CN106593865A - 一种双齿涡旋空气压缩机 - Google Patents

Abstract

一种双齿涡旋空气压缩机，包括过滤器、静涡旋座、动涡旋座、固定机壳、旋转主轴、防自转小轴和驱动电机，所述动涡旋座上设有动涡旋盘，所述静涡旋座上设有静涡旋盘，所述动涡旋盘及所述静涡旋盘上各自设有两段对称的涡旋齿，所述涡旋齿的轴向端面上设有齿槽，所述齿槽中设有用于与所述动涡旋盘或静涡旋盘贴合的弹性密封条；所述过滤器设有两个，所述静涡旋座上设有分别位于上、下方的两个进风口，所述进风口将所述过滤器与所述静涡旋盘连通；所述动涡旋盘及所述静涡旋盘的背面设有散热翅片。本发明结构紧凑、使用方便，体积、重量相对于传统涡旋压缩机大大减小，排气量大幅提升，散热良好，部件损耗降低，使用寿命延长。

Description

一种双齿涡旋空气压缩机

技术领域

本发明涉及空气压缩机技术领域，具体是一种双齿涡旋空气压缩机。

背景技术

目前涡旋式空气压缩机产品化的排气量均比较小，全无油涡旋空压机商品化的单机头最大排气量小于1M³/min；喷油或喷水涡旋空压机的单机头最大排气量约3M³/min，这是全世界压缩机行业认为涡旋压缩机难以替代其他高能耗、高噪音压缩机的根本所在，超过以上排量的涡旋空压机都是由数台组合而成。涡旋空压机的涡旋型线不能太高，避免涡旋动静盘之间因热膨胀过大而产生干涉磨损，使涡旋压缩机的排气量受到极大的限制，尤其是全无油涡旋压缩机更无法克服排气量的限制，造成全无油涡旋压缩机的低噪音、高可靠性、低能耗等优点无法在压缩机应用领域很好地发挥作用。这不仅是压缩机业内的遗憾，也是广大压缩机用户的失望。但是无论是能耗、噪音、可靠性、体积等压缩机的各项指标，尤其是全无油涡旋压缩机的品质代表的是最新一代的压缩机机型，突破排量的制约成为行内的期盼。

发明内容

本发明的技术目的在于提供一种双齿涡旋空气压缩机，解决目前无油涡旋压缩机排气量较小、体积大而笨重、效率较低的问题。

本发明的具体技术方案如下：一种双齿涡旋空气压缩机，包括过滤器、静涡旋座、动涡旋座、固定机壳、旋转主轴、防自转小轴和驱动电机，所述动涡旋座上设有动涡旋盘，所述静涡旋座上设有静涡旋盘，所述动涡旋盘及所述静涡旋盘上各自设有两段对称的涡旋齿，所述涡旋齿的轴向端面上设有齿槽，所述齿槽中设有用于与所述动涡旋盘或静涡旋盘贴合的弹性密封条；所述过滤器设有两个，所述静涡旋座上设有分别位于上、下方的两个进风口，所述进风口将所述过滤器与所述静涡旋盘连通；所述动涡旋盘及所述静涡旋盘的背面设有散热翅片；所述固定机壳分别与所述静涡旋座、所述驱动电机固定连接，所述固定机壳上设有用于容纳所述动涡旋座的内腔、用于连接所述旋转主轴的主轴承孔和用于连接所述防自转小轴的小轴承孔；所述驱动电机为内转子永磁电机；所述过滤器、所述静涡旋座、所述动涡旋座、所述固定机壳和所述驱动电机依次排布连接成一整体。

作为优选，所述涡旋齿的涡旋型线为变径圆渐开线或圆渐开线。

作为优选，所述涡旋齿的涡旋型线由内圈至中圈至外圈依次包括第一变径圆渐开线、第二圆渐开线、第三变径圆渐开线，所述涡旋齿的齿壁厚度由内圈至中圈至外圈依次呈现逐渐减小、等厚、逐渐减小的趋势。

作为优选，所述第一变径圆渐开线具有半径均匀减小的第一变径基圆，所述第二变径圆渐开线具有半径均匀减小的第二变径基圆，所述第二变径基圆的半径减小速率大于或等于所述第一变径基圆的半径减小速率。

