一种基于空气悬浮轴承的纯无油高速压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域,具体涉及一种基于空气悬浮轴承的纯无油高速压缩机。
背景技术
空气压缩机是一种用以压缩气体的设备,空气压缩机与水泵构造类似,大多数空气压缩机是往复活塞式,旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。空气压缩机的种类有很多,比如:罗茨风机、多级离心鼓风机、单级离心鼓风机等;离心压缩机是通过旋转壳体中的刀片轮而利用其离心力来压缩气体的装置。离心压缩机可以被配置为压缩诸如制冷剂气体的气体。在这种离心压缩机中,当电动机的驱动力传递到叶轮并且叶轮旋转时,气体通过叶轮的旋转力被引入到叶轮中。随着气体由于叶轮而流动,动能增加,动能增加的气体通过扩散器并将动能转换为静态压力,从而增加了压力。以这种方式增加了压力的气体通过蜗壳和与蜗壳依次连通的排出口,然后被排出到离心压缩机的外部。
但是,现有的离心式压缩机在使用过程中普遍存在:电机运行过程中振动大,噪音污染严重;电机长时间运行后发热严重,早上压缩机效率衰减;压缩空气极易被电机中的油液污染,影响压缩空气的使用效率。
发明内容
针对上述存在的技术问题,本发明提供了一种实用、高效的基于空气悬浮轴承的纯无油高速压缩机。
本发明的技术方案为:一种基于空气悬浮轴承的纯无油高速压缩机,包括电机、涡轮、调压组件、冷却组件和控制器;电机包括电机外壳和主轴,电机外壳镂空设置,电机外壳下端活动连接有底座,电机外壳两端活动连接有密封端盖,电机外壳内部两端活动卡接有轴承座,两个轴承座上均活动卡接有径向动压轴承,电机外壳内部活动卡接有定子,主轴活动卡接在电机外壳内部,主轴的两端分别贯穿密封端盖,且分别悬挑在两个径向动压轴承内部,主轴上与径向动压轴承位置对应处均设置有径向动压槽,主轴上活动套设有转子;
涡轮设置有两个,涡轮包括蜗壳和叶轮,两个蜗壳分别活动连接在两个密封端盖上,两个蜗壳上分别设置有进风管和出风管,两个蜗壳内部均设置有环形扩压腔,两个叶轮分别设置在两个蜗壳内部,且分别与主轴的两端活动卡接;
调压组件设置有两个,压组件包括安装座、调压板、旋转套和第一微型电机,两个安装座通过拉杆与分别与两个进风管的开口端固定连接,调压板设置有多个,且均匀分布在两个安装座上,调压板的一端与安装座转动卡接,另一端贯穿进风管,且设置有连接齿轮,两个旋转套分别转动卡接在两个进风管的外壁上,且通过齿牙与各个连接齿轮啮合连接,两个第一微型电机,分别固定设置在两个进风管的外壁上,且分别为两个旋转套提供动力;
冷却组件包括密封套、散热管和第二微型电机,密封套转动卡接在电机外壳外壁上,散热管卡接在密封套的内壁上,密封套上设置有与散热管导通的排气嘴,第二微型电机固定设置在电机外壳上,第二微型电机为密封套提供动力。
控制器分别与第一微型电机和第二微型电机电性连接。
进一步地,径向动压轴承包括外套和内衬体,外套与轴承座活动卡接,内衬体环形设置有3-6个,各个内衬体分别通过阻尼压缩杆与外套的内壁活动连接;由于电机启动时主轴在内衬体围城的环形区域内摆动,通过设置阻尼压缩杆能够缓存主轴与内衬体之间的机械碰撞,同时减小主轴与内衬体碰撞所产生的噪声。
进一步地,轴承座上螺纹连接有与内衬体位置及数量对应的限位杆,电机外壳上设置有与限位杆位置对应的调节孔,通过设置限位杆能够对主轴碰撞内衬体时,内衬体的摆动幅度进行限位调节,提高主轴转动时的安全性和稳定性。
进一步地,主轴两端均设置有止推组件,止推组件包括止推盘和承接盘,止推盘套设在主轴上,止推盘外侧有第一静压槽,承接盘套设在密封端盖内侧,承接盘内侧设置有开槽,开槽两侧均设置有第二静压槽,主轴转动时,止推盘随之转动,利用第一静压槽和第二静压槽之间形成的静压膜辅助主轴在竖直方向上的位置始终保持恒定。
