CN113513490A - 一种直连式高转速空压机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直连式高转速空压机，包括风机组件和电机组件，电机组件包括电机轴、位于电机轴两端的第一端盖和第二端盖，风机组件包括蜗壳和位于蜗壳内的叶轮，其特征是，所述蜗壳连接在第一端盖上，叶轮和电机轴固定连接。本发明的好处是集成了电机组件和风机组件，精简了传统空压机中的风机盖板，从而使空压机结构更加紧凑，结构稳定性更高，空压机的制造成本降低；叶轮和电机轴直连，中间传动结构省略，摩阻降低，传动件的磨损量小，传动精度高，因此电机能够采用更高的转速，并且在高转速下也能保证空压机的使用寿命，因此可以直接采用高速电机直驱，使叶轮达到25000转，提高空压机的效率。

Description

一种直连式高转速空压机

技术领域

本申请涉及空压机技术领域，尤其涉及一种直连式高转速空压机。

背景技术

空压机是指采用气体作为介质的压缩机，包括蜗壳和蜗壳内的风叶，风叶通过各种组件连接一驱动电机，现有市面上的空压机转速普遍低于3000转每秒。现有技术中的离心式空压机将蜗壳和电机分为独立的两个部分，例如，中国专利文献中，授权公告号为CN20824790U于2018年12月23日授权公告的实用新型专利，该申请公开了一种全屏蔽式高速离心空压机，包括循环泵、屏蔽电机和冷却水管，其特征在于：所述循环泵与屏蔽电机一端之间通过法兰连接，且法兰与循环泵及法兰与屏蔽电机之间均设置有O型密封圈，所述冷却水管设置在屏蔽电机外壳上，所述屏蔽电机另一端设置有电连接器，且电连接器通过电连接器安装座与屏蔽电机连接；所述屏蔽电机包括屏蔽套筒、电机轴、转子组件、定子组件和壳体，所述壳体内部设置有屏蔽套筒和定子组件，且屏蔽套筒设置在定子组件内部，所述定子组件与壳体之间设置有间隙，且所述冷却水管内部空腔与所述间隙相通，所述屏蔽套筒内部依次设置有推力盘和转子组件，所述电机轴一端依次穿插推力盘和转子组件设置在屏蔽套筒内部，且所述转子组件与所述定子组件通过屏蔽套筒隔离，所述电机轴末端还设置有径向空气箔片轴承和转速传感器，且转速传感器电连接器信号连接，所述电机轴另一端设置在循环泵内部，所述电机轴为阶梯式结构。

现有技术的不足之处在于：1、屏蔽电机和循环泵之间设置了连接法兰，通过法兰上的密封圈来密封，仍然存在泄露的可能；2、电机轴需要穿过屏蔽电机、法兰和循环泵，在多个位置都需要考虑密封，而且电机轴在振动时和多级结构抵靠，摩阻大，影响使用寿命，因此空压机的转速设置受到较大限制。

发明内容

基于现有技术的上述不足，本发明提供了一种直连式高转速空压机，精简了传统空压机中的风机盖板，从而使空压机结构更加紧凑，结构稳定性更高，空压机的制造成本降低；叶轮和电机轴直连，中间传动结构省略，摩阻降低，传动件的磨损量小，传动精度高，电机能够采用更高的转速，并且在高转速下也能保证空压机的使用寿命，提高空压机的效率。

一种直连式高转速空压机，包括风机组件和电机组件，电机组件包括电机轴、位于电机轴两端的第一端盖和第二端盖，风机组件包括蜗壳和位于蜗壳内的叶轮，其特征是，所述蜗壳连接在第一端盖上，叶轮和电机轴固定连接。

本申请集成了电机组件和风机组件，精简了传统空压机中的风机盖板，从而使空压机结构更加紧凑，结构稳定性更高，空压机的制造成本降低；叶轮和电机轴直连，中间传动结构省略，摩阻降低，传动件的磨损量小，传动精度高，因此电机能够采用更高的转速，并且在高转速下也能保证空压机的使用寿命，因此可以直接采用高速电机直驱，使叶轮达到25000转，提高空压机的效率。

作为优选，电机组件包括电机壳体，第一端盖和第二端盖螺钉固定在电机壳体上，第一端盖上设有配合密闭第一端盖和电机壳体两者连接螺钉的密封件，密封件在对应叶轮的位置上设有密封齿。密封件完成第一端盖和电机壳体上的密封连接，在空压机运行时防止生成涡流，保证空压机高速运转下的稳定性，提高空压机寿命。

