專利名稱：一種高效散熱的螺桿空壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高效散熱的螺桿空壓裝置。
背景技術(shù)：
在我國(guó)現(xiàn)有螺桿空壓機(jī)均采用三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)皮帶輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺桿機(jī)頭，經(jīng)皮帶輪變速達(dá)到螺桿機(jī)頭的轉(zhuǎn)速要求，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)工作。這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)存在幾個(gè)方面的不足之處:1.其相配套的三相異步電機(jī)一般選用轉(zhuǎn)速在1400轉(zhuǎn)/分或2800轉(zhuǎn)/分，而螺桿機(jī)頭適用的轉(zhuǎn)速一般在3000 5000之間，因而必須采用皮帶傳動(dòng)進(jìn)行變速，這種變速傳動(dòng)方法存在明顯的機(jī)械損耗，一般一級(jí)三角皮帶傳動(dòng)機(jī)械損耗在4 7%。2.螺桿空壓機(jī)有一個(gè)特定的工作狀態(tài)，當(dāng)氣壓上升到上限時(shí)，則關(guān)閉進(jìn)氣維持空運(yùn)行，此時(shí)必須保證2kg的壓力以供內(nèi)部冷卻油的自循環(huán)，此時(shí)螺桿機(jī)進(jìn)入休眠狀態(tài)做無(wú)用功。目前我國(guó)螺桿空壓機(jī)的使用時(shí)間為100%工作制，但就負(fù)載率供氣量而言只為50 60%之間，休眠時(shí)間為40 50%，因而非常耗能。三相異步電機(jī)在空載時(shí)的電流為額定電流的30%，而維持在2kg工作狀況下的工作，則此時(shí)的空運(yùn)轉(zhuǎn)電流一般在40 45%，若停機(jī)則系統(tǒng)沖擊大，三相異步電機(jī)的啟動(dòng)電流為2 6倍，螺桿機(jī)啟動(dòng)為帶負(fù)荷啟動(dòng)，則啟動(dòng)電流高達(dá)額定電流的6倍之多，因而均不采用直接停機(jī)、啟動(dòng)的工作方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，而采用休眠工作方式。3.現(xiàn)有螺桿空壓機(jī)工作壓力不穩(wěn)定，當(dāng)壓力達(dá)上限時(shí)，螺桿空壓機(jī)關(guān)閉進(jìn)氣口處于空運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)貯氣罐壓力逐步下限至下限時(shí)進(jìn)氣閉打開(kāi)螺桿機(jī)處于工作狀況，因而主機(jī)對(duì)外工作壓力的供給是在變化著的。螺桿機(jī)的排量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正t匕，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，當(dāng)流量為額定流量的80%，軸功率僅為額定功率的51%，下降為近一半。·

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效散熱的螺桿空壓裝置，有助于解決目前傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方面不足及散熱不佳等問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于:一種高效散熱的螺桿空壓裝置，包括機(jī)體和設(shè)于機(jī)體內(nèi)的一對(duì)空壓螺桿，其特征在于:所述空壓螺桿的驅(qū)動(dòng)端與一固連有永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸串接，所述永磁電機(jī)的定子固設(shè)于機(jī)體內(nèi)；所述機(jī)體包括由若干端蓋組成的用以容納永磁電機(jī)定子的電機(jī)室和容納空壓螺桿的空壓室，所述空壓室與電機(jī)室相鄰，且具有一共用端蓋；所述機(jī)體電機(jī)室的后端連接有離心風(fēng)機(jī)，所述離心風(fēng)機(jī)包括與電機(jī)室連接在一起的外殼及設(shè)于外殼內(nèi)且固連于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子外端上的離心風(fēng)輪，所述外殼的上端連接有油冷卻器，所述外殼內(nèi)設(shè)有以利風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)流吹向油冷卻器的導(dǎo)風(fēng)道，所述外殼與電機(jī)室之間設(shè)有永磁電機(jī)外進(jìn)氣口 ；位于電機(jī)室后端蓋側(cè)的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子上固連有一金屬散熱風(fēng)葉，所述金屬散熱風(fēng)葉包括固設(shè)于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子上的圓形平板及垂直固定于圓形平板上的離心風(fēng)葉，互為90度角，所述電機(jī)室的后端蓋的下側(cè)開(kāi)設(shè)有風(fēng)口朝向離心風(fēng)葉的進(jìn)氣口，所述電機(jī)室的下端蓋前側(cè)開(kāi)設(shè)有出風(fēng)口，所述出風(fēng)口與進(jìn)氣口之間的電機(jī)室內(nèi)形成氣流通道，所述氣流通道和永磁轉(zhuǎn)子的直線距離大于50mm。