CN112377427A - 空压机及其内部冷却结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空压机的内部冷却结构，包括引气槽和与引气槽连通的输送通道，其中，引气槽开设于空压机的轮盖，输送通道用于收集引气槽引出的气体并输送至空压机内部的冷却流路。该内部冷却结构中，引气槽开设于空压机的轮盖，实现由轮盖处引气，确保引气温度低且压力适中，并几乎不受空压机压比限制，无论针对低压比还是高压比的空压机，均可满足空压机内部的冷却流路对进气的温度和压力要求，并且无需对引出气体先进行冷却后再引至内部冷却流路，简化结构。本发明还提供一种空压机，其应用上述内部冷却结构，冷却效果好。
Description
技术领域
本发明涉及机械工业技术领域，更具体地说，涉及一种空压机的内部冷却结构，还涉及一种空压机。
背景技术
目前，空压机的内部冷却结构是指在空压机的蜗壳处引出气体并输送至空压机内部的冷却流路的冷空气输送结构，内部冷却结构配合空压机的冷却流路能对空压机的转子、轴承进行冷却。但是，在高压比时，蜗壳处气体温度会超过空压机内部的冷却流路对引气温度的要求，达不到冷却的效果；或需要冷却后引入空压机内部冷却流路，结构复杂。
综上所述，如何改进空压机的内部冷却结构，确保其引气温度满足空压机内部冷却流路的要求，提高冷却效果，并简化结构，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种空压机的内部冷却结构，其引气槽开设于空压机的轮盖，实现由轮盖处引气，确保引气温度低且压力适中，并几乎不受空压机压比限制，无论针对低压比还是高压比的空压机，均可满足空压机内部的冷却流路对进气的温度和压力要求，并且无需对引出气体先进行冷却后再引至内部冷却流路，简化结构。本发明还提供一种空压机，应用上述内部冷却结构，冷却效果好。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种空压机的内部冷却结构，包括引气槽和与所述引气槽连通的输送通道，其中，所述引气槽开设于所述空压机的轮盖，所述输送通道用于收集所述引气槽引出的气体并输送至所述空压机内部的冷却流路。
优选的，上述内部冷却结构中，所述引气槽开设于所述空压机的第一级轮盖。
优选的，上述内部冷却结构中，所述输送通道开设于所述第一级轮盖，包括环状的蜗壳输送通道和弯曲的尾段输送通道；所述蜗壳输送通道的内径沿所述空压机的叶轮的旋转方向逐渐增大；所述蜗壳输送通道的内环壁开设有环形入口，所述环形入口与所述引气槽连通；所述蜗壳输送通道的出口与所述尾段输送通道的入口连通，所述尾段输送通道的出口用于与所述冷却流路连通。
优选的，上述内部冷却结构中，所述引气槽为环形引气槽。
优选的，上述内部冷却结构中，所述引气槽为多个，并且各引气槽沿轮盖的周向间隔分布，各所述引气槽分别与所述环形入口连通；或者所述引气槽为一条。
优选的，上述内部冷却结构中，所述引气槽为周向环槽、周向多段槽，或者轴向槽。
优选的，上述内部冷却结构中，所述输送通道为开设于所述轮盖，并且截面为圆形或截面为矩形的输送通道。
一种空压机，包括内部冷却结构，所述内部冷却结构为上述技术方案中任意一项所述的内部冷却结构。
本发明提供一种空压机的内部冷却结构，包括引气槽和与引气槽连通的输送通道，其中，引气槽开设于空压机的轮盖，输送通道用于收集引气槽引出的气体并输送至空压机内部的冷却流路。
本发明提供的内部冷却结构中，引气槽开设于空压机的轮盖，实现由轮盖处引气，确保引气温度低且压力适中，并几乎不受空压机压比限制，无论针对低压比还是高压比的空压机，均可满足空压机内部的冷却流路对进气的温度和压力要求，并且无需对引出气体先进行冷却后再引至内部冷却流路，简化结构。
本发明还提供一种空压机，其应用上述内部冷却结构，冷却效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的轮盖上引气槽的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的输送通道的结构示意图；
其中，图1-图2中：
引气槽101；输送通道102；蜗壳输送通道121；环形入口1211；尾段输送通道122。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种空压机的内部冷却结构，其引气槽开设于空压机的轮盖，实现由轮盖处引气，确保引气温度低且压力适中，并几乎不受空压机压比限制，无论针对低压比还是高压比的空压机，均可满足空压机内部的冷却流路对进气的温度和压力要求，并且无需对引出气体先进行冷却后再引至内部冷却流路，简化结构。本发明实施例还提供一种空压机，应用上述内部冷却结构，冷却效果好。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，本发明实施例提供一种空压机的内部冷却结构，包括引气槽101和与引气槽101连通的输送通道102，其中，引气槽101开设于空压机的轮盖，输送通道102用于收集引气槽101引出的气体并输送至空压机内部的冷却流路，以对空压机的转子、轴承进行冷却。
