CN114233629A - 一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，涉及压缩机领域，其包括机壳，机壳的一端设置有单向进气阀口，机壳的另一端设置有单向排气阀口，机壳由非磁性材料制成，机壳内设置有磁性液体，机壳内壁与磁性液体间形成有密封容积，机壳外设置有与电源系统及控制系统相连的载流线圈。本申请利用载流线圈产生磁场，通过控制电流的大小控制磁场大小，即输入电流越大，机壳内的磁性液体的体积磁致伸缩应变量就越大，磁性液体的体积越大，从而压缩机壳内空气，机壳内压力达到预定值时，压缩气体从单向排气阀口排出，减小输入电流或关闭电源，磁场强度减小，磁性液体的体积回缩，进气，具有去机械化，减少传动件磨损的效果。
Description
技术领域
本申请涉及压缩机的领域，尤其是涉及一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机。
背景技术
磁性液体又称磁液或磁流体，是由直径为纳米量级（10纳米以下）的磁性固体颗粒、基载液（也叫媒体）以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体，应用于各种苛刻条件的磁性流体密封、减震、医疗器械、声音调节、光显示、磁流体选矿等领域。
螺杆式压缩机已基本取代了活塞式压缩机，周知的，螺杆压缩机包括双螺杆和单螺杆两种。双螺杆压缩机，机壳的两端设有成对角线布置的进气口、排气口，机壳内有一对互相啮合、相反旋向的螺旋形齿的转子，随着转子在机体内的旋转运动，使密封容积由于齿的侵入或脱开而不断发生变化，从而周期性地改变转子每对齿槽间的容积，来达到吸气、压缩和排气的目的。单螺杆压缩机由单螺杆式转子和两个对称布置的平面星轮组成啮合副，装在机壳内，螺槽、机壳气缸内壁和星轮齿构成密封容积，通过电机驱动使螺杆啮合星轮转动，星轮与螺杆之间的啮合间隙在2丝左右（基本小于2丝），进入装设密封腔内星轮部位的气体被输送压缩至需要的压力。
从结构上而言，双螺杆压缩机的阴、阳转子相当于一对齿轮副，阴、阳转子轴需要保持平行位置；单螺杆压缩机的螺杆与星轮属于一对球面蜗杆副，螺杆轴和星轮轴则须保持空间垂直。双螺杆转子负荷比较大，要求选用轴承的精度高，制造成本高。单螺杆压缩机通过单螺杆与两个星轮啮合压缩空气，三者直接接触，导致星轮片与转子之间的磨擦严重，长期使用容易泄露。
针对上述中的相关技术，发明人发现随着近年来磁致伸缩材料商品化生产的长足发展，相关技术中的压缩机传动件多易磨损，泄漏维修频繁，存在可改进之处。
发明内容
为了改善压缩机中传动结构繁多、容易磨损的问题，本申请提供一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机。
本申请提供的一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机采用如下的技术方案：
一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，包括机壳，所述机壳的一端设置有单向进气阀口，所述机壳的另一端设置有单向排气阀口，所述机壳由非磁性材料制成，所述机壳内设置有磁性液体，所述机壳内壁与所述磁性液体间形成有密封容积，所述机壳外设置有与电源系统及控制系统相连的载流线圈。
通过采用上述技术方案，在机壳的一端设置单向进气阀口，另一端设置单向排气阀口，利用连接着电源系统和控制系统的载流线圈产生磁场，通过控制电流的大小控制磁场大小，输入载流线圈的电流越大，产生的磁场越大，机壳内的磁性液体的体积磁致伸缩应变量就越大，即输入电流越大，磁性液体的体积越大，从而压缩机壳内空气。机壳内压力达到预定值时，压缩气体从单向排气阀口排出。减小输入电流或关闭电源，磁场强度减小，磁性液体的体积回缩，进气。方案具有去机械化，减少传动件磨损的效果，工作更加可靠。
可选的，所述磁性液体外设置有柔性封囊，所述柔性封囊的容积随所述磁性液体的体积变化而变化。