其中，所述外殼后端上開(kāi)設(shè)有離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口，所述離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口上設(shè)有可調(diào)節(jié)進(jìn)氣口開(kāi)度的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口開(kāi)閉裝置，所述油罐底側(cè)上設(shè)置有油溫檢測(cè)感應(yīng)探頭，所述感應(yīng)探頭經(jīng)控制芯片后用以驅(qū)動(dòng)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口開(kāi)閉裝置。所述空壓室的前端蓋上開(kāi)設(shè)有螺桿壓縮氣出氣口，所述螺桿壓縮氣出氣口上連接有組合式油氣分離器；所述組合式油氣分離器包括儲(chǔ)有油液的油罐，所述油罐內(nèi)設(shè)有連接于螺桿壓縮氣出氣口上的機(jī)械分離用筒體，所述筒體的內(nèi)壁上設(shè)有下螺旋狀導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板的中部開(kāi)設(shè)有導(dǎo)氣口，所述機(jī)械分離用筒體的下端置于油液中，所述機(jī)械分離用筒體的上部設(shè)有封蓋，所述封蓋上開(kāi)設(shè)有機(jī)械分離用出氣口，位于機(jī)械分離用出氣口的油罐內(nèi)壁上設(shè)有半球體狀反射體所述機(jī)械分離用筒體的下端內(nèi)部上設(shè)有金屬過(guò)濾網(wǎng)。所述轉(zhuǎn)軸直接用錐度聯(lián)接法同軸聯(lián)于空壓螺桿的驅(qū)動(dòng)端，并采用錐度配合為1:
10 1:15。所述的永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用將稀土永磁材料內(nèi)置于轉(zhuǎn)子沖片槽內(nèi)，采用矩形柱狀態(tài)平行于軸線固定方式，其相互靠近兩磁極連接位置采用空氣隔離法，在磁缸槽隔離空間采用非導(dǎo)磁膠性材料填充，在轉(zhuǎn)子沖片外圈隔離槽空間采用鋁壓鑄填補(bǔ)，并且在轉(zhuǎn)子軸向兩端面采用環(huán)形鋁端環(huán)，使得沖片外圈隔離槽空間填充壓鑄鋁和兩端環(huán)端面環(huán)狀圈壓鑄鋁相結(jié)合為一鼠籠式圓柱狀整體。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型采用稀土永磁電機(jī)和螺桿機(jī)主軸同軸連接，稀土永磁電機(jī)機(jī)體和螺桿機(jī)殼體為一體式結(jié)構(gòu),螺旋式離心風(fēng)葉固定在電機(jī)主軸后端,漸開(kāi)線風(fēng)道和電機(jī)殼體聯(lián)體，同時(shí)機(jī)械組合式多級(jí)油汽分離也和螺桿機(jī)頭殼體為一體，形成一個(gè)聚稀土永磁電機(jī)、螺桿機(jī)頭、機(jī)械組合式多級(jí)油汽分離器和蝸輪式離心散熱風(fēng)機(jī)為一體的組合式機(jī)頭，該組合比原有螺桿機(jī)分體式組合體積可減少1/3，該實(shí)用新型的應(yīng)用可比傳統(tǒng)螺桿機(jī)節(jié)能20 30%，減少噪音3 5分貝，散熱效果及油氣分離效果更佳。

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的金屬散熱風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為傳統(tǒng)的螺桿機(jī)采用弧面反射的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1-下螺旋狀導(dǎo)流板；2-組合式油氣分離器；3-機(jī)械分離用出氣口 ；4-半球體狀反射體；5_螺桿壓縮氣出氣口 ；6_組合式油氣分離器出氣口 ；7_空壓螺桿；8_共用端蓋；9_永磁電機(jī)定子；10_機(jī)體電機(jī)室；11_金屬散熱風(fēng)葉；12_電機(jī)室的后端蓋；13_電機(jī)室的后端蓋的進(jìn)氣口 ；14_后端蓋導(dǎo)風(fēng)道；15_電機(jī)散熱風(fēng)道；16_油罐；17_電機(jī)室的下端蓋的出風(fēng)口 ； 18-離心風(fēng)輪；19-離心 風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口 ；20_永磁電機(jī)外進(jìn)氣口 ；21_導(dǎo)風(fēng)道；22-油冷卻器；23_交換器進(jìn)油口 ；24_交換器出油口，25-電機(jī)轉(zhuǎn)軸與螺桿驅(qū)動(dòng)端錐度配合點(diǎn)；26_轉(zhuǎn)軸；27_永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子；28_離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口開(kāi)閉裝置；29_金屬過(guò)濾網(wǎng)；30_電機(jī)室的后蓋氣室；31_電機(jī)室的前蓋氣室；32_油液鏡面；33_出油口 ；34_螺桿機(jī)進(jìn)氣口 ；35-螺桿機(jī)進(jìn)油口 ；36_油溫檢測(cè)感應(yīng)探頭；37_圓形平面平板；38_離心風(fēng)葉；39_葉片和平板夾角；40_稀土永磁材料；41_隔磁空間；42_非導(dǎo)磁膠性材料；43_鋁壓鑄填充；44_環(huán)形鋁端環(huán)。
具體實(shí)施方式
