CN114370409B - 一种直连式空压机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直连式空压机，旨在解决现有技术中空压就结构复杂，密封行不强、传动结构复杂的不足，本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：包括：电机组件，为空压机提供动力；所述电机组件包括电机壳体和电机轴，所述电机轴穿设在所述电机壳体内；所述电机轴的两端分别设置有第一端盖和第二端盖；叶轮，与所述电机轴相连接，所述叶轮的圆周方向设置有叶片，所述叶轮通过电机轴的转动带动旋转进而对空气进行离心压缩；导风蜗壳，与所述第一端盖配合将所述叶轮包裹。本申请通过电机组件、叶轮以及导风蜗壳的配合，将传统的空压机中的风机盖板进行精简，使得空压机的结构更加的紧凑，减少了传统传动机构中的摩擦。

Description

一种直连式空压机

技术领域

本发明涉及空压机技术领域，更具体地说，它涉及一种直连式空压机。

背景技术

空气压缩机是指采用气体作为介质的压缩机，通过电机带动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。空压机的转速直接关联其产生的排气压力的大小，因此，为了提高空压机的排气压力，如何提高空压机的转速是一个关键之处。

中国专利公告号CN208294790U，公告日2018年12月28日，实用新型的名称为一种全屏蔽式高速离心空压机，该申请案公开了一种全屏蔽式高速离心空压机，本实用新型公开了一种全屏蔽式高速离心空压机，主要包括循环泵与屏蔽电机，循环泵与屏蔽电机通过法兰连接，并通过O形圈形成可靠密封；整个转子系统由空气动压箔片轴承提供支撑，叶轮前段为推力轴承和径向止推组合轴承，后端采用纯径向轴承。通过内外循环冷却系统进行电机冷却，保证电机稳定运行，该实用新型结构简单，使用安全便捷，通过采用全屏蔽结构、无泄漏、后期维护简单、使用成本低等优点，且通过循环泵应用气浮轴承技术可以实现高转速、适用于体积小、压缩比高的空气压缩场合；但是上述结构存在以下不足： 1、屏蔽电机和循环泵之间通过法兰进行连接，法兰上通过密封圈进行密封，这种密封形式任然存在较大的泄露的可能；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

本发明基于上述技术上的不足，提供了一种直连式空压机，它能精简了传统空压机中的风机盖板，使得空压机的结构更加的紧凑，结构的稳定性能更高；且通过叶轮与电机轴的之间连接传动，使得中间的传动结构省略，减少摩擦阻力，减少了传动件的磨损量，使得空压机能够在高转速下工作时保持使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种直连式空压机，包括：

电机组件，为空压机提供动力；所述电机组件包括电机壳体和电机轴，所述电机轴穿设在所述电机壳体内；所述电机轴的两端分别设置有第一端盖和第二端盖；

叶轮，与所述电机轴相连接，所述叶轮的圆周方向设置有叶片，所述叶轮通过电机轴的转动带动旋转进而对空气进行离心压缩；

导风蜗壳，与所述第一端盖配合将所述叶轮包裹。

本申请通过电机组件、叶轮以及导风蜗壳的配合，将传统的空压机中的风机盖板进行精简，使得空压机的结构更加的紧凑，使得空压机的稳定性能提高，降低了空压机的制造成本；且通过叶轮和电机轴直连，将叶轮与电机轴之间的传动结构进行简化，减小了传统传动机构中的摩擦，传动精度更高，使得电机组件能够采用更高的转速进行运转，使得空压机能够在高转速下能够保证使用寿命；同时由于省去了传统结构中的传动结构，减小了空压机的制造成本。

作为优选，所述叶轮与所述第一端盖之间设置有环状密封盘，所述密封盘与所述第一端盖相连接，所述密封盘上设置有与所述叶轮底部端面相配合的凹槽。

空压机在运转的时候，由于叶轮需要进行高速的转动，使得叶轮与除电机轴以外的零件之间都不能够进行接触，为了防止空气从第一端盖与导风蜗壳之间的缝隙泄露出去，故而设置密封盘，通过密封盘上的凹槽和叶轮端面相配合的凹槽，防止空气从第一端盖与导风蜗壳意见的缝隙泄露出去；保证空压机的工作效率。

