CN110513306B - 一种具有破冰功能的氢循环泵 - Google Patents

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Abstract

一种具有破冰功能的氢循环泵，包括：电机壳体，旋涡泵壳体，所述旋涡泵壳体后侧与电机前端盖相连，旋涡泵壳体前侧与旋涡前端盖相连；旋涡转子，所述旋涡转子设在旋涡泵壳体与旋涡前端盖之间，旋涡前端盖中间安装有固定轴，旋涡转子通过轴承安装在固定轴上，所述旋涡转子叶片与旋涡泵壳体与旋涡前端盖之间形成环形流道，所述旋涡转子内嵌导磁体；它结构紧凑、坚固、耐磨损，安装容易，可靠性高，低震动，低噪音，干净无污染，压缩距离和时间长，压缩效率高，可自加热破冰保护电机，避免出现电机堵转现象。

Description

一种具有破冰功能的氢循环泵
技术领域：
本发明涉及一种具有破冰功能的氢循环泵。
背景技术：
燃料电池是通过可燃物质(氢气)与空气中的氧气之间的电化学反应产生电能，其中，燃料电池反应后，排出的气体中含有大量的氢气，这些氢气若直接排放到大气中，一方面是能源的浪费，另一方面是对环境造成污染，三是氢气易燃易爆会产生危险。因此，需要对这些氢气进行回收再利用。目前，一般都是通过压缩机将这些含氢混合气体循环回燃料电池进行回收再利用。而普通的压缩机，主要是针对空气的压缩机，在工作时存在以下缺点：
(1)内部一般都是双螺杆结构，结构复杂，重量大，体积大，安装麻烦；
(2)内部结构和材质不能抵抗氢气腐蚀，会产生氢脆氢蚀；
(3)内有润滑油存在润滑油泄露的风险，会导致电堆中毒；
(4)现有空压机电机没做防爆处理，当介质是氢气时会存在危险。
目前，市场上有一种旋涡泵，主要用来对液体进行增压输送，旋涡泵叶轮不同于离心泵叶轮，它是一种外轮上带有径向叶片的圆盘，叶片与叶片之间形成凹槽。液体由吸入管进入，叶片凹槽中的液体，被离心力甩向流道，一次增压，流道中液体又因凹槽中的液体被甩出形成低压，再次进入凹槽，再次增压，多次的凹槽一流道一凹槽的漩涡运动，从而获得较高压力，最后液体经过旋转的叶轮获得能量，被输送到排出管，完成泵的工作过程。这种旋涡转子也可以用来对气体进行增压输送，现在还没有将旋涡转子与电机有效结合用来对含氢混合气体进行输送的技术出现。
另外，燃料电池排出的含氢混合气体中也会带有一些水蒸气，冬天时，水蒸气会凝结成冰，从而将压缩空气的转子冻结，电机启动时电机主轴旋转，而电机主轴带动的转子冰冻不转，从而造成电机堵转，严重时甚至损坏电机。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种具有破冰功能的氢循环泵，它结构紧凑、坚固、耐磨损，安装容易，可靠性高，低震动，低噪音，干净无污染，压缩距离和时间长，压缩效率高，可自加热破冰保护电机，避免出现电机堵转现象，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种具有破冰功能的氢循环泵，包括：
电机壳体，所述电机壳体后端连接有电机后端盖，电机壳体前端连接有电机前端盖，电机壳体内安装有电机定子，电机定子内安装有电机转子，电机转子内安装有电机主轴，电机主轴通过轴承安装在电机后端盖和电机前端盖上，电机主轴前端伸至电机前端盖外；
旋涡泵壳体，所述旋涡泵壳体后侧与电机前端盖相连，旋涡泵壳体前侧与旋涡前端盖相连；
旋涡转子，所述旋涡转子设在旋涡泵壳体与旋涡前端盖之间，旋涡前端盖中间安装有固定轴，旋涡转子通过轴承安装在固定轴上，所述旋涡转子叶片与旋涡泵壳体与旋涡前端盖之间形成环形流道，所述旋涡转子内嵌导磁体；
磁铁固定盘，所述磁铁固定盘安装在电机主轴上，所述磁铁固定盘上对应导磁体的位置沿圆周安装有若干永磁体；
隔氢护板，所述隔氢护板安装在磁铁固定盘与旋涡转子之间，用于将电机与旋涡泵隔离；
进气口和出气口，所述进气口和出气口设在旋涡泵壳体或旋涡前端盖上，空气自进气口进入，沿环形流道旋转增压后自出气口排出。
所述进气口和出气口并排紧靠设在旋涡泵壳体底部对应旋涡转子叶片的位置，进气口和出气口分别连接进气管和出气管，进气管和出气管底部设有安装座。
所述导磁体与轴承之间的旋涡转子上沿圆周间隔设有若干加强筋，相邻两加强筋之间为镂空结构。
所述导磁体的材质为铁或钢。
所述旋涡转子的材质为非导磁的导电导热材质。
所述旋涡转子的材质为铝质或铜质。
所述隔氢护板的材质为不锈钢或工程塑料。
所述永磁体的数量为偶数块，永磁体的排列为沿圆周N、S极相互交错摆放。
所述安装旋涡转子的轴承为自润滑轴承。
所述轴承为自润滑陶瓷轴承、自润滑不锈钢轴承或自润滑不锈钢陶瓷混合轴承。
本发明采用上述方案，具有以下优点：
(1)结构紧凑，设计合理，隔氢护板将电机与旋涡泵隔离，能抵抗氢气腐蚀，不会产生氢脆氢蚀，且电机无需做防爆处理，对电机要求低，采用普通电机，易采购，适用广，制造成本低；
