CN112128121B - 一种空气压缩装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气压缩装置，包括空气压缩室、轴壳、N根直径依次减小且依次套接并可相互转动的空心轴、以及驱动N根空心轴同步转动的驱动装置；空气压缩室分别开设有相互连通的进气口和出气口，空第一根空心轴通过轴承与轴壳转动连接，相邻空心轴之间通过轴承转动连接；每根空心轴的头端从空气压缩室的进气口伸入空气压缩室的内部且连接有风叶；N根空心轴的转速依次递增；所述N为大于或等于3的整数。本发明提供的空气压缩装置通过将多根空心轴相互套接，驱动装置驱动多根空心轴上的风叶同步转动且转速依次递增，使得将气流吸入空气压缩室后逐级压缩，最后压缩气体从空气压缩室的出气口排出。

Description

一种空气压缩装置
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种空气压缩装置。
背景技术
现有空气压缩机大多采用回旋式连续气流压缩机，利用告诉高速旋转的叶片使气体加速，从而气体的速度转化为压力，但是这样的空气压缩机的耗能大，如果要提高空气压缩压力就要提高叶片的转速(每分钟超过10000转)，但是普通的轴承难以承受超高转速，容易发热变形造成损坏，使用寿命短。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种空气压缩装置，解决叶片在超高速转动下普通轴承需要承受超高转动速的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种空气压缩装置，包括空气压缩室、设置在空气压缩室外侧的轴壳、N根直径依次减小且依次套接并可相互转动的空心轴、以及驱动N根空心轴同步转动的驱动装置；空气压缩室分别开设有相互连通的进气口和出气口，空气压缩室的横截面面积由进气口到出气口逐渐减少，第一根空心轴通过轴承与轴壳转动连接，相邻空心轴之间通过轴承转动连接；每根空心轴的头端从空气压缩室的进气口伸入空气压缩室的内部且连接有风叶，每根空心轴包括伸入空气压缩室内部的工作段和设置在空气压缩室外部的传动段，N根空心轴的工作段长度依次增长且朝空气压缩室的出气口方向靠近，第N根空心轴的头端最靠近空气压缩室的出气口；N根空心轴的转速依次递增，第N根空心轴的转速最高；所述风叶用于带动气流往空气压缩室的出气口方向前进，所述N为大于或等于3的整数。
所述空气压缩室呈截头圆锥状，所述进气口和出气口分别开设在空气压缩室的两端，进气口的直径大于出气口的直径。
N根空心轴上的风叶直径依次减少，第N根空心轴上的风叶直径最小；每个风叶的外圆周与空气压缩室内壁之间的距离相等。
所述风叶包括一个轴套、多个固定在轴套外壁上的叶片，所述轴套套在对应的空心轴上并与该空心轴固定连接。
每相邻两风叶之间的轴向距离相等。
N根空心轴的传动段长度沿远离空气压缩室的方向依次增长。
所述驱动装置包括驱动电机、与驱动电机的输出轴传动连接的传动轴、以及多组传动组件；每组传动组件对应一根空心轴，所述传动组件包括套在传动轴上的主动轮、套在对应空心轴尾部的从动轮、以及传动带；所述主动轮和从动轮通过传动带传动连接。
N根空心轴对应的传动组件的传动比依次递减。
所述空气压缩室的进气口处设有过滤网。
所述空气压缩装置还包括机架，所述轴壳、驱动电机、以及空气压缩室均设置在机架上，所述轴壳呈圆筒状。
有益效果：
与现有技术相比，本发明提供的空气压缩装置通过将多根空心轴相互套接，驱动装置驱动多根空心轴上的风叶同步转动且转速依次递增，使得将气流吸入空气压缩室后逐级压缩，最后压缩气体从空气压缩室的出气口排出。由于空心轴之间可相对运动，使设置在相邻空心轴之间的轴承的转速相同，即使空心轴上的风叶在超高速转动，轴承依然在承受低速转动，从而使轴承不会因高速转动而发热变形，造成卡死损坏，保持良好的工况，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明提供的空气压缩装置的结构示意图。
图2为本发明提供的空气压缩装置中，空心轴的套接示意图。
主要元件符号说明：1-空气压缩室、2-轴壳、31-第一根空心轴、32-第二根空心轴、33-第三根空心轴、4-驱动装置、11-进气口、12-出气口、5-轴承、61-第一风叶、62-第二风叶、63-第三风叶、71-第一压缩腔、72-第二压缩腔、73-第三压缩腔、34-轴套、35-叶片、41-主动轮、42-从动轮、43-传动带、44-驱动电机、45-传动轴、8-机架。
