CN209483636U - 一种增压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种增压装置，属于机械技术领域。本增压装置包括机壳，机壳内具有自上而下依次设置的上腔、泵腔和下腔，下腔内轴向固定有输入轴，输入轴上端穿过泵腔并位于上腔内，上腔内设有摩擦轮以及轴向固定有输出轴，输出轴和输入轴同轴线设置，摩擦轮至少有两个并沿输出轴周向均布，摩擦轮外圆周面与输出轴外圆周面接触，输入轴通过传动机构带动所有摩擦轮同时转动，输出轴和输入轴之间形成导油通道，导油通道入口位于输入轴处于泵腔部分外侧壁上，导油通道出口位于输出轴外圆周面上，泵腔内设有叶轮，叶轮与输入轴固连，叶轮转动时能在泵腔内产生负压，机壳内还设有储油腔以及连通储油腔和泵腔的进油通道。本增压装置结构较为紧凑。

Description

一种增压装置

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种增压装置。

背景技术

增压器是车用燃料电池阴极供气系统的重要部件，通过对进堆空气进行增压，以提高燃料电池的功率密度和效率。

现有的增压器如中国专利库公开的一种具备行星齿轮机构的高传动比悬浮轴离心增压器【申请号：201410580117.1；申请公布号：CN104454145A】，包括传动单元、风机增压单元和冷却单元，所述传动单元由带轮、行星齿轮机构、摩擦轮组和悬浮主轴共同组成，其中该带轮通过传动带与汽车发动机直接相连并获得驱动；该行星齿轮机构包括共同设置在齿轮箱中的太阳齿轮和三个行星齿轮，太阳齿轮穿过所述齿轮箱，与所述带轮同轴安装并一同转动，所述三个行星齿轮各自通过传动轴120度对称布置在所述太阳齿轮的外围上，且均与所述太阳齿轮保持啮合和随动；该摩擦轮组包括共同设置在密封箱体内的三组摩擦轮，这三组摩擦轮对应于所述行星齿轮各自同轴设置在所述传动轴上，并被分为处于第一相同平面的前摩擦轮和处于第二相同平面的后摩擦轮；该悬浮主轴则在其前后端分别与所述前摩擦轮和后摩擦轮的表面形成接触摩擦，并由三个摩擦轮六个摩擦圈的外径作为支撑点来共同托起所述悬浮主轴，由此带动此悬浮主轴一同转动；此外，所述齿轮箱与所述密封箱体彼此相连成一体，它们保持内腔相通并加注有润滑油；所述风机增压单元包括机壳、开设在该机壳上的轴向进风口和径向出风口，以及设置在该机壳内部的离心叶轮组和轴向叶轮组，其中所述离心叶轮组和所述轴向叶轮组依次固定套合在所述悬浮主轴的尾端，由此在此悬浮主轴的带动下发生旋转，并使得气流从所述轴向进风口加速流向所述径向出风口，从而起到增压功能；所述冷却单元包括齿轮泵和油冷却器，其中该齿轮泵安装在所述齿轮箱中，用于将所述太阳齿轮、行星齿轮、摩擦轮和悬浮主轴旋转导致升温的润滑油泵出至所述油冷却器，该油冷却器则对润滑油执行降温处理，然后返回至所述密封箱体。

上述的增压器各零部件距离较大，结构较为松散，体积较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种增压装置，解决的技术问题是如何提高结构紧凑性。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种增压装置，包括机壳，其特征在于，机壳内具有自上而下依次设置的上腔、泵腔和下腔，且上腔、泵腔和下腔相互隔开，所述的下腔内轴向固定有输入轴，输入轴的上端穿过泵腔并位于上腔内，所述的上腔内设有摩擦轮以及轴向固定有输出轴，输出轴和输入轴同轴线设置，摩擦轮至少有两个并沿输出轴的周向均布，且每个摩擦轮的外圆周面均与输出轴的外圆周面接触，所述的输入轴通过传动机构带动所有摩擦轮同时转动，所述的输出轴和输入轴之间形成导油通道，导油通道的入口位于输入轴处于泵腔部分的外侧壁上，且导油通道的出口位于输出轴上与摩擦轮接触的外圆周面上，所述的泵腔内设有叶轮，叶轮与输入轴固连，且叶轮转动时能在泵腔内产生负压，所述的机壳内还设有储油腔以及连通储油腔和泵腔的进油通道，所述的导油通道的入口位于叶轮下方。

