CN104314812B - 陶瓷全无油空气压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气压缩机领域，尤其是一种陶瓷全无油空气压缩机。其定子包括定子金属部分和定子陶瓷部分，定子金属部分置于定子陶瓷部分的外侧，定子金属部分与定子陶瓷部分之间固定连接；滑片由改性陶瓷材料制成，转子的外圆周表面喷有陶瓷涂层，转子两端的轴径处分别设有用于支撑转子轴两端的陶瓷轴承和用于对转子轴两端密封的陶瓷密封环；定子两端分别设置端盖，端盖包括端盖金属部分和端盖陶瓷部分，端盖金属部分位于端盖陶瓷部分的外侧，端盖金属部分与端盖陶瓷部分之间固定连接；定子金属部分的两侧端面分别与端盖金属部分固定连接，端盖金属部分的外侧与盖板固定连接。该空压机以改性陶瓷材料为核心零部件，能够产生绝对无油无味的压缩空气。

Description

陶瓷全无油空气压缩机
技术领域
本发明涉及空气压缩机领域，尤其是一种陶瓷全无油空气压缩机。
背景技术
目前，现有空气压缩机的滑片、定子、转子、端盖、轴承等零部件均采用金属材料，空压机工作时必须采用润滑油对滑片与定子、转子、端盖之间的摩擦处进行润滑，轴承处也需润滑油润滑。现有的空气压缩机虽然结构简单，能减少金属零件的磨损，但是由于润滑油的存在，造成这类空气机所产出的压缩空气含有油份和异味，即使采取多级过滤技术也很难根除残油成份和异味，使其使用范围受到一定限制，尤其不能应用于医疗卫生、食品、精密仪器设备等领域作为压缩空气气源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有空气压缩机存在的上述缺陷，提出了一种陶瓷无油空气压缩机，该空压机以改性陶瓷材料为核心零部件，能够产生绝对无油无味的压缩空气。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种陶瓷全无油空气压缩机，包括定子、转子和滑片，转子偏置于定子中，转子上沿其圆周方向均匀间隔的开有径向沟槽，滑片嵌入转子的径向沟槽中，定子、转子和滑片共同构成压缩腔，其中，
定子包括定子金属部分和定子陶瓷部分，定子金属部分置于定子陶瓷部分的外侧，定子金属部分的内表面处沿轴向方向设置沟槽，定子陶瓷部分位于定子金属部分的内侧，定子陶瓷部分的外表面沿轴向设有与定子金属部分内表面的沟槽相对应的棱台，定子金属部分与定子陶瓷部分之间固定连接；
滑片由改性陶瓷材料制成，转子的外圆周表面喷有陶瓷涂层，转子两端的轴径处分别设有用于支撑转子轴两端的陶瓷轴承和用于对转子轴两端密封的陶瓷密封环；
定子两端分别设置端盖，端盖包括端盖金属部分和端盖陶瓷部分，端盖金属部分位于端盖陶瓷部分的外侧，端盖金属部分与端盖陶瓷部分之间固定连接，端盖金属部分与端盖陶瓷部分的接触面设有沟槽，端盖陶瓷部分与端盖金属部分的接触面上设有与端盖金属部分的沟槽对应的棱台，端盖金属部分与转子接触的内孔处设有陶瓷轴承和陶瓷密封环安装孔，陶瓷轴承和陶瓷密封环设置在陶瓷轴承和陶瓷密封环安装孔内；
定子金属部分的两侧端面分别与端盖金属部分固定连接，端盖金属部分的外侧与盖板固定连接。
本发明中，定子两端分别设置左端盖和右端盖，左端盖包括左端盖金属部分和左端盖陶瓷部分，右端盖包括右端盖金属部分和右端盖陶瓷部分，左端盖陶瓷部分和右端盖陶瓷部分均采用氧化铝陶瓷材料，左端盖金属部分位于左端盖陶瓷部分的外侧，左端盖金属部分与左端盖陶瓷部分之间通过粘合剂固定粘接在一起；右端盖金属部分位于右端盖陶瓷部分的外侧，右端盖金属部分与右端盖陶瓷部分之间通过粘合剂固定粘接在一起；一侧端盖金属部分的下部设有空气进气口，该侧端盖陶瓷部分的下部设有空气进气腔，其进气腔与空气进气口相通；所述定子金属部分的两侧端面分别通过螺栓与左端盖金属部分和右端盖金属部分固定连接，左盖板设置在左端盖金属部分的外侧，右盖板设置在右端盖金属部分的外侧，左盖板与左端盖金属部分之间固定连接，右盖板和右端盖金属部分之间固定连接。