进一步地,止推盘包括第一盘体和第二盘体,第一盘体套设在主轴上,第一盘体周向均匀设置有多个斜板,各个斜板上均设置有第三静压槽,第二盘体通过斜板连接子在第一盘体的外侧,第一静压槽位于第二盘体上,通过设置斜板和第三静压槽,利用第三静压槽和第二静压槽之间形成的静压膜使主轴在水平方向上的位置始终保持恒定。
进一步地,两个密封端盖得内侧均设置有散热槽,密封端盖上设置有与散热槽导通的进液口和排液口,通过设置散热槽,有利于电机外壳内部热量快速排出,保证电机的可靠运行。
进一步地,底座上端设置有槽口,槽口内部水平卡接有两个滑动杆,两个滑动杆的两端分别通过滚轮与槽口的内壁滑动连接,每个滑动杆上均套设有两个阻尼弹簧和一个滑套,滑套位于两个阻尼弹簧之间,两个滑套之间通过弹簧拉杆活动连接,电机外壳通过连接板与两个滑套活动连接,通过设置滑动杆和滑套,使得电机运行过程中能够自由移动,通过设置阻尼弹簧和弹簧拉杆,能够对电机运行过程中产生的振动进行缓冲抵消。
进一步地,两个进风管内部均设置有过滤网,过滤网位于调压板的内侧;通过设置过滤网,一方面能够对进入进风管的空气进行过滤,保证压缩后气体的洁净度,同时避免了外界杂物吸入蜗壳内对涡轮造成损坏,提高装置的运行稳定性。
进一步地,内衬体的内侧设置有耐磨涂层,通过设置耐磨涂层,能够减小主轴与内衬体之间的机械磨损,提高装置的使用寿命。
本发明的工作原理为:使用时,将电机与外部电源连接,电机运行过程中,带动两个叶轮转动,外界空气经过过滤网后进入蜗壳内部,空气在蜗壳内部被压缩后经出风管排出,供下级设备使用;
电机运行初期,主轴与各个内衬体围城的环形区域内摆动,各个阻尼压缩杆对各个内衬体的摆动进行缓存,进入蜗壳内部的空气一部分通过环形扩压腔后严主轴进入电机外壳内部,在径向动压槽的作用下形成动压膜,支撑主轴悬浮各个内衬体中心位置;
同时,止推盘随主轴转动时,第一静压槽和第二静压槽之间形成的静压膜辅助主轴在竖直方向上保持位置恒定,利用第三静压槽和第二静压槽之间形成的静压膜使主轴在水平方向上保持位置恒定;
根据下级设备使用需求,利用控制器控制第一微型电机启动,利用旋转套带动各个调压板上的连接齿轮转动,从而使各个调压板转动,达到调节蜗壳进风量的目的;
通过控制器控制第二微型电机启动,利用密封套带动散热管沿电机外壳转动,达到散热的目的;
电机运行过程中能够沿滑动杆移动,利用阻尼弹簧和弹簧拉杆对电机运行过程中产生的振动进行缓冲抵消。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明结构设计合理,运行稳定可靠,通过设置双涡轮,能够对电机的运行形成平衡效果,进而提高了电机的运行效率,同时也提高了压缩机的空气压缩量,提高经济效益;
本发明通过设置与阻尼弹簧杆连接的内衬体,由于电机启动时主轴在内衬体围城的环形区域内摆动,利用阻尼压缩杆能够缓冲主轴与内衬体之间的机械碰撞,同时减小主轴与内衬体碰撞所产生的噪声;利用限位杆能够对主轴碰撞内衬体时,内衬体的摆动幅度进行限位调节,提高主轴转动时的安全性和稳定性;通过在内衬体上设置耐磨涂层,能够减小主轴与内衬体之间的机械磨损,提高装置的使用寿命;
本发明通过设置止推组件,当主轴转动时止推盘随之转动,利用第一静压槽和第二静压槽之间形成的静压膜辅助主轴在竖直方向上的位置始终保持恒定;通过设置斜板和第三静压槽,利用第三静压槽和第二静压槽之间形成的静压膜使主轴在水平方向上的位置始终保持恒定;
本发明通过在密封端盖上设置散热槽,有利于电机外壳内部热量快速排出,保证电机的可靠运行,通过设置滑动杆和滑套,使得电机运行过程中能够自由移动,通过设置阻尼弹簧和弹簧拉杆,能够对电机运行过程中产生的振动进行缓冲抵消;
