CN214887700U - 一种氢气循环泵多重组合密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氢气循环泵多重组合密封装置，包括电机、齿轮箱和压缩腔，电机转子套装在主动轴上，电机定子安装在齿轮箱一侧，齿轮箱内安装有主动轴和从动轴，主动轴和从动轴通过同步齿轮啮合传动，主动轴和从动轴上均安装有能够相互啮合的氢泵爪子，氢泵爪子位于压缩腔内，压缩腔具有氢气入口和氢气出口，轴承座在齿轮箱内靠近压缩腔侧，齿轮箱和压缩腔之间设置有多重密封结构，多重密封结构包括位于第二轴承外侧的第二骨架油封和磁流体密封组件，轴承座具有密封安装座，密封安装座设置有密封安装孔，第二轴承和磁流体密封组件位于密封安装孔内，密封安装座的内径部加工有迷宫密封。该装置具有使用寿命长，密封可靠性高的优点。

Description

一种氢气循环泵多重组合密封装置

技术领域

本实用新型涉及氢气循环泵技术领域，特别是涉及一种氢气循环泵多重组合密封装置。

背景技术

从燃料电池阳极排出气体中含有部分未反应的氢气，如果直接排放，氢气利用率较低，造成资源浪费，同时存在一定的安全风险。目前主要采用氢气循环泵或引射器将这部分氢气增压后再次送入燃料电池使用，在低功率时引射器使用受到限制，而氢气循环泵的工作范围宽，应用灵活。目前大多采用罗茨式、螺杆式或者爪式结构的氢气循环泵，通过齿轮箱进行同步传动，由于齿轮箱和轴承需要润滑油润滑，因此在齿轮箱和压缩腔之间需要设置密封结构，防止润滑油泄漏到压缩腔造成氢气含油，含油的氢气会使燃料电池中毒、性能下降甚至报废。目前的氢气循环泵大多采用一个唇形骨架密封圈进行密封，当油封的唇口磨损到一定程度后，油封唇口与轴表面间的间隙增大，氢气会通过油封与轴表面间的缝隙进入齿轮箱，使齿轮箱的压力增大，当氢泵停机时，压缩腔的的压力急剧下降，此时齿轮箱的压力高于压缩腔，齿轮箱里的氢气和少量润滑油在压差的作用下通过油封泄漏到压缩腔，造成密封失效。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种延长氢气循环泵的使用寿命，防止润滑油泄漏到压缩腔，提高密封可靠性的氢气循环泵多重组合密封装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种氢气循环泵多重组合密封装置，包括电机、齿轮箱和压缩腔，所述齿轮箱外部安装有电机定子，电机转子套装在主动轴上，主动轴穿过轴承座和齿轮箱，所述主动轴和从动轴通过同步齿轮啮合传动，所述齿轮箱具有齿轮腔，所述齿轮腔内有润滑油，所述同步齿轮位于齿轮腔内，所述主动轴和从动轴上均安装有能够相互啮合的氢泵爪子，所述氢泵爪子位于压缩腔内，所述压缩腔具有氢气入口和氢气出口，所述主动轴和从动轴通过第一轴承和第二轴承与齿轮箱和轴承座连接，所述压缩腔位于轴承座一侧，第一骨架油封安装于齿轮箱靠电机一侧的油封座，所述齿轮箱和压缩腔之间设置有多重密封结构，所述多重密封结构包括位于第二轴承外侧的第二骨架油封和磁流体密封组件，所述轴承座具有密封安装座，所述密封安装座设置有密封安装孔，所述第二轴承和磁流体密封组件位于密封安装孔内，所述密封安装座的内径部加工有迷宫密封。

其中，所述磁流体密封组件包括防磁护套、左极靴、永磁铁、右极靴和磁性流体，所述防磁护套具有安装孔，所述左极靴、永磁铁和右极靴依次安装在安装孔内且与防磁护套过渡配合，所述磁性流体位于左极靴、永磁铁和右极靴与主动轴和从动轴之间的凹槽内，所述防磁护套位于所述密封安装孔内，所述左极靴和右极靴的内径具有多级齿槽。