具体实施方式
本发明提供一种空气压缩装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种空气压缩装置，图1中箭头指示的方向为气体流动的方向。
请参阅图1，本发明提供一种空气压缩装置，包括空气压缩室1、设置在空气压缩室1外侧的轴壳2、N根直径依次减小且依次套接并可相互转动的空心轴、以及驱动N根空心轴同步转动的驱动装置4；空气压缩室1分别开设有相互连通的进气口11和出气口12，空气压缩室1的横截面面积由进气口11到出气口12逐渐减少，第一根空心轴31通过轴承5与轴壳2转动连接，相邻空心轴之间通过轴承5转动连接；每根空心轴的头端从空气压缩室1的进气口11伸入空气压缩室1的内部且连接有风叶，每根空心轴包括伸入空气压缩室1内部的工作段和设置在空气压缩室1外部的传动段，N根空心轴的工作段长度依次增长且朝空气压缩室1的出气口12方向靠近，第N根空心轴的头端最靠近空气压缩室1的出气口12；N根空心轴的转速依次递增，第N根空心轴的转速最高；所述风叶用于带动气流往空气压缩室1的出气口12方向前进，所述N为大于或等于3的整数。
为了便于阐述工作原理，本实施例中N＝3，第一根空心轴31为最外侧的空心轴，第一根空心轴31上的风叶位于空气压缩室1的进气口11处，将第一根空心轴31上的风叶定义为第一风叶61，将第二根空心轴32上的风叶定义为第二风叶62，将第三根空心轴33上的风叶定义为第三风叶63；将第一风叶61与第二风叶62之间的区域定义为“第一压缩腔71”，将第二风叶62与第三风叶63之间的区域定义为“第二压缩腔72”，第三风叶63与空气压缩室1的出气口12之间的区域定义为“第三压缩腔73”，由于空气压缩室1的横截面面积由进气口11到出气口12逐渐减少，所以第一压缩腔71的体积大于第二压缩腔72的体积，第二压缩腔72的体积大于第三压缩腔73的体积。
工作时，驱动装置4驱动3根空心轴同步转动且3根空心轴的转速依次递增，假设第一根空心轴31的转速为3600转/分钟，第二根空心轴32的转速为7200转/分钟，第三根空心轴33的转速为10800转/分钟；空气压缩室1外部的气体通过第一风叶61吸入第一压缩腔71中，由于第二风叶62的转速高于第一风叶61的转速，使第二风叶62处的压强低于第一风叶61处的压强，从而将气体推入第二压缩腔72中实现压缩，然后由于第三风叶63的转速高于第二风叶62的转速，使第三风叶63处的压强低于第二风叶62处的压强，从而将气体推入第三压缩腔73中实现进一步压缩，最后压缩气体从空气压缩室1的出气口12排出。可以理解的是，轴壳2是固定静止的，第一根空心轴31相对轴壳2的运动转速为3600转/分钟，即设置在轴壳2与第一根空心轴31之间的轴承5承受3600转/分钟的转速；由于第二根空心轴32相对第一根空心轴31的运动转速为3600转/分钟(第二根空心轴32与第一根空心轴31的转速差值)，即设置在第一根空心轴31与第二根空心轴32之间的轴承5承受3600转/分钟的转速；再有第三根空心轴33相对第二根空心轴32的运动转速为3600转/分钟(第三根空心轴33与第二根空心轴32的转速差值)，即设置在第二根空心轴32与第三根空心轴33之间的轴承5承受3600转/分钟的转速；由此可见，每个轴承5的转速相同，即使第三风叶63的超高速转动，其转速超过10000转/分钟，但轴承5依然承受低速转动，轴承5不会因高速转动而发热变形，造成卡死损坏，保持良好的工况，使用寿命长。
具体的，所述空气压缩室1呈截头圆锥状，空气压缩室1沿横向逐渐收缩，所述进气口11和出气口12分别开设在空气压缩室1的两端，进气口11的直径大于出气口12的直径，即进气口11设置在空气压缩室1的大径端，出气口12设置在空气压缩室1的小径端。
进一步的，为了使各个风叶与截头圆锥状的空气压缩室1的内壁相适配，N根空心轴上的风叶直径依次减少，第N根空心轴上的风叶直径最小；每个风叶的外圆周与空气压缩室1内壁之间的距离相等，结构紧凑，气流汇聚性能好。
优选的，所述风叶包括一个轴套34、多个固定在轴套34外壁上的叶片35，所述轴套34套在对应的空心轴上并与该空心轴固定连接(如通过锁紧螺钉锁紧)。这样设置便于风叶和空心轴之间的可拆卸连接，即使风叶发生损坏，也便于更换。