本发明通过在蜗壳的进风管内部设置过滤网,一方面能够对进入进风管的空气进行过滤,保证压缩后气体的洁净度,同时避免了外界杂物吸入蜗壳内对涡轮造成损坏,提高装置的运行稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的纵剖图;
图2是本发明的外部结构示意图;
图3是本发明的底座的结构示意图;
图4是本发明图1中A处的放大示意图;
图5是本发明的电机的纵剖图;
图6是本发明的径向动压轴承与轴承座的连接示意图;
图7是本发明的止推盘的结构示意图;
图8是本发明的左视图;
图9是本发明图1中B处的放大示意图;
其中,1-电机、10-电机外壳、100-密封端盖、101-轴承座、11-主轴、110-径向动压槽、12-底座、120-滑动杆、1200-滚轮、121-阻尼弹簧、122-滑套、123-弹簧拉杆、13-径向动压轴承、130-外套、131-内衬体、132-阻尼压缩杆、133-限位杆、14-定子、15-转子、16-止推组件、160-止推盘、1600-第一盘体、1601-第二盘体、1602-斜板、1603-第三静压槽、161-承接盘、162-第一静压槽、163-第二静压槽、2-涡轮、20-蜗壳、200-环形扩压腔、21-叶轮、22-进风管、23-出风管、24-过滤网、3-调压组件、30-安装座、300-拉杆、31-调压板、310-连接齿轮、32-旋转套、33-第一微型电机、4-冷却组件、40-密封套、41-散热管、42-第二微型电机。
具体实施方式
实施例:如图1、3、6所示的一种基于空气悬浮轴承的纯无油高速压缩机,包括电机1、涡轮2、调压组件3、冷却组件4和控制器;电机1包括电机外壳10和主轴11,电机外壳10镂空设置,电机外壳10下端活动连接有底座12,底座12上端设置有槽口,槽口12内部水平卡接有两个滑动杆120,两个滑动杆120的两端分别通过滚轮1200与槽口的内壁滑动连接,每个滑动杆120上均套设有两个阻尼弹簧121和一个滑套122,滑套122位于两个阻尼弹簧121之间,两个滑套122之间通过弹簧拉杆123活动连接,电机外壳10通过连接板与两个滑套122活动连接,通过设置滑动杆120和滑套122,使得电机1运行过程中能够自由移动,通过设置阻尼弹簧121和弹簧拉杆123,能够对电机1运行过程中产生的振动进行缓存抵消;电机外壳10两端活动连接有密封端盖100,电机外壳10内部两端活动卡接有轴承座101,两个轴承座101上均活动卡接有径向动压轴承13,径向动压轴承13包括外套130和内衬体131,外套130与轴承座101活动卡接,内衬体131环形设置有4个,各个内衬体131分别通过阻尼压缩杆132与外套130的内壁活动连接;由于电机启动时主轴11在内衬体131围城的环形区域内摆动,通过设置阻尼压缩杆132能够缓存主轴11与内衬体131之间的机械碰撞,同时减小主轴11与内衬体131碰撞所产生的噪声;轴承座101上螺纹连接有与内衬体131位置及数量对应的限位杆133,电机外壳10上设置有与限位杆133位置对应的调节孔,通过设置限位杆133能够对主轴11碰撞内衬体131时,内衬体131的摆动幅度进行限位调节,提高主轴11转动时的安全性和稳定性;电机外壳10内部活动卡接有定子14,主轴11活动卡接在电机外壳10内部,主轴11的两端分别贯穿密封端盖100,且分别悬挑在两个径向动压轴承13内部,主轴11上与径向动压轴承13位置对应处均设置有径向动压槽110,主轴11上活动套设有转子15;
