用于空氣軸承的軸承套筒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軸承套筒，其用在供渦輪機機軸使用的箔片空氣軸承組件內(nèi)，例如供渦輪增壓器或燃料電池渦輪壓縮機使用。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣壓縮機與內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)和燃料電池相結(jié)合地使用，用于各種目的。例如，廢氣驅(qū)動式渦輪增壓器與內(nèi)燃發(fā)動機相結(jié)合地使用，用于通過壓縮裝填(charge)空氣而增大輸出功率，所述裝填空氣輸送至發(fā)動機的空氣進氣口，以與燃料混合，并且在發(fā)動機內(nèi)燃燒。通過將壓縮的空氣提供給發(fā)動機的進氣歧管，發(fā)動機能夠產(chǎn)生更多的功率并且更有效地運作。在傳統(tǒng)的渦輪增壓器中，廢氣進入渦輪增壓器的渦輪機側(cè)中，并且用于旋轉(zhuǎn)渦輪機，該渦輪機安裝到機軸的一端。壓縮機葉輪安裝到機軸的另一端。渦輪機的旋轉(zhuǎn)使壓縮機葉輪旋轉(zhuǎn)，并且壓縮空氣，用于輸送至發(fā)動機進氣口。
[0003]同樣，通過將壓縮空氣提供給燃料電池的陰極側(cè)，壓縮機(例如，雙級或串聯(lián)壓縮機)能夠用于增大燃料電池的效率。在雙級壓縮機中，在機軸的一端提供低壓壓縮機葉輪，并且在機軸的另一端提供高壓壓縮機葉輪。壓縮進入雙級壓縮機的低壓側(cè)的空氣，并且將壓縮空氣傳遞給高壓側(cè)，用于進一步增大壓力。
[0004]在任一種情況下，機軸連接兩個旋轉(zhuǎn)元件(渦輪機和壓縮機葉輪或低壓壓縮機葉輪和高壓壓縮機葉輪)。這個旋轉(zhuǎn)機軸通常由一個或多個軸承支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實施例涉及空氣軸承組件，并且尤其涉及軸承套筒，在用于渦輪機機軸的空氣軸承組件中使用，例如，在渦輪增壓器中或者在用于燃料電池的雙級壓縮機中使用，其中，軸承套筒更簡單并且更具有成本效益，用于產(chǎn)生和提供一種更容易制造的設(shè)計，用于不同尺寸和配置的雙級壓縮機。
[0006]在一個實施例中，例如，提供了一種用于渦輪機機軸的空氣軸承組件，包括:軸承套筒、第一軸承箔片、以及第二軸承箔片。軸承套筒可以配置為支持渦輪機機軸并且可以限定內(nèi)表面。第一軸承箔片可以設(shè)置為緊鄰軸承套筒的內(nèi)表面，并且第二軸承箔片可以設(shè)置在第一軸承箔片與由軸承套筒支撐的機軸之間。所述軸承套筒的內(nèi)表面可以限定第一保持槽，其配置為接合第一軸承箔片的第一端與第二軸承箔片的第一端。所述軸承套筒的內(nèi)表面可以限定第二保持槽，其與第一保持槽隔開并且配置為接合第二軸承箔片的第二端，以便通過使各自端部與第一和第二保持槽中對應(yīng)的一個接合，第一和第二軸承箔片保持為與軸承套筒接合。
[0007]在某些情況下，第一或第二保持槽中的至少一個的橫截面可以由兩個相對的線性側(cè)壁以及在其間線性延伸的端壁構(gòu)成。例如，第一和第二保持槽中的每個的橫截面可以由兩個相對的線性側(cè)壁以及在其間線性延伸的端壁構(gòu)成。第一軸承箔片可以包括多個第一軸承箔片，其配置為串聯(lián)地設(shè)置在軸承套筒的內(nèi)表面的圓周周圍，并且軸承套筒的內(nèi)表面可以限定多個第一保持槽，其配置為接合所述多個第一軸承箔片的對應(yīng)的第一端。所述軸承套筒的內(nèi)表面可以限定單個第二保持槽，其設(shè)置為緊鄰所述多個第一保持槽中的僅僅一個。
[0008]此外或者交替地，第一軸承箔片的第一端可以包括柄腳，其限定L彎部，其中，所述柄腳配置為與第一保持槽接合，以便L彎部的第一腿部設(shè)置為緊鄰第一保持槽的側(cè)壁，并且L彎部的第二腿部設(shè)置為緊鄰第一保持槽的端壁。第二軸承箔片的第一端可以包括筆直的柄腳，并且第二軸承箔片的第二端可以包括筆直的柄腳。在某些情況下，第一保持槽可以配置為延伸與軸承套筒的長度相等的長度，并且第二保持槽可以配置為延伸與軸承套筒的長度相等的長度。
[0009]在其他實施例中，提供了一種用于空氣軸承組件的軸承套筒，其配置為支撐渦輪機機軸，其中，所述軸承套筒的內(nèi)表面限定第一保持槽和第二保持槽。第一保持槽可以配置為接合第一軸承箔片的第一端和第二軸承箔片的第一端。第二保持槽可以配置為與第二軸承箔片的第二端接合，其中，通過使各自端部與第一和第二保持槽中對應(yīng)的一個接合，第一和第二軸承箔片保持為與軸承套筒接合，以便第一軸承箔片設(shè)置為緊鄰軸承套筒的內(nèi)表面，并且第二軸承箔片設(shè)置在第一軸承箔片與由軸承套筒支撐的機軸之間。
