一种气体轴承安装设备及其安装方法

1.本发明涉及气体轴承安装技术领域，特别是涉及一种用于所述气体轴承安装设备及其安装方法。


背景技术：

2.小型透平膨胀机是一种高速旋转的机械，其中的轴承转子系统之间，用气体作为润滑剂，其气膜间隙达到微米几十微米量级。要求轴承转子系统的精密度极高，同时要求气体轴承和小型透平膨胀机的机芯之间的间隙极小，平行度极高。这样可以保证轴承转子系统有良好的稳定性，使得小型透平膨胀机能够高速稳定的运行。而且，在小型透平膨胀机中，为了保证气体轴承中润滑气体的压力稳定，保证小型透平膨胀机的密封性，一般会在气体轴承的外侧凹槽内设置o型密封圈。
3.因此，当需要将气体轴承安装到小型透平膨胀机的机芯中时，由于气体轴承的外径和机芯的内径之间仅具有几十微米的间隙，在将气体轴承安装到机芯的过程中，若气体轴承和机芯之间的平行度不好，则极容易产生卡塞的情况；并且o型密封圈增加了安装过程中的阻尼效应。因此气体轴承安装到机芯的过程中存在极大的困难，若有失误，则会导致安装工作迟误，甚至是零件损伤。因此亟需一种可以将气体轴承顺滑、平稳地安装到小型透平膨胀机的机芯中的设备和方法。


技术实现要素：

4.本发明的一目的是，提供一种气体轴承安装设备及其安装方法，所述气体轴承安装设备能够在安装过程中保证气体轴承端面受力均匀，使得气体轴承与小型透平膨胀机的机芯保持良好的平行度，从而使得气体轴承能够顺滑、平稳地安装到机芯中。
5.本发明在一方面提供了一种气体轴承安装设备，用于将气体轴承安装到小型透平膨胀机的机芯中，包括：
6.支撑主体，所述支撑主体用于与所述机芯连接；和
7.安装模块，所述安装模块包括螺纹连接于所述支撑主体的螺杆、连接于所述螺杆的止推轴承仓、设置于所述止推轴承仓内且设置于所述螺杆上的第一止推轴承和第二止推轴承、连接于所述止推轴承仓的弹簧仓、设置于所述弹簧仓的球形三足压力板、以及两端分别连接所述弹簧仓与所述球形三足压力板的多个弹簧；
8.其中在所述螺杆被转动而向下移动时，所述螺杆在所述止推轴承仓中旋转，并向所述弹簧仓传递下压力，所述弹簧仓经由多个所述弹簧将压力传递至所述球形三足压力板，所述球形三足压力板感受所述气体轴承在安装过程中不同点的反作用力，不同的反作用力使得所述弹簧仓内的所述弹簧产生不同的形变量，最终使得所述球形三足压力板对所述气体轴承有自适应调节能力，从而能将所述气体轴承顺利地安装到机芯中。
9.在本发明的一实施例中，所述弹簧为三个，所述球形三足压力板的外侧面为球面状且具有三个用于与所述气体轴承的端面相接触的接触脚，三个所述接触脚的位置半径大
于所述气体轴承的内径尺寸，且小于所述气体轴承的外径尺寸。
10.在本发明的一实施例中，所述止推轴承仓为上窄下宽的结构，所述第一止推轴承设置于所述螺杆与所述弹簧仓的接触端位置，所述第二止推轴承设置于所述止推轴承仓的窄端位置。
11.在本发明的一实施例中，所述弹簧仓螺纹连接于所述止推轴承仓。
12.在本发明的一实施例中，所述弹簧仓包括上仓部和延伸自所述上仓部的下仓部，所述上仓部开口朝上并螺纹连接于所述止推轴承仓，所述第一止推轴承设置于所述上仓部内，所述下仓部开口朝下且其内壁与所述球形三足压力板的外侧面相接触。
13.在本发明的一实施例中，所述安装模块还包括设置于所述螺杆顶端的手柄，所述手柄用于驱动所述螺杆转动。
14.在本发明的一实施例中，所述支撑主体包括用于与所述机芯连接的底座和连接支撑于所述底座之上的支架，所述支架设置有用于与所述螺杆的杆身螺纹连接的螺纹孔，所述气体轴承安装设备还包括紧固螺母，所述紧固螺母设置于所述螺杆并位于所述支架之上。
