一种多级盘式压气机

技术领域

本发明属压气机技术领域，具体涉及一种多级盘式压气机。

背景技术

压气机是利用高速旋转的叶片给气体(多为空气)作功以提高气体压力的部件。

现有压气机一般是在转轴上套设叶片式涡轮，通过涡流对气体进行加压后甩出。现有技术存在的问题是装置各处密封要求高，噪音大；叶片式涡轮的结构及工艺流程复杂，造价高，且质量分布不均匀，高速旋转时稳定性差。

小体积的传统压气机，由于流量和涡轮尺寸的限制，往往难以获得较大的压比。因此，对于集成度要求较高或者体积较小的使用场合，传统的压气机难以提供较高压力的气体。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种多级盘式压气机，可解决现有压气机压比有限、密封要求高，噪音大，稳定性差，结构复杂，造价高的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种多级盘式压气机，包括串联的N个盘式压气机，所述N≥2；串联的N个盘式压气机中，前一个盘式压气机的出气口与后一个盘式压气机的进气口连通；串联的N个盘式压气机的结构相同，所述盘式压气机包括盘式增压结构，电机，轴承，定子；所述转轴由电机带动旋转，并通过轴承支撑在定子内。

进一步的，除第一个盘式压气机外，串联的N个盘式压气机中，其他盘式压气机外部均罩设有第三壳体，所述第三壳体上开设有进气口和与所述盘式压气机的出气口对应的壳体出气口。

进一步的，所述盘式增压结构，包括转轴，至少一个转盘，第一壳体和第二壳体；所述至少一个转盘固定套设在所述转轴上或与转轴一体成型；所述第一壳体为圆柱型结构并罩设在所述至少一个转盘外，与所述第一壳体相邻的所述转盘盘面与第一壳体端面、转盘外周与所述第一壳体侧壁之间存在第一间隙；所述第二壳体为圆筒状结构并套设在所述转轴上且与所述第一壳体固定连接；所述转轴与所述第二壳体内壁之间的间隙构成进气道；所述第一间隙与进气道连通，所述第一壳体侧壁开设有出气口。

进一步的，所述转盘为多个时，每两个相邻转盘之间均设置有间隙。

进一步的，

多个所述转盘为奇数个时，除位于中间位置的转盘外，其他转盘上设置至少一个气孔；

多个所述转盘为偶数个时，除位于中间位置的两个转盘外，其他转盘上设置至少一个气孔。

进一步的，所述气孔为多个，多个所述气孔相对于所述转盘的轴线，均匀分布在所述转盘上。

进一步的，多个所述转盘之间设置有垫片。

进一步的，所述转盘两盘面上设置有螺旋式空气槽。

进一步的，所述第二壳体两端面的入口处设置有收敛段，该处入口由外向内呈喇叭状收敛。

进一步的，所述轴承为接触式轴承或非接触式轴承。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明的多级盘式压气机，可解决现有压气机压比有限、密封要求高，噪音大，稳定性差，结构复杂，造价高的问题。

2、本发明的多级盘式压气机，用于压气机时，压气效率高，气流量介于活塞压气机和离心式压气机之间。

3、本发明的多级盘式压气机，相较于传统的同等体积的压气机，单级压比高，压比可达4-18。

4、本发明的多级盘式压气机，转盘为圆盘，没有叶片等结构，质量分布相对均匀，转轴高度旋转时稳定性更好。

5、本发明的多级盘式压气机，可两端进气，进气量大，转盘结构简单，质量分布均匀，因此转动时稳定性好，且噪音小。

6、本发明的多级盘式压气机，当转盘个数为奇数时，位于中间的一个转盘不设气孔；当转盘个数为偶数时，位于中间的两个转盘不设气孔；避免两头气流对冲、气流紊乱导致中部转盘受力不均匀的问题。

7、本发明的多级盘式压气机，在转盘两盘面设置螺旋式空气槽，能够实现轴承内空气的快速通流，既可传导压气机气体，又可防止空气堵塞、聚积。

8、本发明的多级盘式压气机，在第二壳体两端面的入口处设置有收敛段使进气流畅。

附图说明

图1是本发明的多级盘式压气机的结构示意图；

图2是本发明的多级盘式压气机中，盘式增压结构的结构示意图；

图3是本发明的多级盘式压气机中，含有多个转盘的盘式增压结构的结构示意图；

图4是本发明的多级盘式压气机中，转盘的盘面结构示意图；

图5是本发明的多级盘式压气机中，第一个压气机的结构示意图。

附图标记：

1：转轴；2：转盘；201：气孔；202：空气槽；4：第一壳体；401：出气口；5：第二壳体；6：垫片；7：电机；8：轴承；9：定子；10：扩压器；11：第三壳体；111：进气口；S1：第一间隙；S2：进气道。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种多级盘式压气机，包括串联的N个盘式压气机，所述N≥2；串联的N个盘式压气机中，前一个盘式压气机的出气口401与后一个盘式压气机的进气口111连通；串联的N个盘式压气机的结构相同，所述盘式压气机，包括上述的盘式增压结构，电机7，轴承8和定子9；所述转轴1由电机7带动旋转，并通过轴承8支撑在定子9内。

