CN110185618A - 无油单螺杆空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无油单螺杆空气压缩机，包括机壳、螺杆转子和两个轴承座，机壳为轴向两侧均敞口的中空套筒形结构体，螺杆转子沿机壳轴向活动穿置于机壳内腔中，并还能相对机壳转动，两个轴承座分别安装于机壳的轴向两侧上，且在两个轴承座上还分别装有轴承和密封组件；特别的，螺杆转子具有主轴和若干个一体成型于主轴外壁上的叶片，若干个叶片均为沿主轴轴向延伸的螺旋状，通过对螺杆转子中的叶片结构、叶片数量、叶片表面处理等进行优化创新，使得螺杆转子在回转时能够与机壳内腔之间产生理想的容积变化，进而产生高压力的压缩空气，满足了市场对空压机的技术需求；另外，该螺杆转子还结构简单、易加工制造，制造成本低，适于推广应用。

Description

无油单螺杆空气压缩机

技术领域

本发明涉及空气压缩机技术领域，具体提供了一种无油单螺杆空气压缩机。

背景技术

空气压缩机(简称空压机)，是气动***的核心设备，它是将原动力(通常是电动机或柴油机)的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。

空气压缩机的种类很多，螺杆式空压机是应用较广的种类。螺杆式空压机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械，气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助螺杆转子在机壳内作回转运动来实现。

然而在现有的螺杆式空压机结构中，特别是在单螺杆空压机结构中，螺杆转子的结构比较复杂、且加工难度大，特别是当螺杆转子回转时，其不能产生理想的气体压缩，因而不能很好的满足市场需求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种无油单螺杆空气压缩机，其结构简单、合理，既能产生高压力的压缩空气，满足市场对空压机的技术需求，又易于加工制造，制造成本低。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无油单螺杆空气压缩机，包括机壳、螺杆转子和两个轴承座，其中，所述机壳为轴向两侧均敞口的中空套筒形结构体，并在所述机壳上还设置有进气口和排气口，所述螺杆转子沿所述机壳的轴向活动穿置于所述机壳内腔中，且所述螺杆转子还能够在外部动力设备的驱动下相对所述机壳转动，两个所述轴承座分别锁固安装于所述机壳的轴向两侧上，且在两个所述轴承座上还各分别安装有用以支撑所述螺杆转子的轴承、以及用以密封所述机壳轴向一侧的密封组件；所述螺杆转子具有一主轴和若干个一体成型于所述主轴外壁上的叶片，若干个所述叶片还均为沿所述主轴轴向延伸的螺旋状；

将若干个所述叶片所处的区域定义为叶片区段，所述叶片区段还划分成三个区段，分别为沿所述机壳轴向依次排列的第一叶片区段、第二叶片区段和第三叶片区段；其中，所述第一叶片区段的轴向截面和所述第三叶片区段的轴向截面均为等腰梯形，且所述第一叶片区段和所述第三叶片区段的锥角还满足如下公式：

15°≤β＜α≤35°，

式中，β为所述第一叶片区段的锥角，α为所述第三叶片区段的锥角；

另外，所述三个区段的轴向长度还满足如下公式：

(L+M+N)/3≤L≤N≤(L+M+N)/2，

式中，L为所述第一叶片区段的轴向长度，M为所述第二叶片区段的轴向长度，N为所述第三叶片区段的轴向长度。

作为本发明的进一步改进，所述第二叶片区段的轴向截面为长方形。

作为本发明的进一步改进，位于所述第一叶片区段中的叶片数量小于位于所述第三叶片区段中的叶片数量，且位于所述第三叶片区段中的叶片数量还与位于所述第一叶片区段中的叶片数量成倍数关系布置；

位于所述第二叶片区段中的叶片数量与位于所述第三叶片区段中的叶片数量相等。

作为本发明的进一步改进，位于所述第三叶片区段中的叶片数量与位于所述第一叶片区段中的叶片数量满足如下公式：

n1＝2×n2，

式中，n1为位于所述第三叶片区段中的叶片数量，n2为位于所述第一叶片区段中的叶片数量。

作为本发明的进一步改进，将若干个所述叶片分成两等分，分别为多个第一叶片和多个第二叶片；

其中，多个所述第一叶片环列布置、并分别自所述第一叶片区段延伸至所述第三叶片区段，且同时多个所述第一叶片的弧长方向两端还均分别相齐平；多个所述第二叶片亦环列布置、并分别自所述第二叶片区段延伸至所述第三叶片区段，且同时多个所述第二叶片的弧长方向两端亦均分别相齐平。

