一种空压机空气冷却系统的内部引气系统精确控制结构

技术领域

本发明涉及一种压缩机的空气冷却系统，尤其是一种空压机空气冷却系统的内部引气系统精确控制结构。

背景技术

现有空气悬浮离心式永磁电机直驱空压机的空气冷却系统通常以中冷器作为空气冷却系统的气体来源，其通过连接管路进入空气冷却系统，对永磁电机和空气轴承进行散热。此种通过连接管路将空气引入冷却系统的方式存在着缺陷，由于一般连接管路为软管且长度较长，其布置和安装较为繁琐，存在管路受压及破损断裂的风险。

另外，连接管路流通性不易监测。当连接管路因外部因素受到挤压，导致空气冷却系统没有足够的空气流入，其循环性能变差，散热能力下降；严重时，连接管路破损断裂，冷却功能丧失，空压机中积聚大量热量不能及时散去，导致空压机烧毁，所以，如何设计一种空压机空气冷却系统的内部引气系统精确控制结构，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种空压机空气冷却系统的内部引气系统精确控制结构，可以解决外接冷却管路，容易出现的管路断裂等问题。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案，

一种空压机空气冷却系统的内部引气系统精确控制结构，空压机包括壳体、蜗壳、一级叶轮、定子、转子、止推轴承座、二级密封盘、一级径向轴承座、二级径向轴承座以及止推盘；包括内部引气结构、空压机内部冷却通道以及出气结构；所述内部引气结构与所述空压机内部冷却通道连通；所述空压机内部冷却通道与所述出气结构连通；所述内部引气结构包括轴向的贯穿空压机止推轴承座的引气孔、安装在所述引气孔入口的气体流量控制阀、设在空压机内部转子附近的温度传感器以及控制器；所述控制器分别与所述气体流量控制阀以及所述温度传感器信号连接。

进一步的，所述内部引气结构还包括一级轴承座分气槽、蜗壳与止推轴承座之间由扩压面等构成的第一空腔；所述一级径向轴承座上设有所述一级轴承座分气槽；所述引气孔一端与所述第一空腔连通；所述引气孔另一端与所述一级轴承座分气槽连通。

进一步的，所述空压机内部冷却通道包括第一支路冷却结构以及第二支路冷却结构；所述第一支路冷却结构包括一级轴承座第一通道、止推轴承第一冷却槽、止推轴承第二冷却槽、一级密封盘分气槽、一级轴承座第二通道以及所述壳体、所述定子和所述转子围成的电机内部空间；

所述一级径向轴承座内设有所述一级轴承座第一通道以及所述一级轴承座第二通道；

所述止推盘以及所述一级径向轴承座之间设有所述止推轴承第一冷却槽；

所述止推盘和所述止推轴承座之间设有所述止推轴承第二冷却槽；

所述止推轴承座上设有所述一级密封盘分气槽；

所述一级轴承座分气槽与所述一级轴承座第一通道连通；

所述一级轴承座第一通道与所述止推轴承第一冷却槽连通；

所述止推轴承第一冷却槽与所述止推轴承第二冷却槽连通；

所述止推轴承第二冷却槽与所述一级密封盘分气槽连通

所述一级密封盘分气槽与一级轴承座第二通道连通；

所述一级轴承座第二通道与所述电机内部空间连通。

进一步的，所述第二支路冷却结构包括设在所述壳体的顶壁内部的一二级连接风道、设在所述二级径向轴承座上的二级轴承座通道以及设在所述二级密封盘与所述二级径向轴承座之间的二级密封盘冷却槽；

所述一级轴承座分气槽与所述一二级连接风道连通；

所述一二级连接风道与所述二级轴承座通道连通；

所述二级轴承座通道与所述二级密封盘冷却槽连通。

进一步的，所述出气结构包括设在所述壳体上的出气孔；所述出气孔与所述电机内部空间连通。

进一步的，所述出气结构还包括与所述出气孔连通的稳压罐以及设置在所述壳体上的压力传感器；所述稳压罐上设有出气电磁阀和进气电磁阀；所述进气电磁阀与所述出气孔连通；所述控制器分别与所述出气电磁阀、所述进气电磁阀以及所述压力传感器信号连接。

本发明的有益效果是：

1.通过设置在所述壳体上的出气孔和出气电磁阀的设计，

2.所述引气孔设置为喇叭孔是为了增大引入的空气量，提高冷却效果，避免烧坏轴承和定转子，延长轴承和定转子的使用寿命。

3. 通过在一级密封座上设计的引气孔，将一级叶轮与蜗壳产生的高压气体直接通过引气孔进入所述一级轴承座分气槽后，分别经过所述一二级连接风道→所述二级轴承座通道→所述二级密封盘冷却槽→所述电机内部空间、所述一级轴承座第一通道→所述止推轴承第一冷却槽→所述止推轴承第二冷却槽→所述一级密封盘分气槽→所述一级轴承座第二通道→所述电机内部空间、所述一级轴承座第一通道→所述止推轴承第一冷却槽→所述电机内部空间；所有进入所述电机内部空间的空气从出气孔排到空压机的壳体外部；这样就完成了对空压机内部各部位的冷却，避免了外部接冷却风管的麻烦和外界冷却风管容易损坏的问题；

