CN113931856A - 一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机。该压缩机包括机壳、前轴承座、后轴承座、电机轴、球轴承、叶轮和蜗壳；电机轴设置有第一通道、径向贯穿的第二通道和轴向的第三通道，第三通道位于电机轴外壁并且穿过球轴承内圈内侧；机壳设置有径向贯穿并且与外部相连通的第四通道、第五通道和第七通道，第一通道、第二通道、第三通道和第四通道相连通形成内圈散热通道；电机轴外壁还固定设置有用于径向鼓风的风扇叶片，风扇叶片位于第七通道内；前轴承座和后轴承座都设置有第六通道，第六通道穿过球轴承外圈外侧；第五通道、第六通道和第七通道相连通形成外圈散热通道。该压缩机提升了球轴承散热效果和使用寿命。

Description

一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机。

背景技术

气体压缩机是把机械能转换为气体压力能的一种动力装置，常用于风动工具提供气体动力。在石油化工、钻采、冶金等行业也常用于压送氧、氢、氨、天然气、焦炉煤气、惰性气体等介质。

中国实用新型专利申请（公开号CN203906300U，公开日：20141029）公开了一种自冷却双油箱罗茨鼓风机，包括缸体、设于缸体两侧的左端盖和右端盖、设在左端盖上的主油箱、设在右端盖上的副油箱、主动叶轮轴、从动叶轮轴；主动叶轮轴和从动叶轮轴由设在主油箱内齿轮副定位，主动叶轮轴和从动叶轮轴通过双排球轴承和圆柱滚子轴承支承；所述的主动叶轮轴和从动叶轮轴在左端盖端分别环设有油封，主动叶轮轴和从动叶轮轴在右端盖端分别环设有油封，在缸体内的气腔和油封之间设有空气泄压槽；主动叶轮轴穿过副油箱，位于副油箱内的主动叶轮轴和从动叶轮轴上分别设有主动甩油盘和从动甩油盘。本实用新型自冷却双油箱罗茨鼓风机散热性能好，提高了风机的使用寿命。

现有技术存在以下不足：传统的球轴承的散热采用轴承室为轴承外圈散热，对于轴承内圈的散热只能以热传递为主；从而造成球轴承散热效果不明显，使轴承的工况很差，也大大降低了球轴承在压缩机中的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是：针对上述问题，提出设置内圈散热通道和外圈散热通道分别对轴承内圈和轴承外圈进行散热，从而提升球轴承散热效果，提高球轴承在压缩机中使用寿命的一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，该压缩机包括机壳、前轴承座、后轴承座、电机轴、球轴承、叶轮和蜗壳；前轴承座和后轴承座分别固定在机壳前后两端，多个球轴承分别套设在电机轴外壁并且分别位于前轴承座和后轴承座内，叶轮固定在电机轴上并且位于蜗壳的压缩通道内；电机轴设置有轴向分布并且与外部连通的第一通道、径向贯穿的第二通道和轴向的第三通道，第三通道位于电机轴外壁并且穿过球轴承内圈内侧；机壳设置有径向贯穿并且与外部相连通的第四通道、第五通道和第七通道，第一通道、第二通道、第三通道和第四通道相连通形成内圈散热通道；电机轴外壁还固定设置有用于径向鼓风的风扇叶片，风扇叶片位于第七通道内；前轴承座和后轴承座都设置有第六通道，第六通道穿过球轴承外圈外侧；第五通道、第六通道和第七通道相连通形成外圈散热通道。

作为优选，前轴承座和后轴承座都设置有通风环、进风孔和通风槽；通风槽穿过球轴承外圈外侧，通风环与第五通道相连通，并且通风槽通过进风孔与通风环相连通形成第六通道。

作为优选，前轴承座和后轴承座都还设置有密封圈凹槽，密封圈凹槽内设置有O型密封圈，并且多个O型密封圈在径向分别位于前轴承座和机壳之间以及后轴承座和机壳之间。

作为优选，机壳包括电机筒、前端盖和后端盖；前端盖和后端盖分别固定设置在电机筒前后两端，前轴承座和后轴承座分别固定在前端盖和后端盖上；多个第四通道和多个第五通道分别位于前端盖和后端盖上，第七通道位于电机筒上。

