轴向轴承安排制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在轴向方向上延伸的旋转轴(10)的、特别是涡轮增压器的旋转轴的轴向轴承安排(11)，该轴向轴承安排具有：一个非旋转的轴向轴承(3)；多个部段(25)，这些部段沿圆周方向分布并且在轴向方向上从该轴向轴承(3)伸出、凹陷到其中或者与其平齐；以及一个接排套环(12，13)，该接排套环在旋转意义上协同地连接到该轴(10)上，其中该接排套环(12，13)包括一个环形的负荷承载表面(15)以用于支持在该轴向轴承的这些部段(25)上；其中这些部段(25)在各自情况下由一个第一边缘(36)和一个第二边缘(37)界定，并且一个部段长度(35)被定义为这两个边缘(36，37)之间在该圆周方向上的弧形长度，并且一个半径(r)被定义为垂直于该轴向方向至与该轴(10)的中心点(34)；其中该部段长度(35)主要地随着半径(r)的增大而增大，并且一个部段宽度(31)被定义为该部段上的外半径和内半径之间的间距。

【技术实现步骤摘要】
轴向轴承安排本申请是国际申请号为PCT/US2013/038580、国家申请号为201380020536.3、申请日为2013年4月29日、名称为“轴向轴承安排”的中国专利申请的分案申请。本专利技术涉及一种用于旋转轴的、特别是涡轮增压器的旋转轴的轴向轴承安排。具体地讲，本专利技术涉及一种用于在排气涡轮增压器的压缩机叶轮与涡轮机叶轮之间的旋转轴的轴向轴承安排。从现有技术中已知的是使用安排在轴向轴承、特别是流体动压轴向轴承的一个圆形环上的多个部段。在此，该轴是通过在其中建立了多个压力场并且转子被安装在轴向方向上的壳体中使用这些部段来“支撑”或支持的。因此本专利技术的一个目的是限定一种轴向轴承安排，该轴向轴承安排在生产和组装上并不昂贵同时允许可操作地可靠地尤其在涡轮增压器中安装一个轴。通过本专利技术，有可能在一个涡轮增压器类型系列中使用功能相同的轴向轴承，仅仅通过替换这些接排套环(密封衬套、轴承套环)就可以适应不同的、特定用途的轴向推力负荷。通过这些接排套环的相对应地适配的负荷承载表面，就有可能用在轴向轴承两侧上的相同的部段构型来在各个推力方向上适应不同的力。区别特征是针对各种各样的修改，尽管接触直径不同，但宽度/长度比率保持大致恒定。通过所述设计举措，同时有可能实现减小所导致的摩擦损失的目标。这一目的是通过这些独立权利要求的特性来实现的。这些从属权利要求涵盖本专利技术的多个有利发展。部段几何形状通常是由楔表面和支座表面构成的；该楔形产生一个变窄的润滑间隙，这确保了在运行过程中的流体动压负荷承载能力。没有楔形的几何形状也是可能的，例如像在阶梯状轴向轴承中那样。该目的因此是通过具有权利要求1的特征的一个轴向轴承安排来实现的。有待安装的轴限定了轴向方向。半径是垂直于所述轴向方向来测量的。圆周方向是与该半径和该轴向方向相垂直地延伸的。这些单独的部段的长度是在该圆周方向上限定的并且因此指代一个弧形长度。这些单独的部段在该圆周方向上是由一个第一边缘和一个第二边缘来界定的。该第一边缘特别地是界定这些部段的楔表面的那个边缘。部段长度在所述两个边缘之间延伸。这些部段的宽度是在该半径方向上测量的。在常规部段的情况下，部段长度完全不会随着半径的增大而增大、或者仅仅是非常缓慢地增大。这导致在具有增大直径的常规部段的情况下部段宽度与部段长度的比率增大。根据本专利技术已经确定的是在快速旋转的轴承的情况下，部段宽度与部段长度的比率对可获得的负荷承载能力以及导致的摩擦损失具有决定性的影响。因此已经确定的是如果该部段长度随着半径的增大而更剧烈地增大以便与现有构型相比使得部段宽度与部段长度的比率随着半径增大而保持恒定，则可以改善负荷承载能力和摩擦损失。