CN114439761B - 一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，属于压缩机技术领域。包括机壳组件、设于所述机壳组件内的电机组件、叶轮、用于各个组件冷却的冷却组件以及与各个电气原件电性连接的控制组件，电机组件的主轴外壁套设有推力控制盘，本发明的离心压缩机为双叶轮结构，流量大、轴向力平衡，运行比较平稳，同时，采用空气轴承不会产生摩擦和磨损，也不会由于油污对工件和环境造成污染；通过在二级叶轮与其对应侧的密封盖之间套设有推力控制盘，可平衡因主轴两侧叶轮压力不同而产生的轴向推力，无需使用专用推力轴承，降低了制造成本和维护成本。

Description

一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体是涉及一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机。

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以下问题：多为单叶轮结构，流量小，且采用的滚珠轴承产生油污会污染工件和环境，同时，当主轴产生轴向推力时，需要专门的推力轴承，制造成本和维护成本高，不能根据压缩机的不同速度工况调节进入蜗壳气流流量。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明专利提供了一种运行平稳、可靠性高的双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机。

本发明的技术方案是：一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，包括机壳组件、设于所述机壳组件内的电机组件、叶轮、用于各个组件冷却的冷却组件以及与各个电气原件电性连接的控制组件；

机壳组件包括左右两侧分别设有一级进气口和二级进气口以及底端设有底座的外壳、设于所述外壳内部左右两侧的密封盖、设于所述外壳两侧且位于两个所述密封盖外侧的一级蜗壳和二级蜗壳，所述一级蜗壳的出口与所述二级进气口通过连通管连接；

所述电机组件包括沿水平方向设于外壳内的主轴、设于外壳内壁且对应所述主轴中心位置处的转子、活动套接于主轴外壁的定子、分别设于外壳内左右两侧且位于两个密封盖之间的两个轴承座、卡接于所述轴承座内且套设在主轴外壁的空气轴承，主轴两侧均贯穿对应的密封盖并延伸至一级进气口和二级进气口内；

所述叶轮包括一级叶轮和二级叶轮，所述一级叶轮和二级叶轮分别活动套接在主轴位于一级进气口处和二级进气口处；

主轴外壁且位于二级叶轮与其对应侧的密封盖之间套设有推力控制盘，所述推力控制盘内侧贴附有密封板，所述外壳内壁设有用于卡接所述推力控制盘的环形卡槽，推力控制盘与密封板之间形成平衡腔，所述平衡腔侧壁设有电子压力计以及通过连接管连接的微型空压机。

进一步地，所述环形卡槽内壁与推力控制盘接触处设有缓冲软垫，推力控制盘表面设有多个缓冲分散口，所述缓冲分散口内设有相互交叉的多个横杆，且每个横杆上均匀设有多个分散分支，当气流冲击推力控制盘时，会通过缓冲分散口分散缓冲，同时每个分散分支会对分散后的气流进一步打散，减小气流冲击力，避免气流长期直接冲击推力控制盘，降低其使用寿命。

进一步地，所述底座是由两个安装板相对设置而成，且两个所述安装板之间通过多个减震弹簧柱连接，外壳底端连接有多个减震器，所述减震器底端贯穿位于上端的安装板并延伸至位于下端的安装板处，两个安装板相对侧内壁均设有两两一对的安装槽，所述减震弹簧柱卡接于相对设置的两个安装槽内，通过减震器能够减缓压缩机在运行时的震动，有效的防止了压缩机由于震动带来的轴心偏移的问题，同时，减震弹簧柱压缩时，可带动位于上端的安装板移动，可缓冲压缩机外部位置较低处元件与安装板之间的撞击力，避免磕坏。

进一步地，两两一对的所述安装槽的相对侧设有软硅胶垫片，所述软硅胶垫片为可拆卸设置且其表面套设有保护套，且相对分布的两个软硅胶垫片的高度之和大于减震弹簧柱压缩后达到弹性极限时的高度，通过在相对分布的两个安装槽处设软硅胶垫片，可在减震弹簧柱压缩量过大时进行接触缓冲，避免减震弹簧柱长期压缩超过弹性极限，造成损坏，同时，通过保护套的设置，降低软硅胶垫片损坏风险，降低其使用寿命，由于可拆卸结构的设置，增加更换软硅胶垫片的便捷性。