為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。本實(shí)用新型涉及一種高效散熱的螺桿空壓裝置，包括機(jī)體和設(shè)于機(jī)體內(nèi)的一對(duì)空壓螺桿7，所述空壓螺桿7的驅(qū)動(dòng)端與一固連有永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子27的轉(zhuǎn)軸26串接，所述永磁電機(jī)的定子9固設(shè)于機(jī)體內(nèi)。上述機(jī)體包括由若干端蓋組成的用以容納永磁電機(jī)定子9的電機(jī)室10和容納空壓螺桿7的空壓室，所述空壓室與電機(jī)室相鄰，且具有一共用端蓋8。上述空壓室的前端蓋上開(kāi)設(shè)有螺桿壓縮氣出氣口 5，所述螺桿壓縮氣出氣口 5上連接有組合式油氣分離器2。上述組合式油氣分離器2包括儲(chǔ)有油液的油罐16，所述油罐內(nèi)設(shè)有連接于螺桿壓縮氣出氣口 5上的機(jī)械分離用筒體，所述筒體的內(nèi)壁上設(shè)有下螺旋狀導(dǎo)流板1，所述導(dǎo)流板I的中部開(kāi)設(shè)有導(dǎo)氣口，所述機(jī)械分離用筒體的下端置于油液中，所述機(jī)械分離用筒體的上部設(shè)有封蓋，所述封蓋上開(kāi)設(shè)有機(jī)械分離用出氣口 3，位于機(jī)械分離用出氣口 3的油罐內(nèi)壁上設(shè)有半球體狀反射體4。 上述機(jī)械分離用筒體的下部設(shè)有金屬過(guò)濾網(wǎng)29。上述機(jī)體電機(jī)室的后端連接有離心風(fēng)機(jī)，所述離心風(fēng)機(jī)包括與電機(jī)室連接在一起的外殼及設(shè)于外殼內(nèi)且固連于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子外端上的離心風(fēng)輪18,所述外殼的上端連接有油冷卻器22，所述外殼內(nèi)設(shè)有以利風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)流吹向油冷卻器的導(dǎo)風(fēng)道21，所述外殼與電機(jī)室之間設(shè)有永磁電機(jī)外進(jìn)氣口 20。位于電機(jī)室后端蓋側(cè)的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子上固連有一金屬散熱風(fēng)葉11，所述金屬散熱風(fēng)葉11包括固設(shè)于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子上的圓形平板37及垂直固定于圓形平板上的離心風(fēng)葉38，互為90度角，所述電機(jī)室的后端蓋的下側(cè)開(kāi)設(shè)有風(fēng)口朝向離心風(fēng)葉的進(jìn)氣口 19，所述電機(jī)室的下端蓋前側(cè)開(kāi)設(shè)有出風(fēng)口 17，所述出風(fēng)口與進(jìn)氣口之間的電機(jī)室內(nèi)形成氣流通道，所述氣流通道和永磁轉(zhuǎn)子的直線距離大于50mm。該氣流通道包括后端蓋導(dǎo)風(fēng)道14和電機(jī)散熱風(fēng)道15。上述外殼后端上開(kāi)設(shè)有離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口 19，所述離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口 19上設(shè)有可調(diào)節(jié)進(jìn)氣口開(kāi)度的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口開(kāi)閉裝置28，所述油罐底側(cè)上設(shè)置有油溫檢測(cè)感應(yīng)探頭36，所述感應(yīng)探頭經(jīng)控制芯片后用以驅(qū)動(dòng)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口開(kāi)閉裝置28。上述轉(zhuǎn)軸26直接用錐度聯(lián)接法同軸聯(lián)于空壓螺桿7的驅(qū)動(dòng)端，并采用錐度配合為1:10 1:15。上述的永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用將稀土永磁材料40內(nèi)置于轉(zhuǎn)子沖片槽內(nèi)，采用矩形柱狀態(tài)平行于軸線固定方式，其相互靠近兩磁極連接位置采用空氣隔離法，在磁缸槽隔離空間41采用非導(dǎo)磁膠性材料42填充，在轉(zhuǎn)子沖片外圈隔離槽空間采用鋁壓鑄填補(bǔ)43，并且在轉(zhuǎn)子軸向兩端面采用環(huán)形鋁端環(huán)44，使得沖片外圈隔離槽空間填充壓鑄鋁和兩端環(huán)端面環(huán)狀圈壓鑄鋁相結(jié)合為一鼠籠式圓柱狀整體。本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程:本發(fā)明采用稀土永磁電機(jī)和螺桿機(jī)主軸同軸連接，稀土永磁電機(jī)機(jī)體和螺桿機(jī)殼體為一體式結(jié)構(gòu)，螺旋式離心風(fēng)葉固定在電機(jī)主軸后端，漸開(kāi)線風(fēng)道和電機(jī)殼體聯(lián)體，同時(shí)機(jī)械組合式多級(jí)油汽分離也和螺桿機(jī)頭殼體為一體，形成一個(gè)聚稀土永磁電機(jī)、螺桿機(jī)頭、機(jī)械組合式多級(jí)油汽分離器蝸輪式離心散熱風(fēng)機(jī)為一體的組合式機(jī)頭，該組合比原有螺桿機(jī)分體式組合體積可減少1/3，該發(fā)明的應(yīng)用可比傳統(tǒng)螺桿機(jī)節(jié)能20 30%，減少噪音3 5分貝。