一种转差式空气压缩机的制作方法

1.本发明涉及空气压缩机技术领域，具体地说是涉及一种转差式空气压缩机。


背景技术：

2.空气压缩机是工矿企业常用的动力设备，通过原动机运行将机械能转换成气体压力能，用于驱动各种气动设备的运行。空气压缩机在运行过程中产生较大的噪音，为有效降低噪音一般在噪音传递上加以控制，比如采用消声、隔声、吸声等手段。而从空气压缩机自身上减少振动以降低噪音产生，则会从根本上解决空气压缩机的噪音问题。
3.目前，大多数空气压缩机都有质心变化，比如活塞式空气压缩机，通过活塞往复运动压缩空气，活塞的质心是往复运动的，无论怎么平衡，都会产生振动，有振动就必然有噪音；其中，在运行过程中没有质心变化的只有螺杆式空气压缩机，但是螺杆式空气压缩机的加工精度要求高，造价也高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种转差式空气压缩机，以减少空气压缩机运行过程的振动以降低噪音产生。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：
6.一种转差式空气压缩机，包括支撑座、驱动单元、驱动轴、内转子单元、外转子单元、齿轮、齿圈和通气单元；
7.所述支撑座上设置所述驱动单元，所述驱动单元用于带动所述驱动轴转动，所述驱动轴经轴承转动连接所述支撑座；
8.所述内转子单元包括内转子、滑片、第一弹性体、转子端面密封组件和密封套，所述内转子外轮廓的横截面为呈中心对称的第一多边形，第一多边形的每个角沿着径向向外伸展，内转子的侧面于每个角的末端开设有滑片槽口，所述滑片槽口沿着内转子的径向伸展，所述滑片的内端滑动连接于所述滑片槽口中，所述滑片的内端与所述滑片槽口的底部之间设置所述第一弹性体，所述内转子的两侧端面设置所述转子端面密封组件，所述内转子的中央位置沿着轴向开设第一装配孔，所述内转子的侧面于两个角中间的位置开设与第一装配孔连通的第一通气孔，所述内转子相邻侧面的第一通气孔位于第一装配孔的一端错位布置，所述密封套装配于所述第一装配孔内，所述密封套的侧面开设第二通气孔，所述第二通气孔与第一通气孔位于第一装配孔的一端位置及大小匹配；
9.所述外转子单元包括外转子、第一轴承座和第二轴承座，所述外转子内腔的横截面为比第一多边形多一个角的且呈中心对称的第二多边形，第二多边形的每个角沿着径向向外伸展，所述外转子的左、右端分别设置第一轴承座和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座均经轴承转动连接所述支撑座；
10.所述驱动轴的末端装配所述内转子单元和所述齿轮，第一轴承座或第二轴承座上装配所述齿圈，所述内转子单元位于所述外转子内腔中，所述内转子单元的旋转轴线与所
述外转子单元的旋转轴线之间呈偏心布置，所述滑片可接触所述外转子内腔的周向侧壁，所述转子端面密封组件接触所述外转子内腔的端面侧壁，所述内转子单元将外转子内腔分隔成与第一多边形角数数量相同的气室空间，所述齿轮啮合所述齿圈，齿轮与齿圈的传动比等于第一多边形角数与第二多边形角数的比值；
11.所述通气单元包括通气座和排气阀片，所述通气座的一侧为柱状体，柱状体沿着周向开设一个与所有第二通气孔匹配的进气弧形槽，柱状体沿着周向开设若干个分别与第二通气孔匹配的排气弧形槽，柱状体内部沿着轴向开设进气孔道，所述进气孔道的一端连通所述进气弧形槽，所述进气孔道的另一端连通所述通气座的端面，柱状体内部沿着轴向开设排气孔道，所述排气孔道的一端连通所述排气弧形槽，所述排气孔道的另一端连通所述通气座的端面，所述通气座的端面设置所述排气阀片，所述排气阀片覆盖所述排气孔道的另一端；
12.所述通气单元装配于所述支撑座上，所述通气座的柱状体穿过第一轴承座或第二轴承座，通气座的柱状体位于所述密封套内；所述密封套相对于通气座的柱状体转动过程中，所述第二通气孔择一地动态匹配所述进气弧形槽和所述排气弧形槽。
13.优选的，所述支撑座包括左支撑座和右支撑座，所述驱动单元装配于左支撑座和右支撑座之间，所述驱动轴分别经轴承转动连接左支撑座和右支撑座。
14.优选的，所述支撑座还包括端盖，所述端盖装配于所述左支撑座的左端，所述端盖上设置与第一轴承座配合的轴承。
15.优选的，所述端盖开设第二装配孔，所述通气座的柱状体依次穿过第二装配孔和第一轴承座，所述通气座的端面位于所述端盖的外侧。
