CN218817067U - 一种透平式空压机结构及空压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种透平式空压机结构及空压机，属于空压机技术领域，包括空压机壳体、涡端密封盘、压端密封盘、涡端蜗壳、压端蜗壳、涡端叶轮、压端叶轮、转子及止推盘。转子靠近涡端的一侧设有涡端轴承座，涡端轴承座位于涡端密封盘的内侧，二者之间形成第一安装腔室，止推盘和止推轴承位于第一安装腔室中；或者，转子靠近压端的一侧设有压端轴承座，压端轴承座位于压端密封盘的内侧，二者之间形成第二安装腔室，止推盘和止推轴承位于第二安装腔室中。本实用新型提供的一种透平式空压机结构，提供不同的解决方案，分别能够降低空压机上转轴和转轴上组件上的振动情况，亦或是保证空压机的压缩效率，能够满足不同工况下，透平式空压机的使用需求。

Description

一种透平式空压机结构及空压机

技术领域

本实用新型属于空压机技术领域，更具体地说，是涉及一种透平式空压机结构及空压机。

背景技术

新能源燃料电池汽车是目前汽车发展的方向之一，利用氢气和空气燃烧发生电化学反应，反应生成水，将燃料的化学能直接转换成电能，具有无污染、高效率、适用广、低噪声、室温快速启动、可快速补充能量和具有模块化结构等优点，在燃料电池发动机工作过程中，需要高压、大流量的空气供应，以提高燃料电池发动机的输出功率，因此，一般空气进入发动机之前，需要使用空气压轮机对进气进行增压。

上述描述的空压机为透平式空压机，透平式空压机可将经过过滤处理的外部清洁空气进行压轮，将压轮后的外部清洁空气提供给燃料电池发动机，反应生成的水随同剩余尾气一同排出燃料电池发动机，所排出的尾气压力较高，可被空压机的涡端进一步利用，空压机在运转过程中，空压机壳体内部的涡端叶轮、压端叶轮在转轴上高速旋转，空气压轮机的转轴会产生轴向力，该轴向力从空气压轮机的涡端叶轮指向压端叶轮。空压机在不同工况条件下，对转轴和转轴上组件上的振动，或是对空压机整体的压缩效率有着不同的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种透平式空压机结构，提供不同的解决方案，分别能够降低空压机上转轴和转轴上组件上的振动情况，亦或是保证空压机的压缩效率，能够满足不同工况下，透平式空压机的使用需求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种透平式空压机结构，包括：

空压机壳体，所述空压机壳体的两端分别安装有涡端密封盘和压端密封盘，所述涡端密封盘和所述压端密封盘的外部分别安装有涡端蜗壳和压端蜗壳，所述涡端蜗壳内设有涡端叶轮，所述压端蜗壳内设有压端叶轮，所述空压机壳体内部设有贯穿连接所述涡端密封盘和所述压端密封盘的转子，所述转子上安装有止推盘，所述止推盘的两侧分别固定有止推轴承；

所述转子靠近涡端的一侧设有涡端轴承座，所述涡端轴承座位于所述涡端密封盘的内侧，二者之间形成第一安装腔室，所述止推盘和所述止推轴承位于所述第一安装腔室中；

或者，所述转子靠近压端的一侧设有压端轴承座，所述压端轴承座位于所述压端密封盘的内侧，二者之间形成第二安装腔室，所述止推盘和所述止推轴承位于所述第二安装腔室中。

在一种可能的实现方式中，所述空压机壳体的两端分别设置有内止口和外止口，所述涡端蜗壳和所述压端蜗壳分别通过外止口安装，所述涡端密封盘和所述压端密封盘分别通过所述内止口安装，所述涡端轴承座安装在所述内止口上，且位于所述涡端密封盘的内侧。

在一种可能的实现方式中，所述空压机壳体的两端分别设置有内止口和外止口，所述涡端蜗壳和所述压端蜗壳分别通过外止口安装，所述涡端密封盘和所述压端密封盘分别通过所述内止口安装，所述压端轴承座安装在所述内止口上，且位于所述压端密封盘的内侧。