所述定子金属部分的下部设有进气通道，定子金属部分的顶部设有出气通道，出气通道的下部设有与压缩腔相通的出气孔，进气通道和出气通道沿定子的轴向贯通，在定子金属部分的一侧上部设有压缩空气出口，该压缩空气出口与出气通道相通。
所述定子金属部分的外表面沿外圆周间隔设有散热翅片。
所述定子金属部分与定子陶瓷部分之间可以通过粘合剂固定粘接在一起。
所述定子陶瓷部分采用导热性好的氧化铝陶瓷材料，定子陶瓷部分的内径经精细研磨抛光而成，其上部设有圆孔，圆孔与定子金属部分的出气通道下部的孔对应且连通。
所述滑片由氮化硅陶瓷材料制成，转子的外径表面喷有氮化硅陶瓷涂层，陶瓷轴承和陶瓷密封环均由氮化硅陶瓷材料制成。
本发明的有益效果是：
(1)压缩腔内具有相互摩擦作用的滑片、定子、转子、端盖、轴承及密封环均采用改性陶瓷材料，其中滑片、轴承、封密环采用氮化硅陶瓷，定子和端盖采用氧化铝陶瓷，由于氮化硅陶瓷具有良好的自润滑作用，所以不需要润滑油润滑，因此所产出的压缩空气不含任何润滑油成份，没有异味；
(2)由于陶瓷材料具有硬度高，耐磨损，机械强度大、耐高温等特点，因此本发明所述的空气压缩机可靠性高、寿命长；
(3)省去润滑油及油润滑冷却系统，结构简单，造价降低，运行费用少。
附图说明
图1是本发明的主视剖视图；
图2是图1中的A-A向视图。
图中：1定子金属部分；2定子陶瓷部分；3转子；4滑片；5左端盖金属部分；6左端盖陶瓷部分；7端盖螺栓；8陶瓷轴承；9陶瓷密封环；10左盖板；11六角螺栓；12右端盖金属部分；13右端盖陶瓷部分；14右盖板；15风扇；16联轴器；17电机；18密封垫；19空气进气口；20进气通道；21压缩空气出口；22出气通道；23散热翅片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明所述的陶瓷全无油空气压缩机包括定子、转子3和滑片4，转子3偏置于定子中，采用不锈钢材料制成，转子3上沿其圆周方向均匀间隔的开有径向沟槽，转子3的外径表面喷有氮化硅陶瓷涂层，目的是减少空气压缩过程中产生的热量传导到转子上。滑片4嵌入转子3的径向沟槽中，滑片采用隔热性好的氮化硅陶瓷材料，长度与转子相同，能在径向沟槽内自由滑动。当转子3转动时，滑片4通过离心力作用从转子3的径向沟槽中甩出。定子、转子3和滑片4共同构成压缩腔。
定子包括定子金属部分1和定子陶瓷部分2，定子金属部分1置于定子陶瓷部分2的外侧，定子金属部分1的外表面沿外圆周间隔设有多个散热翅片23，散热翅片23能够充分的散发热量。定子金属部分1的下部设有进气通道20，该进气通道沿定子的轴向贯穿。定子金属部分1的顶部设有出气通道22，该出气通道沿定子的轴向贯通，在出气通道22的下部设有若干出气孔与压缩腔相通。在定子金属部分1的右侧上部设有压缩空气出口21，该压缩空气出口21与出气通道22相通。定子金属部分1的内表面处沿轴向方向间隔设置多个沟槽。定子陶瓷部分2位于定子金属部分1的内侧，定子陶瓷部分2采用导热性好的氧化铝陶瓷材料，定子陶瓷部分2的外表面沿轴向设有与定子金属部分1内表面的沟槽相对应的棱台，棱台的位置、数量、形状和尺寸与定子金属部分的沟槽相匹配，装配后棱台嵌入沟槽中，防止定子陶瓷部分2转动。定子陶瓷部分2采用改性陶瓷，定子陶瓷部分2的内径经精细研磨而成，其上部设有若干圆孔，这些圆孔与定子金属部分1的出气通道22下部的圆孔对应且连通。定子金属部分1与定子陶瓷部分2之间通过粘合剂固定粘接在一起。
