[發明專利]流體動力軸向軸承

有效

• 申請號: 201210230715.7
• 申請日: 2008-09-25
• 公開（公告）號: CN102748390A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: M.迪皮特羅;B.阿曼;M.勒邦格
• 申請（專利權）人: ABB渦輪系統有限公司
• 主分類號: F16C33/10
• 分類號: F16C33/10;F16C17/10;F01D25/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;楊國治

本申請是申請號為200880109641.3、申請日為2009年9月25日、發明名稱為“流體動力軸向軸承”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及旋轉軸的流體動力(hydrodynamisch)軸向軸承?(Axiallagerung)領域，如例如在廢氣渦輪增壓器中所使用的軸向軸承。

本發明涉及帶有浮動盤(Schwimmscheibe)的流體動力軸向軸承和這種浮動盤。

背景技術

當快速轉動的轉子被加載軸向推力時，使用可承載的軸向軸承。例如在廢氣渦輪增壓器中使用流體動力軸向軸承，以用于承受由流體引起的高軸向力并用于渦輪軸在軸向上的引導。為了在這種應用中改善傾斜位置補償能力和磨損特性，在流體動力軸向軸承中在以軸轉速旋轉的軸承梳形部(Lagerkamm)和不旋轉的軸承罩殼之間可使用自由浮動的盤(所謂的浮動盤)。

此外，與此相關的示例可在文件GB1095999，EP0840027，EP1199486以及EP1644647中找到。浮動盤的徑向引導在旋轉體上、即在軸上或者在軸承梳形部上通過集成到浮動盤中的徑向軸承而實現(如例如在文件EP0840027中所公開的那樣)，或在靜止的、同心地包圍旋轉體的軸承環(Lagerbund)上實現(如例如在文件EP1199486中所公開的那樣)。這種流體動力軸向軸承的潤滑通常借助于來自自身的潤滑油系統的潤滑油或者在廢氣渦輪增壓器中通過與廢氣渦輪增壓器相連接的內燃機的潤滑油系統來實現。

在運行中在以僅僅約一半的軸轉速回轉的浮動盤和軸或者布置在軸上的軸承梳形部之間建立可承載的潤滑膜。為此通常在浮動盤兩個側面上設置有成型的(profiliert)環形面，這些環形面分別與平整(eben)的滑動面一起形成潤滑間隙。成型的環形面包括至少在周向上定向的楔面，這些楔面與平整的滑動面一起形成收斂的間隙。如果在該收斂的間隙中吸入(hineinziehen)足夠的潤滑劑，則形成可承載的潤滑膜。潤滑劑由于快速旋轉的浮動盤的離心力作用而在徑向上擴散(verbreiten)。

在浮動盤的軸向和徑向滑動面處的摩擦轉矩影響浮動盤的轉速。在高軸轉速時浮動盤轉速典型地位于軸轉速的50％以下，即，浮動盤以低于軸的一半轉速而轉動。由此，在兩個軸向潤滑間隙中得到不同相對速度。在此，軸相對于浮動盤的相對速度大于浮動盤相對于軸承罩殼的相對速度。

由于不同的相對速度和不同的離心力作用，在兩個軸向潤滑間隙中出現的間隙高度是不同的。因為軸承尺寸設計成用于每次出現的最小潤滑間隙，因此軸承間隙為超尺寸的(überdimensioniert)，這可導致不必要的大損耗功率和不必要的油滲透(?ldurchsatz)。

發明內容

因此，本發明的目的是，在損耗功率和油滲透方面優化帶有浮動盤的流體動力軸向軸承。

根據本發明該目的通過浮動盤兩側上的兩個軸承間隙的不同大小的承載性而實現，以使得最小潤滑間隙在設計點上是相同的。與轉速、最小潤滑間隙和油特性相關的承載力稱為軸承的承載性。

根據本發明通過幾何上構造成不同的潤滑間隙實現不同的承載性。在此，由成型的環形面和平整的滑動面所限制的、在形成軸向軸承的部件之間(即一側上在軸承罩殼和浮動盤之間以及另一側上在浮動盤和與軸一起旋轉的軸承梳形部之間)的空間認為是潤滑間隙。

通過浮動盤的徑向階梯部可單獨地確定兩個軸向潤滑間隙的面尺寸，以使得兩個潤滑間隙中的最小間隙高度在設計點上大小相同。在此，有利地，相對于面向軸承梳形部的側面，使浮動盤的面向軸承罩殼的側面配備有更大的承載面。

通過徑向縮小成型的圓形面同樣可減小其大小。在此，可徑向向內、徑向向外或徑向向內和向外地實現縮小。

一起形成潤滑間隙的成型的環形面和平整的滑動面稱為軸向軸承的承載面。當例如兩個成型的環形面中只有一個在徑向上縮小而平整的滑動面具有相同的尺寸時，則同樣實現承載面的尺寸減小。當兩個一樣大小的成型的環形面與這樣的平整的滑動面(即，例如滑動面中的一個在徑向上未在整個環形面上延伸)共同作用，則實現相同的效果。

承載性的變化還可通過成型在周向上的幾何變化而實現。因此例如可使區段的數量從六個減少到五個。或者可加大油槽在軸向上的延伸。

利用所提及的實施形式盡管一側上浮動盤和軸承罩殼之間的相對速度和另一側上浮動盤和軸承梳形部之間的相對速度不同，但可使浮動盤的兩側上的最小潤滑間隙高度相互平衡(angleichen)。