渦輪機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，渦輪機分別分開地具備推力軸承和徑向軸承，推力軸承支撐與在葉輪的兩面產(chǎn)生的差壓相伴的軸向載荷(推力載荷)，徑向軸承支撐徑向載荷(徑向載荷)。另外，渦輪機有時具備支撐推力載荷和徑向載荷的角接觸球軸承。另外，作為旋轉(zhuǎn)軸的軸承，已知有錐狀的軸承。
[0003]如圖7所示，在專利文獻I中記載了一種具備旋轉(zhuǎn)軸501、軸承構(gòu)件503、軸承構(gòu)件504、空氣軸承506、空氣軸承507、流路508以及流路509的空氣軸承裝置500?？諝廨S承506形成在旋轉(zhuǎn)軸501與軸承構(gòu)件503之間?？諝廨S承507形成在旋轉(zhuǎn)軸501與軸承構(gòu)件504之間。流路508設(shè)置于軸承構(gòu)件503，流路509設(shè)置于軸承構(gòu)件504。從流路508向空氣軸承506供給加壓空氣。另外，從流路509向空氣軸承507供給加壓空氣?？諝廨S承506和空氣軸承507形成為錐狀，空氣軸承506的大徑側(cè)和空氣軸承507的大徑側(cè)彼此相對。
[0004]在軸承構(gòu)件503的軸承面設(shè)置有壓力傳感器515。壓力傳感器515檢測空氣軸承506內(nèi)的壓力P，來自壓力傳感器515的輸出信號ρ被傳遞到運算部516。運算部516將壓力P換算成軸承間隙C而用作控制用的信號，或者直接用作控制用的信號。通過輸送馬達514使軸承構(gòu)件503向圖7中的右方或左方移動，使軸承間隙C的值變化，以使輸出信號ρ成為預先設(shè)定的值。由此，軸承間隙C被保持為最佳的值。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開昭58-196319號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]從以簡單的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定地支撐旋轉(zhuǎn)軸的觀點來看，專利文獻I所記載的空氣軸承裝置還存在改良的余地。本發(fā)明提供一種能夠以簡單的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定地支撐旋轉(zhuǎn)軸的渦輪機。
[0009]本發(fā)明提供一種渦輪機，具備:
[0010]旋轉(zhuǎn)軸，其具有第一錐部和第一圓柱狀部，所述第一錐部具有朝向端部而減小的直徑，所述第一圓柱狀部在軸向上具有恒定的直徑；
[0011]第一葉輪，其固定于所述旋轉(zhuǎn)軸，用于使工作流體壓縮或膨脹；
[0012]第一軸承，其將所述第一錐部和所述第一圓柱狀部可旋轉(zhuǎn)地支撐；以及
[0013]第二軸承，其相對于所述第一葉輪在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向上位于所述第一軸承的相反側(cè)，在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向和所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向上支撐所述旋轉(zhuǎn)軸。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠以簡單的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定地支撐旋轉(zhuǎn)軸的渦輪機。
【附圖說明】
[0015]圖1是第I實施方式的渦輪機的剖視圖。
[0016]圖2是放大了圖1所示的渦輪機的一部分的剖視圖。
[0017]圖3是放大了變形例的渦輪機的一部分的剖視圖。
[0018]圖4是放大了另一變形例的渦輪機的一部分的剖視圖。
[0019]圖5是第2實施方式的渦輪機的剖視圖。
[0020]圖6A是放大了圖5所示的渦輪機的一部分的剖視圖。
[0021]圖6B是放大了圖5所示的渦輪機的一部分的剖視圖。
[0022]圖7是示出現(xiàn)有的空氣軸承裝置的剖視圖。
[0023]標號說明
[0024]la、Ib 渦輪機
[0025]10第一軸承
[0026]20第二軸承
[0027]21推力軸承面
[0028]30 葉輪
[0029]30a 第一葉輪
[0030]30b 第二葉輪
[0031]40旋轉(zhuǎn)軸
[0032]41 錐部
[0033]42圓柱狀部
[0034]43主潤滑液供給孔
[0035]45后方副潤滑液供給孔
[0036]47前方副潤滑液供給孔
[0037]50推力軸承構(gòu)件
[0038]51支撐面
[0039]60電動機
[0040]70a 第一殼體
[0041]70b 第二殼體
[0042]90潤滑液殼體
[0043]91儲存空間
【具體實施方式】
[0044]在用流體軸承支撐旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)中，通常，在旋轉(zhuǎn)軸與流體軸承的軸承構(gòu)件之間，會因與旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)相伴的摩擦熱或氣氛溫度的變化等原因而產(chǎn)生溫度差。在這些部件之間可能會因該溫度差而產(chǎn)生熱膨脹之差，從而導致旋轉(zhuǎn)軸與流體軸承的軸承構(gòu)件之間的間隙變動。另外，這些部件的尺寸通常在旋轉(zhuǎn)軸的長度方向上具有大的不均，將各部件組裝后的初始的間隙在旋轉(zhuǎn)軸的長度方向上具有大的不均。若旋轉(zhuǎn)軸與流體軸承的軸承構(gòu)件之間的間隙過度擴大，則有可能無法確保支撐旋轉(zhuǎn)軸所需的流體壓力而導致旋轉(zhuǎn)軸的舉動變得不穩(wěn)定。另一方面，若旋轉(zhuǎn)軸與流體軸承的軸承構(gòu)件之間的間隙過度縮小，則有可能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)軸與軸承構(gòu)件的接觸而導致具有旋轉(zhuǎn)軸的裝置的性能和可靠性大幅下降。
