CN105402126B - 基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机 - Google Patents
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Abstract
一种基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，该压缩机包括静涡盘、动涡盘和涡旋压缩机底盘；静涡盘与动涡盘连接形成内部空腔，该内部空腔设置在涡旋压缩机底盘上；本压缩机不仅具有克服现有涡旋压缩机的不足，而且比现有涡旋压缩机体积小、质量轻、噪声小、结构简单等优势。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，属于磁悬浮技术领域。
背景技术
目前市场上出现的涡旋式压缩机大部分由电机驱动，其结构分为全封闭式（电主轴驱动）和开放式（外加电机驱动），这种结构需要配备防自转机构来实现动涡旋盘（10）的平动画圆动作。防自转机构一般又分为十字滑环防自转机构、滚珠防自转机构和小曲拐防自转机构，这种由电机驱动式的涡旋压缩机，其结构较大，对主轴和轴承的要求较高，由于涡旋压缩机的压力大，需要配备液体润滑装置来对主轴、主副轴承、涡旋齿等进行润滑。这种液体润滑装置中的润滑油在压缩机内与压缩的气体混合在一起，使气体不再干燥单一，要达到单一的气体还要配备过滤装置，而且过滤后的气体也不是完全干燥单一的，不适于医学等需要低压干燥气体的场合。且现有涡旋压缩机一旦偏转主轴确定，动涡盘的回转半径确定，即压缩比确定，这样在压缩空气比上不具有一定柔性。涡旋压缩机工作时电机的转速需要用变频器来调节，对电机的转数不能达到有效控制，不适用于对气体排出量有要求的场合。而且当动涡旋齿与静涡旋齿结合时中间若出现凸点时，动涡旋齿是不具备退让功能的，使涡旋齿遭到破坏，现在出现的解决方法是对主轴与动涡盘链接处采用间隙配合，已提供一定的退让空间使动涡盘退让，而这种结构虽然解决了退让问题，但是却增加了动涡盘10与静涡盘3之间的间隙，使涡盘的径向与切向的泄漏量增加，气体的压缩比下降，工作效率低。涡旋压缩机的防自转机构主要作用是使动涡盘平动，但同时也承担了动盘上大部分的轴向力、倾覆力矩和自转力矩，对十字滑环机构有一定的磨损，虽然小曲拐有轴承可以减小磨损但对三个小曲拐的加工要求较高（两个小曲拐的运动具有不确定性且受力不均匀）。
发明内容
发明目的：本发明提供一种基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其目的是克服现有涡旋压缩机配有润滑装置使排出的气体不干燥，不适于医学等需要低压干燥气体的场合的缺陷。
技术方案：
一种基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：该压缩机包括静涡盘、动涡盘和涡旋压缩机底盘；静涡盘与动涡盘连接形成内部空腔，该内部空腔设置在涡旋压缩机底盘上；
动涡盘的下端安装一个十字型坡莫合金，坡莫合金的中心位置与动涡盘的中心位置重合；
十字型坡莫合金为四条边的十字形结构，在每条边的两侧均放置一个电磁线圈，在X方向的两对电磁线圈的旁边各安装一个传感器共计两个传感器，在Y向的两对电磁线圈的其中一对电磁线圈旁边安装一个传感器；
在静涡盘的靠外的位置安装静磁环使其N极向下S极向上，动涡盘的外侧安装动磁环使其S极向下N极向上，在涡旋压缩机底盘的内侧安装静磁环使N极向下S极向上。
静涡盘上的静磁环与的动磁环对应，动磁环与涡旋压缩机底盘上的静磁环对应。
在静涡盘上端还设置有进气孔和排气孔，排气孔在静涡盘的中心位置，进气孔在静涡盘的静涡旋齿的最外端，在排气孔的下端对应的动涡盘的位置有一凹下的椭圆形凹槽，动涡盘的盘面上有凸起的环形密封圈。其环形圈与动涡盘表面为一体。
动涡盘的材料采用聚四氟乙烯。
