气浮轴承、转子总成、压缩机和暖通设备的制作方法

1.本实用新型涉及压缩机技术领域，具体涉及一种气浮轴承、转子总成、压缩机和暖通设备。


背景技术：

2.在夏季高峰时期，空调等制冷负荷的增长不仅给电网带来了沉重负担，也产生了大量的温室气体排放。为此，推进绿色高效制冷已成为各国促进节能减排、应对气候变化的重要且迫切的需要。
3.制冷系统的核心部件是制冷压缩机，在以往的制冷压缩机中滑动轴承的润滑介质是润滑油，但其黏度较大，在高转速下会产生较大的摩擦功耗，此外有润滑油的存在，长期使用会影响换热器的换热效果，制冷系统性能下降。磁悬浮轴承具有摩擦损耗低，稳定性好的优点，但其成本较高，在中小型压缩机应用中优势不明显。
4.动压气体轴承具有高转速、高效率，摩擦损耗低的优点，非常适用于中小型压缩机。箔片气体动压轴承分为径向箔片气体动压轴承和轴向箔片气体动压轴承，径向箔片气体动压轴承用于支撑转子径向悬浮，轴向箔片气体动压轴承用于支撑轴向悬浮避免轴向窜动；但是气浮轴承气体黏度系数小、泄漏大、承载力低，并且动压气悬浮轴承刚度、阻尼低，运行稳定性较差。
5.因此，现有的气浮轴承有待改进。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种气浮轴承、转子总成、压缩机和暖通设备，该气浮轴承可以平衡局部径向荷载，承载性能增加，稳定性得以提高。
7.在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种气浮轴承。根据本实用新型的实施例，该气浮轴承包括依次层叠的安装座、波箔和顶箔组件，所述顶箔组件包括一个或层叠的多个顶箔，所述顶箔组件具有第一箔段和第二箔段，所述第一箔段和所述第二箔段的厚度不同。
8.根据本实用新型实施例的气浮轴承，通过将安装座、波箔和顶箔组件依次层叠，并且具有第一箔段和第二箔段的顶箔组件包括一个或层叠的多个顶箔，同时第一箔段和第二箔段的厚度不同，从而该气浮轴承可以平衡局部径向荷载，承载性能增加，稳定性得以提高。
9.另外，根据本实用新型上述实施例的气浮轴承还可以具有如下附加的技术特征：
10.在本实用新型的一些实施例中，所述第一箔段和所述第二箔段位于同一顶箔上，所述第一箔段和所述第二箔段沿所述气浮轴承的周向排布。
11.在本实用新型的一些实施例中，所述第一箔段和/或所述第二箔段包括多个，且所述第一箔段和所述第二箔段在所述气浮轴承的周向上交错排布。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述顶箔的厚度沿所述气浮轴承的周向均匀变化。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述第一箔段和所述第二箔段位于同一顶箔上，所述第一箔段和所述第二箔段沿横向排布，所述横向与所述气浮轴承的周向以及从所述安装座到所述顶箔的方向均具有大于0
°
且小于或等于90
°
的夹角。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述第一箔段和/或第二箔段包括多个，且所述第一箔段和所述第二箔段在所述横向上交错排布。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述顶箔的厚度沿所述横向均匀变化。
16.在本实用新型的一些实施例中，所述顶箔组件包括层叠的多个顶箔，所述第一箔段和所述第二箔段分别设于不同的顶箔上。
17.在本实用新型的一些实施例中，所述第一箔段和所述第二箔段沿从所述安装座到所述顶箔组件的方向层叠。
18.在本实用新型的一些实施例中，所述顶箔的一端与所述安装座相连，并沿所述气浮轴承的周向延伸，且所述顶箔的厚度沿所述气浮轴承的周向均匀变化。
19.在本实用新型的一些实施例中，所述气浮轴承为径向气浮轴承或轴向气浮轴承。