作为优选，前端盖和后端盖的材料都为不锈钢。

作为优选，叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，第一叶轮和第二叶轮分别位于电机轴两端；压缩机还设置有整流罩，电机轴两端分别设置有叶轮定位台阶，电机轴外壁设置有外螺纹，整流罩设置有内螺纹；第一叶轮和第二叶轮内侧面分别与相应的叶轮定位台阶外侧面相贴合，两个整流罩内螺纹与电机轴外螺纹相旋合并且分别将第一叶轮和第二叶轮锁紧至电机轴上。

作为优选，两个整流罩内螺纹的旋向相反并且都与电机轴的旋转方向相同。

作为优选，第一叶轮和第二叶轮都为闭式叶轮。

作为优选，叶轮背部设置有加强筋，机壳设置有密封槽，加强筋外圆面与密封槽组成迷宫密封。

作为优选，电机轴外壁固定设置有电机转子，机壳内壁固定嵌设有电机定子；电机转子包括多个轴向相互对齐堆叠的硅钢片、磁钢和碳纤维护套，硅钢片设置有轴向贯穿的磁钢凹槽；磁钢固定嵌设在磁钢凹槽内并且与电机定子的位置相对应，碳纤维护套固定套设在硅钢片外壁，碳纤维护套用于防止内部的硅钢片和磁钢受到损坏。

本发明采用上述技术方案的一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机的优点是：

工作时：1）压缩机通电后带动电机轴转动进而带动叶轮和风扇叶片转动；2）外部空气从第一通道进入并且沿着内圈散热通道流动对球轴承内圈进行散热；3）同时，外部空气在风扇叶片的驱动下从第五通道进入并且沿着外圈散热通道流动对球轴承外圈进行散热完成压缩机的球轴承散热过程。而此种方式中，内圈散热通道中的冷却风经过球轴承的内圈，外圈散热通道中的冷却风经过球轴承的外圈，即球轴承的内圈和外圈都直接受到冷却风的作用；从而避免了球轴承内圈的散热只能以热传递为主不能直接进行散热的情况，提升了球轴承的散热效果和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为内圈散热通道和外圈散热通道的结构示意图。

图3为电机轴的结构示意图。

图4为电机轴在A-A方向的剖视图。

图5、图6为风扇叶片的结构示意图。

图7为前轴承座的结构示意图。

图8为前轴承座在B-B方向的剖视图。

图9为电机筒的结构示意图。

图10为电机筒在D-D方向的剖视图。

图11、图12为前端盖的结构示意图。

图13为前端盖在C-C方向的剖视图。

图14、图15为叶轮的结构示意图。

图16为整流罩的结构示意图。

图17为压缩机转子的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

实施例1

如图1、图2所示的一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，该压缩机包括机壳1、前轴承座2、后轴承座3、电机轴4、球轴承5、叶轮6和蜗壳7；前轴承座2和后轴承座3分别固定在机壳1前后两端，多个球轴承5分别套设在电机轴4外壁并且分别位于前轴承座2和后轴承座3内，叶轮6固定在电机轴4上并且位于蜗壳7的压缩通道内；电机轴4设置有轴向分布并且与外部连通的第一通道41、径向贯穿的第二通道42和轴向的第三通道43，第三通道43位于电机轴4外壁并且穿过球轴承5内圈内侧；机壳1设置有径向贯穿并且与外部相连通的第四通道44、第五通道45和第七通道47，第一通道41、第二通道42、第三通道43和第四通道44相连通形成内圈散热通道；电机轴4外壁还固定设置有用于径向鼓风的风扇叶片8，风扇叶片8位于第七通道47内；前轴承座2和后轴承座3都设置有第六通道46，第六通道46穿过球轴承5外圈外侧；第五通道45、第六通道46和第七通道47相连通形成外圈散热通道。工作时：1）压缩机通电后带动电机轴4转动进而带动叶轮6和风扇叶片8转动；2）外部空气从第一通道41进入并且沿着内圈散热通道流动对球轴承5内圈进行散热；3）同时，外部空气在风扇叶片8的驱动下从第五通道45进入并且沿着外圈散热通道流动对球轴承5外圈进行散热完成压缩机的球轴承5散热过程。而此种方式中，内圈散热通道中的冷却风经过球轴承5的内圈，外圈散热通道中的冷却风经过球轴承5的外圈，即球轴承5的内圈和外圈都直接受到冷却风的作用；从而避免了球轴承5内圈的散热只能以热传递为主不能直接进行散热的情况，提升了球轴承5的散热效果和使用寿命。