优选的，每相邻两风叶之间的轴向距离相等，通过这样设置，保证空气压缩室1中压缩腔的空间逐渐递减，气体能够被平稳且均匀地压缩，减少设备发出的噪声。
优选的，N根空心轴的传动段长度沿远离空气压缩室1的方向依次增长，第N根空心轴的传动段最长，通过这样设置，使得每根空心轴有足够的位置与驱动装置传动连接。
具体的，所述驱动装置4包括驱动电机44、与驱动电机44的输出轴传动连接的传动轴45、以及多组传动组件；每组传动组件对应一根空心轴，所述传动组件包括套在传动轴45上的主动轮41、套在对应空心轴尾部的从动轮42、以及传动带43；所述主动轮41和从动轮42通过传动带43传动连接。此处，主动轮41和从动轮42优选为同步带轮，所述传动带43优选为同步带，具有传动效率高、传动平稳，不会发生打滑的优点。
进一步的，为保证N根空心轴的转速依次递增，第N根空心轴(即最内侧的空心轴)的转速最高，所以N根空心轴对应的传动组件的传动比依次递减，传动比可以理解为主动轮41转速除以从动轮42转速的值，由于每组传动组件的主动轮41都设置在传动轴45上，所以每个主动轮41的转速相同，传动比越小，从动轮42越高，具体可通过调节同步带轮的齿数获取传动比。
优选的，所述空气压缩室的进气口处设有过滤网10，过滤网能够过滤外界空气中的杂物和灰尘，防止杂物和灰尘被吸入空气压缩室中造成空气压缩室的出气口堵塞，保证压缩空气纯净。
优选的，由于轴承5所要承受的转速较低，所以轴承5可选取平面轴承5，平面轴承5可以从市场上直接购置，价格低廉，工况良好。
优选的，所述空气压缩装置还包括机架8，所述轴壳2、驱动电机44以及空气压缩室1均固定设置在机架8上，所述轴壳2呈圆筒状。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空气压缩装置，其特征在于，包括空气压缩室、设置在空气压缩室外侧的轴壳、N根直径依次减小且依次套接并可相互转动的空心轴、以及驱动N根空心轴同步且同向转动的驱动装置；空气压缩室分别开设有相互连通的进气口和出气口，空气压缩室的横截面面积由进气口到出气口逐渐减少，第一根空心轴通过轴承与轴壳转动连接，相邻空心轴之间通过轴承转动连接；每根空心轴的头端从空气压缩室的进气口伸入空气压缩室的内部且连接有风叶，每根空心轴包括伸入空气压缩室内部的工作段和设置在空气压缩室外部的传动段，N根空心轴的工作段长度依次增长且朝空气压缩室的出气口方向靠近，第N根空心轴的头端最靠近空气压缩室的出气口；N根空心轴的转速依次递增，第N根空心轴的转速最高；所述风叶用于带动气流往空气压缩室的出气口方向前进，所述N为大于或等于3的整数。
2.根据权利要求1所述的空气压缩装置，其特征在于，所述空气压缩室呈截头圆锥状，所述进气口和出气口分别开设在空气压缩室的两端，进气口的直径大于出气口的直径。
3.根据权利要求2所述的空气压缩装置，其特征在于，N根空心轴上的风叶直径依次减少，第N根空心轴上的风叶直径最小；每个风叶的外圆周与空气压缩室内壁之间的距离相等。
4.根据权利要求3所述的空气压缩装置，其特征在于，所述风叶包括一个轴套、多个固定在轴套外壁上的叶片，所述轴套套在对应的空心轴上并与该空心轴固定连接。
5.根据权利要求4所述的空气压缩装置，其特征在于，每相邻两风叶之间的轴向距离相等。
6.根据权利要求1所述的空气压缩装置，其特征在于，N根空心轴的传动段长度沿远离空气压缩室的方向依次增长。
7.根据权利要求6所述的空气压缩装置，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机、与驱动电机的输出轴传动连接的传动轴、以及多组传动组件；每组传动组件对应一根空心轴，所述传动组件包括套在传动轴上的主动轮、套在对应空心轴尾部的从动轮、以及传动带；所述主动轮和从动轮通过传动带传动连接。
8.根据权利要求7所述的空气压缩装置，其特征在于，N根空心轴对应的传动组件的传动比依次递减。
9.根据权利要求1所述的空气压缩装置，其特征在于，所述空气压缩室的进气口处设有过滤网。
10.根据权利要求7所述的空气压缩装置，其特征在于，还包括机架，所述轴壳、驱动电机以及空气压缩室均设置在机架上，所述轴壳呈圆筒状。
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