供气可调的轴承和气悬浮压缩机的制作方法

1.本技术涉及气体轴承技术领域，例如涉及一种供气可调的轴承和气悬浮压缩机。


背景技术：

2.气悬浮压缩机以其高效、节能、无油等特点成为当前离心式压缩机发展的主流方向之一，气悬浮压缩机的轴承是保证气悬浮压缩机正常运行的关键一环。气悬浮压缩机轴承分为径向轴承和轴向轴承，其中轴向轴承的间隙为径向轴承的5至10倍，轴向轴承的耗气量占整体耗气量的80％以上。
3.在压缩机运行初期，叶轮转速低，转子轴的轴向力很小，轴向轴承未能发挥作用，其大量供气将被浪费。同时，当前轴承的供气量是按照最高转速乘安全系数来设计的，而离心压缩机大多运行时间不是最高转速，而是50％和75％工况时转速。因此，轴向轴承的部分供气也是浪费的。
4.现有技术提供了一种气体轴承、压缩机和空调机组，其中气体轴承包括轴承外壳和节流件，轴承外壳包括用于支撑转动部件的支撑面，轴承外壳设有供气孔，节流件设置于轴承外壳的靠近支撑面的一侧，节流件包括多孔材料，节流件的靠近轴承外壳的一侧设有与供气孔连通的进气槽。
5.在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
6.轴承供气浪费。


技术实现要素：

7.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
8.本公开实施例提供一种供气可调的轴承和气悬浮压缩机，以解决轴承供气浪费的问题。
9.在一些实施例中，所述一种供气可调的轴承，包括后轴承盘和前轴承盘，还包括：弧形孔槽和通孔。弧形孔槽分布设置于所述后轴承盘的表面；通孔设置于所述前轴承盘的表面，所述通孔的数量为多个，在不同状态下，不同数量的所述通孔对应于所述弧形孔槽设置。
10.可选地，所述弧形孔槽分第一设定值层均匀设置于所述后轴承盘的表面。
11.可选地，所述通孔包括：小孔。小孔设置于所述前轴承盘的表面，所述小孔规则排布于所述前轴承盘的表面，与所述弧形孔槽对齐设置。
12.可选地，所述通孔包括：过孔。所述过孔与所述弧形孔槽的形状及尺寸相同，所述过孔与所述弧形孔槽对齐设置。
13.可选地，所述后轴承盘还包括：流道槽和进气孔。流道槽沿所述后轴承盘的外缘设置，所述流道槽各处相通；进气孔间隔设置于所述流道槽靠近圆心一侧的壁上，与所述流道
槽相连通。
14.可选地，所述进气孔延伸入所述后轴承盘内，与所述弧形孔槽相连通。
15.可选地，所述进气孔的个数为第二设定值。
16.可选地，所述前轴承盘的边缘设置有密封槽。
17.可选地，所述密封槽上设置有o型圈。
18.在一些实施例中，所述气悬浮压缩机包括电机部分、气动部分、壳体部分和轴承部分，所述轴承部分是由如前述实施例提供的轴承组成。
19.本公开实施例提供的供气可调的轴承和气悬浮压缩机，可以实现以下技术效果：
20.轴承包括后轴承盘和前轴承盘，其中后轴承盘设置有弧形孔槽，弧形孔槽分布设置于后轴承盘的表面，前轴承盘设置有通孔，通孔设置于前轴承盘的表面，通孔对应于弧形孔槽设置。在压缩机启动初期，与弧形孔槽对应的通孔打开一小段，在确保支撑力足够的情况下，减少冷媒流失。随着轴承转速升高，对支撑力需求增加，逐渐打开通孔量的一半数量的通孔，在轴承转速达到最大时，通孔量的四分之三数量的通孔，在遇到外部波动及运行不稳定情况下，打开全部通孔，增加整体稳定性。达到了节约轴承供气的目的。
21.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
