專利名稱：一種機械渦輪組合泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及空氣壓縮機技術領域，具體的說是一種應用于空氣需要增壓的場合的空氣增壓組合泵。
背景技術：
在一些特殊應用場合(如車載燃料電池供氣系統)，對空氣壓縮機要求大流量體積比、輸出氣體清潔無油、高效率、低噪音、高響應、使用壽命長等。傳統應用于空氣增壓的空氣泵有1.活塞式壓縮機，由于它們的結構復雜且排氣不連續，所以具有以下缺點體積大、效率低、噪音大、運行不平穩、并且含油等缺點，主要用在工業上；2.回轉式壓縮機，由于密封較困難，因此具有噪音大、效率低、并且含油等缺點，主要用于制冷行業上。3.離心式壓縮機，由于具有喘振特性和受到電機轉速的限制，因此具有功率小、效率低、噪音大等缺點，它的應用范圍較小。另外，傳統的壓縮機電機轉速低，為了獲得較大的轉速，采用非直聯的方式(如帶輪或齒輪)增速，因此結構復雜，體積較大，效率較低。因此，傳統的壓縮機難以滿足車用燃料電池發動機對空氣泵的要求。
發明內容
本發明的目的就是為了解決現有技術之不足而提供的一種不僅結構緊湊，效率高，轉速高，噪音和振動低，壽命長，而且同時可獲得高壓力和大流量體積比的機械渦輪組
合栗ο本發明是采用如下技術解決方案來實現上述目的一種機械渦輪組合泵，其特征在于，它包括渦輪壓氣組件、增速器、高速電機以及控制器，渦輪壓氣組件連接在增速器上， 電機與增速器采用聯軸器同軸直聯，控制器通過信號線聯接電機。所述電機的端部設置有環型支撐，聯軸器設置在該環型支撐內，環型支撐的另一端與增速器端面螺接。所述電機采用直流無刷電機。所述增速器采用油泵強制潤滑冷卻的摩擦式增速器，該摩擦式增速器的傳動比為 (12 14) 1。所述增速器中設置有太陽輪、行星輪以及太陽輪軸，太陽輪軸上同軸安裝有一葉片泵，葉片泵外接配有散熱結構的潤滑油箱。所述葉片泵由葉片泵殼體、油泵墊板、葉片輪、儲油環、葉片組成，油泵墊板上開有四個凹槽，與葉片泵殼體形成四個空腔；葉片輪上開有十個徑向凹槽，在凹槽上裝上能沿徑向自由滑動的葉片；儲油環的內孔設計成不規則的偏心形狀，內壁與葉片輪外表面構成一個月牙形空腔，月牙形的空腔由葉片分隔成十個扇形的密閉室。所述葉片輪的中心設置有油泵轉子軸，油泵轉子軸通過聯軸器與電機輸出軸連接；增速器中設置有增速驅動板及其上連接的增速驅動環，葉片泵轉子軸與增速驅動板連接。
本發明采用上述技術解決方案所能達到的有益效果是1、本發明采用渦輪壓氣組件通過螺釘和螺母連接在增速組件上，電機與增速組件采用聯軸器同軸直聯，控制器通過信號線聯接電機，控制器控制電機旋轉，通過增速器對輸出軸進行增速，渦輪壓氣組件在輸出軸的帶動下高速旋轉壓縮氣體，從而實現氣體增壓；通過控制器調整電機的轉速可以無延遲精確調整組合泵的輸出功率和避免喘振。2、本發明采用渦輪壓縮機結構壓縮和輸出氣體，由于渦輪壓縮機的壓縮工作過程是連續工作，沒有吸氣和排氣沖程，因此運行平穩，噪音振動低，輸出氣體脈動小。3、本發明高速電機采用直流無刷電機，其轉速高達15000RPM，扭矩大，相應快，經過優化設計的控制器和電機的效率高，可以無延遲精確調整組合泵的輸出功率和避免喘振。4、增速器采用油泵強制潤滑冷卻的摩擦式增速器，其傳動比高，傳動效率高(可達85%以上)，反應快，其特殊結構的集成式油泵對增速機構進行強制潤滑和冷卻，噪音和振動低，保證了其運行壽命，其密封設計保證潤滑油不會泄漏到渦輪壓氣組件，從而保證了壓縮氣體清潔無油。
圖1為本發明結構示意圖；圖2為本發明的剖視結構示意圖；圖3為本發明的葉片泵結構示意圖。附圖標記說明1、渦輪壓氣組件2、增速器3、電機4、聯軸器5、環型支撐6、葉片泵6-1、葉片泵殼體6-2、油泵墊板6-3、葉片輪6-4、儲油環6_5、葉片7、油泵轉子軸 8、增速驅動環
