轴承组件的制作方法

本发明涉及一种轴承组件，特别是用于支撑轴(诸如离心式压缩机或离心泵的转子轴)的轴承组件。

背景技术：

1、不同的技术系统，例如压缩机(诸如离心式压缩机或离心泵)，而且还有许多其他技术系统，可以包括由轴承支撑的轴，例如转子轴。在这样的系统中，轴可以受到(/承受)(subjected to)轴向载荷，其中轴向载荷主要(predominantly)在一个轴向方向上，但在某些工作(operating)状况下，轴向载荷可能反向(/反转)(reverse)并在相反的方向上。在离心式压缩机的情况下，轴向载荷由齿轮力(在齿轮传动的情况下)和作用在叶轮(/推进器)(impeller(s))上的气体力产生。还存在主要(primarily)由组成部件的重量产生的径向载荷。

2、传统的轴承配置例如可以包括角接触球轴承或圆锥滚子轴承，它们通常成对(inpairs)配置以控制轴承间隙、双向载荷和轴位移(/轴移位)(shaft displacement)。然而，也可以只有一个单个轴承，当存在恒定的单一载荷方向并且速度低时(才这么做)。

3、在一个轴承对(bearing pair)中(其在组合的轴向载荷和径向载荷下工作)，一个轴承用作止推轴承(/推力轴承)(thrust bearing)，承担轴向载荷和大部分径向载荷。另一个轴承是支承轴承(/备用轴承)(backup bearing)，仅承担径向载荷并控制两个轴承之间的间隙。该对轴承可以被配置为面对面或背靠背。最常见的是背靠背，因为该配置具有以下优点：仅通过夹紧内圈，就控制了间隙，因为在使用期间作用在轴承上的力造成轴承(即外圈)朝向彼此移动。相比之下，在面对面配置的情况下，轴承趋向于在相反(/相对)(opposite)方向上漂移(drift)，因此，外圈和内圈两者都必须被夹紧(clamped)以控制间隙。

4、特别是对于转子(诸如电动马达转子和离心式压缩机转子)，常见的轴承配置可以在转子的两侧成对地使用角接触球轴承，利用背靠背配置的对以避免夹紧外圈的必要性，正如上面所述的那样。通常，一个对是固定的，承担(/承受)(taking)轴向载荷并定位转子，而另一对仅支撑径向载荷。

5、然而，成对配置的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，无论是背靠背配置还是面对面配置，特别是对于背靠背配置，对于不对中都很敏感(are sensitive to misalignment)。这是由于轴承通过引起额外的径向力来反对(/反抗)(oppose)轴的不对中以抵消该不对中。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种具有减小的不对中敏感度的改善的轴承配置。

2、该目的通过以下来实现：一种轴承组件，用于支撑壳体中的轴(/在壳体中支撑轴/将轴支撑在壳体中)(for supporting a shaft in a housing)，所述轴承组件包括至少第一轴承对，所述第一轴承对包括背靠背配置的第一滚动轴承和第二滚动轴承，第一滚动轴承和第二滚动轴承中的每一个均包括附接到轴的内圈、外圈和介于内圈与外圈之间的滚动元件。在第一滚动轴承的外圈与壳体(housing)之间设置有(/提供有)径向空隙，并且，第二滚动轴承的外圈与壳体接触。

3、轴承组件可用于支撑壳体中的轴，特别是离心式压缩机内的转子轴。壳体可以是压缩机的壳体。所述轴承组件至少包括第一轴承对，所述第一轴承对包括背靠背配置的第一滚动轴承和第二滚动轴承，其中每个滚动轴承包括内圈、外圈和介于内圈与外圈之间的滚动元件(特别是至少一列滚动元件)。如上所述，对于背靠背配置的轴承对(pairs ofbearings)，夹紧附接到轴的内圈可能就足够了。

4、滚动轴承例如可以是角接触球轴承或圆锥滚子轴承。这种轴承可以提供以下优点：它们可以禁受(withstand)组合载荷，即，同时作用的径向载荷和轴向载荷。角接触球轴承特别是可以被用于高速和高精度应用，如离心式压缩机或离心泵。

