一种空气轴承、转子系统及微型燃气轮机技术方案

本发明专利技术提供一种空气轴承、转子系统及微型燃气轮机，空气轴承包括：轴承本体、轴承壳体、轴承端盖以及防转构件；所述轴承本体套设于转轴，并与转轴之间保持预定的间隙；所述轴承壳体罩设于轴承本体的一个轴向端面和外周，轴承端盖套设于转轴上并与轴承壳体的一个端面抵接；所述防转构件设置于轴承壳体与轴承本体之间，并将两者连接，以在周向上将轴承本体固定；所述轴承本体为环状圆柱体，轴承本体上径向设置有节流孔；其中，所述节流孔为变径孔，轴承本体的外壁节流孔口大于节流孔口；所述轴承本体内壁周向设置环形槽，节流孔口与所述环形槽部分或整体相交。本发明专利技术的空气轴承、转子系统及微型燃气轮机具有运行稳定高效的优点。

Air bearing, rotor system and micro gas turbine

【技术实现步骤摘要】
一种空气轴承、转子系统及微型燃气轮机
本专利技术涉及轴承
，尤其涉及一种空气轴承、转子系统及微型燃气轮机。
技术介绍
空气轴承的轴承间隙很小，使用空气轴承的转轴和空气轴承的内圈必须具有很高的加工精度和装配精度，且动压轴承比静压轴承要求更高，通常间隙为数微米至数十微米数量级，加工难度极高。另外由于空气轴承在正常运转过程中，当轴上有负载作用时，轴承和转轴之间会形成楔状间隙，气体被压入楔状间隙，产生压力从而支撑轴承负载，而轴承内圈和转轴之间的最小间隙更小，很容易产生碰轴现象，对轴承造成磨损和损坏。此外，空气轴承的定子和转子之间的间隙狭小，要求定子和转子必须具有很高的加工精度和装配精度，以防止定子和转子之间产生碰撞和磨损。现有技术中空气轴承存在如下缺陷：1、由于节流效应影响，为了保持较高的轴承刚度，需要减小节流孔的孔径与气膜间隙，较小的孔径与间隙不仅在加工制造上难度非常大，带来较高的加工制造成本。2、在轴承高速旋转过程中，随着转子转速的提高，气膜内温度较高，节流孔在高温空气中易被氧化，产生黑穴，堵塞气眼。较小的轴承间隙容易使得转子与定子的磨损而产生金属屑，从而造成节流孔的堵塞，使得轴承整体可靠性降低。3、空气轴承一般采用橡胶圈安装在轴承座防止其发生周向转动，但是在径向空气轴承的实际运用过程中，当转轴的转速达到大概10万转以上时，压缩空气气膜和转轴之间的摩擦也随之增大，而该摩擦力产生的扭矩使得径向空气轴承随着转轴转动更加明显和频繁，同时橡胶圈也会很容易磨损损坏。r>
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种空气轴承、转子系统及燃气轮，以解决
技术介绍
中所存在的问题。本专利技术的技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供一种空气轴承，包括：轴承本体、轴承壳体、轴承端盖以及防转构件；所述轴承本体套设于转轴，并与转轴之间保持预定的间隙；所述轴承壳体罩设于轴承本体的一个轴向端面和外周，轴承端盖套设于转轴上并与轴承壳体的一个端面抵接；所述防转构件设置于轴承壳体与轴承本体之间，并将两者连接，以在周向上将轴承本体固定；所述轴承本体为环状圆柱体，轴承本体上径向设置有节流孔；其中，所述节流孔为变径孔，轴承本体的外壁节流孔口孔径大于节流孔口孔径；所述轴承本体内壁周向设置环形槽，内壁节流孔口与所述环形槽部分或整体相交。进一步的，所述防转构件的一端与轴承壳体固定连接或一体成型，防转构件的另一端与轴承本体可拆卸连接；或者，所述防转构件的一端与轴承壳体可拆卸连接，防转构件的另一端与轴承本体固定连接或者一体成型。进一步的，所述防转构件设置为销，并固定安装于轴承本体的端面，轴承壳体上设置有相应的第一容纳孔；或者，所述防转构件设置为销，并固定安装于轴承壳体的朝向轴承本体的端面，轴承本体上设置有相应的第二容纳孔。进一步的，所述防转构件设置为销或者销钉，防转构件从轴承壳体的外周沿轴承壳体的径向安装，防转构件的一端固定于轴承壳体，另一端插入轴承本体的外周，轴承本体的外周设置有相应的第三容纳孔。进一步的，所述防转构件设置为键，并固定安装于轴承本体的端面或与轴承本体的一个端面一体成型，轴承壳体上设置有相应的第一键槽；或者，所述防转构件设置为键，并固定安装于轴承壳体的内径面或与轴承壳体的内径面一体成型，轴承本体上设置有相应的第二键槽。进一步的，所述防转构件设置为球形体，并固定安装于轴承本体的端面，轴承壳体上设置有相应的第一半球形槽；或者，所述防转构件设置为球形体，并固定安装于轴承壳体的朝向轴承本体的端面，轴承本体上设置有相应的第二半球形槽。进一步的，所述节流孔变径部位截面为漏斗状或圆锥状。进一步的，所述节流孔为多个，沿轴承本体周向均布为一圈或者多圈。进一步的，所述环形槽宽度W>内壁节流孔口直径D，节流孔位于环形槽内；或者，所述环形槽宽度W>内壁节流孔口直径D，节流孔与环形槽一侧相切；或者，所述环形槽宽度W>内壁节流孔口直径D，节流孔与环形槽部分相交；或者，所述环形槽宽度W＝内壁节流孔口直径D，节流孔与环形槽两侧相切；或者，所述环形槽宽度W<内壁节流孔口直径D，节流孔与环形槽部分相交。进一步的，所述环形槽深度H≥内壁节流孔口直径D；以及，所述轴承本体与所述转轴之间的轴承间隙宽度为w，D<w<3D。根据本专利技术的另一方面，提供一种转子系统，包括上述的空气轴承。根据本专利技术的另一方面，提供一种微型燃气轮机，包括上述的转子系统。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、在本专利技术中，由于节流孔部分或者全部沉入环形槽内，轴与径向轴承内壁产生摩擦时，不会被磨损到环形槽内的节流孔，防止节流孔堵塞，从而提高气动润滑效果；环形槽会增大节流孔位置间隙，在保证整体轴承刚度的同时，有效的避免了由于高温而产生的节流孔氧化。2、本专利技术的空气轴承适合于高速及超高速旋转的转子系统，或者轴径较大的转子系统，在转子的运行过程中，轴承本体工作稳定，不会随着转轴转速的提高而发生转动，性能可靠，使用寿命长，且结构简单。3、本专利技术的防转构件的形式多样，结构简单，成本低，便于实现。4、本专利技术的转子系统以及微型燃气轮机应用所提供的空气轴承结构能够进行稳定可靠的高速运转。附图说明图1为本专利技术空气轴承结构的主视图。图2为图1中沿A-A的剖面图。图3为本专利技术中轴承节流孔的局部放大图。图4为本专利技术径向轴承防转构件结构图一。图5为图4中沿A-A剖视图。图6为本专利技术径向轴承防转构件结构图二。图7为图6中沿A-A剖视图。图8为本专利技术径向轴承防转构件结构图三。图9为图8中沿A-A剖视图。图10为本专利技术径向轴承防转构件结构图四。图11为图10中沿A-A剖视图。图12为本专利技术径向轴承防转构件结构图五。图13为图12中沿A-A剖视图。图14为本专利技术径向轴承防转构件结构图六。图15为图14中沿A-A剖视图。图16为本专利技术转子系统结构图一。图17为本专利技术转子系统结构图二。图18为本专利技术推力轴承组合结构示意图。图19为本专利技术第一空气槽结构示意图。图20为本专利技术径向轴承组合结构示意图。图21为本专利技术第二空气槽结构示意图。图22为本专利技术多类第二空气槽组合结构图。图23为本专利技术推力轴承防转构件结构图一。图24为图23中沿A-A剖视图。图25为本专利技术推力轴承防转构件结构图二。图26为图25中沿A-A剖视图。图27为本专利技术推力轴承防转构件结构图三。图28为图27中沿A-A剖视图。图29为本专利技术推力轴承防转构件结构图四。图30为图29中沿A-A剖视图。图31为本专利技术推力轴承防转构件结构图五。图32为图31中沿A-A剖视图。图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气轴承，其特征在于，包括：轴承本体、轴承壳体、轴承端盖以及防转构件；/n所述轴承本体套设于转轴，并与转轴之间保持预定的间隙；/n所述轴承壳体罩设于轴承本体的一个轴向端面和外周，轴承端盖套设于转轴上并与轴承壳体的一个端面抵接；/n所述防转构件设置于轴承壳体与轴承本体之间，并将两者连接，以在周向上将轴承本体固定；/n所述轴承本体为环状圆柱体，轴承本体上径向设置有节流孔；/n其中，所述节流孔为变径孔，轴承本体的外壁节流孔口孔径大于内壁节流孔口孔径；/n所述轴承本体内壁周向设置环形槽，内壁节流孔口与所述环形槽部分或整体相交。/n

