一种循环机的止推结构和循环机的制作方法

1.本公开涉及空气循环机技术领域，具体涉及一种循环机的止推结构和循环机。


背景技术：

2.采用空气为工质的压缩空气循环制冷系统，采用透平式压缩机和膨胀机，分别实现压缩和膨胀过程，同时系统还需要风机用以实现对流换热。气体膨胀输出功，而气体压缩和风机送风需要消耗功，若将气体膨胀功用以气体压缩和风机送风，则可达到节能的目的。
3.用于压缩空气制冷系统的空气循环机，其转子系统组件由膨胀叶轮、压缩叶轮和风叶等组成。转子系统的轴向被一对止推气动轴承支承。膨胀叶轮、压缩叶轮和风叶三者之间的轴向不平衡气动力需要分布到止推气动轴承上。从而实现止推气动轴承力抵消转子系统轴向气动力。
4.由于现有技术中的空气循环机存在轴向气动载荷无法有效地被分布到止推轴承上而导致系统仍然存在不平衡的轴向力等技术问题，因此本公开研究设计出一种循环机的止推结构和循环机。


技术实现要素：

5.因此，本公开要解决的技术问题在于克服现有技术中的空气循环机存在轴向气动载荷无法有效地被分布到止推轴承上而导致系统仍然存在不平衡的气动轴向力的缺陷，从而提供一种循环机的止推结构和循环机。
6.为了解决上述问题，本公开提供一种循环机的止推结构，其包括：
7.轴、第一止推轴承、第二止推轴承和止推部，所述轴包括相接的第一轴段和第二轴段，所述第一轴段与所述第二轴段的外径不等、而在二者的相接处形成台阶面，所述止推部套设在所述台阶面的位置，且所述第一止推轴承位于所述止推部的轴向一侧、所述第二止推轴承位于所述止推部的轴向另一侧，所述止推部能够与所述第一止推轴承接触而通过所述第一止推轴承抵消第一轴向方向的轴向力，所述止推部还能够与所述第二止推轴承接触而通过所述第二止推轴承抵消第二轴向方向的轴向力。
8.在一些实施方式中，所述止推部上朝向所述台阶面的面设置有沉槽，所述沉槽的槽底形成为止推部限位面，所述台阶面卡设进入所述沉槽中并与所述止推部限位面贴合。
9.在一些实施方式中，所述止推部朝向所述第一止推轴承的面形成为第一止推面，所述第一止推轴承与所述第一止推面相对的面被设置成第一止推轴承面，所述第一止推面与所述第一止推轴承面能够接触而抵消轴向力。
10.在一些实施方式中，所述止推部上与所述第一止推面相背的面为第二止推面，所述第二止推面与所述第二止推轴承相对，所述第二止推轴承上与所述第二止推面相对的面为第二止推轴承面，所述第二止推面与所述第二止推轴承面能够接触而抵消轴向力。
11.在一些实施方式中，所述止推部包括内圆柱孔，所述内圆柱孔的内壁面形成为内圆柱面，所述第一轴段的外径大于所述第二轴段的外径，所述第二轴段的外圆柱面为第一
圆柱面，所述内圆柱面能够套设于所述第一圆柱面上。
12.在一些实施方式中，所述轴还包括第三轴段，所述第三轴段与所述第二轴段相接，所述第三轴段的外圆柱面为第二圆柱面，且在所述止推部安装到所述轴上的过程中，所述内圆柱面先套入所述第三轴段、再套入所述第二轴段。
13.在一些实施方式中，所述第一圆柱面的直径为d1，所述内圆柱面的直径为 d3，所述第二圆柱面的直径为d2，并有d1>d3>d2。
14.在一些实施方式中，所述第一圆柱面的轴向宽度为w1，所述内圆柱面的轴向宽度为w2，并有0.2≤w1/w2≤1。
15.在一些实施方式中，所述止推部包括盘状本体和圆筒部，所述圆筒部与所述盘状本体同轴连接，且所述盘状本体具有第一中心孔，所述圆筒部具有第二中心孔，所述第一中心孔与所述第二中心孔连通而组成所述内圆柱孔。
16.在一些实施方式中，所述圆筒部的外圆周面上还能够套设有密封件；和/ 或，所述圆筒部的外圆周面上与所述盘状本体相接的位置形成有凹槽。