如图1、图7、图8所示，前轴承座2和后轴承座3都设置有通风环21、进风孔22和通风槽23；通风槽23穿过球轴承5外圈外侧，通风环21与第五通道45相连通，并且通风槽23通过进风孔22与通风环21相连通形成第六通道46。

前轴承座2和后轴承座3都还设置有密封圈凹槽24，密封圈凹槽24内设置有O型密封圈25，并且多个O型密封圈25在径向分别位于前轴承座2和机壳1之间以及后轴承座3和机壳1之间。O型密封圈能够为前轴承座2和后轴承座3提供较好的阻尼，减小压缩机的振动；同时也使外圈散热通道的风不外泄到压缩机其他位置。

如图1所示，机壳1包括电机筒11、前端盖12和后端盖13；前端盖12和后端盖13分别固定设置在电机筒11前后两端，前轴承座2和后轴承座3分别固定在前端盖12和后端盖13上；多个第四通道44和多个第五通道45分别位于前端盖12和后端盖13上，第七通道47位于电机筒11上。

前端盖12和后端盖13的材料都为不锈钢。不锈钢的导热性能一般，会在叶轮6背部到球轴承5外圈之间形成较大的温度梯度，有利于轴承工作。

叶轮6包括第一叶轮61和第二叶轮62，第一叶轮61和第二叶轮62分别位于电机轴4两端；压缩机还设置有整流罩63，电机轴4两端分别设置有叶轮定位台阶，电机轴4外壁设置有外螺纹，整流罩63设置有内螺纹；第一叶轮61和第二叶轮62内侧面分别与相应的叶轮定位台阶外侧面相贴合，两个整流罩63内螺纹与电机轴4外螺纹相旋合并且分别将第一叶轮61和第二叶轮62锁紧至电机轴4上。两个整流罩63内螺纹的旋向相反并且都与电机轴4的旋转方向相同。第一叶轮61从入口方向看顺时针旋转，为保证整流罩63越转越紧，前端整流罩63内螺纹和前端电机轴4外壁的外螺纹皆为左旋螺纹，前端的风扇叶片8也应为顺时针工作；第二叶轮62从入口方向看逆时针旋转，为保证后端整流罩63越转越紧，后端整流罩63内螺纹和后端电机轴4外壁的外螺纹皆为右旋螺纹，后端的风扇叶片8也应为逆时针工作。并且整流罩63设置有集流型线，外部的冷却风经过集流型线引入内圈散热通道；集流型线在保证空气更好的流入电机轴4的同时，尽可能小的影响压缩机流场效率。

第一叶轮61和第二叶轮62都为闭式叶轮。

如图1、图14、图15所示，叶轮6背部设置有加强筋64以加强叶轮6结构稳定性，使得叶轮6高速旋转时减小变形量，并且加强筋内侧为叶轮动平衡去重面。机壳1设置有密封槽65，加强筋64外圆面与密封槽65组成迷宫密封以减少高温压缩气体泄漏，提高流场效率。

如图1、图17所示，电机轴4外壁固定设置有电机转子91，机壳1内壁固定嵌设有电机定子92；电机转子91包括多个轴向相互对齐堆叠的硅钢片93、磁钢94和碳纤维护套95，硅钢片93设置有轴向贯穿的磁钢凹槽96；磁钢94固定嵌设在磁钢凹槽96内并且与电机定子92的位置相对应，碳纤维护套95固定套设在硅钢片93外壁，碳纤维护套95用于防止内部的硅钢片93和磁钢94受到损坏。

Claims (10)

