CN109915365A - 罗茨式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及罗茨式空气压缩机，包括：机壳，机壳内设有安装转子的气室，气室内转子的转轴两端分别设有轴承，机壳对应转子排气位置设有出气口，靠近转子出气口一端的轴承设置在机壳端部的连接部内，连接部和机壳一体相连；进气口端盖，进气口端盖设置在转子的进气位置，且和机壳的端部可拆卸相连，进气口端盖内设有轴承座，靠近转子进气口一端的轴承设置在轴承座内，轴承座和进气口端盖之间设有加强筋。本发明减少了齿轮位置端盖的一道配合工序，齿轮位置转轴外轴承及其他密封结构能够直接安装配合到空气压缩机的机壳端部对应位置，降低了机壳和电机连接配合的难度，相当于降低了装配失误率，提高了加工装配的效率。

Description

罗茨式空气压缩机

技术领域

本发明涉及罗茨式空气压缩机。

背景技术

现有的罗茨式空气压缩机的工作原理是通过电机带动齿轮实现其内部转子的转动，其转子的转轴两端均需要通过轴承进行支撑连接，和电机齿轮连接端的转轴外轴承及其他密封结构均通过端盖形式和空压机的机壳可拆卸相连，但这种连接形式对齿轮位置端盖的配合精度提出较高要求，更因为转子叶片间需要高精度配合，此处端盖的可拆卸连接形式增加了机壳和端盖的加工及装配难度，而且因为端盖靠近齿轮，电机输出轴驱动齿轮及转子转动引起的震动会对端盖和机壳连接位置产生松动，在设计加工装配过程中都需要考虑到震动因素，增加了加工装配成本；而且因为齿轮需要和电机输出轴连接，齿轮需要位于润滑油的油腔中，当空气压缩机用于燃料电池供气时，因为润滑油会使燃料电池的电堆发生中毒，所以空气压缩机排出的空气是不允许含油的，也就是要阻止润滑油进入到气室，端盖和机壳连接后还需要和电机侧端盖连接共同构成油腔结构，齿轮位置的端盖和机壳连接增加了一道配合步骤，提高了油腔的密封难度和装配精度，而转子转轴外设置的油封结构在长时间使用后都可能出现间隙变化问题，尤其是空气压缩机在工作过程中气室中的压缩空气会慢慢沿着油封结构的连接缝隙进入到油腔内，造成油腔内的润滑油泄漏进入气室；进入油腔内的空气会导致油腔压力升高，现有技术中一般设置通气阀来泄压，但是通气阀在泄压过程中的高压空气会夹杂润滑油一并排出，造成油腔内润滑油的减少，需要人工不断检查并补充润滑油，喷出的油雾也会污染空气压缩机外部设备。

发明内容

本发明提供了罗茨式空气压缩机，其结构设计合理，减少了齿轮位置端盖的一道配合工序，齿轮位置转轴外轴承及其他密封结构能够直接安装配合到空气压缩机的机壳端部对应位置，降低了机壳和电机连接配合的难度，相当于降低了装配失误率，提高了加工装配的效率；而且有效控制了工作过程中震动因素引起的连接松动问题，降低了空气压缩机齿轮一侧的连接装配难度；而且能够对油腔进行快速泄压，设置润滑液循环通道，利用油腔内部压力使润滑油沿循环流动，使油腔内少量的润滑油进入通气阀位置，有效减少了润滑油的泄漏量；同时对通气阀进行改进后，增加了油雾分离功能，使经过通气阀的油雾得到有效分离，排出气体，截留润滑油，彻底解决润滑油泄漏问题；不需要频繁向油腔中增添新的润滑油，使轴承和齿轮始终处于良好的润滑状态，保证了空气压缩机的工作效率，减少设备故障率，延长设备使用寿命，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：罗茨式空气压缩机，包括：

机壳，所述机壳内设有安装转子的气室，所述气室内转子的转轴两端分别设有轴承，所述机壳对应转子排气位置设有出气口，靠近所述转子出气口一端的轴承设置在机壳端部的连接部内，所述连接部和机壳一体相连；