如图1、2所示,涡轮2设置有两个,涡轮2包括蜗壳20和叶轮21,两个蜗壳20分别活动连接在两个密封端盖100上,两个蜗壳20上分别设置有进风管22和出风管23,两个蜗壳20内部均设置有环形扩压腔200,两个叶轮21分别设置在两个蜗壳20内部,且分别与主轴11的两端活动卡接;
如图1、2、8、9所示,调压组件3设置有两个,压组件3包括安装座30、调压板31、旋转套32和第一微型电机33,两个安装座30通过拉杆300与分别与两个进风管22的开口端固定连接,调压板31设置有多个,且均匀分布在两个安装座30上,调压板31的一端与安装座30转动卡接,另一端贯穿进风管22,且设置有连接齿轮310,两个旋转套32分别转动卡接在两个进风管22的外壁上,且通过齿牙与各个连接齿轮310啮合连接,两个第一微型电机33,分别固定设置在两个进风管22的外壁上,且分别为两个旋转套32提供动力;
如图1、2、5所示,冷却组件4包括密封套40、散热管41和第二微型电机42,密封套40转动卡接在电机外壳10外壁上,散热管41卡接在密封套40的内壁上,密封套40上设置有与散热管41导通的排气嘴,第二微型电机42固定设置在电机外壳10上,第二微型电机42为密封套40提供动力;
如图1所示,控制器分别与第一微型电机33和第二微型电机42电性连接;控制器、第一微型电机33和第二微型电机42均为市售产品。
实施例2:如图1、2、3、4、6、7所示的一种基于空气悬浮轴承的纯无油高速压缩机,包括电机1、涡轮2、调压组件3、冷却组件4和控制器;电机1包括电机外壳10和主轴11,电机外壳10镂空设置,电机外壳10下端活动连接有底座12,底座12上端设置有槽口,槽口12内部水平卡接有两个滑动杆120,两个滑动杆120的两端分别通过滚轮1200与槽口的内壁滑动连接,每个滑动杆120上均套设有两个阻尼弹簧121和一个滑套122,滑套122位于两个阻尼弹簧121之间,两个滑套122之间通过弹簧拉杆123活动连接,电机外壳10通过连接板与两个滑套122活动连接,通过设置滑动杆120和滑套122,使得电机1运行过程中能够自由移动,通过设置阻尼弹簧121和弹簧拉杆123,能够对电机1运行过程中产生的振动进行缓存抵消;电机外壳10两端活动连接有密封端盖100,两个密封端盖100得内侧均设置有散热槽,密封端盖100上设置有与散热槽导通的进液口和排液口,通过设置散热槽,有利于电机外壳10内部热量快速排出,保证电机1的可靠运行;电机外壳10内部两端活动卡接有轴承座101,两个轴承座101上均活动卡接有径向动压轴承13,径向动压轴承13包括外套130和内衬体131,外套130与轴承座101活动卡接,内衬体131环形设置有4个,各个内衬体131分别通过阻尼压缩杆132与外套130的内壁活动连接;由于电机启动时主轴11在内衬体131围城的环形区域内摆动,通过设置阻尼压缩杆132能够缓存主轴11与内衬体131之间的机械碰撞,同时减小主轴11与内衬体131碰撞所产生的噪声;轴承座101上螺纹连接有与内衬体131位置及数量对应的限位杆133,电机外壳10上设置有与限位杆133位置对应的调节孔,通过设置限位杆133能够对主轴11碰撞内衬体131时,内衬体131的摆动幅度进行限位调节,提高主轴11转动时的安全性和稳定性,内衬体131的内侧设置有耐磨涂层,通过设置耐磨涂层,能够减小主轴11与内衬体131之间的机械磨损,提高装置的使用寿命;电机外壳10内部活动卡接有定子14,主轴11活动卡接在电机外壳10内部,主轴11的两端分别贯穿密封端盖100,且分别悬挑在两个径向动压轴承13内部,主轴11上与径向动压轴承13位置对应处均设置有径向动压槽110,主轴11上活动套设有转子15;主轴11两端均设置有止推组件16,止推组件16包括止推盘160和承接盘161,止推盘160套设在主轴11上,止推盘160外侧有第一静压槽162,承接盘