[0010]在某些情況下，第一或第二保持槽中的至少一個的橫截面可以由兩個相對的線性側(cè)壁以及在其間線性延伸的端壁構(gòu)成。例如，第一和第二保持槽中的每個的橫截面可以由兩個相對的線性側(cè)壁以及在其間線性延伸的端壁構(gòu)成。所述軸承套筒的內(nèi)表面可以限定多個第一保持槽，其配置為接合所述多個第一軸承箔片的對應(yīng)的第一端，并且所述多個第一軸承箔片可以配置為串聯(lián)地設(shè)置在軸承套筒的內(nèi)表面的圓周周圍。所述軸承套筒的內(nèi)表面可以限定單個第二保持槽，其設(shè)置為緊鄰所述多個第一保持槽中的僅僅一個。此外或者交替地，第一保持槽可以配置為延伸與軸承套筒的長度相等的長度，并且第二保持槽可以配置為延伸與軸承套筒的長度相等的長度。
[0011]在更進一步的實施例中，提供了一種制造用于空氣軸承組件的軸承套筒的方法，空氣軸承組件配置為支撐渦輪機機軸。該方法可以包括在軸承套筒的內(nèi)表面內(nèi)形成第一保持槽，其中，第一保持槽配置為接合第一軸承箔片的第一端和第二軸承箔片的第一端。該方法可以進一步包括在軸承套筒的內(nèi)表面內(nèi)形成第二保持槽，其中，第二保持槽配置為與第二軸承箔片的第二端接合。通過使各自端部與第一和第二保持槽中對應(yīng)的一個接合，第一和第二軸承箔片可以保持為與軸承套筒接合，以便第一軸承箔片設(shè)置為緊鄰軸承套筒的內(nèi)表面，并且第二軸承箔片設(shè)置在第一軸承箔片與由軸承套筒支撐的機軸之間。第一和第二保持槽中的每個的橫截面可以由兩個相對的線性側(cè)壁以及在其間線性延伸的端壁構(gòu)成。
[0012]在某些情況下，形成第一保持槽可以包括形成隔開的多個第一保持槽，其中，第一保持槽設(shè)置在軸承套筒的內(nèi)表面的圓周周圍。在某些情況下，形成第二保持槽可以包括形成單個第二保持槽，其緊鄰所述多個第一保持槽中的僅僅一個。此外或者交替地，第一保持槽可以延伸與軸承套筒的長度相等的長度，并且第二保持槽可以延伸與軸承套筒的長度相等的長度。而且，形成第一保持槽和形成第二保持槽可以包括使用拉削工藝。
【附圖說明】
[0013]在這樣概括地描述了本公開的同時，現(xiàn)在，參照不必按照比例繪出的附圖，并且其中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的雙級壓縮機的簡化橫截面視圖；
圖2為傳統(tǒng)的空氣軸承組件的橫截面視圖；
圖2A為示出圖2的傳統(tǒng)的空氣軸承組件的槽的輪廓的詳細(xì)橫截面視圖；
圖3A為供圖2的傳統(tǒng)的空氣軸承組件使用的傳統(tǒng)的第一軸承箔片的立體視圖；
圖3B為供圖2的傳統(tǒng)的空氣軸承組件使用的傳統(tǒng)的第二軸承箔片的立體視圖；
圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的空氣軸承組件的橫截面視圖；
圖4A為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖4的空氣軸承組件的槽的輪廓的詳細(xì)橫截面視圖；
圖5A為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的供圖2的空氣軸承組件使用的第一軸承箔片的立體視圖；
圖5B為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的供圖2的空氣軸承組件使用的第二軸承箔片的立體視圖；
圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的軸承套筒的內(nèi)表面的立體視圖；
圖6A為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖6的軸承套筒的第一保持槽和第二保持槽的細(xì)節(jié)視圖；
圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有第一和第二軸承箔片的軸承套筒的立體視圖；
以及
圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的軸承套筒的第一和第二箔片保持槽的示意性橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)在，參照在后文中的附圖，更完整地描述本發(fā)明，其中，顯示了本發(fā)明的一些但并非所有實施例。實際上，這些發(fā)明可以體現(xiàn)為具有多種不同的形式并且不應(yīng)該被理解為限于在本文中提出的實施例；確切地說，提供這些實施例，以便本公開滿足適用的法律要求。相似的數(shù)字在全文中表示相似的元件。
[0015]圖1示出了供燃料電池(例如，質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池)適用的雙級壓縮機10的簡化橫截面視圖。雙級壓縮機10可以在壓縮機的各自端部包括低壓側(cè)15和高壓側(cè)20。低壓側(cè)15可以包括壓縮機葉輪25，其在大約大氣壓力和溫度下吸入環(huán)境空氣。在壓縮機葉輪25旋轉(zhuǎn)時，壓縮機葉輪的葉片將環(huán)境空氣壓縮為第一壓力，例如，大約為大氣壓力的2