安装时，外部电机与输入轴的下端相连；输出轴的上端伸出机壳并与涡轮叶片相连；储油腔内填充有牵引润滑油。

使用过程如下：外部电机驱动输入轴转动，接着输入轴通过传动机构带动摩擦轮转动，并在摩擦轮和输出轴之间的摩擦力的作用下以带动输出轴以更大的转速转动，使涡流叶片高速转动来提高增压效果，输出轴的转轴与输入轴转轴之比根据摩擦轮和输出轴的直径之比而定；在输入轴转动过程中，会带动叶轮高速转动以在泵体内产生负压，将储油槽内的牵引润滑油吸入到泵腔内，接着牵引润滑油在导油通道引导下送至摩擦轮和输出轴的接触区，使接触区在高压下产生抗剪强度很高的牵引润滑油膜，使其处于弹性流体润滑状态，从而产生很大的牵引力，提高工作稳定性。

在上述的增压装置中，所述的输入轴的上端内具有沿该输入轴的轴向延伸的进油孔，且进油孔的上端和下端分别呈开口状和封闭状，所述的输出轴内具有沿该输出轴的轴向延伸的导油孔，且导油孔的上端和下端分别呈封闭状和开口状，输出轴的下端位于进油孔内，上述的输出轴的侧壁上设有与导油孔连通的排油口，所述的输入轴的侧壁上设有与进油孔连通的进油口，进油孔、导油孔、排油口和进油口组成上述的导油通道，且排油口和进油口分别为导油通道的出口和入口。

在上述的增压装置中，所述的输出轴的下端外径小于进油孔的孔径。即输出轴的外壁和输入轴的内壁之间具有环形间隙，且进油孔通过环形间隙与上腔连通，使部分牵引润滑油进入到上腔内以润滑上腔内的零部件，来提高增压装置的工作稳定性。

在上述的增压装置中，所述的机壳由固定在一起的内壳体和外壳体组成，且内壳体和外壳体均由导热材料制成，所述的储油腔位于外壳体的侧壁内部，所述的上腔、泵腔和下腔均处于内壳体内，所述的内壳体的外壁和外壳体的内壁之间形成冷却水通道，外壳体的侧壁上贯穿设有与冷却水通道的入口连通的进水孔，内壳体的底壁上贯穿设有与冷却水通道的出口连通的出水孔。安装时，通过管件将进水孔和出水孔与供水装置相连，使冷却水在冷却水通道内循环流动，以同时冷却上腔、泵腔和储油腔，来提高本增压装置的工作稳定性。

在上述的增压装置中，所述的冷却水通道呈螺旋形，且冷却水通道沿内壳体的轴向围绕，所述的冷却水通道的上端延伸至上腔外壁，且冷却水通道的下端延伸至下腔外壁。采用上述的设计，有效增加冷却面积，来进一步提高增压装置的工作稳定性。

在上述的增压装置中，所述的储油腔呈圆弧形，储油腔有多个并沿外壳体的周向间隔均布，且所有储油腔均连通，所述的进油通道的入口与其中一个储油腔连通。

在上述的增压装置中，所述的传动机构包括转轴和与输入轴上端固连的支架，每个所述的摩擦轮均通过一根转轴与支架固连。

作为另一种方案，在上述的增压装置中，所述的传动机构包括与输入轴固连接的机架，机架上一体成型有呈柱状的旋转部，旋转部的数量与摩擦轮相同且位置一一对应，每个摩擦轮均与对应的旋转部固连。

在上述的增压装置中，每根转轴上均套设并固定有轴承，位于同一转轴上的轴承有两个且分别处于摩擦轮的上侧和下侧，所述的输出轴的侧壁上一体成型有呈环状的限位部，限位部有两个，处于同一转轴上的两轴承均处于两限位部之间，且处于同一转轴上的两轴承的外圈分别与两限位部相抵。在轴承和限位部的配合下，对输出轴的轴向进行限位，同时在摩擦轮的作用下，又对输出轴的径向进行限位，从而稳定实现输出轴轴向固定、周向转动设置在上腔内。