作为优选，位于所述涡旋齿的相邻圈之间的所述静涡旋盘表面或所述动涡旋盘表面为弧形槽面。

作为优选，所述弹性密封条露出于所述齿槽并具有与所述弧形槽面匹配贴合的凸起弧面。

作为优选，所述静涡旋盘上位于两段所述涡旋齿的内圈齿头之间设有通向外界的排气孔，所述排气孔的截面为相交的两个等径圆，两个所述等径圆的交点与所述涡旋齿的内圈齿头顶点重合，所述排气孔的中心与所述静涡旋盘的中心重合。

作为优选，所述散热翅片直接连接于所述静涡旋盘及所述动涡旋盘的背面，所述散热翅片形成的区域纵截面覆盖所述涡旋齿形成的区域纵截面。

作为优选，所述散热翅片为正弦波纹状，所述散热翅片上间隔开设有多个镂空槽。

作为优选，所述静涡旋座上还设有散热背板，所述散热背板与所述散热翅片相抵触。

作为优选， 所述驱动电机包括电机外壳、设于所述电机外壳内的定子、设于所述电机外壳内的转子、一端固定连接于所述固定机壳而另一端固定连接于所述电机外壳的前端盖和固定连接于所述电机外壳的后端盖，所述后端盖上还设有密封盖。

本发明的技术优点在于所述双齿涡旋空气压缩机结构紧凑、使用方便，采用了电机一体化设计，电机采用高效率的内转子永磁电机，整体结构合理牢固，体积、重量相对于传统涡旋压缩机大大减小，排气量大幅提升，散热良好，动、静涡旋盘与涡旋齿的损耗降低，使用寿命延长。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例的爆炸结构示意图；

图4为本发明实施例的所述静涡旋座的结构示意图；

图5为本发明实施例的所述动涡旋座的结构示意图；

图6为本发明实施例的所述固定机壳的结构示意图；

图7为本发明实施例的所述驱动电机的结构示意图；

图8为本发明实施例的所述涡旋齿及所述排气孔的结构示意图；

图中编号对应的各部位名称分别为：10-静涡旋盘，11-排气管道，13-过滤器，14-散热背板，15-进风口，16-涡旋齿，161-齿槽，162-弹性密封条，17-散热翅片，18-排气孔，20-动涡旋盘，30-固定机壳，31-前支架，32-后支架，40-防自转小轴，41-小轴承孔，50-旋转主轴，51-主轴承孔，52-平衡铁，60-定子，61-前端盖，62-电机进线接口，63-电机外壳，64-，70-转子，71-密封盖，72-后端盖。

具体实施方式

下面将结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明：

见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8，一种双齿涡旋空气压缩机，包括过滤器13、静涡旋座、动涡旋座、固定机壳30、旋转主轴50、防自转小轴40和驱动电机，旋转主轴50和防自转小轴40均为偏心曲轴，旋转主轴50上设有平衡铁52，动涡旋座上设有动涡旋盘20，静涡旋座上设有静涡旋盘10，动涡旋盘20及静涡旋盘10上各自设有两段对称的涡旋齿16，涡旋齿16的轴向端面上设有齿槽161，齿槽161中设有用于与动涡旋盘20或静涡旋盘10贴合的弹性密封条162；过滤器13设有两个，静涡旋座上设有分别位于上、下方的两个进风口15，进风口15将过滤器13与静涡旋盘10连通；动涡旋盘20及静涡旋盘10的背面设有散热翅片17；固定机壳30分别与静涡旋座、驱动电机固定连接，固定机壳30上设有用于容纳动涡旋座的内腔、用于连接旋转主轴50的主轴承孔51和用于连接防自转小轴40的小轴承孔41，固定机壳30底部设有外接固定并支撑用的前支架31、后支架32；驱动电机为内转子永磁电机，驱动电机包括电机外壳63、设于电机外壳63内的定子60、设于电机外壳63内的转子70、一端固定连接于固定机壳30而另一端固定连接于电机外壳63的前端盖61和固定连接于电机外壳63的后端盖72，后端盖72上还设有密封盖71，电机外壳63上还设有电机进线接口62，后端盖72通过固定螺丝64与电机外壳63固定连接；过滤器13、静涡旋座、动涡旋座、固定机壳30和驱动电机依次排布连接成一整体，外观呈现一体化设计理念，精致美观，结构体积、重量控制得当。