在一种可能的实现方式中，所述涡端密封盘的内侧面开设有第一安装槽，所述涡端轴承座的外侧面为第一配合平面，所述第一安装槽与所述第一配合平面构成所述第一安装腔室。

在一种可能的实现方式中，所述压端密封盘的内侧面开设有第二安装槽，所述涡端轴承座的外侧面为第二配合平面，所述第二安装槽与所述第二配合平面构成所述第二安装腔室。

在一种可能的实现方式中，所述涡端密封盘的外端面设有与所述涡端叶轮适配的让位凹槽，所述压端密封盘的外端面设有与所述压端叶轮适配的让位凹槽。

在一种可能的实现方式中，所述涡端叶轮和涡端密封盘均为不锈钢材质，所述压端叶轮为铝材质。

本实用新型提供的一种透平式空压机结构的有益效果在于：与现有技术相比，空压机壳体的两端分别安装涡端密封盘和压端密封盘，涡端密封盘外部安装有涡端蜗壳，压端密封盘的外端安装有压端蜗壳，涡端蜗壳内安装有涡端叶轮，压端蜗壳内安装有压端叶轮，转子贯穿空压机壳体的涡端密封盘和压端密封盘，以在其两端连接涡端叶轮和压端叶轮。其中，在转子上安装涡端轴承座，涡端轴承座位于涡端密封盘内侧并构成第一安装腔室，止推盘和止推轴承安装在第一安装腔室中。此时，止推盘位于涡端一侧，能够平衡由于压端叶轮重量大于涡端叶轮重量的偏重，使转子整个在转动时更为稳定，减小振动。或者，在转子上安装压端轴承座，压端轴承座位于压端密封盘内侧并构成第二安装腔室，止推盘和止推轴承安装在第二安装腔室中。此时，止推盘位于压端一侧，由于轴向力方向为从涡端叶轮指向压端叶轮处，所以正常运转时，止推盘贴紧压端轴承座，且轴向伸长量自止推盘处开始计算，由于此结构压端叶轮距离压端止推盘较近，所以自止推盘到压端叶轮处的轴段热伸长量较小可忽略不计，所以压端叶轮与压端蜗壳设计间隙约等于主机正常运转时间隙，这样可保证压端叶轮与压端蜗壳间隙，可保证空压机的压缩效率。本实用新型提供的透平式空压机结构，提供不同的解决方案，分别能够降低空压机上转轴和转轴上组件上的振动情况，亦或是保证空压机的压缩效率，能够满足不同工况下，透平式空压机的使用需求。

本实用新型还提供了一种空压机，使用了上述的透平式空压机结构。

本实用新型提供的空压机，由于使用了该透平式空压机结构，因此具备与透平式空压机结构相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的在涡端一侧安装止推盘的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的在压端一侧安装止推盘的结构示意图。

附图标记说明：

1、空压机壳体；2、涡端密封盘；3、压端密封盘；4、涡端蜗壳；5、压端蜗壳；6、涡端叶轮；7、压端叶轮；8、转子；9、止推盘；10、涡端轴承座；11、压端轴承座；12、内止口；13、外止口；14、第一安装槽；15、第二安装槽。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1及图2，现对本实用新型提供的一种透平式空压机结构进行说明。一种透平式空压机结构，包括空压机壳体1、涡端密封盘2、压端密封盘3、涡端蜗壳4、压端蜗壳5、涡端叶轮6、压端叶轮7、转子8及止推盘9。

空压机壳体1的两端分别安装有涡端密封盘2和压端密封盘3，涡端密封盘2和压端密封盘3的外部分别安装有涡端蜗壳4和压端蜗壳5，涡端蜗壳4内设有涡端叶轮6，压端蜗壳5内设有压端叶轮7，空压机壳体1内部设有贯穿连接涡端密封盘2和压端密封盘3的转子8，转子8上安装有止推盘9，止推盘9的两侧分别固定有止推轴承；

转子8靠近涡端的一侧设有涡端轴承座10，涡端轴承座10位于涡端密封盘2的内侧，二者之间形成第一安装腔室，止推盘9和止推轴承位于第一安装腔室中；或者，转子8靠近压端的一侧设有压端轴承座11，压端轴承座11位于压端密封盘3的内侧，二者之间形成第二安装腔室，止推盘9止推轴承位于第二安装腔室中。