22.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
23.图1是本公开实施例提供的一个供气可调的轴承后轴承盘结构示意图；
24.图2是本公开实施例提供的另一个供气可调的轴承后轴承盘结构示意图；
25.图3是本公开实施例提供的一个供气可调的轴承前轴承盘的结构示意图；
26.图4是本公开实施例提供的一个供气可调的轴承工作状态示意图；
27.图5是本公开实施例提供的一个供气可调的轴承工作状态示意图；
28.图6是本公开实施例提供的一个供气可调的轴承工作状态示意图；
29.图7是本公开实施例提供的一个供气可调的轴承工作状态示意图；
30.图8是本公开实施例提供的一个供气可调的轴承工作状态示意图。
31.附图标记：
32.1：后轴承盘；11：弧形孔槽；12：流道槽；13：进气孔；2：前轴承盘；21：通孔；22密封槽。
具体实施方式
33.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
34.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用
于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
35.本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
36.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
37.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
38.本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
39.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.结合图1至图7所示，一种供气可调的轴承，包括后轴承盘1和前轴承盘2，还包括：弧形孔槽11和通孔21。弧形孔槽11分布设置于后轴承盘1的表面；通孔21设置于前轴承盘2的表面，通孔21的数量为多个，在不同状态下，不同数量的通孔21对应于弧形孔槽11设置。
42.轴承是指在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按照运动元件摩擦性质的不同，轴承可以分为滚动轴承和滑动轴承两大类。气体轴承是滑动轴承的一种，气体轴承是指用气体作润滑剂的滑动轴承，气体润滑轴承形成承载气膜的机理与液体润滑轴承相同，故分为气体动压轴承和气体静压轴承。本实施例以应用在静压轴向轴承进行示例性说明。
43.本实施例提供的气体轴承，在后轴承盘1上设置弧形孔槽11，前轴承盘2上设置多个通孔21，前轴承盘2上的通孔21与后轴承盘1上的弧形孔槽11相对设置，即每几个前轴承盘2上的通孔21完全打开可以与后轴承盘1上的弧形孔槽11相通。通孔21的数量为多个，即可以满足需要多个通孔21对应弧形孔槽11的情况。在不同状态下，不同数量的通孔21对应于弧形孔槽11设置。在压缩机启动初期，由于叶轮转速低，转子轴的轴向力很小，轴向轴承未能发挥作用，因此在确保支撑力足够的情况下，与弧形孔槽11对应的通孔21打开一小部分，以此来减少冷媒流失。随着轴承转速升高，轴承支撑推盘的轴向力需求增加，逐渐打开通孔21量的一半数量的通孔21。随着轴承转速达到最高，打开通孔21量的四分之三数量的通孔21。在压缩机运行过程中遇到外部波动及运行不稳定情况时，打开全部通孔21，增加整体稳定性。通过逐次打开通孔21，达到了节约轴承供气的目的。