本發(fā)明的特點(diǎn)是:1、稀土永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子直接用錐度聯(lián)接法同軸聯(lián)于螺桿主軸(圖1示25)，采用錐度配合為1:10 1:15，這種配合法既能保證配合時(shí)力矩傳動(dòng)的可靠性，又便于裝拆。2、采用內(nèi)通風(fēng)冷卻法同時(shí)對(duì)電機(jī)和螺桿、電機(jī)共同端蓋(圖1示8)進(jìn)行冷卻，散熱風(fēng)葉采用金屬風(fēng)葉以便于耐溫工作，散熱風(fēng)葉固定在電機(jī)主軸后部，電機(jī)后端蓋里偵儀圖1示11)。散熱風(fēng)葉工作是利用主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)葉同軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，因而在電機(jī)后蓋的進(jìn)氣口產(chǎn)生負(fù)壓氣流就順著后端蓋導(dǎo)風(fēng)道14進(jìn)入，在離心力的作用下進(jìn)入后蓋氣室(圖1示30)，在后蓋導(dǎo)風(fēng)道的作用下(圖1示14)，使氣流順著電機(jī)殼體與電機(jī)定子之間的導(dǎo)風(fēng)道(圖1示15)，沖向電機(jī)前蓋氣室(圖1示31)，然后經(jīng)永磁電機(jī)下端蓋出風(fēng)口(圖1示17)排出，該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)定子外表面及螺桿蓋的外側(cè)表面強(qiáng)制風(fēng)冷。螺桿工作時(shí)溫度在90 97°C之間，當(dāng)電機(jī)和螺桿同軸聯(lián)接以及電機(jī)殼體和螺桿蓋的同體聯(lián)接時(shí)，螺桿工作溫度就直接傳導(dǎo)到永磁電機(jī)主體 上，這樣會(huì)導(dǎo)致永磁電機(jī)永磁鐵易失磁，因?yàn)橛来盆F的失磁其溫度影響因素是關(guān)鍵指標(biāo)，采用內(nèi)通風(fēng)冷卻法既有效地直接對(duì)電機(jī)定子表面進(jìn)行冷卻，同時(shí)又可直接冷卻螺桿端蓋，有效地阻止了螺桿機(jī)頭對(duì)電機(jī)的熱傳導(dǎo)。3、固定于轉(zhuǎn)子主軸上的金屬風(fēng)葉是采用將離心風(fēng)葉垂直固定在圓形平板上，互為90。角(圖2示)，這種離心風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是風(fēng)葉靠近轉(zhuǎn)子側(cè)是被圓形平板封閉著(圖2示)，工作時(shí)在離心力的作用下氣流及微小塵埃顆粒都順著風(fēng)道和風(fēng)量一塊運(yùn)行而被排出，不會(huì)進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)閉合強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)導(dǎo)磁塵埃在靠近30_時(shí)，則易被吸入而附于轉(zhuǎn)子表面，久之則加大導(dǎo)致影響機(jī)體的正常工作，本設(shè)計(jì)在氣體流道和轉(zhuǎn)子的直線距離均大于50mm，然后采用隔離式風(fēng)葉有效地保證了導(dǎo)磁塵埃進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)子。本發(fā)明的特點(diǎn)是:組合式螺桿機(jī)頭的壓縮氣體出氣口(圖1示5)的外側(cè)安裝有一多級(jí)機(jī)械油氣分離器(圖1示2)，其多級(jí)油氣分離是由螺旋離心分離、碰撞吸收，球面反射三級(jí)組成。在螺桿機(jī)頭壓縮空氣出氣口上裝有一圓柱狀分離器(其包括機(jī)械分離用筒體及內(nèi)部的導(dǎo)流板)，壓縮混合氣體從(圖1示5)出口沿著斜切線方向進(jìn)入圓柱狀分離器成下螺旋方式離心切線運(yùn)行。此時(shí)根據(jù)微小形狀顆粒油體和氣體之間的質(zhì)量差產(chǎn)生分離層，質(zhì)量較輕部分的氣體則就在螺旋斜切線運(yùn)行的內(nèi)側(cè)從出氣口(圖1示3)出，而微細(xì)顆粒油則沿著切線方向根據(jù)重力不同而下沉在柱狀體下部，然后由柱狀體下部經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后(圖1示29)排出?；旌蠅毫τ蜌庠谧鱿侣菪鼻芯€運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，微小顆粒油在慣性力的作用下沿著螺旋切線方向向筒體壁面碰撞產(chǎn)生離心力，這時(shí)慣性力大于離心力出現(xiàn)減速狀態(tài)。根據(jù)流體在管道中的運(yùn)行在靠近壁面層產(chǎn)生層流現(xiàn)象原理，由于減速和層流現(xiàn)象的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)了壁面吸收油滴效果。流體層流層流速慢，而在中間層流速較快、碰撞減速、層流現(xiàn)象大幅度吸收了混合氣體中的油滴使之下沉分離。然而離心力的作用又使的直徑質(zhì)量大的油滴自然被分離向外周，而直徑質(zhì)量小的則在中內(nèi)圈，其次被分離出的氣體質(zhì)量輕則在內(nèi)圈從出氣口(圖1示3)出。在外圈的油滴則被吸收下沉從出。在柱狀油氣分離器的內(nèi)部則裝有螺旋導(dǎo)向斜隔板(即下螺旋狀導(dǎo)流板)(圖1示1)，隔板的中心組合成一柱狀空心孔便于分離氣體通行，其隔板的作用是離心導(dǎo)向及對(duì)混合氣體碰撞壁而成的油滴的吸收。