挤压水膜阻尼轴承装置及旋转机械

技术领域

本发明涉及轴承装置技术领域，尤其涉及一种挤压水膜阻尼轴承装置及旋转机械。

背景技术

旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等。

以机械蒸汽再压缩机(Mechanical Vapor Re-compression，MVR)为例，机械蒸汽再压缩机技术是目前较为先进的节能技术，可以实现蒸发过程中低品位余热的高效回收再利用，从而减少对外界能源的需求，利用机械方法对蒸发器产生的二次蒸汽做功，使其压力、温度提高，再返回蒸发器作为热源使用。其中，蒸汽压缩机提高二次蒸汽品位的核心装置。随着对MVR蒸汽压缩机性能需求的增加，要求蒸汽压缩机具备更高的转速，因此现今大多数MVR蒸汽压缩机都在第一临界转速之上运行。在第一临界转速之上运行的转子称为超临界转子。

现有技术中，超临界转子通常使用挤压油膜轴承系统，挤压油膜轴承系统由一个支持标准滚动轴承的静态油膜减震器构成。这种挤压油膜轴承系统不仅可以提供通过临界转速所需的减震，还可减小轴承刚度，将临界转速降至远低于任何所需的蒸汽压缩机的运行范围。

但是，挤压油膜轴承系统通常需要使用强制润滑油站来稳定挤压油膜的阻尼，而且挤压油膜的阻尼因油温的升高，油的粘性将发生变化，从而导致阻尼发生变化，影响挤压油膜轴承系统的稳定性。

发明内容

本发明提供一种挤压水膜阻尼轴承装置及旋转机械，用以解决现有技术中需要使用强制润滑油站来稳定挤压油膜的阻尼，而且挤压油膜的阻尼因油温的升高，油的粘性将发生变化，从而导致阻尼发生变化，影响挤压油膜轴承系统的稳定性缺陷，实现通过挤压水膜降低轴承装置的刚度，增加轴承装置的阻尼，起到降低主轴振动振幅，且工作过程中挤压水膜的水介质不会发生变化，确保挤压水膜阻尼轴承装置的稳定性的目的。