44.可选地，后轴承盘1还包括：流道槽12和进气孔13。流道槽12沿后轴承盘1的外缘设置，流道槽12各处相通；进气孔13间隔设置于所述流道槽12靠近圆心一侧的壁上，与流道槽12相连通。
45.后轴承盘1还包括流道槽12和进气孔13，流道槽12是一个由三个壁围成的圆形槽，设置于后轴承盘1的外缘，流道槽12的开口处朝向后轴承盘1的侧面设置，流道槽12各处相通，用于冷媒流通充满整个后轴承盘1的外缘。进气孔13间隔设置于所述流道槽12靠近后轴承盘1圆心一侧的壁上，与流道槽12相连通，用于冷媒流入后轴承盘1内。
46.可选地，进气孔13延伸入后轴承盘1内，与弧形孔槽11相连通。
47.后轴承盘1包括弧形孔槽11、流道槽12和进气孔13，流道槽12与进气孔13相连通，进气孔13延申入后轴承盘1内，与弧形孔槽11相连通。冷媒流入流道槽12内，通过进气孔13进入弧形孔槽11。
48.在一些应用场景中，在压缩机启动初期，外侧外缘加工有流道槽12，使外部冷媒进入后沿流道槽12转至轴承外缘各处，从而进入进气孔13，进气孔13连通至弧形孔槽11，由于叶轮转速低，转子轴的轴向力很小，轴向轴承未能发挥作用，与弧形孔槽11对应的通孔21打开一小部分，即有部分冷媒通过弧形孔槽11流入到通孔21中，在确保支撑力足够的情况下，以此来减少冷媒流失。随着轴承转速升高，轴承支撑推盘的轴向力需求增加，逐渐打开通孔21量的一半数量的通孔21，一半的冷媒通过弧形孔槽11流入到通孔21中。随着轴承转速达到最高时，打开对应一个弧形孔槽11通孔21数量的四分之三数量的通孔21，即有冷媒总量的四分之三的量通过弧形孔槽11进入通孔21中。在遇到外部波动及运行不稳定情况时，打开全部通孔21，使得全部冷媒通过弧形孔槽11进入通孔21中，增加整体稳定性。通过逐次打开通孔21的数量，控制进入通孔21的冷媒量，减少了不必要的冷媒进入通孔21中，达到了节约轴承供气的目的。
49.可选地，弧形孔槽11分第一设定值层均匀设置于后轴承盘1的表面。
50.多个弧形孔槽11可以分一层均匀设置于后轴承盘1的表面，多个弧形孔槽11可以两层均匀设置于后轴承盘1的表面，多个弧形孔槽11可以分三层均匀设置于后轴承盘1的表面，多个弧形孔槽11可以分四层均匀设置于后轴承盘1的表面，等多种分布情况。弧形孔槽11设置层数与通气量的大小相关，需要通气的量越大，则弧形孔槽11设置的层数越多。本实施例提供的弧形孔槽11分三层均匀设置于后轴承盘1的表面，在轴承转速达到最大时，打开与三层弧形孔槽11对应的四分之三的通孔21时，支撑力足以支撑推盘的轴向力。
51.可选地，通孔21包括：小孔。小孔设置于前轴承盘2的表面，小孔规则排布于前轴承盘2的表面，与弧形孔槽11对齐设置。
52.前轴承盘2上设置有通孔21，通孔21可以是小孔，小孔设置于前轴承盘2的表面，用于连通弧形孔槽11。小孔规则排布于前轴承盘2的表面，其中，规则是指一定数目的小孔对应于一个弧形孔槽11设置，一定数目是指4的倍数，即一定数目的小孔之间设置一定的间隔，这几个小孔加上之间的间隔组成一定的形状，该形状与弧形孔槽11的形状相同。一定数目为4的倍数，是因为压缩机从开始运行到完全运行起来可以分为三个阶段，在运行过程中遇到波动及运行不稳定情况时，需要打开第四个小孔，在这四个阶段中，每个阶段所需要的冷媒量不同。
53.在一些应用场景中，在压缩机启动的初期，与一个弧形孔槽11对应的通孔21总数
