于顶箔垫片上方。

根据本发明优选的，顶箔的弧长小于导流箔的弧长。如此设置，有利于部分气体经过气槽优先进入到下一支撑部件，更好的为内、外导流箔补充空气和压力。

根据本发明优选的，轴承座上开设若干个轴承固定孔和第二气道，轴承固定孔用于将轴承座安装在轴承固定部上，轴承固定部可为端盖等，第二气道用于将气体导入到轴承的内部。

根据本发明优选的，轴承固定孔和第二气道成对设置，轴承固定孔和第二气道沿着轴承座的径向方向依次设置。有利于防止空气快速流动时形成湍流。

一种空压机，包括上述轴向箔片空气止推轴承。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的轴向箔片空气止推轴承，可以增加轴承中的总压力，对止推盘有更好的承载能力；具体的，通过在轴向箔片空气止推轴承中设置顶箔和导流箔，并将导流箔分为独立的内导流箔和外导流箔。当径向空气轴承发生径向摆动时，则导致推力盘与外导流箔之间的间距减小，波箔向第一自由端延伸，由于内、外导流箔之间是独立的，因此，外导流箔的偏移不会影响内导流箔的作用，内导流箔依旧可以保持对推力盘的承载力。内、外导流箔分离的设计增大了支撑部件的受力面积，使得支撑部件的作用力更加均匀。

2.本发明提供的内、外导流箔的设计，当支撑部件与推力盘之间的气体由支撑部件的一侧运动到另一侧时，气槽的设计会起到补充下一支撑部件的气体和压力的作用，增加内、外导流箔的固定端处的压力，保障支撑部件与推力盘之间的作用力。

附图说明

图1为本发明提供的轴向箔片空气止推轴承与转子的位置示意图。

图2为本发明提供的轴向箔片空气止推轴承的***图。

图3为本发明提供的轴向箔片空气止推轴承中支撑部件的结构示意图。

图4为本发明提供的轴向箔片空气止推轴承的局部结构示意图。

图5为本发明提供的波箔示意图。

图6为本发明提供的轴承座的波箔示意图。

1、轴承座，2、顶箔垫片，3、波箔，4、顶箔，5、导流箔，6、内导流箔，7、外导流箔，8、第一凸起，9、第二凸起，10、第一气道，11、转子，12、推力盘，13、轴承固定孔，14、气槽，15、第二气道。

具体实施方式

下面将以图示揭露本申请的若干个实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，构成本申请的一部分说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及说明是用来解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下、左、右等方向均是以本申请实施例图4所示的上、下、左、右等方向为准，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应随之改变。本申请使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以互相结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求保护的范围之内。

实施例1

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，如图1、图2、图3和图4所示，包括推力盘12和轴承座1，所述轴承座1为圆环形结构，轴承座1与推力盘12同轴设置，推力盘12套装在转子11上，

轴承座1的支撑面朝向推力盘12，并且在轴承座1的支撑面上环向均匀设置若干个支撑部件，

每个支撑部件包括由轴承座1的支撑面向推力盘12方向依次设置的波箔3、顶箔4和导流箔5，导流箔5包括同心设置的内导流箔6和外导流箔7，并且内导流箔6和外导流箔7之间设置有气槽14，内导流箔6和外导流箔7是相互独立的。

现有的轴向箔片空气止推轴承设计中，支撑部件一般包括波箔3和顶箔4，而顶箔4采用的整体的设计；当径向空气轴承发生径向摆动时，会导致推力盘12与顶箔4的外侧之间的间距减小，在气膜的作用下，由于顶箔4为一体化的设计，顶箔4外侧会带动顶箔4的内侧向轴承座1方向发生偏移，导致顶箔4的内侧与推力盘12之间的间隙增大，减小了轴向箔片空气止推轴承对止推盘的承载能力。

此外，在现有设计中，在轴向箔片空气止推轴承运行过程中，空气由轴向箔片空气止推轴承与转子11之间的间隙以及轴承座1上开设的第二气道15进入到顶箔4和推力盘12之间，在顶箔4和推力盘12之间，空气由顶箔4的第二固定端向第二自由端移动，而在圆周方向上相邻的支撑部件之间会出现压力变小的状况。

