CN108412761B - 喷液冷却涡旋式空气压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷液冷却涡旋式空气压缩机，其包括主机部分、油气桶、油过滤器和冷却器，其中，主机部分包括：轴封盖；轴壳；壳体；动盘和静盘，其中，静盘与壳体连接，动力传递到主轴来驱动动盘旋转，动盘和静盘的表面设置有耐磨涂层；以及十字滑环，其与具有相同型线参数的静盘进行啮合，十字滑环包括金属基体和设置在金属基体表面的由金属润滑层和非金属润滑层组成的复合涂层，其中，非金属润滑层为高分子材料，金属润滑层通过表面粗化处理在金属基体表面形成峰谷相间的形状，峰谷之间被高分子材料填平；其中，静盘的背面安装有排气腔，排气腔的结构为花瓣形结构。本发明的涡旋式空气压缩机能够有效降低摩擦磨损及工作噪音。
Description
技术领域
本发明涉及涡旋式空气压缩机技术领域，特别涉及一种喷液冷却涡旋式空气压缩机。
背景技术
涡旋式空气压缩机是由一个固定的渐开线涡旋盘(静盘)和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘(动盘)组成的可压缩容积的压缩机。在吸气、压缩、排气的工作过程中，静盘固定在机架上，动盘由偏心轴驱动并由防自传机构制约，围绕静盘基圆中心作很小半径的平面转动。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围，随着偏心轴的旋转，气体在动静盘啮合所组成的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心部件的轴向孔连续排出。
然而现有的涡旋式空气压缩机的动盘和静盘均没有设置涂层，这样在工作时由于长期摩擦会造成磨损，从而影响其使用寿命长，而且间隙不够紧密，工作稳定性、可靠性较差，工作噪音较大。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷液冷却涡旋式空气压缩机，从而克服现有技术的涡旋式空气压缩机的动盘和静盘易磨损、工作噪音大的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种喷液冷却涡旋式空气压缩机，其包括主机部分、油气桶、油过滤器和冷却器，其中，油气桶与主机部分连接，冷却器与油过滤器连接，冷却器通过油过滤器与主机和油气桶连接，其特征在于，主机部分包括：轴封盖；轴壳，其与轴封盖连接；壳体，其与轴壳连接；动盘和静盘，静盘与动盘相配合，其中，静盘与壳体连接，动力传递到主轴来驱动动盘旋转，动盘和静盘的表面设置有耐磨涂层；以及十字滑环，其在中间分别连接动盘和壳体，以限制动盘与具有相同型线参数的静盘进行啮合，十字滑环包括金属基体和设置在金属基体表面的由金属润滑层和非金属润滑层组成的复合涂层，其中，金属润滑层为锡青铜材料，非金属润滑层为高分子材料，金属润滑层通过表面粗化处理在金属基体表面形成峰谷相间的形状，峰谷之间被高分子材料填平；其中，静盘的背面安装有排气腔，空气压缩机排出的气体能够首先进入排气腔，并在排气腔内被迅速膨胀后经排气管路排出，排气腔的结构为花瓣形结构。
在一优选的实施方式中，以重量百分比计，非金属润滑层由包括20％～50％PTFE，20％～50％PI，5％～20％MoS2的高分子材料烧结固化而成，固化温度为320℃～410℃。
在一优选的实施方式中，以重量百分比计，锡青铜材料中锡的含量为5％～15％，金属润滑层的总厚度为0.03～0.3mm。
在一优选的实施方式中，动盘和静盘均采用铁基材料制备，铁基材料表面的耐磨涂层为高分子涂层、磷化涂层和氮化涂层中的一种。
在一优选的实施方式中，铁基材料为金属铬，耐磨涂层为氮化涂层。
在一优选的实施方式中，静盘的中央开设有排气孔，排气孔处安装有排气阀片，排气阀片的端部能够抬起一定的高度。
在一优选的实施方式中，抬起高度由安装在排气阀片背面的升程限位器来限制，抬起高度为3～10mm。
在一优选的实施方式中，动盘的背面与壳体的支撑部位设置有不锈钢片，通过不锈钢片致密的表面与壳体相互接触，在壳体的接触部位设置有金属涂层，在金属涂层的表面开设有螺旋液槽，以对运行中产生的热量进行导出。
在一优选的实施方式中，静盘的底部设置有回液通道，排气腔的液体可以经由回液通道流回到动盘的背面，回液通道包括回液管，回液管的直径为0.5～1.5mm，长度为3～5mm。
在一优选的实施方式中，花瓣形结构的花瓣为5瓣。
与现有技术相比，根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机具有如下有益效果：