四分之一数量个小孔打开，冷媒通过弧形孔槽11进入通孔21，有冷媒总量的四分之一冷媒量进入轴承间隙，四分之一冷媒量足以支撑轴承旋转，避免冷媒太多而导致浪费。随着轴承转速升高，轴承支撑推盘的轴向力需求增加，逐渐打开与一个弧形孔槽11对应的通孔21量总数的一半数量的小孔，一半的冷媒通过弧形孔槽11流入到通孔21中，此时一半的冷媒量足以支撑轴承旋转，不需打开全部小孔导致冷媒的浪费。随着轴承转速达到最高，打开对应一个弧形孔槽11通孔21数量的四分之三数量的小孔，即有冷媒总量的四分之三的量通过弧形孔槽11进入通孔21中，此时四分之三的冷媒量足以支撑轴承旋转，不需打开全部小孔导致冷媒的浪费。在遇到外部波动及运行不稳定情况时，打开全部通孔21，使得全部冷媒通过弧形孔槽11进入通孔21中，增加整体稳定性。通过逐次打开通孔21的数量，控制进入通孔21的冷媒量，减少了不必要的冷媒进入通孔21中，达到了节约轴承供气的目的。
54.可选地，进气孔13的个数为第二设定值。
55.当通孔21为小孔时，第二设定值大于或等于弧形孔槽11的个数乘以4的倍数，因为一个弧形孔槽11要对应多个小孔，此时一个弧形孔槽11对应的多个小孔的数量为4的倍数，这是因为将压缩机的启动分为三个阶段，再加一个整体稳定阶段，每个阶段对冷媒量的需求不同，因此小孔分四次打开，每次打开通孔21总量的四分之一个量的小孔。
56.可选地，通孔21包括：过孔。过孔与弧形孔槽11的形状及尺寸相同，过孔与弧形孔槽11对齐设置。
57.前轴承盘2上设置有通孔21，通孔21可以是过孔，过孔的形状及尺寸与弧形孔槽11的形状及尺寸相同，且过孔与弧形孔槽11对齐设置，即在后轴承盘1上设置有弧形孔槽11，前轴承盘2上同样设置有弧形孔槽11，两个盘上的弧形孔槽11设置位置相同，两个盘上的弧形孔槽11相通，冷媒可以从后轴承流到前轴承盘2。
58.在一些应用场景中，在压缩机启动的初期，与后轴承盘1上一个弧形孔槽11对应的前轴承盘2上一个过孔的四分之一数量个小打开，冷媒通过弧形孔槽11进入过孔，有冷媒总量的四分之一冷媒量进入轴承间隙，四分之一冷媒量足以支撑轴承旋转，避免冷媒太多而导致浪费。随着轴承转速升高，轴承支撑推盘的轴向力需求增加，逐渐打开与后轴承盘1上的一个弧形孔槽11对应的前轴承盘2上的过孔的一半，一半的冷媒通过弧形孔槽11流入到过孔中，此时一半的冷媒量足以支撑轴承旋转，不需打开全部过孔导致冷媒的浪费。随着轴承转速达到最高，打开对应后轴承盘1上的一个弧形孔槽11的前轴承盘2上的过孔的四分之三，即有冷媒总量的四分之三的量通过弧形孔槽11进入过孔中，此时四分之三的冷媒量足以支撑轴承旋转，不需打开全部过孔导致冷媒的浪费。在遇到外部波动及运行不稳定的情况下，打开与一个后轴承盘1相对的全部前轴承盘2的过孔，使得全部冷媒通过弧形孔槽11进入过孔中，增加整体稳定性。通过逐次打开过孔的数量，控制进入过孔的冷媒量，减少了不必要的冷媒进入过孔中，达到了节约轴承供气的目的。
59.可选地，进气孔13的个数为第二设定值。
60.当通孔21为过孔时，第二设定值大于或等于弧形孔槽11的个数，因为一个弧形孔槽11要对应一个过孔。
61.可选地，装配轴承设置于后轴承盘1的另一侧，用于驱动后轴承盘1。
62.本实施例以一个弧形孔槽11对应四个通孔21为例。后轴承盘1的一侧设置前轴承盘2，后轴承盘1的另一侧设置装配轴承，压缩机开始启动，驱动带动装配轴承转动，装配轴
