一种高速离心压缩机转让专利
申请号 : CN202110363253.5
文献号 : CN112879318B
文献日 : 2021-09-14
发明人 : 王升科 , 邢子义 , 谢元豪
申请人 : 烟台东德实业有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种高速离心压缩机,其特征在于:包括壳体、定子和主轴,壳体两端内侧分别安装用于支撑主轴的一级轴承座和二级轴承座,壳体两端外侧分别安装一级扩压器和二级扩压器,主轴两端穿出一级扩压器和二级扩压器分别安装一级蜗轮和二级蜗轮,一级蜗轮和二级蜗轮外安装有一级蜗壳和二级蜗壳,一级蜗壳和二级蜗壳之间通过连接管相连,所述一级扩压器与一级轴承座之间的主轴上套设有止推盘,止推盘两侧分别设有一个止推空气轴承,所述一级轴承座和二级轴承座与主轴之间分别设有径向空气轴承,所述一级蜗轮与一级扩压器之间设有密封端盖,密封端盖与一级蜗轮之间设有若干道环形槽,所述二级扩压器与主轴之间设有若干道环形槽;所述壳体内设有回流风冷系统;
所述回流风冷系统包括:
所述一级扩压器包括扩压器本体,所述扩压器本体上设有与一级蜗壳内腔相连通的进气孔,所述扩压器本体中心设有蜗轮孔,扩压器本体的一侧设有冷却气回流腔,冷却气回流腔的槽底设有若干导气槽,导气槽与蜗轮孔相连通,冷却气回流腔外围的另一侧扩压器本体上设有第一环形导气槽,冷却气回流腔与第一环形导气槽之间通过若干个第一导气孔相连通,第一导气孔与导气槽相连通,扩压器本体的另一侧设有若干与止推轴承对应的第一凸台,相邻第一凸台之间形成第一导气通道,第一导气通道与蜗轮孔相连通;
所述一级轴承座包括轴承座本体,所述轴承座本体中心设有主轴孔,轴承座本体的一侧设有止推轴承安装槽,止推轴承安装槽的外围的轴承座本体上设有与进气孔相连通的第二环形导气槽,止推轴承安装槽与第二环形导气槽之间通过若干个第二导气孔相连通,止推轴承安装槽的槽底设有若干与止推轴承对应的第二凸台,相邻第二凸台之间形成相连通的第二导气通道,第二导气通道与主轴孔相连通,所述止推轴承安装槽与第二环形导气槽之间的轴承座本体设有若干与第一环形导气槽相连通的贯穿孔;
所述一级蜗壳内腔的空气从进气孔进入第二环形导气槽,经第二导气孔进入止推轴承安装槽,止推轴承安装槽内的空气一部分经第二导气通道进入主轴孔经径向空气轴承向定子和主轴之间的间隙排放,另一部分经第一导气通道进入蜗轮孔回流至冷却气回流腔,再经导气槽进入第一导气孔,从第一导气孔进入第一环形导气槽,从第一环形导气槽经贯穿孔向定子和主轴之间的间隙排放,再经二级轴承座的主轴孔经径向空气轴承进入二级轴承座与二级扩压器之间的空腔向外排放,再经壳体上的小孔排放到壳体外。
2.根据权利要求1所述的一种高速离心压缩机,其特征在于:所述二级扩压器的底部设有排气通道,所述壳体底部设有与排气通道相连通的排气孔,二级轴承座与二级扩压器之间的空气经排气通道和排气孔排出。
3.根据权利要求1所述的一种高速离心压缩机,其特征在于:所述冷却气回流腔外围的同一侧扩压器本体上沿圆周设有若干导风叶片。
4.根据权利要求1所述的一种高速离心压缩机,其特征在于:所述第一环形导气槽与扩压器本体的外端面之间设有若干出气孔。
5.根据权利要求1所述的一种高速离心压缩机,其特征在于:所述轴承座本体上设有径向空气轴承安装槽,所述径向空气轴承安装槽两侧的轴承座本体上设有用于安装径向空气轴承的挡块槽。