在上述的增压装置中，所述的摩擦轮的顶部和底部均具有凸出的定位部，且处于同一转轴上的两轴承的内圈分别与对应的两定位部相抵。

与现有技术相比，本增压装置具有以下优点：

1、通过设计上腔、泵腔和下腔自上而下依次设置、导油通道形成在同轴设置的输入轴和输出轴上、叶轮固定在输入轴上等结构，以有效减少各零部件之间的距离，使整个增压装置的结构变的较为紧凑，来降低其体积。

2、输出轴在摩擦轮以及处于摩擦轮两侧的轴承的配合下实现轴向固定、周向转动，以有效减少各部件之间的距离，来进一步提高结构紧凑性。

3、上腔、泵腔和下腔三者组成的腔室、冷却水通道以及储油腔沿机壳的径向分布，以进一步降低各零部件之间的距离，来提高结构紧凑性。

附图说明

图1是本增压装置的等轴侧结构示意图。

图2是本增压装置的立体结构示意图。

图3是本增压装置的剖视结构示意图。

图4是图3中A处的放大结构示意图。

图5是摩擦轮和输出轴的连接结构示意图。

图6是轴承和输出轴的连接结构示意图。

图7输出轴和输入轴的位置结构示意图。

图8是图7的爆炸结构示意图。

图9是外壳体的立体结构示意图。

图10是内壳体的立体结构示意图。

图中，1、机壳；1a、外壳体；1a1、储油腔；1a2、进水孔；1b、内壳体；1b1、上腔；1b2、泵腔；1b3、下腔；1b4、出水孔；1c、进油通道；2、输入轴；3、输出轴；3a、限位部；4、摩擦轮；5、转轴；6、支架；7、轴承；8、导油通道；8a、进油孔；8b、导油孔；8c、排油口；8d、进油口；9、叶轮；10、冷却水通道；11、涡轮壳；12、涡轮叶片。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一

如图1和图3所示，本增压装置包括机壳1，机壳1由固定在一起的内壳体1b和外壳体1a组成，且内壳体1b和外壳体1a均由导热材料制成。导热材料可以为铝合金材料或不锈钢材料。

具体来说，如图3和图7所示，内壳体1b内具有自上而下依次设置的上腔1b1、泵腔1b2和下腔1b3，且上腔1b1、泵腔1b2和下腔1b3相互隔开。其中，下腔1b3内轴向固定有输入轴2，输入轴2的上端穿过泵腔1b2并位于上腔1b1内，且输入轴2通过油封来隔开上腔1b1和泵腔1b2以及下腔1b3和泵腔1b2。上腔1b1内设有摩擦轮4以及轴向固定有输出轴3，输出轴3和输入轴2同轴线设置，摩擦轮4至少有两个并沿输出轴3的周向均布，且每个摩擦轮4的外圆周面均与输出轴3的外圆周面接触。输入轴2通过传动机构带动所有摩擦轮4同时转动。

在本实施例中，如图5所示，优选摩擦轮4的数量为3个；如图4、图5和图6所示，传动机构包括转轴5和与输入轴2上端固连的支架6，每个摩擦轮4均通过一根转轴5与支架6固连；每根转轴5上均套设并固定有轴承7，即此时，轴承7的内圈与转轴5固连，位于同一根转轴5上的轴承7有两个且分别处于摩擦轮4的上侧和下侧。进一步说明，摩擦轮4的顶部和底部均具有凸出的定位部，且处于同一转轴5上的两轴承7的内圈分别与对应的两定位部相抵，以对摩擦轮4的安装起限位作用。输出轴3的侧壁上一体成型有呈环状的限位部3a，限位部3a有两个，处于同一转轴5上的两轴承7均处于两限位部3a之间，且处于同一转轴5上的两轴承7的外圈分别与两限位部3a相抵。在轴承7和限位部3a的配合下，对输出轴3的轴向进行限位，同时在摩擦轮4的作用下，又对输出轴3的径向进行限位，从而稳定实现输出轴3轴向固定、周向转动设置在上腔1b1内。

