[实用新型]外压环向斜缝供气气体轴承

说明书

外压环向斜缝供气气体轴承。本实用新型属气体轴承领域。本实用新型用于高速旋转机械，如透平膨胀机、涡轮增压器等。

常规的外压小孔和狭缝供气气体轴承都是径向供气。在高速旋转机械中，当转子工作转速达到同步涡动临界转速一倍时，会出现一种叫做半速涡动的自激涡动。它会使转子和轴承相碰而失去稳定。A.Tondl曾提出一种切向供气小孔的外压气体轴承。见Gas Bear－ing SymPosium on Design Methods and APPlications1967。供气方向和转子转动方向相反，从而能抑制和推迟自激涡动，使转子在较高的转速稳定运转。陈纯正曾研制了多排切向小孔供气外压气体轴承，见西安交通大学“科学技术报告”82－198、1982、6。并将该轴承用于150米³／时制氧机的透平膨胀机。

本发明作用原理同以上轴承类似，也是产生和转子转动方向相反的供气来抑制转子的自激涡动。所不同的是轴承供气是通过环向斜缝来实现的。

在外压气体轴承领域已采用抑制自激涡动，提高高速稳定性的方法还有：1、轴承用弹性支承。其中有轴承上加O形橡胶圈的橡皮加稳轴承。见J.W.Powell，C.TemPest“A  Study  of  High  SPeed  Machines  with  Rubber  Stabilized  AirBearings”ASME.E  1966。另有将轴承支承于另一外压轴承气膜上的双气膜轴承。见Haruo  Mori“A  Stabilizing  Method  of  the  Externally  Pressurized  Gas  Bearings”4th  Biannuel  Gas  Bearing  Symposium。1969。2、在轴承内表面加稳定腔的Sixsmith轴承。见H.Sixsmith“The  Theory  and  Design  of  a  Gas－Lubricated  Bearing  of  High  Stablity”First  International  SymPosium  on  Gas－Lubricated  Bearing。1959。

经专利文献检索，没有发现和本发明相同的专利。附检索文献一份。

本发明的目的在于提供一种加工方便、耗气量小并具有高速稳定性的外压气体轴承。

本发明的内容将结合附图来说明。

图1是单排供气环向斜缝轴承结构图。

图2是双排供气环向斜缝轴承结构图。

图3是供气缝图。

如图1所示，该轴承由上轴承〔1〕，中轴承〔2〕，下轴承〔4〕组成。三部分通过过渡配合装配为一整体，保证轴承孔同心。上、下轴承和中轴承之间垂直于轴承孔中心线的压合面上加工有供气缝〔6〕。压合面经过仔细加工、研磨，使没有缝的部分能很好气密。压力气体通过供气孔〔5〕进入供气缝，由于斜缝的导向，通过斜缝进入轴承间隙的气体形成同轴转向相反的附加切向环流。该环流能有效地抑制和推迟自激涡动，从而使轴能在极高的转速稳定运行。流入间隙的气体从轴承两端排出。同斜（切向）小孔供气轴承相比，环向斜缝轴承进入轴承间隙的气流没有扩散效应，能更有效地在整个间隙形成切向环流。所以说它比较省气。环向斜缝轴承在长径比较小时，优越性大。一般长径比为0.5－1。

双排环向斜缝供气轴承（附图2）和单排缝轴承相比，它有较高的承载能力，同时轴承耗气量也大一些。双排环向斜缝轴承由上轴承〔1〕、中间体〔3〕、中轴承〔2〕、下轴承〔4〕组成。供气缝可以加工在中间体上，也可以加工在上、中、下轴承上。

供气缝（附图3）是在轴承压合面上加工（可以机械加工，如铣削；也可用腐蚀等其他方法）。缝的高度（深度）为0.01～0.07毫米。环向供气斜缝在轴承园周方向上总是向同一方向倾斜。供气缝形状如同透平膨胀机的喷嘴。供气缝出口角α（供气缝型线和轴承表面切线的夹角）（附图3）的范围是0°＜α＜70°。供气缝型线可以是曲线，也可以是直线。

外压环向斜缝供气轴承的间隙大小如同一般外压气体轴承。其直径间隙范围为0.03～0.09毫米。

同以上轴承比较，环向斜缝供气轴承不需钻小孔，加工方便。轴承既可用自润滑性能良好的石墨、聚四氟乙烯等软材料制造；也可以用高硬度抗卡性能强的材料，如碳化硅、氮化钨等。在同样供气压力下，环向斜缝轴承耗气量是橡皮加稳轴承的0.6～0.7；是多排切向轴承的0.5～0.6；是Sixsmith轴承和双气膜轴承的0.5以下。环向斜缝供气轴承同径向供气轴承比较，自激涡动起始速度可提高一倍以上。这对一般高速透平膨胀机的工作转速来说是足够有余了。