涡轮式流体机械的制作方法

本发明涉及涡轮式流体机械。

背景技术：

1、专利文献1中公开了以往的涡轮式流体机械。该涡轮式流体机械具备：旋转轴；工作体，与旋转轴一体地旋转而压送外部流体；壳体，收置旋转轴及工作体；以及推力箔轴承，将旋转轴在旋转轴的轴心方向上支承为能够相对于壳体旋转。

2、在旋转轴，以从周面向径向延伸的方式一体地设置有板状的推力环。推力环设为能够与旋转轴一体旋转。推力箔轴承具备轴承壳体、多个波箔和多个顶箔。

3、轴承壳体具有供旋转轴插通的插通孔，在旋转轴的轴心方向上与推力环相对。多个波箔在轴承壳体的推力环侧的端面，在插通孔的周围排列地安装。各波箔由波板形状的弹性薄板构成。各顶箔由具有与推力环相对的轴承面的弹性薄板构成，其背面由各波箔弹性地支承。推力环的顶箔侧的端面成为在轴心方向上与顶箔的轴承面相对的被轴承面。

4、在推力箔轴承中，在旋转轴的低速旋转时顶箔以接触状态来支承相对旋转的推力环。若旋转轴高速旋转，则利用在被轴承面与轴承面之间的轴承间隙产生的流体膜以非接触状态来支承推力环。

5、【现有技术文献】

6、【专利文献】

7、专利文献1：日本特开2020-115021号公报

技术实现思路

1、【发明要解决的课题】

2、但是，在上述那样的涡轮式流体机械中的推力箔轴承中，存在下述问题：在轴承间隙中压缩后的流体因与周围的压力差而从轴承间隙的内周侧及外周侧的侧方泄漏，因流体膜压力的降低而轴承的负荷容量降低。

3、针对这样的问题，例如考虑在顶箔的轴承面、推力环的被轴承面设置v形的顶部朝向旋转轴的旋转方向的前方侧的所谓的人字槽的对策。根据该对策，在轴承间隙中被人字槽引导而导向的流体朝向v形的顶部，即从顶箔中的外周侧及内周侧朝向径向的中央被引入(拉进)，所以能够抑制流体从轴承间隙的侧方泄漏。

4、但是，在上述对策中，与设置人字槽相应地，旋转轴的低速旋转时的轴承面与被轴承面的接触面积减少而接触面压力增大。因而，存在因磨损、烧结等而顶箔的耐久性降低这一问题。

5、本发明是鉴于上述以往的实情而完成的，其要解决的课题在于，提供一种涡轮式流体机械，能够不使顶箔的耐久性降低地、抑制推力箔轴承中的流体膜压力的降低从而抑制推力箔轴承的负荷容量的降低。

6、【用于解决课题的技术方案】

7、本发明的涡轮式流体机械，具备：

8、旋转轴，沿绕轴心的一方向旋转；

9、板状的推力环，以从周面向径向延伸的方式设置于所述旋转轴，能够与所述旋转轴一体旋转；

10、工作体，与所述旋转轴一体地旋转而压送外部流体；

11、壳体，收置所述旋转轴及所述工作体；以及

12、推力箔轴承，将所述旋转轴在所述旋转轴的轴心方向上支承为能够相对于所述壳体旋转，

13、其特征在于，

14、所述推力箔轴承具备：轴承壳体，具有供所述旋转轴插通的插通孔并且在所述轴心方向上与所述推力环相对；多个波箔，在所述轴承壳体的所述推力环侧的端面，排列安装于所述插通孔的周围；以及多个顶箔，由一面具有与所述推力环相对的轴承面并且另一面由各所述波箔弹性地支承的弹性薄板构成，

15、所述波箔由向所述推力环侧突出的山部的棱线在所述旋转轴的周向上排列的波板形状的弹性薄板构成，

16、各所述波箔在所述旋转轴的径向上被分割为配置于外周侧的外周侧箔和配置于内周侧的内周侧箔，

17、各所述外周侧箔中的所述棱线，以随着从所述外周侧箔的内周侧的端缘向外周侧行进而向绕所述轴心的另一方向行进的方式倾斜地延伸，

18、各所述内周侧箔中的所述棱线，以随着从所述内周侧箔的外周侧的端缘向内周侧行进而向绕所述轴心的另一方向行进的方式倾斜地延伸。

19、在推力箔轴承中，当推力环与旋转轴一起沿绕轴心的一方向旋转时，在低速旋转时，顶箔以接触状态支承相对旋转的推力环。此时，推力环的顶箔侧的端面、即在旋转轴的轴心方向上与顶箔的轴承面相对的面，成为被轴承面。若旋转轴高速旋转，则顶箔的轴承面与推力环的被轴承面之间的轴承间隙中的流体膜压力升高。由此，由波箔弹性支承的顶箔，一边伴随着波箔的弹性变形一边弹性变形而从推力环浮起，经由在轴承间隙产生的流体膜以非接触状态支承推力环。此时，在顶箔中，由波箔的山部支承的部位弹性变形。其结果，波箔的波板形状转印到顶箔，顶箔也成为向推力环侧突出的山部的棱线在周向上排列的波板形状。

