热空气冷却装置、冷却方法及微型超高压空气压缩机制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种热空气冷却装置、冷却方法及微型超高压空气压缩机，属于流体冷却技术领域，解决了现有技术中冷却器内部结构复杂，无法通过机械加工的方式增加高温侧气体与冷却器的换热面积，不利于换热效率提高的问题。冷却装置包括壳体，壳体包括固定段和冷却段，固定段位于壳体的两端，冷却段位于固定段之间，冷却段内置多孔的烧结金属粉末。冷却方法包括以下步骤：(1)向壳体的冷却段装入金属粉末；(2)烧结金属粉末；(3)向壳体入口通入热流体，流体的热量通过烧结金属粉末传递给壳体。微型超高压空气压缩机包括多级气缸，级间设有热空气冷却装置用于冷却气缸排出的气体。本发明专利技术实现了微型超高压空气压缩机的有效散热。

Hot Air Cooling Device, Cooling Method and Miniature Ultra High Pressure Air Compressor

【技术实现步骤摘要】
热空气冷却装置、冷却方法及微型超高压空气压缩机
本专利技术涉及流体冷却
，尤其涉及一种热空气冷却装置、冷却方法及微型超高压空气压缩机。
技术介绍
金属粉末烧结是一种新型金属加工工艺，粉末烧结形成的金属内部孔隙丰富，密度降低，还可以在烧结前添加其他成分增强粉末烧结成型的金属的其他性能。例如，可以将具有润滑性的粉末烧结在其他基质中得到理想的复合材料。气体冷却装置设计是很多动力装备及化工装备设计的核心内容，气体冷却装置冷却效率直接影响装置性能及经济性。随着设计水平和加工技术的提高，气体冷却装置的结构越来越复杂，装置效率也越来越高。目前提高气体冷却装置效率的方式主要是增加冷却器低温侧的翅片，使用水冷代替风冷来增强换热等。由于冷却器内部结构一般比较复杂，无法通过机械加工的方式增加高温侧气体与冷却器的换热面积，不利于换热效率的提高。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种热空气冷却装置、冷却方法及微型超高压空气压缩机，用以解决现有冷却器内部结构复杂，无法通过机械加工的方式增加高温侧气体与冷却器的换热面积，不利于提高换热效率的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一方面，本专利技术提供了一种热空气冷却装置，包括壳体，所述壳体包括固定段和冷却段，所述固定段位于壳体的两端，所述冷却段位于所述固定段之间；所述冷却段内置多孔的烧结金属粉末，所述固定段用于固定多孔的烧结金属粉末，且允许空气进入和流出；所述热空气的热量通过多孔的烧结金属粉末传递给壳体的冷却段。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，壳体入口和壳体出口位于所述热空气冷却装置的上部，与所述热空气冷却装置的顶端齐平；或者，壳体入口和壳体出口位于所述热空气冷却装置的下部，与所述热空气冷却装置的底端齐平。进一步，所述冷却段的外壁设有用于散热的翅片。进一步，所述壳体的出口设有用于检测流体温度的温度传感器，所述壳体的冷却段设有泄压阀和用于检测所述壳体内部压力的压力传感器。进一步，还包括与所述壳体并列设置的第二壳体，所述壳体和所述第二壳体交替换热。进一步，所述固定段内置固定块，所述固定块为具有多孔结构的烧结块。另一方面，本专利技术还提供了一种热空气冷却方法，包括以下步骤：步骤(1)：向壳体的冷却段装入金属粉末；步骤(2)：烧结金属粉末；步骤(3)：向壳体入口通入热空气，热空气的热量通过烧结金属粉末传递给壳体。进一步，所述热空气冷却方法还包括步骤(4)：使用风冷的方式降低翅片的温度。此外，本专利技术还提供了一种微型超高压空气压缩机，包括气缸，所述气缸包括多级，多级气缸之间设有热空气冷却装置，所述热空气冷却装置用于冷却气缸排出的气体。本专利技术至少可实现如下有益效果之一：(1)通过独特的结构设计，即：将冷却装置设置为包括固定段和冷却段，并通过在冷却段填充多孔的烧结金属粉末，增大了热流体与金属粉末的接触面积，使得热流体的热量较快传递到冷却装置的壳体上，从而提高换热效率。(2)通过优化壳体入口和壳体出口的位置，在相同的空间内增加了壳体冷却段的长度，从而进一步提高换热效率。(3)通过在冷却段的外壁设置用于散热的翅片，增加了壳体与外界的换热面积，提高换热效率。(4)通过在壳体出口设置温度传感器，有利于及时获知流出冷却装置的流体温度。(5)通过与壳体并列设置第二壳体，可以在第一壳体的换热效果差的情况下，切换至第二壳体换热，保证该冷却装置的整体换热效果。(6)通过在冷却段设置压力传感器，可以及时获知壳体内部压力，通过设置泄压阀，可以在压力超过设定值时通过泄压降低壳体内部压力，从而保证使用安全。(7)通过设置固定段，使得金属粉末不会从冷却段流出，从而很好地发挥导热作用，便于将热流体的热量传递到冷却装置的壳体上。