本发明提供一种挤压水膜阻尼轴承装置，转动设置于主轴上，包括：

轴承本体，设置于所述主轴的外周；

阻尼套，与所述轴承本体的外圈连接；所述阻尼套的外周沿其周向设置有环形凹槽；

轴承箱，设置于所述阻尼套的外周，且所述轴承箱沿其径向开设有进水口；所述进水口与所述环形凹槽相连通；

一对第一密封圈，均设置于所述轴承箱和所述阻尼套之间；且一对所述第一密封圈分别位于所述环形凹槽的两侧。

根据本发明提供的一种挤压水膜阻尼轴承装置，所述轴承箱的一端设置有向内延伸的凸台，所述凸台与所述阻尼套的端面贴合。

根据本发明提供的一种挤压水膜阻尼轴承装置，还包括第二密封圈，所述阻尼套靠近所述凸台的端面开设有第二密封槽，所述第二密封圈设置于所述第二密封槽内。

根据本发明提供的一种挤压水膜阻尼轴承装置，还包括止推卡箍，所述止推卡箍的内侧与所述主轴连接，外侧与所述阻尼套连接。

根据本发明提供的一种挤压水膜阻尼轴承装置，还包括密封环，设置于所述主轴的外周，且所述密封环的其中一端与所述轴承本体的一端接触。

根据本发明提供的一种挤压水膜阻尼轴承装置，还包括端板，设置于所述密封环的外周，且所述端板与所述轴承箱连接，并所述端板与所述阻尼套的端部接触。

根据本发明提供的一种挤压水膜阻尼轴承装置，所述阻尼套包括：

阻尼部，设置于所述轴承本体的外周，且所述阻尼部的外周沿其轴向设置有所述环形凹槽；

限位部，与所述阻尼部一体连接，且所述限位部与所述轴承本体远离所述密封环的端部接触。

根据本发明提供的一种挤压水膜阻尼轴承装置，还包括第三密封圈，所述阻尼套靠近所述端板的端面上设置有第三密封槽，所述第三密封圈设置于所述第三密封槽内。

根据本发明提供的一种挤压水膜阻尼轴承装置，所述轴承本体与所述主轴过盈配合。

本发明还提供一种旋转机械，包括如上任一项所述的挤压水膜阻尼轴承装置。

本发明提供的挤压水膜阻尼轴承装置，通过轴承本体转动设置于主轴的外周，阻尼套与轴承本体的外圈连接，阻尼套的外周沿其轴向设置有环形凹槽，轴承箱设置于阻尼套的外周，且轴承箱沿其径向开设有进水口，进水口与环形凹槽相连通，一对第一密封圈均设置于轴承箱和阻尼套之间，且一对第一密封圈分别位于环形凹槽的两侧，形成挤压水膜间隙，通过进水口为挤压水膜提供压力水，在环形凹槽内均充满水，水逐渐渗透到一对第一密封圈之间的间隙产生挤压水膜，从而将轴承本体托起，在主轴运转时，挤压水膜降低轴承装置的刚度，增加轴承装置的阻尼，起到降低主轴振幅的目的。本发明提供的挤压水膜阻尼轴承装置，不仅在工作过程中，相对采用挤压油膜来说，采用压力水，压力水的粘性不会发生变化，确保阻尼不变，从而保证挤压水膜阻尼轴承装置的稳定性；而且采用挤压水膜阻尼轴承装置，不需要增加其他额外的辅助设备，例如强制润滑油站。另外，水相比油来说，来源更广泛、冷却性好、安全性好，不燃烧、环保、维护成本低。

本发明提供的旋转机械，由于包括如上所述的挤压水膜阻尼轴承装置，因此具备如上所述的各种优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的挤压水膜阻尼轴承装置的结构示意图；

附图标记：

1、主轴；2、轴承本体；3、阻尼套；4、轴承箱；5、进水口；6、环形凹槽；7、第一密封圈；8、第二密封圈；9、止推卡箍；10、密封环；11、端板；12、第三密封圈；

41、凸台；31、阻尼部；32、限位部。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1描述本发明的挤压水膜阻尼轴承装置，可以有效达到挤压油膜的减震效果，同时不需要使用额外的强制润滑油站。

参见图1所示，本发明提供了一种挤压水膜阻尼轴承装置，转动设置于主轴1上，包括轴承本体2、阻尼套3、轴承箱4和一对第一密封圈7，轴承本体2设置于主轴1的外周，轴承本体2通常可以采用滚动轴承，也可以采用其他结构形式的轴承，只要能支撑旋转体的作用即可。阻尼套3与轴承本体2的外圈连接；阻尼套3的外周沿其周向设置有环形凹槽6；轴承箱4设置于阻尼套3的外周，将阻尼套3压紧于轴承本体2的外周。且轴承箱4沿其径向开设有进水口5；进水口5与环形凹槽6相连通，一对第一密封圈7均设置于轴承箱4和阻尼套3之间；且一对第一密封圈7分别位于环形凹槽6的两侧，形成挤压水膜间隙。

需要说明的是，挤压水膜是一种利用水流冲击力挤压水膜的方法，可以用于清洁、去污、消毒等应用领域。

在挤压水膜的过程中，水流从喷头喷出后，受到喷头出口处的压力作用，形成一道较为平直且厚度较大的水膜。这道水膜具有一定的弹性和减震效果，可以有效地消除水流对物体的冲击力，同时利用水流对物体表面的摩擦力来清洁物体表面。

挤压水膜的方法可以用于各种不同的领域，例如在农业领域中，可以使用挤压水膜来清洗果蔬表面的污垢和农药残留；在工业领域中，可以使用挤压水膜来清洗机器设备表面和去除锈迹；在家庭领域中，可以使用挤压水膜来清洗餐具和清洁卫生死角。

挤压水膜的特点在于其具有较好的清洁效果和操作简便性，同时对环境的影响较小。但是需要注意的是，在使用挤压水膜的过程中，应该根据不同的应用领域选择合适的水流压力和喷头型号，以确保挤压水膜的效果和安全性。