6.根据权利要求1所述的一种高速离心压缩机,其特征在于:所述密封端盖与一级蜗轮之间的若干道环形槽设在密封端盖的内表面或一级蜗轮的外表面,所述二级扩压器与主轴之间的若干道环形槽设在二级扩压器的内表面或主轴的外表面。
7.根据权利要求1所述的一种高速离心压缩机,其特征在于:所述止推空气轴承包括底板、中间支撑件、顶层箔片,所述顶层箔片包括若干片单片箔片,所述若干片单片箔片呈环形布置,相邻两单片箔片之间柔性连接形成整体式顶层箔片结构。
8.根据权利要求7所述的一种高速离心压缩机,其特征在于:所述相邻两单片箔片之间通过系带实现柔性连接,所述系带为波浪形,所述系带与相邻两单片箔片为一体成型制成。
9.根据权利要求7所述的一种高速离心压缩机,其特征在于:所述相邻两单片箔片之间通过两条系带进行连接,所述两条系带分别设置在相邻两单片箔片的环形内边缘和外边缘,所述单片箔片与系带的连接处分别开设槽口,相邻两单片箔片的槽口对接后形成容纳系带的空间。
说明书 :
一种高速离心压缩机
技术领域:
却管理子系统等辅助系统,大量的研究表明,高压、大流量的空气供应对提高现有燃料电池
发动机的功率输出具有明显的效果。因此,一般空气进入发动机之前,要对进气进行增压,
离心式空压机就是实现该目标的一种能量转换装置,是燃料电池发动机空气供应系统的重
要零部件之一。
级扩压器,主轴两端穿出一级扩压器和二级扩压器分别安装一级蜗轮和二级蜗轮,一级蜗
轮和二级蜗轮外安装有一级蜗壳和二级蜗壳。
手段解决高压腔与低压腔之间的密封问题。
离心压缩机进行降温,其中,内部风冷形式要求离心压缩机内部零件具有导风功能,在内部
形成供空气行进的合理的导通路线才能对各部件进行充分降温,而现在的内部风冷结构,
内部导通路线单一,设计不合理,只能对个别部件进行降温,无法对各功能部件进行降温,
冷却效果差,因此,需要对内部的风冷结构进行重新改进设计。
分,其中顶层箔片的设计至关重要,会直接影响空气轴承的整体性能。现在的顶层箔片,目
前主要包括分体式和整体式两种结构,现对现有技术中这两种结构的优缺点进行分析如
下:分体式结构,每片顶层箔片的一侧固定,另一侧为自由端,其优点是:每片顶层箔片自由
端的浮动性好,可充分形成气膜,一旦某片顶层箔片产生变形,不会对其他顶层箔片造成影
响;其缺点是:(1)、对组装工艺要求很高且比较复杂,每片顶层箔片的定位以及焊接都有严
格要求,加工精度要求高,稍微有点翘曲则会影响轴承整体的平面度,(2)、自由端容易沿轴
向发生移动或翘曲,从而与止推盘接触,导致顶层箔片自由端和止推盘磨损,严重降低了轴
承的稳定性及使用寿命。整体式结构,将各顶层箔片连接为一个整体,其优点是:便于定位
和组装,自由端不会沿轴向发生移动或翘曲,避免了顶层箔片自由端和止推盘接触磨损;其
缺点是:(1)、过于限制了顶层箔片自由端的浮动性,影响自由端随波形的升高或降低,从而
影响形成气膜的稳定性,(2)、当顶层箔片局部发生变形时,会造成整个顶层箔片产生应力
甚至挠曲变形,造成整个顶层箔片无法使用。
果差的问题,解决了空气从两级高压腔向离心压缩机内部的低压腔泄漏、降低压缩效率的
问题。
端穿出一级扩压器和二级扩压器分别安装一级蜗轮和二级蜗轮,一级蜗轮和二级蜗轮外安
