一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机制造技术

本发明专利技术公开了一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机，包括水冷装置、气冷装置和驱动装置，所述水冷装置包括外壳体、第一压气端蜗壳、第二压气端蜗壳、推力轴承座和接线柱，所述外壳体的前侧壁右侧螺纹连接有冷却气进气接头和冷却气出气接头，所述外壳体的底部螺纹连接有冷却水进水接头和冷却水出水接头，所述第一压气端蜗壳和所述第二压气端蜗壳分别通过螺栓固定于所述外壳体的左侧壁和右侧壁，所述推力轴承座镶嵌于所述第一压气端蜗壳的右侧壁。本发明专利技术两级叶轮轴向推力相互抵消，减小推力轴承施加的轴向力，采用径向和轴向气悬浮轴承，通过自身产生的高压气体形成气膜，减小轴承与转子摩擦，减小机械损失，提高空压机的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机
本专利技术涉及氢燃料电池发动机设备
，具体为一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机。
技术介绍
目前发展新能源燃料电池汽车被认为是交通能源动力转型的重要环节而备受重视。质子交换膜燃料电池是目前燃料电池家族中最为成熟的代表。它是以氢气和空气(空气中的氧气)做燃料发生电化学反应，将燃料的化学能直接转换成电能的装置，反应生成水。它兼备无污染、高效率、适用广、低噪声、室温快速启动、可快速补充能量和具有模块化结构等优点，很有可能成为继传统内燃机之后汽车的主要动力源之一。为了保障燃料电池发动机正常工作，发动机一般需要氢气供应子系统、空气供应子系统和循环水冷却管理子系统等辅助系统。大量的研究表明，高压、大流量的空气供应对提高现有燃料电池发动机的功率输出具有明显的效果。因此，一般空气进入发动机之前，要对进气进行增压，空气压缩机就是实现该目标的一种能量转换装置，是燃料电池发动机空气供应系统的重要零部件之一，不同工况下燃料电池汽车发动机功率输出所需求的空气供应管理和调控主要靠空压机来实现。目前离心式空压机设计一般采用电机直驱方式，电机转子和主轴做成一体化结构，主轴轴端固定联接离心式叶轮，叶轮内置于蜗壳内。电机转子超高速旋转下，叶轮带动气体高速旋转，与蜗壳相互作用产生高压、大流量空气，供给燃料电池发动机用于燃料电池电堆内部电化学反应的发生，其中轴承提供支撑主轴-叶轮一体化旋转部件高速旋转。此外，燃料电池电化学反应的发生是在一定的温度、湿度和气体压力下进行的，而反应发生也伴随一定的热量的释放，因此燃料电池发动机的空气供应系统中的空气具有高温、高湿、高压、大流量和无油的特征，油液的介入会降低燃料电池催化剂的催化作用，大大降低燃料电池发动机功率输出还会影响到空压机的使用寿命。同时，离心式空压机为了提高输出空气的压力和流量，往往采用超高转速(80000rpm以上)的转速控制实现方式，现有的传统滚动和滑动油润滑轴承很难满足要求，一是不满足燃料电池发动机的无油工作环境要求，二是由于机械摩擦力的存在，使转子-主轴转速降低和摩擦损耗增大。即使特殊轴承可以满足要求，但也会带来转子热问题及转子动力学稳定性的问题。其次也会造成轴承等支撑部件破损的危险，增加故障监测和诊断难度。此外，超高速的转子也会带来散热和冷却问题，综上所述，这些问题都对支撑主轴-叶轮超高速旋转的轴承提出了更好的使用要求，需要在具体离心式空压机设计方案中得到综合考虑并加以解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机，解决了
技术介绍
中所提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机，包括水冷装置、气冷装置和驱动装置，所述水冷装置包括外壳体、第一压气端蜗壳、第二压气端蜗壳、推力轴承座和接线柱，所述外壳体的前侧壁右侧螺纹连接有冷却气进气接头和冷却气出气接头，所述外壳体的底部螺纹连接有冷却水进水接头和冷却水出水接头，所述第一压气端蜗壳和所述第二压气端蜗壳分别通过螺栓固定于所述外壳体的左侧壁和右侧壁，所述推力轴承座镶嵌于所述第一压气端蜗壳的右侧壁，所述推力轴承座的内部套接有轴套，所述推力轴承座的右侧壁通过螺栓固定有推力盘，所述接线柱焊接于所述外壳体的顶部，所述接线柱的顶部插接有接插件；所述驱动装置位于所述外壳体内腔，所述驱动装置包括内壳体、六个铜管和连接管，所述内壳体的外侧壁与所述外壳体的内侧壁一体成型，所述内壳体的外侧壁开有冷却水道，所述冷却水道与所述冷却水进水接头和冷