15.在本发明的一实施例中，所述底座包括圆形基底和连接于所述圆形基底的三个立柱，所述底座通过三个立柱支撑所述支架，且所述底座与所述机芯之间通过螺栓固定连接。
16.本发明在另一方面还提供了一种气体轴承安装设备的安装方法，包括步骤：
17.s1、将支撑主体的底座和机芯连接，并将气体轴承放入机芯的相应安装位置；
18.s2、转动手柄，带动螺杆向下移动，使得球形三足压力板接触气体轴承的端面；
19.s3、继续转动手柄，使得螺杆向下移动并向弹簧仓传递下压力，所述弹簧仓经由多个所述弹簧将压力传递至所述球形三足压力板，所述球形三足压力板感受所述气体轴承在安装过程中不同点的反作用力，不同的反作用力使得所述弹簧仓内的所述弹簧产生不同的形变量，最终使得所述球形三足压力板对所述气体轴承有自适应调节能力，从而能将所述气体轴承顺利地安装到机芯中。
20.在本发明的一实施例中，在所述步骤s1之前，还包括组装所述气体轴承安装设备的步骤：
21.通过螺栓将支架与底座相连接；
22.通过螺母将所述螺杆和手柄固定连接，并将螺杆螺纹连接于所述支架和紧固螺母；
23.将第一止推轴承和第二止推轴承设置于所述螺杆的位于止推轴承仓的一端，将所述弹簧仓和所述止推轴承仓螺纹连接；以及
24.通过三个所述弹簧将所述球形三足压力板和所述弹簧仓相连接。
25.本发明的所述气体轴承安装设备能够与小型透平膨胀机的机芯连接，可以将气体轴承安装到机芯中，而且安装过程中可以保证气体轴承端面受力均匀，使得气体轴承可以和机芯保持很好的平行度，最终可以顺利、平稳地将气体轴承安装到机芯中。
26.通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
附图说明
27.图1为本发明的一优选实施例的所述气体轴承安装设备的剖视示意图。
28.图2为本发明的上述优选实施例的所述气体轴承安装设备的左视图，其示意了所述气体轴承安装设备与机芯连接的状态。
29.图3为本发明的上述优选实施例的所述气体轴承安装设备的俯视图。
30.附图标号说明：气体轴承安装设备100；底座1；支架2；球形三足压力板3；弹簧4；弹簧仓5；上仓部51；下仓部52；第一止推轴承6；止推轴承仓7；第二止推轴承8；紧固螺母9；螺杆10；手柄11；螺母12；机芯13；气体轴承14。
具体实施方式
31.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
32.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
33.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
35.本发明的主要目的在于设计一种气体轴承安装设备，可快速顺利的将气体轴承安装到小型透平膨胀机的机芯中，本发明具有结构简单、可操作性好和精确度高等优点，能够达到快速顺利的将气体轴承安装到机芯中的目的，并且大大降低出现气体轴承和机芯卡塞的概率。如图1至图3所示，根据本发明的一优选实施例的所述气体轴承安装设备100的具体结构被阐明。
36.具体地，所述气体轴承安装设备100用于将气体轴承14安装到小型透平膨胀机的机芯13，所述气体轴承安装设备100包括支撑主体和安装模块，所述支撑主体用于与所述机芯13连接，所述安装模块包括螺纹连接于所述支撑主体的螺杆10、连接于所述螺杆10的止推轴承仓7、设置于所述止推轴承仓7内且设置于所述螺杆10上的第一止推轴承6和第二止推轴承8、连接于所述止推轴承仓7的弹簧仓5、设置于所述弹簧仓5的球形三足压力板3、以及两端分别连接所述弹簧仓5与所述球形三足压力板3的多个弹簧4。
