CN101737303A - 直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构 - Google Patents

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Abstract

本发明直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，包括有冷却风扇、罩壳、电机定子、电机转子、曲轴箱和气缸，电机定子及气缸与曲轴箱紧固连接；在曲轴箱与电机定子之间开设有进气风口和出气风口，所述冷却风扇产生的冷却风被强制从进气口进入并穿越电机定子与曲轴箱之间的区域的散热通道后从出气风口处吹出，在气缸与曲轴箱的连接处设置有隔热垫。本发明采用强制通风冷却结构，让冷却风横渡或侧渡或贯通或扫气回流或交叉穿越电机与曲轴箱之间的区域，实现将电机定子和电机转子产生的热量、以及已被曲轴箱吸收的部分热量有效从出风口处带出，在气缸与曲轴箱的连接处设置隔热垫，实现有效阻止气缸的热量向曲轴箱的传递，故能降低曲轴箱的温度。

Description

直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构
技术领域
本发明涉及空气压缩机曲轴箱的冷却结构，具体地说涉及对直联式空气压缩机曲轴箱进行冷却的结构。
背景技术
在便携式空气压缩机中，大量采用电动机直接驱动压缩机的结构方案，这样做的好处是压缩机的结构非常紧凑，体积较小，因此直联式结构成为了便携式小型空气压缩机的主力机型。众所周知，直联式空气压缩机有三个最主要的热源，一个是电动机的转子和定子所产生的电流热与涡流热，另一个是压缩机在对空气进行压缩的过程中所形成的压缩热，还有一个就是摩擦造成的摩擦热。这些热量对于压缩机来说无疑是有害的，一方面热量会引起压缩机零部件发生热变形、产生热应力以及强度下降，另一方面热量又会导致压缩机的容积效率下降、运动副配合间隙变小摩擦加剧，因此对压缩机实施冷却不仅重要而且必不可少。
迄今为止，直联式空气压缩机无一例外地都配装有冷却装置，但问题是其关注的焦点主要落在对电机、气缸和气缸盖的冷却上，典型的做法是在电机的尾端设置一个冷却风扇，再辅以罩壳构成气道，让风扇产生的相对较冷的风在气道的引导下先后吹拂过电机定子的外表面、气缸缸体和气缸盖，毫无疑问，对上述零部件进行冷却是十分重要的。然而，上述传统的冷却方法仍存在有缺陷，这就是对压缩机的曲轴箱冷却不到位：一方面在曲轴箱与电机的固定连接处通常只开设若干个仅依赖自然对流来进行换热的通气槽孔，由于没有采取专门的强制对流冷却措施，结果导致该区域成为了气体流动的不良区甚至是死区，于是电机的定子和转子运转时产生的热被大量传入并累积在曲轴箱的箱体上；另一方面空气在压缩过程中产生的热量被气缸体大量吸收，除一部分热量被冷却风带走外，仍有许多热量从气缸与曲轴箱的连接处导入曲轴箱箱体上。上述两部分的热量最终使得曲轴箱箱体的基础温度处在较高的水平，由此引发以下问题：1)对于有油润滑的压缩机来说，曲轴箱的高温度加快了储存在其内的润滑油的氧化变质进程，结果必然影响到压缩机的正常工作；2)对于无油润滑的压缩机来说，虽然有时会在曲柄销处设置一个小风扇来对连杆大头轴承进行冷却，但是由于平衡块和连杆杆身的遮挡，使其很难对曲轴箱的箱体进行有效降温，结果曲轴箱轴承座孔的环境比较恶劣，致使支撑曲轴的主轴承长期处在高温下运行而寿命缩短，特别地对于采用曲轴箱进气的无油润滑压缩机来说，曲轴箱的高温还会导致进气温度上升而降低压缩机的容积效率。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述缺点，本发明提供一种直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，目的在于有效减少传向曲轴箱的热量或有效将曲轴箱上的热量散发出去，使直联式空气压缩机曲轴箱的温度可以控制在较低的温度水平。
本发明通过下述技术方案予以实现：
直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，包括冷却风扇、罩壳、电机定子、电机转子、曲轴箱和气缸，所述电机定子及气缸与曲轴箱紧固连接，在曲轴箱与电机定子之间开设有与壳罩所参与围构的风道连通的散热通道，所述冷却风扇产生的冷却风的一部分被强制从散热通道的进气风口进入并穿越电机定子与曲轴箱之间的散热通道后从散热通道的出气风口排出。
