一种风冷压气机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种风冷压气机，包括转子、叶轮和至少一个主气道，其中，所述转子上套设电机，电机外罩设壳体；所述壳体在压气机末端围拢形成高压腔体，所述主气道末端的出口经叶轮连接高压气腔；所述叶轮为闭式叶轮，包括后盖、叶片、套体和前盖，前盖罩设于叶片上，前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接。叶轮设置为多级，上一级叶轮的出气口连通下一级叶轮的进气口，逐级压缩气体。本实用新型专利技术的风冷压气机，不需要在轴上加装风冷风扇，结构更简单，可靠性强。采用闭式叶轮，摩擦损失小，流动阻力小，效率高，轻巧并具有高强度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种风冷压气机


[0001]本技术涉及一种风冷压气机，属于压气机


技术介绍

[0002]工业燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。压气机是利用高速旋转的叶片给气体(多为空气)做功以提高气体压力的部件，其将空气压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室燃料燃烧，产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。压气机采用电机驱动，电机转子转动会产生大量的热，转子温度超过永磁材料的使用温度后出现退磁，电机效率会明显降低，电机寿命受到影响，可靠性不能有效的保证。现有技术中为解决该技术问题，多在转子上设置冷却风扇，增加了零部件数量和工艺难度，带来体积大、发热高、散热困难的问题。另外，目前的压气机普遍采用多个径向轴承和推力轴承组成的轴承组，需要足够长的转轴进行安装，带来压气机轴向尺寸增加的问题，若将该类型的压气机用在微型燃气轮机发电机组等设备中，会增大设备所占用的空间，同时增加整体重量，不利于集成化设计；且布置多个轴承所带来的加工及装配误差会增大，加工及装配难度高。再有，目前的压气机采用的叶轮多为半开式叶轮，在如何获得较小的摩擦损失和流动阻力、较高的效率、轻巧并具有高强度等方面尚有改进的余地。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术，本技术提供了一种风冷压气机，无需在轴上加装风冷风扇即可达到冷却效果，结构简单，可靠性强。
[0004]本技术的技术方案如下：
[0005]一种风冷压气机，包括转子、叶轮和至少一个主气道，其中，所述转子上套设电机(包括定子及线圈)，电机外罩设壳体；所述壳体在压气机末端围拢形成高压腔体，所述叶轮套设在转子末端迎向进气设置，所述主气道环绕定子设置，所述主气道末端的出口经叶轮连接高压气腔；所述叶轮为闭式叶轮，具体结构为：包括后盖、叶片、套体和前盖，其中，后盖设置在套体尾端，且后盖与套体中心设置一体的通孔用于套设并固定于转轴上；叶片环绕套体设置且朝同一方向旋转，叶片的一端与套体外壁连接，另一端与后盖端面连接；前盖罩设于叶片上，静子罩住前盖；前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接；叶片、后盖和前盖之间形成流道；前盖尾部和后盖之间由叶片隔成间隔的出风口，气体由叶片前部经流道从出风口流出。
[0006]进一步的，所述后盖、叶片和套体一体成型。
[0007]进一步的，所述叶片外缘在轴向上凸出于后盖端面。
[0008]进一步的，所述叶片包括较长的主叶片和较短的分流叶片，主叶片和分流叶片依次间隔设置。所述前盖凹槽分为主叶片槽和分流叶片槽，分别对应主叶片和分流叶片端部设置。
[0009]进一步的，所述前盖的前沿凸出于叶片前沿，或平于叶片前沿，或短于叶片前沿。
[0010]进一步的，所述前盖由碳纤维复合材料制成。具体的制备方法为：
[0011]步骤A，将设定体积的碳纤维投入油床中，利用该油床中的液态胶合剂对碳纤维进行浸润；
[0012]步骤B，将经过充分浸润的碳纤维提取出，并挤压以去除其中的多余胶合剂；
[0013]步骤C，对挤压掉多余胶合剂后的碳纤维进行缠绕处理形成沾满胶合剂且具有三维结构的海绵状碳纤维；
[0014]步骤D，将沾满胶合剂且具有三维结构的海绵状碳纤维进行抽真空处理，使碳纤维三维结构中的气体被抽出；
[0015]步骤E，将液态钢基材料通过微注射器注射入到碳纤维三维结构中，并在注射过程中对该碳纤维三维结构进行微震动，得到钢基材料与沾满胶合剂碳纤维的复合材料；
[0016]步骤F，将钢基材料与沾满胶合剂碳纤维的复合材料放入模具中加压冷却成型，得到成型的通过化学键连接的钢基碳纤维复合前盖。
[0017]进一步的，所述叶轮设置为单级或多级；为多级时，每一级叶轮串联套设在转子上，上一级叶轮的出气口连通下一级叶轮的进气口，逐级压缩气体。