静涡盘与涡旋压缩机底盘的材料均采用铝合金。
电磁线圈是由硅钢片与铜导线缠绕而成。
十字坡莫合金的宽和高的比例为1：1。
磁环的材料为钕铁硼。
优点及效果：本发明专利提供一种结构紧凑型低压无油涡旋压缩机，本压缩机不仅具有克服现有涡旋压缩机的不足，而且比现有涡旋压缩机体积小、质量轻、噪声小、结构简单等优势。
本发明在结构紧凑型低压无油涡旋压缩机的动涡盘下端安装十字型的坡莫合金，十字型坡莫合金的中心与动涡盘的中心重合，坡莫合金与动涡盘采用螺栓连接。在十字型坡莫合金（6）四角的两侧处各放置一个电磁线圈（共八个线圈），线圈固定到涡旋压缩机的底盘上，线圈通电后硅钢片被磁化产生磁性，对坡莫合金产生吸引力，八个线圈同时通电来固定十字坡莫合金的四个角，线圈电流的大小决定了吸力大小的同时也决定了动涡盘刚度的大小，涡旋压缩机工作时八个线圈相互配合，两两采用差动形式，以实现动涡盘的平动画圆。这种结构的使用避免了现有涡旋压缩机使用的电机、主轴、主副轴承、防自转机构以及润滑装置，大大缩短了涡旋压缩机的轴向尺寸，使原有的圆柱状变为现有的圆盘状。
在动涡盘位置处有一凹下的椭圆形凹槽，这个凹槽可以储存在排气时排气腔残余的气体，减少涡旋压缩机在工作时的震动。动涡盘的盘面上有凸起的环形密封圈，避免了进气腔的气体与涡旋压缩机底盘的气体直接接触。由于结构紧凑型低压无油涡旋压缩机采用的是悬浮式结构，当动涡盘与静涡盘之间出现凸点时，动涡盘会在凸点的作用下退让，而且当凸点越过后动涡盘回复原有运动轨迹，这样不仅可保护涡旋齿还可以有效的防止泄漏，提高涡旋压缩机的效率。由于这种机构的运动半径是通过控制器来实现的，所以可以通过控制器来改变动涡盘的运动半径，这样可以在较小的范围内实现压缩比的调节，使压缩机具有一定的柔性。由于低压无油涡旋压缩机避免了防自转机构，所以动涡盘所受的轴向力，由静涡盘、动涡盘外侧的永磁环4、5和涡旋压缩机底盘8内侧的永磁环两两之间的相互排斥来达到平衡。
本发明具有一定的运动柔性、无润滑油、结构简单紧凑、体积小、噪声小和效率高。
附图说明：
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为涡旋压缩机底盘的示意图；
图3为图2的侧视图；
图4为动涡盘的结构示意图；
图5位图4的俯视图。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，本发明提供一种基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，该压缩机包括静涡盘3、动涡盘10和涡旋压缩机底盘8；静涡盘3与动涡盘10连接形成内部空腔，该内部空腔设置在涡旋压缩机底盘上（8）。
动涡盘10的下端安装一个十字型坡莫合金6，十字坡莫合金6采用螺纹连接固定在动涡盘10的背面，当然也可以采用其他的固定形式，坡莫合金6的中心位置与动涡盘10的中心位置重合。
十字型坡莫合金6为四条边的十字形结构，在每条边的两侧均放置一个电磁线圈7，每条边两边的电磁线圈7为一对，在X方向的两对电磁线圈7的旁边各安装一个传感器共计两个传感器，在Y向的两对电磁线圈7的其中一对电磁线圈旁边安装一个传感器。
在静涡盘3的靠外的位置安装静磁环4使其N极向下S极向上，在静磁环4上轴向打孔采用螺纹连接方式固定在静涡盘3上；动涡盘10的外侧安装动动磁环5使其S极向下N极向上，在动磁环5上径向打孔采用螺纹连接方式固定在动涡盘10上；在涡旋压缩机底盘8的内侧安装静磁环9使N极向下S极向上。在静磁环9上轴向打口采用螺纹连接方式固定在涡旋压缩机底盘8上，也可以采用其他的固定形式。
静涡盘3上的静磁环4与的动磁环5对应，动磁环5与涡旋压缩机底盘8上的静磁环9对应。也就是说静涡盘3上的静磁环4的N极对应动磁环5的N极，动磁环5的S极对应涡旋压缩机底盘8内侧的静磁环9的S极。