本发明提供的设计，通过在轴向箔片空气止推轴承中设置顶箔4和导流箔5，并将导流箔5分为独立的内导流箔6和外导流箔7。当径向空气轴承发生径向摆动时，则导致推力盘12与外导流箔7之间的间距减小，波箔3向第一自由端延伸，由于内导流箔6与外导流箔7之间是独立的，因此，外导流箔7的偏移不会影响内导流箔6的作用，内导流箔6依旧可以保持对推力盘12的承载力。内导流箔6、外导流箔7分离的设计增大了支撑部件的受力面积，使得支撑部件的作用力更加均匀。

采用内导流箔6、外导流箔7的设计，当支撑部件与推力盘12之间的气体由支撑部件的一侧运动到另一侧时，气槽14的设计会起到补充下一支撑部件的气体和压力的作用，增加内导流箔6、外导流箔7的固定端处的压力，保障支撑部件与推力盘12之间的作用力。

轴向箔片空气止推轴承的工作过程为：当转子11连同止推盘旋转时，空气在止推盘与轴向箔片空气止推轴承之间形成具有粘性的气体压力即气膜，且通过轴向箔片空气止推轴承增加气膜压力；通过在内导流箔6与外导流箔7之间设置气槽14，气体能够通过气槽14进入到一支撑部件，增加相邻支撑部件中内导流箔6和外导流箔7第三固定端的压力；转子11发生径向摆动时，外导流箔7与推力盘12之间的气隙发生改变，不会对内导流箔6与推力盘12之间的承载力产生影响，因此支撑部件对推力盘12的承载力更加均匀，能有效防止旋转轴轴向窜动。

在具体的实施例中，可以选择设置9个支撑部件，气槽14的宽度为0.5~1.5mm。

实施例2

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例1的区别之处在于：

内导流箔6的厚度和外导流箔7的厚度相同，内导流箔6和外导流箔7的厚度大于顶箔4的厚度。内导流箔6、外导流箔7的设计使得支撑部件的承载力更加均匀，顶箔4的设计能够避免气体从波箔3泄露到轴向箔片空气止推轴承的外部，提升轴向箔片空气止推轴承的承载力，基于不同箔片的作用，使得内导流箔6、外导流箔7的厚度大于顶箔4的厚度。

具体的，根据经验，可以选择将顶箔4的厚度设定在0.1~0.2mm。

实施例3

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例1的区别之处在于：

如图5所示，所述波箔3包括若干个平行且间隔设置的第一凸起8和第二凸起9，所述波箔3的一端为第一固定端，波箔3的另一端为第一自由端，并且第一固定端固定在轴承座1的支撑面上，比如，可以通过焊接的方式将波箔3的第一固定部固定在轴承座1的支撑面上；第一自由端自由延伸。

根据经验，可以将第一固定端的截面与第一自由端的截面成45°夹角。

实施例4

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例3的区别之处在于：

如图5所示，第一凸起8的宽度大于第二凸起9的宽度，第一凸起8的高度大于第二凸起9的高度。通过设置两种宽度和深度的凸起结构，对气膜形成阶梯式的抵抗力，更好的防止转子11的轴向窜动。

具体的，可以选择将第一凸起8宽度为 2~3mm，第二凸起9宽度为 1.5~2.5mm。

实施例5

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例1的区别之处在于：

所述波箔3上开设若干个沿着轴承座1圆周方向的第一气道10，使得波箔3形成单片多列式排列。

实施例6

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例3的区别之处在于：

在每个支撑部件中，轴承座1的支撑面上还设置有顶箔垫片2，用于固定、支撑顶箔4，并且顶箔垫片2靠近波箔3的第一自由端，且顶箔垫片2沿着轴承座1的径向方向设置。通过设置顶箔垫片2有利顶箔4与波箔3形成合适的倾斜度，优化支撑部件的承载能力。所述顶箔4的一端为第二固定端，顶箔4的另一端为第二自由端，并且第二固定端固定在顶箔垫片2上。