4. 通过设置的控制器、所述气体流量控制阀、所述出气电磁阀、所述温度传感器以及所述压力传感器；控制器能接收所述出气电磁阀开启大小的信号、所述压力传感器测得的压力信号、所述气体流量控制阀开启程度的信号以及所述温度传感器测得的温度高低的信号，进而根据预先编写的程序来，根据壳体内部的温度开启所述气体流量控制阀、根据壳体内部的压力开启所述出气电磁阀的大小，保证气体能冷却空压机内部各零件；且不造成多余的压缩空气进入空压机内部，造成空压机本身输出的压缩空气的损耗；达到了节能降耗的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意主剖视图；

图2为本发明的外观结构示意图；

图3为本发明的控制及信号反馈原理图；

图4为一级径向轴承座的各气道的结构示意图；

图5为图4的A-A处剖视图；

图6为出气孔和出气流量控制阀的连接示意图；

图7为本发明实施例2的引气孔的结构示意图。

图中标号说明：

1-壳体、2-定子、3-转子、4-止推轴承座、5-二级密封盘、6-一级径向轴承座、7-二级径向轴承座、8-止推盘、10-一二级连接风道、11-一级轴承座分气槽、12-一级轴承座第一通道、13-止推轴承第一冷却槽、14-止推轴承第二冷却槽、15-一级密封盘分气槽、16-一级轴承座第二通道、17-电机内部空间、18-二级轴承座通道、19-二级密封盘冷却槽、20-蜗壳、21-一级叶轮、22-引气孔、23-出气孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的 实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”、左、右。前、后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，术语“第一”、“第二”、“一端”、“另一端”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

实施例1

如图1-6所示，

空压机包括壳体1、定子2、转子3、止推轴承座4、二级密封盘5、一级径向轴承座6、二级径向轴承座7、止推盘8、蜗壳20、一级叶轮21；一种空压机空气冷却系统的内部引气系统精确控制结构，包括内部引气结构、空压机内部冷却通道以及出气结构；所述内部引气结构与所述空压机内部冷却通道连通；所述空压机内部冷却通道与所述出气结构连通；所述内部引气结构包括轴向的贯穿空压机止推轴承座4的引气孔22、安装在所述引气孔22入口的气体流量控制阀、设在空压机内部转子3附近的温度传感器以及控制器；所述控制器分别与所述气体流量控制阀以及所述温度传感器信号连接。

所述内部引气结构还包括一级轴承座分气槽11、蜗壳20与止推轴承座4之间由扩压面等构成的第一空腔；所述一级径向轴承座6上设有所述一级轴承座分气槽11；所述引气孔22一端与所述第一空腔连通；所述引气孔22另一端与所述一级轴承座分气槽11连通。

所述空压机内部冷却通道包括第一支路冷却结构以及第二支路冷却结构；所述第一支路冷却结构包括一级轴承座第一通道12、止推轴承第一冷却槽13、止推轴承第二冷却槽14、一级密封盘分气槽15、一级轴承座第二通道16以及所述壳体1、所述定子2和所述转子3围成的电机内部空间17；

所述一级径向轴承座6内设有所述一级轴承座第一通道12以及所述一级轴承座第二通道16；

所述止推盘8以及所述一级径向轴承座6之间设有所述止推轴承第一冷却槽13；

所述止推盘8和所述止推轴承座4之间设有所述止推轴承第二冷却槽14；

所述止推轴承座4上设有所述一级密封盘分气槽15；

所述一级轴承座分气槽11与所述一级轴承座第一通道12连通；

所述一级轴承座第一通道12与所述止推轴承第一冷却槽13连通；空气流经推力盘8两侧，分别对止推盘8两侧的止推轴承4进行冷却；

所述止推轴承第一冷却槽13与所述止推轴承第二冷却槽14连通；空气进入所述一级径向轴承座6的间隙，对所述一级径向轴承座6进行散热；

所述止推轴承第二冷却槽14与所述一级密封盘分气槽15连通；

所述一级密封盘分气槽15与一级轴承座第二通道16连通；

所述一级轴承座第二通道16与所述电机内部空间17连通；冷却空气自所述一级密封盘分气槽15进入所述一级轴承座第二通道16后，再进入所述电机内部空间17对所述定子2以及转子3完成冷却。

所述第二支路冷却结构包括设在所述壳体1的顶壁内部的一二级连接风道10、设在所述二级径向轴承座7上的二级轴承座通道18以及设在所述二级密封盘5与所述二级径向轴承座7之间的二级密封盘冷却槽19；