在此，该部段几何形状是基于期望的轴向推力负荷并且因此基于这些接排套环的负荷承载表面等级来加以配置的。对于所述构型而言，限定的是该第一边缘不是笔直地延伸而是具有多个台阶的、是弧形的或者具有不同斜率的多个线性部分。特别优选地提供的是不仅该楔长度而且该支座长度也随半径的增大而增大。为了进一步优化负荷承载能力和摩擦损失，在实验中已经确定的是支座长度与楔长度的比率应当随着半径的变化而尽可能小地变化。因此优选限定的是支座长度与楔长度的比率在整个部段宽度上是至多0.5、并且优选是0.25。本专利技术的进一步的细节、优点和特征将通过参照附图从以下对多个示例性实施例的说明中变得清楚，在附图中：图1是具有根据本专利技术的第一示例性实施例和第二示例性实施例的一个轴向轴承安排的一个排气涡轮增压器的示意性略微简化的截面图示，图2示出了根据本专利技术的第一示例性实施例和第二示例性实施例的轴向轴承安排的截面视图，图3示出了根据本专利技术的第一示例性实施例的轴向轴承安排的一个接排套环的两个不同的视图，图4示出了根据本专利技术的第二示例性实施例的轴向轴承安排的一个接排套环的两个不同的视图，图5示出了根据本专利技术的第一示例性实施例和第二示例性实施例的一个轴向轴承，图6以两个不同的图示示出了根据本专利技术的第一示例性实施例的轴向轴承安排，图7以两个不同的图示示出了根据本专利技术的第二示例性实施例的轴向轴承安排，并且图8至图11示出了根据本专利技术的第一示例性实施例和第二示例性实施例的轴向轴承安排的多个部段的不同实施例。下面将参照图1至图11来对根据本专利技术的轴向轴承安排11的多个实施例进行说明。图1是一个排气涡轮增压器1的示意性地略微简化的截面图示。排气涡轮增压器1包括一个涡轮机壳体5和一个压缩机壳体9。涡轮机壳体5和压缩机壳体9通过一种轴承壳体8而彼此相连。压缩机壳体9的涡轮机侧末端是由一个压缩机后壁4形成的。一个压缩机叶轮2被布置在压缩机壳体9中。一个涡轮机叶轮6被布置在涡轮机壳体5中。压缩机叶轮2和涡轮机叶轮6在旋转意义上协同地安排在轴10上。轴10通过多个轴承衬套7径向动地安装在轴承壳体8中。对于轴10的轴向安装而言，轴向轴承安排11被提供在轴承壳体8中的。涡轮机叶轮6是借助于一个内燃发动机的排气流而旋转设置的。由此，压缩机叶轮2通过轴10而同样是旋转设置的。该内燃发动机的充入空气是通过压缩机叶轮2来增压的。图2是针对两个示例性实施例的轴向轴承安排11的截面图示。该轴向轴承安排11包括一个轴向轴承3、一个密封衬套12以及一个轴承套环13。为了简化图示，在此不再示出轴10，仅仅示出轴10的轴线14。为了简化，密封衬套12和轴承套环13在本申请中还被称作“接排套环(run-oncollars)”。密封衬套12和轴承套环13在旋转意义上协同地座在轴10上。轴向轴承3在旋转意义上固定地支撑在壳体、特别是轴承壳体8中。以下将描述轴向轴承3的面向轴承套环13的一侧的实施例。然而，轴向轴承3的相反侧以及密封衬套12的以其面侧抵靠轴向轴承3的那个表面同样是以相对应的方式配置成一个轴向轴承安排的。图3示出了根据第一示例性实施例的轴承套环13。图4示出了根据第二示例性实施例的轴承套环13。在所有示例性实施例中，相同的或功能相同的零件是由相同的参考数字来标注的。图3和图4在各自情况下示出了轴承套环13的一个平面视图和一个截面视图。轴承套环13至少在其面向轴向轴承3的一侧包括一个负荷承载表面15。一个第一环绕槽16被径向地布置在所述负荷承载表面15的外侧。一个环形的第一密封表面17被径向地安排在第一环绕槽16的外侧。一个第二环绕槽18被径向地布置在负荷承载表面15的内侧。一个第三密封表面19被径向地布置在第二槽18的内侧。