20.在本实用新型的第二个方面，本实用新型提出了一种转子总成。所述转子总成包括转子，所述转子总成还包括：径向气浮轴承，所述径向气浮轴承套设于所述转子的外周，所述径向气浮轴承为上述的气浮轴承，所述径向气浮轴承的所述安装座、所述波箔和所述顶箔沿所述转子的径向由外到内依次层叠；和/或轴向气浮轴承，所述轴向气浮轴承与所述转子配合，所述轴向气浮轴承为上述的气浮轴承，所述轴向气浮轴承的所述安装座、所述波箔和所述顶箔沿所述转子的轴向依次层叠。
21.在本实用新型的第三个方面，本实用新型提出了一种压缩机。所述压缩机包括上述的气浮轴承；或包括上述的转子总成。
22.在本实用新型的第四个方面，本实用新型提出了一种暖通设备。所述暖通设备包括上述的气浮轴承；或包括上述的转子总成；或包括上述的压缩机。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.图1是本实用新型一个实施例的气浮轴承的结构示意图；
25.图2是本实用新型图1中i部分的放大图；
26.图3是本实用新型一个实施例的转子总成的示意图。
27.附图标记：
28.100、气浮轴承；10、安装座；101、定位槽；103、定位销；20、波箔；21、第一波箔； 22、第二波箔；301、顶箔；302、第一箔段；303、第二箔段；
29.200、转子总成；11、转子；12b、径向气浮轴承；12a、轴向气浮轴承。
具体实施方式
30.我国是全球最大的制冷产品生产、消费和出口国，制冷能耗占社会总能耗的15％。
在夏季高峰时期，空调等制冷负荷的增长不仅给电网带来了沉重负担，也产生了大量的温室气体排放。为此，推进绿色高效制冷已成为各国促进节能减排、应对气候变化的重要且迫切的需要。
31.当下“碳中和、碳达峰”背景下，必须发展低碳制冷设备。制冷系统的核心部件是制冷压缩机，在以往的制冷压缩机中滑动轴承的润滑介质是润滑油，但其黏度较大，在高转速下会产生较大的摩擦功耗，此外有润滑油的存在，长期使用会影响换热器的换热效果，制冷系统性能下降。磁悬浮轴承具有摩擦损耗低，稳定性好的优点，但其成本较高，在中小型压缩机应用中优势不明显。动压气浮轴承具有高转速、高效率，摩擦损耗低的优点，非常适用于中小型压缩机。
32.参考图1，本实用新型的气浮轴承100可以包括顶箔301和安装座10，顶箔301和安装座10分别与相对可转动的两个部件相对应，在这两个部件之间发生相对转动时，会产生气悬浮的效果，从而降低转动过程中的阻力，例如，以安装座10固定、顶箔301与转轴固定为例，在转轴发生高速转动时，气流进入到转轴与顶箔301之间，同时由于波箔20具有一定的弹性支撑力以及弹性形变的能力，可以维持顶箔301与转轴的稳定配合，并利用空气悬浮的作用降低转轴与顶箔301之间的摩擦力，从而维持转轴的稳定转动。参考图3，本实用新型的气浮轴承100包括轴向气浮轴承12a和径向气浮轴承12b，轴向气浮轴承12a 可以设于前述转轴的端部，顶箔301和安装座10可以沿转轴的轴向布置，以限制转轴的轴向位移；径向气浮轴承12b可以套设于转轴上，顶箔301和安装座10可以沿转轴的径向布置，以限制转轴的径向位移。
33.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种气浮轴承100。根据本实用新型的实施例，参考图1和图2，该气浮轴承100包括：安装座10、波箔20和顶箔组件。
35.安装座10、波箔20和顶箔组件依次层叠，顶箔组件包括一个或层叠的多个顶箔301，顶箔组件具有第一箔段302和第二箔段303，第一箔段302和第二箔段303的厚度不同。