本实用新型提供的一种透平式空压机结构，与现有技术相比，空压机壳体1的两端分别安装涡端密封盘2和压端密封盘3，涡端密封盘2外部安装有涡端蜗壳4，压端密封盘3的外端安装有压端蜗壳5，涡端蜗壳4内安装有涡端叶轮6，压端蜗壳5内安装有压端叶轮7，转子8贯穿空压机壳体1的涡端密封盘2和压端密封盘3，以在其两端连接涡端叶轮6和压端叶轮7。其中，在转子8上安装涡端轴承座10，涡端轴承座10位于涡端密封盘2内侧并构成第一安装腔室，止推盘9和止推轴承安装在第一安装腔室中。此时，止推盘9位于涡端一侧，能够平衡由于压端叶轮7重量大于涡端叶轮6重量的偏重，使转子8整个在转动时更为稳定，减小振动。或者，在转子8上安装压端轴承座11，压端轴承座11位于压端密封盘3内侧并构成第二安装腔室，止推盘9和止推轴承安装在第二安装腔室中。此时，止推盘9位于压端一侧，由于轴向力方向为从涡端叶轮6指向压端叶轮7处，所以正常运转时，止推盘9贴紧压端轴承座11，且轴向伸长量自止推盘9处开始计算，由于此结构压端叶轮7距离压端止推盘较近，所以自止推盘9到压端叶轮7处的轴段热伸长量较小可忽略不计，所以压端叶轮7与压端蜗壳5设计间隙即为主机正常运转时间隙，这样可保证压端叶轮7与压端蜗壳5间隙，可保证空压机的压缩效率。本实用新型提供的透平式空压机结构，提供不同的解决方案，分别能够降低空压机上转轴和转轴上组件上的振动情况，亦或是保证空压机的压缩效率，能够满足不同工况下，透平式空压机的使用需求。

在一些实施例中，请参阅图1至图2，空压机壳体1的两端分别设置有内止口12和外止口13，涡端蜗壳4和压端蜗壳5分别通过外止口13安装，涡端密封盘2和压端密封盘3分别通过内止口12安装。涡端轴承座10安装在内止口12上，且位于涡端密封盘2的内侧。

具体的，涡端蜗壳4和压端蜗壳5通过外止口13，以插装配合的方式安装。涡端密封盘2和压端密封盘3分别通过内止口12，同样以插装配合的方式的安装。

当止推盘9安装在靠近涡端一侧时，涡端轴承座10安装在空压机壳体1靠近涡端一侧的内止口12上，可通过焊接或螺接的方式安装，同时，利用涡端密封盘2将涡端轴承座10压紧在涡端密封盘2的内侧。可选的，在第一安装槽14开设在涡端密封盘2的内侧面，此时，涡端轴承座10的外侧面为第一配合平面，二者相互压紧贴合，从而通过第一安装槽14和第一配合平面构成第一安装腔室，止推盘9安装在第一安装腔室内。

当止推盘9安装在靠近压端一侧时，压端轴承座11安装在空压机壳体1靠近压端一侧的内止口12上，可通过焊接或螺接的方式安装，同时，利用压端密封盘3将压端轴承座11压紧在压端密封盘3的内侧。可选的，在第二安装槽15开设在压端密封盘3的内侧面，此时，压端轴承座11的外侧面为第二配合平面，二者相互压紧贴合，从而通过第二安装槽15和第二配合平面构成第二安装腔室，止推盘9安装在第二安装腔室内。

当然，安装腔室的形成方式也可存在其他的结构，比如在轴承座上开设安装槽，此时与其对应的密封盘的内侧面则为配合平面，以构成安装腔室；也可在轴承座和密封盘的相对面上同时开设安装槽，相对形成安装腔室。

参照图1和图2，分别在涡端密封盘2和压端密封盘3的外端面开设让位凹槽，让位凹槽为圆形凹槽，其与相对应的涡端叶轮6或压端叶轮7的外径一致，让位凹槽的深度均小于涡端叶轮6和压端叶轮7的高度，且大于涡端叶轮6或压端叶轮7的盖板高度，当涡端叶轮6和压端叶轮7安装在对应的让位凹槽中在工作状态时，叶轮的盖板内侧的排气通道均与涡端密封盘2和压端密封盘3的外端面基本平齐，能够确保涡端叶轮6和压端叶轮7排气的顺畅性。

