CN100351494C - 螺旋式流体机械 - Google Patents

Abstract

一种螺旋式流体机械，包括一个轨道蜗壳1和一个固定蜗壳3。轨道蜗壳1由一个驱动轴21驱动，并具有一个轨道蜗壳包角1c。固定螺壳3具有一个固定蜗壳包角3a。轨道蜗壳1通过驱动轴21相对于固定蜗壳3偏心式旋转，而同时轨道蜗壳包角1c与固定蜗壳包角3a接合，以便产生一个膨胀部分。在膨胀部分中膨胀和冷却的流体流到一个围绕电机20的圆周路线31，以便有效地将上述电机20冷却。

Description

螺旋式流体机械

技术领域

本发明涉及一种螺旋式流体机械，所述螺旋式流体机械包括一个压缩部分和一个膨胀部分，本发明尤其是涉及一种用来将空气送入燃料电池和从燃料电池排放空气的螺旋式流体机械。

背景技术

在一种燃料电池中，在一个阳极和一个阴极之间有电解质，并把氢作为阴极活性材料送到阴极。在阴极处由其取走电子的氢原子变成氢离子，所述氢离子通过电解质运动到阳极。氧是作为阳极活性材料送到阳极，并通过一个外电路接收来自阴极的电子，以便让氢离子与氧反应而形成水。因此电子从阴极流到阳极，或者一个电流从阳极流到阴极。一般是将含氧空气送到阳极，以便除了水之外，作为空气主要成分的未反应的氧和氮在阳极上存在。氢和氧的化合是放热反应，并且它的温度从供应的空气上升。含氮作为主要成分的气体将从阳极排放。

将通过一个压缩机加压的空气送到阳极，并且在阳极处的气体具有高于大气压的压力。如果气体释放到空气中，则它将变成在没有做功的情况下失去。气体的能量通过一个膨胀器收回。因此，燃料电池可以优选的是具有一个压缩机和一个膨胀器。

Mori等人申请的美国专利US 6,506,512B1公开了一种压缩式再生机械，所述压缩式再生机械用于一种燃料电池作为具有压缩机构和再生机构的流体机械。螺旋式流体机械具有一个轨道蜗壳，所述轨道蜗壳的每一侧都具有一个蜗壳包角，一个蜗壳包角压缩吸入的液体，而另一个蜗壳包角使吸入的流体膨胀以便做功。

在压缩式再生机械中，在一个再生室中膨胀和温度下降的流体使再生室中的轨道涡壳冷却，并且流体从中心膨胀到圆周。然而，没有考虑冷却一个用于驱动轨道蜗壳的电机。因此，在一个小的空间如一个与外部隔离的汽车发动机室中，周围的温度升高导致很差的热辐射长时间运转而使电机的温度升高，因而减少了它的寿命。另外，电机有包括对周围产生不利影响的噪声。

发明内容

鉴于上述缺点，本发明的目的是提供一种螺旋式流体机械，所述螺旋式流体机械在一个轨道蜗壳端板的两侧处具有一个压缩部分和一个膨胀部分，应用在膨胀部分中膨胀时温度降低的流体来有效地冷却一个电机，同时防止了电机中的噪音。

按照本发明，提供了一种螺旋式流体机械，所述螺旋式流体机械包括一个驱动轴：一个具有一轨道蜗壳包角的轨道蜗壳；一个具有一固定包角的固定蜗壳；及一个用于驱动驱动轴的电机，上述轨道蜗壳由驱动轴驱动，并相对于固定蜗旋件偏心式旋转，而上述轨道涡旋包角与固定蜗旋包角接合以便产生一个膨胀部分，其特征在于：膨胀部分通过一个外部出口与一个圆周路线连通，上述圆周路线围绕电机在一个内圆周壁和一个外圆周壁之间。

附图说明

图1是一种按照本发明所述的螺旋式流体机械第一实施例的垂直剖视图；

图2是沿着图1中线段II-II所作的垂直剖视图，同时除去它的一个辅助曲柄轴和一个轴承；

图3是沿着图1中线段III-III所作的垂直剖视图；

图4是一种按照本发明所述螺旋式流体机械第二实施例的垂直侧剖图；及

图5是一种按照本发明所述螺旋式流体机械第三实施例的垂直侧剖图。

具体实施方式

图1示出按照本发明所述的一种螺旋式流体机械第一实施例，上述螺旋式流体机械包括一个蜗壳部分10和一个电机20。一个前轨道蜗壳包角1a和一个后轨道蜗壳包角1c设置在一个轨道蜗壳1的一个轨道端板1b的两侧上。在一个前面固定蜗壳2的固定端板2b上，设置了一个前面固定蜗壳包角2a和一个环形间隔壁2c，上述前面固定蜗壳包角2a与前面轨道蜗壳包角1a接合。后面固定蜗壳3具有一个外圆周壁3d和一个固定端板3b，一个与后面轨道蜗壳包角1c接合的后面固定蜗壳包角3a设置在上述固定端板3b上。外圆周壁3d固定到前面固定蜗壳2的固定端板2b上。前面固定蜗壳包角2a和前面轨道蜗壳包角1a构成一个压缩部分，而后面固定蜗壳包角3a和后面轨道蜗壳包角1c构成一个膨胀部分。压缩部分和膨胀部分被前面固定蜗壳端板2b的环行间隔壁2c间隔开。