通过采用上述技术方案，通过在磁性液体外设置柔性封囊，能够降低磁性液体与待压缩气体直接接触进而污染待压缩气体的风险。
可选的，所述载流线圈包括若干个线圈组，若干个所述线圈组之间通过串联的方式电连接。
通过采用上述技术方案，能够在通电时增大磁场强度。
可选的，若干个所述线圈组同轴设置，所述磁性液体位于所述线圈组的中心处。
通过采用上述技术方案，能够使磁性液体位于产生的磁场的中心，进一步提高磁致伸缩成程度。
可选的，所述单向排气阀口法兰连通有压力阀和排气管道，所述排气管道安装有止回阀。
通过采用上述技术方案，通过止回阀和压力阀的组合使用，能够有效预防气体的倒流。
可选的，所述单向排气阀口法兰连通的所述排气管道内安装有小孔消声器，所述小孔消声器位于所述止回阀之后。
通过采用上述技术方案，工作时，经过压缩行程的气体，依次推开压力阀和止回阀，进入小孔消声器，通过小孔消声器消声，降低装置噪音。
可选的，所述磁性液体采用Tb-Dy-Fe稀土磁致伸缩材料。
通过采用上述技术方案，磁性液体中的磁性固体颗粒采用Tb-Dy-Fe稀土磁致伸缩材料，一方面是磁致伸缩系数大，体积变化相对明显，另一方面它的磁晶各向异性小，易于驱动其磁致伸缩。
可选的，所述柔性封囊采用复合PET薄膜制成。
通过采用上述技术方案，采用复合PET薄膜制成的柔性封囊，机械性能优良，强韧耐久。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
利用连接着电源系统和控制系统的载流线圈产生磁场，通过控制电流的大小控制磁场大小，输入载流线圈的电流越大，产生的磁场越大，机壳内的磁性液体的体积磁致伸缩应变量就越大，即输入电流越大，磁性液体的体积越大，从而压缩机壳内空气，机壳内压力达到预定值时，压缩气体从单向排气阀口排出，减小输入电流或关闭电源，磁场强度减小，磁性液体的体积回缩，进气，具有去机械化，减少传动件磨损的效果；
通过在磁性液体外设置柔性封囊，能够降低磁性液体与待压缩气体直接接触进而污染待压缩气体的风险；
工作时，经过压缩行程的气体，依次推开压力阀和止回阀，进入小孔消声器，通过小孔消声器消声，降低装置噪音。
附图说明
图1是本申请实施例的整体安装示意图；
图2是为展示本申请实施例机壳内部结构的示意图；
图3是为展示本申请实施例单向排气阀口处结构的示意图。
附图标记：1、机壳；2、单向进气阀口；3、单向排气阀口；4、磁性液体；5、载流线圈；6、密封容积；7、柔性封囊；8、线圈组；9、压力阀；10、排气管道；11、止回阀；12、小孔消声器；13、直流可调电源；14、电流传感器。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机。
参照图1和图2，一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机包括由非磁性的压铸铝合金制成的机壳1，机壳1内部中空，机壳1的一端一体成型有单向进气阀口2，机壳1的另一端一体成型有单向排气阀口3，单向排气阀口3法兰连通有压力阀9，压力阀9的另一端法兰连通有排气管道10，排气管道10内安装有小孔消声器12，用以降低工作噪声。
参照图1和图2，机壳1内填充有磁性液体4，磁性液体4采用Tb-Dy-Fe稀土磁致伸缩材料，磁性液体4外包裹有柔性封囊7，柔性封囊7采用复合PET薄膜，柔性封囊7的容积随磁性液体4的体积磁致伸缩变化而变化，柔性封囊7外壁与机壳1内壁间形成有用于压缩作业的密封容积6，机壳1外设置有用于制造磁场的载流线圈5。载流线圈5串联有直流可调电源13和电流传感器14。
工作时，从单向进气阀口2进气，向载流线圈5通电，产生磁场，包裹在柔性封囊7内的磁性液体4在磁场的作用下发生磁致伸缩，电流越大，磁场越强，磁性液体4的磁致伸缩应变量越大，磁性液体4体积变大，柔性封囊7体积随之变大，进而挤压密封容积6内的气体，密封容积6内的压强增大，当压强达到压力阀9预定值时，推动压力阀9打开，压缩空气流向排气管道10，从而完成进气、压缩、排气作业。当电流减小时，磁性液体4的磁致伸缩应变量减小，磁性液体4体积回缩，柔性封囊7体积随之回缩，再次进气，如此往复。