在静涡盘3上端还设置有进气孔2和排气孔13，排气孔13在静涡盘3的中心位置，进气孔2在静涡盘3的静涡旋齿的最外端，在排气孔13的下端对应的动涡盘10的位置有一凹下的椭圆形凹槽12，动涡盘的盘面上有凸起的环形密封圈11。其环形圈与动涡盘表面为一体。
动涡盘10的材料采用聚四氟乙烯。
静涡盘3与涡旋压缩机底盘8的材料均采用铝合金。
电磁线圈7是由硅钢片与铜导线缠绕而成。
十字坡莫合金6的宽和高的比例为1：1。
磁环的材料为钕铁硼。
结合图1基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机的工作过程是：涡旋压缩机的动涡盘10下的十字型的坡莫合金6与涡旋压缩机底盘8上安装的电磁线圈7相互正对，八个电磁线圈7同时通电来固定十字坡莫合金6的四个角也就是四条边，线圈电流的大小决定了吸力的大小同时也决定了动涡盘10刚度的大小，在涡旋压缩机工作时八个线圈相互配合，两两采用差动形式，使动涡盘10平动画圆，实现涡旋压缩机的压缩过程。由于涡旋压缩机在工作时会产生轴向力，这部分力是通过静涡盘3上静磁环4下面的N极与动涡盘10上动磁环5上面的N极以及动磁环5下面的S极与涡旋压缩机底盘8上静磁环9上面的S相互排斥力来抵消的。
Claims (8)
1.一种基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：该压缩机包括静涡盘（3）、动涡盘（10）和涡旋压缩机底盘（8）；静涡盘（3）与动涡盘（10）连接形成内部空腔，该内部空腔设置在涡旋压缩机底盘（8）上；
动涡盘（10）的下端安装一个十字型坡莫合金（6），十字型坡莫合金（6）的中心位置与动涡盘(10)的中心位置重合；
十字型坡莫合金（6）为四条边的十字形结构，在每条边的两侧均放置一个电磁线圈（7），在X方向的两对电磁线圈（7）的旁边各安装一个传感器共计两个传感器，在Y向的两对电磁线圈（7）的其中一对电磁线圈旁边安装一个传感器；
在静涡盘（3）的靠外的位置安装静磁环（4）使其N极向下S极向上，动涡盘（10）的外侧安装动磁环（5）使其S极向下N极向上，在涡旋压缩机底盘（8）的内侧安装静磁环（9）使N极向下S极向上。
2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：静涡盘（3）上的静磁环（4）与动磁环（5）对应，动磁环（5）与涡旋压缩机底盘（8）上的静磁环（9）对应。
3.根据权利要求1所述的基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：在静涡盘（3）上端还设置有进气孔（2）和排气孔（13），排气孔（13）在静涡盘（3）的中心位置，进气孔（2）在静涡盘（3）的静涡旋齿的最外端，在排气孔（13）的下端对应的动涡盘（10）的位置有一凹下的椭圆形凹槽（12），动涡盘的盘面上有凸起的环形密封圈（11）；其环形圈与动涡盘表面为一体。
4.根据权利要求1所述的基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：动涡盘（10）的材料采用聚四氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：静涡盘（3）与涡旋压缩机底盘（8）的材料均采用铝合金。
6.根据权利要求1所述的基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：电磁线圈（7）是由硅钢片与铜导线缠绕而成。
7.根据权利要求1所述的基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：十字型坡莫合金（6）的宽和高的比例为1：1。
8.根据权利要求1所述的基于磁悬浮技术结构紧凑型的低压无油涡旋压缩机，其特征在于：磁环的材料为钕铁硼。
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