CN109737058A - 一种燃料电池用空气压缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池用设备领域，尤其是一种燃料电池用空气压缩装置，包括：壳体，具有气室、和与气室连通的进气孔和出气孔；两个平行设置且传动相连的转子，设置在气室内，转子的两端分别与壳体转动连接，转子包括一转芯部，在转芯的外侧等角度间隔设有6个凸起部,凸起部横截面轮廓的外端呈圆弧形，同一转子上两相邻凸起部之间的转芯部呈圆弧形内凹形成内凹区域，两转子如此设置，以使得凸起部置于相邻转子的内凹区域时，凸起部与相邻转子贴合；动力单元，带动两所述转子反向转动转动。本发明可以有效的提升气流的稳定性，提升排气的效率，还可有效的降低噪音,改善加工工艺性。显然，本发明有效的解决了现有技术中存在的问题。

Description

一种燃料电池用空气压缩装置

技术领域：

本发明涉及燃料电池用设备领域，尤其是一种燃料电池用空气压缩装置。

背景技术：

燃料电池是通过可燃物质与空气中的氧气之间的电化学反应产生电能，其中，为了保持稳定的空气供给，多会采用空气压缩机向燃料电池供给空气，其中燃料电池常用空气压缩机为罗茨双转子式压缩机，现有的罗茨双转子式的压缩机的转子，多为三叶或四叶型，气体脉动大，负荷变化大，噪声高，震动也大，要想取得大流量高压比，只能通过提高转速，结果会带来更高的噪声；而且，现有的转子叶片多呈渐开线式，采用铣加工，对于加工工艺的要求较高。显然，现有的燃料电池用空气压缩机已经无法有效的满足人们的需求。

发明内容：

本发明提供了一种燃料电池用空气压缩装置，可以有效的提升气流的稳定性，提升排气的效率，还可有效的降低噪音，提升加工工艺。显然，本发明有效的解决了现有技术中存在的问题。

本发明提出的技术方案：一种燃料电池用空气压缩装置，包括：

壳体，具有气室、和与所述气室连通的进气孔和出气孔；

两个平行设置且传动相连的转子，设置在所述气室内，所述转子的两端分别与所述壳体转动连接，所述转子包括一转芯部，在所述转芯的外侧等角度间隔设有6个凸起部，所述凸起部横截面轮廓的外端呈圆弧形，同一转子上两相邻凸起部之间的所述转芯部呈圆弧形内凹形成内凹区域，两所述转子如此设置，以使得所述凸起部置于相邻所述转子的内凹区域时，所述凸起部与相邻所述转子贴合；

动力单元，带动两所述转子反向转动转动。

进一步的，所述凸起部在所述转芯外侧螺旋设置，且所述凸起部的扭转角度范围为60°-160°。

进一步的，所述转子的两端部位置处的所述壳体上分别设有一安装槽，所述转轴的两端部位置处的安装槽内均设有轴承，且在所述轴承朝向气室的一侧设有回转油封。

进一步的，位于同一侧的两个所述转子的端部伸至所述轴承背离所述气室的一侧，并通过齿轮传动相连，且靠近所述齿轮一侧的所述轴承为封闭轴承。

进一步的，在所述封闭轴承与对应位置处回转油封之间的壳体上设有一渗油槽，所述渗油槽连通所述安装槽与所述壳体外侧。

进一步的，所述动力单元包括一电机，所述电机与其中一所述齿轮通过联轴器相连。

进一步的，所述电机朝向所述壳体一侧的外壳与所述外壳之间密封相连，在所述壳体和所述电机外壳之间设有容纳空间，以容纳所述齿轮和所述联轴器。

进一步的，所述电机外壳内设有冷却通道，且至少有部分所述冷却通道置于所述容纳空间位置处的所述电机外壳内。

进一步的，所述联轴器包括弹性连接套，在所述弹性连接套朝向所述齿轮的一侧沿其圆周方向间隔设有若干个从动柱销，在所述弹性连接套朝向所述电机的一侧沿其圆周方向间隔设有若干个驱动柱销，且所述从动柱销与所述驱动柱销间隔设置。

进一步的，所述弹性连接套为PEEK连接套。

本发明提供了一种燃料电池用空气压缩装置，可以有效的提升气流的稳定性，提升排气的效率，还可有效的降低噪音，改善加工工艺性。显然，本发明有效的解决了现有技术中存在的问题。

