专利名称：一种高效散热的螺杆空压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高效散热的螺杆空压装置。
背景技术：
在我国现有螺杆空压机均采用三相异步电动机经一级皮带轮传动驱动螺杆机头，经皮带轮变速达到螺杆机头的转速要求，实现驱动工作。这种传动结构存在几个方面的不足之处:1.其相配套的三相异步电机一般选用转速在1400转/分或2800转/分，而螺杆机头适用的转速一般在3000 5000之间，因而必须采用皮带传动进行变速，这种变速传动方法存在明显的机械损耗，一般一级三角皮带传动机械损耗在4 7%。2.螺杆空压机有一个特定的工作状态，当气压上升到上限时，则关闭进气维持空运行，此时必须保证2kg的压力以供内部冷却油的自循环，此时螺杆机进入休眠状态做无用功。目前我国螺杆空压机的使用时间为100%工作制，但就负载率供气量而言只为50 60%之间，休眠时间为40 50%，因而非常耗能。三相异步电机在空载时的电流为额定电流的30%，而维持在2kg工作状况下的工作，则此时的空运转电流一般在40 45%，若停机则系统冲击大，三相异步电机的启动电流为2 6倍，螺杆机启动为带负荷启动，则启动电流高达额定电流的6倍之多，因而均不采用直接停机、启动的工作方法来实现，而采用休眠工作方式。3.现有螺杆空压机工作压力不稳定，当压力达上限时，螺杆空压机关闭进气口处于空运转，此时贮气罐压力逐步下限至下限时进气闭打开螺杆机处于工作状况，因而主机对外工作压力的供给是在变化着的。螺杆机的排量与转速成正比，压力与转速的平方成正t匕，轴功率与转速的立方成正比，当流量为额定流量的80%，轴功率仅为额定功率的51%，下降为近一半。·
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种高效散热的螺杆空压装置，有助于解决目前传动结构方面不足及散热不佳等问题。本实用新型的技术方案在于:一种高效散热的螺杆空压装置，包括机体和设于机体内的一对空压螺杆，其特征在于:所述空压螺杆的驱动端与一固连有永磁电机转子的转轴串接，所述永磁电机的定子固设于机体内；所述机体包括由若干端盖组成的用以容纳永磁电机定子的电机室和容纳空压螺杆的空压室，所述空压室与电机室相邻，且具有一共用端盖；所述机体电机室的后端连接有离心风机，所述离心风机包括与电机室连接在一起的外壳及设于外壳内且固连于永磁电机转子外端上的离心风轮，所述外壳的上端连接有油冷却器，所述外壳内设有以利风轮旋转产生的风流吹向油冷却器的导风道，所述外壳与电机室之间设有永磁电机外进气口 ；位于电机室后端盖侧的永磁电机转子上固连有一金属散热风叶，所述金属散热风叶包括固设于永磁电机转子上的圆形平板及垂直固定于圆形平板上的离心风叶，互为90度角，所述电机室的后端盖的下侧开设有风口朝向离心风叶的进气口，所述电机室的下端盖前侧开设有出风口，所述出风口与进气口之间的电机室内形成气流通道，所述气流通道和永磁转子的直线距离大于50mm。其中，所述外壳后端上开设有离心风机进气口，所述离心风机进气口上设有可调节进气口开度的离心风机进气口开闭装置，所述油罐底侧上设置有油温检测感应探头，所述感应探头经控制芯片后用以驱动离心风机进气口开闭装置。所述空压室的前端盖上开设有螺杆压缩气出气口，所述螺杆压缩气出气口上连接有组合式油气分离器；所述组合式油气分离器包括储有油液的油罐，所述油罐内设有连接于螺杆压缩气出气口上的机械分离用筒体，所述筒体的内壁上设有下螺旋状导流板，所述导流板的中部开设有导气口，所述机械分离用筒体的下端置于油液中，所述机械分离用筒体的上部设有封盖，所述封盖上开设有机械分离用出气口，位于机械分离用出气口的油罐内壁上设有半球体状反射体所述机械分离用筒体的下端内部上设有金属过滤网。所述转轴直接用锥度联接法同轴联于空压螺杆的驱动端，并采用锥度配合为1:
10 1:15。所述的永磁电机的转子采用将稀土永磁材料内置于转子冲片槽内，采用矩形柱状态平行于轴线固定方式，其相互靠近两磁极连接位置采用空气隔离法，在磁缸槽隔离空间采用非导磁胶性材料填充，在转子冲片外圈隔离槽空间采用铝压铸填补，并且在转子轴向两端面采用环形铝端环，使得冲片外圈隔离槽空间填充压铸铝和两端环端面环状圈压铸铝相结合为一鼠笼式圆柱状整体。本实用新型的优点在于:本实用新型采用稀土永磁电机和螺杆机主轴同轴连接，稀土永磁电机机体和螺杆机壳体为一体式结构,螺旋式离心风叶固定在电机主轴后端,渐开线风道和电机壳体联体，同时机械组合式多级油汽分离也和螺杆机头壳体为一体，形成一个聚稀土永磁电机、螺杆机头、机械组合式多级油汽分离器和蜗轮式离心散热风机为一体的组合式机头，该组合比原有螺杆机分体式组合体积可减少1/3，该实用新型的应用可比传统螺杆机节能20 30%，减少噪音3 5分贝，散热效果及油气分离效果更佳。
图1为本实用新型的实施例结构示意图。图2为本实用新型实施例的金属散热风叶的结构示意图。图3为传统的螺杆机采用弧面反射的结构示意图。图4为本实用新型实施例的的转子结构示意图。其中:1-下螺旋状导流板；2-组合式油气分离器；3-机械分离用出气口 ；4-半球体状反射体；5_螺杆压缩气出气口 ；6_组合式油气分离器出气口 ；7_空压螺杆；8_共用端盖；9_永磁电机定子；10_机体电机室；11_金属散热风叶；12_电机室的后端盖；13_电机室的后端盖的进气口 ；14_后端盖导风道；15_电机散热风道；16_油罐；17_电机室的下端盖的出风口 ； 18-离心风轮；19-离心 风机进气口 ；20_永磁电机外进气口 ；21_导风道；22-油冷却器；23_交换器进油口 ；24_交换器出油口，25-电机转轴与螺杆驱动端锥度配合点；26_转轴；27_永磁电机转子；28_离心风机进气口开闭装置；29_金属过滤网；30_电机室的后盖气室；31_电机室的前盖气室；32_油液镜面；33_出油口 ；34_螺杆机进气口 ；35-螺杆机进油口 ；36_油温检测感应探头；37_圆形平面平板；38_离心风叶；39_叶片和平板夹角；40_稀土永磁材料；41_隔磁空间；42_非导磁胶性材料；43_铝压铸填充；44_环形铝端环。
具体实施方式