进一步地，所述一级蜗壳和二级蜗壳内且位于进口处均设有气流调节组件，通过气流调节组件的设置，可调节进入蜗壳内部的进气流量，以满足离心式压缩机不同的速度工况的需求。

进一步地，所述气流调节组件包括水平设于蜗壳内壁的固定挡板、一侧与蜗壳内壁通过扭簧连接且另一侧与所述固定挡板抵接的转动调节挡板，所述固定挡板和转动调节挡板上均匀设有多个调节孔，且每个所述调节孔处设有水平抵接板，所述水平抵接板与调节孔底端通过弹簧连接，当进气流量较小时，直接冲击固定挡板和转动调节挡板上每个调节孔底端的水平抵接板，并使弹簧拉伸，使气流流出，当进气流量较大时，气流在冲击各个水平抵接版的同时，还会压缩扭簧，使转动调节挡板与固定挡板分离，从而增加气流的流速，通过上述两种方式，可调节进入蜗壳内部的进气量，满足使用要求。

进一步地，所述固定挡板上端设有与蜗壳内壁连接的固定加强杆，转动调节挡板底端设有移动加强杆，所述移动加强杆一侧与转动调节挡板底端转动连接，另一侧与蜗壳内壁滑动连接，通过固定加强杆与移动加强杆增加固定挡板与转动调节挡板的稳定性，提高可靠性。

进一步地，所述冷却组件包括设于外壳处的风机、设有外壳内且通过连接管与所述风机连接的冷却盘，所述冷却盘上设有多个喷气嘴，通过风机向机壳组件内通风散热，有助于使压缩机保持良好的性能和延长压缩机的使用寿命。

进一步地，所述冷却组件还包括用于检测温度的温度传感器，通过温度传感器对外壳内部的温度进行检测，避免过高降低电气元件的使用寿命。

上述双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机的工作过程如下：

接通外部电源，通过控制组件启动电机组件，此时，主轴转动，带动一级叶轮和二级叶轮同时高速转动，当一级叶轮转动时，由于离心力的作用，气流经一级进气口、一级叶轮的叶道进入一级蜗壳内，在此过程中，由于一级叶轮对气体做功，使气体获能，气压增大，气流速度降低；

当气流进入一级蜗壳内后，直接冲击位于一级蜗壳内的固定挡板和转动调节挡板底端的水平抵接板，并使弹簧拉伸，使气流流出，当进气流量较大时，气流在冲击各个水平抵接版的同时，还会压缩扭簧，使转动调节挡板与固定挡板分离，使气流通过；

经上述过程后，气流会从一级蜗壳流出，并经连通管、二级进气口进入二级蜗壳，此时，由于二级叶轮转动产生的离心力，使经一级叶轮增压后的气流再次经增压，此时二级叶轮内外两侧的气压差值大，因此，主轴旋转必产生朝向二级进气口方向的轴向推力，此时，通过控制组件启动微型空压机，向平衡腔内充气使其内部压力大于外部气流压力，而推力控制盘两侧会形成一定的压差，因此对推力控制盘产生朝向一级进气口侧的轴向推力，通过如上控制有效平衡了因主轴两侧叶轮压力不同而产生的轴向推力；

当加压后的气流进入二级蜗壳内后，直接冲击位于二级蜗壳内的固定挡板和转动调节挡板底端的水平抵接板，并使弹簧拉伸，使气流流出，当进气流量较大时，气流在冲击各个水平抵接版的同时，还会压缩扭簧，使转动调节挡板与固定挡板分离，使气流通过，最终经出口流出即可。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

相较于现有的离心压缩机，本发明的离心压缩机为双叶轮结构，流量大、轴向力平衡，运行比较平稳，同时，采用空气轴承不会产生摩擦和磨损，也不会由于油污对工件和环境造成污染；

本发明的离心压缩机通过在二级叶轮与其对应侧的密封盖之间套设有推力控制盘，可平衡因主轴两侧叶轮压力不同而产生的轴向推力，无需使用专用推力轴承，降低了制造成本和维护成本。

本发明通过减震器能够减缓压缩机在运行时的震动，有效的防止了压缩机由于震动带来的轴心偏移的问题，同时，减震弹簧柱压缩时，可带动位于上端的安装板移动，可缓冲压缩机外部位置较低处元件与安装板之间的撞击力，避免磕坏。