作为优选，密封齿呈同心圆状态分布。提供可靠稳定的支撑效果，通过同心圆形式的密封齿，既能实现叶轮背面的支撑，也能提供弹性力，同时密封齿和叶轮的接触面积较小，因此密封齿的使用寿命较长，叶轮高速旋转时不会和叶轮发生过热的干摩擦，保证叶轮强度。

作为优选，密封齿呈螺旋线形状态分布。叶轮在高速转动时，存在部分气流会碰撞密封齿，由于密封齿为螺旋形设置，气流和密封齿的碰撞发生在不同的径向表面，因此会出现不同的时刻变化的振动频率，从而能够防止叶轮出现共振，避免喘振，延长高速运转下空压机的使用寿命。

作为优选，蜗壳连接设有法兰，蜗壳和法兰之间设有型环，型环的一侧和叶轮正面的端部轮廓配合设置，型环采用高分子材料制成。型环采用高分子材料制成，材料密度和强度低于叶轮，因此在叶轮由于突发情况出现震动时能够直接切削到型环与叶轮接触的部分，防止叶轮的碰撞损坏，保证安全性；而由于高分子材料制成的型环的这一特性，型环侧面可以和叶轮轮廓完全配合，在生产阶段将叶轮和型环的间隙控制在0.1毫米范围内，从而使叶轮转动时风道可靠，不会在叶轮和型环的间隙之间形成湍流，保证了叶轮运转的稳定性，从而能够实现空压机的高转速参数的设置，完成高转速直驱电机的成型。

作为优选，型环对应在叶轮的外端设有朝向第一端盖倾斜的收紧面。通过收紧面形成缩口，能够起到聚风效果，提高空压机的空气流速，方便气流从蜗壳内射出。

作为优选，法兰位于蜗壳内的端部外周设有安装槽，型环的一端外周设有配合安装槽的凸环，凸环内周设有配合法兰的倒角，型环设有凸环的一端外侧设有和凸环外周配合的收缩槽，收缩槽的槽底和凸环的外周面重合。通过凸环实现型环和法兰端面的卡接定位，倒角方便凸环装到法兰上，而由于收缩槽的设置，凸环和型环靠近凸环的一端与蜗壳形成了空隙，空隙的设置方便了型环和蜗壳的过盈装配，能够提高型环设置的可靠性。

作为优选，第一端盖上设有配合电机轴的第一轴承组，第一轴承组包括两个对称设置的深沟球轴承；第二端盖上设有配合电机轴的第二轴承，第二轴承的端面和第二端盖之间设有配合的波形弹垫。第一端盖靠近叶轮，为高压端需要承受较大的轴向载荷，通过成对设置的深沟球轴承来完成高压端的载荷承受，保证电机轴的转动稳定性，波形弹垫提供轴向的预紧力，为电机轴通过轴向的推动力，叶轮转动时会给电机轴造成向前的升力，若电机轴初始位置不定的话，在空压机运行时，叶轮会向前移动，出现安全隐患，而通过波形弹垫提供预紧力就能排除这个隐患，保证电机轴位于最前端位置，空压机运行时，电机轴的位置稳定，保证空压机运行的稳定性。

作为优选，第一端盖内设有配合第一轴承的第一轴承座，电机轴的外端从第一轴承座伸出到第一端盖外侧，叶轮的中心轴线上设有配合电机轴的安装孔，安装孔的直径和安装孔所配合电机轴的直径呈过盈配合，叶轮上还设有与安装孔同轴的间隙孔，间隙孔和安装孔形成限位台阶面，限位台阶面和电机轴的端面贴合抵接；叶轮外端设有整流罩，整流罩和电机轴通过连接螺栓连接，间隙孔和连接螺栓间隙配合。间隙孔的设置使电机轴和叶轮之间悬空，减小连接螺栓受到的剪切力，延长连接螺栓的使用寿命；电机轴的端部胀紧连接在台阶面上，形成过盈定位，配合连接螺栓的压紧作用，能够保证电机轴和叶轮连接的可靠性和稳定性，电机轴伸出的长度较短，对叶轮的支撑较为可靠，不会形成过长的悬臂梁，因此能够提高叶轮的稳定性。

作为优选，整流罩朝向叶轮的一端设有向外凸出并伸入到间隙孔内的限位段。限位段和间隙可配合限位，实现连接螺栓的悬空，确保连接螺栓不受径向剪切力，提高叶轮和电机轴连接的稳定性。