作为本发明的进一步改进，每一所述叶片的表面上均形成有发黑处理层。

作为本发明的进一步改进，所述机壳内腔的形状与所述叶片区段的总体外形保持一致，且在所述机壳的内壁上亦形成有发黑处理层；

另外，所述进气口的开口面积大于所述排气口的开口面积。

作为本发明的进一步改进，每一所述密封组件各包括有均分别内置于一所述轴承座中的密封弹簧、密封环、密封盘和油封；

另外，在每一所述轴承座与所述机壳的轴向一侧之间还设置有O型密封圈。

作为本发明的进一步改进，在所述主轴的轴向两端上还各分别套设有用以限制所述轴承及所述密封组件的挡圈和压板。

作为本发明的进一步改进，在一所述轴承座背向所述机壳的一侧上还定位连接有一能够罩设住所述主轴一轴端的端盖。

本发明的有益效果是：相较于现有技术，该无油单螺杆空气压缩机通过对螺杆转子中的叶片结构(形状、布局、锥角、长度)、叶片数量、叶片表面处理等进行优化创新，使得螺杆转子在回转时能够与机壳内腔之间产生理想的容积变化，进而能够产生高压力的压缩空气，满足了市场对空压机的技术需求。另外，该螺杆转子还结构简单、易加工制造，且制造成本低，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明所述无油单螺杆空气压缩机的剖面结构示意图；

图2为本发明所述螺杆转子的结构示意图；

图3为本发明所述螺杆转子的剖面结构示意图；

图4为本发明所述机壳的结构示意图；

图5为本发明一组密封组件和轴承装配在一起时的结构示意图；

图6为本发明另一组密封组件和轴承装配在一起时的结构示意图。

结合附图，作以下说明：

1——机壳 10——进气口

11——排气口 2——螺杆转子

20——主轴 21——叶片

21a——第一叶片 21b——第二叶片

221——第一叶片区段 222——第二叶片区段

223——第三叶片区段 3——轴承座

4——轴承 50——密封弹簧

51——密封环 52——密封盘

53——油封 60——挡圈

61——压板 7——端盖

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。于本说明书中所述的“第一”、“第二”、“第三”仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1：

请参阅附图1所示，其为本发明所述无油单螺杆空气压缩机的剖面结构示意图。

本发明所述的无油单螺杆空气压缩机包括机壳1、螺杆转子2和两个轴承座3，其中，所述机壳1为轴向两侧均敞口的中空套筒形结构体，并在所述机壳1上还设置有进气口10和排气口11，所述螺杆转子2沿所述机壳1的轴向活动穿置于所述机壳1内腔中，且所述螺杆转子2还能够在外部动力设备(如电机)的驱动下相对所述机壳1转动，两个所述轴承座3分别锁固安装于所述机壳1的轴向两侧上，且在两个所述轴承座3上还各分别安装有用以支撑所述螺杆转子2的轴承4、以及用以密封所述机壳1轴向一侧的密封组件；特别的，参阅附图2和附图3所示，所述螺杆转子2具有一主轴20和若干个一体成型于所述主轴20外壁上的叶片21，若干个所述叶片21还均为沿所述主轴20轴向延伸的螺旋状；

将若干个所述叶片21所处的区域定义为叶片区段，所述叶片区段还划分成三个区段，分别为沿所述机壳1轴向依次排列的第一叶片区段221、第二叶片区段222和第三叶片区段223；其中，所述第一叶片区段221的轴向截面和所述第三叶片区段223的轴向截面均为等腰梯形(即所述第一、三叶片区段的总体外形呈截顶圆锥体)，且所述第一叶片区段221和所述第三叶片区段223的锥角还满足如下公式：