作为优选，所述凹槽沿圆周方向上设置有多条密封齿。

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，所述第一端盖包括：

第一端面，与所述电机壳体相配合，圆周方向上设置有可与所述电机壳体的内径相配合的第一凸环；

第二端面，与所述导风蜗壳相配合，圆周方向上设置有第二凸环和第三凸环；

中心凸盘，沿所述第一端盖的轴向方向相所述第一端面和第二端面两端面突出，所述中心凸盘设置有穿孔，所述电机轴穿设在所述穿孔内。

第一端盖为连接电机壳体与叶轮的零件，第一凸环能够与电机壳体的内径相配合，使得安装第一端盖能够更加的方便且使得第一端盖能够更为牢固的安装在电机壳体上；第二凸环的设置能够与密封盘的内环直径相配合使得安装密封盘能够更加的方便；中心凸盘朝向第一端面的一侧则可以方便的安装轴承。

作为优选，所述第一凸环与中心凸盘之间设置有第一加强筋；所述第一端面在所述第一凸环的外圆周方向设置有多个第一凸块和多个第一凹块。

第一加强筋能够提高第一端盖的强度，同时设置第一凸块与第一凹块，使得安装时电机壳体的边缘与第一凸块和第一凹块处的区域相配合，使得在电机组件工作时能够通过第一凹块进行散热，提高电机组件的工作效率以及延长其使用寿命；同时设置第一凸块和第一凹块能够对第一端盖进行散热，延长第一端盖的使用寿命。

作为优选，所述第二凸环与所述中心凸盘之间设置有多个第二加强筋，所述第二凸环与所述第三凸环之间设置有多个第三加强筋；所述第二端面在所述第三凸环的外圆周方向设置有多个第二凹块和第二凸块。

设置第二加强筋和第三加强筋的设置能够提高第一端盖的强度，第二凸块和第二凹块能够提高第一端盖的散热效率，且能够对叶轮进行散热。

作为优选，所述叶片包括多个在叶轮圆周方向均匀设置的叶片单元，所述叶片单元包括第一叶片和第二叶片，所述第一叶片面积小于第二叶片；相邻叶片单元之间的间距大于第一叶片和第二叶片之间的间距。

由于第一叶片与第二叶片之间的距离较小，且由于叶片单元之间的距离较大，使得叶轮在转动时，空气可以在单元叶片之间形成涡轮，涡流的形成使得空气的动能转化成内能，进而提高了空气的温度；且由于通过第一叶片，可以使得第一叶片能够保证空压机产生较大的空气压力下提高一定的空气的温度，对于需要一定温度的工况，我们就采用此种不等间隙的叶轮设计，通过损耗点效率来提升气体温度。

作为优选，所述叶片包括在主干叶片和分流叶片，所述分流叶片设置在所述主干叶片之间。

由于增加了分流叶片，使得叶片之间的间隙之间变得越短，使得叶轮转动时能够更加的稳定，提高叶轮对空气离心压缩的效率；同时可以分担每片叶片所受的风阻，减小单片叶片所受到的阻力，增加叶轮的使用寿命。

作为优选，所述主干叶片和所述分流叶片的叶片前缘为直径1:2的圆弧设置，所述主干叶片与所述分流叶片均采用40~50度的后弯设置；所述主干叶片与所述分流叶片的叶片前边缘为28度至32度倾斜设置；所述主干叶片与所述分流叶片的shroud线的进口为85~90度，出口为80~90度；所述主干叶片与所述分流叶片hub线的进口为7~10度，出口为85~90度。

通过将主干叶片与所述分流叶片的shroud线的进口为85~90度的设置可以减小子午流道的二次流损失，提高空压机的效率；通过将主干叶片与所述分流叶片hub线的进口为7~10度，出口为80~90度的设置可以减小子午流道气壁面的损失，提高空气机的效率；主干叶片与所述分流叶片均采用40~50度后弯设置，可以提高叶轮的做工效率；而将主干叶片与所述分流叶片的叶片前边缘为30度倾斜设置，可以减小叶片背部的应力集中。

所述导流蜗壳在与所述第一端面连接的相对一侧设置连接有一法兰件，所述导流蜗壳内设置有型环，所述型环采用高分子材料制成，所述型环的一侧与所述法兰件相连接，所述型环的另一侧与所述叶轮正面的端部轮廓配合设置。

