[发明专利]用于小轴直径的轴颈空气轴承

说明书

技术领域

本申请涉及用于轴颈轴承的箔片，其尤其适于用在小的轴直径上。

背景技术

空气机是已知的并且包括压缩机，该压缩机对空气进行压缩并且输送空气以便下游的使用，例如飞机空气供应系统。来自压缩机出口的空气的一部分越过涡轮转子，驱动涡轮转子旋转。

空气机中包括多个轴，并且所述多个轴包括空气轴承。在现有技术中，采用多个箔片构件是已知的，包括波箔片、中间箔片和顶箔片。这些箔片中的两个具有弯曲部分，该弯曲部分延伸到周围套筒中的键槽中。

在现有技术中，被支撑在轴承内的轴具有相对大的直径。

发明内容

一种轴承箔片组件包括顶箔片、中间箔片和波箔片。所述波箔片在周向间隔的位置处设置有褶皱。所述波箔片具有从所述箔片组件的中心径向向外弯曲的端部。所述顶箔片具有弯曲部分，所述弯曲部分径向向外延伸并且邻近于所述波箔片的弯曲端部。在邻近于所述弯曲端部的第一端部处通向所述弯曲部分的弧形部分被限定为具有第一曲率半径。所述弯曲部分的与所述弯曲端部相对的端部上的端部处限定了第二曲率半径。所述第一曲率半径与所述第二曲率半径的比率在0.6和10之间。

还公开了轴承组件、轴子组件、空气机以及将轴承组装到空气机中的方法。

从以下说明和附图可最佳地理解本发明的这些和其它特征，其后是简要描述。

附图说明

图1示出了空气机。

图2示出了本发明的箔片组件的细节。

图3示出了轴颈套筒。

具体实施方式

如图1所示，空气循环机120包括压缩机入口118，其将空气输送到压缩机转子24。压缩机对空气进行压缩并且将空气朝向压缩机出口26输送。压缩机出口26可通向飞机空气供应系统。另外，压缩机出口26的一部分通入涡轮入口128中，并且驱动涡轮转子130旋转。涡轮的输出通向涡轮出口19，并且也被用作飞机空气供应系统的一部分。

系杆17连接转子24和130，并且还连接到风扇转子132。

冷却空气入口35从涡轮入口128取空气，并且将空气输送到腔室134中。该空气在壳体部分37上的推力轴承表面36和盘40之间轴向地通过。盘40是推力轴138的一部分。空气沿推力轴承表面36通过，空气的一部分如图1所示延伸到右侧，并且沿着轴颈轴承12。轴颈轴承12支撑涡轮轴60。其他空气通向左侧，并且沿着轴颈轴承41。沿着轴颈轴承12通过的空气到达孔200，并且进入推力轴138的内部52中，然后从孔50出来并通向出口300。

如图2所示，轴颈轴承12包括三个箔片。所述箔片包括波箔片28、中间箔片30和顶箔片32。波箔片28、中间箔片30和顶箔片32各自是金属（例如镍基合金或钢）的薄片，其缠绕（或卷绕）成大致圆柱形并且位于由基本圆柱形内表面16限定的轴颈套筒13的孔中。波箔片28具有褶皱29，允许工作流体或冷却流体流动通过相邻褶皱29或波纹之间形成的空间。波箔片28定位成邻近于轴颈套筒13的内表面16并且具有弯曲端部34，弯曲端部34径向向外延伸并至少部分地进入键槽22中以便相对于轴颈套筒13来保持波箔片28。中间箔片30定位成邻近于波箔片28并且在波箔片28的径向内部，顶箔片32定位成邻近于中间箔片30并且在中间箔片30的径向内部。中间箔片30和顶箔片32在弯曲部分38处连结到一起，该弯曲部分38径向向外延伸并至少部分地进入键槽22中以相对于轴颈套筒13来保持中间箔片30和顶箔片32二者。

在例如美国专利7,648,279和7,648,280中公开了已知的轴颈空气轴承以及箔片组件的进一步细节。

如图2和图3所示，轴60位于轴颈套筒13以及箔片28、30和32内侧。在操作期间，轴60可能旋转到顶箔片32的自由端部中，趋向于打开卷绕的箔片（即，关于图2所示的轴颈轴承12的剖面逆时针）。轴60的旋转导致工作流体在轴60以操作速度旋转时形成支撑轴60的缓冲垫（常常称为“空气轴承”），而轴60和顶箔片32之间没有或只有很少的直接接触。然而，在相对低速操作时（例如在启动和停机阶段期间）以及由于常规操作期间偶然发生的接触，仍然可能出现轴60和顶箔片32之间的接触。

轴颈套筒13包括第一O形环平台62和第二O形环平台64以及中间部分70。第一O形环平台62定位成邻近于轴颈套筒13的第一端部18，并且第二O形环平台64定位成邻近于轴颈套筒13的第二端部20。第一和第二O形环平台62和64各自限定了轴颈套筒13的外表面的基本圆柱形区域，其平行于轴线A。