CN211599032U - 一种带有增压中冷的燃料电池用空压机 - Google Patents
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Abstract
一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，涉及燃料电池用具技术领域，包括套装于中间体上的中冷壳体，中冷壳体与中间体之间设有用以将低压级与高压级进行连通的引流通道。本实用新型解决了传统技术中没有实现的扩压器冷却及两级增压的级间冷却；受限于工作场合及空间的影响需对导管进行调整排布；调整排布后的导管无法保证保证气流的顺畅流通，衰减严重；以及通过中冷器提高增压压力时，受限于空间的布局及还需对导管进行重新排布的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池用具技术领域，具体涉及一种带有增压中冷的燃料电池用空压机。
背景技术
空压机是一种将原动机械能转化为气体压力能的气压发生装置，按结构分类可分为活塞式空压机、螺杆式空压机、涡旋式空压机等，其中活塞式空压机按冷却方式的不同又可分为风冷活塞式空压机和水冷活塞式空压机两种。水冷活塞式空压机在工作时，通过冷却水流经气缸体、阀片座及气缸盖的腔体或通道，进而稳定气缸体、阀片座以及气缸盖的温度。目前市场上常见的水冷活塞式空压机因结构设置不合理，在实际使用中通常存在以下缺陷：第一，曲轴箱与气缸体通常采用一体铸造成型，这种结构虽然在一定程度上提高了机体的导热性能，但是当曲轴箱或气缸体出现损坏时，则需要同时进行更换，如此一来，导致使用成本较高，并且，曲轴箱与气缸体一体铸造成型也造成维护不便的缺陷；第二，曲轴箱的一端通常采用曲轴箱端盖进行封闭，这种封闭式的结构设置使得曲轴在工作时仅能带动活塞运动，导致动力资源有所浪费。
随着工业技术的发展，特定场合对高增压气体的需求越来越多，并且离心式压缩机因为其优越的性能和环保特性比螺杆、涡旋等形式的压缩机得到了更多的青睐。为了获得较高的气体增压度，很多场合都采用了顺序串联二级增压甚至多级增压的结构形式。应当满足的最基本的条件便是：两级压缩机之间形成气流传递，保证压缩机效率不衰减，甚至有所提升。
中国国家知产产权局公开了一个申请号为201420688231.1的专利，该专利包括压气机叶轮盘、扩压器轮盘、压气机背盘、连接轴，压气机叶轮盘固定在连接轴上，压气机叶轮盘下方依次安装扩压器轮盘和压气机背盘，连接轴依次穿过压气机叶轮盘、扩压器轮盘以及压气机背盘，扩压器轮盘和压气机背盘与连接轴之间通过轴承相连，压气机叶轮盘上沿其圆周方向均匀安装压气机叶片，扩压器轮盘上沿其圆周方向均匀安装扩压器叶片，压气机背盘里设置冷却水通道，压气机背盘侧面分别安装连通冷却水通道的冷却水入口和冷却水出口。该方案利用柴油机的冷却水对压气机叶轮和扩压器进行冷却，有效降低了压气机叶轮和扩压器的热负荷，保持增压器运行的高效性。
该装置虽然能实现对压气机叶轮和扩压器进行冷却，但是却无法保证增压器的气流的稳定传递；
其中现有技术中还公开了一种压缩机所示，采用外置导流管的形式，工作时气体经一级增压后，需通过外置级间导流管输入高压级，其中导流管占空大，需要根据外围部件进行排布，复杂的排布还易影响到周边设备的装卸，影响工作空间的紧凑式布局；
并且导管外置排布，受限于导管需根据不同的安装环境进行调节，使得气流在导管内流动时，受导管的排布影响，无法保证保证气流的顺畅流通，衰减严重；
再者就是通过增加中冷器，用以提高增压压力，但是要想布置中冷器，就得需要考虑安装空间的布局设定，需要重新对增压器的导管的排布方式进行修改，排布难，并且成本高。
其中现有技术中的研发人员均是围绕如何实现压气机叶轮和扩压器进行冷却，但是却无法保证气流的稳定传递；受限于工作场合及空间的影响需对导管的进行调整排布；调整排布后的导管无法保证保证气流的顺畅流通，衰减严重；以及通过中冷器提高增压压力时，受限于空间的布局及还需对导管进行重新排布的问题。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型解决了传统技术中没有实现的扩压器冷却及两级增压的级间冷却；受限于工作场合及空间的影响需对导管进行调整排布；调整排布后的导管无法保证保证气流的顺畅流通，衰减严重；以及通过中冷器提高增压压力时，受限于空间的布局及还需对导管进行重新排布的问题。
为解决上述问题，本实用新型提供如下技术方案：
