專利名稱：在流體環(huán)境中使用的pdc軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于支承可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子對(duì)抗徑向負(fù)載的軸承，更特別地是涉及用于流體環(huán)境中的軸承，例如在水電渦輪機(jī)系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
已知軸承用于支承轉(zhuǎn)子對(duì)抗徑向負(fù)載。當(dāng)徑向軸承用于流體環(huán)境中時(shí)，例如浸沒(méi)在流體中時(shí)，流體可以是或不是潤(rùn)滑流體，并可以包括進(jìn)入軸承表面之間的間隙的顆粒。流體環(huán)境可能產(chǎn)生降低軸承的壽命及其無(wú)效操作。一種在水電應(yīng)用中使用的這種軸承組件的實(shí)例支承轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子在浸沒(méi)于水流中的渦輪葉片和在水面的發(fā)電機(jī)之間進(jìn)行連接，其中，軸承組件支承轉(zhuǎn)子的底端，并完全浸沒(méi)在水中。在工業(yè)中需要改進(jìn)的軸承組件，它在流體環(huán)境中操作，且不會(huì)由于流體或流體中的顆粒而失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例包括球形接頭，以便當(dāng)轉(zhuǎn)子和軸承組件受到水力負(fù)載時(shí)，使得軸承組件能夠與轉(zhuǎn)子自動(dòng)對(duì)齊，例如水電渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子。使用PDC按鈕以形成相對(duì)的軸承面， 產(chǎn)生基本不可破壞的軸承表面，適用于載有顆粒的流體環(huán)境。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軸承組件重量輕并且堅(jiān)固。在廣義方面，用于浸沒(méi)在流體環(huán)境中的自動(dòng)對(duì)齊徑向軸承組件包括靜止殼體，該靜止殼體具有穿過(guò)它形成的孔、殼體軸線和內(nèi)部凹形表面，軸承殼體用于安裝在靜止支承件上；外部軸承支承件，該外部軸承支承件裝入靜止殼體的孔內(nèi)，該外部軸承支承件具有外部凸形表面、內(nèi)部軸承表面和穿過(guò)它形成的孔，該外部凸形表面與靜止殼體的內(nèi)部凹形表面配合，用于在它們之間形成球形接頭，該內(nèi)部軸承表面包括多個(gè)支承于其中的徑向向內(nèi)延伸的PDC按鈕；以及內(nèi)部軸承支承件，該內(nèi)部軸承支承件徑向和可旋轉(zhuǎn)地支承在外部軸承支承件的孔內(nèi)，并具有外部軸承表面和穿過(guò)它形成的孔，該孔有轉(zhuǎn)子軸線，適用于與穿過(guò)它延伸的轉(zhuǎn)子共同旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部軸承支承件由轉(zhuǎn)子支承，用于與它共同旋轉(zhuǎn)，外部軸承表面包括多個(gè)支承于其中的徑向向外延伸PDC按鈕，其中，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸線偏離殼體軸線時(shí)，外部軸承支承件在球形接頭中傾斜。在實(shí)施例中，在內(nèi)部軸承支承件上徑向向外延伸的PDC按鈕的軸承面被磨成柱形型面，以便當(dāng)內(nèi)部軸承支承件與轉(zhuǎn)子共同旋轉(zhuǎn)時(shí)，防止按鈕的唇緣與唇緣接觸。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，外部軸承支承件的徑向向內(nèi)延伸的軸承面可以磨成相應(yīng)的柱形型面。