本发明在一级蜗壳和二级蜗壳内设置气流调节组件，可根据不同的进气流量，使水平抵接板或转动调节挡板在气流的冲击力作用下打开，可调节进入蜗壳内部的进气流量，以满足离心式压缩机不同的速度工况的需求，且不需电气设备调节，节省能源。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的剖视图；

图4是本发明的推力控制盘的结构示意图。

其中，1-机壳组件、10-外壳、100-一级进气口、101-二级进气口、102-底座、1020-安装板、1021-减震弹簧柱、1022-减震器、1023-安装槽、1024-软硅胶垫片、1025-保护套、11-密封盖、12-一级蜗壳、13-二级蜗壳、14-连通管、15-气流调节组件、150-固定挡板、151-转动调节挡板、152-调节孔、153-水平抵接板、154-固定加强杆、155-移动加强杆、2-电机组件、20-主轴、21-转子、22-定子、23-轴承座、24-空气轴承、3-叶轮、30-一级叶轮、31-二级叶轮、4-冷却组件、40-风机、41-冷却盘、410-喷气嘴、42-温度传感器、5-推力控制盘、50-密封板、51-环形卡槽、510-缓冲软垫、52-平衡腔、53-电子压力计、54-微型空压机、55-缓冲分散口、550-横杆、551-分散分支。

实施方式

实施例

如图1所示，一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，包括机壳组件1、设于所述机壳组件1内的电机组件2、叶轮3、用于各个组件冷却的冷却组件4以及与各个电气原件电性连接的控制组件；

如图2所示，机壳组件1包括左右两侧分别设有一级进气口100和二级进气口101以及底端设有底座102的外壳10、设于外壳10内部左右两侧的密封盖11、设于外壳10两侧且位于两个密封盖11外侧的一级蜗壳12和二级蜗壳13，一级蜗壳12的出口与二级进气口101通过连通管14连接；

如图3所示，电机组件2包括沿水平方向设于外壳10内的主轴20、设于外壳10内壁且对应主轴20中心位置处的转子21、活动套接于主轴20外壁的定子22、分别设于外壳10内左右两侧且位于两个密封盖11之间的两个轴承座23、卡接于轴承座23内且套设在主轴20外壁的空气轴承24，主轴20两侧均贯穿对应的密封盖11并延伸至一级进气口100和二级进气口101内；

叶轮3包括一级叶轮30和二级叶轮31，一级叶轮30和二级叶轮31分别活动套接在主轴20位于一级进气口100处和二级进气口101处；

冷却组件4包括设于外壳10处的风机40、设有外壳10内且通过连接管与风机40连接的冷却盘41、温度传感器42，冷却盘41上设有15个喷气嘴410，通过风机40向机壳组件1内通风散热，有助于使压缩机保持良好的性能和延长压缩机的使用寿命；通过温度传感器42对外壳10内部的温度进行检测，避免过高降低电气元件的使用寿命；

如图4所示，主轴20外壁且位于二级叶轮31与其对应侧的密封盖11之间套设有推力控制盘5，推力控制盘5内侧贴附有密封板50，外壳10内壁设有用于卡接推力控制盘5的环形卡槽51，推力控制盘5与密封板50之间形成平衡腔52，平衡腔52侧壁设有电子压力计53以及通过连接管连接的微型空压机54；

环形卡槽51内壁与推力控制盘5接触处设有缓冲软垫510，推力控制盘5表面设有20个缓冲分散口55，缓冲分散口55内设有相互交叉的3个横杆550，且每个横杆550上均匀设有5个分散分支551，当气流冲击推力控制盘5时，会通过缓冲分散口55分散缓冲，同时每个分散分支551会对分散后的气流进一步打散，减小气流冲击力，避免气流长期直接冲击推力控制盘5，降低其使用寿命。

实施例

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图3所示，所述底座102是由两个安装板1020相对设置而成，且两个安装板1020之间通过了两个减震弹簧柱1021连接，外壳10底端连接有两个减震器1022，减震器1022底端贯穿位于上端的安装板1020并延伸至位于下端的安装板1020处，两个安装板1020相对侧内壁均设有两两一对的安装槽1023，减震弹簧柱1021卡接于相对设置的两个安装槽1023内，通过减震器1022能够减缓压缩机在运行时的震动，有效的防止了压缩机由于震动带来的轴心偏移的问题，同时，减震弹簧柱1021压缩时，可带动位于上端的安装板1020移动，可缓冲压缩机外部位置较低处元件与安装板1020之间的撞击力，避免磕坏；

