用于旋转机械中的转子的轴向气体推力轴承制造技术

根据本发明专利技术提供了一种用于旋转机械中的转子（4）的轴向气体推力轴承，其包括与所述转子（4）一体或紧固到所述转子（4）的至少一个径向盘（5）、面向每个盘（5）的一个固定的密封件（2）或定位为围绕每个盘（5）的两个固定的密封件（2），所述密封件（2）的下部与所述转子（4）的距离允许在相应盘（5）和密封件（2）之间的间隙通过的压缩流体的流入，从而将平衡活塞和推力轴承盘的性质组合起来。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于旋转机械中的转子的气体轴承，其组合了平衡活塞和推力轴承盘的性质。
技术介绍
传统的用于旋转机械（例如压缩机）的转子例如由油润滑的轴承支撑。轴承位于大气轴承壳体中。因此，轴承必须通过干燥的气体密封件而与暴露于高压气体的压缩机叶轮分离。带有专用的轴承、平衡活塞和密封件的涡轮机械已经存在了超过100年。众所周知的是对复杂和脆弱的支撑系统的要求。用于涡轮机械的径向和推力轴承是通常在枢轴上具有轴瓦或垫片的轴承。当轴承操作时，轴承的旋转部分将新油带入垫片区域。流体压力造成垫片稍微倾斜，从而造成加压流体进入轴瓦和另一轴承表面之间。垫片的倾斜自适应地随着轴承负载和速度而改变。各种设计细节确保了油的连续补充以避免过热和垫片损坏。由于叶轮上的压力升高，在毂和罩上存在压力差，造成叶轮在压缩机入口的方向上具有净推力。该效应通过平衡活塞来抵消，见图1，该平衡活塞位于最后的叶轮之后，通过使平衡活塞的外侧受到来自压缩机的入口侧的低压而实现。因此，与叶轮的方向相反地产生压力差。该压力通过利用管路将活塞之后的区域连接到入口而获得。关于改进的解决方案的重要一步显示在WO-A1 2008/018800中，该文公开了一种组合轴承系统，其中，转子设有径向轴承和相关联的密封件。用于转子的每个径向轴承和密封点是轴承和密封件组合的形式，由位于机械壳体中的定子形成，并且定子形成有孔。通过在载置于定子相关部分的转子上提供圆柱形盘/叶轮形式的轴向轴承，根据在带有期望动态刚度和阻尼的径向气体轴承中的相同原理，气体膜可以形成有刚度和阻尼。或者，轴向轴承可以根据流体静力学原理来形成，包括在轴承表面之前和之后的流限制，以便获得刚度和相应的阻尼。还可以使用两种原理的组合来形成轴向轴承。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是利用简化的轴向气体推力轴承来代替传统的平衡活塞和推力轴承，在这种简化的轴向气体推力轴承中，轴的轴向运动减小了，旋转的盘/叶轮和静止的径向壁之间的距离（即，流体力）增加，其进一步阻止轴在轴向方向上的运动。轴向推力轴承的径向长度，以及定子和盘之间的间隙依赖于机器和气体轴承区域的径向位置的压力比，其产生流体力，应该进一步对于摩擦损耗和负载能力进行优化。该目的通过用于旋转机械中的转子的轴向轴承来实现，其中，轴承包括与转子一体或紧固到转子的至少一个径向盘、面向每个盘的一个固定的密封件或定位为围绕每个盘的两个固定密封件，密封件的下部与转子的距离允许在相应盘和密封件之间的间隙通过的压缩流体的流入，从而将平衡活塞和推力轴承盘的性质组合起来。形成在轴向气体轴承内的空气间隙几何结构包括但不限于a）收缩的，b）扩张的，以及c）平行的。另外，供应到轴向气体轴承中的空气间隙的气体可以来自轴承的径向内侧或外侧。还应该懂得，术语“盘”应该包括叶轮等。旋转盘或定子不平整度可以是不同的特别限定的几何结构的形式，例如但不限于凹口、蜂巢（HC）或孔形状（HP），未示出。有多种可能的构造：1. 轴向盘构造，见图2。使用典型的轴向盘，轴向气体轴承位于盘径向表面的每一侧。过程气体从压缩机最后一级叶轮（但不限于从该压缩机最后一级叶轮）从外侧或内侧供应到该盘的两侧，即，这种气体轴向轴承将是双作用的，并且能够在两个方向上稳定轴向的轴运动。另外，来自该轴向气体推力轴承的用过的气体返回到压缩机的吸入侧。2. 背对背压缩机构造，见图3。采用与轴向盘构造相同的轴向气体轴承原理，然而，叶轮毂用作旋转部分，而轴向气体轴承定子位于两个压缩机段之间。过程气体从每个压缩机段中的最后的叶轮供应，在叶轮和定子之间的空气间隙中通过的流体将产生气体轴承负载能力，从而将平衡活塞和推力轴承的功能组合起来。