涡旋齿16的涡旋型线为变径圆渐开线。针对型线为变径圆渐开线的涡旋齿16，其变径基圆半径若逐渐变小，所形成的涡旋齿16的内圈齿头处齿壁较厚，并且从内圈齿头到完全齿尾壁厚逐渐变薄，这样使得涡旋齿16在实际工作中，其越往外圈的涡旋齿16所形成的工作腔容积越大，而也因此腔内气体压力较低，壁厚可较薄而无碍；而越往内圈的涡旋齿16所形成的的工作腔容积越小，而也因此腔内气体压力较高，壁厚也正好较厚而无碍，因而这样结构的涡旋齿16壁厚度变化规律与所形成的工作腔内气体压力的变化规律能够相一致，能够与对应腔内气体形成等强度的涡旋齿16，从而相对减少了涡旋齿16所占据的静涡旋盘10、动涡旋盘20的面积，提高了面积利用率，增加了内容积比，减小了静涡旋盘10、动涡旋盘20的直径，结构更紧凑，具有较高的综合性能，换句话说当排气量相同时，涡旋盘直径能减少至少5%，当涡旋盘直径相同时，排气量提高至少10%，内容比增大至少15%。同时在获得优异的综合性能的同时，结构的体积、重量减小，成本投入更少。

涡旋齿16的涡旋型线由内圈至中圈至外圈依次包括第一变径圆渐开线、第二圆渐开线、第三变径圆渐开线，涡旋齿16的齿壁厚度由内圈至中圈至外圈依次呈现逐渐减小、等厚、逐渐减小的趋势。进一步的，在第一变径圆渐开线、第三变径圆渐开线之间添加第二圆渐开线，型线为第一变径圆渐开线的外圈涡旋齿16使得进气量大幅提升；型线为第二圆渐开线的中圈涡旋齿16能够形成等壁厚的涡旋齿16过渡段，防止由第三变径圆渐开线形成的涡旋齿16壁厚过小，并且将此时传来气体量通过这段过渡段限定在一个合适的值，既能够使得进气量处于一个最大值，又能够保证整个空压机能够正常、高效、低故障率的运行状态，之所以如此是为了避免因追求涡旋空压机的排气量指标而无谓地增大进气量，所带来的温度提升过快过高，导致随之引起的热膨胀加剧磨损损耗的情况；型线为第三变径圆渐开线的内圈涡旋齿16继续将稳定后的气体以尽可能大的传递效率传送到内圈，并最终排送出去。这样设计，同时使得压缩腔中的气体压力也得到了适宜控制，避免涡旋齿16的径向形变，延长其使用寿命，保证使用精度。

第一变径圆渐开线具有半径均匀减小的第一变径基圆，第二变径圆渐开线具有半径均匀减小的第二变径基圆，第二变径基圆的半径减小速率大于或等于第一变径基圆的半径减小速率。进一步的，半径减小速率的设计使得第二变径基圆能够尽可能地提升进气量，并完全承受住一开始的受热受压程度，而第一变径基圆能够尽可能地延续较高进气量的同时，不致于过于受热受压，导致出现不良热膨胀带来的部件损耗后果。

位于涡旋齿16的相邻圈之间的静涡旋盘10表面或动涡旋盘20表面为弧形槽面，也即下凹的弧形环槽面。弧形槽面的设计巧妙地进一步增加了进气量，而无需去增大涡旋齿16的高度，因为涡旋齿16的高度如果过大，在压缩运动过程中，部件受热引起的热膨胀会过大，静涡旋盘10与动涡旋盘20之间会严重干涉磨损，直至要死毁坏，影响使用寿命。同时弧形槽面增大了受热面积，控制住温度的提升速率，进一步降低热膨胀的不良后果。

弹性密封条162露出于齿槽161并具有与弧形槽面匹配贴合的凸起弧面。弹性密封条162的凸起弧面满足弧形槽面的配合需要，保证两个盘上的涡旋齿16在压缩运动过程中仍然能够保持良好的密封状况，降低压缩运动过程中的气量泄漏，把由此带来的不良后果减至最轻。

静涡旋盘10上位于两段涡旋齿16的内圈齿头之间设有通向外界的排气孔18，排气孔18的截面为相交的两个等径圆，两个等径圆的交点与涡旋齿16的内圈齿头顶点重合，排气孔18的中心与静涡旋盘10的中心重合。排气孔18能够保证在任何时刻始终与两个涡旋盘上的涡旋齿16所形成的中心排气腔相通，并未与任何一个中心排气腔以外的气体压缩传送腔相通，并保证在排气时排气孔18受涡旋齿16的遮挡影响较小，始终能够保持较大的开启面积，排气效果良好，排气过程更加平稳，波动幅度较小。