37.可以理解的是，其中在所述螺杆10被转动而向下移动时，所述螺杆10在所述止推轴承仓7中旋转，并向所述弹簧仓5传递下压力，所述止推轴承仓7和所述弹簧仓5均不会发生旋转；所述弹簧仓5经由多个所述弹簧4将压力传递至所述球形三足压力板3，所述球形三
足压力板3感受所述气体轴承14在安装过程中不同点的反作用力，不同的反作用力使得所述弹簧仓5内的所述弹簧4产生不同的形变量，最终使得所述球形三足压力板3对所述气体轴承14有自适应调节能力，从而能将所述气体轴承14顺利地安装到机芯13中。
38.也就是说，本发明利用弹簧4反馈的所述球形三足压力板3感受所述气体轴承14在安装过程中不同点的反作用力，使得所述球形三足压力板3在下压所述气体轴承14时具有适应调节的能力，保证气体轴承14端面受力均匀，从而能够使得所述气体轴承14和所述机芯13之间具有很好的平行度，最终可以顺利、平稳地将气体轴承14安装到机芯13中。
39.具体地，在这一实施例中，所述弹簧4为三个，所述弹簧4优选选择规格型号的，即保证其材料、劲度系数、长短和粗细等参数相同，以此确保对所述气体轴承14的自适应调整的拉力的准确性。采用三个所述弹簧4，能够起到稳定的作用。
40.应该理解的是，在本发明的一些实施例中，所述弹簧4也可以为其他数量，如三个以上，本发明对此不作限制。
41.特别地，所述球形三足压力板3的外侧面为球面状，以此所述球形三足压力板3能够在所述弹簧仓5内多维度自由转动，没有径向位移。而且所述球形三足压力板3具有三个用于与所述气体轴承14的端面相接触的接触脚，三个所述接触脚的位置半径大于所述气体轴承14的内径尺寸，且小于所述气体轴承14的外径尺寸，优选接近于所述气体轴承14的外径尺寸，以此能够确保所述球形三足压力板3的三个所述接触脚均能够与所述气体轴承14的端面相接触。
42.进一步地，如图1和图2所示，所述止推轴承仓7为上窄下宽的结构，所述第一止推轴承6设置于所述螺杆10与所述弹簧仓5的接触端位置，所述第二止推轴承8设置于所述止推轴承仓7的窄端位置，所述螺杆10通过所述第一止推轴承6和所述第二止推轴承8限位于所述止推轴承仓7内。
43.在本发明的这一实施例中，所述弹簧仓5螺纹连接于所述止推轴承仓7。
44.具体地，所述弹簧仓5包括上仓部51和延伸自所述上仓部51的下仓部52，所述上仓部51开口朝上并螺纹连接于所述止推轴承仓7，所述第一止推轴承6设置于所述上仓部51内，所述下仓部52开口朝下且其内壁与所述球形三足压力板3的外侧面相接触。
45.进一步地，所述安装模块还包括设置于所述螺杆10顶端的手柄11，所述手柄11用于驱动所述螺杆10转动。所述手柄11可以为一字形、十字形或者多边形等结构，本发明对所述手柄11的形状不作限制，所述手柄11的结构能够方便转动以带动所述螺杆10转动即可。
46.进一步地，所述支撑主体包括用于与所述机芯13连接的底座1和连接支撑于所述底座1之上的支架2，所述支架2设置有用于与所述螺杆10的杆身螺纹连接的螺纹孔，所述气体轴承安装设备100还包括紧固螺母9，所述紧固螺母9设置于所述螺杆10并位于所述支架2之上。
47.更进一步地，所述底座1包括圆形基底和连接于所述圆形基底的三个立柱，所述底座1通过三个立柱支撑所述支架2，且所述底座1与所述机芯13之间是凹台接触，两者通过螺栓固定连接，以此确保所述支撑主体和所述机芯13之间稳定可操作性好。