附图说明：

图1为本发明的第一剖视结构示意图；

图2为本发明的第二剖视结构示意图；

图3为本发明的转子的横截面的结构示意图；

图4为本发明转子的侧视结构示意图；

图5为本发明的联轴器的结构示意图；

图6为本发明的联轴器的侧视结构示意图；

图7为本发明中A处的局部放大结构示意图；

图中，1、壳体；2、气室；3、进气孔；4、出气孔；5、转子；5a、转芯部；5b、凸起部；6、内凹区域；7、安装槽；8、轴承；9、回转油封；10、齿轮；11、渗油槽；12、电机；13、联轴器；13a、弹性连接套；13b、从动柱销；13c、驱动柱销；14、冷却通道。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

本发明的实施方式如图1-7所示，一种燃料电池用空气压缩装置，包括：

壳体1，具有气室2、和与所述气室2连通的进气孔3和出气孔4；

两个平行设置且传动相连的转子5，设置在所述气室2内，所述转子5的两端分别与所述壳体1转动连接，所述转子5包括一转芯部5a，在所述转芯的外侧等角度间隔设有6个凸起部5b，所述凸起部5b横截面轮廓的外端呈圆弧形，同一转子5上两相邻凸起部5b之间的所述转芯部5a呈圆弧形内凹形成内凹区域6，两所述转子5如此设置，以使得所述凸起部5b置于相邻所述转子5的内凹区域6时，所述凸起部5b与相邻所述转子5贴合；

动力单元，带动两所述转子5反向转动转动。

本发明的空气压缩装置在使用时，外界空气由壳体1的进气孔3进入气室2，动力单元带动两个转子5相对转动，其中，由于转子5的凸起部5b外端呈圆弧形设置，凸起部5b在转动过程中，逐渐进入相邻转芯部5a的内凹区域6处，且与内凹区域处的转子外壁之间具有较小的间隙，从而将进气孔3处进入的空气挤入至出气孔4位置处，并将空气压缩挤出。

其中，由于本发明设有6个凸起部5b，使得在转子5一个转动周期内，可以形成至少六个排气周期，从而使得排气周期较短，气体脉动性小，负荷变化小，排气的稳定性较强，整个压缩装置的压缩效率更高，而且，由于其凸起部5b横截面轮廓的外端呈圆弧形，便于对于凸起部采用磨削加工的方式进行加工，便于控制凸起部和内凹区域的加工精度，相较于现有的渐开线式的叶片，可以保证凸起部与相连转子的内凹区域处外壁之间的间隙，在保证转子之间没有摩擦的前提下，可以保证凸起部5b与内凹区域持两凸起部5b与内凹区域6之间的气密性，还可降低噪音，此外，还降低了对于凸起部5b的加工难度，一举多得。

在本实施方式中，凸起部5b的外端呈半圆形，内凹区域6呈半圆形设置。

进一步的优化之处在于，所述凸起部5b在所述转芯外侧螺旋设置，且所述凸起部5b的扭转角度范围为60°-160°。通过将凸起部5b螺旋设置，可以使得凸起部5b进入相邻转子5的内凹区域6时，可以逐渐进入，可以进一步的降低噪音。

进一步的具体的说，所述转子5的两端部位置处的所述壳体1上分别设有一安装槽7，所述转轴的两端部位置处的安装槽7内均设有轴承8，且在所述轴承8朝向气室2的一侧设有回转油封9。由此通过设置轴承8，可以提高转子5转动的流畅性，而且，通过该设置回转油封9，可以防止轴承8处的润滑介质进入气室2内。

进一步的具体的说，位于同一侧的两个所述转子5的端部伸至所述轴承8背离所述气室2的一侧，并通过齿轮10传动相连，且靠近所述齿轮10一侧的所述轴承8为封闭轴承8。本发明的两个转子5之间通过齿轮10同步传动连接，可保持两个转子5运动的同步性，而且，靠近齿轮10一侧的轴承8为封闭轴承8，可以阻隔用于润滑此轮的润滑介质，可以防止润滑此轮的润滑介质由轴承8位置进入油封位置处，进而防止油封处向气室2泄露润滑介质。

同时，通过设置回转油封9以及封闭齿轮10，不仅可以防止润滑介质泄露与气室2内，还可防止转子5端部位置处向外侧泄露气体。

进一步的具体的说，在所述封闭轴承8与对应位置处回转油封9之间的壳体1上设有一渗油槽11，所述渗油槽11连通所述安装槽7与所述壳体1外侧。由此可在润滑介质进入回转油封9与轴承8之间时，通过渗油槽11排出壳体1外侧，进一步的防止润滑介质进入气室2内。

值得一体的是，在本实施方式中，所述动力单元包括一电机12，所述电机12与其中一所述齿轮10通过联轴器13相连。从而可以通过电机12与齿轮10采用联轴器13连接的方式，相较于现有的皮带传动的方式，即可提高电机12动能的转化效率，还可缩小整个压缩装置的外部轮廓，使得整个压缩装置结构更加紧凑。