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。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）精简传统空压机中的风机盖板，使得空压机的机构更加紧凑，结构稳定性能更高，减小空压机制造的成本；（2）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；（3）通过设置叶轮单元，能够将空气的动能转化成空气的内能，在保证空气压力的同时能够提高空气的温度；（4）通过设置主干叶片和分流叶片能够提高空气压缩的稳定性，使得空气压缩的效率更高，延长叶轮的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的爆炸图；

图2是本发明的剖视图；

图3是图2中的局部放大图；

图4是本发明的密封盘的结构图；

图5是本发明的第一端盖中第一端面的结构图；

图6是本发明的第一端盖中第二端面的结构图；

图7是本发明的另一实施例的结构图；

图8是本发明的另一实施例的结构图；

图9图8中的俯视图。

图中：1、电机组件，11、电机壳体，12、电机轴，13、端盖；

2、第一端盖，21、第一端面，211、第一凸环，212、第一加强筋，213、第一凸块，214、第一凹块，22、第二端面，221、第一凸环，222、第二端面，223、第二加强筋，224、第三加强筋，225、第二凹块，226、第二凸块，23、中心凸盘，231、穿孔；

3、叶轮，31、叶片单元，311、第一叶片，312、第二叶片，32、主干叶片，33、分流叶片，34、后边缘角，35、后弯角；

4、导风蜗壳；

5、密封盘，51、凹槽，52、密封齿；

6、法兰件；

7、型环。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：参照图1至图6，一种直连式空压机，包括：

电机组件1，为空压机提供动力；电机组件1包括电机壳体11和电机轴12，电机轴12穿设在电机壳体11内；电机轴12的两端分别设置有第一端盖2和第二端盖13；第一端盖2通过螺栓与电机壳体11连接；

叶轮3，与电机轴12相连接，叶轮3的圆周方向设置有叶片，叶轮3通过电机轴12的转动带动旋转进而对空气进行离心压缩；

导风蜗壳4，与第一端盖2配合将叶轮3包裹。

本申请通过电机组件1、叶轮3以及导风蜗壳4的配合，将传统的空压机中的风机盖板进行精简，使得空压机的结构更加的紧凑，使得空压机的稳定性能提高，降低了空压机的制造成本；且通过叶轮3和电机轴12直连，将叶轮3与电机轴14之间的传动结构进行简化，减小了传统传动机构中的摩擦，传动精度更高，使得电机组件1能够采用更高的转速进行运转，使得空压机能够在高转速下能够保证使用寿命；同时由于省去了传统结构中的传动结构，减小了空压机的制造成本。

叶轮3与第一端盖2之间设置有环状密封盘5，密封盘5与第一端盖2通过螺钉相连接，密封盘5上设置有与叶轮3底部端面相配合的凹槽51。

空压机在运转的时候，由于叶轮3需要进行高速的转动，使得叶轮3与除电机轴12以外的零件之间都不能够进行接触，为了防止空气从第一端盖2与导风蜗壳4之间的缝隙泄露出去，故而设置密封盘5，通过密封盘5上的凹槽51和叶轮3端面相配合的凹槽51，防止空气从第一端盖12与导风蜗壳4意见的缝隙泄露出去；保证空压机的工作效率。

凹槽51沿圆周方向上设置有多条密封齿52。

叶轮3在高速转动时，存在部分气流会碰撞密封齿52，由于密封齿52为螺旋形设置，气流和密封齿52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3出现共振，避免喘振，延长高速运转下空压机的使用寿命。

第一端盖2包括：

第一端面21，与电机壳体11相配合，圆周方向上设置有可与电机壳体11的内径相配合的第一凸环211；

第二端面22，与导风蜗壳4相配合，圆周方向上设置有第二凸环221和第三凸环222；

中心凸盘23，沿第一端盖2的轴向方向相第一端面21和第二端面22两端面突出，中心凸盘23设置有穿孔231，电机轴12穿设在穿孔231内。

第一端盖2为连接电机壳体11与叶轮3的零件，第一凸环211能够与电机壳体11的内径相配合，使得安装第一端盖2能够更加的方便且使得第一端盖2能够更为牢固的安装在电机壳体11上；第二凸环的设置能够与密封盘5的内环直径相配合使得安装密封盘5能够更加的方便；中心凸盘23朝向第一端面2的一侧则可以方便的安装轴承。