本发明的有益之处在于：集成了电机组件和风机组件，精简了传统空压机中的风机盖板，从而使空压机结构更加紧凑，结构稳定性更高，空压机的制造成本降低；叶轮和电机轴直连，中间传动结构省略，摩阻降低，传动件的磨损量小，传动精度高，因此电机能够采用更高的转速，并且在高转速下也能保证空压机的使用寿命，因此可以直接采用高速电机直驱，使叶轮达到25000转，提高空压机的效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中型环的结构示意图。

图3是图1中A处的放大示意图。

图4是本发明中波形弹垫的结构示意图。

图5是本发明所用密封件一种实施例的结构示意图。

图6是本发明所用密封件另一种实施例的结构示意图。

图中：蜗壳1 叶轮2 间隙孔201 型环3 凸环31 收缩槽32 收紧面33 整流罩4 限位段41 连接螺栓5 密封件6 密封齿7 法兰8 电机轴9 电机壳体10 第一端盖11 第二端盖12 第一轴承组13 第二轴承14 波形弹垫15。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的描述。

实施例1，

如图1到5所示，一种直连式高转速空压机，包括风机组件和电机组件，电机组件包括电机轴9、位于电机轴9两端的第一端盖11和第二端盖12，风机组件包括蜗壳1和位于蜗壳1内的叶轮2，所述蜗壳1连接在第一端盖11上，电机组件还包括电机壳体10，电机壳体10内设有定子，电机轴9上设有转子。第一端盖11和第二端盖12螺钉固定在电机壳体10上，第一端盖11上设有配合密闭第一端盖11和电机壳体10两者连接螺钉的密封件6，密封件6在对应叶轮2的位置上设有密封齿7。密封齿7采用高分子材料如尼龙制成，具有一定的弹性和耐磨性。密封齿7呈同心圆状态分布。叶轮2和电机轴9固定连接。第一端盖11上设有配合电机轴9的第一轴承组13，第一轴承组13包括两个对称设置的深沟球轴承；第二端盖12上设有配合电机轴9的第二轴承14，第二轴承14的端面和第二端盖12之间设有配合的波形弹垫15。波形弹垫15的径向横截面形状为直线形，波形弹垫15的周向为波浪形。第一端盖11靠近叶轮2，为高压端需要承受较大的轴向载荷，通过成对设置的深沟球轴承来完成高压端的载荷承受，保证电机轴9的转动稳定性，波形弹垫15提供轴向的预紧力，为电机轴9通过轴向的推动力，叶轮2转动时会给电机轴9造成向前的升力，若电机轴9初始位置不定的话，在空压机运行时，叶轮2会向前移动，出现安全隐患，而通过波形弹垫15提供预紧力就能排除这个隐患，保证电机轴9位于最前端位置，空压机运行时，电机轴9的位置稳定，保证空压机运行的稳定性。第一端盖11内设有配合第一轴承的第一轴承座，电机轴9的外端从第一轴承座伸出到第一端盖11外侧，叶轮2的中心轴线上设有配合电机轴9的安装孔，安装孔的直径和安装孔所配合电机轴9的直径呈过盈配合，叶轮2上还设有与安装孔同轴的间隙孔201，间隙孔201和安装孔形成限位台阶面，限位台阶面和电机轴9的端面贴合抵接；叶轮2外端设有整流罩4，整流罩4和电机轴9通过连接螺栓5连接，间隙孔201和连接螺栓5间隙配合。整流罩4朝向叶轮2的一端设有向外凸出并伸入到间隙孔201内的限位段41。限位段41的形状为圆环形。蜗壳1外端通过螺钉连接设有法兰8，蜗壳1和法兰8之间设有型环3，型环3背侧通过螺钉连接在法兰8上，型环3朝向叶轮2的正侧和叶轮2正面的端部轮廓配合设置，型环3采用高分子材料制成。法兰8位于蜗壳1内的端部外周设有安装槽，型环3的一端外周设有配合安装槽的凸环31，凸环31内周设有配合法兰8的倒角，型环3设有凸环31的一端外侧设有和凸环31外周配合的收缩槽32，收缩槽32的槽底和凸环31的外周面重合。型环3对应在叶轮2的外端设有朝向第一端盖11倾斜的收紧面33。型环3可采用尼龙材质制成，型环3的密度和强度低于叶轮2，因此在叶轮2由于突发情况出现震动时能够直接切削到型环3与叶轮2接触的部分，防止叶轮2的碰撞损坏，保证安全性；而由于高分子材料制成的型环3的这一特性，型环3侧面可以和叶轮2轮廓完全配合，在生产阶段将叶轮2和型环3的间隙控制在0.1毫米范围内，从而使叶轮2转动时风道可靠，不会在叶轮2和型环3的间隙之间形成湍流，保证了叶轮2运转的稳定性，从而能够实现空压机的高转速参数的设置，完成高转速直驱电机的成型。