(8)本专利技术的固定段填充具有多孔结构的烧结块，使得该固定块不仅能够固定金属粉末，而且可以作为过滤器滤除进入该冷却装置的杂质。(9)本专利技术的空气压缩机通过在多级气缸之间设置热空气冷却装置，可以对压缩空气进行冷却，显著提高冷却效果，从而降低压缩机的功耗，缩小压缩机的整体体积。(10)由于使用了特定的冷却装置，使得本专利技术的流体冷却方法操作简单，冷却效果好。(11)本专利技术的微型超高压空气压缩机由于在级间设有热空气冷却装置，可以将流出该微型超高压空气压缩机的气体温度降至60℃以下。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例的热空气冷却装置示意图；图2为本专利技术实施例级间设有冷却装置的微型超高压空气压缩机的示意图。附图标记：1-烧结金属粉末；2-翅片；3-第一壳体；4-固定块；5-第一壳体入口；6-第一壳体出口；7-热空气冷却装置；8-气缸。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。空气压缩机是一种重要的动力装备。空气压缩机主要有活塞式空压机及螺杆式空压机等形式，其基本原理都是利用容腔体积的周期性变化实现气体的吸入、压缩和排出。活塞一次压缩空气体积缩小6倍左右(压缩比6)，相应排出压力升高6倍左右。船用压缩空气系统空气压力2.5～3.0MPa，还有一些情况需要更高的空气压力，单级压缩无法达到这么高的压缩比。为了达到更高的空气压力，需要对空气进行多级压缩。由于活塞对气体的做功，气缸排出的空气温度非常高，为了提高空压机的经济性和输气量，需要对空压机进行级间冷却。本专利技术的微型超高压空气压缩机是指排出压力大于25MPa、质量不超过30kg的空气压缩机。实施例一本专利技术的一个具体实施例，公开了一种热空气冷却装置7，如图1-2所示，用于冷却热流体，如热空气。该热空气冷却装置7包括第一壳体3，第一壳体3包括固定段和冷却段，固定段位于第一壳体3的两端，冷却段位于固定段之间；冷却段内置多孔的烧结金属粉末1，固定段用于固定多孔的烧结金属粉末1，且允许热流体进入和流出，热流体的热量通过烧结金属粉末1传递给第一壳体3。传统冷却装置受限于加工技术的水平，大多通过结构设计增加冷却器低温侧的接触面积提高冷却器的性能，高温侧因无法进行加工，因此结构比较简单。由于上述限制，使得这种冷却器的性能非常有限，应用于中大型空压机冷却是足够的，但是在高度紧凑的条件下无法实现高功率空冷散热。与现有技术相比，本实施例提供的冷却装置7通过独特的结构设计，即：将冷却装置设置为包括固定段和冷却段，并通过在冷却段填充多孔的烧结金属粉末1，增大了热流体与烧结金属粉末1的接触面积，使得热流体的热量能够较快传递到冷却装置的第一壳体3上，提高了冷却装置的功率密度，从而提高换热效率。本专利技术的热空气冷却装置为微型超高压气泵级间冷却设计提供了理想的解决方案。考虑到热流体的热量传递给第一壳体3之后，如果不尽快将第一壳体3的热量交换出去，那么会影响后面的热流体与第一壳体3的热量交换。基于以上考虑，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微型超高压空气压缩机的热空气冷却装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体包括固定段和冷却段，所述固定段位于壳体的两端，所述冷却段位于所述固定段之间；所述冷却段内置多孔的烧结金属粉末，所述固定段用于固定多孔的烧结金属粉末，且允许空气进入和流出；所述热空气的热量通过多孔的烧结金属粉末传递给壳体的冷却段。

【技术特征摘要】
1.一种用于微型超高压空气压缩机的热空气冷却装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体包括固定段和冷却段，所述固定段位于壳体的两端，所述冷却段位于所述固定段之间；所述冷却段内置多孔的烧结金属粉末，所述固定段用于固定多孔的烧结金属粉末，且允许空气进入和流出；所述热空气的热量通过多孔的烧结金属粉末传递给壳体的冷却段。2.根据权利要求1所述的用于微型超高压空气压缩机的热空气冷却装置，其特征在于，壳体入口和壳体出口位于所述热空气冷却装置的上部，与所述热空气冷却装置的顶端齐平；或者，壳体入口和壳体出口位于所述热空气冷却装置的下部，与所述热空气冷却装置的底端齐平。3.根据权利要求1或2所述的用于微型超高压空气压缩机的热空气冷却装置，其特征在于，所述冷却段的外壁设有用于散热的翅片。4.根据权利要求3所述的用于微型超高压空气压缩机的热空气冷却装置，其特征在于，所述壳体的出口设有用于检测流体温度的温度传感器，所述壳体的冷却段设有泄压阀和用于检测所述壳体内部压力的压力传感器。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛国贤，王鹏飞，苏晓岩，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11