一种升压式气浮涡轮冷却器轴向力平衡结构
技术领域
本发明属于航空涡轮冷却器技术领域，涉及涡轮冷却器轴向力平衡，具体为一种升压式气浮涡轮冷却器轴向力平衡结构。
背景技术
航空涡轮冷却器的气浮轴承以空气为润滑介质、不需要外引气、无油污染、无接触摩擦、转速高、寿命长、可靠性高等优点，被广泛用于替代滚珠轴承。目前的升压式气浮涡轮压气机结构参见图1，它由压气机蜗壳、压气机叶轮、轴、垫圈、自锁螺母和拉杆组成。压气机叶轮压入到轴孔内，拉杆穿过轴和压气机叶轮，自锁螺母安装在拉杆上，并压紧垫圈；压气机蜗壳通过螺钉固定在壳体。当转子静止时，这种气浮轴承转子被轴承弹性箔片裹紧，产生转子启动的附加摩擦力，另外，由于气流由压气机入口到涡轮出口是一个节流过程，压力逐渐降低到大气压，这导致压气机进口与涡轮出口存在压差(图2)，该压差产生一个由压气机指向涡轮的轴向力P1(见图1)，不利于转子起动，同时，也加速了轴承的磨损，缩短了轴承的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是：提出一种升压式气浮涡轮冷却器轴向力平衡结构，减小了起飞前转子由于气动产生的轴向力，降低了转子起动压力，提高了轴承的使用寿命。
本发明的技术方案是：
一种升压式气浮涡轮冷却器轴向力平衡结构，结构见图3，它由压气机蜗壳1、压气机叶轮2、轴3、动密封环4、自锁螺母5和拉杆6组成。压气机叶轮2压入到轴3的孔内，拉杆6穿过轴3和压气机叶轮2，在压气机叶轮2轴头进口作用面积处设有动密封环4，与自锁螺母5安装在拉杆6上，并压紧动密封环4；压气机蜗壳1通过螺钉固定在壳体上；压气机蜗壳1进口设置导流装置，导流装置中间开孔，与动密封环4组成密封，压气机蜗壳1与动态密封环4形成A腔。
所述导流装置的肋板沿径向开设有与外界相通的泄压孔。
所述泄压孔形状和数量根据实际需求而定。
所述动态密封环4为为金属材料，具体如钢，例如2C13,1Cr18Ni9等。
所述压气机蜗壳1材料为金属材料。
压气机叶轮2材料为铝合金、钛合金或钢。
所述轴3和拉杆6材料为钢或钛合金。
本发明的优点是：新结构起浮装置大大减小甚至消除了转子启动过程轴向力和附加摩擦力矩，从根本上解决了升压式气浮涡轮起浮问题，与一般结构相比，具有较大优势。
附图说明
图1是升压式气浮涡轮压气机端结构
图2是升压式气浮涡轮冷却器不平衡轴向力
图3是本发明的结构侧视图
图4是本发明结构的正视图
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图3，航空升压式气浮涡轮冷却器轴向力平衡的结构见图3，它由压气机蜗壳1、压气机叶轮2、轴3、动密封环4、自锁螺母5和拉杆6组成。压气机叶轮2压入到轴3孔内，拉杆6穿过轴3和压气机叶轮2，自锁螺母5安装在拉杆6上，并压紧动密封环4；压气机蜗壳1通过螺钉固定在壳体；
在压气机叶轮2轴头增加动密封环4，压气机蜗壳1进口设置导流装置，装置中间开孔，与动密封环4组成密封。导流装置的肋板沿径向开设有与外界相通的泄压孔。压气机入口原来的高压气流经密封环节流后，进入A腔，降低到接近大气压，基本等于涡轮出口，消除了图1所示的轴向不平衡力。
本发明的工作原理是：
该发明用于升压式涡轮的气动，具体工作原理为：高压气体先进入压气机叶轮的进口，利用压气机叶轮进行增压后由出口通过管路进入涡轮叶轮，驱动涡轮叶轮做功，使转子高速转动。由于涡轮出口压力接近大气压，因此对整个转子来说，压气机夜路浓郁涡轮叶轮轮毂处存在一个压差，该压差使转子受一个由右向左的轴向力，该力将转子上的推力盘压向推力轴承，增大了推力轴承与推力盘的压紧力和转子转动摩擦力矩，利于转子起浮。在压气机叶轮进口作用面积处增加密封环，高压气体通过密封环节流进入A腔，该腔通大气，压力可认为是大气压，则作用面积两端均为大气压，消除了不平衡力。
压气机入口原来的高压气流经密封环节流后，进入A腔，(压气机蜗壳与动态密封环形成A腔)降低到接近大气压，基本等于涡轮出口，消除了图1所示的轴向不平衡力。
所述导流装置的肋板沿径向开设有与外界相通的泄压孔。气体喷放过程中会让一定区域的气压一下子升高很多，要是不能进行及时的泄压，会对周围的环境造成很大的破坏。
所述泄压孔形状和数量根据实际需求而定。根据泄压的体积大小及泄压孔孔径和时间的相对关系，可以大概算出泄压孔的数量，应至少满足标准泄压的要求。
所述动态密封环4为为金属材料，具体如钢，例如2C13,1Cr18Ni9等；压气机蜗壳1材料为金属材料；压气机叶轮2材料为铝合金、钛合金或钢；所述轴3和拉杆6材料为钢或钛合金。