1.一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，该压缩机包括机壳（1）、前轴承座（2）、后轴承座（3）、电机轴（4）、球轴承（5）、叶轮（6）和蜗壳（7）；前轴承座（2）和后轴承座（3）分别固定在机壳（1）前后两端，多个球轴承（5）分别套设在电机轴（4）外壁并且分别位于前轴承座（2）和后轴承座（3）内，叶轮（6）固定在电机轴（4）上并且位于蜗壳（7）的压缩通道内；电机轴（4）设置有轴向分布并且与外部连通的第一通道（41）、径向贯穿的第二通道（42）和轴向的第三通道（43），第三通道（43）位于电机轴（4）外壁并且穿过球轴承（5）内圈内侧；机壳（1）设置有径向贯穿并且与外部相连通的第四通道（44）、第五通道（45）和第七通道（47），第一通道（41）、第二通道（42）、第三通道（43）和第四通道（44）相连通形成内圈散热通道；电机轴（4）外壁还固定设置有用于径向鼓风的风扇叶片（8），风扇叶片（8）位于第七通道（47）内；前轴承座（2）和后轴承座（3）都设置有第六通道（46），第六通道（46）穿过球轴承（5）外圈外侧；第五通道（45）、第六通道（46）和第七通道（47）相连通形成外圈散热通道。

2.根据权利要求1所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，前轴承座（2）和后轴承座（3）都设置有通风环（21）、进风孔（22）和通风槽（23）；通风槽（23）穿过球轴承（5）外圈外侧，通风环（21）与第五通道（45）相连通，并且通风槽（23）通过进风孔（22）与通风环（21）相连通形成第六通道（46）。

3.根据权利要求1所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，前轴承座（2）和后轴承座（3）都还设置有密封圈凹槽（24），密封圈凹槽（24）内设置有O型密封圈（25），并且多个O型密封圈（25）在径向分别位于前轴承座（2）和机壳（1）之间以及后轴承座（3）和机壳（1）之间。

4.根据权利要求1所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，机壳（1）包括电机筒（11）、前端盖（12）和后端盖（13）；前端盖（12）和后端盖（13）分别固定设置在电机筒（11）前后两端，前轴承座（2）和后轴承座（3）分别固定在前端盖（12）和后端盖（13）上；多个第四通道（44）和多个第五通道（45）分别位于前端盖（12）和后端盖（13）上，第七通道（47）位于电机筒（11）上。

5.根据权利要求4所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，前端盖（12）和后端盖（13）的材料都为不锈钢。

6.根据权利要求1所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，叶轮（6）包括第一叶轮（61）和第二叶轮（62），第一叶轮（61）和第二叶轮（62）分别位于电机轴（4）两端；压缩机还设置有整流罩（63），电机轴（4）两端分别设置有叶轮定位台阶，电机轴（4）外壁设置有外螺纹，整流罩（63）设置有内螺纹；第一叶轮（61）和第二叶轮（62）内侧面分别与相应的叶轮定位台阶外侧面相贴合，两个整流罩（63）内螺纹与电机轴（4）外螺纹相旋合并且分别将第一叶轮（61）和第二叶轮（62）锁紧至电机轴（4）上。

7.根据权利要求6所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，两个整流罩（63）内螺纹的旋向相反并且都与电机轴（4）的旋转方向相同。

8.根据权利要求1所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，第一叶轮（61）和第二叶轮（62）都为闭式叶轮。

9.根据权利要求1所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，叶轮（6）背部设置有加强筋（64），机壳（1）设置有密封槽（65），加强筋（64）外圆面与密封槽（65）组成迷宫密封。

10.根据权利要求1所述一种对球轴承内外圈强制风冷的压缩机，其特征在于，电机轴（4）外壁固定设置有电机转子（91），机壳（1）内壁固定嵌设有电机定子（92）；电机转子（91）包括多个轴向相互对齐堆叠的硅钢片（93）、磁钢（94）和碳纤维护套（95），硅钢片（93）设置有轴向贯穿的磁钢凹槽（96）；磁钢（94）固定嵌设在磁钢凹槽（96）内并且与电机定子（92）的位置相对应，碳纤维护套（95）固定套设在硅钢片（93）外壁，碳纤维护套（95）用于防止内部的硅钢片（93）和磁钢（94）受到损坏。

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