在柱狀分離器的下部裝有金屬過(guò)濾網(wǎng)(圖1示29)，其作用是過(guò)濾油污和增加氣體阻力，在柱狀油氣分離器中分離后的氣體必須從(圖1示3)出氣口出，而不能從出油口出，因而在兩出口之間必須有壓差，在其內(nèi)下部設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)既能產(chǎn)生壓差，又起到過(guò)濾油氣的作用，維修保養(yǎng)時(shí)只要折開(kāi)柱狀分離器，用柴油清洗就可，采用這種過(guò)濾油污的方法既不產(chǎn)生壓力損失，又起到分離器中自然壓差的產(chǎn)生。柱狀分離器的出油口必須安裝在工作油液面之下，這種裝置法也是保證在柱狀分離器內(nèi)部壓差的另一方法。經(jīng)螺旋離心碰撞分離后的混合氣從(圖1示3)出口射出，直接噴射向組合式油氣分離器殼體上半球面反射體(圖1示4)，由于微顆粒油和氣體的質(zhì)量差別，其反射速度不同顆粒狀油分射速度快，而氣體則是可壓縮的反射時(shí)，由于壓縮彈性吸收的原因反射速度大幅度減弱，則就使得油氣進(jìn)行三次分離。該設(shè)計(jì)由于在反射面采用半球幾何面，根據(jù)入射面和反射角相同的原理，在球面的作用下反射線和入射線成一夾角，這樣就有效地克服了經(jīng)反射后分散出的油滴再次被入射點(diǎn)混合氣而混合。傳統(tǒng)的螺桿機(jī)采用弧面反射(圖3示)，經(jīng)反射分離后的油滴和正面徑上噴射的混合氣相互沖擊不反產(chǎn)生阻力減少反射效果，且被分離后的油滴又含有部分再次被混合氣而混合，球面反射實(shí)現(xiàn)了三次分離，經(jīng)三次分離后的氣體經(jīng)出氣口(圖1示6)出，進(jìn)入下道工序?yàn)V網(wǎng)過(guò)濾。采用經(jīng)螺旋離心分離碰撞吸收一、二級(jí)分離和半圓形反射三次分離可比原有傳統(tǒng)單一采用弧面一級(jí)分離(圖3示)分離效果可提高25 35%，同時(shí)達(dá)到過(guò)濾凈化冷卻油的作用，給下道工序?yàn)V網(wǎng)過(guò)濾有效地減少了油污阻力，從而減少了下道濾網(wǎng)過(guò)濾器因油污造成的壓力損失，同時(shí)也增加了濾網(wǎng)過(guò)濾器濾網(wǎng)的使用時(shí)間，減少了維修費(fèi)用。本發(fā)明的特點(diǎn)是:在組合機(jī)頭的稀土永磁電機(jī)后出軸裝有一離心風(fēng)輪(圖1示18)，在稀土永磁電機(jī)的后 側(cè)裝有離心風(fēng)機(jī)導(dǎo)風(fēng)道(圖1示21 )，在上方裝有油冷卻器(圖1示22)，在離心風(fēng)輪的外側(cè)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)出口部位裝有進(jìn)風(fēng)量自動(dòng)控制風(fēng)門(即某種離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口開(kāi)閉裝置)(圖1示19、28)，該設(shè)計(jì)主要的技術(shù)特點(diǎn)是風(fēng)輪直接和主軸同軸，不須另外獨(dú)立設(shè)定軸流電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉對(duì)油冷卻器進(jìn)行散熱，節(jié)省空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)效率高、節(jié)能，另更關(guān)鍵的是離心機(jī)相對(duì)于軸流風(fēng)機(jī)噪音明顯小，在同等的條件下可降噪3 5分貝。在離心風(fēng)輪的進(jìn)風(fēng)口外設(shè)置進(jìn)風(fēng)量自動(dòng)控制風(fēng)門，采用檢測(cè)油溫的辦法來(lái)控制冷卻器的冷卻風(fēng)量，當(dāng)測(cè)點(diǎn)油溫低時(shí)(<80°C)風(fēng)門關(guān)閉，當(dāng)測(cè)點(diǎn)油溫高于85°C時(shí)風(fēng)門開(kāi)啟，這樣有效地保證了螺桿機(jī)頭冷卻油的正常工作溫度和流動(dòng)性，同時(shí)更有效地節(jié)約能源，減少風(fēng)輪的無(wú)用功輸出。本設(shè)計(jì)可根據(jù)工作特性自然形成對(duì)應(yīng)的氣流量，當(dāng)螺桿機(jī)頭轉(zhuǎn)速高油溫就高，那么離心風(fēng)輪轉(zhuǎn)速快風(fēng)量風(fēng)壓也隨之大，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱交換器的快速冷卻。當(dāng)螺桿機(jī)頭轉(zhuǎn)速低，則離心風(fēng)輪轉(zhuǎn)速慢風(fēng)速風(fēng)壓小，對(duì)熱交換器的冷卻速度也就慢，同時(shí)離心風(fēng)輪所消耗和能量也就小。目前螺桿機(jī)的油溫冷卻均采用軸流風(fēng)機(jī)對(duì)熱交換器散熱方式，但能耗大、噪音大、占用空間大，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率在78 85之間，同軸驅(qū)動(dòng)永磁電機(jī)效率可達(dá)93 95%之間。軸流風(fēng)機(jī)是依靠葉片以空氣的強(qiáng)磨擦產(chǎn)生推力，使氣流成90。夾角，逆風(fēng)噪音大、效率低，而離心風(fēng)輪是靠離心力使氣流順著葉輪的切線方向送風(fēng)，磨擦力小、噪音小、效率高。本發(fā)明的特點(diǎn)是采用將稀土永磁材料內(nèi)置于轉(zhuǎn)子沖片槽內(nèi)，如圖4所示，采用矩形柱狀態(tài)平行于軸線固定方式，其相互靠近兩磁極連接位置采用空氣隔離法，在磁缸槽隔離空間采用非導(dǎo)磁膠性材料填充，在轉(zhuǎn)子沖片外圈隔離槽空間采用鋁壓鑄填補(bǔ)，并且在轉(zhuǎn)子軸向兩端面采用環(huán)形鋁端環(huán)，使的沖片外圈隔離槽空間填充壓鑄鋁和兩端環(huán)端面環(huán)狀圈壓鑄鋁相結(jié)合為一鼠籠式整體，這樣即起到隔磁作用，同時(shí)又達(dá)到固定轉(zhuǎn)子片作用，使片狀轉(zhuǎn)子片成一圓柱形整體。