(2)可靠性高，维修成本低；
(3)安装容易，能任意安装于水平或垂直方向；
(4)低震动，低噪音，机械精密度高，震动率和噪音很低；
(5)结构坚固，电机壳体、电机后端盖、电机前端盖、旋涡泵壳体、旋涡前端盖用铝合金和铣合金制造，坚固耐用；
(6)干净无污染，无油运转，空气经压缩输出后是干净的，旋涡转子旋转时不与其它零部件接触，免润滑，可以保证压缩后的空气无污染，避免了电堆中毒；
(7)耐磨损，磨损小，使用寿命长；
(8)压缩效率高，旋涡转子转动后，通过进气口将空气吸入到流道内，经过旋涡转子的叶片一道道增压，在流道内增压一圈后，最后从出气口排出，流道呈环形，同样的体积，压缩距离长，空气在流道内的增压时间比普通压缩机长，同时通过提高旋涡转子转速，可以实现较大的正压和负压，从而提高压缩效率；
(9)可自加热，冬天旋涡室即流道内有水结冰，电机启动，电机主轴带动磁铁固定盘旋转，磁铁固定盘通过磁力推动旋涡转子，旋涡转子冰冻不转，旋涡转子的导磁体切割磁铁固定盘的永磁体形成的磁场，促使旋涡转子电加热，旋涡转子大部分热量向外传递，逐渐融化旋涡室内的冰，不会出现电机堵转现象，从而保护了电机。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明永磁体在磁铁固定盘上的排列方式图。
图3为本发明旋涡转子的结构示意图。
图4为本发明的右视示意图。
图中，1、电机壳体，2、电机后端盖，3、电机前端盖，4、电机定子，5、电机转子，6、电机主轴，7、旋涡泵壳体，8、旋涡前端盖，9、旋涡转子，10、固定轴，11、轴承，12、流道，13、导磁体，14、磁铁固定盘，15、永磁体，16、隔氢护板，17、进气口，18、出气口，19、加强筋。
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。
如图1-4所示，一种具有破冰功能的氢循环泵，包括：
电机壳体1，所述电机壳体1后端连接有电机后端盖2，电机壳体1前端连接有电机前端盖3，电机壳体1内安装有电机定子4，电机定子4内安装有电机转子5，电机转子5内安装有电机主轴6，电机主轴6通过轴承安装在电机后端盖2和电机前端盖3上，电机主轴6前端伸至电机前端盖3外；
旋涡泵壳体7，所述旋涡泵壳体7后侧与电机前端盖3相连，旋涡泵壳体7前侧与旋涡前端盖8相连；
旋涡转子9，所述旋涡转子9设在旋涡泵壳体7与旋涡前端盖8之间，旋涡前端盖8中间安装有固定轴10，旋涡转子9通过轴承11安装在固定轴10上，所述旋涡转子叶片与旋涡泵壳体7与旋涡前端盖8之间形成环形流道12，所述旋涡转子9内嵌导磁体13；
磁铁固定盘14，所述磁铁固定盘14安装在电机主轴6上，所述磁铁固定盘14上对应导磁体13的位置沿圆周安装有若干永磁体15；
隔氢护板16，所述隔氢护板16安装在磁铁固定盘14与旋涡转子9之间，用于将电机与旋涡泵隔离，便于密封，氢气和外界隔离，防止泄露和腐蚀；
进气口17和出气口18，所述进气口17和出气口18设在旋涡泵壳体7或旋涡前端盖8上，空气自进气口17进入，沿环形流道12旋转增压后自出气口18排出。
所述进气口17和出气口18并排紧靠设在旋涡泵壳体7底部对应旋涡转子叶片的位置，进气口和出气口分别连接进气管和出气管，进气管和出气管底部设有安装座。
所述导磁体13与轴承11之间的旋涡转子9上沿圆周间隔设有若干加强筋19，相邻两加强筋19之间为镂空结构。旋涡转子电加热的时候，镂空结构可以阻止热量向内传递，使热量集中起来向旋涡转子9叶片方向传递，以便快速将冰融化。
所述导磁体13的材质为铁或钢，或其他导磁材料。
所述旋涡转子9的材质为非导磁的导电导热材质。
所述旋涡转子9的材质为铝质或铜质，便于热量快速传递。
所述隔氢护板16的材质为不锈钢或工程塑料。
所述永磁体15的数量为偶数块，永磁体的排列为沿圆周N、S极相互交错摆放。
所述安装旋涡转子9的轴承11为自润滑轴承。
所述轴承11为自润滑陶瓷轴承、自润滑不锈钢轴承或自润滑不锈钢陶瓷混合轴承。
工作时，冬天流道12内有水结冰，电机通电后，电机主轴6带动磁铁固定盘14高速旋转，永磁体15的磁场开始旋转，永磁体15轴向磁场通过隔氢护板16传递到旋涡转子9的导磁体13上，形成磁旋涡，从而产生电流，导磁体13对旋涡转子9进行电加热，导磁体13的材料是铁或钢，旋涡转子9的材质是铝质或铜质，旋涡转子9向内传热的部分受到镂空结构阻挡，使热量向旋涡转子9叶片方向传递，逐渐融化流道12内的冰，从而保护了电机，不会出现电机堵转现象。冰融化后，再带动旋涡转子9高速旋转，燃料电池排出的含氢混合气体从进气口17吸入到流道12内，经过旋涡转子9的叶片一道道增压，在流道12内增压一圈后，最后从出气口18排出，循环回燃料电池内进行再利用。
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 (8)