进一步的具体的说，所述电机12朝向所述壳体1一侧的外壳与所述外壳之间密封相连，在所述壳体1和所述电机12外壳之间设有容纳空间，以容纳所述齿轮10和所述联轴器13。其中，在本实施方式中，在齿轮10位置的壳体1上设有一对外开放的第一容纳槽，第一容纳槽与安装槽7之间导通设置，由此便于安装对应位置处的回转油封9、轴承8，在对应联轴器13位置处的电机12外壳处内凹形成第二容纳槽，第一容纳槽和第二容纳槽共同构成容纳空间，通过电机12外壳和壳体1之间密封连接，可以保持容纳空间内的密封性，便于在内部放置润滑介质，并且，可以进一步的缩短电机12与壳体1之间的距离，使得整个装置更加紧凑；此外，第一容纳槽和第二容纳槽公共构成容纳空间，可以降低了第一容纳槽、第二容纳槽的槽深，便于对其内部零部件进行检修、清洁、更换等作业。

值得一提的是，为了对电机12进行散热降温，所述电机12外壳内设有冷却通道14，且至少有部分所述冷却通道14置于所述容纳空间位置处的所述电机12外壳内。通过在电机12外壳设置冷却通道14，可在冷却通道14内通入冷却液等介质，对电机12冷却降温，并且，通过在容纳空间位置处的电机12外壳设置冷却通道14，可以对于容纳空间内的润滑介质进行降温冷却，例如，在容纳空间加入润滑油时，通过冷却通道14内的冷却液对润滑油降温，可以降低联轴器13、齿轮10的工作温度，提升内部元件的使用寿命。

进一步的具体的说，所述联轴器13包括弹性连接套13a，在所述弹性连接套13a朝向所述齿轮10的一侧沿其圆周方向间隔设有若干个从动柱销13b，在所述弹性连接套13a朝向所述电机12的一侧沿其圆周方向间隔设有若干个驱动柱销13c，且所述从动柱销13b与所述驱动柱销13c间隔设置。通过将主动柱销和驱动柱销13c间隔设置，可以使得在弹性连接套13a上传递的扭矩更加均衡。

进一步的具体的说，所述弹性连接套13a为PEEK连接套。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于，包括：

壳体，具有气室、和与所述气室连通的进气孔和出气孔；

两个平行设置且传动相连的转子，设置在所述气室内，所述转子的两端分别与所述壳体转动连接，所述转子包括一转芯部，在所述转芯的外侧等角度间隔设有6个凸起部，所述凸起部横截面轮廓的外端呈圆弧形，同一转子上两相邻凸起部之间的所述转芯部呈圆弧形内凹形成内凹区域，两所述转子如此设置，以使得所述凸起部置于相邻所述转子的内凹区域时，所述凸起部与相邻所述转子贴合；

动力单元，带动两所述转子反向转动转动。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：所述凸起部在所述转芯外侧螺旋设置，且所述凸起部的扭转角度范围为60°-160°。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：所述转子的两端部位置处的所述壳体上分别设有一安装槽，所述转轴的两端部位置处的安装槽内均设有轴承，且在所述轴承朝向气室的一侧设有回转油封。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：位于同一侧的两个所述转子的端部伸至所述轴承背离所述气室的一侧，并通过齿轮传动相连，且靠近所述齿轮一侧的所述轴承为封闭轴承。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：在所述封闭轴承与对应位置处回转油封之间的壳体上设有一渗油槽，所述渗油槽连通所述安装槽与所述壳体外侧。

6.根据权利要求4所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：所述动力单元包括一电机，所述电机与其中一所述齿轮通过联轴器相连。

7.根据权利要求6所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：所述电机朝向所述壳体一侧的外壳与所述外壳之间密封相连，在所述壳体和所述电机外壳之间设有容纳空间，以容纳所述齿轮和所述联轴器。

8.根据权利要求7所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：所述电机外壳内设有冷却通道，且至少有部分所述冷却通道置于所述容纳空间位置处的所述电机外壳内。

9.根据权利要求6所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：所述联轴器包括弹性连接套，在所述弹性连接套朝向所述齿轮的一侧沿其圆周方向间隔设有若干个从动柱销，在所述弹性连接套朝向所述电机的一侧沿其圆周方向间隔设有若干个驱动柱销，且所述从动柱销与所述驱动柱销间隔设置。

10.根据权利要求9所述的一种燃料电池用空气压缩装置，其特征在于：所述弹性连接套为PEEK连接套。