一个电机20用一个螺栓26固定到后面固定蜗壳端板3b上。电机20的一个驱动轴21通过轴承22、23被后面固定蜗壳端板3b和一个后盖25支承在轴颈21a、21b处。一个密封件12在蜗壳部分压缩部分的中心处将电机密封。

在驱动轴21前端处的一个偏心部分21c被一个轴承4支承，所述轴承4在轨道蜗壳后表面中心处的一个轴套1d支承。

在轨道蜗壳1的外周边处，3个轴套1e在一个等腰三角形的3个顶点处伸出。一个辅助曲柄5的偏心销5b通过一个轴承6b被轴套1e支承。辅助曲柄5的一个轴颈5a通过一个轴承6a被一个轴套2e旋转式支承在前面固定蜗壳端板的外周边上，这些防止轨道蜗壳在它自己的轴上旋转。

驱动轴21相对于偏心部分21c一个轴线的偏心度等于辅助曲柄偏心销5b相对于轴颈5a一个轴线的偏心度。因此，当驱动轴21旋转时，轨道蜗壳1绕驱动轴21的轴线旋转。旋转机构可以是一种已知的欧氏(Oldham)联轴节。

标号21d、5c是弹性环。当轴承的一个内滚珠从偏心销松开，以便能将轨道蜗壳的轴承4插入偏心销21时，弹性环21d防止由于内滚珠旋转到销而腐蚀。例如，当一种弹性环如刚性橡胶装配到偏心销的一个槽中时，弹性材料减小了在内滚珠装配期间的阻力，而且它的摩擦作用防止内滚珠在偏心销上旋转。

弹性环5c能使辅助曲柄5的偏心销5b插入轨道蜗壳1的轴承6b中，并防止轴承6a的内滚珠滑动。

在图2中，压缩部分的一个入口7在环形间隔壁2c和蜗壳包角外周边之间的前面固定蜗壳2的固定端板2b上形成，而一个出口8是在中心处形成，并且管道7a和8a分别连接到入口7和出口8上。吸入入口7的流体通过轨道蜗壳的旋转朝中心方向压缩，并从出口8排出。

在图3中，一个用于压缩部分的入口9在后面固定蜗壳3的最外面部分中形成，并通过后面固定蜗壳端板3b的一个径向路线9a与一个开口9b连通。一个管道9a连接到开口9b上。从开口9b朝压缩部分中心进入的流体随着轨道蜗壳的旋转向外膨胀；通过后面固定蜗壳端板的一个内部出口11引入电机中；并在冷却电枢等之后从一个出口27排放到外部。

在图1中，膨胀部分通过一个外部出口30与一个圆周路线31连通，上述圆周路线31在一个内圆周壁32和一个外圆周壁33之间形成。电机20用流过圆周路线31的流体冷却。电机20在运行期间的噪音从一个孔27漏出，但由于外圆周壁33而被防止。

图4示出本发明的第二实施例。采用与图1的第一实施例中那些相同的标号，并略去对它们的说明。将只说明不同的地方。

外圆周壁33′的外径向后逐渐增加，并且一个圆周路线31′的截面积逐渐增加。因此圆周路线31′中的流体向后逐渐减压和冷却。电机20和它的各部件被流体有效地冷却。

图5示出本发明的第三实施例。采用与图1的第一实施例中那些相同的标号，并略去对它们的说明。将只说明不同的地方。

一个螺旋形壁35围绕电机20设置在一个内圆周壁32和一个外圆周壁33之间，并且一个螺旋形路线34由螺旋形壁35限定。螺旋形壁35的节距向后增加，因此从膨胀部分出来的流体通过一个外部出口30向后逐渐减压和冷却。

流体有效地冷却一个电机20和它的各部件，并通过外圆周壁33防止噪音。

在第三实施例中，外圆周壁33的外径可以与第二实施例中的外圆周壁33′相同地向后增加。

Claims (3)

1.一种螺旋式流体机械，包括：

一个驱动轴(21)；

一个轨道蜗壳(1)，所述轨道蜗壳(1)具有一个轨道蜗壳包角(1 c)；

一个固定蜗壳(3)，所述固定蜗壳(3)具有一个固定包角(3a)；和

一个电机(20)，所述电机(20)用于驱动驱动轴(21)，并相对于固定蜗壳(3)偏心地旋转，而同时轨道蜗壳包角(1c)与固定蜗壳包角(3a)接合，以便产生一个膨胀部分，其特征在于：

膨胀部分通过一个外面出口(30)与一个圆周路线(31)连通，上述圆周路线(31)围绕电机(20)在一个内圆周壁(32)和一个外圆周壁(33)之间，

其中，外圆周壁(33′)的外径向后逐渐地增加。

2.如权利要求1所述的螺旋式流体机械，其中，圆周路线包括一个螺旋路线(34)，所述螺旋路线(34)由一个螺旋形壁(35)限定，上述螺旋形壁(35)围绕电机(20)在内圆周壁(32)和外圆周壁(33)之间螺旋地形成。

3.如权利要求2所述的螺旋式流体机械，其中，螺旋形壁(35)的节距向后逐渐增加。

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