CN110905807B - 一种氢气循环压缩泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢气循环压缩泵，包括壳体和安装于壳体上的驱动轴、动涡旋盘和静涡旋盘，驱动轴带动动涡旋盘相对静涡旋盘转动，形成容积逐渐变化的工作腔，壳体具有一开口的容纳腔，动涡旋盘和静涡旋盘位于容纳腔内，驱动轴穿过壳体后连接动涡旋盘，驱动轴和壳体之间设有主轴承，驱动轴和动涡旋盘之间设有动盘轴承，主轴承和动盘轴承均为无需润滑的陶瓷轴承，壳体上还设有氢气进气口、氢气排气口和除水装置，氢气进气口、工作腔和氢气排气口依次连通，除水装置包括两个吸水层，第一吸水层位于氢气进气口和工作腔之间，第二吸水层位于氢气排气口和工作腔之间。本发明主防止润滑油等杂质进入工作腔和氢气的泄漏；设有除水装置提高了氢气的品质。

Description

一种氢气循环压缩泵
技术领域
本发明属于氢燃料电池技术领域，具体为一种氢气循环压缩泵。
背景技术
新能源汽车由于其节能环保的特性，是汽车行业的发展趋势，氢燃料电池由于其无污染、无噪声、高效率的优点，逐渐成为新能源汽车的重要动力之一。而氢气循环压缩泵是将氢气不断循环输入氢燃料电池反应堆的不可缺少的重要部件。现有常用的氢气循环压缩泵采用爪式结构，并且从燃料电池电堆内出来的氢气带有水分，不利于其压缩，有损循环压缩泵的压缩性能和使用寿命，另外，活动部件使用的润滑油等杂质易带入氢气中。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种氢气循环压缩泵，主轴承和动盘轴承无润滑油，防止润滑油等杂质进入工作腔，污染氢气；骨架密封圈和密封垫的设置使工作腔除出入口外封闭在所述壳体内，防止外部杂质的进入和氢气的泄漏；氢气进气口和氢气排气口均设有除水装置，将经过所述循环压缩泵的氢气中的水除去，提高了氢气的品质，所述循环压缩泵通过吸水层实现快速吸水，通过低压排水阀和高压排水阀自动排水。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种氢气循环压缩泵，包括壳体和安装于壳体上的驱动轴、动涡旋盘和静涡旋盘，驱动轴连接并带动动涡旋盘相对静涡旋盘转动，形成容积逐渐变化的工作腔，壳体具有一开口的容纳腔，动涡旋盘和静涡旋盘位于所述容纳腔内，驱动轴穿过壳体后连接动涡旋盘，驱动轴和壳体之间设有主轴承，驱动轴和动涡旋盘之间设有动盘轴承，主轴承和动盘轴承均为无需润滑的陶瓷轴承，壳体上还设有氢气进气口、氢气排气口和除水装置，氢气进气口、所述工作腔和氢气排气口依次连通，除水装置包括两个吸水层，第一吸水层位于氢气进气口和工作腔之间，第二吸水层位于氢气排气口和工作腔之间。
作为上述技术方案的进一步改进：
除水装置还包括低压排水阀、高压排水阀和两个储水腔，第一吸水层一端伸入第一储水腔，第一储水腔包括第一水出口，第一水出口上设有低压排水阀，第二吸水层一端伸入第二储水腔，第二储水腔包括第二水出口，第二水出口上设有高压排水阀。
低压排水阀包括第一浮球和第一弹簧，第一弹簧一端固定，另一端连接第一浮球，当第一储水腔无水时，第一浮球位于第一水出口上堵住第一水出口，第一弹簧被第一浮球的重力压缩，当第一储水腔充水时，第一浮球被水的浮力抬升。
所述循环压缩泵还包括排气板，排气板连接壳体的远离驱动轴的一侧，排气板中部设有通孔，所述通孔为氢气排气口，静涡旋盘中部设有排气阀片，所述工作腔和氢气排气口连通，第二吸水层位于排气板和静涡旋盘之间。
驱动轴和壳体之间还设有骨架密封圈，骨架密封圈和动涡旋盘分别位于主轴承的两侧。
静涡旋盘和壳体之间设有密封垫。
驱动轴包括一体连接的自转部和公转部，自转部一端可拆卸连接外部驱动装置，另一端连接公转部，公转部的一端偏心的连接在驱动轴的一端，另一端连接动涡旋盘。
自转部的连接公转部的一端还连接用于维持公转部动平衡的平衡块。
所述氢气循环压缩泵还包括用于防止动涡旋盘自转的动盘定位销和动盘定位环，动盘定位环开设于动涡旋盘上，动盘定位销一端设在壳体上，另一端伸入动盘定位环内，当动涡旋盘偏心回转时，动盘定位销的另一端沿着动盘定位环的轨迹移动