由于涡轮机端直接与氢燃料反应堆尾气相连，反应尾气含有大量水蒸气，水蒸气对涡端叶轮6有一定的水蚀作用，且反应堆尾气呈弱酸性，对空压机壳体1的涡端也有一定腐蚀作用，涡端叶轮6和涡端密封盘2均为不锈钢材质。由于压缩机端相对的腐蚀性较低，而且本身压端叶轮7的外径将涡端叶轮6就比较大，因此，压端叶轮7为铝材质，可适当的平衡转子8的重量。

本实用新型还提供了一种空压机，使用了上述的透平式空压机结构。

本实用新型提供的空压机，由于使用了该透平式空压机结构，因此具备与透平式空压机结构相同的有益效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种透平式空压机结构，其特征在于，包括：

空压机壳体(1)，所述空压机壳体(1)的两端分别安装有涡端密封盘(2)和压端密封盘(3)，所述涡端密封盘(2)和所述压端密封盘(3)的外部分别安装有涡端蜗壳(4)和压端蜗壳(5)，所述涡端蜗壳(4)内设有涡端叶轮(6)，所述压端蜗壳(5)内设有压端叶轮(7)，所述空压机壳体(1)内部设有贯穿连接所述涡端密封盘(2)和所述压端密封盘(3)的转子(8)，所述转子(8)上安装有止推盘(9)，所述止推盘(9)的两侧分别固定有止推轴承；

所述转子(8)靠近涡端的一侧设有涡端轴承座(10)，所述涡端轴承座(10)位于所述涡端密封盘(2)的内侧，二者之间形成第一安装腔室，所述止推盘(9)和所述止推轴承位于所述第一安装腔室中；

或者，所述转子(8)靠近压端的一侧设有压端轴承座(11)，所述压端轴承座(11)位于所述压端密封盘(3)的内侧，二者之间形成第二安装腔室，所述止推盘(9)和所述止推轴承位于所述第二安装腔室中。

2.如权利要求1所述的一种透平式空压机结构，其特征在于，所述空压机壳体(1)的两端分别设置有内止口(12)和外止口(13)，所述涡端蜗壳(4)和所述压端蜗壳(5)分别通过外止口(13)安装，所述涡端密封盘(2)和所述压端密封盘(3)分别通过所述内止口(12)安装，所述涡端轴承座(10)安装在所述内止口(12)上，且位于所述涡端密封盘(2)的内侧。

3.如权利要求1所述的一种透平式空压机结构，其特征在于，所述空压机壳体(1)的两端分别设置有内止口(12)和外止口(13)，所述涡端蜗壳(4)和所述压端蜗壳(5)分别通过外止口(13)安装，所述涡端密封盘(2)和所述压端密封盘(3)分别通过所述内止口(12)安装，所述压端轴承座(11)安装在所述内止口(12)上，且位于所述压端密封盘(3)的内侧。

4.如权利要求1所述的一种透平式空压机结构，其特征在于，所述涡端密封盘(2)的内侧面开设有第一安装槽(14)，所述涡端轴承座(10)的外侧面为第一配合平面，所述第一安装槽(14)与所述第一配合平面构成所述第一安装腔室。

5.如权利要求1所述的一种透平式空压机结构，其特征在于，所述压端密封盘(3)的内侧面开设有第二安装槽(15)，所述涡端轴承座(10)的外侧面为第二配合平面，所述第二安装槽(15)与所述第二配合平面构成所述第二安装腔室。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种透平式空压机结构，其特征在于，所述涡端密封盘(2)的外端面设有与所述涡端叶轮(6)适配的让位凹槽，所述压端密封盘(3)的外端面设有与所述压端叶轮(7)适配的让位凹槽。

7.如权利要求1-5任意一项所述的一种透平式空压机结构，其特征在于，所述涡端叶轮(6)和涡端密封盘(2)均为不锈钢材质，所述压端叶轮(7)为铝材质。

8.一种空压机，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的透平式空压机结构。

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