CN111561465B - 一种增速离心式空压机的冷却系统 - Google Patents
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Abstract
一种增速离心式空压机的冷却系统，增速离心式空压机包括空压机、增速器、油泵、冷却装置和电机，增速器、油泵设于电机内部，油泵、增速器和冷却装置依次循环连接，冷却装置包括内循环冷却系统和外循环冷却系统，内循环冷却系统与外循环冷却系统循环连通,内循环冷却系统设于所述电机内腔，包括设于增速器和油泵外侧的润滑油内循环装置，外循环冷却系统设于电机壳内，包括润滑油外循环通道和水冷循环通道，本发明设置内外冷却循环通道，将内外冷却循环通道均设于电机内，多重降温装置提高了对增速器电机以及润滑油的降温效果,结构更加紧凑，省去了管路的布置，结构更加简单，体积减小，无需外加风扇散热，降低了系统布局难度。
Description
技术领域
本发明涉及离心空压机技术领域，具体为一种增速离心式空压机的冷却系统。
背景技术
随着国家节能、环保压力日益增大。氢能作为一种高效、清洁、可持续的“无碳”能源，已得到世界各国的普遍关注，特别是在燃料电池汽车领域应用更加广泛。
汽车使用氢燃料电池，利用氢和氧化学反应，产生电能直接驱动汽车，此过程唯一生成物为水，因此燃料电机汽车在工作过程中能够真正达到排放零污染。
燃料电池工作过程中不涉及燃烧，无机械损耗，比蒸汽机、内燃机等能量转换效率高的多。丰田等汽车公司实验得到结论，汽油车效率从油箱到车轮为16％，而氢燃料电池为60％，效率提高近四倍。
目前现有的燃料电池氢气增压系统主要以罗茨式和螺杆式为代表的容积式循环泵为主。容积式循环泵依靠改变容积实现压缩气体增压。整体结构比较复杂且气体工作不连续。这就导致整体尺寸、重量较大。且由于压缩气体不连续导致工作噪音振动大、寿命低。
燃料电池系统原理是氢气和氧气在催化剂的作用下反应产生电能，氢气可以从氢瓶直接供给电堆阳极，且可以调节压力，而氧气则需要空压机把空气输送到电堆的阴极，为平衡阴极和阳极两侧压力，提高电堆反应效率，需要空压机对空气进行增压，本发明就是燃料电池空气供应系统中的核心零部件。
离心式压气机在这方面优势非常明显，离心式压气机是通过叶轮旋转对气体工质做功从而增加工质动能。通过提高转速可以减小离心空压机泵体积、重量。市面上的增速式离心空压机内的增速器因其转速很高，需要设计油泵强制润滑，而增速器运作时产生大量的热，润滑油需要循环冷却，现在市面上是用软管引出泵体外，经散热器冷却后再回到泵体。结构复杂，体积庞大，需外加风扇散热，增加了系统布局难度。
发明内容
为解决上述问题本发明目的是提供一种增速离心式空压机的冷却系统，增速离心式空压机包括空压机、增速器、油泵、冷却装置和电机，所述增速器、油泵设于所述电机内部，所述油泵、增速器和冷却装置依次循环连接，所述冷却装置包括内循环冷却系统和外循环冷却系统，所述内循环冷却系统与所述外循环冷却系统循环连通；
所述内循环冷却系统设于所述电机内腔，包括设于所述增速器和油泵外侧的润滑油内循环装置，所述润滑油内循环装置包括出油通道和回油通道，所述出油通道通过油泵出油通道与增速器出油口连接，所述回油通道通过油泵回油通道与油泵回油口连接；
所述外循环冷却系统设于电机壳内，包括润滑油外循环通道和水冷循环通道，所述润滑油外循环通道通过润滑油冷却入口和润滑油冷却出口与所述出油通道和回油通道循环连通；所述水冷循环通道通过水冷入口和水冷出口与空压机的循环水系统连接。
进一步地，所述润滑油内循环装置为设于所述增速器和油泵外侧的密封环，所述密封环外侧通过多个隔离梁将出油通道和回油通道分离。
进一步地，所述润滑油内循环装置和电机壳之间设有“o”型密封圈。
本发明的优势在于：
（1）本发明设置内外冷却循环通道，将内外冷却循环通道均设于电机内，结构更加紧凑，省去了管路的布置，结构更加简单，体积减小，无需外加风扇散热，降低了系统布局难度。
（2）本发明润滑油内循环装置外设置润滑油的循环沟槽，油泵泵出来的润滑油先进入内循环通道，进行初步冷却，再将润滑油从内循环通道引入电机壳外循环，利用电机的水冷系统进行二次降温后循环回油泵，多重降温装置提高了对增速器电机以及润滑油的降温效果。
附图说明
图1为本发明结构图；
图2为本发明另一角度的结构图；
图3为本发明纵向剖视图；
图4为本发明油泵横向剖视图；
图5为本发明水冷循环通道横向剖视图；
图6为本发明润滑油内循环装置结构图；
图7为本发明润滑油内循环装置另一角度结构图。
图纸标号