具體實施例方式如圖1 圖3所示，本發明一種機械渦輪組合泵，它包括渦輪壓氣組件1、增速器 2、高速電機3以及控制器，渦輪壓氣組件1連接在增速器2上，電機3與增速器2采用彈性聯軸器4同軸直聯，控制器通過信號線聯接電機。電機的端部設置有環型支撐5，聯軸器4設置在該環型支撐5內，環型支撐5的另一端與增速器2端面螺接。本實施例中，機械渦輪組合泵應用于新能源燃料電池用渦輪壓縮機，采用5. 5KW高速直流無刷電機(轉速15000RPM)，增速器傳動比12. 67 1，渦輪轉速達到190000RPM，可獲得1. 8m3/min的流量和170KPa的輸出壓力，輸出氣體含油量小于0. 8PPM，控制響應時間小于1. 5s，噪音小于 76db(A)，整機重量在22Kg以下。增速器2中設置有太陽輪、行星輪以及太陽輪軸，太陽輪軸上同軸安裝有一葉片泵6，葉片泵6外接配有散熱結構的潤滑油箱。葉片泵6由葉片泵殼體6-1、油泵墊板6-2、葉片輪6-3、儲油環6-4、葉片6_5組成，油泵墊板6_2上開有四個凹槽，與葉片泵殼體形成四個空腔A、B、C、D ；葉片輪6-3上開有十個徑向凹槽，在凹槽上裝上能沿徑向自由滑動的葉片6-5 ；儲油環6-4的內孔設計成不規則的偏心形狀，內壁與葉片輪外表面構成一個月牙形空腔，月牙形的空腔由葉片分隔成十個扇形的密閉室。葉片輪的中心設置有油泵轉子軸7，油泵轉子軸7通過聯軸器與電機輸出軸連接；增速器中設置有增速驅動板及其上連接的增速驅動環8，葉片泵轉子軸與增速驅動板連接。
使用過程中，控制器控制電機旋轉，通過增速器對輸出軸進行增速，渦輪壓氣組件在輸出軸的帶動下高速旋轉壓縮氣體，從而實現氣體增壓；通過控制器調整電機的轉速可以無延遲精確調整組合泵的輸出功率和避免喘振。以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種機械渦輪組合泵，其特征在于，它包括渦輪壓氣組件、增速器、高速電機以及控制器，渦輪壓氣組件連接在增速器上，電機與增速器采用聯軸器同軸直聯，控制器通過信號線聯接電機。
2.根據權利要求1所述的機械渦輪組合泵，其特征在于，聯軸器設置在該環型支撐內， 環型支撐的另一端與增速器端面螺接。
3.根據權利要求1所述的機械渦輪組合泵，其特征在于，所述電機采用直流無刷電機。
4.根據權利要求1所述的機械渦輪組合泵，其特征在于，所述增速器采用油泵強制潤滑冷卻的摩擦式增速器，該摩擦式增速器的傳動比為(12 14) 1。
5.根據權利要求1所述的機械渦輪組合泵，其特征在于，所述電機所述增速器中設置有太陽輪、行星輪以及太陽輪軸，太陽輪軸上同軸安裝有一葉片泵，葉片泵外接配有散熱結構的潤滑油箱。
6.根據權利要求5所述的機械渦輪組合泵，其特征在于，所述葉片泵由葉片泵殼體、 油泵墊板、葉片輪、儲油環、葉片組成，油泵墊板上開有四個凹槽，與葉片泵殼體形成四個空腔；葉片輪上開有十個徑向凹槽，在凹槽上裝上能沿徑向自由滑動的葉片；儲油環的內孔設計成不規則的偏心形狀，內壁與葉片輪外表面構成一個月牙形空腔，月牙形的空腔由葉片分隔成十個扇形的密閉室。
7.根據權利要求5所述的機械渦輪組合泵，其特征在于，所述葉片輪的中心設置有油泵轉子軸，油泵轉子軸通過聯軸器與電機輸出軸連接；增速器中設置有增速驅動板及其上連接的增速驅動環，葉片泵轉子軸與增速驅動板連接。
全文摘要
本發明公開了一種機械渦輪組合泵，其特征在于，它包括渦輪壓氣組件、增速器、高速電機以及控制器，渦輪壓氣組件連接在增速器上，電機與增速器采用聯軸器同軸直聯，控制器通過信號線聯接電機。本發明可應用于新能源汽車燃料電池供風系統，解決了傳統空氣泵在壓力、流量、效率、噪音、振動、清潔、體積方面的制約瓶頸，在新能源應用上有著廣闊的前景和良好的社會經濟效益。
文檔編號F04B41/06GK102200118SQ20111002442
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者吳全, 李榮祿 申請人:佛山市凱亞醫療科技有限公司, 佛山市廣順電器有限公司