(1)动盘和静盘的表面设置有耐磨涂层，能够有效避免装配运动过程中产生的摩擦磨损，并且使得间隙更加紧密，从而提高空气压缩机的使用寿命；
(2)十字滑环通过在金属基体表面设置金属润滑层和非金属润滑层组成的复合涂层，且金属润滑层通过表面粗化处理在金属基体表面形成峰谷相间的形状，峰谷之间被高分子材料填平，其中，非金属润滑层由包括20％～50％PTFE，20％～50％PI，5％～20％MoS2的高分子材料烧结固化而成，固化温度为320℃～410℃，提高了润滑性能，降低了摩擦磨损，同时通过上述设置金属基体可以适用的材料也更加广泛；
(3)传统的空气压缩机的系统通过设置单向阀来防止排出的空气回流，但是这样结构比较复杂，本发明通过在静盘中央开设的排气孔处安装一排气阀片，通过安装在排气阀片背面的升程限位器来限制排气阀片的抬起高度，当内部压力大于外部压力和排气阀片的压力之和时，排气阀片打开，向外排出流体，并有效防止排出的空气回流；
(4)通过在静盘背面安装排气腔，并将排气腔的结构设计为花瓣形结构，使得空气压缩机排出的气体首先进入排气腔，在排气腔内气体被迅速膨胀后经排气管路排出，从而显著降低了空气压缩机的排气噪音；
(5)在动盘背面与壳体的支撑部位设置有不锈钢片，通过其致密的表面与壳体相互接触，在壳体的接触部位设有润滑金属层，在金属润滑层表面开设有螺旋液槽，从而能够对运行中产生的热量进行导出。
附图说明
图1是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的立体结构示意图。
图2是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的主机部分的剖面结构示意图。
图3A是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的动盘(或静盘)立体结构示意图。
图3B是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的动盘(或静盘)局部剖面示意图。
图4A是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的十字滑环的立体结构示意图。
图4B是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的十字滑环的局部剖面示意图。
图5A是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的排气阀片的剖面主视图。
图5B是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的排气阀片的俯视图。
图6A是根据本发明的动盘背面设置有不锈钢片的喷液冷却涡旋式空气压缩机的主机部分的剖面示意图。
图6B是6A的I部分的局部放大图。
图7是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的排气腔的结构示意图。
图8是根据本发明的喷液冷却涡旋式空气压缩机的设置于静盘底部的回液通道的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至所示，根据本发明优选实施方式的喷液冷却涡旋式空气压缩机，其包括主机部分1、油气桶2、油过滤器4和冷却器3。其中，主机2与油气桶部分1连接，油气桶与冷却器连接，冷却器3与油过滤器4连接，冷却器3通过油过滤器4与主机部分1连接。
如图2所示，主机部分1包括：轴封盖11、轴壳12、壳体13、主轴14、动盘15、静盘16以及十字滑环。其中，轴壳12与轴封盖11连接，壳体13与轴壳12连接。动盘15和静盘16相配合，其中，静盘16与壳体13连接，动力传递到主轴14来驱动动盘15旋转。
如图3A-3B所示，动盘15和静盘16均采用铁基材料31制备，铁基材料31表面的设置有耐磨涂层32，耐磨涂层32为高分子涂层、磷化涂层和氮化涂层中的一种。优选地，铁基材料31为金属铬，耐磨涂层32为氮化涂层。