空压机（1），增速器（2），油泵（3），电机（4），润滑油内循环装置（5），出油通道（6），回油通道（7），油泵出油通道（8），增速器出油口（9），油泵回油通道（10），油泵回油口（11），润滑油外循环通道（12），水冷循环通道（13），润滑油冷却入口（14），润滑油冷却出口（15），水冷入口（16），水冷出口（17），隔离梁（18）。
具体实施方式
下面通过结合附图的形式来对本发明的具体实施方14式来做进一步的详细的说明，但以下实施例仅列举的是较优选的实施例，其仅起到解释说明的作用来帮助理解本发明，并不能理解为是对本发明作的限定。
面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
如图1-7所示本发明公开了一种增速离心式空压机的冷却系统，增速离心式空压机1包括空压机1、增速器2、油泵3、冷却装置和电机4，所述增速器2、油泵3设于所述电机4内部，所述油泵3、增速器2和冷却装置依次循环连接，所述冷却装置包括内循环冷却系统和外循环冷却系统，所述内循环冷却系统与所述外循环冷却系统循环连通；
所述内循环冷却系统设于所述电机4内腔，包括设于所述增速器2和油泵3外侧的润滑油内循环装置5，所述润滑油内循环装置5为设于所述增速器2和油泵3外侧的密封环，所述密封环外侧通过多个隔离梁18将出油通道6和回油通道7分离，所述回油通道短于所出油通道，所述出油通道6和回油通道7均为横向回形结构，所述润滑油内循环通道5为水平环形分布的管道，且管道首尾相连形成回型通道，所述出油通道6通过油泵出油通道8与增速器出油口9连接，所述回油通道7通过油泵回油通道10与油泵回油口11连接形成内循环；
所述外循环冷却系统设于电机4壳内，包括润滑油外循环通道12和水冷循环通道13，所述润滑油外循环通道12和水冷循环通道13均为纵向回型结构，所述润滑油外循环通道12和水冷循环通道13均为竖直环形分布的管道，且管道首尾相连形成回型通道，所述润滑油外循环通道12通过润滑油冷却入口与所述出油通道6连通，润滑油进入润滑油外循环通道12通过润滑油冷却出口与所述回油通道7连通形成外循环，所述水冷循环通道13通过水冷入口16和水冷出口17与空压机1的循环水系统连接，所述润滑油外循环通道12设于所述水冷循环通道13外侧。
所述润滑油内循环装置5和电机4壳之间设有“o”型密封圈。
实施例2
如图1-7所示本发明公开了所述内循环冷却系统设于所述电机4内腔，包括设于所述增速器2和油泵3外侧的润滑油内循环装置5，所述润滑油内循环装置5为设于所述增速器2和油泵3外侧的密封环，所述密封环外侧通过多个隔离梁18将出油通道6和回油通道7分离，所述回油通道短于所出油通道，所述出油通道6和回油通道7均为纵向回形结构，所述润滑油内循环通道5为竖直分布的管道，且管道首尾相连形成回型通道，所述出油通道6通过油泵出油通道8与增速器出油口9连接，所述回油通道7通过油泵回油通道10与油泵回油口11连接形成内循环；
所述外循环冷却系统设于电机4壳内，包括润滑油外循环通道12和水冷循环通道13，所述润滑油外循环通道12和水冷循环通道13均为横向回形结构，所述润滑油外循环通道12和水冷循环通道13均为水平环形分布的管道，且管道首尾相连形成回型通道，所述润滑油外循环通道12通过润滑油冷却入口与所述出油通道6连通，润滑油进入润滑油外循环通道12通过润滑油冷却出口与所述回油通道7连通形成外循环，所述水冷循环通道13通过水冷入口16和水冷出口17与空压机1的循环水系统连接，所述润滑油外循环通道12设于所述水冷循环通道13内侧。
所述润滑油内循环装置5和电机4壳之间设有“o”型密封圈。
实施例3
如图1-7所示本发明公开了所述内循环冷却系统设于所述电机4内腔，包括设于所述增速器2和油泵3外侧的润滑油内循环装置5，所述润滑油内循环装置5为设于所述增速器2和油泵3外侧的密封环，所述密封环外侧通过多个隔离梁18将出油通道6和回油通道7分离，所述回油通道短于所出油通道，所述出油通道6和回油通道7均为纵向回形结构，所述润滑油内循环通道5为竖直分布的管道，且管道首尾相连形成回型通道，所述出油通道6通过油泵出油通道8与增速器出油口9连接，所述回油通道7通过油泵回油通道10与油泵回油口11连接形成内循环；
所述外循环冷却系统设于电机4壳内，包括润滑油外循环通道12和水冷循环通道13，所述润滑油外循环通道12和水冷循环通道13均为横向螺旋形结构，所述润滑油外循环通道12和水冷循环通道13均为水平环形分布的管道，且管道首尾相连形成回型通道，所述润滑油外循环通道12通过润滑油冷却入口与所述出油通道6连通，润滑油进入润滑油外循环通道12通过润滑油冷却出口与所述回油通道7连通形成外循环，所述水冷循环通道13通过水冷入口16和水冷出口17与空压机1的循环水系统连接，所述润滑油外循环通道12设于所述水冷循环通道13设于同一环形面上。