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。本实用新型涉及一种高效散热的螺杆空压装置，包括机体和设于机体内的一对空压螺杆7，所述空压螺杆7的驱动端与一固连有永磁电机转子27的转轴26串接，所述永磁电机的定子9固设于机体内。上述机体包括由若干端盖组成的用以容纳永磁电机定子9的电机室10和容纳空压螺杆7的空压室，所述空压室与电机室相邻，且具有一共用端盖8。上述空压室的前端盖上开设有螺杆压缩气出气口 5，所述螺杆压缩气出气口 5上连接有组合式油气分离器2。上述组合式油气分离器2包括储有油液的油罐16，所述油罐内设有连接于螺杆压缩气出气口 5上的机械分离用筒体，所述筒体的内壁上设有下螺旋状导流板1，所述导流板I的中部开设有导气口，所述机械分离用筒体的下端置于油液中，所述机械分离用筒体的上部设有封盖，所述封盖上开设有机械分离用出气口 3，位于机械分离用出气口 3的油罐内壁上设有半球体状反射体4。 上述机械分离用筒体的下部设有金属过滤网29。上述机体电机室的后端连接有离心风机，所述离心风机包括与电机室连接在一起的外壳及设于外壳内且固连于永磁电机转子外端上的离心风轮18,所述外壳的上端连接有油冷却器22，所述外壳内设有以利风轮旋转产生的风流吹向油冷却器的导风道21，所述外壳与电机室之间设有永磁电机外进气口 20。位于电机室后端盖侧的永磁电机转子上固连有一金属散热风叶11，所述金属散热风叶11包括固设于永磁电机转子上的圆形平板37及垂直固定于圆形平板上的离心风叶38，互为90度角，所述电机室的后端盖的下侧开设有风口朝向离心风叶的进气口 19，所述电机室的下端盖前侧开设有出风口 17，所述出风口与进气口之间的电机室内形成气流通道，所述气流通道和永磁转子的直线距离大于50mm。该气流通道包括后端盖导风道14和电机散热风道15。上述外壳后端上开设有离心风机进气口 19，所述离心风机进气口 19上设有可调节进气口开度的离心风机进气口开闭装置28，所述油罐底侧上设置有油温检测感应探头36，所述感应探头经控制芯片后用以驱动离心风机进气口开闭装置28。上述转轴26直接用锥度联接法同轴联于空压螺杆7的驱动端，并采用锥度配合为1:10 1:15。上述的永磁电机的转子采用将稀土永磁材料40内置于转子冲片槽内，采用矩形柱状态平行于轴线固定方式，其相互靠近两磁极连接位置采用空气隔离法，在磁缸槽隔离空间41采用非导磁胶性材料42填充，在转子冲片外圈隔离槽空间采用铝压铸填补43，并且在转子轴向两端面采用环形铝端环44，使得冲片外圈隔离槽空间填充压铸铝和两端环端面环状圈压铸铝相结合为一鼠笼式圆柱状整体。本发明的具体实施过程:本发明采用稀土永磁电机和螺杆机主轴同轴连接，稀土永磁电机机体和螺杆机壳体为一体式结构，螺旋式离心风叶固定在电机主轴后端，渐开线风道和电机壳体联体，同时机械组合式多级油汽分离也和螺杆机头壳体为一体，形成一个聚稀土永磁电机、螺杆机头、机械组合式多级油汽分离器蜗轮式离心散热风机为一体的组合式机头，该组合比原有螺杆机分体式组合体积可减少1/3，该发明的应用可比传统螺杆机节能20 30%，减少噪音3 5分贝。本发明的特点是:1、稀土永磁电机的转子直接用锥度联接法同轴联于螺杆主轴(图1示25)，采用锥度配合为1:10 1:15，这种配合法既能保证配合时力矩传动的可靠性，又便于装拆。2、采用内通风冷却法同时对电机和螺杆、电机共同端盖(图1示8)进行冷却，散热风叶采用金属风叶以便于耐温工作，散热风叶固定在电机主轴后部，电机后端盖里侦仪图1示11)。散热风叶工作是利用主轴转动带动风叶同轴转动产生离心力，因而在电机后盖的进气口产生负压气流就顺着后端盖导风道14进入，在离心力的作用下进入后盖气室(图1示30)，在后盖导风道的作用下(图1示14)，使气流顺着电机壳体与电机定子之间的导风道(图1示15)，冲向电机前盖气室(图1示31)，然后经永磁电机下端盖出风口(图1示17)排出，该过程实现了对电机定子外表面及螺杆盖的外侧表面强制风冷。螺杆工作时温度在90 97°C之间，当电机和螺杆同轴联接以及电机壳体和螺杆盖的同体联接时，螺杆工作温度就直接传导到永磁电机主体 上，这样会导致永磁电机永磁铁易失磁，因为永磁铁的失磁其温度影响因素是关键指标，采用内通风冷却法既有效地直接对电机定子表面进行冷却，同时又可直接冷却螺杆端盖，有效地阻止了螺杆机头对电机的热传导。3、固定于转子主轴上的金属风叶是采用将离心风叶垂直固定在圆形平板上，互为90。角(图2示)，这种离心风叶的结构特点是风叶靠近转子侧是被圆形平板封闭着(图2示)，工作时在离心力的作用下气流及微小尘埃颗粒都顺着风道和风量一块运行而被排出，不会进入电机转子，电机转子是一个闭合强磁场，当导磁尘埃在靠近30_时，则易被吸入而附于转子表面，久之则加大导致影响机体的正常工作，本设计在气体流道和转子的直线距离均大于50mm，然后采用隔离式风叶有效地保证了导磁尘埃进入电机转子。本发明的特点是:组合式螺杆机头的压缩气体出气口(图1示5)的外侧安装有一多级机械油气分离器(图1示2)，其多级油气分离是由螺旋离心分离、碰撞吸收，球面反射三级组成。在螺杆机头压缩空气出气口上装有一圆柱状分离器(其包括机械分离用筒体及内部的导流板)，压缩混合气体从(图1示5)出口沿着斜切线方向进入圆柱状分离器成下螺旋方式离心切线运行。此时根据微小形状颗粒油体和气体之间的质量差产生分离层，质量较轻部分的气体则就在螺旋斜切线运行的内侧从出气口(图1示3)出，而微细颗粒油则沿着切线方向根据重力不同而下沉在柱状体下部，然后由柱状体下部经过过滤网过滤后(图1示29)排出。混合压力油气在做下螺旋斜切线运动过程时，微小颗粒油在惯性力的作用下沿着螺旋切线方向向筒体壁面碰撞产生离心力，这时惯性力大于离心力出现减速状态。根据流体在管道中的运行在靠近壁面层产生层流现象原理，由于减速和层流现象的产生实现了壁面吸收油滴效果。流体层流层流速慢，而在中间层流速较快、碰撞减速、层流现象大幅度吸收了混合气体中的油滴使之下沉分离。然而离心力的作用又使的直径质量大的油滴自然被分离向外周，而直径质量小的则在中内圈，其次被分离出的气体质量轻则在内圈从出气口(图1示3)出。在外圈的油滴则被吸收下沉从出。在柱状油气分离器的内部则装有螺旋导向斜隔板(即下螺旋状导流板)(图1示1)，隔板的中心组合成一柱状空心孔便于分离气体通行，其隔板的作用是离心导向及对混合气体碰撞壁而成的油滴的吸收。在柱状分离器的下部装有金属过滤网(图1示29)，其作用是过滤油污和增加气体阻力，在柱状油气分离器中分离后的气体必须从(图1示3)出气口出，而不能从出油口出，因而在两出口之间必须有压差，在其内下部设置过滤网既能产生压差，又起到过滤油气的作用，维修保养时只要折开柱状分离器，用柴油清洗就可，采用这种过滤油污的方法既不产生压力损失，又起到分离器中自然压差的产生。