[發(fā)明專利]氣體軸承或關(guān)于氣體軸承的改進(jìn)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680068009.3
• 申請(qǐng)日: 2016-10-03
• 公開（公告）號(hào): CN108291575A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·姜;G·蒲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伯明翰高性能渦輪機(jī)械公司
• 主分類號(hào): F16C17/02
• 分類號(hào): F16C17/02;F16C17/04;F16C17/10;F16C33/10
• 代理公司: 北京嘉和天工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11269
• 代理人: 嚴(yán)慎;王維

一種氣體軸承系統(tǒng)具有含有運(yùn)動(dòng)部件和靜止部件的至少一個(gè)氣體軸承(30，32，34)，并且所述運(yùn)動(dòng)部件和所述靜止部件可以以空氣動(dòng)力學(xué)模式和空氣靜力學(xué)模式兩者被操作。所述系統(tǒng)具有流體地與所述軸承連接的加壓氣體源(36)和用于根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)加壓氣體向所述軸承的供應(yīng)的控制系統(tǒng)(134)。所述系統(tǒng)在渦輪增壓器(1)中具有特別的應(yīng)用，其中來自所述源的加壓氣體流在所述渦輪增壓器的操作的啟動(dòng)或減慢階段被引入所述軸承，當(dāng)所述渦輪增壓器已經(jīng)到達(dá)正常操作速度時(shí)所述流被停止或減少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體軸承或關(guān)于氣體軸承的改進(jìn)，并且特別地，但不排他地，涉及用于渦輪增壓器及其類似物的氣體軸承。本發(fā)明還涉及并入這樣的氣體軸承的渦輪增壓器。

背景技術(shù)

周知的渦輪增壓器從內(nèi)燃機(jī)吸入熱排氣并且通過旋轉(zhuǎn)地穩(wěn)固安裝于軸的渦輪機(jī)葉輪將包含在排氣中的能量轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)(旋轉(zhuǎn))能。渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)沿著軸傳遞以旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)葉輪，該壓縮機(jī)葉輪吸入并壓縮空氣以輸送到引擎的氣缸。渦輪增壓器的使用可以顯著提高燃機(jī)的整體效率，但重要的是要保持渦輪增壓器中的能量損失低。渦輪增壓器對(duì)排氣流量作出快速響應(yīng)并且因此減少渦輪遲滯也是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)考慮因素，并且各種要求不得不被平衡以針對(duì)任何給定應(yīng)用。

渦輪增壓器中使用陶瓷渦輪機(jī)葉輪是周知的。由于陶瓷材料的高溫強(qiáng)度和相對(duì)低的密度，由陶瓷材料制成的渦輪機(jī)葉輪優(yōu)選于由金屬材料(比如鉻鎳鐵合金(Inconel))制成的葉輪。這允許在升高的操作溫度下渦輪機(jī)葉輪的使用，同時(shí)與鉻鎳鐵合金渦輪機(jī)葉輪相比，質(zhì)量慣性矩減小。陶瓷渦輪機(jī)葉輪較輕，具有較高的強(qiáng)度，并且比它們的鉻鎳鐵合金等同物更硬并且更耐腐蝕。與具有相當(dāng)?shù)你t鎳鐵合金渦輪機(jī)葉輪的渦輪增壓器相比，陶瓷渦輪機(jī)葉輪的使用允許渦輪增壓器被設(shè)計(jì)成具有以下優(yōu)點(diǎn)：

●更快速的響應(yīng)，減少渦輪遲滯；

●以較低的引擎轉(zhuǎn)速工作的能力，這有助于減少車輛在城市地區(qū)的排放，在城市地區(qū)汽車移動(dòng)不快但產(chǎn)生高排放；

●運(yùn)行更快的能力，這允許在給定流率時(shí)渦輪增壓器的尺寸被減小；

●壽命更長(zhǎng)。

使用軸承系統(tǒng)來支撐旋轉(zhuǎn)軸是常見的，比如渦輪增壓器中的連接軸。在周知的裝置中，軸承系統(tǒng)包括用于支撐旋轉(zhuǎn)負(fù)載的徑向套或軸頸軸承，以及軸向推力軸承。為了減少摩擦損失并且提高響應(yīng)速度，周知的是采用非接觸式軸承，包括流體軸承，以及更特別地是氣體軸承，并且尤其是空氣軸承。

在氣體軸承中，加壓氣體的薄膜在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面之間提供很低摩擦的負(fù)載承載界面。氣體軸承有兩種主要類型，氣體靜力學(xué)(空氣靜力學(xué))和氣體動(dòng)力學(xué)(空氣動(dòng)力學(xué))。在氣體靜態(tài)軸承中，加壓氣體從外部源(通常為泵，壓縮機(jī)或壓縮氣體儲(chǔ)存器)被供應(yīng)以形成負(fù)載承載層。在氣體動(dòng)力學(xué)軸承中，在軸承表面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在沒有加壓氣體的外部供應(yīng)時(shí)被用來產(chǎn)生支撐層。

與使用傳統(tǒng)含油軸承的相當(dāng)?shù)臏u輪增壓器相比，渦輪增壓器中氣體軸承的使用提供了很多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括：

●更快速的響應(yīng)，減少渦輪遲滯；

●運(yùn)行更快的能力，這允許在給定流率時(shí)渦輪增壓器的尺寸被減小；

●提高壓縮機(jī)的輸出功率，即更多的功率被回收回來以增強(qiáng)引擎；

●更干凈，因?yàn)闆]有油，沒有泄漏或燃燒油造成的附加污染；

●減少燃料消耗和排放，特別地當(dāng)汽車在城市地區(qū)以中等速度行駛時(shí)。