如圖4示:在磁性材料兩接觸部位其轉(zhuǎn)子沖片的隔磁空間條形面積很為關(guān)鍵，若條形面積大則導(dǎo)致漏磁增大，直接影響稀土永磁電機(jī)的工作效率，若沖片隔磁空間條形面積小則造成沖壓難度，同時(shí)減少機(jī)械強(qiáng)度無(wú)法克服高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力，造成機(jī)械破壞。圖示中a.應(yīng)控制在1.0 1.4mm之間；b.應(yīng)控制在1.5 2.2mm之間，a角度應(yīng)控制在12 18°c.磁鋼槽隔離空間應(yīng)采用非磁性快干的組合強(qiáng)度膠填充，并且填滿，否則會(huì)影響整體組合強(qiáng)度，完成填滿則磁鋼轉(zhuǎn)子沖片以及外圈鋁壓鑄空間形成一種完整組合。這樣能有效地保證高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)外圈各點(diǎn)離心力極大，必須有相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度保證。如圖4示:其中C、d組合成隔磁空間，a、b為沖片隔磁條形面積，若a、b面積大則漏磁大。具體實(shí)施方案如圖1示:給稀土永磁電機(jī)定子(圖1示9)通入變頻電源,貝U稀土永磁同步轉(zhuǎn)子(圖1示27)就轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)螺桿主軸(圖1示7)和電機(jī)風(fēng)葉(圖1示11)、離心風(fēng)輪(圖1示18)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，變頻電源可驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子在0— 6000轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)由輸入程序信號(hào)自行設(shè)定轉(zhuǎn)速，螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生壓縮油氣混合氣體，油氣分別由螺桿機(jī)頭進(jìn)油口(圖1示35)、進(jìn)氣口(圖1示34)進(jìn)，其中的油是供機(jī)頭潤(rùn)滑工作潤(rùn)滑和冷卻用。經(jīng)螺桿機(jī)頭壓縮后的油氣混合氣體進(jìn)入多級(jí)油氣分離器(圖1示2)，經(jīng)一級(jí)螺旋離心碰撞分離后的混合氣從(圖1示3)出口射向(圖1示4)半球面進(jìn)行三次分離，經(jīng)分離后油從分離器油出口(圖1示33)出，經(jīng)分離后的混合氣從多級(jí)分離器出口(圖1示6)出。分離后的油從冷卻器進(jìn)口(圖1示23)進(jìn)入，經(jīng)熱交換后從`冷卻器出口(圖1示24)出，進(jìn)行二次循環(huán)。電機(jī)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，則風(fēng)葉內(nèi)周產(chǎn)生負(fù)壓，冷卻風(fēng)從后蓋進(jìn)氣口(圖1示13)進(jìn)，經(jīng)離心力作用后進(jìn)入后蓋導(dǎo)風(fēng)槽(圖1示14),經(jīng)電機(jī)風(fēng)道至前蓋空間,然后從前蓋出風(fēng)口出(圖1示15、17)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)定子和螺桿端蓋、電機(jī)前蓋的冷卻。離心風(fēng)輪(圖1示18)轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)周產(chǎn)生負(fù)壓，離心風(fēng)輪的外側(cè)是一空心圓，內(nèi)側(cè)是一閉合平面，則在外側(cè)就產(chǎn)生負(fù)壓，打開(kāi)風(fēng)門(圖1示28)，冷卻風(fēng)進(jìn)入經(jīng)離心后從風(fēng)道(圖1示21)出，實(shí)現(xiàn)對(duì)換交換器(圖1示22)強(qiáng)力冷卻，然后經(jīng)熱交換后的風(fēng)從熱交換器上方出。本發(fā)明采用組合式的方法將稀土永磁電機(jī)、螺桿機(jī)頭、油、汽分離為一體，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用轉(zhuǎn)子內(nèi)孔錐度套的方法使之轉(zhuǎn)子和螺桿主軸為同一體，整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小，可比原有體積減少1/2，電機(jī)轉(zhuǎn)子與螺桿主軸同一體，機(jī)械效率高，同軸同心度好，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命可延長(zhǎng)20%，特別是軸承使用壽命可增加一倍以上，采用這種同軸連接結(jié)構(gòu)軸承受力為圓圈均勻受力，沒(méi)有徑向拉力，解決了傳統(tǒng)螺桿機(jī)因徑向受力大軸承易損壞的問(wèn)題，主軸上有三個(gè)固定軸承為同一軸線，解決了三點(diǎn)一線同軸心的精度問(wèn)題。