散热翅片17直接连接于静涡旋盘10及动涡旋盘20的背面，散热翅片17形成的区域纵截面覆盖涡旋齿16形成的区域纵截面。散热翅片17为正弦波纹状，散热翅片17上间隔开设有多个镂空槽。散热翅片17完全传导来自静涡旋盘10、动涡旋盘20的热量，正弦波纹状的设计使其散热面积大幅增加，镂空槽能够进一步增加散热面积，同时增加散热空间，并更有效地配合环境气流将热量流动散发出去。

静涡旋座上还设有散热背板14，散热背板14与散热翅片17相抵触。散热背板14在帮助散热翅片17散热的同时，保护静涡旋座的结构，并在外观上具有一致性、美观性的特点。散热背板14上设有与排气孔18对应的开口，开口中设有与排气孔18相通的排气管道11。

Claims (10)

1.一种双齿涡旋空气压缩机，包括过滤器（13）、静涡旋座、动涡旋座、固定机壳（30）、旋转主轴（50）、防自转小轴（40）和驱动电机，所述动涡旋座上设有动涡旋盘（20），所述静涡旋座上设有静涡旋盘（10），其特征在于：所述动涡旋盘（20）及所述静涡旋盘（10）上各自设有两段对称的涡旋齿（16），所述涡旋齿（16）的轴向端面上设有齿槽（161），所述齿槽（161）中设有用于与所述动涡旋盘（20）或静涡旋盘（10）贴合的弹性密封条（162）；所述过滤器（13）设有两个，所述静涡旋座上设有分别位于上、下方的两个进风口（15），所述进风口（15）将所述过滤器（13）与所述静涡旋盘（10）连通；所述动涡旋盘（20）及所述静涡旋盘（10）的背面设有散热翅片（17）；所述固定机壳（30）分别与所述静涡旋座、所述驱动电机固定连接，所述固定机壳（30）上设有用于容纳所述动涡旋座的内腔、用于连接所述旋转主轴（50）的主轴承孔（51）和用于连接所述防自转小轴（40）的小轴承孔（41）；所述驱动电机为内转子永磁电机；所述过滤器（13）、所述静涡旋座、所述动涡旋座、所述固定机壳（30）和所述驱动电机依次排布呈一体化连接状。

2.根据权利要求1所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：所述涡旋齿（16）的涡旋型线由内圈至中圈至外圈依次包括第一变径圆渐开线、第二圆渐开线、第三变径圆渐开线，所述涡旋齿（16）的齿壁厚度由内圈至中圈至外圈依次呈现逐渐减小、等厚、逐渐减小的趋势。

3.根据权利要求2所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：所述第一变径圆渐开线具有半径均匀减小的第一变径基圆，所述第二变径圆渐开线具有半径均匀减小的第二变径基圆，所述第二变径基圆的半径减小速率大于或等于所述第一变径基圆的半径减小速率。

4.根据权利要求1所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：位于所述涡旋齿（16）的相邻圈之间的所述静涡旋盘（10）表面或所述动涡旋盘（20）表面为弧形槽面。

5.根据权利要求4所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：所述弹性密封条（162）露出于所述齿槽（161）并具有与所述弧形槽面匹配贴合的凸起弧面。

6.根据权利要求1所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：所述静涡旋盘（10）上位于两段所述涡旋齿（16）的内圈齿头之间设有通向外界的排气孔（18），所述排气孔（18）的截面为相交的两个等径圆，两个所述等径圆的交点与所述涡旋齿（16）的内圈齿头顶点重合，所述排气孔（18）的中心与所述静涡旋盘（10）的中心重合。

7.根据权利要求1所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：所述散热翅片（17）直接连接于所述静涡旋盘（10）及所述动涡旋盘（20）的背面，所述散热翅片（17）形成的区域纵截面覆盖所述涡旋齿（16）形成的区域纵截面。

8.根据权利要求1或7所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：所述散热翅片（17）为正弦波纹状，所述散热翅片（17）上间隔开设有多个镂空槽。

9.根据权利要求1所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：所述静涡旋座上还设有散热背板（14），所述散热背板（14）与所述散热翅片（17）相抵触。

10.根据权利要求1所述的一种双齿涡旋空气压缩机，其特征在于：所述驱动电机包括电机外壳（63）、设于所述电机外壳（63）内的定子（60）、设于所述电机外壳（63）内的转子（70）、一端固定连接于所述固定机壳（30）而另一端固定连接于所述电机外壳（63）的前端盖（61）和固定连接于所述电机外壳（63）的后端盖（72），所述后端盖（72）上还设有密封盖（71），所述电机外壳（63）上还设有电机进线接口（62）。