两两一对的安装槽1023的相对侧设有软硅胶垫片1024，软硅胶垫片1024为可拆卸设置且其表面套设有保护套1025，且相对分布的两个软硅胶垫片1024的高度之和大于减震弹簧柱1021压缩后达到弹性极限时的高度，通过在相对分布的两个安装槽1023处设软硅胶垫片1024，可在减震弹簧柱1021压缩量过大时进行接触缓冲，避免减震弹簧柱1021长期压缩超过弹性极限，造成损坏，同时，通过保护套1025的设置，降低软硅胶垫片1024损坏风险，降低其使用寿命，由于可拆卸结构的设置，增加更换软硅胶垫片1024的便捷性。

实施例

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：

如图3所示，一级蜗壳12和二级蜗壳13内且位于进口处均设有气流调节组件15，气流调节组件15包括水平设于蜗壳内壁的固定挡板150、一侧与蜗壳内壁通过扭簧连接且另一侧与固定挡板150抵接的转动调节挡板151，固定挡板150和转动调节挡板151上均匀设有5个调节孔152，且每个调节孔152处设有水平抵接板153，水平抵接板153与调节孔152底端通过弹簧连接，当进气流量较小时，直接冲击固定挡板150和转动调节挡板151上每个调节孔152底端的水平抵接板153，并使弹簧拉伸，使气流流出，当进气流量较大时，气流在冲击各个水平抵接版153的同时，还会压缩扭簧，使转动调节挡板151与固定挡板150分离，从而增加气流的流速，通过上述两种方式，可调节进入蜗壳内部的进气量，以满足离心式压缩机不同的速度工况的需求；

固定挡板150上端设有与蜗壳内壁连接的固定加强杆154，转动调节挡板151底端设有移动加强杆155，移动加强杆155一侧与转动调节挡板151底端转动连接，另一侧与蜗壳内壁滑动连接，通过固定加强杆154与移动加强杆155增加固定挡板150与转动调节挡板151的稳定性，提高可靠性。

上述双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机的工作过程如下：

接通外部电源，通过控制组件启动电机组件2，此时，主轴20转动，带动一级叶轮30和二级叶轮31同时高速转动，当一级叶轮30转动时，由于离心力的作用，气流经一级进气口100、一级叶轮30的叶道进入一级蜗壳12内，在此过程中，由于一级叶轮30对气体做功，使气体获能，气压增大，气流速度降低；

当气流进入一级蜗壳12内后，直接冲击位于一级蜗壳12内的固定挡板150和转动调节挡板151底端的水平抵接板153，并使弹簧拉伸，使气流流出，当进气流量较大时，气流在冲击各个水平抵接版153的同时，还会压缩扭簧，使转动调节挡板151与固定挡板150分离，使气流通过；

经上述过程后，气流会从一级蜗壳12流出，并经连通管14、二级进气口101进入二级蜗壳13，此时，由于二级叶轮31转动产生的离心力，使经一级叶轮30增压后的气流再次经增压，此时二级叶轮31内外两侧的气压差值大，因此，主轴20旋转必产生朝向二级进气口101方向的轴向推力，此时，通过控制组件启动微型空压机54，向平衡腔52内充气使其内部压力大于外部气流压力，而推力控制盘5两侧会形成一定的压差，因此对推力控制盘5产生朝向一级进气口100侧的轴向推力，通过如上控制有效平衡了因主轴20两侧叶轮3压力不同而产生的轴向推力；

当加压后的气流进入二级蜗壳13内后，直接冲击位于二级蜗壳13内的固定挡板150和转动调节挡板151底端的水平抵接板153，并使弹簧拉伸，使气流流出，当进气流量较大时，气流在冲击各个水平抵接版153的同时，还会压缩扭簧，使转动调节挡板151与固定挡板150分离，使气流通过，最终经出口流出即可。

Claims (9)

1.一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，包括机壳组件（1）、设于所述机壳组件（1）内的电机组件（2）、叶轮（3）、用于各个组件冷却的冷却组件（4）以及与各个电气原件电性连接的控制组件；