【技术特征摘要】
1.一种空气轴承，其特征在于，包括：轴承本体、轴承壳体、轴承端盖以及防转构件；
所述轴承本体套设于转轴，并与转轴之间保持预定的间隙；
所述轴承壳体罩设于轴承本体的一个轴向端面和外周，轴承端盖套设于转轴上并与轴承壳体的一个端面抵接；
所述防转构件设置于轴承壳体与轴承本体之间，并将两者连接，以在周向上将轴承本体固定；
所述轴承本体为环状圆柱体，轴承本体上径向设置有节流孔；
其中，所述节流孔为变径孔，轴承本体的外壁节流孔口孔径大于内壁节流孔口孔径；
所述轴承本体内壁周向设置环形槽，内壁节流孔口与所述环形槽部分或整体相交。


2.根据权利要求1所述的空气轴承，其特征在于，所述防转构件的一端与轴承壳体固定连接或一体成型，防转构件的另一端与轴承本体可拆卸连接；
或者，所述防转构件的一端与轴承壳体可拆卸连接，防转构件的另一端与轴承本体固定连接或者一体成型。


3.根据权利要求1所述的空气轴承，其特征在于，所述防转构件设置为销，并固定安装于轴承本体的端面，轴承壳体上设置有相应的第一容纳孔；
或者，所述防转构件设置为销，并固定安装于轴承壳体的朝向轴承本体的端面，轴承本体上设置有相应的第二容纳孔。


4.根据权利要求1所述的空气轴承，其特征在于，所述防转构件设置为销或者销钉，防转构件从轴承壳体的外周沿轴承壳体的径向安装，防转构件的一端固定于轴承壳体，另一端插入轴承本体的外周，轴承本体的外周设置有相应的第三容纳孔。


5.根据权利要求1所述的空气轴承，其特征在于，所述防转构件设置为键，并固定安装于轴承本体的端面或与轴承本体的一个端面一体成型，轴承壳体上设置有相应...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳普，刘慕华，
申请(专利权)人：至玥腾风科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11