进气口端盖，所述进气口端盖设置在转子的进气位置，且和机壳的端部可拆卸相连，所述进气口端盖内设有轴承座，靠近所述转子进气口一端的轴承设置在所述轴承座内，所述轴承座和进气口端盖之间设有加强筋，所述轴承座和和进气口端盖内壁之间设有封口板，所述进气口端盖内的封口板和轴承座形成进气口结构。

进一步的，包括：

油腔，所述油腔内设有齿轮，所述齿轮和转子的转轴相连，所述齿轮和电机相连；

泄压单元，所述泄压单元包括和油腔相连通的排气孔，所述排气孔的端口设有通气阀，所述通气阀供所述油腔内的气体排出；

润滑油循环单元，所述润滑油循环单元包括分别与所述油腔于第一位置和第二位置相连通的排油通道和回油通道，所述排油通道和回油通道之间经管路相连；

所述回油通道包括第一段和第二段，所述第一段和所述排气孔相连，所述第一段内设有油气分离单元，所述油气分离单元包括油雾入口、气体出口和液体出口，所述油雾入口和所述管路对应相连通设置，所述气体出口和排气孔相连通设置，所述液体出口和所述第二段相对应连通设置，所述第二段和所述油腔内部相连通。

进一步的，所述回油通道的第一段设置在所述油腔的上方，所述第二段和所述油腔之间设有甩油循环通道，所述甩油循环通道包括连通油腔不同位置的第一水平孔和第二水平孔，所述第一水平孔与第二水平孔分别和第二段的不同位置相连通，所述第一水平孔的轴线大体和所述油腔中齿轮的底部相切设置，所述第二水平孔的轴线大体和所述油腔中齿轮的顶部相切设置。

进一步的，所述油雾分离单元的油雾入口位置设有回油阀体，所述回油阀体的通孔和过滤芯体相连，所述过滤芯体分别对应所述油雾分离单元的气体出口和液体出口位置。

进一步的，所述排气孔设置在所述油腔上方，其轴线大体和所述油腔内的齿轮侧面相切设置。

进一步的，所述油腔和所述机壳气室之间设有密封组件，所述密封组件包括第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和第二密封件之间形成渗油槽，所述排油通道设置在所述渗油槽位置。

进一步的，所述机械密封和轴承支架内壁相对的表面位置设有反螺旋结构，所述反螺旋结构的螺纹线方向和第一密封件的转动方向相反。

进一步的，所述通气阀包括通气阀体，所述通气阀体内设有通气阀芯，所述通气阀芯和通气阀帽之间设有截留腔，所述截留腔内设有所述润滑油截留单元，所述润滑油截留单元包括通气滤芯，所述通气滤芯和截留腔内壁接触位置的间隙小于润滑油能够通过的最小间隙尺寸。

进一步的，所述通气滤芯一侧经弹簧和通气阀帽相连，可沿所述截留腔内壁滑动。

进一步的，所述第一密封件包括机械密封，所述第二密封件包括回转油封。

本发明采用上述结构的有益效果是，其结构设计合理，减少了齿轮位置端盖的一道配合工序，齿轮位置转轴外轴承及其他密封结构能够直接安装配合到空气压缩机的机壳端部对应位置，降低了机壳和电机连接配合的难度，相当于降低了装配失误率，提高了加工装配的效率；而且有效控制了工作过程中震动因素引起的连接松动问题，降低了空气压缩机齿轮一侧的连接装配难度；而且能够对油腔进行快速泄压，设置润滑液循环通道，利用油腔内部压力使润滑油沿循环流动，使油腔内少量的润滑油进入通气阀位置，有效减少了润滑油的泄漏量；同时对通气阀进行改进后，增加了油雾分离功能，使经过通气阀的油雾得到有效分离，排出气体，截留润滑油，彻底解决润滑油泄漏问题；不需要频繁向油腔中增添新的润滑油，使轴承和齿轮始终处于良好的润滑状态，保证了空气压缩机的工作效率，减少设备故障率，延长设备使用寿命。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为图2中A-A方向的剖视结构示意图；