17.在一些实施方式中，当包括凹槽时，所述凹槽的深度h不小于0.5mm，所述凹槽的轴向宽度w3不小于1mm。
18.本公开还提供一种循环机，其包括前任一项所述的循环机的止推结构。
19.在一些实施方式中，还包括空压机部分、涡轮机部分和风机部分，所述止推结构设置于所述空压机部分与所述涡轮机部分之间的位置。
20.本公开提供的一种循环机的止推结构和循环机具有如下有益效果：
21.本公开通过将止推部卡设于轴的台阶面处，并且将第一止推轴承设置于止推部的轴向一侧、第二止推轴承设置于止推部的轴向另一侧，第一止推轴承能够与止推部接触而抵消第一轴向方向的气动轴向力，第二止推轴承能够与止推部接触而抵消第二轴向方向的气动轴向力，使得轴上由于风机、压缩机以及涡轮机等运动产生的气动轴向力作用于轴，而轴直接通过止推部将其直接传递到第一止推轴承或第二止推轴承上，从而有效地将膨胀叶轮、压缩叶轮和风叶三者之间的轴向不平衡气动力分布到两个止推气动轴承上，最终有效地通过止推气动轴承力抵消转子系统轴向气动力，解决空气循环机存在轴向气动载荷无法有效地被分布到止推轴承上而导致系统仍然存在不平衡的气动轴向力的问题，实现独立的止推部结构有效地将轴向气动载荷的分布到止推轴承上的效果，并且容易实现装拆维护。
附图说明
22.图1是本公开的空气循环机的立体结构图；
23.图2是本公开的空气循环机的正视内部剖视图；
24.图2a是图2中a部分的局部放大图；
25.图3是本公开的空气循环机中的止推结构部分的爆炸结构图；
26.图4是本公开的空气循环机止推结构中的轴与止推部的尺寸关系图。
27.附图标记表示为：
28.01、轴；11、第一轴段；12、第二轴段；13、第三轴段；0101、第一圆柱面；0102、台阶面；0103、第二圆柱面；02、止推部；0201、内圆柱面；0202、止推部限位面；0203、第二止推面；0204、第一止推面；0205、外圆周面；0206、凹槽；21、盘状本体；22、圆筒部；03、第一止推轴
承；0301、第一止推轴承面；04、第二止推轴承；0401、第二止推轴承面；05、密封件；100、涡轮机部分；200、空压机部分；300、风机部分。
具体实施方式
29.如图1
‑
4所示，本公开提供一种循环机的止推结构，其包括：
30.轴01、第一止推轴承03、第二止推轴承04和止推部02，所述轴01包括相接的第一轴段11和第二轴段12，所述第一轴段11与所述第二轴段12的外径不等、而在二者的相接处形成台阶面0102，所述止推部02套设在所述台阶面0102的位置，且所述第一止推轴承03位于所述止推部02的轴向一侧、所述第二止推轴承04位于所述止推部02的轴向另一侧，所述止推部02能够与所述第一止推轴承03接触而通过所述第一止推轴承03抵消第一轴向方向的轴向力，所述止推部02还能够与所述第二止推轴承04接触而通过所述第二止推轴承04抵消第二轴向方向的轴向力。
31.本公开通过将止推部卡设于轴的台阶面处，并且将第一止推轴承设置于止推部的轴向一侧、第二止推轴承设置于止推部的轴向另一侧，第一止推轴承能够与止推部接触而抵消第一轴向方向的气动轴向力，第二止推轴承能够与止推部接触而抵消第二轴向方向的气动轴向力，使得轴上由于风机、压缩机以及涡轮机等运动产生的气动轴向力作用于轴，而轴直接通过止推部将其直接传递到第一止推轴承或第二止推轴承上，从而有效地将膨胀叶轮、压缩叶轮和风叶三者之间的轴向不平衡气动力分布到两个止推气动轴承上，最终有效地通过止推气动轴承力抵消转子系统轴向气动力，解决空气循环机存在轴向气动载荷无法有效地被分布到止推轴承上而导致系统仍然存在不平衡的气动轴向力的问题，实现独立的止推部结构有效地将轴向气动载荷的分布到止推轴承上的效果，并且容易实现装拆维护。
