[发明专利]箔轴承组件

说明书

一种箔轴承组件，该箔轴承组件包括筒形本体，该筒形本体在筒形本体的径向外表面与径向内表面之间限定有冷却流体通道。箔轴承组件包括保持在筒形本体内并且与筒形本体的径向内表面热连通的箔轴承。箔轴承组件能够连接至轴承壳体，使得箔轴承组件的入口端口和出口端口与由轴承壳体限定的冷却剂入口通道和冷却剂出口通道以流体连通的方式连接。箔轴承组件能够与第二箔轴承组件互换，该第二箔轴承组件具有与第一箔轴承组件的对应的冷却流体通道、箔轴承和筒形本体内径不同的冷却流体通道、箔轴承和筒形本体内径中的至少一者。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月7日提交的、序列号为No.62/802,506的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容通过参引并入本文。

技术领域

本公开的领域总体上涉及轴承系统，并且更具体地涉及在压缩机中使用的箔轴承组件。

背景技术

最近的不含CFC的商用制冷剂组合物比如R134A与以前使用的CFC或HCFC制冷剂比如R12相比具有较低的密度。为了对实现能够与使用CFC或HCFC冷却剂的系统相比的冷却性能所需的较大体积的制冷剂进行处理，可以将不含CFC的制冷剂的压缩机的设计修改成以更高的操作速度处理制冷剂和/或以更高的效率操作。离心式压缩机与其他容积式压缩机设计比如往复式压缩机、旋转式压缩机、涡旋式压缩机和螺杆式压缩机相比具有许多优点，但是由于离心式压缩机的叶轮的高旋转速度以及相关联的为叶轮和相关联的马达提供合适的操作环境的挑战，使离心式压缩机在低容量冷却系统中的结合受到限制。

离心式压缩机包括压缩机轴承，该压缩机轴承支承用于为一个或更多个压缩级提供动力的驱动轴。这些压缩机轴承通常设置有用以减少压缩机轴承与驱动轴之间的摩擦的一个或更多个特征。作为一种无油压缩机轴承的箔轴承将驱动轴支承在流体层上并且非常适用于离心式压缩机的典型高速操作环境。然而，箔轴承的使用伴随着由于内部因素和外部因素两者的复杂相互作用而导致的具有挑战性的热管理问题。

箔轴承的温度可能受到来自相邻高温部件的热传导以及由薄流体膜内发生的粘滞剪切在内部产生的热的影响。尽管箔轴承内流体的粘度通常较低，但是箔轴承在操作期间的高表面速度会产生热，该热通常会消散到驱动轴和箔轴承中。由于定位在与薄流体膜接触的顺应性顶箔与下面的轴承部件比如轴承壳体之间的波箔的弹性元件提供的热路径相对有限，因此热从箔轴承的消散受到限制。穿过箔轴承的任何热通过向周围轴承壳体的热传导以及在顶箔/波箔接触点处发生的任何能量传递来调节。

如果箔轴承和驱动轴内的局部温度不受控制，则轴承性能可能以多种方式受到不利影响。波箔材料的过热可能会导致软化和增强的轴承顺应性、降低轴承的最大载荷容量，并且潜在地限制轴承的刚度和阻尼性质。在某些情况下，驱动轴在箔轴承的操作期间吸收大部分的热，从而导致驱动轴在自维持循环中比箔轴承膨胀得更快、称为“热失控”，这会导致箔轴承的失效。横跨箔轴承的半宽度(中部到边缘)形成过大轴向热梯度可能会使顺应性顶箔充分地翘曲至下述点：在该点处，顺应性顶箔对完全发展的流体膜的形成造成干扰。

通常能够使用驱动轴的冷却和/或轴向冷却来实现无油箔轴承系统中的热管理。尽管驱动轴的冷却通常是最有效的热管理方法，但是众所周知，在许多压缩机系统中实现驱动轴冷却具有挑战性。能够通过迫使流体穿过箔轴承的支承结构(波箔)来实现轴向冷却以移除热，但是引入的流体的流动速率和方向可能会加剧轴向热梯度向轴承失效点的发展或导致热失控。

本背景部分意在向读者介绍本领域的可能与本公开的下文所描述和/或所要求保护的各个方面有关的各个方面。该论述被认为有助于为读者提供背景信息，以便更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解的是，这些陈述应从该角度来阅读，而不应作为对现有技术的承认。

发明内容