15°≤β＜α≤35°，

式中，β为所述第一叶片区段221的锥角，α为所述第三叶片区段223的锥角；α越大，被压缩的气体产生的压力越大；β越大，排气口的压力越大，排气口温升越高；(举例：在制造所述螺杆转子2时，可设计β为20°，α为30°；)

另外，所述三个区段的轴向长度还满足如下公式：

(L+M+N)/3≤L≤N≤(L+M+N)/2，

式中，L为所述第一叶片区段221的轴向长度，M为所述第二叶片区段222的轴向长度，N为所述第三叶片区段223的轴向长度；N越大，整机的排气量越大；L越大，整机的排气压力越大。

在本实施例中，优选的，所述第二叶片区段222的轴向截面为长方形，即所述第二叶片区段无锥度。

在本实施例中，优选的，位于所述第一叶片区段221中的叶片数量小于位于所述第三叶片区段223中的叶片数量，且位于所述第三叶片区段223中的叶片数量还与位于所述第一叶片区段221中的叶片数量成倍数关系布置；

位于所述第二叶片区段222中的叶片数量与位于所述第三叶片区段223中的叶片数量相等。

进一步优选的，位于所述第三叶片区段223中的叶片数量与位于所述第一叶片区段221中的叶片数量满足如下公式：

n1＝2×n2，

式中，n1为位于所述第三叶片区段223中的叶片数量，n2为位于所述第一叶片区段221中的叶片数量。举例：在制造所述螺杆转子2时，可设计n2为6片，n1为12片。

在本实施例中，优选的，将若干个所述叶片21分成两等分，分别为多个第一叶片21a和多个第二叶片21b；

其中，多个所述第一叶片21a环列布置、并分别自所述第一叶片区段221延伸至所述第三叶片区段223，且同时多个所述第一叶片21a的弧长方向两端还均分别相齐平；多个所述第二叶片21b亦环列布置、并分别自所述第二叶片区段222延伸至所述第三叶片区段223，且同时多个所述第二叶片21b的弧长方向两端亦均分别相齐平(具体可参阅附图2所示)。

在本实施例中，优选的，每一所述叶片21的表面上均形成有发黑处理层，能耐空气压缩时所产生的高温。

在本实施例中，优选的，所述机壳1内腔的形状与所述叶片区段的总体外形保持一致，确保螺杆转子能灵活转动，且在所述机壳1的内壁上亦形成有发黑处理层；

另外，所述进气口10的开口面积大于所述排气口11的开口面积，可参阅附图4所示，进气口的开口面积大，可确保压缩时有足够的空气被吸入；排气口的开口面积小，可以确保保留被压缩空气的压力。

在本实施例中，优选的，每一所述密封组件各包括有均分别内置于一所述轴承座3中的密封弹簧50、密封环51、密封盘52和油封53(可参阅附图5和附图6所示)，密封组件一方面可阻隔空气向所述机壳轴向两侧泄漏，另一方面可防止润滑油进入所述机壳内腔中，确保压缩气体中含油量为零；

另外，在每一所述轴承座3与所述机壳1的轴向一侧之间还设置有O型密封圈。

进一步优选的，在所述主轴20的轴向两端上还各分别套设有用以限制所述轴承4及所述密封组件的挡圈60和压板61。

在本实施例中，优选的，在一所述轴承座3背向所述机壳1的一侧上还定位连接有一能够罩设住所述主轴20一轴端的端盖7。

综上所述，相较于现有技术，本发明所述无油单螺杆空气压缩机通过对螺杆转子中的叶片结构(形状、布局、锥角、长度)、叶片数量、叶片表面处理等进行优化创新，使得螺杆转子在回转时能够与机壳内腔之间产生理想的容积变化，进而能够产生高压力的压缩空气，满足了市场对空压机的技术需求。另外，该螺杆转子还结构简单、易加工制造，且制造成本低，适于推广应用。