[0018]进一步的，所述壳体包括第一壳体、第二壳体以及第三壳体，所述主气道包括第一气道或/和第三气道；所述定子及线圈外罩设第一壳体，且定子与第一壳体固定；所述第一壳体的前端和末端分别设置第一前端盖和第一后端盖；所述第二壳体环绕第一壳体设置，第二壳体末端设置第二端盖；所述第三壳体设置在压气机末端，和第二端盖之间围成高压腔体；所述第一壳体和第二壳体之间的腔体、第一后端盖和第二端盖之间的腔体形成所述第一气道；所述第三气道轴向贯穿定子。
[0019]进一步的，所述第二端盖(相当于静子)上正对叶轮叶片或前盖的部分均匀开设一圈或多圈气孔，该处进气后可分解为轴向和径向的气流，径向气流将使叶轮悬浮于静子内稳定转动，轴向气流将叶轮向后推，静子用作空气轴承同时起到了径向轴承和推力轴承的作用。
[0020]进一步的，所述转子上套设径向轴承，或不设径向轴承。设有两个径向轴承时，相当于共有三个径向轴承支撑，整体振动小，运行稳定。不设径向轴承或者只含有其中一个时，转轴长度缩短(压气机长度缩短，当压气机用在微型燃气轮机等设备中时，设备的整体长度会缩小，集成化更高)，容易保障轴上零件同轴度，加工更容易，集成度高，整机可靠性高。
[0021]进一步的，所述径向轴承选自静压气体轴承、动压气体轴承或动静压混合气体轴承。
[0022]进一步的，所述径向轴承的两头套设环形胶圈阻尼器。
[0023]进一步的，所述转子上可设或者不设推力轴承，具体根据轴向力计算结果确定，如果轴向力过大、难以抵消，则需要设置推力轴承。
[0024]进一步的，所述压气机还包括第二气道；所述定子及线圈和转子外壁之前的间隙、定子及线圈和第一前端盖之间的间隙、定子及线圈和第一后端盖之间的间隙形成第二气道，所述第二气道入口设置在第一壳体的前端或者设置在第一前端盖上，出口设置在第一后端盖上且与第一气道或/和第三气道连通。
[0025]进一步的，所述转子进气端设置推力轴承，包括第一推力盘以及第二推力盘，两个推力盘均包括盘部和套筒部，两个推力盘的套筒部对接固定在转子上，两个推力盘内端面和套筒部外部之间形成止推槽，所述止推槽内设置推力轴承；所述推力轴承顶部凸出于止推槽的部分两侧分别由盖体和壳体卡住，所述盖体和壳体固定连接。
[0026]进一步的，所述推力轴承为动静压混合的空气轴承；所述推力轴承包括第一推力部和第二推力部，第一推力部和第二推力部相对设置，第二推力部的内侧端面开设环形气腔，该环形气腔连通外部气体；第一推力盘内侧端面和第一推力部外侧端面的第一间隙通过气孔连通环形气腔，第二推力盘内侧端面和第二推力部外侧端面的第二间隙通过气孔连通环形气腔，第二推力部的内圈侧壁和推力槽侧壁之间的第三间隙通过气孔连通环形气腔，所述壳体上设置进气管经第二推力部上的进气道连通环形气腔。
[0027]进一步的，所述第一推力部外端面和盖体之间、第二推力部外端面和壳体之间均设置弹簧阻尼器或胶圈阻尼器；或/和，所述第一推力部内端面和第二推力部内端面之间设置弹簧阻尼器或胶圈阻尼器。
[0028]进一步的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风冷压气机，其特征在于：包括转子、叶轮和至少一个主气道，其中，所述转子上套设电机，电机外罩设壳体；所述壳体在压气机末端围拢形成高压腔体，所述叶轮套设在转子末端迎向进气设置，所述主气道环绕定子设置，所述主气道末端的出口经叶轮连接高压气腔；所述叶轮为闭式叶轮，具体结构为：包括后盖、叶片、套体和前盖，其中，后盖设置在套体尾端，且后盖与套体中心设置一体的通孔用于套设并固定于转轴上；叶片环绕套体设置且朝同一方向旋转，叶片的一端与套体外壁连接，另一端与后盖端面连接；前盖罩设于叶片上，静子罩住前盖；前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接；叶片、后盖和前盖之间形成流道；前盖尾部和后盖之间由叶片隔成间隔的出风口，气体由叶片前部经流道从出风口流出。2.根据权利要求1所述的风冷压气机，其特征在于：所述后盖、叶片和套体一体成型；或/和：所述叶片外缘在轴向上凸出于后盖端面；或/和：所述叶片包括较长的主叶片和较短的分流叶片，主叶片和分流叶片依次间隔设置；所述前盖凹槽分为主叶片槽和分流叶片槽，分别对应主叶片和分流叶片端部设置；或/和：所述前盖的前沿凸出于叶片前沿，或平于叶片前沿，或短于叶片前沿。3.根据权利要求1所述的风冷压气机，其特征在于：所述前盖由碳纤维复合材料制成。4.根据权利要求1所述的风冷压气机，其特征在于：所述叶轮设置为多级，每一级叶轮串联套设在转子上，上一级叶轮的出气口连通下一级叶轮的进气口，逐级压缩气体。5.根据权利要求1所述的风冷压气机，其特征在于：所述壳体包括第一壳体、第二壳体以及第三壳体，所述主气道包括第一气道或/和第三气道；所述定子及线圈外罩设第一壳体，且定子与第一壳体固定；所述第一壳体的前端和末端分别设置第一前端盖和第一后端盖；所述第二壳体环绕第一壳体设置，第二壳体末端设置第二端盖；所述第三壳体设置在压气机末端，和第二端盖之间围成高压腔体；所述第一壳体和第二壳体之间的腔体、第一后端盖和第二端盖之间的腔体形成所述第一气道；所述第三气道轴向贯穿定...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳普，
申请(专利权)人：靳普，
类型：新型
国别省市：