与现有技术相比，本发明的有益效果是：主轴承和动盘轴承无润滑油，防止润滑油等杂质进入工作腔，污染氢气；骨架密封圈和密封垫的设置使工作腔除出入口外封闭在所述壳体内，防止外部杂质的进入和氢气的泄漏；氢气进气口和氢气排气口均设有除水装置，将经过所述循环压缩泵的氢气中的水除去，提高了氢气的品质，所述循环压缩泵通过吸水层实现快速吸水，通过低压排水阀和高压排水阀自动排水。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的一种氢气循环压缩泵作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种氢气循环压缩泵，如图1所示，包括壳体3和安装于壳体3上的驱动轴1、动涡旋盘7和静涡旋盘8，驱动轴1连接并带动动涡旋盘7相对静涡旋盘8转动，形成容积逐渐变化的工作腔。动涡旋盘7和静涡旋盘8均为涡旋盘状，具体的，动涡旋盘7为呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘，静涡旋盘8为固定的渐开线涡旋盘，动涡旋盘7和静涡旋盘8配合形成可压缩容积的工作腔。
壳体3具有一开口的容纳腔，动涡旋盘7和静涡旋盘8位于所述容纳腔内，与动涡旋盘7相比，静涡旋盘8更靠近所述容纳腔的开口侧。驱动轴1穿过壳体3后连接动涡旋盘7，具体的，连接动涡旋盘7的远离静涡旋盘8的一侧。
驱动轴1和壳体3之间设有骨架密封圈2，静涡旋盘8和壳体3之间设有密封垫17。密封垫17为铁基橡胶复合密封垫。骨架密封圈2和密封垫17的设置使所述工作腔除了入口和出口外，其它无泄漏，实现所述工作腔的密封和防泄漏，防止外界杂质进入工作腔，同时防止氢气泄漏。
驱动轴1包括一体连接的自转部和公转部，自转部一端可拆卸连接外部驱动装置，另一端连接公转部，公转部的一端偏心的连接在驱动轴1的一端，另一端连接动涡旋盘7。外部驱动装置连接并驱动自转部自转，自转部带动公转部和动涡旋盘7偏心旋转。为了维持公转部的动平衡，自转部的连接公转部的一端还连接平衡块5。平衡块5实现配重平衡，防止公转部偏心公转时发生失衡，降低公转部的震动。平衡块5局部固定套接在公转部外部，动涡旋盘7的一侧套接在公转部外部，较佳的，套接在公转部外部的平衡块5外部，即平衡块5一端位于公转部和动涡旋盘7之间，另一端连接自转部以实现动平衡。自转部和动涡旋盘7之间设有动盘轴承6，具体的，自转部外部的平衡块5和动涡旋盘7之间设有动盘轴承6，驱动轴1和壳体3之间设有主轴承4，骨架密封圈2和动涡旋盘7分别位于主轴承4的两侧。主轴承4和动盘轴承6均为无需润滑的陶瓷轴承，不会导入润滑油等杂质进入工作腔。
壳体3上还设有氢气进气口13、氢气排气口19和除水装置，氢气进气口13、所述工作腔和氢气排气口19依次连通。具体的，氢气进气口13位于靠近动涡旋盘7一侧的壳体3上。所述循环压缩泵还包括排气板9，排气板9连接壳体3的远离驱动轴1的一侧，排气板9中部设有通孔，所述通孔为氢气排气口19，静涡旋盘8中部设有排气阀片16，所述工作腔和氢气排气口19连通。如此实现氢气进气口13、工作腔和氢气排气口19的依次连通。
除水装置包括低压排水阀15、高压排水阀18、两个储水腔14和两个吸水层10，第一吸水层位于氢气进气口13和工作腔之间，第二吸水层位于氢气排气口19和工作腔之间。进一步的，第二吸水层位于排气板9和静涡旋盘8之间。第一吸水层一端伸入第一储水腔，第一储水腔包括第一水出口，第一水出口上设有低压排水阀15，低压排水阀15包括第一浮球和第一弹簧，第一弹簧一端固定，另一端连接第一浮球，当第一储水腔无水时，第一浮球位于第一水出口上堵住第一水出口，第一弹簧被第一浮球的重力压缩，当第一储水腔充水时，第一浮球被水的浮力抬升。
第二吸水层一端伸入第二储水腔，第二储水腔包括第二水出口，第二水出口上设有高压排水阀18。高压排水阀18的结构和低压排水阀15的结构相同。
所述氢气循环压缩泵还包括用于防止动涡旋盘7自转的动盘定位销11和动盘定位环12。动盘定位环12开设于动涡旋盘7上，具体的，设于动涡旋盘7的靠近驱动轴1的一侧，动盘定位环12具有环形通道，动盘定位销11一端设在在壳体3上，另一端伸入动盘定位环12的环形通道内，当动涡旋盘7偏心回转时，动盘定位销11的另一端沿着动盘定位环12的轨迹移动。如此防止动涡旋盘7的自转。