[0045]根據(jù)專利文獻I所記載的空氣軸承裝置500，雖然能夠?qū)⑤S承間隙C保持為最佳的值，但由于需要輸送馬達514、壓力傳感器515以及運算部516，所以裝置的結(jié)構(gòu)復雜，制造成本會變高。
[0046]本發(fā)明的第I技術(shù)方案提供一種渦輪機，具備:
[0047]旋轉(zhuǎn)軸，其具有第一錐部和第一圓柱狀部，所述第一錐部具有朝向端部減小的直徑，所述第一圓柱狀部在軸向上具有恒定的直徑；
[0048]第一葉輪，其固定于所述旋轉(zhuǎn)軸，用于使工作流體壓縮或膨脹；
[0049]第一軸承，其將所述第一錐部和所述第一圓柱狀部可旋轉(zhuǎn)地支撐；以及
[0050]第二軸承，其相對于所述第一葉輪在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向上位于所述第一軸承的相反側(cè)，在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向和所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向上支撐所述旋轉(zhuǎn)軸。
[0051]根據(jù)第I技術(shù)方案，除了支撐旋轉(zhuǎn)軸的第一錐部之外，也支撐旋轉(zhuǎn)軸的第一圓柱狀部。即，旋轉(zhuǎn)軸的第一圓柱狀部在旋轉(zhuǎn)軸的徑向上被支撐。因而，能夠?qū)u輪機構(gòu)成為即使因旋轉(zhuǎn)軸與第一軸承的溫度差而在旋轉(zhuǎn)軸與第一軸承之間在旋轉(zhuǎn)軸的軸向上產(chǎn)生熱膨脹之差，也能夠穩(wěn)定地支撐旋轉(zhuǎn)軸。另外，由于無需使用壓力傳感器、運算部以及移動軸承構(gòu)件的馬達，所以渦輪機的結(jié)構(gòu)簡單。
[0052]本發(fā)明的第2技術(shù)方案，在第I技術(shù)方案的基礎(chǔ)上提供一種渦輪機，所述旋轉(zhuǎn)軸還具備:推力軸承構(gòu)件，其相對于所述第一葉輪在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向上位于所述第一軸承的相反側(cè)，具有在所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向上延伸的支撐面；和第二圓柱狀部，其相對于所述第一葉輪在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向上位于所述第一軸承的相反側(cè)，在軸向上具有恒定的直徑，所述第二軸承具有與所述推力軸承構(gòu)件的所述支撐面相對的推力軸承面。根據(jù)第2技術(shù)方案，能夠通過第二軸承和推力軸承構(gòu)件，在相對于第一葉輪的第一軸承的相反側(cè)在軸向上支撐旋轉(zhuǎn)軸。
[0053]本發(fā)明的第3技術(shù)方案，在第I技術(shù)方案的基礎(chǔ)上提供一種渦輪機，所述旋轉(zhuǎn)軸還具有第二錐部和第二圓柱狀部，所述第二錐部具有朝向端部減小的直徑，所述第二圓柱狀部在軸向上具有恒定的直徑，所述第二軸承將所述第二錐部和所述第二圓柱狀部可旋轉(zhuǎn)地支撐。根據(jù)第3技術(shù)方案，由第一軸承和第二軸承不僅支撐第一和第二錐部，還支撐第一和第二圓柱狀部。即，第一和第二圓柱狀部在徑向上被支撐。因而，能夠?qū)u輪機構(gòu)成為即使因旋轉(zhuǎn)軸與第一軸承或第二軸承的溫度差而在旋轉(zhuǎn)軸與第一軸承或第二軸承之間在旋轉(zhuǎn)軸的軸向上產(chǎn)生熱膨脹之差，也可穩(wěn)定地支撐旋轉(zhuǎn)軸。
[0054]本發(fā)明的第4技術(shù)在第I技術(shù)方案?第3技術(shù)方案的任一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上提供一種渦輪機，還具備:電動機，其在所述第一軸承與所述第二軸承之間安裝于所述旋轉(zhuǎn)軸，用于使所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；和第二葉輪，其固定于所述旋轉(zhuǎn)軸，在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向上，所述第一軸承、所述第一葉輪、所述電動機、所述第二葉輪以及所述第二軸承依次配置。根據(jù)第4技術(shù)方案，由于與工作流體接觸而與工作流體交換能量的2個葉輪和在運轉(zhuǎn)時發(fā)熱的電動機安裝于旋轉(zhuǎn)軸，所以旋轉(zhuǎn)軸的溫度容易上升。其結(jié)果，旋轉(zhuǎn)軸與第一軸承或第二軸承的溫度差容易變大。即使在這樣的情況下，也能夠?qū)u輪機構(gòu)成為可穩(wěn)定地支撐旋轉(zhuǎn)軸。
[0055]本發(fā)明的第5技術(shù)方案在第I技術(shù)方案?第4技術(shù)方案的任一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上提供一種渦輪機，所述旋轉(zhuǎn)軸還具有:第一主潤滑液供給孔，從所述旋轉(zhuǎn)軸的端部沿著軸向延伸；和第一后方副潤滑液供給孔，其從所述第一主潤滑液供給孔分支，朝向第一后方出口而沿著徑向延伸，所述第一后方出口向所述第一圓柱狀部與所述第一軸承之間的空間開口。根據(jù)第5技術(shù)方案，通過由旋轉(zhuǎn)