柱状分离器的出油口必须安装在工作油液面之下，这种装置法也是保证在柱状分离器内部压差的另一方法。经螺旋离心碰撞分离后的混合气从(图1示3)出口射出，直接喷射向组合式油气分离器壳体上半球面反射体(图1示4)，由于微颗粒油和气体的质量差别，其反射速度不同颗粒状油分射速度快，而气体则是可压缩的反射时，由于压缩弹性吸收的原因反射速度大幅度减弱，则就使得油气进行三次分离。该设计由于在反射面采用半球几何面，根据入射面和反射角相同的原理，在球面的作用下反射线和入射线成一夹角，这样就有效地克服了经反射后分散出的油滴再次被入射点混合气而混合。传统的螺杆机采用弧面反射(图3示)，经反射分离后的油滴和正面径上喷射的混合气相互冲击不反产生阻力减少反射效果，且被分离后的油滴又含有部分再次被混合气而混合，球面反射实现了三次分离，经三次分离后的气体经出气口(图1示6)出，进入下道工序滤网过滤。采用经螺旋离心分离碰撞吸收一、二级分离和半圆形反射三次分离可比原有传统单一采用弧面一级分离(图3示)分离效果可提高25 35%，同时达到过滤净化冷却油的作用，给下道工序滤网过滤有效地减少了油污阻力，从而减少了下道滤网过滤器因油污造成的压力损失，同时也增加了滤网过滤器滤网的使用时间，减少了维修费用。本发明的特点是:在组合机头的稀土永磁电机后出轴装有一离心风轮(图1示18)，在稀土永磁电机的后 侧装有离心风机导风道(图1示21 )，在上方装有油冷却器(图1示22)，在离心风轮的外侧离心风机进出口部位装有进风量自动控制风门(即某种离心风机进气口开闭装置)(图1示19、28)，该设计主要的技术特点是风轮直接和主轴同轴，不须另外独立设定轴流电机带动风叶对油冷却器进行散热，节省空间结构简单，同时效率高、节能，另更关键的是离心机相对于轴流风机噪音明显小，在同等的条件下可降噪3 5分贝。在离心风轮的进风口外设置进风量自动控制风门，采用检测油温的办法来控制冷却器的冷却风量，当测点油温低时(<80°C)风门关闭，当测点油温高于85°C时风门开启，这样有效地保证了螺杆机头冷却油的正常工作温度和流动性，同时更有效地节约能源，减少风轮的无用功输出。本设计可根据工作特性自然形成对应的气流量，当螺杆机头转速高油温就高，那么离心风轮转速快风量风压也随之大，实现对热交换器的快速冷却。当螺杆机头转速低，则离心风轮转速慢风速风压小，对热交换器的冷却速度也就慢，同时离心风轮所消耗和能量也就小。目前螺杆机的油温冷却均采用轴流风机对热交换器散热方式，但能耗大、噪音大、占用空间大，其驱动电机效率在78 85之间，同轴驱动永磁电机效率可达93 95%之间。轴流风机是依靠叶片以空气的强磨擦产生推力，使气流成90。夹角，逆风噪音大、效率低，而离心风轮是靠离心力使气流顺着叶轮的切线方向送风，磨擦力小、噪音小、效率高。本发明的特点是采用将稀土永磁材料内置于转子冲片槽内，如图4所示，采用矩形柱状态平行于轴线固定方式，其相互靠近两磁极连接位置采用空气隔离法，在磁缸槽隔离空间采用非导磁胶性材料填充，在转子冲片外圈隔离槽空间采用铝压铸填补，并且在转子轴向两端面采用环形铝端环，使的冲片外圈隔离槽空间填充压铸铝和两端环端面环状圈压铸铝相结合为一鼠笼式整体，这样即起到隔磁作用，同时又达到固定转子片作用，使片状转子片成一圆柱形整体。如图4示:在磁性材料两接触部位其转子冲片的隔磁空间条形面积很为关键，若条形面积大则导致漏磁增大，直接影响稀土永磁电机的工作效率，若冲片隔磁空间条形面积小则造成冲压难度，同时减少机械强度无法克服高速旋转时的离心力，造成机械破坏。图示中a.应控制在1.0 1.4mm之间；b.应控制在1.5 2.2mm之间，a角度应控制在12 18°c.磁钢槽隔离空间应采用非磁性快干的组合强度胶填充，并且填满，否则会影响整体组合强度，完成填满则磁钢转子冲片以及外圈铝压铸空间形成一种完整组合。这样能有效地保证高速运转时，转子的机械强度，转子高速运转时外圈各点离心力极大，必须有相应的机械强度保证。如图4示:其中C、d组合成隔磁空间，a、b为冲片隔磁条形面积，若a、b面积大则漏磁大。具体实施方案如图1示:给稀土永磁电机定子(图1示9)通入变频电源,贝U稀土永磁同步转子(图1示27)就转动，带动螺杆主轴(图1示7)和电机风叶(图1示11)、离心风轮(图1示18)同时转动，变频电源可驱动电机转子在0— 6000转/分的范围内由输入程序信号自行设定转速，螺杆的转动产生压缩油气混合气体，油气分别由螺杆机头进油口(图1示35)、进气口(图1示34)进，其中的油是供机头润滑工作润滑和冷却用。经螺杆机头压缩后的油气混合气体进入多级油气分离器(图1示2)，经一级螺旋离心碰撞分离后的混合气从(图1示3)出口射向(图1示4)半球面进行三次分离，经分离后油从分离器油出口(图1示33)出，经分离后的混合气从多级分离器出口(图1示6)出。分离后的油从冷却器进口(图1示23)进入，经热交换后从`冷却器出口(图1示24)出，进行二次循环。电机风叶转动产生离心力，则风叶内周产生负压，冷却风从后盖进气口(图1示13)进，经离心力作用后进入后盖导风槽(图1示14),经电机风道至前盖空间,然后从前盖出风口出(图1示15、17)，实现对电机定子和螺杆端盖、电机前盖的冷却。离心风轮(图1示18)转动内周产生负压，离心风轮的外侧是一空心圆，内侧是一闭合平面，则在外侧就产生负压，打开风门(图1示28)，冷却风进入经离心后从风道(图1示21)出，实现对换交换器(图1示22)强力冷却，然后经热交换后的风从热交换器上方出。本发明采用组合式的方法将稀土永磁电机、螺杆机头、油、汽分离为一体，电机转子采用转子内孔锥度套的方法使之转子和螺杆主轴为同一体，整体设计结构简单体积小，可比原有体积减少1/2，电机转子与螺杆主轴同一体，机械效率高，同轴同心度好，机械强度高，使用寿命可延长20%，特别是轴承使用寿命可增加一倍以上，采用这种同轴连接结构轴承受力为圆圈均匀受力，没有径向拉力，解决了传统螺杆机因径向受力大轴承易损坏的问题，主轴上有三个固定轴承为同一轴线，解决了三点一线同轴心的精度问题。