一种高速离心空压机内部空气路冷却系统的制作方法

：本发明涉及高速离心空压机，尤其涉及一种高速离心空压机内部空气路冷却系统。

背景技术

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背景技术：

1、高速离心空压机主要用来对燃料电池发动机空气供应系统中的空气进行增压，其结构如公开号为cn105736424a的专利申请，公开了一种车用燃料电池发动机的单级直驱增压离心式空压机，其通过电机直接驱动叶轮旋转，实现对空气的增压，电机的主轴在高速旋转时，两端分别通过径向空气轴承进行支撑，每个径向空气轴承都需要通过单独的轴承座进行安装，这种结构一是结构复杂，装配成本高；二是径向空气轴承的冷却效果差，只能依靠主轴与轴承座之间的空气流通进行散热，空气流通性差，长时间工作时容易温升过高导致其损坏；三是进气量不稳定时容易导致径向空气轴承的空气流通量不稳定，从而影响其径向支撑效果。

2、综上，高速离心空压机中空气路的上述问题，已成为行业内亟需解决的技术难题。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，解决了以往主轴与轴承座之间空气流通性差、冷却效果差的问题，解决了以往进气量不稳定时导致空气流通量不稳定影响轴承支撑效果的问题。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3、一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，包括电机壳体，电机壳体内设有电机，电机的主轴与蜗轮连接，蜗轮与电机之间的主轴上设有径向轴套，蜗轮外设有蜗壳，蜗壳与电机壳体之间设有扩压器，扩压器与径向轴套之间安装有两个止推空气轴承，径向轴套与主轴之间间隙配合并设有两个径向空气轴承；所述径向轴套包括径向支撑轴套和径向冷却轴套，径向支撑轴套套设在主轴的外侧，径向支撑轴套与主轴之间设有第一径向空气轴承和第二径向空气轴承，径向支撑轴套侧壁内对应第一径向空气轴承和第二径向空气轴承端部的位置分别沿圆周设有若干个第一排气孔和第二排气孔；径向冷却轴套套设在径向支撑轴套的外侧，径向冷却轴套侧壁内对应第一排气孔的位置沿圆周设有若干个第三排气孔，所述径向冷却轴套的内侧与径向支撑轴套的外侧之间设有第一气体缓冲腔，第一气体缓冲腔分别与第一排气孔、第三排气孔相连通；径向冷却轴套的外侧与电机壳体之间设有第二气体缓冲腔，第二气体缓冲腔与第三排气孔相连通，第二气体缓冲腔经第一排气通道与设在电机壳体内的总排气通道相连通；径向支撑轴套的外侧与电机壳体之间设有第三气体缓冲腔，第三气体缓冲腔与第二排气孔相连通，第三气体缓冲腔经第二排气通道与总排气通道相连通，总排气通道与设在电机壳体尾端的总排气口相连通。

4、蜗壳内的高压气体经蜗轮与扩压器之间的间隙进入两个止推空气轴承，为两个止推空气轴承提供形成气膜所需的空气并进行风冷，高压气体然后进入径向支撑轴套与主轴之间的间隙，为两个径向空气轴承提供形成气膜所需的空气并进行风冷，高压气体最后经电机定子与主轴之间的间隙排向总排气口；第一径向空气轴承后侧的高压气体还经第一排气孔进入第一气体缓冲腔，再经第三排气孔进入第二气体缓冲腔，再经第一排气通道进入总排气通道排向总排气口；第二径向空气轴承前侧的高压气体还经第二排气孔进入第三气体缓冲腔，再经第二排气通道进入总排气通道排向总排气口。

5、所述径向支撑轴套的外侧中部设有连接凸台，径向支撑轴套和径向冷却轴套之间经连接凸台过盈压装连接。

6、所述电机外侧设有水冷套，水冷套内设有锥孔，径向支撑轴套的端部设有与锥孔配合的锥面，锥面与锥孔间隙配合安装固定。

7、所述止推空气轴承为固定式止推空气轴承，包括底板，所述底板的中心设有轴孔，所述底板的侧面上沿圆周均匀设有若干个弧形槽，若干个弧形槽呈旋涡形设置在轴孔的外侧，所述弧形槽用于形成气膜产生轴向承载力。

8、两个固定式止推空气轴承之间设有隔环和止推盘，止推盘安装在主轴上，止推盘与两个固定式止推空气轴承之间间隙配合，外侧的固定式止推空气轴承通过径向冷却轴套压紧固定，径向冷却轴套通过压环进行限位，压环与扩压器端面通过螺钉固定连接。

9、所述扩压器的侧部设有轴承槽，轴承槽内安装有两个固定式止推空气轴承，轴承槽的侧壁内设有与两个固定式止推空气轴承之间相连通的导风槽和导风孔，导风槽和导风孔经第三排气通道与总排气通道相连通。

10、所述隔环上设有若干个通气槽。

11、两个止推空气轴承出的高压气体还经通气槽进入导风槽和导风孔，再经第三排气通道进入总排气通道排向总排气口。

12、所述径向空气轴承为固定式径向空气轴承，包括沿圆周均匀设在主轴外表面的凸条，所述凸条的形状为v形或弧形，相邻两个凸条之间形成气体通过的导气槽，所述导气槽用于形成气膜产生径向承载力。