图4为本发明的进气口方向的侧视结构示意图；

图5为本发明的出气口方向的俯视结构示意图；

图6为本发明的空气压缩机和电机连接后的结构示意图。

图7为本发明的表示密封组件的剖视结构示意图。

图8为图6中B-B方向的剖视结构示意图。

图9为本发明的通气阀的结构示意图。

图10为本发明的油气分离单元的结构示意图。

图中，1、机壳；101、出气口；102、连接部；103、进气口；2、进气口端盖；201、轴承座；202、加强筋；203、封口板；3、转子；4、气室；5、转轴； 6、轴承；7、油腔；8、齿轮；9、电机；10、排气孔；11、通气阀；12、排油通道；13、管路；14、回油通道；1401、第一孔径；1402、第二孔径；15、油气分离单元；1501、回油阀体；1502、过滤芯体；1503、通孔；16、甩油循环通道；1601、第一水平孔；1602、第二水平孔；17、第一密封件；18、第二密封件；19、渗油槽；20、通气阀体；21、通气阀芯；22、通气阀帽；23、截留腔；24、通气滤芯；25、弹簧。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1-10所示，罗茨式空气压缩机，包括机壳1和进气口端盖2，机壳1 内设有安装转子3的气室4，气室4内转子3的转轴5两端分别设有轴承6，机壳1对应转子3排气位置设有出气口101，靠近转子3出气口101一端的轴承6 设置在机壳1端部的连接部102内，连接部和机壳1一体相连；进气口端盖2 设置在转子3的进气位置，且和机壳1的端部可拆卸相连，进气口端盖2内设有轴承座201，轴承座201和进气口端盖2之间设有加强筋202，轴承座201和和进气口端盖2内壁之间设有封口板203，进气口端盖2内的封口板203和轴承座201形成进气口103结构，靠近转子3进气口103一端的轴承6设置在轴承座201内。加工及装配时，连接部102和壳体1一体设计，减少了齿轮位置端盖的一道配合工序，转轴5外的轴承6及其他密封结构能够直接安装配合到机壳1端部对应位置，降低了机壳1和电机连接配合的难度，相当于降低了装配失误率，提高了加工装配的效率；而且有效控制了工作过程中震动因素引起的连接松动问题，降低了空气压缩机和电机相连一侧的连接装配难度。

如附图8所示，空气压缩机在安装使用时还包括油腔7，在油腔7位置设有泄压单元和润滑油循环单元，油腔7内设有齿轮8，齿轮8和转子5的转轴6相连，齿轮8和电机9相连；泄压单元包括和油腔7相连通的排气孔10，排气孔 10的端口设有通气阀11，通气阀11供油腔7内的气体排出；润滑油循环单元包括分别与油腔7于第一位置和第二位置相连通的排油通道12和回油通道14，排油通道12和回油通道14之间经管路13相连；回油通道14包括第一段1401 和第二段1402，第一段1401和排气孔10相连，第一段1401内设有油气分离单元15，油气分离单元15包括油雾入口、气体出口和液体出口，油雾入口和管路 13对应相连通设置，气体出口和排气孔10相连通设置，液体出口和第二段1402 相对应连通设置，第二段1402和油腔7内部相连通。空气压缩机的转子5在电机9及齿轮8带动下开始转动工作，气室4内的空气进入油腔7中，油腔7中空气积累过多后压力升高，压迫油腔7中的润滑油沿润滑油循环单元流动循环，润滑油具体的流动路径为：油腔7内的润滑油从排油通道12经管路13回流至回油通道14后，首先经过油气分离单元15的过滤分离，分离后的气体沿回油通道14的第一段1401流向排气孔10，经排气孔10从通气阀11排出，分离后的润滑油沿回油通道14的第二段1402回到油腔7内部。空气压缩机工作状态下，大部分的润滑油能够沿着润滑油循环单元流动，润滑油循环单元会消耗油腔7中大部分的高压空气，这些空气经过油气分离单元的过滤分离后从通气阀 11排出；而油腔7中剩余的部分高压气体会直接经排气孔由通气阀11排出，即使采用现有技术中普通类型的通气阀，油腔7中剩余少量的气体也只能夹杂少量的润滑油从通气阀位置排出，使润滑油的泄漏量大大减小，现有空气压缩机的润滑油泄漏问题得到有效控制。