却水出水接头连通，六个所述铜管沿着所述内壳体的内侧壁分布，所述铜管的内部开有冷却气道，所述铜管的右端与所述冷却气进气接头连通，所述连接管通过螺栓固定于所述壳体的前侧壁，所述连接管的顶部插接有级间连接管出气接头，所述级间连接管出气接头通过导管与所述冷却气进气接头连通，所述连接管的右端与所述第二压气端蜗壳连通；所述气冷装置位于所述内壳体的内腔中，所述气冷装置包括转子主轴、电机定子、第一叶轮、第二叶轮、第一径向轴承座和第二径向轴承座，所述电机定子卡接于所述内壳体的内侧壁，所述电机定子套接于所述转子主轴的外部，所述第一叶轮和所述第二叶轮分别通过叶轮锁母固定于所述转子主轴的两端，所述第一径向轴承座位于所述内壳体和所述第二压气端蜗壳的中间处，所述第二径向轴承座位于所述内壳体和所述推力盘中间处。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述第一径向轴承座和所述第二径向轴承座的内部分别套接有径向轴承，所述第一径向轴承座和所述第二径向轴承座通过所述径向轴承与所述转子主轴转动连接。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述接线柱的前侧壁通过螺栓固定有接线柱垫块。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述内壳体的内腔右侧壁开有凹槽，所述冷却气道通过所述凹槽与所述冷却气进气接头连通。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述转子主轴的右侧外部套接有迷宫密封圈。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述推力盘的外部套接有空气箔片，所述推力盘通过所述空气箔片与所述推力轴承座接触。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述冷却水道为螺旋状结构。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述内壳体的内侧壁开有轴向卡槽，所述铜管镶嵌于所述卡槽中，所述铜管的表面开有凹凸点。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、两级叶轮轴向推力相互抵消，减小推力轴承施加的轴向力，采用径向和轴向气悬浮轴承，通过自身产生的高压气体形成气膜，减小轴承与转子摩擦，减小机械损失，提高空压机的使用寿命。2、通过在壳体上设置水冷装置和气冷装置，实现对内外壳体及电机内部、以及转子轴的冷却，两级半开式叶轮通过中间管道串联，进而将部分压缩气体引入机壳组件中，实现对电机、径向轴承和推力轴承冷却，利用高压气流带走零件摩擦产生的热量，进而提高空压机内零部件的使用寿命；3、两级半开式叶轮通过中间管道串联，实现小流量高压比，转速高达90000-120000rpm。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机的内部结构示意图；图2为本专利技术一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机的外部结构示意图。图中：100、水冷装置；110、外壳体；111、冷却水进水接头；112、冷却水出水接头；113、冷却气进气接头；114、冷却气出气接头；120、第一压气端蜗壳；130、第二压气端蜗壳；140、推力轴承座；141、推力盘；142、空气箔片；143、轴套；150、接线柱；151、接线柱垫块；152、接插件；200、气冷装置；210、转子主轴；211、叶轮锁母；212、迷宫密封圈；220、电机定子；230、第一叶轮；240、第二叶轮；250、第一径向轴承座；260、第二径向轴承座；270、径向轴承；300、驱动装置；310、内壳体；311、冷却水道；320、铜管；321、冷却气道；330、连接管；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机，包括水冷装置(100)、气冷装置(200)和驱动装置(300)，其特征在于：所述水冷装置(100)包括外壳体(110)、第一压气端蜗壳(120)、第二压气端蜗壳(130)、推力轴承座(140)和接线柱(150)，所述外壳体(110)的前侧壁右侧螺纹连接有冷却气进气接头(113)和冷却气出气接头(114)，所述外壳体(110)的底部螺纹连接有冷却水进水接头(111)和冷却水出水接头(112)，所述第一压气端蜗壳(120)和