16.优选的，还包括通气盖，所述通气盖上设置有通气嘴，通气嘴上设置有进气接口和排气接口，所述通气盖装配所述端盖，所述通气盖与所述端盖密封连接，所述通气座的端面与所述端盖的外侧密封连接，在通气盖、通气座及端盖之间形成封闭腔室，进气接口与所述进气孔道的另一端连通，排气接口与封闭腔室连通。
17.优选的，所述转子端面密封组件包括第二弹性体和密封环，所述内转子的两侧端面边沿位置开设第一密封槽口，所述滑片的两侧端面开设第二密封槽口，第一密封槽口与第二密封槽口拼接为环形密封槽口，所述环形密封槽口内从内向外依次装配第二弹性体和密封环，所述密封环接触所述外转子内腔的端面侧壁。
18.优选的，还包括连接套、垫片和螺钉，所述连接套装配于所述第一装配孔内，所述连接套的内壁设置有台阶，所述垫片位于所述台阶上，所述驱动轴的末端开设螺纹孔，所述螺钉依次装配所述垫片和所述螺纹孔。
19.优选的，通气座的柱状体沿着轴向设定宽度内布置一个进气弧形槽和若干个排气弧形槽，其中，若干个排气弧形槽平行布置。
20.优选的，所述第一装配孔内壁设置有若干个限位槽，所述密封套的周向外壁设置有若干个限位凸起，所述限位凸起配合所述限位槽。
21.优选的，所述驱动单元设置为电动机，所述驱动轴设置为电动机的输出转轴。
22.本发明的有益技术效果是：
23.本发明的转差式空气压缩机，制造精度较低，成本低；没有质心变化，振动小、噪音低；压缩效率高，可以较低的转速实现较高的压缩效率，在实现相同压缩效率下可以降低转
速，转速降低以进一步减少振动。
附图说明
24.图1为本发明实施例转差式空气压缩机的立体图，图1中右下方局部剖切除去；
25.图2为本发明实施例转差式空气压缩机的轴向剖面图；
26.图3为图2中a-a剖视图；
27.图4为图2中b-b剖视图；
28.图5为图3中c处的局部放大图；
29.图6为本发明实施例内转子单元的主视图；
30.图7为图6中d-d剖视图；
31.图8为本发明实施例内转子的立体透视图，图8中左上方局部剖切除去；
32.图9为本发明实施例密封套的立体透视图；
33.图10为本发明实施例外转子单元的立体图；
34.图11为本发明实施例外转子单元的轴向剖面图；
35.图12为本发明实施例外转子与内转子单元在某一瞬间的配合图；
36.图13为本发明实施例通气单元的立体图一；
37.图14为图13中e-e剖视图；
38.图15为本发明实施例通气单元的立体图二；
39.图16为图15中f-f剖视图；
40.图17为本发明实施例转差式空气压缩机运行过程吸气、压气循环示意图。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本发明实施例中，提供一种转差式空气压缩机，请参考图1至图16所示。
44.一种转差式空气压缩机，包括支撑座(左支撑座11和右支撑座12)、驱动单元、驱动轴、内转子单元20、外转子单元30、齿轮41、齿圈42和通气单元50。
45.支撑座上设置驱动单元，驱动单元用于带动驱动轴转动，驱动轴经轴承6转动连接支撑座。
46.具体的，支撑座包括左支撑座11和右支撑座12，驱动单元设置为电动机，电动机包括定子71和转子72，驱动轴设置为与电动机的转子72装配为一体的输出转轴73。电动机的
定子71装配于左支撑座11和右支撑座12之间，输出转轴73分别经轴承6转动连接左支撑座11和右支撑座12。输出转轴73的右端设置风扇74，以在输出转轴73转动时带动风扇74转动对电动机散热。
47.内转子单元20包括内转子21、滑片22、第一弹性体23、转子端面密封组件和密封套24，内转子21外轮廓的横截面为第一多边形，第一多边形呈中心对称，第一多边形的每个角沿着径向向外伸展。本实施例中，第一多边形设置为四边形。
48.内转子21的侧面于每个角的末端开设有滑片槽口211，滑片槽口211沿着内转子21的径向伸展，滑片22的内端滑动连接于滑片槽口211中，滑片22的内端与滑片槽口211的底部之间设置第一弹性体23。第一弹性体23由弹性或者柔性材料制成，在第一弹性体23弹性作用下，滑片22可沿着滑片槽口211在径向小幅度移动，以使滑片22保持动态接触外转子内腔的周向侧壁。
49.内转子21的两侧端面设置转子端面密封组件，转子端面密封组件包括第二弹性体25和密封环26，内转子21的两侧端面边沿位置开设第一密封槽口212，滑片22的两侧端面开设第二密封槽口221，第一密封槽口212与第二密封槽口221拼接为环形密封槽口，环形密封槽口内从内向外依次装配第二弹性体25和密封环26，密封环26接触外转子内腔的端面侧壁。第二弹性体25和密封环26由弹性或者柔性材料制成，在第二弹性体25弹性作用下，并且密封环26可以随滑片22的小幅度移动而小幅度伸缩，以使密封环26保持动态接触外转子内腔的端面侧壁。