在另一廣義方面，一種水電渦輪機(jī)系統(tǒng)包括靜止渦輪支承結(jié)構(gòu)，該靜止渦輪支承結(jié)構(gòu)位于動(dòng)力流體流中；渦輪，該渦輪位于動(dòng)力流體流內(nèi)，用于通過(guò)該動(dòng)力流體流而旋轉(zhuǎn)； 發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)在動(dòng)力流體的表面上；可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子在處于上端的發(fā)電機(jī)和沿它支承的渦輪之間進(jìn)行連接，該轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)子軸線；以及軸承組件，該軸承組件在轉(zhuǎn)子的底端和靜止渦輪支承結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行連接，并浸沒(méi)在動(dòng)力流體中，該軸承組件有靜止殼體，該靜止殼體有穿過(guò)它形成的孔、殼體軸線和內(nèi)部凹形表面，軸承殼體適用于安裝在靜止支承件上； 外部軸承支承件，該外部軸承支承件裝入靜止殼體的孔內(nèi)，該外部軸承支承件有外部凸形表面、內(nèi)部軸承表面和穿過(guò)它形成的孔，該外部凸形表面與靜止殼體的內(nèi)部凹形表面配合， 用于在它們之間形成球形接頭，該內(nèi)部軸承表面包括多個(gè)支承于其中的徑向向內(nèi)延伸的 PDC按鈕；以及內(nèi)部軸承支承件，該內(nèi)部軸承支承件徑向和可旋轉(zhuǎn)地支承在外部軸承支承件的孔內(nèi)，并具有外部軸承表面和穿過(guò)它形成的孔，該孔有轉(zhuǎn)子軸線，適用于與穿過(guò)它延伸的轉(zhuǎn)子共同旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部軸承支承件由轉(zhuǎn)子支承，用于與它共同旋轉(zhuǎn)，外部軸承表面包括多個(gè)支承于其中的徑向向外延伸的PDC按鈕，其中，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸線偏離殼體軸線時(shí)，外部軸承支承件在球形接頭中傾斜。優(yōu)選是，PDC按鈕提供了基本不可破壞的軸承面，該軸承面不容易由于在流體環(huán)境中的顆粒而損壞。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軸承組件重量輕并且堅(jiān)固，軸承表面有較長(zhǎng)壽命。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于水電應(yīng)用中的軸承組件的示意圖，軸承浸沒(méi)在運(yùn)動(dòng)的水流中；圖2是根據(jù)圖1的透視圖，表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的浸沒(méi)的軸承組件；圖3是裝入軸向剖分式軸承殼體中的軸承組件的透視圖，例如圖2所示的軸承組件；圖4是根據(jù)圖3的軸承組件的透視圖，軸向剖分式軸承殼體的上部部分已經(jīng)除去， 用于清楚表示在軸承殼體和外部軸承支承件之間形成的球形接頭的凸形外部凸形表面，并通過(guò)箭頭表示了球形接頭的角度運(yùn)動(dòng)；圖5是圖4的軸承組件的透視圖，軸向剖分式軸承殼體的底部部分已經(jīng)除去，并表示了防旋轉(zhuǎn)桿，該防旋轉(zhuǎn)桿將外部軸承支承件鎖定在軸承殼體上，用于防止反應(yīng)旋轉(zhuǎn)；圖6是根據(jù)圖3的軸承組件和裝配的軸向剖分式軸承殼體的剖視圖；圖7是根據(jù)圖3的軸承組件的透視圖，軸承殼體外部軸承支承件的一部分已經(jīng)除去，以便表示內(nèi)部和外部軸承支承件的軸承表面；圖8是根據(jù)圖7的透視圖，形成外部軸承支承件的一部分的多個(gè)靜止墊段已經(jīng)除去，用于表示從該除去的段上剩余的多晶金剛石復(fù)合片(PDC)按鈕，PDC按鈕嚙合在內(nèi)部軸承支承件上，用于在外部軸承支承件內(nèi)旋轉(zhuǎn)；圖9是根據(jù)圖8的透視圖，從除去的墊段上剩余的PDC按鈕已經(jīng)除去，用于更好地表示偏移PDC ；圖IOA是軸承表面的相對(duì)PDC軸承面的示意圖，在旋轉(zhuǎn)內(nèi)部軸承支承件上的軸承面制造成具有柱形面，在外部軸承支承件上的相對(duì)軸承面形成或者在使用過(guò)程中磨成柱形
圖IOB是根據(jù)圖IOA的示意圖，在外部軸承支承件上的平軸承面還沒(méi)有磨成柱形圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軸承組件的平面圖，該軸承組件布置在測(cè)試裝置中， 用于模擬該軸承組件上的徑向負(fù)載；圖12是根據(jù)圖11的測(cè)試裝置的透視圖，表示了在內(nèi)部軸承支承件和外部軸承支承件上的軸承表面；圖13是根據(jù)圖11的測(cè)試裝置的剖視圖；以及圖14是根據(jù)圖11的測(cè)試裝置的平面圖，軸承殼體被除去，用于清楚表示兩個(gè)或更多傾斜墊，這些傾斜墊用于支承在外部軸承支承件上的軸承表面。