36.可以理解为，该气浮轴承100中的顶箔组件可以采用一个顶箔301，也可以采用多个层叠的顶箔301，多个顶箔301的使用可以提高顶箔组件的整体刚度，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。同时由于顶箔组件中具有的第一箔段302和第二箔段303 的厚度不同，两者配合提供承载力，则可以避免局部压力较小，同时防止顶箔组件的形变量过大，从而平衡局部径向荷载，气浮轴承100的承载性能增加，稳定性得以提高。需要说明的是，本实用新型中的波箔20的材料不受特别限制，可以为铍青铜、镍基合金、高强度不锈钢等箔片。此外，具体波箔20的制备方法如下：将长条形箔片，进行线割、或激光切割进行轴向分段，线割时将箔片中间分成若干段，两侧箔片宽，中间若干段箔片窄，并且箔片的两端分别留有一段未被切割，保证箔片的整体性，以及后续成型后方便安装，分别将线割好的箔片压制波箔20，其中波箔20可以具有拱形波结构或者可以具有波浪形结构。同时顶箔301的具体材质也不受特别限制，可以为铍青铜、镍基合金、高强度不锈钢等箔片，其中顶箔301内壁喷涂有耐磨自润滑材料，其材料可以是二硫化钼、聚四氟乙烯、 pm304、ps304等。
37.本实用新型实施例的气浮轴承100可以为轴向气浮轴承12a或径向气浮轴承12b，以轴向气浮轴承12a为例，安装座10、波箔20以及顶箔301沿轴向层叠布置。以径向气浮轴承 12b为例，安装座10、波箔20以及顶箔301沿径向由外到内套接，在径向气浮轴承12b的使用过程中，转轴可以套接于顶箔301内侧，转轴在转动过程中，会迫使顶箔301朝向安装座10发生位移，而在转轴与顶箔301之间形成气膜，而利用波箔20的支撑作用，能够实现转轴与顶箔301之间气膜的动态平衡，从而提高转轴转动过程中的稳定性。另外，通过将第一波箔21的波纹段和第二波箔22的波纹段错位，可以提高第一波箔21和第二波箔 22对顶箔301支撑的均匀性和稳定性，从而提升气浮轴承100的荷载能力。
38.另外，还需要说明的是，本实用新型中描述有第一方向a-a、第二方向b-b以及第三方向(参照图1中垂直纸面的方向)，其中本实用新型中的第一方向是指从安装座10到顶箔301的方向，第二方向是指气浮轴承100的周向，第三方向是指垂直于第一方向和第二方向的方向。以径向轴承为例，第一方向可以为气浮轴承100的径向，第二方向可以为气浮轴承100的周向，第三方向可以为气浮轴承100的轴向。以轴向气浮轴承12a为例，第一方向可以为气浮轴承100的轴向，第二方向可以为气浮轴承100的周向，第三方向可以为气浮轴承100的径向。
39.一些实施例中，参考图1，第一箔段302和第二箔段303位于同一顶箔301上，第一箔段302和第二箔段303沿气浮轴承100的周向排布，从而在转轴运作时，厚度不同的第一箔段302和第二箔段303可以较好地起到平衡局部产生的载荷力，提高气膜的均匀性。
40.一些实施例中，参考图1，第一箔段302和/或第二箔段303包括多个，且第一箔段302 和第二箔段303在气浮轴承100的周向上交错排布，从而进一步平衡局部的载荷，进而提高气浮轴承100的承载力。
41.具体地，可以有多个第一箔段302，也可以有多个第二箔段303，也可以同时有多个第一箔段302和第二箔段303，可以根据实际需要选择。例如，当有两个第一箔段302和两个第二箔段303时，沿气浮轴承100的周向上依次排布的顺序为第一箔段302、第二箔段 303、第一箔段302和第二箔段303。
42.一些实施例中，参考图1，顶箔301的厚度沿气浮轴承100的周向均匀变化。也就是说，顶箔301的厚度可以均匀变大，也可以均匀变小，从而气浮轴承100可以适应不同大小的外界作用力，提高气浮轴承100的抗压能力。
43.在本实用新型的另一实施例中，第一箔段302和第二箔段303位于同一顶箔301上，第一箔段302和第二箔段303沿横向排布，横向与气浮轴承100的周向以及从安装座10到顶箔301的方向均具有大于0
°
且小于或等于90
°
的夹角，例如该横向可以为前述的第三方向，从而使气流在第一箔段302靠近转轴的一侧与第二箔段303靠近转轴的一侧之间实现平稳有序地衔接和过渡，防止气流过大，进而提高气浮轴承100的稳定性。
