一种外廓式空气轴承的制作方法

本发明涉及轴承领域，特别涉及一种外廓式空气轴承。

背景技术：

空气轴承采用气体作为润滑剂，轴承内无机械接触，几乎不产生磨损，由此保证了更高的旋转精度和更高的转速，并且耐高温、无污染、寿命长，广泛应用于各种旋转机械。

高速旋转机械的主要构成部件为转子、定子、轴承等，其中一类旋转机械的转子质量集中于转子两端，典型的如涡轮增压器、涡轮发电机、双平衡块转子动平衡机等，其轴承通常设置于转子中部。以涡轮增压器为代表的旋转流体机械中，为了方便布置轴承和密封结构，转子轴通常较长，并且转子质量集中于工作轮，即转子两端，这样的转子往往更易失稳，且振幅较大。

涡轮和压气机轮均有闭式结构，其泄漏损失更小、强度更好，且当前先进增材制造工艺逐渐成熟，有利于小型闭式工作轮的制造与应用，且为更加复杂流道的加工提供了可能。而材料相同时，闭式工作轮往往质量更大，不利于提高转速，且对转子稳定性带来更大挑战。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

本发明提供了一种外廓式空气轴承，

包括外廓式空气轴承，所述外廓式空气轴承应用于闭式旋转流体机械，所述闭式流体机械工作轮轮盖外表面设计为轮盖外侧圆柱面和轮盖外侧圆锥面的结合。

优选的，所述外廓式空气轴承作外廓式径向空气轴承时，且安装于闭式工作轮的轮盖外侧圆柱面，所述闭式工作轮采用涡轮和/或压气机轮。

优选的，所述外廓式空气轴承作外廓式止推空气轴承时，可安装在涡轮轮背面和/或压气机轮轮盖外侧圆锥面；对于压气机轮与涡轮结合成单一转子的机械，如涡轮增压器，只需在涡轮轮背面安装外廓式止推空气轴承。

优选的，所述外廓式空气轴承设置为动压空气轴承，所述外廓式空气轴承结构包括但不限于波箔型、悬臂型。

本发明有益效果

本发明将闭式旋转流体机械工作轮轮盖外表面形状稍作修改，成为空气轴承安装面，径向空气轴承和止推空气轴承可充分利用工作轮本身表面作为安装面，改变了轴承位于转子轴上的传统布局，可大幅缩短轴的长度；同时，转子的缩短以及轴承相对跨距的适当加大有利于降低轴承附加载荷及提高转速；此外，这种外廓式空气轴承布局方式还有利于整体机械的小型化，以提高功率密度。

附图说明

图1为闭式涡轮/压气机轮示意图。

图2为波箔型动压空气轴承结构示意图。

图3为悬臂型动压空气轴承结构示意图。

图4为应用外廓式空气轴承的涡轮增压器结构示意图。

附图标记说明：1、轮盖外侧圆柱面；2、轮背面；3、轮盖外侧圆锥面；4、闭式涡轮；5、闭式压气机轮；6、涡轮壳；7、压气机壳；8、中间壳；9、轴；10、外廓式径向空气轴承；11、外廓式止推空气轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例1

本发明提供了一种外廓式空气轴承，包括外廓式空气轴承，所述外廓式空气轴承应用于闭式旋转流体机械，所述闭式流体机械工作轮轮盖外表面设计为轮盖外侧圆柱面1和轮盖外侧圆锥面3的结合，如图1所示。

进一步地，所述外廓式空气轴承作外廓式径向空气轴承10时，所述外廓式空气轴承作外廓式径向空气轴承时，且安装于闭式工作轮的轮盖外侧圆柱面1，所述闭式工作轮采用涡轮和/或压气机轮。

进一步地，所述外廓式空气轴承作外廓式止推空气轴承11时，可安装在涡轮轮背面2或压气机轮轮盖外侧圆锥面3；对于压气机轮与涡轮结合成单一转子的机械，如涡轮增压器，只需在涡轮轮背面2安装外廓式止推空气轴承11。

进一步地，所述外廓式空气轴承为动压空气轴承，轴承结构包括但不限于波箔型(如图2所示)、悬臂型(如图3所示)等。

如图4所示为应用外廓式空气轴承的涡轮增压器，包括闭式涡轮4、闭式压气机轮5、涡轮壳6、压气机壳7、中间壳8以及轴9，所述闭式涡轮4与闭式压气机轮5轮盖外表面均为轮盖外侧圆柱面1和轮盖外侧圆锥面3的结合；两外廓式径向空气轴承10分别设置于所述闭式涡轮4与所述涡轮壳6之间和所述闭式压气机轮5与所述压气机壳7之间；外廓式止推空气轴承11设置在闭式涡轮4轮背面。

由此可见，由于此涡轮增压器采用外廓式空气轴承，轴9得以大幅缩短，因此涡轮增压器体积大幅缩小，同时，转子的缩短以及轴承相对跨距的适当加大有利于降低轴承附加载荷及提高转速。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种外廓式空气轴承，其特征在于，

包括外廓式空气轴承，所述外廓式空气轴承应用于闭式旋转流体机械，所述闭式流体机械工作轮轮盖外表面设计为轮盖外侧圆柱面和轮盖外侧圆锥面的结合。

2.根据权利要求1所述的一种外廓式空气轴承，其特征在于，

所述外廓式空气轴承作外廓式径向空气轴承时，且安装于闭式工作轮的轮盖外侧圆柱面，所述闭式工作轮采用涡轮和/或压气机轮。

3.根据权利要求1所述的一种外廓式空气轴承，其特征在于，

所述外廓式空气轴承作外廓式止推空气轴承时，可安装在涡轮轮背面和/或压气机轮轮盖外侧圆锥面；对于压气机轮与涡轮结合成单一转子的机械，如涡轮增压器，只需在涡轮轮背面安装外廓式止推空气轴承。

4.根据权利要求1所述的一种外廓式空气轴承，其特征在于，

所述外廓式空气轴承设置为动压空气轴承，所述外廓式空气轴承结构包括但不限于波箔型、悬臂型。

技术总结
本发明公开了一种外廓式空气轴承，包括外廓式空气轴承，所述外廓式空气轴承应用于闭式旋转流体机械，所述闭式流体机械工作轮轮盖外表面设计为轮盖外侧圆柱面和轮盖外侧圆锥面的结合。本发明将闭式旋转流体机械工作轮轮盖外表面形状稍作修改，成为空气轴承安装面，径向空气轴承和止推空气轴承可充分利用工作轮本身表面作为安装面，改变了轴承位于转子轴上的传统布局，可大幅缩短轴的长度；同时，转子的缩短以及轴承相对跨距的适当加大有利于降低轴承附加载荷及提高转速。

技术研发人员：黄若;郭文杰;高泽;黄仕豪
受保护的技术使用者：萍乡北京理工大学高新技术研究院
技术研发日：2020.09.23
技术公布日：2020.11.20