可以通过在推力轴承的下游安装阀来控制泄漏速率和气体轴承压力，获得可控的泄漏速率和力/阻尼系数。这种阀还可以在操作速度范围内调节，以便优化转子动态特性和压缩机效率。3. 叶轮构造，见图4。采用与轴向盘构造相同的轴向气体轴承原理，然而，在压缩机的所有的叶轮中采用围绕的定子壁作为在叶轮径向表面的一侧或两侧上的推力轴承，以便均衡来自叶轮的净轴向力。这种轴向气体轴承解决方案将可能降低级泄露，并且可能在压缩机中不需要或降低对级间密封件（迷宫密封件）的需要。本专利技术的其它有利方面从从属权利要求和以下的讨论来理解。转子可以更短和更为刚性，造成更好的转子动态性能，和/或更短和更薄，带来重量的节约。传统的离心气体压缩机或紧凑紧密密封的马达驱动的压缩机是本专利技术能够具有优势的两种有用但不唯一的应用。附图说明现在将借助于附图中示出的优选示例实施例来更详细地说明本专利技术，其中：图1示出了具有平衡活塞和推力盘轴承的压缩机中的转子的传统设计的示意性截面图；图2示出了根据本专利技术的优选实施例的示意性截面图，其具有径向盘和围绕盘的气体轴承定子，从而将这种现有技术中的平衡活塞和推力轴承的功能组合起来；图3显示了根据本专利技术的优选实施例的示意性截面图，其将叶轮毂用作盘，将围绕的壁用作气体轴承定子。这应用于背对背压缩机的两段中，从而将这种现有技术的平衡活塞和推力轴承的功能组合起来；以及图4a和图4b示出了根据本专利技术的优选实施例的示意性截面图，其将一个或若干个叶轮用作旋转盘，将围绕的表面用作气体轴承定子，从而将这种现有技术的平衡活塞和推力轴承的功能组合起来。具体实施方式尽管在论述中提到的是压缩机，但可以应用所有其它形式的旋转机械，例如泵、涡轮和膨胀机，其中，流体（例如气体）被赋予增加或降低的压力。轴向轴承要求压力差来工作。因此可能需要用于启动/停止的装置。这可以通过从储存器空气静压作用地抽取气体或使用适当类型的较小容量的支承轴承（未示出）来实现。本专利技术公开了一种用于旋转机械中的转子4的轴向气体推力轴承，其中，轴承包括与转子4一体或紧固到转子4的至少一个径向盘5，以及面对每个盘的一个固定密封件2或定位为围绕每个盘的两个固定密封件2。密封件的下部与转子的距离允许在相应的盘和密封件之间的间隙中通过的压缩流体的流入。因此，创新的概念是将平衡活塞和推力轴承盘的性质组合到仅一个构件中。该新的概念与旧的解决方案发挥相同的所需功效，但空间更小并且没有支撑系统。因此，预先假定使用标准类型的径向盘5，或如上所述的叶轮，其平面的表面与相应的密封件面对面，或盘可以替代性地以槽类型的盘来增强，以在轴向获得更高的负载能力，没有示出。为了确保气体高压被相等地分到两侧，径向盘自身能够包含至少一个平衡孔6，由此允许在盘的两侧之间的相等压力。如图2所示，有四个这种孔，但应该懂得，可以等同地应用其它数量。图3提供了称为背对背的压缩机类型的解决方案，其中，在一个压缩机内部的两段压缩气体。每段的最高出口压力在机器的中部相遇。对于该构造，从每段中的高压泄露的气体泄露通过叶轮轴向平衡密封件，回到吸入侧或用作整体马达压缩机器的冷却气体。在图4中，气体压力从高压泄露到低压侧。通过叶轮的压力和表面产生净轴向力。由于在叶轮的一侧上减小的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.22 NO 200923791.一种用于旋转机械中的转子（4）的轴向气体推力轴承，其特征在于，所述轴承包括与所述转子（4）一体或紧固到所述转子（4）的至少一个径向盘（5）、面向每个盘（5）的一个固定的密封件（2）或定位为围绕每个盘（5）的两个固定的密封件（2），所述密封件（2）的下部与所述转子（4）的距离允许在相应盘（5）和密封件（2）之间的间隙通过的压缩流体的流入，从而将平衡活塞和推力轴承盘的性质组合起来。
2.如权利要求1所述的轴向气体推力轴承，其特征在于，所述密封件（2）是径向收缩的、扩张的或与所述径向盘（5）平行的，或者是它们的组合。
3.如以上权利要求任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：H昂德巴克，ST基布斯加尔德，L布雷内，
申请(专利权)人：H昂德巴克，ST基布斯加尔德，L布雷内，
类型：发明
国别省市：