44.一些实施例中，第一箔段302和/或第二箔段303包括多个，且第一箔段302和第二箔段303在横向上交错排布。也就是说，可以有多个第一箔段302，也可以有多个第二箔段303，也可以同时有多个第一箔段302和第二箔段303，根据实际需要选择。例如，当有两个第一箔段302和两个第二箔段303时，沿气浮轴承100的横向上交错排布的顺序为第一箔段302、第二箔段303、第一箔段302和第二箔段303。
45.一些实施例中，顶箔301的厚度沿横向均匀变化。也就是说，顶箔301的厚度在横向
上可以均匀变大，也可以均匀变小，从而气浮轴承100对外界载荷的适应力得到提升。
46.一些实施例中，顶箔组件包括层叠的多个顶箔301，第一箔段302和第二箔段303分别设于不同的顶箔301上。也就是说，该气浮轴承100具有多个顶箔301，从而刚度会得到明显加强。例如，顶箔组件包括两个层叠的顶箔301，第一箔段302设在其中一个顶箔301 上，则第二箔段303就设在另一个顶箔301上。
47.本实用新型采用多层顶箔301(例如双层)，提高顶箔301的刚度，减小顶箔301在径向变形量的差异(传统顶箔301在两个波高之间的变形量大，容易向外凹陷)，传统单层顶箔301方案导致两波高之间的顶箔301与转子11之间的间隙变大，影响楔形挤压效果，导致局部压力较小，而整体承载力低，本实用新型中的多层顶箔301有效解决了该问题，通过减小顶箔301在波峰和波谷位置变形量之间的差异从而提高了箔片整体的承载力。本提案书通过增加箔片的数量，成倍的增加了片与片之间的摩擦面积，从而极大的提高了气浮轴承的摩擦阻尼，提高了轴承的稳定性。
48.一些实施例中，第一箔段302和第二箔段303沿从安装座10到顶箔组件的方向层叠，从而有效地提升整个气浮轴承100在与转轴配合运作时的稳定性。
49.一些实施例中，参考图1，顶箔301的一端与安装座10相连，并沿气浮轴承100的周向延伸，且顶箔301的厚度沿气浮轴承100的周向均匀变化。通过将顶箔301的一端固定在安装座10上，并沿气浮轴承100的周向延伸，使得顶箔301和波箔20可以有效配合，对转轴形成较为有效的承载作用。顶箔301的另一端是自由端，即可以自由运动，从而使得顶箔301具有一定的变形能力，更好地适应转轴的运动。同时顶箔301的厚度沿气浮轴承100的周向均匀变化，可以使气浮轴承100在径向上具有均匀的承载力，从而提高气浮轴承100的承载性能和稳定性能。
50.可选地，参考图1，安装座10的内侧面上设有定位槽101，安装座10的内侧面为安装座10上与顶箔301相对的表面，波箔20的端部插接固定于定位槽101内。通过定位槽101 能够实现波箔20稳定地安装于安装座10上，有效地提高波箔20的稳定性。
51.另外，本实用新型中还可以设置定位槽101来定位顶箔301，同样地，可以在顶箔301 的一端设置沿第一方向朝向安装座10延伸的连接片，通过连接片插接到定位槽101内，实现对顶箔301的安装。
52.一些实施例中，可以通过定位槽101和定位销103将波箔20的一端固定在安装座10 上，将一个顶箔301与波箔20反向安装，并将两个顶箔301反向安装，并且将顶箔301的一端通过定位槽101和定位销103的配合固定在安装座10上，该固定方式能保证波箔20 在安装座10内壁的贴合程度，避免因箔片贴合不好影响轴承性能和寿命。
53.下面结合附图，描述本实用新型气浮轴承100的一个具体实施例。
54.如图1、图2和图3所示，气浮轴承100，包括：安装座10、波箔20和顶箔组件。
55.安装座10、波箔20和顶箔组件依次层叠，顶箔组件包括一个顶箔301，顶箔组件具有第一箔段302和第二箔段303，第一箔段302和第二箔段303的厚度不同。
56.第一箔段302和第二箔段303位于同一顶箔301上，第一箔段302和第二箔段303沿气浮轴承100的周向排布。第一箔段302包括2个，第二箔段303包括1个，且第一箔段 302和第二箔段303在气浮轴承100的周向上交错排布。