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例包括球形接頭，以便當(dāng)轉(zhuǎn)子和軸承組件受到水力負(fù)載時(shí)使得軸承組件與渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠自動(dòng)對(duì)齊。使用PDC按鈕，用來(lái)形成軸承表面的相對(duì)周邊陣列，形成基本不可破壞的軸承表面，適合在載有顆粒的流體環(huán)境中使用。參考圖1和2，本發(fā)明實(shí)施例的軸承組件理想地用于具有較差潤(rùn)滑性質(zhì)或包含污染物的流體環(huán)境中，該污染物將破壞普通軸承。一種這樣的環(huán)境是在水力發(fā)電渦輪機(jī)系統(tǒng)中。如圖所示，水電渦輪機(jī)系統(tǒng)10包括靜止的渦輪支承結(jié)構(gòu)12，該渦輪支承結(jié)構(gòu)12通常將水電渦輪機(jī)系統(tǒng)10支承在合適的動(dòng)力流體流中，例如在壓力水管、水閘等中流動(dòng)的水 W中。具有轉(zhuǎn)子軸線S的轉(zhuǎn)子14與渦輪16可旋轉(zhuǎn)地連接，該渦輪16沿轉(zhuǎn)子支承，并浸沒(méi)在水流中，且發(fā)電機(jī)18連接在上端20處，位于水面上。轉(zhuǎn)子14通過(guò)上部的普通軸承組件 (未示出)而徑向和軸向支承于上端20處。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軸承組件100連接在轉(zhuǎn)子14的底端22和支承結(jié)構(gòu)12之間。如本領(lǐng)域中已知的，渦輪16和軸承組件100完全浸沒(méi)在動(dòng)力流體中，以使得渦輪16能夠通過(guò)水流而旋轉(zhuǎn)。參考圖3-6，在本發(fā)明的實(shí)施例中，軸承組件100包括管形軸承殼體或靜止殼體 102，該管形軸承殼體或靜止殼體102有穿過(guò)它形成的孔104和殼體軸線X。外部軸承支承件108和內(nèi)部軸承支承件118支承在靜止殼體102中。如圖1中所示，內(nèi)部軸承支承件118 可旋轉(zhuǎn)地支承在轉(zhuǎn)子14的底端22上，用于與該轉(zhuǎn)子14共同旋轉(zhuǎn)。具有穿過(guò)形成的孔110的外部軸承支承件108同心地支承在軸承殼體的孔104 內(nèi)。外部軸承支承件108包括外部凸形表面112。軸承殼體102還包括在孔104處的內(nèi)部凹形表面106。外部凸形表面112與軸承殼體102上的內(nèi)部凹形表面106配合，用于在它們之間形成球形接頭114。球形接頭114允許相對(duì)于靜止殼體102，外部軸承支承件108的角度移動(dòng)或傾斜移動(dòng)，用于調(diào)整外部軸承支承件108在靜止殼體102中的對(duì)準(zhǔn)，以應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子 14的徑向負(fù)載和在轉(zhuǎn)子軸線S中產(chǎn)生的變化。外部軸承支承件108還包括內(nèi)部軸承表面 116。內(nèi)部軸承表面116大致為柱形，具有大約在轉(zhuǎn)子軸線S處的中心。內(nèi)部軸承支承件118同心地、可旋轉(zhuǎn)地支承在外部軸承支承件108的孔110內(nèi)。內(nèi)部軸承支承件118有外部軸承表面120，當(dāng)轉(zhuǎn)子14和內(nèi)部軸承支承件118共同旋轉(zhuǎn)時(shí)，該外部軸承表面120與外部軸承支承件108的內(nèi)部軸承表面116嚙合。外部軸承表面120也為
6柱形，具有大約在轉(zhuǎn)子軸線S處的中心。同心布置的內(nèi)部和外部軸承支承件108、118彼此軸向定位以保證它們的相對(duì)外部和內(nèi)部軸承表面120、116軸向嚙合。內(nèi)部和外部軸承支承件108、118提供了用于固定在使用軸承組件100的裝置的旋轉(zhuǎn)和靜止部件上的結(jié)構(gòu)。通常，裝置的轉(zhuǎn)子14例如通過(guò)止推軸承(未示出)而軸向支承，用于使得內(nèi)部軸承支承件118相對(duì)于外部軸承支承件108軸向定位。最好如圖7-9中所示，內(nèi)部和外部軸承表面116、120支承在它們上面的多個(gè)軸承表面122。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該多個(gè)軸承表面122是多晶金剛石復(fù)合片(PDC)插入件或按鈕，這些插入件或按鈕分別安裝在外部和內(nèi)部軸承支承件108、118的內(nèi)部和外部軸承表面116、120上。