本發(fā)明采用稀土永磁電機(jī)效率高，比三相異步電機(jī)效率高4 8%，電機(jī)和主軸為同軸，改變了傳統(tǒng)用皮帶傳動(dòng)聯(lián)接方式，機(jī)械損耗可降低4 7%，采用變頻衡壓輸出控制可使用戶在最佳工作壓力范圍工作，當(dāng)工作狀況在低氣量時(shí)可直接停機(jī)，我國(guó)傳統(tǒng)螺桿機(jī)的平均負(fù)載率在50 60%，因而在系統(tǒng)工作中可節(jié)約螺桿機(jī)休眠狀態(tài)下的電能，螺桿機(jī)工作不休眠狀態(tài)其能量損耗為額定負(fù)載時(shí)的38 45%之間，休眠工作時(shí)間為40 50%之間，對(duì)于37KW 50HP的螺桿機(jī)而言，休眠損耗為37*0.4 (休眠負(fù)荷損耗)*0.45 (休眠時(shí)間占工作時(shí)間的比例)*8 (每單個(gè)工作的時(shí)間)=53.28度電，則每8個(gè)小時(shí)的工作時(shí)間對(duì)50HP螺桿空壓機(jī)而言就可節(jié)電53.28度。本發(fā)明采用蝸輪式離心葉輪固定于螺桿主軸后端部，在螺桿機(jī)殼后端部設(shè)有漸開(kāi)式導(dǎo)風(fēng)道。當(dāng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)蝸輪風(fēng)葉隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力的作用下在蝸輪葉輪中心形成負(fù)壓，外圈形成正壓，氣流則由中心部進(jìn)入，在葉輪離心力作用下沿著外圈切線方向射向?qū)эL(fēng)道進(jìn)入氣室，實(shí)現(xiàn)對(duì)散風(fēng)器的散熱。本發(fā)明可根據(jù)工作特性自然形成對(duì)應(yīng)的氣流量，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高機(jī)體溫升高，則蝸輪風(fēng)葉轉(zhuǎn)速快風(fēng)量風(fēng)壓大，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速低機(jī)體溫升低，則蝸輪風(fēng)葉轉(zhuǎn)速低風(fēng)量小，冷卻效率也低，則對(duì)應(yīng)所消耗的能量也少。目前螺桿機(jī)散熱均采用單獨(dú)軸流風(fēng)機(jī)散熱方式。存在耗能大、噪音大、體積大等缺點(diǎn)，也有采用對(duì)散熱風(fēng)機(jī)變頻控制方法來(lái)調(diào)整對(duì)應(yīng)的冷卻方式，但制造成本顯然增加，同時(shí)軸流風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率損耗大，驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率在78 85%之間，而同軸驅(qū)動(dòng)稀土永磁電機(jī)效率可達(dá)92 95%之間。因而采用蝸輪式風(fēng)葉固定在螺桿主軸的散熱冷卻方式有其優(yōu)點(diǎn):①噪音低，因?yàn)槲佪喪斤L(fēng)機(jī)工作時(shí)葉片和氣流的磨擦力小，是靠離心力作用逆氣流，而軸流風(fēng)機(jī)是靠氣流與風(fēng)葉的磨擦力推進(jìn)，則噪音高②驅(qū)動(dòng)效率高③結(jié)構(gòu)筒條體積小，軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)葉大，又要獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)占有空間大。本發(fā)明采用將組合式螺桿機(jī)體固定于壁振元件上(其壁振元件固定在機(jī)座上)，置于密閉的消音箱中，采用低部迷宮式進(jìn)氣通道，上部排熱方式進(jìn)行消音減振處理。壁振元件即有緩沖和隔離聲音的物體傳導(dǎo)作用，低部迷宮式進(jìn)風(fēng)氣通道可起到隔離聲波傳導(dǎo)的作用，密閉式箱體壁面設(shè)有消音、隔音材料，可起到消音阻尼作用，箱體內(nèi)機(jī)體熱源和空氣熱交換后由氣體經(jīng)蝸輪風(fēng)葉作用通過(guò)流道進(jìn)入氣室，在氣室中產(chǎn)生壓強(qiáng)對(duì)散熱片進(jìn)行交換散熱而后排出，散熱片是多層的片 狀交錯(cuò)組合即有熱交換的作用，同時(shí)又有消音阻尼作用?，F(xiàn)有螺桿機(jī)箱體進(jìn)氣口和箱體內(nèi)直通均分布在側(cè)面，不能有效地起到隔音消音作用，同時(shí)機(jī)體和機(jī)座均勻采用鋼性聯(lián)接方式不能夠隔離聲波的物體傳導(dǎo)，因而現(xiàn)有箱體結(jié)構(gòu)隔音效果不好。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種高效散熱的螺桿空壓裝置，包括機(jī)體和設(shè)于機(jī)體內(nèi)的一對(duì)空壓螺桿，其特征在于:所述空壓螺桿的驅(qū)動(dòng)端與一固連有永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸串接，所述永磁電機(jī)的定子固設(shè)于機(jī)體內(nèi)；所述機(jī)體包括由若干端蓋組成的用以容納永磁電機(jī)定子的電機(jī)室和容納空壓螺桿的空壓室，所述空壓室與電機(jī)室相鄰，且具有一共用端蓋；所述機(jī)體電機(jī)室的后端連接有離心風(fēng)機(jī)，所述離心風(fēng)機(jī)包括與電機(jī)室連接在一起的外殼及設(shè)于外殼內(nèi)且固連于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子外端上的離心風(fēng)輪，所述外殼的上端連接有油冷卻器，所述外殼內(nèi)設(shè)有以利風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)流吹向油冷卻器的導(dǎo)風(fēng)道，所述外殼與電機(jī)室之間設(shè)有永磁電機(jī)外進(jìn)氣口 ；位于電機(jī)室后端蓋側(cè)的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子上固連有一金屬散熱風(fēng)葉，所述金屬散熱風(fēng)葉包括固設(shè)于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子上的圓形平板及垂直固定于圓形平板上的離心風(fēng)葉，互為90度角，所述電機(jī)室的后端蓋的下側(cè)開(kāi)設(shè)有風(fēng)口朝向離心風(fēng)葉的進(jìn)氣口，所述電機(jī)室的下端蓋前側(cè)開(kāi)設(shè)有出風(fēng)口，所述出風(fēng)口與進(jìn)氣口之間的電機(jī)室內(nèi)形成氣流通道，所述氣流通道和永磁轉(zhuǎn)子的直線距離大于50mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效散熱的螺桿空壓裝置，其特征在于:所述外殼后端上開(kāi)設(shè)有離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口，所述離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口上設(shè)有可調(diào)節(jié)進(jìn)氣口開(kāi)度的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口開(kāi)閉裝置，所述油罐底側(cè)上設(shè)置有油溫檢測(cè)感應(yīng)探頭，所述感應(yīng)探頭經(jīng)控制芯片后用以驅(qū)動(dòng)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口開(kāi)閉裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效散熱的螺桿空壓裝置，其特征在于:所述空壓室的前端蓋上開(kāi)設(shè)有螺桿壓縮氣出氣口，所述螺桿壓縮氣出氣口上連接有組合式油氣分離器；所述組合式油氣分離器包括儲(chǔ)有油液的油罐，所述油罐內(nèi)設(shè)有連接于螺桿壓縮氣出氣口上的機(jī)械分離用筒體，所述筒體的內(nèi)壁上設(shè)有下螺旋狀導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板的中部開(kāi)設(shè)有導(dǎo)氣口，所述機(jī)械分離用筒體的下端置于油液中，所述機(jī)械分離用筒體的上部設(shè)有封蓋，所述封蓋上開(kāi)設(shè)有機(jī)械分離用出氣口，位于機(jī)械分離用出氣口的油罐內(nèi)壁上設(shè)有半球體狀反射體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效散熱的螺桿空壓裝置，其特征在于:所述機(jī)械分離用筒體的下端內(nèi)部上設(shè)有金屬過(guò)濾網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求的4所述的一種高效散熱的螺桿空壓裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸直接用錐度聯(lián) 接法同軸聯(lián)于空壓螺桿的驅(qū)動(dòng)端，并采用錐度配合為1:10 1:15。
6.根據(jù)權(quán)利要求的5所述的一種高效散熱的螺桿空壓裝置，其特征在于:所述的永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用將稀土永磁材料內(nèi)置于轉(zhuǎn)子沖片槽內(nèi)，采用矩形柱狀態(tài)平行于軸線固定方式，其相互靠近兩磁極連接位置采用空氣隔離法，在磁缸槽隔離空間采用非導(dǎo)磁膠性材料填充，在轉(zhuǎn)子沖片外圈隔離槽空間采用鋁壓鑄填補(bǔ)，并且在轉(zhuǎn)子軸向兩端面采用環(huán)形鋁端環(huán)，使得沖片外圈隔離槽空間填充壓鑄鋁和兩端環(huán)端面環(huán)狀圈壓鑄鋁相結(jié)合為一鼠籠式圓柱狀整體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高效散熱的螺桿空壓裝置，包括機(jī)體和設(shè)于機(jī)體內(nèi)的一對(duì)空壓螺桿，其特征在于所述空壓螺桿的驅(qū)動(dòng)端與一固連有永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸串接，所述永磁電機(jī)的定子固設(shè)于機(jī)體內(nèi)；所述機(jī)體包括由若干端蓋組成的用以容納永磁電機(jī)定子的電機(jī)室和容納空壓螺桿的空壓室，所述空壓室與電機(jī)室相鄰，且具有一共用端蓋；所述機(jī)體電機(jī)室的后端連接有離心風(fēng)機(jī)；位于電機(jī)室后端蓋側(cè)的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子上固連有一金屬散熱風(fēng)葉。本實(shí)用新型比原有螺桿機(jī)分體式組合體積可減少1/3，應(yīng)用可比傳統(tǒng)螺桿機(jī)節(jié)能20～30%，減少噪音3～5分貝，而且散熱效果及油氣分離效果更佳。
文檔編號(hào)F04C29/04GK203114635SQ20132010703
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月9日
發(fā)明者郭自剛 申請(qǐng)人:郭自剛