50.内转子21的中央位置沿着轴向开设第一装配孔213，内转子21的侧面于两个角中间的位置开设与第一装配孔213连通的第一通气孔214，内转子21相邻侧面的第一通气孔214位于第一装配孔213的一端错位布置。本实施例中，“内转子21相邻侧面的第一通气孔214位于第一装配孔213的一端错位布置”优选结构为“内转子21相邻侧面的第一通气孔214位于第一装配孔213的一端”不位于同一个垂直于第一装配孔213轴线的平面上。如此，以在压缩排气时，使相邻的气室空间分别通过各自对应的第一通气孔214排气。
51.密封套24装配于第一装配孔213内的一端，密封套24的侧面开设第二通气孔241，第二通气孔241与第一通气孔214位于第一装配孔213的一端位置及大小匹配。
52.其中，第一装配孔213内壁等间距设置有四个限位槽215，密封套24的周向外壁等间距设置有四个限位凸起242，限位凸起242配合限位槽215。如此，以限制密封套24相对于第一装配孔213沿着周向转动。
53.外转子单元30包括外转子31、第一轴承座32和第二轴承座33，外转子31内腔的横截面为第二多边形，第二多边形比第一多边形多一个角的且呈中心对称，第二多边形的每个角沿着径向向外伸展。本实施例中，第二多边形设置为五边形。外转子31的左、右端分别设置第一轴承座32和第二轴承座33，第一轴承座32和第二轴承座33均经轴承6转动连接左支撑座11的左端和右端。其中，左支撑座11的左端装配端盖13，端盖13内端面上设置与第一轴承座32配合的轴承6。
54.驱动轴(输出转轴73)的末端装配内转子单元20和齿轮41。
55.具体的，连接套27装配于第一装配孔213内的另一端，连接套27的内壁设置有台阶271，驱动轴的末端开设螺纹孔731。装配时，先将输出转轴73穿过齿轮41的装配孔以将齿轮41装配在输出转轴73上，使齿轮41的右端抵接在左支撑座11与输出转轴73转动配合的轴承
6的内圈端面，将连接套27的右端抵接齿轮41的左端，将垫片28放置于台阶271上，螺钉29从第一装配孔213的一端进入连接套27，螺钉29的螺头压覆在垫片28上，螺钉29的末端螺纹连接螺纹孔731。
56.第一轴承座32或第二轴承座33上装配齿圈42。
57.具体的，本实施例中，外转子31、第一轴承座32和第二轴承座33为分体式结构，外转子31的左端装配连接第一轴承座32，外转子31的左端开设左密封沟槽311，左密封沟槽311内装配左密封圈341，左密封圈341用于实现外转子31的左端与第一轴承座32之间的密封。其中，第一轴承座32的中间位置开设通孔，以便于通气座51的柱状体穿过第一轴承座32。
58.外转子31的右端装配连接密封盘35，外转子31的右端开设右密封沟槽312，右密封沟槽312内装配右密封圈342，右密封圈342用于实现外转子31的右端与密封盘35之间的密封。密封盘35与第二轴承座33之间装配齿圈42。
59.其中，密封盘35及第二轴承座33的中间位置开设通孔，以便于驱动轴(输出转轴73)穿过密封盘35及第二轴承座33。
60.内转子单元20位于外转子31内腔中，内转子单元20的旋转轴线w1与外转子单元30的旋转轴线w2之间呈偏心布置，偏心距离为l。滑片22可接触外转子31内腔的周向侧壁，转子端面密封组件接触外转子31内腔的端面侧壁。内转子单元20将外转子31内腔分隔成与第一多边形角数数量相同的四个气室空间。其中，外转子31内腔的端面侧壁具体为第一轴承座32的内端面侧壁和密封盘35的内端面侧壁。齿轮41啮合齿圈42，齿轮41与齿圈42的传动比等于第一多边形角数与第二多边形角数的比值。如此，以在齿轮41带动齿圈42转动时，内转子21与外转子31也同比例转动。
61.通气单元50包括通气座51和排气阀片52，通气座51的一侧为柱状体，柱状体沿着周向开设一个与所有第二通气孔241匹配的进气弧形槽511，柱状体沿着周向开设两个分别与第二通气孔241匹配的排气弧形槽512。本实施例中通气座51的柱状体沿着轴向设定宽度内布置一个进气弧形槽511和两个排气弧形槽512，其中，两个排气弧形槽512平行布置。因内转子21相邻侧面的第一通气孔214位于第一装配孔213的一端错位布置，这对应地也使密封套24相邻侧面的第二通气孔241错位布置，本实施例中密封套24相邻侧面的第二通气孔241错位布置垂直于第一装配孔213轴线的两个平面上。如此，使各个排气弧形槽512分别匹配垂直于第一装配孔213轴线不同平面上的第二通气孔241。就本实施例而言，使一个排气弧形槽512匹配垂直于第一装配孔213轴线一个平面上的两个第二通气孔241，使另一个排气弧形槽512匹配垂直于第一装配孔213轴线另一个平面上的两个第二通气孔241。