机壳组件（1）包括左右两侧分别设有一级进气口（100）和二级进气口（101）以及底端设有底座（102）的外壳（10）、设于所述外壳（10）内部左右两侧的密封盖（11）、设于所述外壳（10）两侧且位于两个所述密封盖（11）外侧的一级蜗壳（12）和二级蜗壳（13），所述一级蜗壳（12）的出口与所述二级进气口（101）通过连通管（14）连接，外壳（10）上设有散热风管（103）；

所述电机组件（2）包括沿水平方向设于外壳（10）内的主轴（20）、设于外壳（10）内壁且对应所述主轴（20）中心位置处的转子（21）、活动套接于主轴（20）外壁的定子（22）、分别设于外壳（10）内左右两侧且位于两个密封盖（11）之间的两个轴承座（23）、卡接于所述轴承座（23）内且套设在主轴（20）外壁的空气轴承（24），主轴（20）两侧均贯穿对应的密封盖（11）并延伸至一级进气口（100）和二级进气口（101）内；

所述叶轮（3）包括一级叶轮（30）和二级叶轮（31），所述一级叶轮（30）和二级叶轮（31）分别活动套接在主轴（20）位于一级进气口（100）处和二级进气口（101）处；

主轴（20）外壁且位于二级叶轮（31）与其对应侧的密封盖（11）之间套设有推力控制盘（5），所述推力控制盘（5）内侧贴附有密封板（50），所述外壳（10）内壁设有用于卡接所述推力控制盘（5）的环形卡槽（51），推力控制盘（5）与密封板（50）之间形成平衡腔（52），所述平衡腔（52）侧壁设有电子压力计（53）以及通过连接管连接的微型空压机（54）；

所述环形卡槽（51）内壁与推力控制盘（5）接触处设有缓冲软垫（510），推力控制盘（5）表面设有多个缓冲分散口（55），所述缓冲分散口（55）内设有相互交叉的多个横杆（550），且每个横杆（550）上均匀设有多个分散分支（551）。

2.根据权利要求1所述的一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，所述分散分支（551）与缓冲分散口（55）可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，所述底座（102）是由两个安装板（1020）相对设置而成，且两个所述安装板（1020）之间通过多个减震弹簧柱（1021）连接，外壳（10）底端连接有多个减震器（1022），所述减震器（1022）底端贯穿位于上端的安装板（1020）并延伸至位于下端的安装板（1020）处，两个安装板（1020）相对侧内壁均设有两两一对的安装槽（1023），所述减震弹簧柱（1021）卡接于相对设置的两个安装槽（1023）内。

4.根据权利要求3所述的一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，两两一对的所述安装槽（1023）的相对侧设有软硅胶垫片（1024），所述软硅胶垫片（1024）为可拆卸设置且其表面套设有保护套（1025），且相对分布的两个软硅胶垫片（1024）的高度之和大于减震弹簧柱（1021）压缩后达到弹性极限时的高度。

5.根据权利要求1所述的一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，所述一级蜗壳（12）和二级蜗壳（13）内且位于进口处均设有气流调节组件（15）。

6.根据权利要求5所述的一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，所述气流调节组件（15）包括水平设于蜗壳内壁的固定挡板（150）、一侧与蜗壳内壁通过扭簧连接且另一侧与所述固定挡板（150）抵接的转动调节挡板（151），所述固定挡板（150）和转动调节挡板（151）上均匀设有多个调节孔（152），且每个所述调节孔（152）处设有水平抵接板（153），所述水平抵接板（153）与调节孔（152）底端通过弹簧连接。

7.根据权利要求6所述的一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，所述固定挡板（150）上端设有与蜗壳内壁连接的固定加强杆（154），转动调节挡板（151）底端设有移动加强杆（155），所述移动加强杆（155）一侧与转动调节挡板（151）底端转动连接，另一侧与蜗壳内壁滑动连接。

8.根据权利要求1所述的一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，所述冷却组件（4）包括设于外壳（10）处的风机（40）、设有外壳（10）内且通过连接管与所述风机（40）连接的冷却盘（41），所述冷却盘（41）上设有多个喷气嘴（410）。

9.根据权利要求1所述的一种双叶轮空气悬浮式低压纯无油离心压缩机，其特征在于，所述冷却组件（4）还包括用于检测温度的温度传感器（42）。