本发明实施例挤压水膜阻尼轴承装置，在工作时，通过进水口5为挤压水膜提供压力水，在环形凹槽6内均充满水，水逐渐渗透到一对第一密封圈7之间的间隙产生挤压水膜，从而将轴承本体2托起，在主轴1运转时，挤压水膜降低轴承装置的刚度，增加轴承装置的阻尼，起到降低主轴1振幅的目的。本发明实施例提供的挤压水膜阻尼轴承装置，不仅在工作过程中，相对采用挤压油膜来说，采用压力水，压力水的粘性不会发生变化，确保阻尼不变，从而保证挤压水膜阻尼轴承装置的稳定性；而且采用挤压水膜阻尼轴承装置，不需要增加其他额外的辅助设备，例如强制润滑油站。另外，水相比油来说，来源更广泛、冷却性好、安全性好，不燃烧、环保、维护成本低。

其中，阻尼套3可以理解为一个具有阻尼性能的套状产品，可以用于减缓物体的振动和噪音。根据不同材质和用途，阻尼套3可以分为橡胶阻尼套、硅胶阻尼套、聚氨酯阻尼套等。

橡胶阻尼套通常由天然橡胶或合成橡胶制成，具有较高的弹性和耐腐蚀性，能够有效地吸收振动和降低噪音。硅胶阻尼套则具有优异的耐高温、耐腐蚀和防水性能，可以在较宽的温度范围内使用。聚氨酯阻尼套则具有较高的承载能力和抗磨损性能，适用于各种机械和汽车等领域。

阻尼套3的主要作用是减少主轴1的振动和噪音，提高所在设备的稳定性和可靠性，延长所在设备的使用寿命。此外，阻尼套3还可以提高设备的隔热性能和防腐性能，减少设备的维护和维修成本。

其中，进水口5为沿轴承箱4的径向设置，通常来说，进水口5可以设置为阶梯状，大头端位于轴承箱4的外周，能够更方便压力水的注入。

请再次参见图1所示，在本发明的一个可行的实施例中，轴承箱4的一端设置有向内延伸的凸台41，凸台41与阻尼套3的端面贴合，轴承箱4上凸台41的设置，能够限制阻尼套3在主轴1轴线方向的移动，防止阻尼套3在主轴1轴线方向上的窜动。其中，轴承箱4是起支撑和润滑轴承作用的箱体零件，也称为轴承座。它可以是一个或多个轴承的座体，能够承受综合载荷并具有特殊结构的大型和特大型轴承座。轴承箱4通常由铸铁或铸钢制成，内部填充润滑油，在工作过程中，轴承用于润滑，同时，轴在运行过程中所承受的各种力也会传递到轴承箱，由轴承箱4承载。

在本发明的一个可行的实施例中，还包括第二密封圈8，阻尼套3靠近凸台41的端面开设有第二密封槽，第二密封圈8设置于第二密封槽内。第二密封圈8的设置，一方面用于阻尼套3与凸台41之间的密封，另一方面确保轴承箱4能压紧阻尼套3，防止阻尼套3沿主轴1轴向方向上的窜动。

在本发明的一个可行的实施例中，还包括止推卡箍9，止推卡箍9的内侧与主轴1连接，外侧与阻尼套3连接，止推卡箍9能够限制阻尼套3沿主轴1轴向方向上的窜动。止推卡箍9和凸台41均能够限制阻尼套3沿主轴1轴向方向上的窜动。

其中，止推卡箍9具有防止主轴1纵向位移和横向位移的作用，同时可以承受管道的重量和振动载荷。止推卡箍9通常由铸铁或钢材制成，具有较高的强度和刚度，能够满足长期使用的要求。在安装止推卡箍9时，需要先将主轴1放置在正确的位置上，然后将止推卡箍9套在管道上，并用螺栓将其紧固在支架上。

止推卡箍9具有多种型号和规格，可以根据不同的管道直径和要求进行选择。在选择止推卡箍9时，需要考虑主轴1的工作压力、温度和振动情况等因素，以确保其具有足够的强度和稳定性。

再次参见图1所示，在本发明的一个可行的实施例中，还包括密封环10，设置于主轴1的外周，且密封环10的其中一端与轴承本体2的一端接触，密封环10的外周与止推卡箍9连接，密封环10的设置，能够防止轴承本体2中的润滑油泄露至主轴1。密封环10是保持密封系统的完整性，防止液体泄漏，同时能够承受高速运转时的振动和冲击。在选择密封环时，需要考虑其材质、尺寸、工作压力、工作温度、旋转速度等因素，以确保其具有足够的密封性能和使用寿命。