转子3两端的轴径处分别设有陶瓷轴承8和陶瓷密封环9，其中陶瓷轴承8用于支撑转子轴的两端，陶瓷密封环9用于对转子轴两端进行机械密封。陶瓷轴承8和陶瓷密封环9均由氮化硅陶瓷材料制成，具有良好自润滑作用，因此无需润滑油，具有摩擦系数小、耐磨损，硬度高、耐高温等优点。同时转子轴的外圆周面喷涂有陶瓷材料。
定子两端分别设置左端盖和右端盖。其中左端盖包括左端盖金属部分5和左端盖陶瓷部分6，右端盖包括右端盖金属部分12和右端盖陶瓷部分13，左端盖陶瓷部分6和右端盖陶瓷部分13均采用氧化铝陶瓷材料。左端盖金属部分5位于左端盖陶瓷部分6的外侧，左端盖金属部分5与左端盖陶瓷部分6之间通过粘合剂固定粘接在一起。左端盖金属部分5的下部设有空气进气口19，左端盖金属部分5与左端盖陶瓷部分6的接触面设有多个沟槽。左端盖陶瓷部分6采用氧化铝陶瓷材料，其与左端盖金属部分5的接触面上设有多个棱台，其棱台的数量、外形和尺寸与左端盖金属部分5的沟槽相匹配，装配后棱台嵌入沟槽中，防止左端盖陶瓷部分6产生位移。同时左端盖陶瓷部分6的下部也设有空气进气腔，其进气腔与左端盖金属部分5的进气口相通。左端盖金属部分5与转子接触的内孔处设有陶瓷轴承和陶瓷密封环安装孔，陶瓷轴承8和陶瓷密封环9设置在陶瓷轴承和陶瓷密封环安装孔内。右端盖金属部分12和陶瓷部分13的基本结构、尺寸、作用及安装方法与左端盖基本相同，主要区别是右端盖上没有设置空气进气口。
所述定子金属部分1的两侧端面分别通过螺栓与左端盖金属部分5和右端盖金属部分12固定连接。左盖板10设置在左端盖金属部分5的外侧，右盖板14设置在右端盖金属部分12的外侧，左盖板10与左端盖金属部分5之间通过螺栓固定连接，右盖板14和右端盖金属部分12之间通过螺栓固定连接。
本发明的工作过程如下所述：由电动机17提供动力，经过联轴器16将动力传递到风扇15和转子3上。转子3在定子金属部分1和定子陶瓷部分2中偏心旋转。空气由空气进气口19进入，经定子金属部分1下部的进气通道20和左端盖陶瓷部分6及右端盖陶瓷部分13的进气腔进入压缩机内，安装于转子3槽内的滑片4在离心力的作用下甩出并紧贴定子陶瓷部分2的内壁滑动。此时，在滑片4、定子陶瓷部分2、转子3及左右端盖陶瓷部分之间形成了一系列的空气压缩腔。随着转子3的转动，这些压缩腔的容积逐渐减小，空气被逐渐压缩，最终压缩空气经过出气通道22，由压缩空气出口21排出。所述动力输入轴上设有大口径风扇15，其作用与轴流风机相同，能明显降低定子、端盖等处的表面温度。
本发明中的空气压缩腔与空气接触的所有零件均采用陶瓷材料，其中滑片采用了自润滑性能好的氮化硅陶瓷材料，这种材料本身具有良好的自润滑作用，无需使用润滑油作润滑剂，同时本发明中的轴承和密封环也采用氮化硅陶瓷材料，无任何油脂，因此本发明所产出的压缩空气完全可以达到无油、无异味的效果，即使不用任何过滤器也可用于医疗、食品、精密仪器设备等要求高质量压缩空气的场合。
本实施例中，所述空气进气口也可以设置在右端盖上，此时压缩空气出口设置在定子金属部分靠近左端盖一侧的上部。
本发明中，所述定子金属部分1和定子陶瓷部分2之间、左端盖金属部分和左端盖陶瓷部分之间、以及右端盖金属部分和右端盖陶瓷部分之间也可以采用除粘接之外的其他固定连接方式。

Claims (7)

1.一种陶瓷全无油空气压缩机，包括定子、转子(3)和滑片(4)，转子(3)偏置于定子中，转子(3)上沿其圆周方向均匀间隔的开有径向沟槽，滑片(4)嵌入转子(3)的径向沟槽中，定子、转子(3)和滑片(4)共同构成压缩腔，其特征在于：