如图3和图4所示，输出轴3和输入轴2之间形成导油通道8，导油通道8的入口位于输入轴2处于泵腔1b2部分的外侧壁上，且导油通道8的出口位于输出轴3上与摩擦轮4接触的外圆周面上。具体来说，输入轴2的上端内具有沿该输入轴2的轴向延伸的进油孔8a，且进油孔8a的上端和下端分别呈开口状和封闭状。输出轴3内具有沿该输出轴3的轴向延伸的导油孔8b，且导油孔8b的上端和下端分别呈封闭状和开口状。输出轴3的下端位于进油孔8a内，输出轴3的侧壁上设有与导油孔8b连通的排油口8c，输入轴2的侧壁上设有与进油孔8a连通的进油口8d，进油孔8a、导油孔8b、排油口8c和进油口8d组成导油通道8，且排油口8c和进油口8d分别为导油通道8的出口和入口。进一步说明，输出轴3的下端外径小于进油孔8a的孔径。即输出轴3的外壁和输入轴2的内壁之间具有环形间隙，且上腔1b1通过环形间隙与进油孔8a连通，使部分牵引润滑油进入到上腔1b1内以润滑上腔1b1内的零部件，来提高增压装置的工作稳定性。

如图4、图7和图8所示，泵腔1b2内设有叶轮9，叶轮9与输入轴2固连，导油通道8的入口位于叶轮9下方，且叶轮9转动时能在泵腔1b2内产生负压。如图7、图9和图10所示，机壳1内还设有储油腔1a1以及连通储油腔1a1和泵腔1b2的进油通道1c。具体来说，储油腔1a1设置在外壳体1a侧壁内部，优选储油腔1a1呈圆弧形，储油腔1a1有多个并沿外壳体1a的周向间隔均布，且所有储油腔1a1均连通，进油通道1c的入口与其中一个储油腔1a1连通。实际产品中，进油通道1c有两段且分别处于内壳体1b和外壳体1a上。实际使用时，上腔1b1侧壁上还设有回油孔，且回油孔与储油腔1a1连通，使上腔1b1内多余的油液回流至储油腔1a1中。

如图2、图3和图10所示，内壳体1b的外壁和外壳体1a的内壁之间形成冷却水通道10，外壳体1a的侧壁上贯穿设有与冷却水通道10的入口连通的进水孔1a2，内壳体1b的底壁上贯穿设有与冷却水通道10的出口连通的出水孔1b4。安装时，通过管件将进水孔1a2和出水孔1b4与供水装置相连，使冷却水在冷却水通道10内循环流动，以同时冷却上腔1b1、泵腔1b2和储油腔1a1，来提高本增压装置的工作稳定性。进一步说明，冷却水通道10呈螺旋形，且冷却水通道10沿内壳体1b的轴向围绕，冷却水通道10的上端延伸至上腔1b1外壁，且冷却水通道10的下端延伸至下腔1b3外壁。

安装时，外部电机与输入轴2的下端相连；输出轴3的上端伸出机壳1并与涡轮叶片12相连，且涡轮叶片12安装在涡轮壳11内部；储油腔1a1内填充有牵引润滑油。

使用过程如下：外部电机驱动输入轴2转动，接着输入轴2通过传动机构带动摩擦轮4转动，并在摩擦轮4和输出轴3之间的摩擦力的作用下以带动输出轴3以更大的转速转动，使涡流叶片高速转动来提高增压效果，输出轴3的转轴5与输入轴2转轴5之比根据摩擦轮4和输出轴3的直径之比而定；实际产品中，本增压装置可将电机1400的转速提速到15000并输出。当在输入轴2转动过程中，会带动叶轮9高速转动以在泵体内产生负压，将储油槽内的牵引润滑油吸入到泵腔1b2内，接着牵引润滑油在导油通道8引导下送至摩擦轮4和输出轴3的接触区，使接触区在高压下产生抗剪强度很高的牵引润滑油膜，使其处于弹性流体润滑状态，从而产生很大的牵引力，提高工作稳定性。