上述的冷却风扇布置在电机转子的尾端；或冷却风扇布置在电机转子与曲轴箱之间；或在电机转子的尾端并同时在电机转子与曲轴箱之间均布置冷却风扇。
上述的进气风口和出气风口各具有一个或者多个。
上述的气缸与曲轴箱的连接处设置有隔热垫。
上述的出气风口为径向出风口或轴向出风口或斜向出风口或为径向出风口、轴向出风口及斜向出风口的不同组合。
上述的进气风口为径向进风口或轴向进风口或斜向进风口或为径向进风口、轴向进风口及斜向进风口的不同组合。
本发明采用强制通风冷却的方案，让冷却风扇产生的一部分温度相对较低的风横渡或侧渡或贯通或扫气回流或交叉穿越电机与曲轴箱之间的区域，实现将电机定子和电机转子产生的热量、以及已被曲轴箱吸收的部分热量有效从出气风口处带出，故能降低曲轴箱的温度；另外，通过在气缸与曲轴箱的连接处设置隔热垫，实现有效阻止气缸的热量向曲轴箱的传递，同样有利于降低曲轴箱的温度。
附图说明
图1是本发明直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构之冷却风扇布置在电机转子尾端并采用正向流动方案的轴测图；
图2是图1所示本发明直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构的纵剖面示意图；
图3是图1所示本发明直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构的横剖面示意图；
图4是本发明直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构之冷却风扇同时布置在电机转子尾端及电机与曲轴箱之间并采用正向流动方案的纵剖面示意图；
图5是本发明直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构之冷却风扇同时布置在电机转子尾端及电机与曲轴箱之间并采用反向流动方案的纵剖面示意图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述：参见图1-5：
直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，它包含有：冷却风扇1、罩壳2、电机定子3、电机转子4、曲轴箱5、曲轴6和气缸7，所述电机定子3与曲轴箱5紧固连接，电机转子4通过曲轴6及主轴承8支撑在曲轴箱5的轴承座孔上；所述气缸7的一端与曲轴箱5紧固连接，气缸7的另一端连接有阀座9和气缸盖10，其中阀座9和气缸盖10可以为一体制作；需要指出的是，上述壳罩2将电机定子3、曲轴箱5、气缸7、阀座9或气缸盖10全部或部分覆盖在其内，并围构成所谓的风道11，风道11可以由一条流道构成也可以由若干条流道构成、可以有一条风道11也可以有多条风道11，风道11中的气体可以贯通流动也可以汇流流动还可以分叉流动，所谓贯通流动是指气流在流动过程中各风道11或流道基本不发生串流，所谓汇流流动是指存在两个或两个以上的风道11或流道发生合并汇合流动的现象，所谓分叉流动是指存在一个风道11或流道分叉成两股或两股以上气流的现象；本发明的一个特色在于：在曲轴箱5与电机定子3之间开设有进气风口12a和出气风口12b，所述进气风口12a与出气风口12b之间形成有与风道11连通的散热通道，在冷却风扇1的驱动下，冷却风形成并主要沿着风道11进行流动，其中一部分风被引导吹拂过电机定子3、气缸7、阀座9和气缸盖10等诸零部件的外表面并对它们实施冷却，而另有一部分风则被强制从上述进气口12a进入并穿越电机定子3与曲轴箱5之间区域的散热通道后从上述出气风口12b处吹出，由此将电机定子3和电机转子4所产生的部分热量带出，同时相对较冷的风吹拂过曲轴箱5的箱体表面并对其进行冷却，故能降低曲轴箱5的基础温度，如此对于有油润滑的压缩机而言能有效延缓润滑油的变质时间，对于无油润滑的压缩机而言能降低主轴座的温度从而有利于提高主轴承8的工作可靠性，特别地对于采用曲轴箱进气消声方案的压缩机而言还能降低进气温度以获得提高容积效率的效果；需要指出的是，依照结构形式及布局位置的不同，冷却风扇1所形成的风的流向可以分为正向流动和反向流动两种形态，以流经电机定子3的外表面的主流气流的方向为判定依据，凡主流气流最终表现为从定子3的尾端流向定子3的前端者称其为正向流动方案(如图1、图2和图4所示)，反之则称其为反向流动方案(如图5所示)，这里所说的主流气流乃指表征气流流动的主体部分，所说的定子3的前端是指定子3朝向曲轴箱5的那一端，所说的定子3的尾端是指定子3背向曲轴箱5的那一端。