所述定子包括定子金属部分(1)和定子陶瓷部分(2)，定子金属部分(1)置于定子陶瓷部分(2)的外侧，定子金属部分(1)的内表面处沿轴向方向设置沟槽，定子陶瓷部分(2)的外表面沿轴向设有与定子金属部分(1)内表面的沟槽相对应的棱台，定子金属部分(1)与定子陶瓷部分(2)之间固定连接；
滑片(4)由改性陶瓷材料制成，转子(3)的外圆周表面喷有陶瓷涂层，转子(3)两端的轴径处分别设有用于支撑转子轴两端的陶瓷轴承(8)和用于对转子轴两端密封的陶瓷密封环(9)；
定子两端分别设置端盖，端盖包括端盖金属部分和端盖陶瓷部分，端盖金属部分位于端盖陶瓷部分的外侧，端盖金属部分与端盖陶瓷部分之间固定连接，端盖金属部分与端盖陶瓷部分的接触面设有沟槽，端盖陶瓷部分与端盖金属部分的接触面上设有与端盖金属部分的沟槽对应的棱台，端盖金属部分与转子接触的内孔处设有陶瓷轴承和陶瓷密封环安装孔，陶瓷轴承(8)和陶瓷密封环(9)设置在陶瓷轴承和陶瓷密封环安装孔内；
定子金属部分(1)的两侧端面分别与端盖金属部分固定连接，端盖金属部分的外侧与盖板固定连接。
2.根据权利要求1所述的陶瓷全无油空气压缩机，其特征在于：定子两端分别设置左端盖和右端盖，左端盖包括左端盖金属部分(5)和左端盖陶瓷部分(6)，右端盖包括右端盖金属部分(12)和右端盖陶瓷部分(13)，左端盖陶瓷部分(6)和右端盖陶瓷部分(13)均采用氧化铝陶瓷材料，左端盖金属部分(5)位于左端盖陶瓷部分(6)的外侧，左端盖金属部分(5)与左端盖陶瓷部分(6)之间通过粘合剂固定粘接在一起；
右端盖金属部分(12)位于右端盖陶瓷部分(13)的外侧，右端盖金属部分(12)与右端盖陶瓷部分(13)之间通过粘合剂固定粘接在一起；
一侧端盖金属部分的下部设有空气进气口(19)，该侧端盖陶瓷部分的下部设有空气进气腔，其进气腔与空气进气口(19)相通；
所述定子金属部分(1)的两侧端面分别通过螺栓与左端盖金属部分(5)和右端盖金属部分(12)固定连接，左盖板(10)设置在左端盖金属部分(5)的外侧，右盖板(14)设置在右端盖金属部分(12)的外侧，左盖板(10)与左端盖金属部分(5)之间固定连接，右盖板(14)和右端盖金属部分(12)之间固定连接。
3.根据权利要求1所述的陶瓷全无油空气压缩机，其特征在于：所述定子金属部分(1)的下部设有进气通道(20)，定子金属部分(1)的顶部设有出气通道(22)，出气通道(22)的下部设有与压缩腔相通的出气孔，进气通道(20)和出气通道(22)沿定子的轴向贯通，在定子金属部分(1)的一侧上部设有压缩空气出口(21)，该压缩空气出口(21)与出气通道(22)相通。
4.根据权利要求1所述的陶瓷全无油空气压缩机，其特征在于：所述定子金属部分(1)的外表面沿外圆周间隔设有散热翅片(23)。
5.根据权利要求1所述的陶瓷全无油空气压缩机，其特征在于：所述定子金属部分(1)与定子陶瓷部分(2)之间通过粘合剂固定粘接在一起。
6.根据权利要求1所述的陶瓷全无油空气压缩机，其特征在于：所述定子陶瓷部分(2)采用导热性好的氧化铝陶瓷材料，定子陶瓷部分(2)的内径上部设有圆孔，圆孔与定子金属部分(1)的出气通道(22)下部的孔对应且连通。
7.根据权利要求1所述的陶瓷全无油空气压缩机，其特征在于：所述滑片由氮化硅陶瓷材料制成，转子(3)的外径表面喷有氮化硅陶瓷涂层，陶瓷轴承(8)和陶瓷密封环(9)均由氮化硅陶瓷材料制成。
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