57.顶箔301的厚度沿气浮轴承100的周向均匀变化。
58.顶箔301的一端与安装座10相连，并沿气浮轴承100的周向延伸，且顶箔301的厚度沿气浮轴承100的周向均匀变化。气浮轴承100为径向气浮轴承12b。
59.根据本实用新型实施例的一种转子总成200，转子总成200包括转子11，转子总成200 还包括：径向气浮轴承12b，径向气浮轴承12b套设于转子11的外周，径向气浮轴承12b 为上述的气浮轴承100，径向气浮轴承12b的安装座10、波箔20和顶箔301沿转子11的径向由外到内依次层叠。通过设置前述的气浮轴承100，能够提高转子总成200运行过程中的稳定性，并降低转子11转动过程中的阻尼。其中转子总成200可以包括径向气浮轴承 12b，径向气浮轴承12b套设于转子11的外周，径向气浮轴承12b为根据前述实施例所述的气浮轴承100，径向气浮轴承12b的安装座10、波箔20和顶箔301沿转子11的径向由外到内依次层叠。在使用过程中，在转子总成200转动过程中，将会推动顶箔301朝向安装座10移动，并在顶箔301的表面上形成气膜，同时会促使顶箔301向外扩大，并抵压波箔20，另外，波箔20会对顶箔301提供支撑，以便于波箔20与转轴之间具有适当的距离，以维持顶箔301与转轴之间气膜的稳定性。同时也能够维持转子11的稳定转动，降低转子 11的径向窜动。另外，转子总成200还可以包括轴向气浮轴承12a，轴向气浮轴承12a与转子11配合，轴向气浮轴承12a为根据前述实施例所述的气浮轴承100，轴向气浮轴承 12a的安装座10、波箔20和顶箔301沿转子11的轴向依次层叠。在使用过程中，在转子总成200转动过程中，将会推动顶箔301朝向安装座10移动，并在顶箔301的表面上形成气膜，顶箔301抵压波箔20，另外，波箔20会对顶箔301提供支撑，以便于波箔20与转轴之间具有适当的距离，以维持顶箔301与转轴之间气膜的稳定性。
60.根据本实用新型实施例的一种压缩机，包括上述的转子总成200。由此，该压缩机的运行稳定性高，同时制冷性能得以提高。
61.根据本实用新型实施例的一种暖通设备，包括上述的压缩机。
62.本实用新型提供了一种气浮轴承100以及该气浮轴承100的转子总成200、压缩机和暖通设备，顶箔组件中具有的第一箔段302和第二箔段303的厚度不同，两者配合提供承载力，则可以避免局部压力较小，同时防止顶箔组件的形变量过大，从而平衡局部径向荷载，气浮轴承100的承载性能增加，稳定性得以提高。
63.本实用新型实施例的气浮轴承100可以为轴向气浮轴承12a或径向气浮轴承12b，以轴向气浮轴承12a为例，安装座10、波箔20以及顶箔301沿轴向层叠布置。以径向气浮轴承 12b为例，安装座10、波箔20以及顶箔301沿径向由外到内套接，在径向气浮轴承12b的使用过程中，转轴可以套接于顶箔301内侧，转轴在转动过程中，会迫使顶箔301朝向安装座10发生位移，而在转轴与顶箔301之间形成气膜，而利用波箔20的支撑作用，能够实现转轴与顶箔301之间气膜的动态平衡，从而提高转轴转动过程中的稳定性。另外，通过将第一波纹段和第二波纹段错位，可以提高第一波箔21和第二波箔22对顶箔301支撑的均匀性和稳定性，从而提升气浮轴承的荷载能力。
64.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
65.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固
定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
66.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。