PDC按鈕122安裝成圍繞內(nèi)部軸承支承件118的外部軸承表面120和外部軸承支承件108的內(nèi)部軸承表面116上的周邊的、至少兩個(gè)軸向間隔的周向排。在內(nèi)部軸承表面116上的多個(gè)PDC按鈕122布置成圍繞轉(zhuǎn)子軸線S的圓形陣列。 在外部軸承表面120上的多個(gè)PDC按鈕122布置成圍繞轉(zhuǎn)子軸線S的圓形陣列。如圖8和9中所示，在內(nèi)部軸承支承件118或外部軸承支承件108中的一個(gè)上各排中的PDC按鈕122的陣列相對(duì)于軸向相鄰排的PDC按鈕，周向偏轉(zhuǎn)角度或偏移。PDC按鈕 122的偏轉(zhuǎn)角度布置保證總是有與外部PDC按鈕122嚙合的內(nèi)部PDC按鈕122。在內(nèi)部軸承支承件118或外部軸承支承件108中的另一個(gè)上的PDC按鈕122能夠與相鄰排軸向?qū)R (圖8)，因此總是有周向偏轉(zhuǎn)角度。而且，如上所述的PDC按鈕122的布置允許內(nèi)部和外部軸承支承件118、108的一些軸向偏差。因此，PDC按鈕122的總體布置使得當(dāng)轉(zhuǎn)子14旋轉(zhuǎn)時(shí)在PDC按鈕122之間的平滑負(fù)載過(guò)渡。這消除了 PDC按鈕122的“阻塞”或間斷負(fù)載。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)PDC按鈕122在各內(nèi)部和外部軸承表面116、120上設(shè)置成兩排。在內(nèi)部或外部軸承表面116、120中的一個(gè)上，在兩排中的一排中的多個(gè)PDC按鈕122 相對(duì)于兩排中的另一排周向偏離角度。在內(nèi)部或外部軸承表面116、120的另一個(gè)上的兩排中，多個(gè)PDC按鈕122軸向?qū)R。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)PDC按鈕122在各內(nèi)部和外部軸承表面116、120上設(shè)置成三排。在內(nèi)部或外部軸承表面116、120中的一個(gè)上，在三排中的多個(gè)PDC按鈕122相對(duì)于三排中的其它排周向偏離角度。在內(nèi)部或外部軸承表面116、120的另一個(gè)上的三排中，多個(gè)PDC按鈕122軸向?qū)R。參考圖6至10B，在本發(fā)明的實(shí)施例中，多個(gè)PDC按鈕122安裝或固定在軸承表面 116,120上，例如通過(guò)壓配合裝入形成于該軸承表面中的孔124內(nèi)。引導(dǎo)孔1 從孔IM穿過(guò)外部軸承支承件108和內(nèi)部軸承支承件118延伸，以便當(dāng)PDC按鈕122壓入孔124內(nèi)時(shí)允許空氣排出。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，可選擇地，PDC按鈕122能夠通過(guò)銅焊或使用粘接劑而固定在外部和內(nèi)部軸承支承件108、118的孔124中。如圖4、5和7-9所示，外部軸承支承件108還包括多個(gè)周向布置的弓形墊段138， 各弓形墊段138有用于形成內(nèi)部軸承表面116的內(nèi)表面140。內(nèi)表面140支承徑向向內(nèi)定向的PDC按鈕122，用于與在內(nèi)部軸承支承件118上的徑向向外定向的PDC按鈕122嚙合。 弓形墊段138例如使用緊固件支承在外部軸承環(huán)144的孔142內(nèi)，用于形成外部軸承支承件108。安裝孔146能夠?qū)⒐螇|段140安裝在外部支承環(huán)144上。外部支承環(huán)144具有凸形外表面112。
如圖4和6中所示，軸承殼體102是軸向剖分式軸承殼體，包括底部軸承殼體134 和上部軸承殼體136，用于使得支承環(huán)144容易安裝。如圖4中的箭頭所示，在外部支承環(huán)144和靜止殼體102之間的球形界面或接頭 114允許軸承組件100與渦輪轉(zhuǎn)子14角度自動(dòng)對(duì)齊，例如當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)子14和支承結(jié)構(gòu)12在施加負(fù)載的作用下偏斜時(shí)。換句話說(shuō)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的軸線S從殼體的軸線X偏斜時(shí)，軸承組件 100傾斜或進(jìn)行角度移動(dòng)，以便與轉(zhuǎn)子軸線S對(duì)齊。