1.一种具有破冰功能的氢循环泵，其特征在于：包括：
电机壳体，所述电机壳体后端连接有电机后端盖，电机壳体前端连接有电机前端盖，电机壳体内安装有电机定子，电机定子内安装有电机转子，电机转子内安装有电机主轴，电机主轴通过轴承安装在电机后端盖和电机前端盖上，电机主轴前端伸至电机前端盖外；
旋涡泵壳体，所述旋涡泵壳体后侧与电机前端盖相连，旋涡泵壳体前侧与旋涡前端盖相连；
旋涡转子，所述旋涡转子设在旋涡泵壳体与旋涡前端盖之间，旋涡前端盖中间安装有固定轴，旋涡转子通过轴承安装在固定轴上，所述旋涡转子叶片与旋涡泵壳体与旋涡前端盖之间形成环形流道，所述旋涡转子内嵌导磁体，所述导磁体的材质为铁或钢；
磁铁固定盘，所述磁铁固定盘安装在电机主轴上，所述磁铁固定盘上对应导磁体的位置沿圆周安装有若干永磁体；
隔氢护板，所述隔氢护板安装在磁铁固定盘与旋涡转子之间，用于将电机与旋涡泵隔离；
进气口和出气口，所述进气口和出气口设在旋涡泵壳体或旋涡前端盖上，空气自进气口进入，沿环形流道旋转增压后自出气口排出；
所述旋涡转子上导磁体与轴承之间沿圆周间隔设有若干加强筋，相邻两加强筋之间为镂空结构；
工作时，冬天流道内有水结冰，电机通电后，电机主轴带动磁铁固定盘高速旋转，永磁体的磁场开始旋转，永磁体轴向磁场通过隔氢护板传递到旋涡转子的导磁体上，形成磁旋涡，从而产生电流，导磁体对旋涡转子进行电加热，旋涡转子向内传热的部分受到镂空结构阻挡，使热量向旋涡转子叶片方向传递，逐渐融化流道内的冰，保护了电机，冰融化后，再带动旋涡转子高速旋转。
2.根据权利要求1所述的一种具有破冰功能的氢循环泵，其特征在于：所述旋涡转子的材质为非导磁的导电导热材质。
3.根据权利要求2所述的一种具有破冰功能的氢循环泵，其特征在于：所述旋涡转子的材质为铝质或铜质。
4.根据权利要求1所述的一种具有破冰功能的氢循环泵，其特征在于：所述隔氢护板的材质为不锈钢或工程塑料。
5.根据权利要求1所述的一种具有破冰功能的氢循环泵，其特征在于：所述永磁体的数量为偶数块，永磁体的排列为沿圆周N、S极相互交错摆放。
6.根据权利要求1所述的一种具有破冰功能的氢循环泵，其特征在于：所述安装旋涡转子的轴承为自润滑轴承。
7.根据权利要求6所述的一种具有破冰功能的氢循环泵，其特征在于：所述轴承为自润滑陶瓷轴承、自润滑不锈钢轴承或自润滑不锈钢陶瓷混合轴承。
8.根据权利要求1所述的一种具有破冰功能的氢循环泵，其特征在于：所述进气口和出气口并排紧靠设在旋涡泵壳体底部对应旋涡转子叶片的位置，进气口和出气口分别连接进气管和出气管，进气管和出气管底部设有安装座。
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