62.柱状体内部沿着轴向开设进气孔道513，进气孔道513的一端连通进气弧形槽511，进气孔道513的另一端连通通气座51的端面。柱状体内部沿着轴向开设排气孔道514，排气孔道514的一端连通排气弧形槽512，排气孔道514的另一端连通通气座51的端面。通气座51的端面装配连接排气阀片52的一端，排气阀片52覆盖排气孔道514的另一端。排气阀片52为弹性体，气流沿着图14、图16中q1及q2处箭头的方向流动。
63.通气单元50装配于端盖13上，端盖13与左支撑座11固定连接，通气座51的柱状体穿过第一轴承座中间的通孔，通气座51的柱状体位于密封套24内。密封套24相对于通气座51的柱状体转动过程中，第二通气孔241择一地动态匹配进气弧形槽511和排气弧形槽512。
64.端盖13的中间位置开设第二装配孔，通气座51的柱状体依次穿过第二装配孔和第一轴承座32的通孔，通气座51的端面位于端盖13的外侧。如此，以便于通气座51连接吸排气系统。
65.通气盖53上设置有通气嘴531，通气嘴531上设置有进气接口5311和排气接口5312，通气盖53装配端盖13，通气盖53与端盖13经密封圈密封连接，通气座51的端面与端盖13的外侧经密封圈密封连接，在通气盖53、通气座51及端盖13之间形成封闭腔室，进气接口5311与进气孔道513的另一端连通，进气接口5311与进气孔道513的另一端之间设置密封圈，排气接口5312与封闭腔室连通。如此，以方便通过通气嘴531与连接吸排气系统。
66.如图12所示，当内转子单元20与外转子31沿w3方向转动至某个瞬间，由于内转子单元20与外转子31之间的偏心距离l的关系，两者之间被分割为m1、m2、m3、m4四个气室空间，相对应的内转子单元20的四个边处于n1、n2、n3、n4位置。此时，m3气室空间最大，m1气室空间最小，内转子单元20继续沿w3方向转动时，m3气室空间逐步减小处于压缩状态，m1气室空间逐步增大处于吸气状态。
67.内转子单元20的n1边处的第一通气孔214(与密封套24的第二通气孔241连通)随着容积增大处于吸气状态；内转子单元20的n3边处的第一通气孔214(与密封套24的第二通气孔241连通)随着容积减小处于压气状态。对应的，n1边处的第一通气孔214与通气环51的进气弧形槽511及进气孔道513连通，通过通气盖53的通气嘴531的进气接口5311吸气；n3边处的第一通气孔214与通气环51的一个排气弧形槽512及排气孔道514连通，通过封闭腔室内的排气阀片52及通气盖53的通气嘴531的排气接口5312排气。此时，内转子单元20的n2边处也处于吸气状态，n1边处的第一通气孔214(与密封套24的第二通气孔241连通)与通气环51的进气弧形槽511及进气孔道513连通，通过通气盖21的通气嘴531进气接口5311吸气；内转子单元20的n4边处也处于压气状态，n4边处的第一通气孔214(与密封套24的第二通气孔241连通)与通气环51的另一个排气弧形槽512及排气孔道514连通，通过封闭腔室内的排气阀片52及通气盖53的通气嘴531的排气接口5312排气。如此循环，就形成连续压缩气体，如图17所示。
68.至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明转差式空气压缩机有了清楚的认识。本发明的转差式空气压缩机，制造精度较低，成本低；没有质心变化，振动小、噪音低；压缩效率高，可以较低的转速实现较高的压缩效率，在实现相同压缩效率下可以降低转速，转速降低以进一步减少振动。其中，以本实施例中的第一多边形设置为四边形、第二多边形设置为五边形为例，电动机每转动一圈，有四次吸气与压缩排气。在相同容积的情况下，相对于市面上双缸活塞压缩机(电动机每转一圈吸气与压缩排气两次)，如此可以降低速度，如双缸活塞压缩机转速1350转/分钟，本发明的转差式空气压缩机可以降低转速至700转/分钟左右。电动机的转速降低，振动与噪音随之降低减少。
69.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。