48.所述气体轴承安装设备的组装过程为：所述气体轴承安装设备以所述底座为基础，将各个零部件按照图1进行组装，所述底座1固定不动，所述支架2通过螺栓与所述底座1进行连接；所述球形三足压力板3与所述弹簧仓5通过三个所述弹簧4进行连接；所述弹簧仓
5和所述止推轴承仓7之间通过螺纹固定连接；所述螺杆10通过所述第一止推轴承6和所述第二止推轴承8限位于所述止推轴承仓7内；所述螺杆10与所述支架2、所述紧固螺母9之间皆有螺纹连接；所述螺杆10和所述手柄11通过螺母12固定连接。
49.所述气体轴承安装设备安装所述气体轴承的工作过程为：
50.(1)将所述气体轴承安装设备的各个零部件按照要求组装完毕。
51.(2)将所述底座1和所述机芯13安装到位，用螺栓固定好，并将所述气体轴承14放入所述机芯13的相应安装位置。
52.(3)转动所述手柄11，带动所述螺杆10向下移动，使得所述球形三足压力板3接触所述气体轴承14的端面。
53.(4)继续转动所述手柄11，使得所述螺杆10向下移动，三个所述弹簧4感受来自所述球形三足压力板3的压力，发生不同的形变量，作用于所述球形三足压力板3，产生相应的反作用力，良好的自适应能力将所述气体轴承14调整到位，并将所述气体轴承14顺利安装到机芯13中。
54.也就是说，本发明在另一方面还提供了一种气体轴承安装设备100的安装方法，包括步骤：
55.s1、将所述支撑主体的所述底座1和所述机芯13连接，并将所述气体轴承14放入所述机芯13的相应安装位置；
56.s2、转动所述手柄11，带动所述螺杆10向下移动，使得所述球形三足压力板3接触所述气体轴承14的端面；
57.s3、继续转动所述手柄11，使得所述螺杆10向下移动并向所述弹簧仓5传递下压力，所述弹簧仓5经由多个所述弹簧4将压力传递至所述球形三足压力板3，所述球形三足压力板3感受所述气体轴承14在安装过程中不同点的反作用力，不同的反作用力使得所述弹簧仓5内的所述弹簧4产生不同的形变量，最终使得所述球形三足压力板3对所述气体轴承14有自适应调节能力，从而能将所述气体轴承14顺利地安装到所述机芯13中。
58.值得一提的是，在所述步骤s1之前，还包括组装所述气体轴承安装设备100的步骤：
59.通过螺栓将所述支架2与所述底座1相连接；
60.通过螺母将所述螺杆10和所述手柄11固定连接，并将所述螺杆10螺纹连接于所述支架2和所述紧固螺母9；
61.将所述第一止推轴承6和所述第二止推轴承8设置于所述螺杆10的位于所述止推轴承仓7的一端，
62.将所述弹簧仓5和所述止推轴承仓7螺纹连接；以及
63.通过三个所述弹簧4将所述球形三足压力板3和所述弹簧仓5相连接。
64.总的来讲，本发明提供了一种能够将气体轴承顺滑、平稳地安装到小型透平膨胀机的机芯中的气体轴承安装设备及其安装方法，所述气体轴承安装设备能够与小型透平膨胀机的机芯连接，可以将气体轴承安装到机芯中，而且安装过程中可以保证气体轴承端面受力均匀，使得气体轴承可以和机芯保持很好的平行度，最终可以顺利、平稳地将气体轴承安装到机芯中。
65.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例
中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
66.以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。