实施例2，

如图6所示，实施例2与实施例1的不同之处在于：密封齿7呈螺旋线形状态分布。叶轮2在高速转动时，存在部分气流会碰撞密封齿7，由于密封齿7为螺旋形设置，气流和密封齿7的碰撞发生在不同的径向表面，因此会出现不同的时刻变化的振动频率，从而能够防止叶轮2出现共振，避免喘振，延长高速运转下空压机的使用寿命。

本申请集成了电机组件和风机组件，精简了传统空压机中的风机盖板，从而使空压机结构更加紧凑，结构稳定性更高，空压机的制造成本降低；叶轮2和电机轴9直连，电机轴9的形状为阶梯轴形，电机轴9的外端和安装孔过盈配合，电机轴9顶紧安装孔和台阶面，配合整流罩4和连接螺栓5的压紧作用，既缩短了电机轴9的悬臂长度，同时通过间隙孔201来防止连接螺栓5受到剪切作用，提高连接螺栓5的强度，密封件6呈圆环形设置，通过螺钉完成密封件6和第一端盖11的连接，密封件6上的密封齿7能够为叶轮2提供弹性支撑助力，提高叶轮2转动的稳定性，在密封齿7设置为螺旋形时还能避免风机喘振，型环3的设置可以精密规划叶轮2风道，用高速电机直驱风机，中间传动结构省略，摩阻降低，传动件的磨损量小，传动精度高，因此电机能够采用25000转的转速，提高空压机的效率。

Claims (10)

1.一种直连式高转速空压机，包括风机组件和电机组件，电机组件包括电机轴、位于电机轴两端的第一端盖和第二端盖，风机组件包括蜗壳和位于蜗壳内的叶轮，其特征是，所述蜗壳连接在第一端盖上，叶轮和电机轴固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述电机组件包括电机壳体，第一端盖和第二端盖螺钉固定在电机壳体上，第一端盖上设有配合密闭第一端盖和电机壳体两者连接螺钉的密封件，密封件在对应叶轮的位置上设有密封齿。

3.根据权利要求2所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述密封齿呈同心圆状态分布。

4.根据权利要求2所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述密封齿呈螺旋线形状态分布。

5.根据权利要求1所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述蜗壳连接设有法兰，蜗壳和法兰之间设有型环，型环的一侧和叶轮正面的端部轮廓配合设置，型环采用高分子材料制成。

6.根据权利要求5所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述型环对应在叶轮的外端设有朝向第一端盖倾斜的收紧面。

7.根据权利要求5或6所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述法兰位于蜗壳内的端部外周设有安装槽，型环的一端外周设有配合安装槽的凸环，凸环内周设有配合法兰的倒角，型环设有凸环的一端外侧设有和凸环外周配合的收缩槽，收缩槽的槽底和凸环的外周面重合。

8.根据权利要求1所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述第一端盖上设有配合电机轴的第一轴承组，第一轴承组包括两个对称设置的深沟球轴承；第二端盖上设有配合电机轴的第二轴承，第二轴承的端面和第二端盖之间设有配合的波形弹垫。

9.根据权利要求8所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述第一端盖内设有配合第一轴承的第一轴承座，电机轴的外端从第一轴承座伸出到第一端盖外侧，叶轮的中心轴线上设有配合电机轴的安装孔，安装孔的直径和安装孔所配合电机轴的直径呈过盈配合，叶轮上还设有与安装孔同轴的间隙孔，间隙孔和安装孔形成限位台阶面，限位台阶面和电机轴的端面贴合抵接；叶轮外端设有整流罩，整流罩和电机轴通过连接螺栓连接，间隙孔和连接螺栓间隙配合。

10.根据权利要求9所述的一种直连式高转速空压机，其特征是，所述整流罩朝向叶轮的一端设有向外凸出并伸入到间隙孔内的限位段。

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