优选的，所述电机7的驱动轴与所述转轴1为一体轴；或者，所述电机7的驱动轴与所述转轴1固定连接；或者，所述电机7的驱动轴与所述转轴1通过联轴器连接。

优选的，除第一个盘式压气机外，串联的N个盘式压气机中，其他盘式压气机外部均罩设有第三壳体11，所述第三壳体上开设有进气口111和与所述盘式压气机的出气口401对应的壳体出气口。壳体出气口与盘式压气机的出气口401为同一出气口。

优选的，前一个盘式压气机的出气口401通过管路与后一个盘式压气机的进气口111连通。

优选的，所述盘式增压结构，包括转轴1，至少一个转盘2，第一壳体4和第二壳体5；所述至少一个转盘2固定套设在所述转轴1上；优选的，所述至少一个转盘2与所述转轴1固定为一体或一体成型。

所述第一壳体4为圆柱型结构，所述第一壳体4罩设在所述至少一个转盘2外。具体地，当转盘2为单个时，所述转盘2两盘面及外周与所述第一壳体4端面及内壁之间存在第一间隙S1；当转盘2为两个或两个以上时，与所述第一壳体相邻的所述转盘盘面与第一壳体端面、转盘外周与所述第一壳体侧壁之间存在第一间隙S1。

所述第二壳体5为圆筒状结构并套设在所述转轴1上且与所述第一壳体4固定连接；所述转轴1与所述第二壳体5内壁之间的间隙构成进气道S2；所述第一间隙与进气道连通，所述第一壳体4侧壁开设有出气口401。

所述盘式增压结构工作时，所述第一壳体4和第二壳体5保持固定不动状态。

优选的，所述转盘2为多个时，每两个相邻转盘2之间均设置有间隙，通过增加所述转盘的数量，可以有效增加所述盘式增压结构的进气量。

进一步优选的，多个所述转盘2为奇数个时，除位于中间位置的转盘2外，其他转盘2上设置至少一个气孔201；多个所述转盘2为偶数个时，除位于中间位置的两个转盘2外，其他转盘2上设置至少一个气孔201，即当转盘2个数为奇数时，位于中间的一个转盘2不设气孔201；当转盘2个数为偶数时，位于中间的两个转盘2不设气孔201。因为本发明的增压结构为两侧进气，如果中部的转盘2上设置气孔201，可能会存在两头气流对冲、气流紊乱导致中部转盘受力不均匀的问题。

优选的，所述气孔201为多个，多个所述气孔201相对于所述转盘的轴线，均匀分布在所述转盘2上。

优选的，多个所述转盘2之间设置有垫片6，所述垫片6用于调节相邻两转盘2之间的间隙大小。

优选的，所述转盘2采用碳纤维材料或耐高温环氧树脂。

优选的，所述转盘2和转轴1连接处为圆弧面平滑过渡，以减少应力集中现象，同时使进气更顺畅，减少直角处的流动损失。

优选的，所述转盘2两盘面上设置有螺旋式空气槽202，通过设置有螺旋式空气槽能够实现轴承内空气的快速通流，既可传导压气机气体，又可防止空气堵塞、聚积。

进一步优选的，所述空气槽202可以通过锻造、滚轧、刻蚀或冲压而形成。

优选的，所述第二壳体5两端面的入口处设置有收敛段，通过设置收敛段使进气更加顺畅。

本发明的盘式增压结构，其工作原理为利用空气的附面层效应，由于流体分子与转盘之间的粘滞力和流体分子与流体分子之间的牵引力，当转盘转动时，带动转盘表面的流体分子加速运动，呈螺旋形由转盘中部向转盘边缘运动，最终高速离开转盘表面。转盘的质量均匀，运转更稳定，摩擦更小，噪声更小。又由于转盘可以很薄而排列紧密，增压更高，气流量更大。

本发明的盘式增压结构工作时，转盘2为单个时，气体从第二壳体5的进口流入进气道S2，从第一间隙S1甩至出气口401，可为后续装置提供高压气。转盘2为多个时，两头的气体第一部分从进气道S2流入第一间隙S1甩至出气口401，第二部分穿过气孔201流向外侧转盘2和下一转盘2之间的间隙；该第二部分气体再分两路，一部分从外侧转盘2和下一转盘2之间的间隙甩出，另一部分由气孔201流向更靠近中心的转盘2……直至流到中心转盘2处。

优选的，所述盘式压气机的出气口401与扩压器10连通。

优选的，所述轴承8为接触式轴承，如滚珠轴承，或者，为非接触式轴承，如空气轴承。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。