32.如图1所示。用于压缩空气制冷系统的空气循环机，转子系统z01的旋转动力来自于气体的膨胀功，气体流入t01后膨胀做功，做功后的气体温度降低，低温气体从t02流出，被输送到需要制冷的区域。膨胀功驱动转子系统z01 旋转，转子系统z01上的压缩叶轮将气体从c01吸入，经压缩后从c02排出。与此同时，转子系统z01上的风叶由f01吸入空气，在f02处排出，驱动空气。
33.如图2所示。空气循环机转子存在一定量的轴向气动载荷，需要止推轴承来平衡这轴向气动载荷。如图2所示。转子系统z01轴向不平衡气动力传递到轴01上，再传递并分布到止推部02上，止推部02在第一止推轴承03和第二止推轴承04之间工作。第一止推面0204与第一止推轴承面0301构成工作面。第二止推面0203与第二止推轴承面0401构成工作面。转子轴向气动载荷通过止推盘分布到止推气动轴承上。从而实现止推气动轴承抵消转子系统轴向不平衡气动力的目的。
34.在一些实施方式中，所述止推部02上朝向所述台阶面0102的面设置有沉槽，所述沉槽的槽底形成为止推部限位面0202，所述台阶面0102卡设进入所述沉槽中并与所述止推部限位面0202贴合。这是本公开的止推部与轴相配合部位的优选结构形式，通过在止推部上与台阶面相对的设置沉槽的结构形式，使得台阶面被卡设进入沉槽中，并与止推部限位面进行贴合，这样的结构能够使得止推部在装配于轴上时与台阶面之间形成限位卡接，完成有效的装配，且该台阶面能够有效传递轴向载荷，实现轴向载荷的有效且快速的传递，进一步有效地提高对轴向气动载荷分布到止推轴承上的分布效果，提高轴向力的平衡效果。
35.在一些实施方式中，所述止推部02朝向所述第一止推轴承03的面形成为第一止推面0204，所述第一止推轴承03与所述第一止推面0204相对的面被设置成第一止推轴承面0301，所述第一止推面0204与所述第一止推轴承面0301 能够接触而抵消轴向力。这是本公开的止推部和第一止推轴承的优选配合形式，通过止推部上的第一止推面与第一止推轴承上的第一止推轴承面，能够使得该两个面形成贴合相接，从而起到传递和抵消轴向力的作用。
36.在一些实施方式中，所述止推部02上与所述第一止推面0204相背的面为第二止推面0203，所述第二止推面0203与所述第二止推轴承04相对，所述第二止推轴承04上与所述第二止推面0203相对的面为第二止推轴承面0401，所述第二止推面0203与所述第二止推轴承面0401能够接触而抵消轴向力。这是本公开的止推部和第二止推轴承的优选配合形式，通过止推部上的第二止推面与第二止推轴承上的第二止推轴承面，能够使得该两个面形成贴合相接，从而起到传递和抵消轴向力的作用。
37.在一些实施方式中，所述止推部02包括内圆柱孔，所述内圆柱孔的内壁面形成为内圆柱面0201，所述第一轴段11的外径大于所述第二轴段12的外径，所述第二轴段12的外圆柱面为第一圆柱面0101，所述内圆柱面0201能够套设于所述第一圆柱面0101上。这是本公开的止推部的进一步优选结构形式，通过内圆柱孔能够套设装配于轴上，且内圆柱面能够有效地套设到第二轴段的第一圆柱面上，形成与轴之间的装配连接。
38.在一些实施方式中，所述轴01还包括第三轴段13，所述第三轴段13与所述第二轴段12相接，所述第三轴段13的外圆柱面为第二圆柱面0103，且在所述止推部02安装到所述轴01上的过程中，所述内圆柱面0201先套入所述第三轴段13、再套入所述第二轴段12。本公开还通过轴上的第三轴段，能够形成对止推部的预装配作用，使得止推部先装入第三轴段中，再进一步地装入第二轴段中，第三轴段的外径应小于内圆柱面的内径，这样能够提高装配和拆卸的效率。
