一种斯特林发电机的多腔室静压气体轴承,包括静压气体轴承筒、静压气体轴承盖和簧片阀,静压气体轴承盖包括底盖和连接杆,连接杆为中空结构,气体轴承圆筒一端开口,另一端设有底板,底板上开有连接杆装配孔,静压气体轴承盖装配于气体轴承圆筒的开口端,连接杆与静压气体轴承筒之间的腔室通过N个隔板均分成N个储压腔,底盖上设有N个进气孔,进气孔与相应的储压腔相连通,气体轴承圆筒侧壁设有N组节流孔,每组节流孔与相应的储压腔相连通;每个储压腔内均设有簧片阀,各簧片阀位于相应的进气孔处。本技术通过多个储压腔来分配供气,每组节流孔采用单独的储压腔供气,调节供气压力,可平衡不对称载荷,提高载荷平衡能力。
背景技术
斯特林发电机中的静压气体轴承是一种利用压缩气体形成支撑力的高性能支承技术,与传统的机械轴承相比,静压气体轴承具有无接触、无润滑、高精度和低振动等优点,非常适合斯特林发电机的高效能量转换需求。斯特林发电机通常在高温、高压条件下工作,其关键部件的运行稳定性对整体效率和寿命至关重要,而静压气体轴承的非接触式设计不仅减少了摩擦损耗,还显著提高了系统的可靠性和寿命,静压气体轴承技术正逐步成为斯特林发电机提升性能和适应严苛工况的核心解决方案。
斯特林发电机中静压气体轴承结构主要包括单向阀、节流孔,单向阀用于截取斯特林发电机压缩腔的高压气体进入气体轴承内的储压腔,储压腔内的高压气体通过节流孔吹入静压气体轴承外表面与气缸内壁的间隙中形成气膜,实现气体润滑效果。具体原理是,斯特林发电机中,直线电机与动力活塞连接并置于气缸中,理想情况下,直线电机定子及动子、动力活塞、气缸轴心重合时,动力活塞在气缸中往复运动将实现零摩擦,但由于加工误差、装配同轴度误差导致动力活塞偏移,从而导致动力活塞与气缸之间的间隙不均匀;在动力活塞上引入静压气体轴承技术,对于间隙大的一侧,节流孔喷出的气体流速大,产生的静压力小,而对于间隙小的一侧,节流孔喷出的气体流速小,产生的静压力大,从而产生一个压力差,压力差产生一个相对于动力活塞偏移方向的反向承载力,使得动力活塞恢复到平衡位置,实现动力活塞的浮起,即静压气体轴承对于不对称载荷的载荷平衡能力。
由于斯特林发电机放置位置不同、加工误差、装配同轴度误差导致不对称载荷过大时,要求静压气体轴承具备较大的载荷平衡能力,以抑制不对称载荷带来的静压气体轴承不平衡、不稳定问题。传统的静压气体轴承储压腔采用单一腔体结构,储压腔对所有节流孔统一供气,其载荷平衡能力是有限的,不对称载荷过大超过其载荷平衡能力时,静压气体轴承将出现不平衡、不稳定问题,严重地,产生“气锤”现象,导致斯特林发电机性能下降甚至停机以及直线电机、动力活塞、气缸磨损严重。
实现思路