所述第二压气端蜗壳(130)分别通过螺栓固定于所述外壳体(110)的左侧壁和右侧壁，所述推力轴承座(140)镶嵌于所述第一压气端蜗壳(120)的右侧壁，所述推力轴承座(140)的内部套接有轴套(143)，所述推力轴承座(140)的右侧壁通过螺栓固定有推力盘(141)，所述接线柱(150)焊接于所述外壳体(110)的顶部，所述接线柱(150)的顶部插接有接插件(152)；所述驱动装置(300)位于所述外壳体(110)内腔，所述驱动装置(300)包括内壳体(310)、六个铜管(320)和连接管(330)，所述内壳体(310)的外侧壁与所述外壳体(110)的内侧壁一体成型，所述内壳体(310)的外侧壁开有冷却水道(311)，所述冷却水道(311)与所述冷却水进水接头(111)和冷却水出水接头(112)连通，六个所述铜管(320)沿着所述内壳体(310)的内侧壁分布，所述铜管(320)的内部开有冷却气道(321)，所述铜管(320)的右端与所述冷却气进气接头(113)连通，所述连接管(330)通过螺栓固定于所述壳体(110)的前侧壁，所述连接管(330)的顶部插接有级间连接管出气接头(331)，所述级间连接管出气接头(331)通过导管与所述冷却气进气接头(113)连通，所述连接管(330)的右端与所述第二压气端蜗壳(130)连通；所述气冷装置(200)位于所述内壳体(310)的内腔中，所述气冷装置(200)包括转子主轴(210)、电机定子(220)、第一叶轮(230)、第二叶轮(240)、第一径向轴承座(250)和第二径向轴承座(260)，所述电机定子(220)卡接于所述内壳体(310)的内侧壁，所述电机定子(220)套接于所述转子主轴(210)的外部，所述第一叶轮(230)和所述第二叶轮(240)分别通过叶轮锁母(211)固定于所述转子主轴(210)的两端，所述第一径向轴承座(250)位于所述内壳体(310)和所述第二压气端蜗壳(130)的中间处，所述第二径向轴承座(260)位于所述内壳体(310)和所述推力盘(141)中间处。/n...

【技术特征摘要】
1.一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机，包括水冷装置(100)、气冷装置(200)和驱动装置(300)，其特征在于：所述水冷装置(100)包括外壳体(110)、第一压气端蜗壳(120)、第二压气端蜗壳(130)、推力轴承座(140)和接线柱(150)，所述外壳体(110)的前侧壁右侧螺纹连接有冷却气进气接头(113)和冷却气出气接头(114)，所述外壳体(110)的底部螺纹连接有冷却水进水接头(111)和冷却水出水接头(112)，所述第一压气端蜗壳(120)和所述第二压气端蜗壳(130)分别通过螺栓固定于所述外壳体(110)的左侧壁和右侧壁，所述推力轴承座(140)镶嵌于所述第一压气端蜗壳(120)的右侧壁，所述推力轴承座(140)的内部套接有轴套(143)，所述推力轴承座(140)的右侧壁通过螺栓固定有推力盘(141)，所述接线柱(150)焊接于所述外壳体(110)的顶部，所述接线柱(150)的顶部插接有接插件(152)；所述驱动装置(300)位于所述外壳体(110)内腔，所述驱动装置(300)包括内壳体(310)、六个铜管(320)和连接管(330)，所述内壳体(310)的外侧壁与所述外壳体(110)的内侧壁一体成型，所述内壳体(310)的外侧壁开有冷却水道(311)，所述冷却水道(311)与所述冷却水进水接头(111)和冷却水出水接头(112)连通，六个所述铜管(320)沿着所述内壳体(310)的内侧壁分布，所述铜管(320)的内部开有冷却气道(321)，所述铜管(320)的右端与所述冷却气进气接头(113)连通，所述连接管(330)通过螺栓固定于所述壳体(110)的前侧壁，所述连接管(330)的顶部插接有级间连接管出气接头(331)，所述级间连接管出气接头(331)通过导管与所述冷却气进气接头(113)连通，所述连接管(330)的右端与所述第二压气端蜗壳(130)连通；所述气冷装置(200)位于所述内壳体(310)的内腔中，所述气冷装置(200)包括转子主轴(210)、电机定子(220)、第一叶轮(230)、第二叶轮(240)、第一径向轴承座(250)和第二径向轴承座(260)，所述电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：任之杨，
申请(专利权)人：湖南麓鹏动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43