上述实施方式仅例示性说明本发明的功效，而非用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无油单螺杆空气压缩机，包括机壳(1)、螺杆转子(2)和两个轴承座(3)，其中，所述机壳(1)为轴向两侧均敞口的中空套筒形结构体，并在所述机壳(1)上还设置有进气口(10)和排气口(11)，所述螺杆转子(2)沿所述机壳(1)的轴向活动穿置于所述机壳(1)内腔中，且所述螺杆转子(2)还能够在外部动力设备的驱动下相对所述机壳(1)转动，两个所述轴承座(3)分别锁固安装于所述机壳(1)的轴向两侧上，且在两个所述轴承座(3)上还各分别安装有用以支撑所述螺杆转子(2)的轴承(4)、以及用以密封所述机壳(1)轴向一侧的密封组件；其特征在于：所述螺杆转子(2)具有一主轴(20)和若干个一体成型于所述主轴(20)外壁上的叶片(21)，若干个所述叶片(21)还均为沿所述主轴(20)轴向延伸的螺旋状；

将若干个所述叶片(21)所处的区域定义为叶片区段，所述叶片区段还划分成三个区段，分别为沿所述机壳(1)轴向依次排列的第一叶片区段(221)、第二叶片区段(222)和第三叶片区段(223)；其中，所述第一叶片区段(221)的轴向截面和所述第三叶片区段(223)的轴向截面均为等腰梯形，且所述第一叶片区段(221)和所述第三叶片区段(223)的锥角还满足如下公式：

15°≤β＜α≤35°，

式中，β为所述第一叶片区段(221)的锥角，α为所述第三叶片区段(223)的锥角；

另外，所述三个区段的轴向长度还满足如下公式：

(L+M+N)/3≤L≤N≤(L+M+N)/2，

式中，L为所述第一叶片区段(221)的轴向长度，M为所述第二叶片区段(222)的轴向长度，N为所述第三叶片区段(223)的轴向长度。

2.根据权利要求1所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：所述第二叶片区段(222)的轴向截面为长方形。

3.根据权利要求1所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：位于所述第一叶片区段(221)中的叶片数量小于位于所述第三叶片区段(223)中的叶片数量，且位于所述第三叶片区段(223)中的叶片数量还与位于所述第一叶片区段(221)中的叶片数量成倍数关系布置；

位于所述第二叶片区段(222)中的叶片数量与位于所述第三叶片区段(223)中的叶片数量相等。

4.根据权利要求3所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：位于所述第三叶片区段(223)中的叶片数量与位于所述第一叶片区段(221)中的叶片数量满足如下公式：

n1＝2×n2，

式中，n1为位于所述第三叶片区段(223)中的叶片数量，n2为位于所述第一叶片区段(221)中的叶片数量。

5.根据权利要求4所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：将若干个所述叶片(21)分成两等分，分别为多个第一叶片(21a)和多个第二叶片(21b)；

其中，多个所述第一叶片(21a)环列布置、并分别自所述第一叶片区段(221)延伸至所述第三叶片区段(223)，且同时多个所述第一叶片(21a)的弧长方向两端还均分别相齐平；多个所述第二叶片(21b)亦环列布置、并分别自所述第二叶片区段(222)延伸至所述第三叶片区段(223)，且同时多个所述第二叶片(21b)的弧长方向两端亦均分别相齐平。

6.根据权利要求1所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：每一所述叶片(21)的表面上均形成有发黑处理层。

7.根据权利要求2所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：所述机壳(1)内腔的形状与所述叶片区段的总体外形保持一致，且在所述机壳(1)的内壁上亦形成有发黑处理层；

另外，所述进气口(10)的开口面积大于所述排气口(11)的开口面积。

8.根据权利要求1所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：每一所述密封组件各包括有均分别内置于一所述轴承座(3)中的密封弹簧(50)、密封环(51)、密封盘(52)和油封(53)；

另外，在每一所述轴承座(3)与所述机壳(1)的轴向一侧之间还设置有O型密封圈。

9.根据权利要求8所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：在所述主轴(20)的轴向两端上还各分别套设有用以限制所述轴承(4)及所述密封组件的挡圈(60)和压板(61)。

10.根据权利要求1所述的无油单螺杆空气压缩机，其特征在于：在一所述轴承座(3)背向所述机壳(1)的一侧上还定位连接有一能够罩设住所述主轴(20)一轴端的端盖(7)。