进一步地，参照图2和图3，载流线圈5包括三个同轴设置的线圈组8，三个线圈组8之间通过串联的方式电连接。一个线圈组8的输出端与相邻另一线圈组8的输出端之间串联单刀双掷开关，能够根据生产需求选择使用线圈组8的数量，提高设计的适应性。磁性液体4位于线圈组8的中心处，能够在通等大电流时增大磁场强度，提升磁致伸缩效果。机壳1的单向进气阀口2和单向排气阀口3均法兰连通有止回阀11，其中，单向进气阀口2的止回阀11之前连接空气滤芯，能够过滤杂质，提高装置使用寿命。单向排气阀口3的止回阀11位于压力阀9之后，小孔消声器12之前，压缩机排出的气体依次推开压力阀9和止回阀11，再经小孔消声器12降噪。通过单向进气阀口2的止回阀11，能够预防充入密封容积6的气体倒流到进气管道；通过单向排气阀口3的止回阀11，能够预防排出密封容积6的气体再倒流回密封容积6内。
本申请实施例一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机的实施原理为：通过在机壳1的一端设置单向进气阀口2，另一端设置单向排气阀口3，利用连接着电源系统和控制系统的载流线圈5产生磁场，通过控制电流的大小控制磁场大小，输入载流线圈5的电流越大，产生的磁场越大，机壳1内的磁性液体4的体积磁致伸缩应变量就越大，即输入电流越大，磁性液体4的体积越大，从而压缩机壳1内空气。机壳1内压力达到预定值时，压缩气体从单向排气阀口3排出。减小输入电流或关闭电源，磁场强度减小，磁性液体4的体积回缩，进气。方案具有去机械化，减少传动件磨损的效果，工作更加可靠。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，包括机壳（1），其特征在于：所述机壳（1）的一端设置有单向进气阀口（2），所述机壳（1）的另一端设置有单向排气阀口（3），所述机壳（1）由非磁性材料制成，所述机壳（1）内设置有磁性液体（4），所述机壳（1）内壁与所述磁性液体（4）间形成有密封容积（6），所述机壳（1）外设置有与电源系统及控制系统相连的载流线圈（5）。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，其特征在于：所述磁性液体（4）外设置有柔性封囊（7），所述柔性封囊（7）的容积随所述磁性液体（4）的体积变化而变化。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，其特征在于：所述载流线圈（5）包括若干个线圈组（8），若干个所述线圈组（8）之间通过串联的方式电连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，其特征在于：若干个所述线圈组（8）同轴设置，所述磁性液体（4）位于所述线圈组（8）的中心处。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，其特征在于：所述单向排气阀口（3）法兰连通有压力阀（9）和排气管道（10），所述排气管道（10）安装有止回阀（11）。
6.根据权利要求5所述的一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，其特征在于：所述单向排气阀口（3）法兰连通的所述排气管道（10）内安装有小孔消声器（12），所述小孔消声器（12）位于所述止回阀（11）之后。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，其特征在于：所述磁性液体（4）采用Tb-Dy-Fe稀土磁致伸缩材料。
8.根据权利要求1所述的一种基于磁性液体体积磁致伸缩的压缩机，其特征在于：所述柔性封囊（7）采用复合PET薄膜制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220325 |