本发明采用稀土永磁电机效率高，比三相异步电机效率高4 8%，电机和主轴为同轴，改变了传统用皮带传动联接方式，机械损耗可降低4 7%，采用变频衡压输出控制可使用户在最佳工作压力范围工作，当工作状况在低气量时可直接停机，我国传统螺杆机的平均负载率在50 60%，因而在系统工作中可节约螺杆机休眠状态下的电能，螺杆机工作不休眠状态其能量损耗为额定负载时的38 45%之间，休眠工作时间为40 50%之间，对于37KW 50HP的螺杆机而言，休眠损耗为37*0.4 (休眠负荷损耗)*0.45 (休眠时间占工作时间的比例)*8 (每单个工作的时间)=53.28度电，则每8个小时的工作时间对50HP螺杆空压机而言就可节电53.28度。本发明采用蜗轮式离心叶轮固定于螺杆主轴后端部，在螺杆机壳后端部设有渐开式导风道。当主轴运转时蜗轮风叶随之转动，在离心力的作用下在蜗轮叶轮中心形成负压，外圈形成正压，气流则由中心部进入，在叶轮离心力作用下沿着外圈切线方向射向导风道进入气室，实现对散风器的散热。本发明可根据工作特性自然形成对应的气流量，当工作转速高机体温升高，则蜗轮风叶转速快风量风压大，实现快速冷却，当工作转速低机体温升低，则蜗轮风叶转速低风量小，冷却效率也低，则对应所消耗的能量也少。目前螺杆机散热均采用单独轴流风机散热方式。存在耗能大、噪音大、体积大等缺点，也有采用对散热风机变频控制方法来调整对应的冷却方式，但制造成本显然增加，同时轴流风机的驱动效率损耗大，驱动电机效率在78 85%之间，而同轴驱动稀土永磁电机效率可达92 95%之间。因而采用蜗轮式风叶固定在螺杆主轴的散热冷却方式有其优点:①噪音低，因为蜗轮式风机工作时叶片和气流的磨擦力小，是靠离心力作用逆气流，而轴流风机是靠气流与风叶的磨擦力推进，则噪音高②驱动效率高③结构筒条体积小，轴流风机风叶大，又要独立电机驱动占有空间大。本发明采用将组合式螺杆机体固定于壁振元件上(其壁振元件固定在机座上)，置于密闭的消音箱中，采用低部迷宫式进气通道，上部排热方式进行消音减振处理。壁振元件即有缓冲和隔离声音的物体传导作用，低部迷宫式进风气通道可起到隔离声波传导的作用，密闭式箱体壁面设有消音、隔音材料，可起到消音阻尼作用，箱体内机体热源和空气热交换后由气体经蜗轮风叶作用通过流道进入气室，在气室中产生压强对散热片进行交换散热而后排出，散热片是多层的片 状交错组合即有热交换的作用，同时又有消音阻尼作用。现有螺杆机箱体进气口和箱体内直通均分布在侧面，不能有效地起到隔音消音作用，同时机体和机座均匀采用钢性联接方式不能够隔离声波的物体传导，因而现有箱体结构隔音效果不好。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求1.一种高效散热的螺杆空压装置，包括机体和设于机体内的一对空压螺杆，其特征在于:所述空压螺杆的驱动端与一固连有永磁电机转子的转轴串接，所述永磁电机的定子固设于机体内；所述机体包括由若干端盖组成的用以容纳永磁电机定子的电机室和容纳空压螺杆的空压室，所述空压室与电机室相邻，且具有一共用端盖；所述机体电机室的后端连接有离心风机，所述离心风机包括与电机室连接在一起的外壳及设于外壳内且固连于永磁电机转子外端上的离心风轮，所述外壳的上端连接有油冷却器，所述外壳内设有以利风轮旋转产生的风流吹向油冷却器的导风道，所述外壳与电机室之间设有永磁电机外进气口 ；位于电机室后端盖侧的永磁电机转子上固连有一金属散热风叶，所述金属散热风叶包括固设于永磁电机转子上的圆形平板及垂直固定于圆形平板上的离心风叶，互为90度角，所述电机室的后端盖的下侧开设有风口朝向离心风叶的进气口，所述电机室的下端盖前侧开设有出风口，所述出风口与进气口之间的电机室内形成气流通道，所述气流通道和永磁转子的直线距离大于50mm。
2.根据权利要求1所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述外壳后端上开设有离心风机进气口，所述离心风机进气口上设有可调节进气口开度的离心风机进气口开闭装置，所述油罐底侧上设置有油温检测感应探头，所述感应探头经控制芯片后用以驱动离心风机进气口开闭装置。
3.根据权利要求2所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述空压室的前端盖上开设有螺杆压缩气出气口，所述螺杆压缩气出气口上连接有组合式油气分离器；所述组合式油气分离器包括储有油液的油罐，所述油罐内设有连接于螺杆压缩气出气口上的机械分离用筒体，所述筒体的内壁上设有下螺旋状导流板，所述导流板的中部开设有导气口，所述机械分离用筒体的下端置于油液中，所述机械分离用筒体的上部设有封盖，所述封盖上开设有机械分离用出气口，位于机械分离用出气口的油罐内壁上设有半球体状反射体。
4.根据权利要求3所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述机械分离用筒体的下端内部上设有金属过滤网。
5.根据权利要求的4所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述转轴直接用锥度联 接法同轴联于空压螺杆的驱动端，并采用锥度配合为1:10 1:15。
6.根据权利要求的5所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述的永磁电机的转子采用将稀土永磁材料内置于转子冲片槽内，采用矩形柱状态平行于轴线固定方式，其相互靠近两磁极连接位置采用空气隔离法，在磁缸槽隔离空间采用非导磁胶性材料填充，在转子冲片外圈隔离槽空间采用铝压铸填补，并且在转子轴向两端面采用环形铝端环，使得冲片外圈隔离槽空间填充压铸铝和两端环端面环状圈压铸铝相结合为一鼠笼式圆柱状整体。
专利摘要本实用新型涉及一种高效散热的螺杆空压装置，包括机体和设于机体内的一对空压螺杆，其特征在于所述空压螺杆的驱动端与一固连有永磁电机转子的转轴串接，所述永磁电机的定子固设于机体内；所述机体包括由若干端盖组成的用以容纳永磁电机定子的电机室和容纳空压螺杆的空压室，所述空压室与电机室相邻，且具有一共用端盖；所述机体电机室的后端连接有离心风机；位于电机室后端盖侧的永磁电机转子上固连有一金属散热风叶。本实用新型比原有螺杆机分体式组合体积可减少1/3，应用可比传统螺杆机节能20～30%，减少噪音3～5分贝，而且散热效果及油气分离效果更佳。
文档编号F04C29/04GK203114635SQ20132010703
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月9日 优先权日2013年3月9日
