CN109944798B - 六叶罗茨增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及六叶罗茨增压器，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，机壳对应转子进气位置设有进气口；第一端盖，第一端盖设置在靠近出气口一侧，且和机壳的端部可拆卸相连，第一端盖和机壳设有同轴设置的连接孔；第二端盖，第二端盖设有多个和第一端盖同轴设置的连接孔，第一端盖、第二端盖和机壳同轴设置的连接孔内设有连接件。本发明其结构设计合理，增压器机壳和轴承端盖、电机端盖之间设置多个同轴的连接孔，通过连接件同步连接三个部分，减少了一道钻孔和装配工序，相当于降低了装配失误率，提高了加工装配效率，保证了结构强度。

Description

六叶罗茨增压器

技术领域

本发明涉及六叶罗茨增压器。

背景技术

现有的罗茨增压器内的两个转子叶片形式大多是三叶或四叶，应用在传统汽车的技术已相对成熟，但随着新能源领域的迅速发展，其中的燃料电池工作需要采用增压器进行供气，现有的三叶或四叶增压器因为自身工作效率的限制，不能为燃料电池的工作提供足够的空气，因此发明人在现有罗茨增压器技术上进行改进创新，研制出六叶转子的罗茨压缩机，而因为转子叶片数量的增多，增压器的整体体积和质量相比现有的产品都有增加，同时因为罗茨增压器内部的两个转子的配合间隙较小，要求配合精度很高，体积重量增加后的罗茨增压器在和外部电机进行连接过程中，需要保持转子、轴承、齿轮和电机轴之间准确的连接关系，现有的增压器机壳和轴承端盖、电机端盖三者在配合时需要进行两道配合工序，延长整个安装配合时间，增加了安装配合的工作难度，而且加工过程需要重复钻孔，导致连接孔的数量过多，并且因为六叶罗茨增压器质量的增加，转速功率的提升，进而对结构强度要求增加，设计的过多的连接孔会降低结构的强度，影响设备使用寿命，不利于六叶罗茨增压器的稳定性；而且增压器的转子转轴通过齿轮结构和电机相连，齿轮需要位于润滑油的油腔中，因为润滑油会使燃料电池的电堆发生中毒，所以罗茨增压器排出的空气是不允许含油的，也就是要阻止油腔中的润滑油进入到增压器的气室，现有的油腔密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；进入油腔内的空气还会导致油腔压力升高，为了对油腔进行泄压，现有技术采用和油腔相连通的通气阀结构，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，而且通气阀的泄压具有延迟性，并不能解决润滑油泄漏进增压器气室的问题，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

本发明提供了六叶罗茨增压器，其结构设计合理，增压器机壳和轴承端盖、电机端盖之间设置多个同轴的连接孔，通过连接件同步连接三个部分，减少了一道钻孔和装配工序，相当于降低了装配失误率，提高了加工装配效率，减少了钻孔数量，保证了结构强度，而且连接件同步连接三个部分，相比传统的两道连接方式，降低了连接松动的几率，提高了连接稳定性，有利于电机、齿轮和增压器转子三者之间保持精确、稳定的连接关系；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：六叶罗茨增压器，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，所述机壳对应转子进气位置设有进气口；

第一端盖，所述第一端盖设置在靠近所述出气口一侧，且和机壳的端部可拆卸相连，所述第一端盖和所述机壳设有同轴设置的连接孔；

第二端盖，所述第二端盖设有多个和所述第一端盖同轴设置的连接孔，所述第一端盖、第二端盖和机壳同轴设置的连接孔内设有连接件，所述第一端盖和第二端盖内部形成油腔，所述油腔内设有和转子相连的齿轮。

进一步的，包括：

泄压单元，所述泄压单元包括和所述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，所述油气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气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，增压器机壳和轴承端盖、电机端盖之间设置多个同轴的连接孔，通过连接件同步连接三个部分，减少了一道钻孔和装配工序，相当于降低了装配失误率，提高了加工装配效率，减少了钻孔数量，保证了结构强度，而且连接件同步连接三个部分，相比传统的两道连接方式，降低了连接松动的几率，提高了连接稳定性，有利于电机、齿轮和增压器转子三者之间保持精确、稳定的连接关系；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、进气口；2、第一端盖；3、第二端盖；4、气室；5、轴承；6、连接孔；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、第一段；1402、第二段；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，六叶罗茨增压器，包括机壳1、与机壳1相连的第一端盖2、与第一端盖2相连的第二端盖3，机壳1内设有安装转子的气室4，气室4内转子的转轴两端分别设有轴承5，机壳1对应转子4排气位置设有出气口101，机壳1对应转子4进气位置设有进气口102；第一端盖2，第一端盖2设置在靠近出气口101一侧，且和机壳1的端部可拆卸相连，第一端盖2和机壳1设有同轴设置的连接孔；第二端盖3，第二端盖3设有多个和第一端盖2同轴设置的连接孔6，第一端盖2、第二端盖3和机壳1同轴设置的连接孔6内设有连接件，第一端盖2和第二端盖3内部形成油腔7，油腔7内设有和转子4相连的齿轮8。使用时，机壳1和第一端盖2、第三端盖3之间设置的多个同轴的连接孔6，通过连接件同步连接三个部分，减少了一道钻孔和装配工序，相当于降低了装配失误率，提高了加工装配效率，减少了钻孔数量，保证了结构强度，而且连接件同步连接三个部分，相比传统的两道连接方式，降低了连接松动的几率，提高了连接稳定性，有利于电机、齿轮和增压器转子三者之间保持精确、稳定的连接关系；具体的，连接件可选用螺栓。

如附图8所示，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中剩余的部分的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，油气分离单元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分别对应油气分离单元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 (9)

1.六叶罗茨增压器，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，所述机壳对应转子进气位置设有进气口；

第一端盖，所述第一端盖设置在靠近所述出气口一侧，且和机壳的端部可拆卸相连，所述第一端盖和所述机壳设有同轴设置的连接孔；

第二端盖，所述第二端盖设有多个和所述第一端盖同轴设置的连接孔，所述第一端盖、第二端盖和机壳同轴设置的连接孔内设有连接件，连接件选用螺栓，所述第一端盖和第二端盖内部形成油腔，所述油腔内设有和转子相连的齿轮；

还包括：

泄压单元，所述泄压单元包括和所述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。

2.根据权利要求1所述的六叶罗茨增压器，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。

3.根据权利要求1或2所述的六叶罗茨增压器，其特征在于，所述油气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气分离单元的气体出口和液体出口位置。

4.根据权利要求3所述的六叶罗茨增压器，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。

5.根据权利要求4所述的六叶罗茨增压器，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。

6.根据权利要求5所述的六叶罗茨增压器，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。

7.根据权利要求6所述的六叶罗茨增压器，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，所述截留腔内设有润滑油截留单元，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。

8.根据权利要求7所述的六叶罗茨增压器，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。

9.根据权利要求8所述的六叶罗茨增压器，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。