5、在工作(/操作)(operation)期间，轴向载荷可以在第一轴向方向或第二轴向方向上作用在轴上，其中第二轴向方向与第一轴向方向相反(/相对)(opposite)。该轴向载荷导致作用在轴承对上的轴向载荷和径向载荷。作用在轴上的轴向载荷例如可以由齿轮或作用在叶轮(/推进器)(impeller(s))上的气体力引起。

6、如上所述，轴的不对中(/未对准)(misalignment)可能会对轴承产生额外的径向载荷。为了对这种不对中不敏感，在第一滚动轴承的外圈与壳体之间设置有(/提供有)径向空隙(radial gap)，而第二滚动轴承的外圈与壳体接触。

7、所述径向空隙(radial gap)在第一滚动轴承的外圈与壳体之间提供间隙(clearance)，使得第一滚动轴承不能将径向载荷传递到壳体。代之的是，第一滚动轴承的外圈可以由于径向空隙而略微在径向上移动(move)，因而，在轴不对中(/未对准)的情况下会生成的径向载荷将不会产生并且不能经由径向空隙被吸收。

8、因此，通过在轴承对的一个外圈与壳体之间提供简单的径向空隙，轴承对提供了减小的对轴的不对中的敏感性。

9、在一个实施方式中，在第一轴承对的外圈之间，可以配置至少一个距离元件，用于限制第一滚动轴承的外圈相对于第二滚动轴承的外圈的轴向移动(movement)。距离元件(例如间隔环)可以包括用于向轴承供应润滑剂的通道。

10、在外圈与壳体之间设置有径向空隙的第一滚动轴承可以是止推轴承(/推力轴承)(thrust bearing)。第二滚动轴承(其可以是支承轴承(/备用轴承)(backup bearing))于是承担所有径向载荷，而止推轴承仅承担(/承受)轴向载荷。由于止推轴承是径向自由的(free)，因此不对中不会引起额外的径向载荷。

11、在角接触球轴承和圆锥滚子轴承中，在旋转时，球或滚子上的离心力会引起轴向轴承载荷。引发的力随着接触角和速度的增加而增加，并增加了带载轴承(/承载轴承)(load carrying bearing)的轴向载荷。

12、此外，角接触球轴承或圆锥滚子轴承的轴向带载(/承载)能力随着接触角的增加而增加，而径向载荷能力随着接触角的增加而降低。接触角是已知的轴承设计特征，被定义为连接球/滚子的接触点的线与滚道之间在径向平面角上的角(/连接球/滚子与滚道的接触点的线与径向平面之间的角)(and is defined as the angle between the lineconnecting the point of contact of the ball/roller and the raceway in theradial plane angle)。

13、因此，在第一滚动轴承是止推轴承的配置中，可能有利的是，使止推轴承具有比支承轴承(/备用轴承)大接触角，即，第一滚动轴承可以具有值比第二滚动轴承的接触角的值大的接触角。特别是如果轴向载荷的方向不反转(reverse)或显著减小，这些不同的接触角可能是有利的。

14、作为另一种选择，在外圈与壳体之间设置有径向空隙的第一滚动轴承可以是支承轴承(/备用轴承)(backup bearing)。第二滚动轴承(其可以是止推轴承)于是承担(/承受)所有径向和轴向载荷。由于支承轴承是径向自由的，因此不对中不会产生额外的径向载荷。在这种情况下，支承轴承(/备用轴承)的功能仅是控制间隙。所述支承轴承可以具有比所述止推轴承小的接触角，其中，所述较小的接触角引起来自滚动元件的离心载荷的较小的轴向载荷。如果轴向载荷的方向不反转或显著减小，这些不同的接触角可能是有利的。

15、如果轴向载荷的方向反转，则第一滚动轴承和第二滚动轴承(即，支承轴承和止推轴承)的功能反转，因此壳体中有间隙的轴承仅承担(/承受)轴向载荷，而另一轴承承受径向载荷。这可能对两种构造(即第一滚动轴承是支承轴承或止推轴承)都有效。

16、例如，接触角之间的差可以是10度至15度。例如，较高的接触角可以是25度，较低的接触角可以是15度，或者，较高的接触角可以是40度，较低的接触角可以是25度。