发明者郭自刚 申请人:郭自刚
技术领域：
本实用新型涉及一种高效散热的螺杆空压装置。
背景技术：
在我国现有螺杆空压机均采用三相异步电动机经一级皮带轮传动驱动螺杆机头，经皮带轮变速达到螺杆机头的转速要求，实现驱动工作。这种传动结构存在几个方面的不足之处:1.其相配套的三相异步电机一般选用转速在1400转/分或2800转/分，而螺杆机头适用的转速一般在3000 5000之间，因而必须采用皮带传动进行变速，这种变速传动方法存在明显的机械损耗，一般一级三角皮带传动机械损耗在4 7%。2.螺杆空压机有一个特定的工作状态，当气压上升到上限时，则关闭进气维持空运行，此时必须保证2kg的压力以供内部冷却油的自循环，此时螺杆机进入休眠状态做无用功。目前我国螺杆空压机的使用时间为100%工作制，但就负载率供气量而言只为50 60%之间，休眠时间为40 50%，因而非常耗能。三相异步电机在空载时的电流为额定电流的30%，而维持在2kg工作状况下的工作，则此时的空运转电流一般在40 45%，若停机则系统冲击大，三相异步电机的启动电流为2 6倍，螺杆机启动为带负荷启动，则启动电流高达额定电流的6倍之多，因而均不采用直接停机、启动的工作方法来实现，而采用休眠工作方式。3.现有螺杆空压机工作压力不稳定，当压力达上限时，螺杆空压机关闭进气口处于空运转，此时贮气罐压力逐步下限至下限时进气闭打开螺杆机处于工作状况，因而主机对外工作压力的供给是在变化着的。螺杆机的排量与转速成正比，压力与转速的平方成正t匕，轴功率与转速的立方成正比，当流量为额定流量的80%，轴功率仅为额定功率的51%，下降为近一半。·
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种高效散热的螺杆空压装置，有助于解决目前传动结构方面不足及散热不佳等问题。本实用新型的技术方案在于:一种高效散热的螺杆空压装置，包括机体和设于机体内的一对空压螺杆，其特征在于:所述空压螺杆的驱动端与一固连有永磁电机转子的转轴串接，所述永磁电机的定子固设于机体内；所述机体包括由若干端盖组成的用以容纳永磁电机定子的电机室和容纳空压螺杆的空压室，所述空压室与电机室相邻，且具有一共用端盖；所述机体电机室的后端连接有离心风机，所述离心风机包括与电机室连接在一起的外壳及设于外壳内且固连于永磁电机转子外端上的离心风轮，所述外壳的上端连接有油冷却器，所述外壳内设有以利风轮旋转产生的风流吹向油冷却器的导风道，所述外壳与电机室之间设有永磁电机外进气口 ；位于电机室后端盖侧的永磁电机转子上固连有一金属散热风叶，所述金属散热风叶包括固设于永磁电机转子上的圆形平板及垂直固定于圆形平板上的离心风叶，互为90度角，所述电机室的后端盖的下侧开设有风口朝向离心风叶的进气口，所述电机室的下端盖前侧开设有出风口，所述出风口与进气口之间的电机室内形成气流通道，所述气流通道和永磁转子的直线距离大于50mm。其中，所述外壳后端上开设有离心风机进气口，所述离心风机进气口上设有可调节进气口开度的离心风机进气口开闭装置，所述油罐底侧上设置有油温检测感应探头，所述感应探头经控制芯片后用以驱动离心风机进气口开闭装置。所述空压室的前端盖上开设有螺杆压缩气出气口，所述螺杆压缩气出气口上连接有组合式油气分离器；所述组合式油气分离器包括储有油液的油罐，所述油罐内设有连接于螺杆压缩气出气口上的机械分离用筒体，所述筒体的内壁上设有下螺旋状导流板，所述导流板的中部开设有导气口，所述机械分离用筒体的下端置于油液中，所述机械分离用筒体的上部设有封盖，所述封盖上开设有机械分离用出气口，位于机械分离用出气口的油罐内壁上设有半球体状反射体所述机械分离用筒体的下端内部上设有金属过滤网。所述转轴直接用锥度联接法同轴联于空压螺杆的驱动端，并采用锥度配合为1:
10 1:15。所述的永磁电机的转子采用将稀土永磁材料内置于转子冲片槽内，采用矩形柱状态平行于轴线固定方式，其相互靠近两磁极连接位置采用空气隔离法，在磁缸槽隔离空间采用非导磁胶性材料填充，在转子冲片外圈隔离槽空间采用铝压铸填补，并且在转子轴向两端面采用环形铝端环，使得冲片外圈隔离槽空间填充压铸铝和两端环端面环状圈压铸铝相结合为一鼠笼式圆柱状整体。本实用新型的优点在于:本实用新型采用稀土永磁电机和螺杆机主轴同轴连接，稀土永磁电机机体和螺杆机壳体为一体式结构,螺旋式离心风叶固定在电机主轴后端,渐开线风道和电机壳体联体，同时机械组合式多级油汽分离也和螺杆机头壳体为一体，形成一个聚稀土永磁电机、螺杆机头、机械组合式多级油汽分离器和蜗轮式离心散热风机为一体的组合式机头，该组合比原有螺杆机分体式组合体积可减少1/3，该实用新型的应用可比传统螺杆机节能20 30%，减少噪音3 5分贝，散热效果及油气分离效果更佳。
图1为本实用新型的实施例结构示意图。图2为本实用新型实施例的金属散热风叶的结构示意图。图3为传统的螺杆机采用弧面反射的结构示意图。图4为本实用新型实施例的的转子结构示意图。其中:1-下螺旋状导流板；2-组合式油气分离器；3-机械分离用出气口 ；4-半球体状反射体；5_螺杆压缩气出气口 ；6_组合式油气分离器出气口 ；7_空压螺杆；8_共用端盖；9_永磁电机定子；10_机体电机室；11_金属散热风叶；12_电机室的后端盖；13_电机室的后端盖的进气口 ；14_后端盖导风道；15_电机散热风道；16_油罐；17_电机室的下端盖的出风口 ； 18-离心风轮；19-离心 风机进气口 ；20_永磁电机外进气口 ；21_导风道；22-油冷却器；23_交换器进油口 ；24_交换器出油口，25-电机转轴与螺杆驱动端锥度配合点；26_转轴；27_永磁电机转子；28_离心风机进气口开闭装置；29_金属过滤网；30_电机室的后盖气室；31_电机室的前盖气室；32_油液镜面；33_出油口 ；34_螺杆机进气口 ；35-螺杆机进油口 ；36_油温检测感应探头；37_圆形平面平板；38_离心风叶；39_叶片和平板夹角；40_稀土永磁材料；41_隔磁空间；42_非导磁胶性材料；43_铝压铸填充；44_环形铝端环。
具体实施方式