回油通道14的第一段1401设置在油腔7的上方，第二段1402和油腔7之间设有甩油循环通道，甩油循环通道16包括连通油腔7不同位置的第一水平孔 1601和第二水平孔1602，第一水平孔1601与第二水平孔1602分别和第二段1402 的不同位置相连通，第一水平孔1601的轴线大体和油腔7中齿轮8的底部相切设置，第二水平孔1602的轴线大体和油腔7中齿轮8的顶部相切设置。使用时，回油通道14的第一段1401设置在油腔7的上方，有利于油气分离单元15分离出的润滑油在重力作用下滴落到第二段1402中，使润滑油更容易回到油腔7内部；同时，因为回油通道14的第二段1402和油腔7相连通，油腔7中的齿轮8 在高速旋转时，会将润滑油向外甩动，润滑油会进入回油通道14的第二段1402 中，齿轮8转速越高，进入第二段1402中的润滑油量越多，当进入的润滑油量过多时会浸泡油气分离单元15，影响油气分离单元15的效果，长时间浸泡会损坏油气分离单元15，为了对油气分离单元15进行有效保护，避免润滑油浸泡，本方案在第二段和油腔之间设有甩油循环通道16，甩油循环通道16包括连通油腔7不同位置的第一水平孔1601和第二水平孔1602，第一水平孔1601与第二水平孔1602分别和第二段1402的不同位置相连通，第一水平孔1601的轴线大体和油腔7中齿轮8的底部相切设置，第二水平孔1602的轴线大体和油腔7中齿轮8的顶部相切设置，当齿轮8发生转动后，向外甩动的润滑油会进入第一水平孔1601中，然后经过第二段1402，因为离心力的作用，第二段1402内的润滑油会沿着第二水平孔1602重新甩回油腔7中，避免润滑油通过第二段1402 浸泡到油气分离单元15。

如附图10所示，油雾分离单元15的油雾入口位置设有回油阀体1501，回油阀体的通孔1503和过滤芯体1502相连，过滤芯体1502分别对应油雾分离单元15的气体出口和液体出口位置。油雾经过回油阀体1501的通孔后被过滤芯体1502阻挡，过滤芯体1502对油雾进行分离过滤，使油雾中的气体沿第一段 1401进入排气孔10，随后从通气阀11排出；油雾中的润滑油被过滤芯体1502 截留后进入第二段1402，沿第二段1402重新回流至油腔7内部。

排气孔10设置在油腔7上方，其轴线大体和油腔7内的齿轮8侧面相切设置。排气孔10大体沿竖直方向设置，且能够和齿轮8齿面相切设置，在齿轮8 高速转动下，夹杂润滑油的空气能够顺利进入排气孔10，及时泄压。

如附图7所示，油腔和机壳气室之间设有密封组件，密封组件包括第一密封件17和第二密封件18，第一密封件17和第二密封件18之间形成渗油槽19，排油通道12设置在渗油槽19位置。

第一密封件17和连接部内壁相对的表面位置设有反螺旋结构，反螺旋结构的螺纹线方向和第一密封件17的转动方向相反。第一密封件17发生转动后，其表面的反螺纹结构转动后可限制油腔7中的润滑油沿第一密封件17和连接部的间隙进入气室。

如附图9所示，通气阀11包括通气阀体，通气阀体20一端设有通气阀帽 22，通气阀体20内设有通气阀芯21，通气阀芯21和通气阀帽22之间设有截留腔23，截留腔23内设有通气滤芯24，通气滤芯24和截留腔23内壁接触位置的间隙小于润滑油能够通过的最小间隙尺寸。进入通气阀11中的油雾首先通过通气阀芯21，通气阀芯21能够对油雾起到一定的缓冲打散的作用，使夹杂在空气中的润滑油更好的和通气滤芯24接触，润滑油被通气滤芯24过滤截留，空气从通气滤芯24穿过。