如图4A-4B所示，其在中间分别连接动盘15和壳体13，以限制动盘15与具有相同型线参数的静盘16进行啮合，十字滑环包括金属基体41和设置在金属基体41表面的由金属润滑层42和非金属润滑层43组成的复合涂层。金属基体41承受限制运动产生的反力，在与动盘15和壳体13的相对运动处，在金属基体41的表面又存在一层金属润滑层42，金属润滑层42为锡青铜材料，非金属润滑层43为高分子材料，金属润滑层42通过表面粗化处理在金属基体41表面形成峰谷相间的形状，峰谷之间被高分子材料填平。以重量百分比计，非金属润滑层43由包括20％～50％PTFE，20％～50％PI，5％～20％MoS2的高分子材料烧结固化而成，其中，固化温度为320℃～410℃。以重量百分比计，锡青铜材料中锡的含量为5％～15％，并且锡的形态中又存在非化合态，非化合态的锡的大小在0.005～0.05mm之间，金属润滑层42的总厚度为0.03～0.3mm。通过上述设计，提高了动盘与壳体之间的润滑性能，降低了摩擦磨损，同时通过上述设置金属基体可以适用的材料也更加广泛，如钢、铝等。
如图5A-5B所示，静盘16的中央开设有排气孔，排气孔处安装有排气阀片51，排气阀片51的端部能够抬起一定的高度L，抬起高度L由安装在排气阀片51背面的升程限位器52来限制，当内部压力大于外部压力和排气阀片51的压力之和时，排气阀片51打开，向外排出流体，其中抬起高度L为3～10mm，排气阀片的设置能够有效地防止排出的空气回流。
如图6A-6B所示，动盘15的背面与壳体13的支撑部位设置有不锈钢片61，通过不锈钢片61致密的表面与壳体13相互接触，在壳体13的接触部位设置有金属涂层62，在金属涂层62的表面开设有螺旋液槽63，以对运行中产生的热量进行导出。
如图7所示，静盘16的背面安装有排气腔71，空气压缩机排出的气体能够首先进入排气腔71，并在排气腔71内被迅速膨胀后经排气管路排出，排气腔71的结构为花瓣形结构，从而显著降低了空气压缩机的排气噪音。优选地，花瓣形结构的花瓣为5瓣。
如图8所示，静盘16的底部设置有回液通道81，排气腔71的液体可以经由回液通道81流回到动盘15的背面，回液通道81包括回液管82，回液管82的直径D为0.5～1.5mm，长度为3～5mm。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (5)
1.一种喷液冷却涡旋式空气压缩机，其包括主机部分、油气桶、油过滤器和冷却器，其中，所述油气桶与所述主机部分连接，所述冷却器与所述油过滤器连接，所述冷却器通过所述油过滤器与所述主机部分和所述油气桶连接，其特征在于，所述主机部分包括：
轴封盖；
轴壳，其与所述轴封盖连接；
壳体，其与所述轴壳连接；
动盘和静盘，所述静盘与所述动盘相配合，其中，所述静盘与所述壳体连接，动力传递到主轴来驱动所述动盘旋转，所述动盘和静盘的表面设置有耐磨涂层；以及
十字滑环，其在中间分别连接所述动盘和所述壳体，以限制所述动盘与具有相同型线参数的所述静盘进行啮合，所述十字滑环包括金属基体和设置在所述金属基体表面的由金属润滑层和非金属润滑层组成的复合涂层，其中，所述金属润滑层为锡青铜材料，所述非金属润滑层为高分子材料，所述金属润滑层通过表面粗化处理在所述金属基体表面形成峰谷相间的形状，峰谷之间被所述高分子材料填平；
其中，所述静盘的背面安装有排气腔，所述空气压缩机排出的气体能够首先进入所述排气腔，并在所述排气腔内被迅速膨胀后经排气管路排出，所述排气腔的结构为花瓣形结构；
其中，以重量百分比计，所述非金属润滑层由包括20％～50％PTFE，20％～50％PI，5％～20％MoS2的高分子材料烧结固化而成，固化温度为320℃～410℃；
其中，以重量百分比计，所述锡青铜材料中锡的含量为5％～15％，所述金属润滑层的总厚度为0.03～0.3mm；
其中，所述动盘和静盘均采用铁基材料制备，所述铁基材料表面的所述耐磨涂层为高分子涂层、磷化涂层和氮化涂层中的一种；
其中，所述动盘的背面与所述壳体的支撑部位设置有不锈钢片，通过所述不锈钢片致密的表面与所述壳体相互接触，在所述壳体的接触部位设置有金属涂层，在所述金属涂层的表面开设有螺旋液槽，以对运行中产生的热量进行导出；
其中，所述静盘的底部设置有回液通道，所述排气腔的液体可以经由所述回液通道流回到所述动盘的背面，所述回液通道包括回液管，所述回液管的直径为0.5～1.5mm，长度为3～5mm。
2.根据权利要求1所述的喷液冷却涡旋式空气压缩机，其特征在于，所述铁基材料为金属铬，所述耐磨涂层为氮化涂层。
3.根据权利要求1所述的喷液冷却涡旋式空气压缩机，其特征在于，所述静盘的中央开设有排气孔，所述排气孔处安装有排气阀片，所述排气阀片的端部能够抬起一定的高度。
4.根据权利要求3所述的喷液冷却涡旋式空气压缩机，其特征在于，抬起高度由安装在所述排气阀片背面的升程限位器来限制，所述抬起高度为3～10mm。
5.根据权利要求1所述的喷液冷却涡旋式空气压缩机，其特征在于，所述花瓣形结构的花瓣为5瓣。
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