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。本实用新型涉及一种高效散热的螺杆空压装置，包括机体和设于机体内的一对空压螺杆7，所述空压螺杆7的驱动端与一固连有永磁电机转子27的转轴26串接，所述永磁电机的定子9固设于机体内。上述机体包括由若干端盖组成的用以容纳永磁电机定子9的电机室10和容纳空压螺杆7的空压室，所述空压室与电机室相邻，且具有一共用端盖8。上述空压室的前端盖上开设有螺杆压缩气出气口 5，所述螺杆压缩气出气口 5上连接有组合式油气分离器2。上述组合式油气分离器2包括储有油液的油罐16，所述油罐内设有连接于螺杆压缩气出气口 5上的机械分离用筒体，所述筒体的内壁上设有下螺旋状导流板1，所述导流板I的中部开设有导气口，所述机械分离用筒体的下端置于油液中，所述机械分离用筒体的上部设有封盖，所述封盖上开设有机械分离用出气口 3，位于机械分离用出气口 3的油罐内壁上设有半球体状反射体4。 上述机械分离用筒体的下部设有金属过滤网29。上述机体电机室的后端连接有离心风机，所述离心风机包括与电机室连接在一起的外壳及设于外壳内且固连于永磁电机转子外端上的离心风轮18,所述外壳的上端连接有油冷却器22，所述外壳内设有以利风轮旋转产生的风流吹向油冷却器的导风道21，所述外壳与电机室之间设有永磁电机外进气口 20。位于电机室后端盖侧的永磁电机转子上固连有一金属散热风叶11，所述金属散热风叶11包括固设于永磁电机转子上的圆形平板37及垂直固定于圆形平板上的离心风叶38，互为90度角，所述电机室的后端盖的下侧开设有风口朝向离心风叶的进气口 19，所述电机室的下端盖前侧开设有出风口 17，所述出风口与进气口之间的电机室内形成气流通道，所述气流通道和永磁转子的直线距离大于50mm。该气流通道包括后端盖导风道14和电机散热风道15。上述外壳后端上开设有离心风机进气口 19，所述离心风机进气口 19上设有可调节进气口开度的离心风机进气口开闭装置28，所述油罐底侧上设置有油温检测感应探头36，所述感应探头经控制芯片后用以驱动离心风机进气口开闭装置28。上述转轴26直接用锥度联接法同轴联于空压螺杆7的驱动端，并采用锥度配合为1:10 1:15。上述的永磁电机的转子采用将稀土永磁材料40内置于转子冲片槽内，采用矩形柱状态平行于轴线固定方式，其相互靠近两磁极连接位置采用空气隔离法，在磁缸槽隔离空间41采用非导磁胶性材料42填充，在转子冲片外圈隔离槽空间采用铝压铸填补43，并且在转子轴向两端面采用环形铝端环44，使得冲片外圈隔离槽空间填充压铸铝和两端环端面环状圈压铸铝相结合为一鼠笼式圆柱状整体。本发明的具体实施过程:本发明采用稀土永磁电机和螺杆机主轴同轴连接，稀土永磁电机机体和螺杆机壳体为一体式结构，螺旋式离心风叶固定在电机主轴后端，渐开线风道和电机壳体联体，同时机械组合式多级油汽分离也和螺杆机头壳体为一体，形成一个聚稀土永磁电机、螺杆机头、机械组合式多级油汽分离器蜗轮式离心散热风机为一体的组合式机头，该组合比原有螺杆机分体式组合体积可减少1/3，该发明的应用可比传统螺杆机节能20 30%，减少噪音3 5分贝。本发明的特点是:1、稀土永磁电机的转子直接用锥度联接法同轴联于螺杆主轴(图1示25)，采用锥度配合为1:10 1:15，这种配合法既能保证配合时力矩传动的可靠性，又便于装拆。2、采用内通风冷却法同时对电机和螺杆、电机共同端盖(图1示8)进行冷却，散热风叶采用金属风叶以便于耐温工作，散热风叶固定在电机主轴后部，电机后端盖里侦仪图1示11)。散热风叶工作是利用主轴转动带动风叶同轴转动产生离心力，因而在电机后盖的进气口产生负压气流就顺着后端盖导风道14进入，在离心力的作用下进入后盖气室(图1示30)，在后盖导风道的作用下(图1示14)，使气流顺着电机壳体与电机定子之间的导风道(图1示15)，冲向电机前盖气室(图1示31)，然后经永磁电机下端盖出风口(图1示17)排出，该过程实现了对电机定子外表面及螺杆盖的外侧表面强制风冷。螺杆工作时温度在90 97°C之间，当电机和螺杆同轴联接以及电机壳体和螺杆盖的同体联接时，螺杆工作温度就直接传导到永磁电机主体 上，这样会导致永磁电机永磁铁易失磁，因为永磁铁的失磁其温度影响因素是关键指标，采用内通风冷却法既有效地直接对电机定子表面进行冷却，同时又可直接冷却螺杆端盖，有效地阻止了螺杆机头对电机的热传导。3、固定于转子主轴上的金属风叶是采用将离心风叶垂直固定在圆形平板上，互为90。角(图2示)，这种离心风叶的结构特点是风叶靠近转子侧是被圆形平板封闭着(图2示)，工作时在离心力的作用下气流及微小尘埃颗粒都顺着风道和风量一块运行而被排出，不会进入电机转子，电机转子是一个闭合强磁场，当导磁尘埃在靠近30_时，则易被吸入而附于转子表面，久之则加大导致影响机体的正常工作，本设计在气体流道和转子的直线距离均大于50mm，然后采用隔离式风叶有效地保证了导磁尘埃进入电机转子。本发明的特点是:组合式螺杆机头的压缩气体出气口(图1示5)的外侧安装有一多级机械油气分离器(图1示2)，其多级油气分离是由螺旋离心分离、碰撞吸收，球面反射三级组成。在螺杆机头压缩空气出气口上装有一圆柱状分离器(其包括机械分离用筒体及内部的导流板)，压缩混合气体从(图1示5)出口沿着斜切线方向进入圆柱状分离器成下螺旋方式离心切线运行。此时根据微小形状颗粒油体和气体之间的质量差产生分离层，质量较轻部分的气体则就在螺旋斜切线运行的内侧从出气口(图1示3)出，而微细颗粒油则沿着切线方向根据重力不同而下沉在柱状体下部，然后由柱状体下部经过过滤网过滤后(图1示29)排出。混合压力油气在做下螺旋斜切线运动过程时，微小颗粒油在惯性力的作用下沿着螺旋切线方向向筒体壁面碰撞产生离心力，这时惯性力大于离心力出现减速状态。根据流体在管道中的运行在靠近壁面层产生层流现象原理，由于减速和层流现象的产生实现了壁面吸收油滴效果。流体层流层流速慢，而在中间层流速较快、碰撞减速、层流现象大幅度吸收了混合气体中的油滴使之下沉分离。然而离心力的作用又使的直径质量大的油滴自然被分离向外周，而直径质量小的则在中内圈，其次被分离出的气体质量轻则在内圈从出气口(图1示3)出。在外圈的油滴则被吸收下沉从出。在柱状油气分离器的内部则装有螺旋导向斜隔板(即下螺旋状导流板)(图1示1)，隔板的中心组合成一柱状空心孔便于分离气体通行，其隔板的作用是离心导向及对混合气体碰撞壁而成的油滴的吸收。在柱状分离器的下部装有金属过滤网(图1示29)，其作用是过滤油污和增加气体阻力，在柱状油气分离器中分离后的气体必须从(图1示3)出气口出，而不能从出油口出，因而在两出口之间必须有压差，在其内下部设置过滤网既能产生压差，又起到过滤油气的作用，维修保养时只要折开柱状分离器，用柴油清洗就可，采用这种过滤油污的方法既不产生压力损失，又起到分离器中自然压差的产生。