17、在上述示例中(其中第一滚动轴承是支承轴承(/备用轴承)或止推轴承)，如上所述具有不同的接触角可能是有利的；即，第一滚动轴承具有接触角，第二滚动轴承具有接触角，第二滚动轴承的接触角的值与第一滚动轴承的接触角的值不同。然而，这仅适用于轴向载荷主要在一个方向上的应用。与此相反的是(/与之相比)(in contrast to that)，在轴向载荷是在两个方向上的应用中，可能是有利的是第一滚动轴承和第二滚动轴承(即，支承轴承和止推轴承)具有相同的接触角(接触角的值相等)。

18、根据另一实施方式，轴承组件还包括至少一个固定元件，用于限制第一滚动轴承的外圈相对于壳体的轴向移动(/运动)。

19、除了使用距离元件限制第一滚动轴承的外圈相对于第二滚动轴承的外轴承的轴向移动之外，第一滚动轴承的外圈的移动(即，相对于壳体具有径向空隙的外圈的移动)在两个轴向方向上都被限制。这提供了以下优点：轴承对(bearing pair)不用作固定的/自由的轴承配置而是提供了固定的轴承配置。

20、根据另一实施方式，轴承组件包括至少第二轴承对，第二轴承对与第一轴承对间隔开，并且包括背靠背配置的第一滚动轴承和第二滚动轴承，其中每个滚动轴承包括内圈、外圈和介于所述内圈与所述外圈之间的滚动元件(特别是至少一列滚动元件)，其中所述内圈附接到所述轴，在第一滚动轴承的外圈与壳体之间设置(/提供)有径向空隙，所述第二轴承对包括至少一个固定元件，所述固定元件用于限制第一滚动轴承的外圈的轴向移动(/运动)，并且第二滚动轴承的外圈与所述壳体接触。在第一轴承对与第二轴承对之间，可以配置离心式压缩机的马达转子。

21、第二轴承对的滚动轴承也可以是角接触球轴承或圆锥滚子轴承。当用于离心式压缩机或类似设备时(其通常包括两对角接触球轴承)，这种包括两个轴承对(每个轴承对被配置成背靠背)的配置可能是有利的。

22、根据另一实施方式，第一轴承对的第一滚动轴承和第二轴承对的第一滚动轴承彼此面对。这意味着两个轴承对的配置的内滚动轴承相对于壳体具有径向空隙。作为另一种选择，第一轴承对的第二滚动轴承和第二轴承对的第二滚动轴承可以彼此面对。在这种情况下，两个轴承对的配置的外滚动轴承相对于壳体具有径向空隙。

23、可能略微好一些的是，具有径向空隙，使得一个轴承仅承担(/承受)径向载荷，另一个只承受轴向载荷，因为这可以使该配置的系统寿命最大化。作为另一种选择，一个轴承承担(/承受)轴向载荷和径向载荷两者，另一个轴承的功能仅为控制(轴向)间隙。

24、第一轴承对和第二轴承对可以用在固定的/浮动的轴承配置中，使得第一轴承对是轴向固定的并且第二轴承对是轴向浮动的(floating)。在该实施方式中，第一轴承对的第一滚动轴承和第二滚动轴承的外圈的移动可以在两个轴向方向上被限制。与此相反的是，第二轴承对的第一滚动轴承和第二滚动轴承的外圈的移动在两个轴向方向上是自由的。

25、根据另一实施方式，还可以将对配置在交叉位置(/将对交叉定位地配置)(arrange the pairs in cross location)。这意味着，当轴向载荷方向改变时，轴承对的功能发生了转移(/变化)(shifts)，即，一个对仅承担径向载荷，以承担组合载荷。

26、为了实现这样的配置，第一轴承对的第一滚动轴承或第二滚动轴承可以被构造为抵靠配置在轴承组件的轴向外端部处的第一轴向支座(/抵接部)(abutment)，其中在第一轴承对的第一滚动轴承或第二滚动轴承与第一轴向支座(/抵接部)(abutment)之间设置有间隙。此外，第二轴承对的第一滚动轴承或第二滚动轴承被构造为抵靠第二轴向支座(/抵接部)(abutment)，该第二轴向支座配置在轴承组件的轴向外端部处，其中在第二轴承对的第一滚动轴承或第二滚动轴承与第二轴向支座之间设置有间隙。如上所述，相对于壳体具有径向空隙的滚动轴承可以是内滚动轴承或外滚动轴承。