通气滤芯24一侧经弹簧25和通气阀帽22相连，可沿截留腔23内壁滑动。为了对冲击进入通气阀11中的油雾进行有效过滤分离，通气滤芯24一侧经弹簧25和通气阀帽22相连，可沿截留腔23内壁滑动，当高速运动的油雾通过通气阀11的通气阀芯21后，会冲击通气滤芯24沿滞留腔23滑动，和通气滤芯 24连接的弹簧25被挤压，通气滤芯24在高压油雾的冲击和弹簧25弹力双重作用下，会沿滞留腔23反复移动，有效降低油雾对通气滤芯24的冲击损坏，提高通气滤芯24的使用寿命，保证油雾过滤效果。

具体的，第一密封件17包括机械密封，第二密封件18包括回转油封。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.罗茨式空气压缩机，其特征在于，包括：

机壳，所述机壳内设有安装转子的气室，所述气室内转子的转轴两端分别设有轴承，所述机壳对应转子排气位置设有出气口，靠近所述转子出气口一端的轴承设置在机壳端部的连接部内，所述连接部和机壳一体相连；

进气口端盖，所述进气口端盖设置在转子的进气位置，且和机壳的端部可拆卸相连，所述进气口端盖内设有轴承座，靠近所述转子进气口一端的轴承设置在所述轴承座内，所述轴承座和进气口端盖之间设有加强筋，所述轴承座和和进气口端盖内壁之间设有封口板，所述进气口端盖内的封口板和轴承座形成进气口结构。

2.根据权利要求1所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，包括：

油腔，所述油腔内设有齿轮，所述齿轮和转子的转轴相连，所述齿轮和电机相连；

泄压单元，所述泄压单元包括和油腔相连通的排气孔，所述排气孔的端口设有通气阀，所述通气阀供所述油腔内的气体排出；

润滑油循环单元，所述润滑油循环单元包括分别与所述油腔于第一位置和第二位置相连通的排油通道和回油通道，所述排油通道和回油通道之间经管路相连；

所述回油通道包括第一段和第二段，所述第一段和所述排气孔相连，所述第一段内设有油气分离单元，所述油气分离单元包括油雾入口、气体出口和液体出口，所述油雾入口和所述管路对应相连通设置，所述气体出口和排气孔相连通设置，所述液体出口和所述第二段相对应连通设置，所述第二段和所述油腔内部相连通。

3.根据权利要求2所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，所述回油通道的第一段设置在所述油腔的上方，所述第二段和所述油腔之间设有甩油循环通道，所述甩油循环通道包括连通油腔不同位置的第一水平孔和第二水平孔，所述第一水平孔与第二水平孔分别和第二段的不同位置相连通，所述第一水平孔的轴线大体和所述油腔中齿轮的底部相切设置，所述第二水平孔的轴线大体和所述油腔中齿轮的顶部相切设置。

4.根据权利要求2或3所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，所述油雾分离单元的油雾入口位置设有回油阀体，所述回油阀体的通孔和过滤芯体相连，所述过滤芯体分别对应所述油雾分离单元的气体出口和液体出口位置。

5.根据权利要求4所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，所述排气孔设置在所述油腔上方，其轴线大体和所述油腔内的齿轮侧面相切设置。

6.根据权利要求5所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，所述油腔和所述机壳气室之间设有密封组件，所述密封组件包括第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和第二密封件之间形成渗油槽，所述排油通道设置在所述渗油槽位置。

7.根据权利要求6所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，所述第一密封件和轴承支架内壁相对的表面位置设有反螺旋结构，所述反螺旋结构的螺纹线方向和第一密封件的转动方向相反。

8.根据权利要求5至7任一项所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，所述通气阀包括通气阀体，所述通气阀体内设有通气阀芯，所述通气阀芯和通气阀帽之间设有截留腔，所述截留腔内设有所述润滑油截留单元，所述润滑油截留单元包括通气滤芯，所述通气滤芯和截留腔内壁接触位置的间隙小于润滑油能够通过的最小间隙尺寸。

9.根据权利要求8所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，所述通气滤芯一侧经弹簧和通气阀帽相连，可沿所述截留腔内壁滑动。

10.根据权利要求9所述的罗茨式空气压缩机，其特征在于，所述第一密封件包括机械密封，所述第二密封件包括回转油封。