如圖5和6中所示，裝置，例如多個(gè)防旋轉(zhuǎn)桿或銷148，在外部支承環(huán)144和靜止殼體102之間嚙合，以便限制外部軸承支承件108隨內(nèi)部軸承支承件118和轉(zhuǎn)子14進(jìn)行的反應(yīng)旋轉(zhuǎn)。多個(gè)防旋轉(zhuǎn)銷148由靜止殼體102活動(dòng)支承，以便允許軸承組件100的角度或傾斜移動(dòng)，同時(shí)限制外部軸承支承件108的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如圖IOA中所示，在內(nèi)部軸承支承件118上的PDC按鈕122的陣列中的各PDC按鈕122的軸承面150形成柱形型面。各軸承面150形成圍繞轉(zhuǎn)子軸線S的總體柱形型面的一個(gè)弧或段。至少使得旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部軸承支承件118上的PDC按鈕122的軸承面150形成型面，用于在內(nèi)部軸承支承件118上的PDC按鈕122弧形旋轉(zhuǎn)以與靜止的外部軸承支承件108 上的PDC按鈕122嚙合時(shí)，避免按鈕的唇緣與唇緣接觸。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，在外部軸承支承件108上的PDC按鈕122的未形成型面的面 152(圖10B)在軸承面150，152相互嚙合時(shí)，將磨成柱形型面153。可選擇地，外部軸承支承件上的PDC按鈕122可以形成為柱形型面。柱形型面可以被研磨。如這里所述，使用多個(gè)PDC按鈕122能夠降低負(fù)載，并使得軸承表面116、120具有較長(zhǎng)壽命。測(cè)試裝置下面參考圖11-14，圖中表示了用于徑向軸承組件200的部件，該徑向軸承組件 200用作用于模擬徑向負(fù)載的測(cè)試裝置。負(fù)載利用液壓來(lái)模擬。軸承組件200包括作為軸承表面203的多個(gè)PDC插入件或按鈕202。PDC按鈕202 的周向布置徑向向外定向在內(nèi)部環(huán)204上，以便朝著在外部環(huán)206上的、徑向向內(nèi)定向的 PDC按鈕202。外部環(huán)206包括支承在殼體210內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)段208。內(nèi)部環(huán)204和外部環(huán)206同心，且內(nèi)部環(huán)204相對(duì)于外部環(huán)206旋轉(zhuǎn)。PDC按鈕202支承在內(nèi)部環(huán)和外部環(huán) 204,206中，且它們的軸承面旋轉(zhuǎn)嚙合。因?yàn)镻DC按鈕202形成不連續(xù)的軸承表面，因此， 通過(guò)設(shè)置至少兩個(gè)軸向間隔的周向排的PDC按鈕202以提供連續(xù)的徑向支承。在內(nèi)部環(huán)或外部環(huán)204、206中的一個(gè)上，一排PDC按鈕202與在另一排或另外排的PDC按鈕202偏離。 因此，對(duì)于基本360度的旋轉(zhuǎn)，都一直有徑向軸承表面。參考圖11、12和14，在本發(fā)明的實(shí)施例中，例如為了施加可變徑向負(fù)載或調(diào)節(jié)內(nèi)部環(huán)和外部環(huán)204、206的同心度，以及為了容易插入PDC按鈕202，在外部環(huán)206的內(nèi)部面 212上的軸承表面203支承在兩個(gè)或更多間隔的弓形傾斜墊214上。弓形傾斜墊214是用于形成外部環(huán)206的段208，并圍繞殼體210的內(nèi)周或內(nèi)部面布置。兩個(gè)或更多弓形傾斜墊 214中的每一個(gè)圍繞殼體210的內(nèi)部面216傾斜地支承，例如通過(guò)球形支承輥218，用于使得傾斜墊214上的軸承表面203與內(nèi)部環(huán)204上的軸承表面203對(duì)齊。在本發(fā)明的實(shí)施例中，傾斜墊214圍繞外部環(huán)206的內(nèi)周216均勻布置，以便均勻分配徑向負(fù)載。在具有兩個(gè)傾斜墊214的實(shí)施例中，傾斜墊214彼此相對(duì)地間隔。在具有超過(guò)兩個(gè)傾斜墊214的實(shí)施