还可想到的一个实施例不具有第二槽18，这样使得该负荷承载表面在内直径处直接会合进入该密封表面中。在根据图4的第二示例性实施例中，负荷承载表面15被设计得更大，从而省去了第一槽16，并且负荷承载表面15直接会合进入第一密封表面17中。具体情况是在径向方向上观察时第一密封表面17、第三密封表面19以及负荷承载表面15对准。图5示出了根据第一示例性实施例和第二示例性实施例的轴向轴承3。轴向轴承3包括一个支架20。所述支架20被安装在涡轮增压器1的壳体中。在此，支架20在该壳体中的位置是通过多个凸耳21来限定的。此外，轴向轴承3在支架20上包括一个环形的第二密封表面22和一个环形的第四密封表面23。在组装好的状态下，第二密封表面22是与第一密封表面17相对布置的。第四密封表面23本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在轴向方向上延伸的旋转轴(10)、特别是涡轮增压器的旋转轴的轴向轴承安排(11)，具有‑非旋转的轴向轴承(3)，‑多个部段(25)，这些部段沿圆周方向分布并且在轴向方向上从该轴向轴承(3)伸出、凹陷到该轴向轴承中或者与该轴向轴承平齐，以及‑接排套环(12，13)，该接排套环在旋转意义上协同地连接到该轴(10)上，其中该接排套环(12，13)包括环形的负荷承载表面(15)以用于支持在该轴向轴承的部段(25)上，‑其中所述部段(25)在每种情况下由一个第一边缘(36)和一个第二边缘(37)界定，并且部段长度(35)被定义为这两个边缘(36，37)之间在该圆周方向上的弧形长度，并且半径(r)被定义为垂直于该轴向方向至该轴(10)的中心点(34)，其中所述弧形长度对应于一开口角度，‑其中该部段长度(35)主要地随着半径(r)的增大而增大，‑部段宽度(31)被定义为该部段上的外半径和内半径之间的间距，并且‑其中至少在沿着第一边缘(36)的区段中，所述开口角度沿着半径(r)是不同的。

【技术特征摘要】
2012.05.08 DE 102012009147.81.一种用于在轴向方向上延伸的旋转轴(10)、特别是涡轮增压器的旋转轴的轴向轴承安排(11)，具有-非旋转的轴向轴承(3)，-多个部段(25)，这些部段沿圆周方向分布并且在轴向方向上从该轴向轴承(3)伸出、凹陷到该轴向轴承中或者与该轴向轴承平齐，以及-接排套环(12，13)，该接排套环在旋转意义上协同地连接到该轴(10)上，其中该接排套环(12，13)包括环形的负荷承载表面(15)以用于支持在该轴向轴承的部段(25)上，-其中所述部段(25)在每种情况下由一个第一边缘(36)和一个第二边缘(37)界定，并且部段长度(35)被定义为这两个边缘(36，37)之间在该圆周方向上的弧形长度，并且半径(r)被定义为垂直于该轴向方向至该轴(10)的中心点(34)，其中所述弧形长度对应于一开口角度，-其中该部段长度(35)主要地随着半径(r)的增大而增大，-部段宽度(31)被定义为该部段上的外半径和内半径之间的间距，并且-其中至少在沿着第一边缘(36)的区段中，所述开口角度沿着半径(r)是不同的。2.如权利要求1所述的轴向轴承安排，其中所述开口角度的顶点是该轴向轴承的中心。3.如权利要求1所述的轴向轴承安排，其中每个部段(25)都是由支座表面(27)以及被定位在所述支座表面前方的流体压力作用表面(26)来形成的。4.如权利要求3所述的轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·杜克勒舒尔茨，T·科纳，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国,US