装有一级蜗壳和二级蜗壳,一级蜗壳和二级蜗壳之间通过连接管相连,所述一级扩压器与
一级轴承座之间的主轴上套设有止推盘,止推盘两侧分别设有一个止推空气轴承,所述一
级轴承座和二级轴承座与主轴之间分别设有径向空气轴承,所述一级蜗轮与一级扩压器之
间设有密封端盖,密封端盖与一级蜗轮之间设有若干道环形槽,所述二级扩压器与主轴之
间设有若干道环形槽;所述壳体内设有回流风冷系统。
回流腔的槽底设有若干导气槽,导气槽与蜗轮孔相连通,冷却气回流腔外围的另一侧扩压
器本体上设有第一环形导气槽,冷却气回流腔与第一环形导气槽之间通过若干个第一导气
孔相连通,第一导气孔与导气槽相连通,扩压器本体的另一侧设有若干与止推轴承对应的
第一凸台,相邻第一凸台之间形成第一导气通道,第一导气通道与蜗轮孔相连通;
的第二环形导气槽,止推轴承安装槽与第二环形导气槽之间通过若干个第二导气孔相连
通,止推轴承安装槽的槽底设有若干与止推轴承对应的第二凸台,相邻第二凸台之间形成
相连通的第二导气通道,第二导气通道与主轴孔相连通,所述止推轴承安装槽与第二环形
导气槽之间的轴承座本体设有若干与第一环形导气槽相连通的贯穿孔;
向定子和主轴之间的间隙排放,另一部分经第一导气通道进入蜗轮孔回流至冷却气回流
腔,再经导气槽进入第一导气孔,从第一导气孔进入第一环形导气槽,从第一环形导气槽经
贯穿孔向定子和主轴之间的间隙排放,再经二级轴承座的主轴孔经径向空气轴承进入二级
轴承座与二级扩压器之间的空腔向外排放,再经壳体上的小孔排放到壳体外。
的外表面。
箔片结构。
单片箔片的槽口对接后形成容纳系带的空间。
速旋转时,一级蜗壳和二级蜗壳内形成高压腔,空气在压力作用下从高压腔向低压腔泄漏,
当空气经过环形槽时,在环形槽内便会形成气封,阻挡后续空气继续向低压腔泄漏,若干道
环形槽形成的若干道气封,可大大增强高压腔与低压腔之间的密封效果,提升高压腔的压
缩效率。
效果好,内部热量可及时排出不会形成热量堆积,避免了出现因内部温度过高导致被迫停
机的情况。
工精度,弹性箔片稍微有点翘曲不会影响轴承整体的平面度;单片箔片的自由端不会沿轴
向发生移动或翘曲,从而避免了与止推盘接触导致磨损,延长了使用寿命;波浪形系带既保
证了顶层箔片的整体性,又使顶层箔片具有一定的拉伸量和形变量,不会影响单片箔片自
由端随波形的升高或降低,保证了形成气膜的稳定性,即使顶层箔片局部发生变形,也不会
造成整个顶层箔片因产生应力导致挠曲变形而无法使用。
附图说明:
孔,14、蜗轮孔,15、冷却气回流腔,16、导气槽,17、第一环形导气槽,18、第一导气孔,19、第
一凸台,20、第一导气通道,21、轴承座本体,22、主轴孔,23、止推轴承安装槽,24、第二环形
导气槽,25、第二导气孔,26、第二凸台,27、第二导气通道,28、贯穿孔,29、排气通道,30、排
气孔,31、导风叶片,32、出气孔,33、径向空气轴承安装槽,34、挡块槽,35、止推盘,36、止推
空气轴承,37、径向空气轴承,38、密封端盖,39、环形槽,40、底板,41、顶层箔片,42、单片箔
片,43、系带,44、槽口,45、冷却凹槽,46、固定安装孔,47、支撑箔片,48、弹性箔片。
具体实施方式:
器6和二级扩压器7,主轴3两端穿出一级扩压器6和二级扩压器7分别安装一级蜗轮8和二级