第一凸环211与中心凸盘23之间设置有第一加强筋212；第一端面21在第一凸环211的外圆周方向设置有多个第一凸块213和多个第一凹块214。

第一加强筋212能够提高第一端盖2的强度，同时设置第一凸块213与第一凹块214，使得安装时电机壳体11的边缘与第一凸块213和第一凹块214处的区域相配合，使得在电机组件1工作时能够通过第一凹块214进行散热，提高电机组件1的工作效率以及延长其使用寿命；同时设置第一凸块213和第一凹块214能够对第一端盖2进行散热，延长第一端盖2的使用寿命。

第二凸环221与中心凸盘23之间设置有多个第二加强筋223，第二凸环221与第三凸环222之间设置有多个第三加强筋224；第二端面22在第三凸环222的外圆周方向设置有多个第二凹块225和第二凸块226。

设置第二加强筋223和第三加强筋224的设置能够提高第一端盖2的强度，第二凸块226和第二凹块225能够提高第一端盖2的散热效率，且能够对叶轮3进行散热。

导流蜗壳4在与第一端面21连接的相对一侧设置连接有一法兰件6，导流蜗壳4内设置有型环7，型环7采用高分子材料制成，型环7的一侧与法兰件6相连接，型环7的另一侧与叶轮正面的端部轮廓配合设置。

型环采用高分子材料制成，材料密度和强度低于叶轮3，因此在叶轮3由于突发情况出现震动时能够直接切削到型环7与叶轮3接触的部分，防止叶轮3的碰撞损坏，保证安全性；而由于高分子材料制成的型环7的这一特性，型环7侧面可以和叶轮3轮廓完全配合，在生产阶段将叶轮3和型环7的间隙控制在0.1毫米范围内，从而使叶轮3转动时风道可靠，不会在叶轮3和型环7的间隙之间形成湍流，保证了叶轮3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2：参照图7所示，本实施例与实施例1结构基本相同，不同之处在于，叶片包括多个在叶轮3圆周方向均匀设置的叶片单元31，叶片单元31包括第一叶片311和第二叶片312，第一叶片311面积小于第二叶片312；相邻叶片单元31之间的间距大于第一叶片311和第二叶片312之间的间距。

由于第一叶片311与第二叶片312之间的距离较小，且由于相邻的叶片单元31之间的距离较大，使得叶轮3在转动时，空气可以在单元叶片31之间形成涡轮，涡流的形成使得空气的动能转化成内能，进而提高了空气的温度；且由于通过第一叶片311，可以使得第一叶片311能够保证空压机产生较大的空气压力下提高一定的空气的温度；对于需要一定温度的工况，我们就采用此种不等间隙的叶轮设计，损耗点效率来提升气体温度。

实施例3：参照图8和图9所示，本实施例与实施例1结构基本相同，不同之处在于，叶片包括在主干叶片32和分流叶片33，分流叶片33设置在主干叶片32之间。

由于增加了分流叶片33，使得叶片之间的间隙之间变得越短，使得叶轮3转动时能够更加的稳定，提高叶轮3对空气离心压缩的效率；同时可以分担每片叶片所受的风阻，减小单片叶片所受到的阻力，增加叶轮3的使用寿命。

所述主干叶片32和所述分流叶片33的叶片前缘为直径1:2的圆弧设置，所述主干叶片32与所述分流叶片33后弯角35均采用 40~50度的设置；所述主干叶片32与所述分流叶片33的叶片后边缘角34为 28~32度倾斜设置；所述主干叶片32与所述分流叶片33的shroud线的进口为 85~90度，出口为 80~90度；所述主干叶片32与所述分流叶片33hub线的进口为7~10度，出口为 85~90度。

在本实施例中，通过将主干叶片32与分流叶片33的shroud线的进口为90度的设置可以减小子午流道的二次流损失，提高空压机的效率；通过将主干叶片32与分流叶片33hub线的进口为9度，出口为90度的设置可以减小子午流道气壁面的损失，提高空气机的效率；主干叶片32与分流叶片33均采用45度后弯设置，可以提高叶轮的做工效率；而将主干叶片32与分流叶片33的叶片后边缘角为30度倾斜设置，可以减小叶片背部的应力集中。