一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，包括套装于中间体上的中冷壳体，所述中冷壳体与所述中间体之间设有用以将低压级与高压级进行连通的引流通道。
作为一种改进的方案，所述引流通道的进口端通过进气口管段与低压级扩压通道相连通。
作为一种改进的方案，所述引流通道的出口端通过出气口管段与高压级进气道相连通。
作为一种改进的方案，所述进气口管段和所述出气口管段的连接端部均过渡平滑设置。
作为一种改进的方案，所述中间体内包覆有中间体水冷腔，所述高压级和所述低压级的扩压器均具有与所述水冷腔室相连通的水冷结构。
作为一种改进的方案，所述中间体内包覆有中间体水冷腔，所述高压级的高压级扩压器和所述低压级的低压级扩压器均具有与所述水冷腔室相连通的水冷结构。
作为一种改进的方案，所述水冷结构包括开设于所述高压级扩压器上的高压级水冷腔和开设于所述低压级扩压器上的低压级水冷腔。
作为一种改进的方案，所述引流通道沿空压机的轴向截面方向的流通面积恒定。
作为一种改进的方案，所述引流通道还沿出气方向的流通通道呈相同、渐扩或者渐缩设置。
作为一种改进的方案，所述低压级扩压通道连通低压级压气机壳的低压级进气道。
作为一种改进的方案，所述高压级进气道与高压级压壳涡壳相连通。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
中冷壳体与中间体形成内置式引流通道连通低压级与高压级，解决了外置级间导流管占空大、排布困难的问题；
引流通道可替代原低压级压气机壳蜗壳部分，低压级压壳在铸造、加工上均简化，成本降低。
低压级、高压级扩压器均采用水冷结构，中间体水冷腔串联两级水冷腔，气流经一级增压充分中冷后引入高压级，提高增压压力，从而提升效率；其中引流通道内置，还可克服因设置水冷导致对引流通道重新排布的工序，简化了工序；
其中导流通道处于单个轴向截面的流通面积恒定，保证了气流流通的畅通性，降低气流衰减；
两级压缩机排布方向相同，轴向力方向一致，用来承载轴向力的止推轴承选择单方向止推轴承即可，与两端均承载的止推轴承而言，选用简单，可靠性提升，提高了稳定性的同时还降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型进出水口的结构示意图；
图中：1-中冷壳体，2-中间体，3-低压级，4-高压级，5-低压级叶轮，6-引流通道，7-进气口管段，8-出气口管段，9-低压级扩压器，10-低压级进气道，11-低压级扩压通道，12-中间体水冷腔，13-低压级水冷腔，14-进出水口，15-高压级叶轮，16-高压级压气机壳，17-高压级压壳涡壳，18-低压级压气机壳，19-高压级进气道；20-出水嘴，21-进水嘴；22-高压级水冷腔，23-高压级扩压器。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1和图2所示，具有水冷通道的燃料电池用空压机，包括套装于中间体2上的中冷壳体1，中冷壳体1与中间体2之间设有用以将低压级3与高压级4进行连通的引流通道6。
引流通道6的进口端通过进气口管段7与低压级扩压通道11相连通。
引流通道6的出口端通过出气口管段8与高压级进气道相连通。
进气口管段7和出气口管段8的连接端部均过渡平滑设置。
中间体2内包覆有中间体水冷腔12，高压级4的高压级扩压器23和低压级3的低压级扩压器9均具有与水冷腔室相连通的水冷结构。
水冷结构包括开设于高压级扩压器23上的高压级水冷腔22和开设于低压级扩压器9上的低压级水冷腔13。
高压级扩压器23开设有用以连通高压级水冷腔22与中间体水冷腔12之间进出水口14，低压级扩压器9上也开设有用以连通低压级水冷腔13与中间体水冷腔12之间的进出水口14。
引流通道6沿空压机的轴向截面方向的流通面积恒定，减少通道中的流动分离。
引流通道6还沿出气方向的流通通道呈相同、渐扩或者渐缩设置。
低压级扩压通道11连通低压级压气机壳18的低压级进气道10。
高压级进气道与高压级压壳涡壳相连通。
高压级4、低压级3均采用带水冷腔结构的扩压器9，扩压器9与中间体2接触壁面上设置进出水口14，使低压级水冷腔13串联中间体水冷腔12，实现整个引流通道6的全方位水冷，一级增压后气流得到充分中冷，提升效率。
本实用新型一种内置式水冷引流通道6的具有水冷通道的燃料电池用空压机，主要是改变级间导流管的位置，使气流流经中间体2的冷却系统，高压级4得到充分中冷的进气气流，从而提高高压级4压缩机的做功效率，最终实现使二级压缩机高效，可靠的目的。