根据经验，可以将所述第二固定端的截面与第二自由端的截面成40°夹角。

实施例7

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例6的区别之处在于：

内导流箔6和外导流箔7的一端为第三固定端，内导流箔6和外导流箔7的另一端为第三自由端，并且第三固定端固定在顶箔4的第二固定端上，位于顶箔垫片2上方。

根据经验，所述第三固定端的截面与第三自由端的截面成40°夹角。

实施例8

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例6的区别之处在于：

顶箔4的弧长小于导流箔5的弧长。如此设置，有利于使得气体经过气槽14进入到顶箔4的表面，更好的为下一支撑部件内导流箔6、外导流箔7补充空气和压力。

实施例9

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例6的区别之处在于：

如图6所示，为了得到更好的理想气膜，且能增加气膜压力，提高承载力。轴承座1上开设若干个轴承固定孔13和第二气道15，轴承固定孔13用于将轴承座1安装在轴承固定部上，轴承固定部可为端盖等，第二气道15用于将气体导入到轴承的内部。

实施例10

本实施例提供一种轴向箔片空气止推轴承，与实施例9的区别之处在于：

如图6所示，轴承固定孔13和第二气道15成对设置，轴承固定孔13和第二气道15沿着轴承座1的径向方向依次设置。有利于防止空气快速流动时形成湍流。

实施例11

本实施例提供一种空压机，包括实施例1-10任一个提供的轴向箔片空气止推轴承。

上述说明示出并描述了本申请的优选实施方式，但如前对象，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文对象构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轴向箔片空气止推轴承，其特征在于，包括推力盘和轴承座，轴承座与推力盘同轴设置，推力盘套装在转子上，

轴承座的支撑面朝向推力盘，并且在轴承座的支撑面上环向均匀设置若干个支撑部件，

每个支撑部件包括由轴承座的支撑面向推力盘方向依次设置的波箔、顶箔和导流箔，导流箔包括同心设置的内导流箔和外导流箔，并且内导流箔和外导流箔之间设置有气槽，内导流箔和外导流箔是相互独立的；

波箔包括若干个平行且间隔设置的第一凸起和第二凸起，第一凸起和第二凸起的凸起朝向推力盘的方向；

所述波箔的一端为第一固定端，波箔的另一端为第一自由端，并且第一固定端固定在轴承座的支撑面上，第一自由端自由延伸；

在每个支撑部件中，轴承座的支撑面上还设置有顶箔垫片，用于固定、支撑顶箔，并且顶箔垫片靠近波箔的第一自由端，且顶箔垫片沿着轴承座的径向方向设置；所述顶箔的一端为第二固定端，顶箔的另一端为第二自由端，并且第二固定端固定在顶箔垫片上。

2.根据权利要求1所述的一种轴向箔片空气止推轴承，其特征在于，内导流箔的厚度和外导流箔的厚度相同，内导流箔和外导流箔的厚度大于顶箔的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种轴向箔片空气止推轴承，其特征在于，第一凸起的宽度大于第二凸起的宽度，第一凸起的高度大于第二凸起的高度。

4.根据权利要求1所述的一种轴向箔片空气止推轴承，其特征在于，所述波箔上开设若干个沿着轴承座圆周方向的第一气道。

5.根据权利要求1所述的一种轴向箔片空气止推轴承，其特征在于，内导流箔和外导流箔的一端为第三固定端，内导流箔和外导流箔的另一端为第三自由端，并且第三固定端固定在顶箔的第二固定端上，位于顶箔垫片上方。

6.根据权利要求1所述的一种轴向箔片空气止推轴承，其特征在于，顶箔的弧长小于导流箔的弧长。

7.根据权利要求1所述的一种轴向箔片空气止推轴承，其特征在于，轴承座上开设若干个轴承固定孔和第二气道；并且轴承固定孔和第二气道成对设置，轴承固定孔和第二气道沿着轴承座的径向方向依次设置。

8.一种空压机，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的轴向箔片空气止推轴承。