本发明通过精简传统空压机中的风机盖板，使得空压机的机构更加紧凑，结构稳定性能更高，减小空压机制造的成本；叶轮3和电机轴12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；实施例2中的设置叶轮单元31，能够将空气的动能转化成空气的内能，在保证空气压力的同时能够提高空气的温度；通过实施例3中的设置主干叶片32和分流叶片33能够提高空气压缩的稳定性，使得空气压缩的效率更高，延长叶轮的使用寿命。

以上的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种直连式空压机，其特征是，包括：

电机组件（1），为空压机提供动力；所述电机组件（1）包括电机壳体（11）和电机轴（12），所述电机轴（12）穿设在所述电机壳体（11）内；所述电机轴（12）的两端分别设置有第一端盖（2）和第二端盖（13）；

叶轮（3），与所述电机轴（12）相连接，所述叶轮（3）的圆周方向设置有叶片，所述叶轮（3）通过电机轴（12）的转动带动旋转进而对空气进行离心压缩；

导风蜗壳（4），与所述第一端盖（2）配合将所述叶轮（3）包裹；

所述第一端盖（2）包括第一端面（21）、第二端面（22）和中心凸盘（23）；第一端面（21），与所述电机壳体（11）相配合，圆周方向上设置有可与所述电机壳体（11）的内径相配合的第一凸环（211）；第二端面（22）与所述导风蜗壳（4）相配合，圆周方向上设置有第二凸环（221）和第三凸环（222）；中心凸盘（23）沿所述第一端盖（2）的轴向方向向所述第一端面（21）和第二端面（22）两端面突出，所述中心凸盘（23）设置有穿孔（231），所述电机轴（12）穿设在所述穿孔（231）内；

所述第二凸环（221）与所述中心凸盘（23）之间设置有多个第二加强筋（223），所述第二凸环（221）与所述第三凸环（222）之间设置有多个第三加强筋（224）；所述第二端面（22）在所述第三凸环（222）的外圆周方向设置有多个第二凹块（225）和第二凸块（226）。

2.根据权利要求1所述的直连式空压机，其特征是，所述叶轮（3）与所述第一端盖（2）之间设置有环状密封盘（5），所述密封盘（5）与所述第一端盖（2）相连接，所述密封盘（5）上设置有与所述叶轮（3）底部端面相配合的凹槽（51）。

3.根据权利要求2所述的直连式空压机，其特征是，所述凹槽（51）沿圆周方向上设置有多条密封齿（52）。

4.根据权利要求1所述的直连式空压机，其特征是：所述第一凸环（211）与中心凸盘（23）之间设置有第一加强筋（212）；所述第一端面（21）在所述第一凸环（211）的外圆周方向设置有多个第一凸块（213）和多个第一凹块（214）。

5.根据权利要求1所述的直连式空压机，其特征是，所述叶片包括多个在叶轮（3）圆周方向均匀设置的叶片单元（31），所述叶片单元（31）包括第一叶片（311）和第二叶片（312），所述第一叶片（311）面积小于第二叶片（312）；相邻叶片单元（31）之间的间距大于第一叶片（311）和第二叶片（312）之间的间距。

6.根据权利要求1所述的直连式空压机，其特征是，所述叶片包括在主干叶片（32）和分流叶片（33），所述分流叶片（33）设置在所述主干叶片（32）之间。

7.根据权利要求6所述的直连式空压机，其特征是，所述主干叶片（32）和所述分流叶片（33）的叶片前缘为直径1:2的圆弧设置，所述主干叶片（32）与所述分流叶片（33）的后弯角（35）均采用40~50度的后弯设置；所述主干叶片（32）与所述分流叶片（33）的叶片后边缘角（34）均为28度至32度倾斜设置；所述主干叶片（32）与所述分流叶片（33）的shroud线的进口为85~90度，出口为80~90度；所述主干叶片（32）与所述分流叶片（33）hub线的进口为7~10度，出口为85~90度。

8.根据权利要求1所述的直连式空压机，其特征是，所述导风蜗壳（4）在与所述第一端面（21）连接的相对一侧设置连接有一法兰件（6），所述导风蜗壳（4）内设置有型环（7），所述型环（7）采用高分子材料制成；所述型环（7）的一侧与所述法兰件（6）相连接，所述型环（7）的另一侧与所述叶轮正面的端部轮廓配合设置。

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