本发明中的冷却风扇1与电机转子4一道旋转，其型式可以是轴流风扇也可以是径流风扇还可以是贯流风扇，冷却风扇1的位置既可以布置在电机转子4的尾端(如图1和图2所示)、也可以布置在电机转子4与曲轴箱5之间、甚至还可以同时在电机转子4的尾端以及在电机转子4与曲轴箱5之间均布置冷却风扇1(如图4和图5所示)，需要指出的是，这里所说的电机转子4的尾端包括电机转子4本体及从电机转子4本体中伸出来的曲轴6部分；另外还需要说明的是，还可以让部分冷却风从电机转子4与电机定子3或曲轴6之间的缝隙中穿越，这种情形特别适合于在电机转子4与曲轴箱5之间设置有冷却风扇1时；本发明的进气风口12a和出气风口12b的数量可以各具有一个也可以各具有多个，可以直接在曲轴箱5的箱体上开设也可以不在其上开设，进气风口12a及出气风口12b的形状可以是孔型结构也可以是槽状结构或其它异形孔结构甚至还可以是缺口状，当然还包括上述结构的不同组合；另外，上述的出气风口12b可以为径向出风口、轴向出风口或斜向出风口，甚至还可以为径向出风口、轴向出风口和斜向出风口的不同组合；同样地上述的进气风口12a可以为径向进风口、轴向进风口或斜向进风口，甚至可以为径向进风口、轴向进风口和斜向进风口的不同组合，在这里，所谓径向、轴向和斜向是相对于曲轴6而言的，径向指沿曲轴6的旋转半径方向、轴向指沿曲轴6的轴向方向、斜向指与曲轴6的轴线具有一定的夹角倾斜方向；显然，本发明采用强制通风冷却的方案，由此可以让冷却风扇1所产生的一部分温度相对较低的风横渡或侧渡或贯通或扫气回流或交叉穿越电机与曲轴箱5之间的区域，从而实现将电机定子3和电机转子4产生的热量、以及已被曲轴箱5吸收的部分热量有效从出气风口处带出，故能降低曲轴箱5的温度，需要说明的是，这里所说的横渡乃泛指在电机定子3和曲轴箱5之间的区域存在冷却风沿其横断面横贯流过的现象、侧渡乃泛指在电机定子3和曲轴箱5之间的区域存在冷却风沿其横断面侧贯流过的现象(如图3所示)、贯通乃泛指在电机定子3和曲轴箱5之间的区域存在冷却风沿着相对于曲轴6轴线的轴向、径向和斜向综合流动的现象、扫气回流乃泛指在电机定子3和曲轴箱5之间的区域存在冷却风环绕曲轴轴线回转流动的现象、交叉穿越乃泛指在电机定子3和曲轴箱5之间的区域存在两股或两股以上冷却风交叉横渡或者侧渡流动的现象；最后，压缩机在压缩过程中必然产生气体压缩热，为了减少气缸7吸收气体的压缩热后往曲轴箱5上传导热量，本发明在气缸7与曲轴箱5的连接处设置有隔热垫13，所述隔热垫13可以采用具有一定隔热效果的材料制作，包括各种纸垫、石棉垫、纤维板、橡胶垫、塑料垫、玻璃纤维、聚四氟乙烯和充填聚四氟乙烯，当然还包括各种胶质状的隔热密封涂胶等等。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，包括冷却风扇、罩壳、电机定子、电机转子、曲轴箱和气缸，所述电机定子及气缸与曲轴箱紧固连接，其特征在于：在曲轴箱与电机定子之间开设有与壳罩所参与围构的风道连通的散热通道，所述冷却风扇产生的冷却风的一部分被强制从散热通道的进气风口进入并穿越电机定子与曲轴箱之间的散热通道后从散热通道的出气风口排出。
2.根据权利要求1所述的直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，其特征在于：所述的冷却风扇布置在电机转子的尾端；或冷却风扇布置在电机转子与曲轴箱之间；或在电机转子的尾端并同时在电机转子与曲轴箱之间均布置冷却风扇。
3.根据权利要求2所述的直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，其特征在于：所述的进气风口和出气风口各具有一个或者多个。
4.根据权利要求3所述的直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，其特征在于：在所述的气缸与曲轴箱的连接处设置有隔热垫。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，其特征在于：所述出气风口为径向出风口或轴向出风口或斜向出风口或为径向出风口、轴向出风口及斜向出风口的不同组合。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的直联式空气压缩机曲轴箱冷却结构，其特征在于：所述进气风口为径向进风口或轴向进风口或斜向进风口或为径向进风口、轴向进风口及斜向进风口的不同组合。
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