再次参见图1所示，在本发明的一个可行的实施例中，还包括端板11，设置于密封环10的外周，且端板11与轴承箱4连接，并端板11与阻尼套3的端部接触。通过端板11、密封环10、止推卡箍9和凸台41的设置，能够更好地限制阻尼套3在主轴1轴向方向的限位。

在本发明的一个可行的实施例中，阻尼套3可以包括阻尼部31和限位部32，阻尼部31设置于轴承本体2的外周，且阻尼部31的外周沿其轴向设置有环形凹槽6；限位部32与阻尼部31一体连接，且限位部32与轴承本体2远离密封环10的端部接触，限位部32的设置，也能够限制轴承本体2在主轴1轴向方向的移动。其中，阻尼部31和限位部32均为环状体，且阻尼部31和限位部32的外径相等，阻尼部31和限位部32的内径不等，限位部32的内径小于阻尼部31的内径，以使限位部32的一端与轴承本体2紧密接触。

在本发明的一个可行的实施例中，还包括第三密封圈12，阻尼套3靠近端板11的端面上设置有第三密封槽，第三密封圈12设置于第三密封槽内，第三密封圈12的设置，一方面能够防止挤压水膜进入轴承本体2一侧，另一方面防止轴承本体2的润滑油进入挤压水膜。

在本发明的一个可行的实施例中，轴承本体2与主轴1过盈配合，过盈配合是通过使孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负来实现的，过盈配合的结构简单，同轴性好，安装稳定性好。

本发明实施例的挤压水膜阻尼轴承装置，轴承本体2可以在用标准的滚动轴承，挤压水膜阻尼轴承装置不需要增加其他额外的辅助设备，例如强制的润滑油站，挤压水膜阻尼轴承装置在的阻尼由水膜构成，水相比油来源更广泛、冷却性好、安全性好，不燃烧、环保、维护成本低。

本发明实施例的挤压水膜阻尼轴承装置，在工作时，通过进水口5为挤压水膜提供压力水，在环形凹槽6内均充满水，水逐渐渗透到一对第一密封圈7之间的间隙产生挤压水膜，从而将轴承本体2托起，在主轴1运转时，挤压水膜降低轴承装置的刚度，增加轴承装置的阻尼，起到降低主轴1振幅的目的。本发明实施例提供的挤压水膜阻尼轴承装置，不仅在工作过程中，相对采用挤压油膜来说，采用压力水，压力水的粘性不会发生变化，确保阻尼不变，从而保证挤压水膜阻尼轴承装置的稳定性；而且采用挤压水膜阻尼轴承装置，不需要增加其他额外的辅助设备，例如强制润滑油站。另外，水相比油来源更广泛、冷却性好、安全性好，不燃烧、环保、维护成本低。

下面对本发明的旋转机械进行描述，下文描述的旋转机械与上文描述的挤压水膜阻尼轴承装置可相互对应参照。

本发明的第二方面实施例在于提供一种旋转机械，包括如上所述的挤压水膜阻尼轴承装置。

本发明的实施例中，旋转机械可以为低温升蒸气压缩机，还可以是离心风机，离心鼓风机，离心压缩机或罗茨鼓风机等，换句话说，只要旋转机械能使用本发明中的挤压水膜阻尼轴承装置即可。

本发明实施例提供的旋转机械，由于包括如上所述的挤压水膜阻尼轴承装置，在工作时，通过进水口5为挤压水膜提供压力水，在环形凹槽6内均充满水，水逐渐渗透到一对第一密封圈7之间的间隙产生水膜，从而将轴承本体2托起，在主轴1运转时，挤压水膜降低轴承装置的刚度，增加轴承装置的阻尼，起到降低主轴1振幅的目的。本发明实施例提供的挤压水膜阻尼轴承装置，不仅在工作过程中，相对采用挤压油膜来说，采用压力水，压力水的粘性不会发生变化，确保阻尼不变，从而保证挤压水膜阻尼轴承装置的稳定性；而且采用挤压水膜阻尼轴承装置，不需要增加其他额外的辅助设备，例如强制润滑油站。另外，水相比油来源更广泛、冷却性好、安全性好，不燃烧、环保、维护成本低。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。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发明实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“方式”、“具体方式”、或“一些方式”等的描述意指结合该实施例或方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或方式中。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方式。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方式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方式以及不同实施例或方式的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。