本发明的使用方法如下：外部驱动装置驱动驱动轴1的自转部自转，自转部带动与其固定连接的公转部公转，由于平衡块5的设置，公转部公转时可实现动平衡，公转部带动动涡旋盘7偏心回旋平动，动涡旋盘7和静涡旋盘8配合形成可压缩容积的工作腔。低压氢气(从燃料电池电堆内出来的带有水分的氢气)从氢气进气口13进入，首先经过由亲水材料组成的第一吸水层，将氢气内水分子粘连吸收，氢气进入所述工作腔，在驱动轴1驱动下，动涡旋盘7围绕中心轴做公转运动，动静涡旋盘型线不断形成月牙形工作腔，并且氢气所在腔体积不断变小，将工作腔内氢气压缩；在工作腔压缩至静涡旋盘8中心后，压缩氢气从静涡旋盘8排气孔不断排出，形成高压压缩氢气，压缩氢气经过第二吸水层后从氢气排气口19排出。第一吸水层的水进入第一储水腔，第二吸水层的水进入第二储水腔，当第一储水腔和/或第二储水腔中充水时，对应的第一浮球和/或第二浮球上浮，出水口打开，水排出。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种氢气循环压缩泵，包括壳体(3)和安装于壳体(3)上的驱动轴(1)、动涡旋盘(7)和静涡旋盘(8)，驱动轴(1)连接并带动动涡旋盘(7)相对静涡旋盘(8)转动，形成容积逐渐变化的工作腔，壳体(3)具有一开口的容纳腔，动涡旋盘(7)和静涡旋盘(8)位于所述容纳腔内，其特征在于，驱动轴(1)穿过壳体(3)后连接动涡旋盘(7)，驱动轴(1)和壳体(3)之间设有主轴承(4)，驱动轴(1)和动涡旋盘(7)之间设有动盘轴承(6)，主轴承(4)和动盘轴承(6)均为无需润滑的陶瓷轴承，壳体(3)上还设有氢气进气口(13)、氢气排气口(19)和除水装置，氢气进气口(13)、所述工作腔和氢气排气口(19)依次连通，除水装置包括两个吸水层(10)，第一吸水层位于氢气进气口(13)和工作腔之间，第二吸水层位于氢气排气口(19)和工作腔之间；
除水装置还包括低压排水阀(15)、高压排水阀(18)和两个储水腔(14)，第一吸水层一端伸入第一储水腔，第一储水腔包括第一水出口，第一水出口上设有低压排水阀(15)，第二吸水层一端伸入第二储水腔，第二储水腔包括第二水出口，第二水出口上设有高压排水阀(18)。
2.根据权利要求1所述的氢气循环压缩泵，其特征在于：低压排水阀(15)包括第一浮球和第一弹簧，第一弹簧一端固定，另一端连接第一浮球，当第一储水腔无水时，第一浮球位于第一水出口上堵住第一水出口，第一弹簧被第一浮球的重力压缩，当第一储水腔充水时，第一浮球被水的浮力抬升。
3.根据权利要求1所述的氢气循环压缩泵，其特征在于：所述循环压缩泵还包括排气板(9)，排气板(9)连接壳体(3)的远离驱动轴(1)的一侧，排气板(9)中部设有通孔，所述通孔为氢气排气口(19)，静涡旋盘(8)中部设有排气阀片(16)，所述工作腔和氢气排气口(19)连通，第二吸水层位于排气板(9)和静涡旋盘(8)之间。
4.根据权利要求1所述的氢气循环压缩泵，其特征在于：驱动轴(1)和壳体(3)之间还设有骨架密封圈(2)，骨架密封圈(2)和动涡旋盘(7)分别位于主轴承(4)的两侧。
5.根据权利要求1所述的氢气循环压缩泵，其特征在于：静涡旋盘(8)和壳体(3)之间设有密封垫(17)。
6.根据权利要求1所述的氢气循环压缩泵，其特征在于：驱动轴(1)包括一体连接的自转部和公转部，自转部一端可拆卸连接外部驱动装置，另一端连接公转部，公转部的一端偏心的连接在驱动轴(1)的一端，另一端连接动涡旋盘(7)。
7.根据权利要求6所述的氢气循环压缩泵，其特征在于：自转部的连接公转部的一端还连接用于维持公转部动平衡的平衡块(5)。
8.根据权利要求1所述的氢气循环压缩泵，其特征在于：所述氢气循环压缩泵还包括用于防止动涡旋盘(7)自转的动盘定位销(11)和动盘定位环(12)，动盘定位环(12)开设于动涡旋盘(7)上，动盘定位销(11)一端设在壳体(3)上，另一端伸入动盘定位环(12)内，当动涡旋盘(7)偏心回转时，动盘定位销(11)的另一端沿着动盘定位环(12)的轨迹移动。
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