13、本发明采用上述方案，具有以下优点：

14、通过径向支撑轴套对主轴及两个径向空气轴承进行支撑，结构简单，装配成本低；在径向支撑轴套侧壁内设置第一排气孔和第二排气孔，在径向冷却轴套侧壁内设置第三排气孔，可增大径向空气轴承的空气流通量，利于气膜的形成，既可提升径向空气轴承的径向支撑效果，又可加快内部空气循环，提升内部风冷效果，可延长径向空气轴承的使用寿命；通过设置第一气体缓冲腔和第二气体缓冲腔，可保证第一径向空气轴承处气压的稳定性，从而保证了气膜的稳定，可提升第一径向空气轴承的径向支撑效果；通过设置第三气体缓冲腔，可保证第二径向空气轴承处气压的稳定性，从而保证了气膜的稳定，可提升第二径向空气轴承的径向支撑效果。

技术特征：

1.一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：包括电机壳体，电机壳体内设有电机，电机的主轴与蜗轮连接，蜗轮与电机之间的主轴上设有径向轴套，蜗轮外设有蜗壳，蜗壳与电机壳体之间设有扩压器，扩压器与径向轴套之间安装有两个止推空气轴承，径向轴套与主轴之间间隙配合并设有两个径向空气轴承；所述径向轴套包括径向支撑轴套和径向冷却轴套，径向支撑轴套套设在主轴的外侧，径向支撑轴套与主轴之间设有第一径向空气轴承和第二径向空气轴承，径向支撑轴套侧壁内对应第一径向空气轴承和第二径向空气轴承端部的位置分别沿圆周设有若干个第一排气孔和第二排气孔；径向冷却轴套套设在径向支撑轴套的外侧，径向冷却轴套侧壁内对应第一排气孔的位置沿圆周设有若干个第三排气孔，所述径向冷却轴套的内侧与径向支撑轴套的外侧之间设有第一气体缓冲腔，第一气体缓冲腔分别与第一排气孔、第三排气孔相连通；径向冷却轴套的外侧与电机壳体之间设有第二气体缓冲腔，第二气体缓冲腔与第三排气孔相连通，第二气体缓冲腔经第一排气通道与设在电机壳体内的总排气通道相连通；径向支撑轴套的外侧与电机壳体之间设有第三气体缓冲腔，第三气体缓冲腔与第二排气孔相连通，第三气体缓冲腔经第二排气通道与总排气通道相连通，总排气通道与设在电机壳体尾端的总排气口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：蜗壳内的高压气体经蜗轮与扩压器之间的间隙进入两个止推空气轴承，为两个止推空气轴承提供形成气膜所需的空气并进行风冷，高压气体然后进入径向支撑轴套与主轴之间的间隙，为两个径向空气轴承提供形成气膜所需的空气并进行风冷，高压气体最后经电机定子与主轴之间的间隙排向总排气口；第一径向空气轴承后侧的高压气体还经第一排气孔进入第一气体缓冲腔，再经第三排气孔进入第二气体缓冲腔，再经第一排气通道进入总排气通道排向总排气口；第二径向空气轴承前侧的高压气体还经第二排气孔进入第三气体缓冲腔，再经第二排气通道进入总排气通道排向总排气口。

3.根据权利要求1所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：所述径向支撑轴套的外侧中部设有连接凸台，径向支撑轴套和径向冷却轴套之间经连接凸台过盈压装连接。

4.根据权利要求1所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：所述电机外侧设有水冷套，水冷套内设有锥孔，径向支撑轴套的端部设有与锥孔配合的锥面，锥面与锥孔间隙配合安装固定。

5.根据权利要求1所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：所述止推空气轴承为固定式止推空气轴承，包括底板，所述底板的中心设有轴孔，所述底板的侧面上沿圆周均匀设有若干个弧形槽，若干个弧形槽呈旋涡形设置在轴孔的外侧，所述弧形槽用于形成气膜产生轴向承载力。

6.根据权利要求5所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：两个固定式止推空气轴承之间设有隔环和止推盘，止推盘安装在主轴上，止推盘与两个固定式止推空气轴承之间间隙配合，外侧的固定式止推空气轴承通过径向冷却轴套压紧固定，径向冷却轴套通过压环进行限位，压环与扩压器端面通过螺钉固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：所述扩压器的侧部设有轴承槽，轴承槽内安装有两个固定式止推空气轴承，轴承槽的侧壁内设有与两个固定式止推空气轴承之间相连通的导风槽和导风孔，导风槽和导风孔经第三排气通道与总排气通道相连通。

8.根据权利要求7所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：所述隔环上设有若干个通气槽。

9.根据权利要求8所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：两个止推空气轴承出的高压气体还经通气槽进入导风槽和导风孔，再经第三排气通道进入总排气通道排向总排气口。

10.根据权利要求1所述的一种高速离心空压机内部空气路冷却系统，其特征在于：所述径向空气轴承为固定式径向空气轴承，包括沿圆周均匀设在主轴外表面的凸条，所述凸条的形状为v形或弧形，相邻两个凸条之间形成气体通过的导气槽，所述导气槽用于形成气膜产生径向承载力。

技术总结
本发明涉及高速离心空压机技术领域，尤其涉及一种高速离心空压机内部空气路冷却系统。包括径向支撑轴套和径向冷却轴套，径向支撑轴套侧壁内对应第一径向空气轴承和第二径向空气轴承端部的位置分别沿圆周设有若干个第一排气孔和第二排气孔；径向冷却轴套侧壁内对应第一排气孔的位置沿圆周设有若干个第三排气孔，径向冷却轴套与径向支撑轴套之间设有第一气体缓冲腔，径向冷却轴套的外侧与电机壳体之间设有第二气体缓冲腔，径向支撑轴套与电机壳体之间设有第三气体缓冲腔。结构简单，装配成本低；可增大径向空气轴承的空气流通量，利于气膜的形成，可保证径向空气轴承处气压的稳定性，保证了气膜的稳定，提升径向空气轴承的径向支撑效果。

技术研发人员：邢子义,吴长军,丁晓洁,王升科
受保护的技术使用者：烟台东德实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15