蜗轮9,一级蜗轮8和二级蜗轮9外安装有一级蜗壳10和二级蜗壳11,一级蜗壳10和二级蜗壳
11之间通过连接管相连,所述一级扩压器6与一级轴承座4之间的主轴3上套设有止推盘35,
止推盘35两侧分别设有一个止推空气轴承36,所述一级轴承座4和二级轴承座5与主轴3之
间分别设有径向空气轴承37,所述一级蜗轮8与一级扩压器6之间设有密封端盖38,密封端
盖39与一级蜗轮8之间设有若干道环形槽39,所述二级扩压器7与主轴3之间设有若干道环
形槽39;所述壳体1内设有回流风冷系统。
内便会形成气封,阻挡后续空气继续向低压腔泄漏,若干道环形槽39形成的若干道气封,可
大大增强高压腔与低压腔之间的密封效果,提升高压腔的压缩效率。
器本体12的一侧设有冷却气回流腔15,冷却气回流腔15的槽底设有若干导气槽16,导气槽
16与蜗轮孔14相连通,冷却气回流腔15外围的另一侧扩压器本体12上设有第一环形导气槽
17,冷却气回流腔15与第一环形导气槽17之间通过若干个第一导气孔18相连通,第一导气
孔18与导气槽16相连通,扩压器本体12的另一侧设有若干与止推轴承对应的第一凸台19,
相邻第一凸台19之间形成第一导气通道20,第一导气通道20与蜗轮孔14相连通;
与进气孔13相连通的第二环形导气槽24,止推轴承安装槽23与第二环形导气槽24之间通过
若干个第二导气孔25相连通,止推轴承安装槽23的槽底设有若干与止推轴承对应的第二凸
台26,相邻第二凸台26之间形成相连通的第二导气通道27,第二导气通道27与主轴孔22相
连通,所述止推轴承安装槽23与第二环形导气槽24之间的轴承座本体21设有若干与第一环
形导气槽17相连通的贯穿孔28;
后,经第二导气通道27进入主轴孔22向定子2和主轴3之间的间隙排放,另一部分对另一个
止推轴承进行冷却后,经第一导气通道20进入蜗轮孔14回流至冷却气回流腔15,再经导气
槽16进入第一导气孔18,从第一导气孔18进入第一环形导气槽17,从第一环形导气槽17经
贯穿孔28向定子2和主轴3之间的间隙排放,再经二级轴承座5的主轴孔进入二级轴承座5与
二级扩压器7之间的空腔向外排放。所述二级扩压器7的底部设有排气通道29,所述壳体1底
部设有与排气通道29相连通的排气孔30,二级轴承座5与二级扩压器7之间的空气经排气通
道29和排气孔30向外排出。
另一部分直接从出气孔32排至一级压缩腔内,继续向二级压缩腔输送。
33内向后排至定子2与主轴3的缝隙内,主轴孔22内的空气可对径向空气轴承起到冷却作
用。
内表面或主轴3的外表面,都可形成气封密封结构。
件包括若干支撑箔片47和弹性箔片48,支撑箔片47和弹性箔片48通过点焊方式固定在底板
40上,支撑箔片47和弹性箔片48两两一组,用来对顶层箔片41进行支撑;所述顶层箔片41包
括若干片单片箔片42,所述若干片单片箔片42呈环形布置,相邻两单片箔片42之间柔性连
接形成整体式顶层箔片结构。
性,又使顶层箔片41具有一定的拉伸量和形变量,不会影响单片箔片42自由端随波形的升
高或降低,保证了形成气膜的稳定性,即使顶层箔片41局部发生变形,也不会造成整个顶层
箔片41因产生应力导致挠曲变形而无法使用。
槽口44,相邻两单片箔片42的槽口对接后形成容纳系带的空间,可保证空间内的系带43具
有一定长度,从而具备拉伸和形变的空间,增加连接强度。