39.在一些实施方式中，所述第一圆柱面0101的直径为d1，所述内圆柱面0201 的直径为d3，所述第二圆柱面0103的直径为d2，并有d1>d3>d2。本公开通过将第一圆柱面、内圆柱面和第二圆柱面设置成上述结构形式，能够将内圆柱面过盈地套设于第一圆柱面的外周面上，完成对止推部的有效固定连接于轴上，第二圆柱面与内圆柱面之间间隙配合，使得止推部能够顺利地装配到第一圆柱面上。止推部02与轴01装配。第一圆柱面0101与止推部的内圆柱面0201过盈配合，第二圆柱面0103给止推部的内圆柱面0201让位，即第一圆柱面0101 的直径d1>止推部的内圆柱面0201的直径d3>第二圆柱面0103的直径d2。
40.在一些实施方式中，所述第一圆柱面0101的轴向宽度为w1，所述内圆柱面0201的轴向宽度为w2，并有0.2≤w1/w2≤1。止推部的内圆柱面0201的宽度w2，且0.2≤w1/w2≤1。w1/w2的取值太小，止推部02与轴01装配接合力不够，止推部02与轴01容易出现相对松动；w1/w2的取值太大，导致止推部 02拆卸不方便；因此本公开的上述关系能够同时保证止推部与轴之间的装配结合力以及方便拆卸。
41.在一些实施方式中，所述止推部02包括盘状本体21和圆筒部22，所述圆筒部22与所述盘状本体21同轴连接，且所述盘状本体21具有第一中心孔，所述圆筒部22具有第二中心孔，所述第一中心孔与所述第二中心孔连通而组成所述内圆柱孔。这是本公开的止推部的进一步优选结构形式，即包括圆盘本体和圆筒部的结构形式，圆盘本体和圆筒部优选一
体成型，其具有内径相同的内圆柱孔，能够一体套设于轴上，圆盘本体主要用来与轴进行装配、以及与第一和第二止推轴承进行作用，而圆筒部的主要在于能够套设密封件于其外周，对止推部起到有效密封的作用。优选圆筒部的外径小于圆盘本体的外径。
42.在一些实施方式中，所述圆筒部22的外圆周面0205上还能够套设有密封件05；和/或，所述圆筒部22的外圆周面上与所述盘状本体21相接的位置形成有凹槽0206。本公开通过止推部02设置外圆周面0205，此面与密封件05 配合，实现动密封技术，消弱外圆周面0205与密封件05之间的间隙泄漏。
43.如图4所示。在外圆周面0205与第二止推面0203之间设置凹槽0206，当止推部需要拆卸时，拆卸夹具可以夹持凹槽0206，从而一方面增强拆卸时的受力，另一方面避免止推部的其它面夹持受损。
44.在一些实施方式中，当包括凹槽0206时，所述凹槽0206的深度h不小于 0.5mm，所述凹槽0206的宽度w3不小于1mm。通过将凹槽的尺寸设置于上述尺寸范围能够方便夹具伸入其中进行操作，从而将止推部夹出。
45.本公开还提供一种循环机，其包括前任一项所述的循环机的止推结构。
46.在一些实施方式中，还包括涡轮机部分100、空压机部分200和风机部分 300，所述止推结构设置于所述涡轮机部分100与所述空压机部分200之间的位置。本公开由于涡轮机部分的温度相对于空压机部分和风机部分较低，因此将止推结构设置于该处位置能够有效地保证止推轴承的材料不会因为高温而受到损坏，保证其有效的止推作用。
47.以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上所述仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。