161套设在密封端盖100内侧,承接盘161内侧设置有开槽,开槽两侧均设置有第二静压槽163,主轴11转动时,止推盘160随之转动,利用第一静压槽162和第二静压槽163之间形成的静压膜辅助主轴11在竖直方向上的位置始终保持恒定;止推盘160包括第一盘体1600和第二盘体1601,第一盘体1600套设在主轴11上,第一盘体1600周向均匀设置有多个斜板1602,各个斜板1602上均设置有第三静压槽1603,第二盘体1601通过斜板1602连接子在第一盘体1600的外侧,第一静压槽162位于第二盘体1601上,通过设置斜板1602和第三静压槽1603,利用第三静压槽1603和第二静压槽163之间形成的静压膜使主轴11在水平方向上的位置始终保持恒定;
如图1、2所示,涡轮2设置有两个,涡轮2包括蜗壳20和叶轮21,两个蜗壳20分别活动连接在两个密封端盖100上,两个蜗壳20上分别设置有进风管22和出风管23,两个蜗壳20内部均设置有环形扩压腔200,两个叶轮21分别设置在两个蜗壳20内部,且分别与主轴11的两端活动卡接;两个进风管22内部均设置有过滤网24,过滤网24位于调压板31的内侧;通过设置过滤网24,一方面能够对进入进风管22的空气进行过滤,保证压缩后气体的洁净度,同时避免了外界杂物吸入蜗壳20内对涡轮21造成损坏,提高装置的运行稳定性;
如图1、2、8、9所示,调压组件3设置有两个,压组件3包括安装座30、调压板31、旋转套32和第一微型电机33,两个安装座30通过拉杆300与分别与两个进风管22的开口端固定连接,调压板31设置有多个,且均匀分布在两个安装座30上,调压板31的一端与安装座30转动卡接,另一端贯穿进风管22,且设置有连接齿轮310,两个旋转套32分别转动卡接在两个进风管22的外壁上,且通过齿牙与各个连接齿轮310啮合连接,两个第一微型电机33,分别固定设置在两个进风管22的外壁上,且分别为两个旋转套32提供动力;
如图1、2、5所示,冷却组件4包括密封套40、散热管41和第二微型电机42,密封套40转动卡接在电机外壳10外壁上,散热管41卡接在密封套40的内壁上,密封套40上设置有与散热管41导通的排气嘴,第二微型电机42固定设置在电机外壳10上,第二微型电机42为密封套40提供动力;
如图1所示,控制器分别与第一微型电机33和第二微型电机42电性连接。电性连接;控制器、第一微型电机33和第二微型电机42均为市售产品。
本实施例的工作原理为:
使用时,将电机1与外部电源连接,电机1运行过程中,带动两个叶轮21转动,外界空气经过过滤网24后进入蜗壳20内部,空气在蜗壳20内部被压缩后经出风管23排出,供下级设备使用;
电机1运行初期,主轴11与各个内衬体131围城的环形区域内摆动,各个阻尼压缩杆132对各个内衬体131的摆动进行缓存,进入蜗壳20内部的空气一部分通过环形扩压腔200后严主轴11进入电机外壳10内部,在径向动压槽110的作用下形成动压膜,支撑主轴11悬浮各个内衬体131中心位置;
同时,止推盘160随主轴11转动时,第一静压槽162和第二静压槽163之间形成的静压膜辅助主轴11在竖直方向上保持位置恒定,利用第三静压槽1603和第二静压槽163之间形成的静压膜使主轴11在水平方向上保持位置恒定;
根据下级设备使用需求,利用控制器控制第一微型电机33启动,利用旋转套32带动各个调压板31上的连接齿轮310转动,从而使各个调压板31转动,达到调节蜗壳20进风量的目的;
通过控制器控制第二微型电机42启动,利用密封套40带动散热管41沿电机外壳10转动,达到散热的目的;电机1运行过程中能够沿滑动杆120移动,利用阻尼弹簧121和弹簧拉杆123对电机1运行过程中产生的振动进行缓存抵消。