20、在本发明的涡轮式流体机械中的推力箔轴承中，波箔在旋转轴的径向上被分割，具有配置于外周侧的外周侧箔和配置于内周侧的内周侧箔。并且，外周侧箔中的棱线以随着从外周侧箔的内周侧的端缘向外周侧行进而向绕轴心的另一方向行进的方式倾斜地延伸，且内周侧箔中的棱线以随着从内周侧箔的外周侧的端缘向内周侧行进而向绕轴心的另一方向行进的方式倾斜地延伸。即，外周侧箔中的山部的棱线，以随着从内周侧向外周侧行进而向旋转轴的旋转方向的后方侧行进的方式倾斜地延伸，且内周侧箔中的山部的棱线，以随着从外周侧向内周侧行进而向旋转轴的旋转方向的后方侧行进的方式倾斜地延伸。

21、在这样的构成中，波箔的波板形状转印而形成于顶箔的山部的棱线，成为v形的顶部朝向绕轴心的一方向即旋转方向的前方侧的、所谓的人字形状。这样一来，在顶箔的轴承面与推力环的被轴承面之间的轴承间隙中，被人字形状的棱线引导而导向的流体朝向人字形状的v形的顶部、即从顶箔中的外周侧及内周侧朝向径向的中央被引入。因而，能够抑制在轴承间隙中压缩后的流体从轴承间隙中的外周侧及内周侧的侧方泄漏，能够抑制轴承间隙中的流体膜压力降低。

22、另一方面，在轴承面及被轴承面都没有形成槽，所以，两者滑动的旋转轴的低速旋转时的轴承面与被轴承面的接触面积不会与形成槽相应地减少。因而，也不会因磨损、烧结等而顶箔的耐久性降低。

23、因此，根据本发明的涡轮式流体机械，能够不使顶箔的耐久性降低地、抑制推力箔轴承中的流体膜压力的降低从而抑制推力箔轴承的负荷容量的降低。

24、壳体可具有：使得用于对推力箔轴承进行冷却的冷却流体流通的冷却通路。优选的是，该冷却通路，以使得冷却流体在轴承壳体与各顶箔之间从顶箔的内周侧朝向外周侧或者从外周侧朝向内周侧流通的方式形成。

25、在推力箔轴承中，在低速旋转时，顶箔以接触状态支承相对旋转的推力环，所以会因两者的滑动而发热。另外，在高速旋转时，也会在推力环与顶箔之间流体膜被剪断而发热。顶箔由热容小的弹性薄板构成。因而，顶箔容易成为高温，顶箔的耐热性容易成为问题。这一点，根据上述构成，冷却流体在轴承壳体与顶箔之间流通，所以能够利用冷却流体对顶箔进行冷却，能够抑制顶箔的耐热性的问题。

26、另一方面，在以使得冷却流体在轴承壳体与顶箔之间流通的方式形成了冷却通路的情况下，从轴承间隙的侧方泄漏的流体与冷却流体一起从冷却通路向外部流出。因而，流体从轴承间隙的侧方的泄漏直接关系到流体膜压力的降低。因此，抑制从轴承间隙的侧方的泄漏变得更重要。这一点，在本发明的涡轮式流体机械中，能够利用转印到顶箔的山部的棱线抑制轴承间隙的流体从侧方泄漏这一情况本身，所以，在形成了上述那样的冷却通路的情况下，效果变得显著。

27、优选的是，外周侧箔的径向宽度wout与内周侧箔的径向宽度win的关系，满足wout>win。

28、在推力箔轴承中，流体从轴承间隙的侧方的泄漏，因离心力的作用，成为与内周侧相比、外周侧的较多。这一点，在上述构成的情况下，外周侧箔的径向宽度wout比内周侧箔的径向宽度win大，所以将因离心力的作用而想要向外周侧的侧方漏出的流体向径向的中央引入的力变大，能够有效地抑制流体向外周侧漏出。

29、优选的是，外周侧箔中的棱线相对于径向所成的锐角θout与内周侧箔中的棱线相对于径向所成的锐角θin的关系，满足θout>θin。

30、在该情况下，外周侧箔中的棱线相对于径向所成的锐角θout，比内周侧箔中的棱线相对于径向所成的锐角θin大，所以，将因离心力的作用而想要向外周侧的侧方漏出的流体向径向的中央引入的力变大，能够有效地抑制流体向外周侧漏出。

31、优选的是，外周侧箔在径向上被分割为配置于外周侧的第1外周侧箔和配置于内周侧的第2外周侧箔。并且，优选的是，第1外周侧箔中的棱线相对于径向所成的锐角θout1与第2外周侧箔中的棱线相对于径向所成的锐角θout2的关系，满足θout1>θout2。

32、根据上述构成，将因离心力的作用而想要向外周侧的侧方漏出的流体向径向的中央引入的力变得更大，能够更有效地抑制流体向外周侧漏出。

33、【发明效果】

34、根据本发明的涡轮式流体机械，能够不使顶箔的耐久性降低地、抑制推力箔轴承中的流体膜压力的降低从而抑制推力箔轴承的负荷容量的降低。