实施例二

本实施例二同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：传动机构包括与输入轴2固连接的机架，机架上一体成型有呈柱状的旋转部，旋转部的数量与摩擦轮4相同且位置一一对应，每个摩擦轮4均与对应的旋转部固连。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种增压装置，包括机壳(1)，其特征在于，机壳(1)内具有自上而下依次设置的上腔(1b1)、泵腔(1b2)和下腔(1b3)，且上腔(1b1)、泵腔(1b2)和下腔(1b3)相互隔开，所述的下腔(1b3)内轴向固定有输入轴(2)，输入轴(2)的上端穿过泵腔(1b2)并位于上腔(1b1)内，所述的上腔(1b1)内设有摩擦轮(4)以及轴向固定有输出轴(3)，输出轴(3)和输入轴(2)同轴线设置，摩擦轮(4)至少有两个并沿输出轴(3)的周向均布，且每个摩擦轮(4)的外圆周面均与输出轴(3)的外圆周面接触，所述的输入轴(2)通过传动机构带动所有摩擦轮(4)同时转动，所述的输出轴(3)和输入轴(2)之间形成导油通道(8)，导油通道(8)的入口位于输入轴(2)处于泵腔(1b2)部分的外侧壁上，且导油通道(8)的出口位于输出轴(3)上与摩擦轮(4)接触的外圆周面上，所述的泵腔(1b2)内设有叶轮(9)，叶轮(9)与输入轴(2)固连，且叶轮(9)转动时能在泵腔(1b2)内产生负压，所述的机壳(1)内还设有储油腔(1a1)以及连通储油腔(1a1)和泵腔(1b2)的进油通道(1c)，所述的导油通道(8)的入口位于叶轮(9)下方。

2.根据权利要求1所述的增压装置，其特征在于，所述的输入轴(2)的上端内具有沿该输入轴(2)的轴向延伸的进油孔(8a)，且进油孔(8a)的上端和下端分别呈开口状和封闭状，所述的输出轴(3)内具有沿该输出轴(3)的轴向延伸的导油孔(8b)，且导油孔(8b)的上端和下端分别呈封闭状和开口状，输出轴(3)的下端位于进油孔(8a)内，上述的输出轴(3)的侧壁上设有与导油孔(8b)连通的排油口(8c)，所述的输入轴(2)的侧壁上设有与进油孔(8a)连通的进油口(8d)，进油孔(8a)、导油孔(8b)、排油口(8c)和进油口(8d)组成上述的导油通道(8)，且排油口(8c)和进油口(8d)分别为导油通道(8)的出口和入口。

3.根据权利要求2所述的增压装置，其特征在于，所述的输出轴(3)的下端外径小于进油孔(8a)的孔径。

4.根据权利要求1或2或3所述的增压装置，其特征在于，所述的机壳(1)由固定在一起的内壳体(1b)和外壳体(1a)组成，且内壳体(1b)和外壳体(1a)均由导热材料制成，所述的储油腔(1a1)位于外壳体(1a)的侧壁内部，所述的上腔(1b1)、泵腔(1b2)和下腔(1b3)均处于内壳体(1b)内，所述的内壳体(1b)的外壁和外壳体(1a)的内壁之间形成冷却水通道(10)，外壳体(1a)的侧壁上贯穿设有与冷却水通道(10)的入口连通的进水孔(1a2)，内壳体(1b)的底壁上贯穿设有与冷却水通道(10)的出口连通的出水孔(1b4)。

5.根据权利要求4所述的增压装置，其特征在于，所述的冷却水通道(10)呈螺旋形，且冷却水通道(10)沿内壳体(1b)的轴向围绕，所述的冷却水通道(10)的上端延伸至上腔(1b1)外壁，且冷却水通道(10)的下端延伸至下腔(1b3)外壁。

6.根据权利要求1或2或3所述的增压装置，其特征在于，所述的储油腔(1a1)呈圆弧形，储油腔(1a1)有多个并沿外壳体(1a)的周向间隔均布，且所有储油腔(1a1)均连通，所述的进油通道(1c)的入口与其中一个储油腔(1a1)连通。

7.根据权利要求1或2或3所述的增压装置，其特征在于，所述的传动机构包括转轴(5)和与输入轴(2)上端固连的支架(6)，每个所述的摩擦轮(4)均通过一根转轴(5)与支架(6)固连。

8.根据权利要求7所述的增压装置，其特征在于，每根转轴(5)上均套设并固定有轴承(7)，位于同一转轴(5)上的轴承(7)有两个且分别处于摩擦轮(4)的上侧和下侧，所述的输出轴(3)的侧壁上一体成型有呈环状的限位部(3a)，限位部(3a)有两个，处于同一转轴(5)上的两轴承(7)均处于两限位部(3a) 之间，且处于同一转轴(5)上的两轴承(7)的外圈分别与两限位部(3a)相抵。

9.根据权利要求8所述的增压装置，其特征在于，所述的摩擦轮(4)的顶部和底部均具有凸出的定位部，且处于同一转轴(5)上的两轴承(7)的内圈分别与对应的两定位部相抵。