8例中，傾斜墊214可以圍繞內(nèi)周216均勻間隔，或者可以分組以對(duì)著在內(nèi)周216的相對(duì)側(cè)的傾斜墊214。在本發(fā)明的實(shí)施例中，最好如圖11、12和14所示，傾斜墊214徑向支承在殼體210 上。一個(gè)或多個(gè)傾斜墊214可以使用固定螺釘220穿過(guò)殼體210來(lái)安裝，以便能夠使它人工定心。在最適用于測(cè)試軸承組件200的實(shí)施例中(圖14)，至少剩余的傾斜墊214可以使用液壓裝置222安裝成液壓浮動(dòng)，液壓負(fù)載的施加適合模擬軸承組件200的徑向負(fù)載。在最適合商業(yè)用途的實(shí)施例中，全部?jī)A斜墊214也能夠使用固定螺釘220或其它這樣的緊固件來(lái)安裝。如圖11、12和14中所示，同心槽128圍繞內(nèi)部軸承支承件118的上表面和底表面 130、132而形成，并與插入PDC按鈕的孔IM流體連接。當(dāng)PDC按鈕122插入時(shí)，空氣從孔 124排出至槽128中。
權(quán)利要求
1.一種用于浸沒(méi)在流體環(huán)境中的自動(dòng)對(duì)齊徑向軸承組件包括靜止殼體，該靜止殼體具有穿過(guò)它形成的孔、殼體軸線和內(nèi)部凹形表面，軸承殼體用于安裝在靜止支承件上；外部軸承支承件，該外部軸承支承件裝入靜止殼體的孔內(nèi)，該外部軸承支承件具有外部凸形表面、內(nèi)部軸承表面和穿過(guò)它形成的孔，該外部凸形表面與靜止殼體的內(nèi)部凹形表面配合，用于在它們之間形成球形接頭，該內(nèi)部軸承表面包括多個(gè)支承于其中的徑向向內(nèi)延伸多晶金剛石復(fù)合片(PDC)按鈕；以及內(nèi)部軸承支承件，該內(nèi)部軸承支承件徑向和可旋轉(zhuǎn)地支承在外部軸承支承件的孔內(nèi)， 并具有外部軸承表面和穿過(guò)它形成的孔，該孔具有轉(zhuǎn)子軸線，用于接收穿過(guò)它延伸的轉(zhuǎn)子并與其共同旋轉(zhuǎn)，外部軸承表面包括多個(gè)支承于其中的徑向向外延伸PDC按鈕，其中，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸線偏離殼體軸線時(shí)，外部軸承支承件在球形接頭中傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承組件，其中至少?gòu)较蛳蛲庋由斓腜DC按鈕的軸承面具有柱形型面，該柱形型面的中心在轉(zhuǎn)子軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸承組件，其中在每一個(gè)內(nèi)部和外部軸承表面上的該多個(gè)PDC按鈕布置成至少兩個(gè)軸向間隔的周向排；其中，在內(nèi)部或外部軸承表面中的一個(gè)上的一排的多個(gè)PDC按鈕與在該至少兩排中的另外排的多個(gè)PDC按鈕沿周向角度偏離，用于在內(nèi)部和外部軸承表面之間提供基本連續(xù)的徑向支承和負(fù)載過(guò)渡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸承組件，其中該多個(gè)PDC按鈕在每一個(gè)內(nèi)部和外部軸承表面上布置成兩個(gè)軸向間隔的周向排；其中，在內(nèi)部或外部軸承表面中的任意一個(gè)上的兩排的多個(gè)PDC按鈕沿周向彼此相對(duì)角度偏離，在內(nèi)部或外部軸承表面中的另一個(gè)上的兩排的多個(gè)PDC按鈕沿軸向?qū)R。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸承組件，其中該多個(gè)PDC按鈕在每一個(gè)內(nèi)部和外部軸承表面上布置成三個(gè)軸向間隔的周向排；其中，在內(nèi)部或外部軸承表面中的任意一個(gè)上的三排的多個(gè)PDC按鈕沿周向彼此相對(duì)角度偏離，在內(nèi)部或外部軸承表面中的另一個(gè)上的三排的多個(gè)PDC按鈕沿軸向?qū)R。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的軸承組件，其中靜止殼體是包括底部軸承殼體和上部軸承殼體的軸向剖分式軸承殼體，用于安裝外部軸承支承件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的軸承組件，還包括防旋轉(zhuǎn)銷，用于在靜止殼體和外部軸承支承件之間嚙合，用于當(dāng)允許外部軸承支承件在球形接頭中傾斜時(shí)限制外部軸承支承件的反應(yīng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的軸承組件，其中外部軸承支承件還包括多個(gè)周向布置的弓形墊段，這些弓形墊段支承在外部支承環(huán)內(nèi)，該多個(gè)段各自有用于形成內(nèi)部軸承表面的內(nèi)表面，外部支承環(huán)具有外部凸形表面。