承带动后轴承盘1转动，使得后轴承盘1旋转至弧形孔槽11与前轴承盘2上的与一个弧形孔槽11相对的一个通孔21为止，冷媒通过这一个通孔21流入，避免在压缩机启动初期冷媒的浪费。随着轴承转速升高，驱动带动装配轴承转动，装配轴承带动后轴承盘1转动，使得后轴承盘1旋转至弧形孔槽11与前轴承盘2上的与一个弧形孔槽11相对的两个通孔21为止，冷媒通过这两个通孔21流入，避免在压缩机启动的第二时期冷媒的浪费。随着轴承转速的升高，压缩机达到最高转速，驱动带动装配轴承转动，装配轴承带动后轴承盘1转动，使得后轴承盘1旋转至弧形孔槽11与前轴承盘2上的与一个弧形孔槽11相对的三个通孔21为止，冷媒通过这三个通孔21流入，避免在压缩机达到最高转速时冷媒的浪费。当遇到外部波动及运行不稳定情况下，前轴承盘2上与一个弧形孔槽11对应的全部通孔21都打开，冷媒通过这四个通孔21流入。通过逐次打开通孔21的数量，控制进入通孔21的冷媒量，减少了不必要的冷媒进入通孔21中，达到了节约轴承供气的目的。
63.可选地，前轴承盘2的边缘设置有密封槽22。用于阻挡冷媒流出前轴承盘2，避免冷媒浪费。
64.可选地，密封槽22上设置有o型圈。该o型圈沿前轴承盘(2)的边缘设置，刚好卡在密封槽(22)内。
65.在一些实施例中，气悬浮压缩机包括电机部分、气动部分、壳体部分和轴承部分，轴承部分是由如前述实施例提供的轴承组成。
66.本实施例提供的气悬浮压缩机包括电机部分、气动部分、壳体部分和轴承部分，电机部分包括定子铁芯、线圈、转子轴等，气动部分包括叶轮、蜗壳、增压器、导叶等，轴承部分包括轴向轴承、止推盘、径向轴承等。叶轮等零件套在主轴上组成转子，转子支承在轴承上，在压缩机启动初期，轴承通孔21仅打开一个，在确保支撑力足够的情况下，减少冷媒流失，随着转速升高，对支撑力需求增加，逐渐打开第二个、第三个通孔21，在最高转速时，打开三个通孔21即可满足支撑力需求，在遇到外部波动及运行不稳定情况下，打开第四个通孔21，从而增加整体稳定性。当叶轮高速旋转时，由于叶片与冷媒之间力的相互作用，主要是离心力的作用，冷媒从叶轮中心处吸入，沿着叶道(叶片之间通道)流向叶轮外缘。叶轮对冷媒作功，冷媒获得能量，压力和速度提高。然后，冷媒流经增压器等通道，速度降低，压力进一步提高，即动能转变为压力能。由增压器流出的冷媒进入蜗壳输送出去。在整个压缩过程中，冷媒的比容减小，温度增加。温度增加后，压缩冷媒需要消耗更多的能量。为了节省功率，多级离心压缩机在压力比大于3时常采用中间冷却。冷媒由上一段进入中间冷却器，经冷却降低温度以后再进入下一段继续压缩，中间冷却器一般采用水冷。
67.图8是本公开实施例提供的一个供气可调的轴承工作状态示意图，结合图8所示，该轴承在压缩机启动初期，冷媒通过后轴承盘1的流到槽12流入，通过后轴承盘上的进气孔13流入到弧形孔槽11内，此时，与后轴承盘1上的弧形孔槽11对应的前轴承盘2上的通孔21打开一个，冷媒流入，在确保支撑力足够的情况下，减少冷媒流失。随着轴承转速升高，对支撑力需求增加，逐渐打开前轴承盘2上的两个通孔21，冷媒通过两个通孔21流入到叶轮。在轴承转速达到最大时，打开前轴承盘2上的三个通孔21即可满足支撑力需求。在遇到外部波动及运行不稳定情况下，全部通孔21打开，增加整体稳定性。通过逐次打开通孔21的数量，控制进入通孔21的冷媒量，减少了不必要的冷媒进入过孔中，达到了节约轴承供气的目的。
68.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践
它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。