所述一级轴承座分气槽11与所述一二级连接风道10连通；

所述一二级连接风道10与所述二级轴承座通道18连通；

所述二级轴承座通道18与所述二级密封盘冷却槽19连通；冷却空气对所述二级径向轴承座7的冷却；冷却后的空气经轴承间隙进入所述电机内部空间17，从所述出气结构排出。

如图6所示，所述出气结构包括设在所述壳体1上的出气孔23；所述出气孔23与所述电机内部空间17连通。

所述出气结构还包括与所述出气孔23固定连通的出气电磁阀以及设置在所述壳体1上的压力传感器；所述控制器分别与所述出气电磁阀以及所述压力传感器信号连接。

本发明的控制器为PLC控制器，采用的型号为西门子可编程逻辑控制器S7-200。

如图3所示，本发明的控制及信号反馈原理为：PLC控制器能接收所述出气电磁阀开启大小的信号、所述压力传感器测得的压力信号、所述气体流量控制阀开启程度的信号以及所述温度传感器测得的温度高低的信号，进而根据预先编写的程序来开启所述气体流量控制阀、所述出气电磁阀的大小，保证气体能冷却空压机内部各零件；且不造成多余的压缩空气进入空压机内部，造成空压机本身输出的压缩空气的损耗；达到了节能降耗的目的。

在空压机工作时，空气经一级叶轮21加压后，从一级叶轮21与蜗壳20之间由扩压面等构成的空腔，通过所述引气孔22进入所述一级轴承座分气槽11。从所述一级轴承座分气槽11通过的空气，分为两路：

1.一路空气进入所述一级轴承座第一通道12，通过所述一级轴承座第一通道12的空气进入所述止推轴承第一冷却槽13，经所述止推轴承第一冷却槽13后，分为两个分路；其中一分路空气由所述止推轴承第二冷却槽14经过一级径向轴承座6的轴承间隙，直接流进所述电机内部空间17，完成对所述止推轴承座4和所述一级径向轴承座6的冷却；另一分路空气则由所述止推轴承第二冷却槽14进入所述一级密封盘分气槽15，完成对止推轴承座4的冷却后，再进入所述一级轴承座第二通道16，流进所述电机内部空间17；进入所述电机内部空间17的空气对所述定子2和转子3进行冷却后，从出气孔23将热量带出空压机的壳体1，完成对所述定子2和转子3的冷却；

2.另一路空气自所述一级轴承座分气槽11穿过所述一二级连接风道10后、进入二级轴承座通道18，再进入所述二级密封盘冷却槽19，对所述二级密封盘5和所述二级径向轴承座7进行冷却；经所述二级密封盘冷却槽19的空气，进入所述二级径向轴承座7的轴承间隙后，流进所述电机内部空间17，最后从所述出气孔23排到空压机的壳体1外部。

本发明的工作过程如下：

将本装置安装好，给本装置通电，转子3转动，带动与其固定的一级叶轮21转动；一级叶轮21对空气进行加压后，通过引气孔23进入所述一级轴承座分气槽11后，分别经过所述一级轴承座第一通道12→所述止推轴承第一冷却槽13→所述电机内部空间17、所述一二级连接风道10→所述二级轴承座通道18→所述二级密封盘冷却槽19→所述电机内部空间17、所述一级轴承座第一通道12→所述止推轴承第一冷却槽13→所述止推轴承第二冷却槽14→所述一级密封盘分气槽15→所述一级轴承座第二通道16→所述电机内部空间17，对各部位进行冷却，避免了外部接冷却风管的麻烦和外界冷却风管容易损坏的问题；控制器能接收所述出气电磁阀开启大小的信号、所述压力传感器测得的压力信号、所述气体流量控制阀开启程度的信号以及所述温度传感器测得的温度高低的信号，进而根据预先编写的程序来，根据壳体1内部的温度开启所述气体流量控制阀、根据壳体1内部的压力开启所述出气电磁阀的大小，保证气体能冷却空压机内部各零件；且不造成多余的压缩空气进入空压机内部，造成空压机本身输出的压缩空气的损耗；达到了节能降耗的目的。

实施例2

本实施例与实施例1结构基本相同，不同之处在于，

如图7所示，

所述引气孔22为喇叭孔，所述气体流量控制阀与所述引气孔22固定连通；所述引气孔22的喇叭端朝向所述一级叶轮21。所述引气孔22的形式设置为喇叭孔，是为了增大引入的空气量，提高冷却效果，避免烧坏轴承和定转子，延长轴承和定转子的使用寿命。

本实施例的工作原理与实施例1相同，就不在重复叙述。

实施例3

本实施例与实施例1结构基本相同，不同之处在于，

在止推轴承座4上将引气孔22的数量和位置进行组合定位，利用一级叶轮21的出口、蜗壳20以及它们之间的扩压面形成区域，作为空压机内部冷却系统的来源，利用空气压力沿扩压面径向和周向递增的分布规律，在扩压面的径向和周向位置组合定位引气孔22的位置，来实现精确控制进气流量，同时配合设计改进引气孔22的个数，作为流量控制的辅助手段。本实施例可以精确控制进气流量，改善冷却效果，避免烧坏轴承和定转子，延长轴承和定转子的使用寿命；同时达到了避免浪费压缩空气，节约能源的目的，是较为完整的设计改进方案。

本实施例的工作原理与实施例1相同，就不在重复叙述。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。