柱状分离器的出油口必须安装在工作油液面之下，这种装置法也是保证在柱状分离器内部压差的另一方法。经螺旋离心碰撞分离后的混合气从(图1示3)出口射出，直接喷射向组合式油气分离器壳体上半球面反射体(图1示4)，由于微颗粒油和气体的质量差别，其反射速度不同颗粒状油分射速度快，而气体则是可压缩的反射时，由于压缩弹性吸收的原因反射速度大幅度减弱，则就使得油气进行三次分离。该设计由于在反射面采用半球几何面，根据入射面和反射角相同的原理，在球面的作用下反射线和入射线成一夹角，这样就有效地克服了经反射后分散出的油滴再次被入射点混合气而混合。传统的螺杆机采用弧面反射(图3示)，经反射分离后的油滴和正面径上喷射的混合气相互冲击不反产生阻力减少反射效果，且被分离后的油滴又含有部分再次被混合气而混合，球面反射实现了三次分离，经三次分离后的气体经出气口(图1示6)出，进入下道工序滤网过滤。采用经螺旋离心分离碰撞吸收一、二级分离和半圆形反射三次分离可比原有传统单一采用弧面一级分离(图3示)分离效果可提高25 35%，同时达到过滤净化冷却油的作用，给下道工序滤网过滤有效地减少了油污阻力，从而减少了下道滤网过滤器因油污造成的压力损失，同时也增加了滤网过滤器滤网的使用时间，减少了维修费用。本发明的特点是:在组合机头的稀土永磁电机后出轴装有一离心风轮(图1示18)，在稀土永磁电机的后 侧装有离心风机导风道(图1示21 )，在上方装有油冷却器(图1示22)，在离心风轮的外侧离心风机进出口部位装有进风量自动控制风门(即某种离心风机进气口开闭装置)(图1示19、28)，该设计主要的技术特点是风轮直接和主轴同轴，不须另外独立设定轴流电机带动风叶对油冷却器进行散热，节省空间结构简单，同时效率高、节能，另更关键的是离心机相对于轴流风机噪音明显小，在同等的条件下可降噪3 5分贝。在离心风轮的进风口外设置进风量自动控制风门，采用检测油温的办法来控制冷却器的冷却风量，当测点油温低时(<80°C)风门关闭，当测点油温高于85°C时风门开启，这样有效地保证了螺杆机头冷却油的正常工作温度和流动性，同时更有效地节约能源，减少风轮的无用功输出。本设计可根据工作特性自然形成对应的气流量，当螺杆机头转速高油温就高，那么离心风轮转速快风量风压也随之大，实现对热交换器的快速冷却。当螺杆机头转速低，则离心风轮转速慢风速风压小，对热交换器的冷却速度也就慢，同时离心风轮所消耗和能量也就小。目前螺杆机的油温冷却均采用轴流风机对热交换器散热方式，但能耗大、噪音大、占用空间大，其驱动电机效率在78 85之间，同轴驱动永磁电机效率可达93 95%之间。轴流风机是依靠叶片以空气的强磨擦产生推力，使气流成90。夹角，逆风噪音大、效率低，而离心风轮是靠离心力使气流顺着叶轮的切线方向送风，磨擦力小、噪音小、效率高。本发明的特点是采用将稀土永磁材料内置于转子冲片槽内，如图4所示，采用矩形柱状态平行于轴线固定方式，其相互靠近两磁极连接位置采用空气隔离法，在磁缸槽隔离空间采用非导磁胶性材料填充，在转子冲片外圈隔离槽空间采用铝压铸填补，并且在转子轴向两端面采用环形铝端环，使的冲片外圈隔离槽空间填充压铸铝和两端环端面环状圈压铸铝相结合为一鼠笼式整体，这样即起到隔磁作用，同时又达到固定转子片作用，使片状转子片成一圆柱形整体。如图4示:在磁性材料两接触部位其转子冲片的隔磁空间条形面积很为关键，若条形面积大则导致漏磁增大，直接影响稀土永磁电机的工作效率，若冲片隔磁空间条形面积小则造成冲压难度，同时减少机械强度无法克服高速旋转时的离心力，造成机械破坏。图示中a.应控制在1.0 1.4mm之间；b.应控制在1.5 2.2mm之间，a角度应控制在12 18°c.磁钢槽隔离空间应采用非磁性快干的组合强度胶填充，并且填满，否则会影响整体组合强度，完成填满则磁钢转子冲片以及外圈铝压铸空间形成一种完整组合。这样能有效地保证高速运转时，转子的机械强度，转子高速运转时外圈各点离心力极大，必须有相应的机械强度保证。如图4示:其中C、d组合成隔磁空间，a、b为冲片隔磁条形面积，若a、b面积大则漏磁大。具体实施方案如图1示:给稀土永磁电机定子(图1示9)通入变频电源,贝U稀土永磁同步转子(图1示27)就转动，带动螺杆主轴(图1示7)和电机风叶(图1示11)、离心风轮(图1示18)同时转动，变频电源可驱动电机转子在0— 6000转/分的范围内由输入程序信号自行设定转速，螺杆的转动产生压缩油气混合气体，油气分别由螺杆机头进油口(图1示35)、进气口(图1示34)进，其中的油是供机头润滑工作润滑和冷却用。经螺杆机头压缩后的油气混合气体进入多级油气分离器(图1示2)，经一级螺旋离心碰撞分离后的混合气从(图1示3)出口射向(图1示4)半球面进行三次分离，经分离后油从分离器油出口(图1示33)出，经分离后的混合气从多级分离器出口(图1示6)出。分离后的油从冷却器进口(图1示23)进入，经热交换后从`冷却器出口(图1示24)出，进行二次循环。电机风叶转动产生离心力，则风叶内周产生负压，冷却风从后盖进气口(图1示13)进，经离心力作用后进入后盖导风槽(图1示14),经电机风道至前盖空间,然后从前盖出风口出(图1示15、17)，实现对电机定子和螺杆端盖、电机前盖的冷却。离心风轮(图1示18)转动内周产生负压，离心风轮的外侧是一空心圆，内侧是一闭合平面，则在外侧就产生负压，打开风门(图1示28)，冷却风进入经离心后从风道(图1示21)出，实现对换交换器(图1示22)强力冷却，然后经热交换后的风从热交换器上方出。本发明采用组合式的方法将稀土永磁电机、螺杆机头、油、汽分离为一体，电机转子采用转子内孔锥度套的方法使之转子和螺杆主轴为同一体，整体设计结构简单体积小，可比原有体积减少1/2，电机转子与螺杆主轴同一体，机械效率高，同轴同心度好，机械强度高，使用寿命可延长20%，特别是轴承使用寿命可增加一倍以上，采用这种同轴连接结构轴承受力为圆圈均匀受力，没有径向拉力，解决了传统螺杆机因径向受力大轴承易损坏的问题，主轴上有三个固定轴承为同一轴线，解决了三点一线同轴心的精度问题。