9.一種水電渦輪機(jī)系統(tǒng)包括靜止渦輪支承結(jié)構(gòu)，該靜止渦輪支承結(jié)構(gòu)位于動(dòng)力流體流中；渦輪，該渦輪位于動(dòng)力流體流內(nèi)，用于通過(guò)該動(dòng)力流體流而旋轉(zhuǎn)；發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)在動(dòng)力流體的表面上；可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子在處于上端的發(fā)電機(jī)和沿它支承的渦輪之間進(jìn)行連接，該轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)子軸線；以及軸承組件，該軸承組件在轉(zhuǎn)子的底端和靜止渦輪支承結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行連接，并浸沒(méi)在動(dòng)力流體中，該軸承組件包括權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的自動(dòng)對(duì)齊軸承組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中至少?gòu)较蛳蛲庋由斓腜DC按鈕的軸承面有柱形型面，該柱形型面的中心在轉(zhuǎn)子軸線上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中該多個(gè)PDC按鈕在每一個(gè)內(nèi)部和外部軸承表面上布置成至少兩個(gè)軸向間隔的周向排；其中，在內(nèi)部或外部軸承表面中的任意一個(gè)上的至少兩排的多個(gè)PDC按鈕沿周向彼此相對(duì)角度偏離，在內(nèi)部或外部軸承表面中的另一個(gè)上的至少兩排的多個(gè)PDC按鈕沿軸向?qū)R。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任意一項(xiàng)所述的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中靜止殼體是包括底部軸承殼體和上部軸承殼體的軸向剖分式軸承殼體，用于安裝外部軸承支承件。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任意一項(xiàng)所述的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，還包括防旋轉(zhuǎn)銷，用于在靜止殼體和外部軸承支承件之間嚙合，用于當(dāng)允許外部軸承支承件在球形接頭中傾斜時(shí)限制外部軸承支承件的反應(yīng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任意一項(xiàng)所述的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中外部軸承支承件還包括多個(gè)周向布置的弓形墊段，這些弓形墊段支承在外部支承環(huán)內(nèi)，該多個(gè)段各自有用于形成內(nèi)部軸承表面的內(nèi)表面，外部支承環(huán)具有外部凸形表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用PDC按鈕來(lái)形成軸承表面的相對(duì)周向陣列的自動(dòng)對(duì)齊軸承組件，特別適用于流體環(huán)境中，例如當(dāng)支承水電渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)浸沒(méi)在流動(dòng)的水中時(shí)。一個(gè)軸承表面支承為用于與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。相對(duì)軸承表面由在靜止殼體中的球形接頭來(lái)支承。當(dāng)轉(zhuǎn)子受到水力負(fù)載時(shí)，相對(duì)軸承表面能夠傾斜，以便與轉(zhuǎn)子軸線自動(dòng)對(duì)齊。
文檔編號(hào)F16C33/04GK102356248SQ201080012163
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者林恩·P.·泰西爾, 約翰·道爾 申請(qǐng)人:林恩·P.·泰西爾, 約翰·道爾