所述润滑油内循环装置5和电机4壳之间设有“o”型密封圈。
本发明的润滑油外循环通道12，水冷循环通道13和润滑油内循环装置5的内部构造组合形态上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，对其进行简单的组合变化都列为本发明的保护之内。
具体实施时
当空压机具体运行时，油泵将润滑油打入增速器内，润滑油通过增速器出油口进入油泵出油通道，进入润滑油内循环装置内的出油通道，润滑油在出油通道上循环流出进行初步降温，润滑油通过润滑油冷却入口流入润滑油外循环通道，在润滑油外循环通道内沿着电机壳流一圈，通过同样在电机壳内循环的水冷循环通道进行二次降温，降温后的润滑油通过润滑油冷却出口进入回油通道，润滑油通过油泵回油通道进入油泵回油口进入油泵内，形成完整的润滑油油路循环。
所述水冷循环通道的两端分别与水冷入口和水冷出口相连通，所述水冷出口通过外部冷却水供给管路与循环水系统连接，所述循环水系统连接通过通过外部冷却水供给管路与水冷入口连接，形成水冷循环。
本发明设置内外冷却循环通道，将内外冷却循环通道均设于电机内，结构更加紧凑，省去了管路的布置，结构更加简单，体积减小，无需外加风扇散热，降低了系统布局难度。润滑油内循环装置外设置润滑油的循环沟槽，油泵泵出来的润滑油先进入内循环通道，进行初步冷却，再将润滑油从内循环通道引入电机壳外循环，利用电机的水冷系统进行二次降温后循环回油泵，水冷循环通道不仅对润滑油进行降温也对电机进行降温，可实现多重降温。
本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，对其进行简单的组合变化都列为本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种增速离心式空压机的冷却系统，增速离心式空压机包括空压机（1）、增速器（2）、油泵（3）、冷却装置和电机（4），所述油泵（3）、增速器（2）和冷却装置依次连接，其特征在于：所述增速器（2）、油泵（3）集成于电机前端盖内部；
所述冷却装置包括内循环冷却系统和外循环冷却系统，所述内循环冷却系统与所述外循环冷却系统循环连通；
所述内循环冷却系统设于所述电机（4）内腔，包括设于所述增速器（2）和油泵（3）外侧的润滑油内循环装置（5），所述润滑油内循环装置（5）包括出油通道（6）和回油通道（7），所述出油通道（6）通过油泵出油通道（8）与增速器出油口（9）连接，所述回油通道（7）通过油泵回油通道（10）与油泵回油口（11）连接；
所述外循环冷却系统设于电机（4）壳内，包括润滑油外循环通道（12）和水冷循环通道（13），所述润滑油外循环通道（12）通过润滑油冷却入口（14）和润滑油冷却出口（15）与所述出油通道（6）和回油通道（7）循环连通；所述水冷循环通道（13）通过水冷入口（16）和水冷出口（17）与空压机的循环水系统连接；
所述润滑油内循环装置（5）为设于所述增速器（2）和油泵（3）外侧的密封环，所述密封环外侧通过多个隔离梁（18）将出油通道（6）和回油通道（7）分离；
所述出油通道（6）和回油通道（7）均为回形结构；
所述润滑油内循环装置（5）和电机（4）壳之间设有“o”型密封圈。
2.根据权利要求1的增速离心式空压机的冷却系统，其特征在于，所述润滑油外循环通道（12）和水冷循环通道（13）均为螺旋形结构。
3.根据权利要求1的增速离心式空压机的冷却系统，其特征在于，所述润滑油外循环通道（12）和水冷循环通道（13）均为回形结构。
4.根据权利要求1的增速离心式空压机的冷却系统，其特征在于，所述润滑油外循环通道（12）设于所述水冷循环通道（13）外侧。
5.根据权利要求1的增速离心式空压机的冷却系统，其特征在于，所述润滑油外循环通道（12）设于所述水冷循环通道（13）内侧。
6.根据权利要求1的增速离心式空压机的冷却系统，其特征在于，所述出油通道（6）、回油通道（7）、润滑油外循环通道（12）和水冷循环通道（13）均为纵向缠绕。
7.根据权利要求1的增速离心式空压机的冷却系统，其特征在于，所述出油通道（6）、回油通道（7）、润滑油外循环通道（12）和水冷循环通道（13）均为横向缠绕。
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