本发明采用稀土永磁电机效率高，比三相异步电机效率高4 8%，电机和主轴为同轴，改变了传统用皮带传动联接方式，机械损耗可降低4 7%，采用变频衡压输出控制可使用户在最佳工作压力范围工作，当工作状况在低气量时可直接停机，我国传统螺杆机的平均负载率在50 60%，因而在系统工作中可节约螺杆机休眠状态下的电能，螺杆机工作不休眠状态其能量损耗为额定负载时的38 45%之间，休眠工作时间为40 50%之间，对于37KW 50HP的螺杆机而言，休眠损耗为37*0.4 (休眠负荷损耗)*0.45 (休眠时间占工作时间的比例)*8 (每单个工作的时间)=53.28度电，则每8个小时的工作时间对50HP螺杆空压机而言就可节电53.28度。本发明采用蜗轮式离心叶轮固定于螺杆主轴后端部，在螺杆机壳后端部设有渐开式导风道。当主轴运转时蜗轮风叶随之转动，在离心力的作用下在蜗轮叶轮中心形成负压，外圈形成正压，气流则由中心部进入，在叶轮离心力作用下沿着外圈切线方向射向导风道进入气室，实现对散风器的散热。本发明可根据工作特性自然形成对应的气流量，当工作转速高机体温升高，则蜗轮风叶转速快风量风压大，实现快速冷却，当工作转速低机体温升低，则蜗轮风叶转速低风量小，冷却效率也低，则对应所消耗的能量也少。目前螺杆机散热均采用单独轴流风机散热方式。存在耗能大、噪音大、体积大等缺点，也有采用对散热风机变频控制方法来调整对应的冷却方式，但制造成本显然增加，同时轴流风机的驱动效率损耗大，驱动电机效率在78 85%之间，而同轴驱动稀土永磁电机效率可达92 95%之间。因而采用蜗轮式风叶固定在螺杆主轴的散热冷却方式有其优点:①噪音低，因为蜗轮式风机工作时叶片和气流的磨擦力小，是靠离心力作用逆气流，而轴流风机是靠气流与风叶的磨擦力推进，则噪音高②驱动效率高③结构筒条体积小，轴流风机风叶大，又要独立电机驱动占有空间大。本发明采用将组合式螺杆机体固定于壁振元件上(其壁振元件固定在机座上)，置于密闭的消音箱中，采用低部迷宫式进气通道，上部排热方式进行消音减振处理。壁振元件即有缓冲和隔离声音的物体传导作用，低部迷宫式进风气通道可起到隔离声波传导的作用，密闭式箱体壁面设有消音、隔音材料，可起到消音阻尼作用，箱体内机体热源和空气热交换后由气体经蜗轮风叶作用通过流道进入气室，在气室中产生压强对散热片进行交换散热而后排出，散热片是多层的片 状交错组合即有热交换的作用，同时又有消音阻尼作用。现有螺杆机箱体进气口和箱体内直通均分布在侧面，不能有效地起到隔音消音作用，同时机体和机座均匀采用钢性联接方式不能够隔离声波的物体传导，因而现有箱体结构隔音效果不好。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求1.一种高效散热的螺杆空压装置，包括机体和设于机体内的一对空压螺杆，其特征在于:所述空压螺杆的驱动端与一固连有永磁电机转子的转轴串接，所述永磁电机的定子固设于机体内；所述机体包括由若干端盖组成的用以容纳永磁电机定子的电机室和容纳空压螺杆的空压室，所述空压室与电机室相邻，且具有一共用端盖；所述机体电机室的后端连接有离心风机，所述离心风机包括与电机室连接在一起的外壳及设于外壳内且固连于永磁电机转子外端上的离心风轮，所述外壳的上端连接有油冷却器，所述外壳内设有以利风轮旋转产生的风流吹向油冷却器的导风道，所述外壳与电机室之间设有永磁电机外进气口 ；位于电机室后端盖侧的永磁电机转子上固连有一金属散热风叶，所述金属散热风叶包括固设于永磁电机转子上的圆形平板及垂直固定于圆形平板上的离心风叶，互为90度角，所述电机室的后端盖的下侧开设有风口朝向离心风叶的进气口，所述电机室的下端盖前侧开设有出风口，所述出风口与进气口之间的电机室内形成气流通道，所述气流通道和永磁转子的直线距离大于50mm。
2.根据权利要求1所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述外壳后端上开设有离心风机进气口，所述离心风机进气口上设有可调节进气口开度的离心风机进气口开闭装置，所述油罐底侧上设置有油温检测感应探头，所述感应探头经控制芯片后用以驱动离心风机进气口开闭装置。
3.根据权利要求2所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述空压室的前端盖上开设有螺杆压缩气出气口，所述螺杆压缩气出气口上连接有组合式油气分离器；所述组合式油气分离器包括储有油液的油罐，所述油罐内设有连接于螺杆压缩气出气口上的机械分离用筒体，所述筒体的内壁上设有下螺旋状导流板，所述导流板的中部开设有导气口，所述机械分离用筒体的下端置于油液中，所述机械分离用筒体的上部设有封盖，所述封盖上开设有机械分离用出气口，位于机械分离用出气口的油罐内壁上设有半球体状反射体。
4.根据权利要求3所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述机械分离用筒体的下端内部上设有金属过滤网。
5.根据权利要求的4所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述转轴直接用锥度联 接法同轴联于空压螺杆的驱动端，并采用锥度配合为1:10 1:15。
6.根据权利要求的5所述的一种高效散热的螺杆空压装置，其特征在于:所述的永磁电机的转子采用将稀土永磁材料内置于转子冲片槽内，采用矩形柱状态平行于轴线固定方式，其相互靠近两磁极连接位置采用空气隔离法，在磁缸槽隔离空间采用非导磁胶性材料填充，在转子冲片外圈隔离槽空间采用铝压铸填补，并且在转子轴向两端面采用环形铝端环，使得冲片外圈隔离槽空间填充压铸铝和两端环端面环状圈压铸铝相结合为一鼠笼式圆柱状整体。
专利摘要本实用新型涉及一种高效散热的螺杆空压装置，包括机体和设于机体内的一对空压螺杆，其特征在于所述空压螺杆的驱动端与一固连有永磁电机转子的转轴串接，所述永磁电机的定子固设于机体内；所述机体包括由若干端盖组成的用以容纳永磁电机定子的电机室和容纳空压螺杆的空压室，所述空压室与电机室相邻，且具有一共用端盖；所述机体电机室的后端连接有离心风机；位于电机室后端盖侧的永磁电机转子上固连有一金属散热风叶。本实用新型比原有螺杆机分体式组合体积可减少1/3，应用可比传统螺杆机节能20～30%，减少噪音3～5分贝，而且散热效果及油气分离效果更佳。
文档编号F04C29/04GK203114635SQ20132010703
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月9日 优先权日2013年3月9日
发明者郭自刚 申请人:郭自刚
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。