[發(fā)明專利]軸頸軸承組件及組裝其的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480055904.2
• 申請(qǐng)日: 2014-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN105593541B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B.H.埃塔斯;A.德加多馬奎斯;D.L.哈爾曼;W.J.史密斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F16C27/02
• 分類號(hào): F16C27/02;F16C17/03;F16C32/06;F01D25/22;F01D25/16;F16F15/023;F16C27/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉林華;肖日松

一種軸頸軸承組件包括軸承殼體、多個(gè)軸承墊(230)，以及多個(gè)軸承墊支承組件。軸承殼體包括徑向外壁。多個(gè)軸承墊安裝在軸承殼體內(nèi)，且包括氣體可透過的多孔介質(zhì)和氣體輸送孔(234)陣列中的至少一者。多個(gè)軸承墊支承組件沿徑向介于軸承墊與徑向外壁之間。軸承墊支承組件中的每一個(gè)包括彈簧組件(246)和阻尼器組件(248)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容的領(lǐng)域大體上涉及軸承組件，并且更具體地涉及具有柔軟安裝的氣體擴(kuò)散軸承墊的軸頸軸承組件。

背景技術(shù)

至少一些已知的渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子組件，其包括軸、壓縮機(jī)葉輪、渦輪、聯(lián)接件、密封組，以及給定操作條件下的最佳操作所需的其它元件。這些轉(zhuǎn)子組件具有由于重力生成恒定靜力的質(zhì)量，且還由于操作期間轉(zhuǎn)子組件中的失衡而生成動(dòng)力。其它靜力可由齒輪傳動(dòng)式渦輪機(jī)生成。此類渦輪機(jī)包括軸承，以維持和支承這些力，同時(shí)允許轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)。

至少一些已知的渦輪機(jī)使用油潤滑的軸承來支承轉(zhuǎn)子組件，同時(shí)允許轉(zhuǎn)子組件旋轉(zhuǎn)。此油潤滑的軸承特別用于高性能的渦輪機(jī)，即，能夠產(chǎn)生大于500千瓦(KW)的能量的渦輪機(jī)，其中除軸承的顯著靜負(fù)載承受能力外，轉(zhuǎn)子組件的質(zhì)量和不平衡負(fù)載需要顯著的振動(dòng)阻尼。

然而，在某些渦輪機(jī)應(yīng)用中，期望使用非油潤滑的軸承，諸如水下壓縮系統(tǒng)、高腐蝕性工作流體環(huán)境、低溫環(huán)境和高溫應(yīng)用。在此應(yīng)用中，至少一些已知的渦輪機(jī)使用磁性軸承系統(tǒng)來替代油潤滑的軸承。然而，此磁性軸承系統(tǒng)相對(duì)昂貴，需要用于操作的補(bǔ)充的電子系統(tǒng)，且操作和設(shè)置極為復(fù)雜。

結(jié)果，在期望非油潤滑軸承的情況下，至少一些已知的旋轉(zhuǎn)機(jī)器使用氣體軸承替代磁性軸承。然而，此類旋轉(zhuǎn)機(jī)器的尺寸受到氣體軸承支承此旋轉(zhuǎn)機(jī)器中的轉(zhuǎn)子組件的重量和維持旋轉(zhuǎn)機(jī)器的動(dòng)態(tài)負(fù)載的能力限制。依靠氣體軸承操作的已知最大市售旋轉(zhuǎn)機(jī)器是具有200KW的功率能力的微型渦輪發(fā)電機(jī)。此微型渦輪發(fā)電機(jī)包括箔軸承，其通過旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)在軸承與轉(zhuǎn)子組件的軸之間生成薄的氣膜。然而，此類箔軸承使用限于小規(guī)模的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，因?yàn)槭褂帽〉臍饽さ牧黧w動(dòng)力效果通常不會(huì)生成足夠的壓力來支承較重的負(fù)載。此外，此箔軸承沒有足夠的阻尼能力來適應(yīng)具有用于較高功率輸出的機(jī)器中的較大質(zhì)量的轉(zhuǎn)子組件。

此外，由于維持在此類全尺寸渦輪機(jī)操作期間經(jīng)歷的動(dòng)態(tài)負(fù)載所需的阻尼能力，故氣體軸承不容易適用于全尺寸的無油渦輪機(jī)應(yīng)用。相反，為了滿足全尺寸渦輪機(jī)的動(dòng)態(tài)負(fù)載要求，至少一些已知的旋轉(zhuǎn)機(jī)器包括擠壓膜阻尼器。至少一些已知的擠壓膜阻尼器包括由潤滑劑(通常是油)的小間隙分開的靜止軸頸和圓柱形殼體，潤滑劑響應(yīng)于轉(zhuǎn)子振動(dòng)生成動(dòng)態(tài)壓力和膜力。此擠壓膜阻尼器通常需要潤滑劑流動(dòng)回路，其包括供應(yīng)端口和退出倉室，或在一些情況中，包括密封組件，以防止?jié)櫥瑒┬孤┏鲚S承組件。然而，盡管使用了潤滑劑流動(dòng)回路和密封組件，此擠壓膜阻尼器也易于泄漏。此外，此潤滑劑流動(dòng)回路通常需要復(fù)雜的軸承潤滑系統(tǒng)來用于控制潤滑劑輸送和清除。結(jié)果，具有開放流動(dòng)潤滑回路的擠壓膜阻尼器實(shí)際上不可與氣體潤滑的軸承系統(tǒng)整體結(jié)合或組合使用。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，提供了一種軸頸軸承組件。軸承組件包括軸承殼體、多個(gè)軸承墊，以及多個(gè)軸承墊支承組件。軸承殼體包括徑向外壁。多個(gè)軸承墊安裝在軸承殼體內(nèi)，且包括氣體可透過的多孔介質(zhì)和氣體輸送孔陣列中的至少一者。多個(gè)軸承墊支承組件沿徑向介于軸承墊與徑向外壁之間。軸承墊支承組件中的每一個(gè)包括彈簧組件和阻尼器組件。

在另一方面，提供了一種渦輪機(jī)。渦輪機(jī)包括殼、轉(zhuǎn)子組件和軸頸軸承組件。殼限定處理室。轉(zhuǎn)子組件包括定位在室內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)的軸。軸頸軸承組件支承軸，且包括軸承殼體、安裝在軸承殼體內(nèi)的多個(gè)軸承墊，以及沿徑向介于軸承墊與軸承殼體之間的多個(gè)軸承墊支承組件。多個(gè)軸承墊包括氣體可透過的多孔介質(zhì)和氣體輸送孔陣列中的至少一者。軸承墊支承組件中的至少一個(gè)包括氣密性地密封的流體填充的阻尼器組件。軸承組件構(gòu)造成接收來自處理室的過程氣體，且將過程氣體輸送至軸承墊來提供軸與軸承墊之間的潤滑。