本发明实施例提供的内部冷却结构中，引气槽101开设于空压机的轮盖，实现由轮盖处引气，确保引气温度低且压力适中，并几乎不受空压机压比限制，无论针对低压比还是高压比的空压机，均可满足空压机内部的冷却流路对进气的温度和压力要求，并且无需对引出气体先进行冷却后再引至内部冷却流路，简化结构。
优选的，上述内部冷却结构中，引气槽101开设于空压机的第一级轮盖。第一级轮盖处引气的温度较空压机的扩压器、蜗壳或中间管道均要低，而压力适中，容易满足冷却流路对冷却气体的要求。同时，在轮盖引气对空压机的气动性能有利，不仅可以扩稳，而且可以增效。
针对某高压比燃料电池空压机，通过CFD计算的方法，在第一级轮盖开引气槽101引气，在满足空压机对冷却空气流量、温度和压力要求的同时，使第一级压气机叶轮的最高效率点的气动效率提升了4.5个百分点，并使该级设计转速的喘振裕度提升了10％。
上述内部冷却结构中，输送通道102开设于第一级轮盖；如图2所示，输送通道102包括环状的蜗壳输送通道121和弯曲的尾段输送通道122；蜗壳输送通道121的内径沿空压机的叶轮的旋转方向逐渐增大；蜗壳输送通道的内环壁开设有环形入口1211，环形入口1211与引气槽111连通；蜗壳输送通道121的出口与尾段输送通道122的入口连通，尾段输送通道122的出口用于与冷却流路连通。该内部冷却结构，引气槽101可设置为环形引气槽，如图1所示。
当然，上述实施例提供的内部冷却结构中，引气槽101还可设置为多个，并且各引气槽101沿轮盖的周向间隔分布，各引气槽101分别与环形入口1211连通。引气槽101还可设置为一个。
具体的，上述实施例提供的内部冷却结构中，引气槽101可设置为周向环槽、周向多段槽，或者轴向槽，本实施例不做限定。上述实施例提供的内部冷却结构中，输送通道102还可设置为开设置轮盖，并且截面为圆形或截面为矩形的输送通道，本实施例不做限定。
实际进行设计时，可通过理论和计算的方法，在满足引气流量、压力和温度的要求下，确定轮盖上引气槽的轴向位置、槽的宽度、槽的角度等关键参数。
上述内部冷却结构中，输送通道102的出口连接至空压机的内部冷却流路，实现对转子、轴承进行冷却。
本发明实施例提供的内部冷却结构的工作原理如下：从空压机第一级或其他级(一般从第一级)的轮盖开槽引气，用蜗壳状输送通道、圆管或矩形截面管的形式收集气体，并将一定压力和温度的冷却气体引入空压机内部的冷却流路，用于空压机的内部冷却。
该内部冷却结构引气的温度和压力受外界影响较小，且该引气方式容易设计，简单可靠。另外，该引气冷却方式在满足空压机内部冷却要求的同时，还可以大幅提升空压机的气动性能，对于燃料电池空压机的CFD数值计算表明，采用轮盖引气冷却，可使该级的气动效率提升4—5个百分点，喘振裕度也可明显提升。
本发明实施例提供的内部冷却结构由轮盖引气，无需采用在空压机转轴上安装离心或混流式小叶轮的方式使冷却气体在冷却流路内部循环，同时用空压机的冷却水套对该气体进行冷却，能避免产生如下问题：一是额外安装一个叶轮使转子的长度增加，对转子动力学不利；二是小叶轮的间隙大、比转速不在最佳范围，使得其气动效率不高、功耗大；三是冷却效果受冷却水温或水路故障影响较大，可靠性不高；四是受密封泄漏的影响，冷却流量的气动热力计算的精度低，小叶轮气动设计的偏差较大。
本发明实施例还提供一种空压机，包括内部冷却结构，其中，内部冷却结构为上述实施例提供的内部冷却结构。该空压机应用上述实施例提供的内部冷却结构，冷却效果好。当然，本实施例提供的空压机还具有上述实施例提供的有关内部冷却结构的其它效果，在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种空压机的内部冷却结构，其特征在于，包括引气槽和与所述引气槽连通的输送通道，其中，所述引气槽开设于所述空压机的轮盖，所述输送通道用于收集所述引气槽引出的气体并输送至所述空压机内部的冷却流路。
2.根据权利要求1所述的内部冷却结构，其特征在于，所述引气槽开设于所述空压机的第一级轮盖。
3.根据权利要求2所述的内部冷却结构，其特征在于，所述输送通道开设于所述第一级轮盖，包括环状的蜗壳输送通道和弯曲的尾段输送通道；所述蜗壳输送通道的内径沿所述空压机的叶轮的旋转方向逐渐增大；所述蜗壳输送通道的内环壁开设有环形入口，所述环形入口与所述引气槽连通；所述蜗壳输送通道的出口与所述尾段输送通道的入口连通，所述尾段输送通道的出口用于与所述冷却流路连通。
4.根据权利要求3所述的内部冷却结构，其特征在于，所述引气槽为环形引气槽。
5.根据权利要求3所述的内部冷却结构，其特征在于，所述引气槽为多个，并且各引气槽沿轮盖的周向间隔分布，各所述引气槽分别与所述环形入口连通；或者所述引气槽为一个。
6.根据权利要求1所述的内部冷却结构，其特征在于，所述引气槽为周向环槽、周向多段槽，或者轴向槽。
7.根据权利要求1所述的内部冷却结构，其特征在于，所述输送通道为开设于所述轮盖，并且截面为圆形或截面为矩形的输送通道。
8.一种空压机，包括内部冷却结构，其特征在于，所述内部冷却结构为权利要求1-7任意一项所述的内部冷却结构。
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