27、通过具有包括抵接元件(abutment elements)的上述配置，第一轴承对可以被构造为支撑轴向载荷和径向载荷，第二轴承对可以被构造为当轴向载荷在第一轴向方向上作用时支撑径向载荷。相反地，当轴向载荷在第二轴向方向上作用时，例如当轴向载荷反向时(因为它可能在某些操作条件(/工作状况)(operating conditions)下发生)，第一轴承对可以被构造为支撑径向载荷，第二轴承对可以被构造为支撑轴向载荷和径向载荷。这种交叉位置配置和交叉分布具有以下优点：与如上所述一个轴承对只能支撑径向载荷的其他轴承组件相比，两个轴承对都具有支撑径向载荷和轴向载荷的能力。这种配置允许载荷的均匀分布。

28、当载荷在两个方向上大致相等时，这种布置是特别有利的。于是每个对被用在最有利的配置中，其中止推轴承具有比支承轴承大的接触角，并且支承轴承是径向自由的，在壳体中有空隙以使对不对中的敏感性最小化。

29、如上所述，两个轴承对的轴向外轴承可以具有与两个轴承对的轴向内轴承不同的接触角。具有较高接触角的滚动轴承可以特别适于轴向载荷，而具有较小接触角的轴承可以特别适于径向载荷。由于轴承相对于轴向载荷和径向负载的优化，这提供了轴向载荷能力的增大。

30、这意味着，为了优化每个轴承对的轴向载荷能力，根据该实施方式，承载轴承(即止推轴承)具有大的接触角，而支承轴承(/备用轴承)(backup bearing)具有小的接触角以使引起的轴向载荷最小化。与具有相等接触角的一对相比，这种配置为该对提供了增大的轴向载荷能力，并且提供了如下优点：在两个方向上的载荷有不同的接触角。通过使相同轴承对具有不同接触角与对(pairs)配置在交叉位置，这是可能的。当载荷在一个方向上时，轴承对承载(carries)轴向载荷，而相反的轴承对仅承担径向载荷。当载荷反转(/反向)(reverses)时，反向侧的对承载轴向负载，而相对的对(opposite pair)仅承担径向载荷。

31、轴向支座(/抵接部)(abutments)可以被构造为防止相应的轴承对在一个方向上移位。第一和/或第二轴向支座(/抵接部)例如可以是形成在压缩机的壳体上的相应肩部。

32、在第一轴承对的第一滚动轴承与第一轴向支座之间和/或在第二轴承对的第一滚动轴承与第二轴向支座之间设置的间隙或空隙可以具有以下效果：第一轴承对的第一滚动轴承和/或第二轴承对的第一滚动轴承不对相对的对预加载(preloaded against theopposite pair)。由于该间隙，第一轴承对的第一滚动轴承和/或第二轴承对的第一滚动轴承可以略微朝着相应的支座移动，并且也可以略微远离相应的支座移动。

33、如上所述，第一轴承对的第二滚动轴承可以是轴向内轴承，并且可以被构造为止推轴承(/推力轴承)。此外，第二轴承对的第二滚动轴承可以是轴向内轴承，并且可以被构造为止推轴承。与此相反的是，相应的外轴承被构造为支承轴承(/备用轴承)。这提供了与轴向间隙相结合的支承轴承和止推轴承的改进的交叉配置，优选与如上所述的相对于接触角的交叉配置一起。与没有这种交叉配置的先前的轴承组件相比，这种交叉配置提供了改善的轴向载荷和径向载荷的分布。

34、此外，施加到轴的轴向载荷的方向可以改变(/变化)，而不会对轴承对产生任何负面影响，因为每个轴承对可以通过有一个专用于轴向载荷和径向载荷的轴承和一个专用于径向载荷的轴承来支撑轴向和径向载荷。

35、在说明书、附图和权利要求书中详细说明了进一步的优点和有利的实施方式。这里，特别是在说明书和附图中指定的特征的组合纯粹是示例性的，使得特征也可以被单独地提出或以其他方式组合。