其中中冷壳体上还安装有进水嘴21和出水嘴20，通过进水嘴引入高压级低压级水冷腔，经中间体水冷腔后，进入低压级水冷腔，最后由出水嘴排出。因属于本领域技术人员公知常识，所以在此具体结构不多做赘述。
该装置主要的应用场合是离心式压缩机叶轮的轮前导流过程，如单级离心式压缩机叶轮，两级离心式压缩机的一级压缩机叶轮或二级压缩机叶轮，甚至多级离心式压缩机的各级压缩机叶轮。
具有水冷通道的燃料电池用空压机还包括低压级叶轮5、高压级叶轮15、高压级压气机壳16、高压级压壳涡壳17以及低压级压气机壳18等结构，由于属于本领域技术人员所公知的，且不属于本方案的创新之处，所以在此不多做赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：包括套装于中间体(2)上的中冷壳体(1)，所述中冷壳体(1)与所述中间体(2)之间设有用以将低压级(3)与高压级(4)进行连通的引流通道(6)。
2.根据权利要求1所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述引流通道(6)的进口端通过进气口管段(7)与低压级扩压通道(11)相连通。
3.根据权利要求2所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述引流通道(6)的出口端通过出气口管段(8)与高压级进气道(19)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述进气口管段(7)和所述出气口管段(8)的连接端部均过渡平滑设置。
5.根据权利要求1所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述中间体(2)内包覆有中间体水冷腔(12)，所述高压级(4)的高压级扩压器(23)和所述低压级(3)的低压级扩压器(9)均具有与所述水冷腔室相连通的水冷结构。
6.根据权利要求5所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述水冷结构包括开设于所述高压级扩压器(23)上的高压级水冷腔(22)和开设于所述低压级扩压器(9)上的低压级水冷腔(13)。
7.根据权利要求1所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述引流通道(6)沿空压机的轴向截面方向的流通面积恒定。
8.根据权利要求7所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述引流通道(6)还沿出气方向的流通通道呈相同、渐扩或者渐缩设置。
9.根据权利要求2所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述低压级扩压通道(11)连通低压级压气机壳(18)的低压级进气道(10)。
10.根据权利要求3所述的一种带有增压中冷的燃料电池用空压机，其特征在于：所述高压级进气道(19)与高压级压壳涡壳(17)相连通。
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| CN201922329887.XU CN211599032U (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 一种带有增压中冷的燃料电池用空压机 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113653674A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-11-16 | 大连海事大学 | 一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机 |
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2019
- 2019-12-23 CN CN201922329887.XU patent/CN211599032U/zh active Active
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