其中，所述防磁护套上设置有油封安装孔，所述油封安装孔内安装有第二骨架油封，所述第二骨架油封位于主动轴和从动轴的外侧且位于第二轴承一侧。

其中，所述密封安装座内具有径向O型圈安装槽和端面O型圈安装槽，所述径向O型圈安装槽和端面O型圈安装槽安装有径向O型圈和端面O型圈。

其中，所述从动轴上的同步齿轮外侧通过螺栓固定安装有甩油盘。

其中，所述密封安装座外端面与氢泵爪子间隙配合。

其中，所述防磁护套与密封安装孔小间隙配合。

其中，所述防磁护套的外侧端面设置有螺纹孔。

其中，所述第一轴承与齿轮箱之间设置有波形弹簧。

其中，所述密封安装座的密封安装孔内凹与防磁护套形成磁流体密封冷却腔，所述密封安装孔侧壁有冷却液体进口和出口，所述冷却液体为齿轮箱的润滑油。

本实用新型的有益效果是：

通过采用多重密封组合，提高密封可靠性，另外，迷宫密封和磁流体密封均为非接触密封，密封间隙较大，磁流体粘性内摩擦小，功率损失小；通过迷宫密封和磁流体密封的组合使用，氢气可以“零”泄漏，不会造成齿轮箱压力增加，在停机和压缩腔压力降低后，不会因齿轮箱和压缩腔存在压差而导致润滑油泄漏；迷宫密封在轴承座体上加工；采用非耐压力油封，润滑油膜的粘性内摩擦和橡胶磨损将会更小，油封唇口温度更低，油封寿命大大提高；极靴内径加工多级齿槽，磁性流体被注入到两极靴之间和永磁铁内表面之间的空间，在磁场的作用下被紧紧吸附在极齿与轴表面之间的小间隙上，形成由多个液体“O”型密封圈组成的多级密封结构，当磁性流体受到外部压力时，液体“O”型圈向低压区流动，所受到的磁场力也发生变化，并且在多级齿槽内逐级降压，以抵抗外部压力的变化，达到密封和“零”泄漏目的，在失去外部压力时，磁性流体自动恢复。在防磁护套和密封安装座之间设置磁流体密封冷却腔，齿轮箱的润滑油可从密封安装座上的进油孔进入冷却腔，带走磁流体密封产生的热量。

为了延长氢气循环泵的使用寿命，防止润滑油泄漏到压缩腔，在齿轮箱和压缩腔之间采用多重组合密封结构，从齿轮箱到压缩腔依次为轴承、骨架油封、磁流体密封、迷宫密封，其中轴承采用深沟球轴承。

在密封安装孔内壁上加工出用于安装橡胶O型圈的槽，实现磁流体密封组件与轴承座的静密封。

骨架油封主要用来密封齿轮箱的润滑油，防止润滑油与磁流体混合，相比传统氢气循环泵采用耐压力油封，本申请中的密封结构中的骨架油封可采用普通常压油封，油封抱轴力、磨损和摩擦功耗更小，油封寿命更长，润滑油通过油封泄漏的可能性大大降低。

迷宫密封为非接触式，通过迷宫密封的节流降压作用，可有效降低磁流体密封处氢气的压力，减少压缩腔压力波动对磁流体密封的影响。

位于中间的磁流体密封组件为非接触式，主要由左极靴、永磁铁和右极靴组成，极靴和轴表面间充满磁性流体，在强磁场的作用下，磁性流体被紧紧吸附在密封间隙中，形成多级液体O型圈，可完全阻断氢气的泄漏，也就不会造成齿轮箱的压力增加，从根本上解决润滑油泄漏问题。

附图说明

图1为本实用新型公开的一种氢气循环泵多重组合密封装置的齿轮箱和压缩腔的结构示意图。

图2为该多重密封装置的分解图。

图3为防磁护套的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1-3所示，一种氢气循环泵多重组合密封装置，包括电机、齿轮箱10和压缩腔20，所述齿轮箱外安装有电机定子1，所述齿轮箱还安装主动轴3和从动轴4，所述主动轴和从动轴通过同步齿轮5啮合传动，所述齿轮箱具有齿轮腔25，所述齿轮腔内有润滑油，所述同步齿轮位于齿轮腔内，所述主动轴和从动轴上均安装有能够相互啮合的氢泵爪子23，所述氢泵爪子位于压缩腔内，所述压缩腔具有氢气入口22和氢气出口21，所述主动轴和从动轴通过第一轴承9和第二轴承11与齿轮箱和轴承座17连接，所述轴承座位于齿轮箱内，第一骨架油封安装于齿轮箱靠电机一侧的油封座，用于主动轴的动密封，防止齿轮箱的润滑油泄漏到电机一侧，所述齿轮箱和压缩腔之间设置有多重密封结构，所述多重密封结构包括位于第二轴承11外侧的第二骨架油封12和磁流体密封组件，所述第二骨架油封位于齿轮箱内，所述轴承座具有密封安装孔，所述第二轴承11和磁流体密封组件位于密封安装孔内，所述密封安装座的内径部加工有迷宫密封19。

本实施例中，所述磁流体密封组件包括防磁护套13、左极靴14、永磁铁15、右极靴16和磁性流体18，所述防磁护套具有安装孔，所述左极靴、永磁铁和右极靴依次安装在安装孔内且与防磁护套过渡配合，所述磁性流体位于左极靴、永磁铁和右极靴与主动轴和从动轴之间的凹槽内，所述防磁护套位于所述密封安装孔内，所述左极靴和右极靴的内径具有多级齿槽。

本实施例中，所述防磁护套上设置有油封安装孔，所述油封安装孔内安装有第二骨架油封12，所述第二骨架油封位于主动轴和从动轴上且位于第二轴承一侧。

本实施例中，所述密封安装座内具有径向O型圈安装槽171和端面O型圈安装槽172，所述径向O型圈安装槽和端面O型圈安装槽安装有径向O型圈和端面O型圈。

本实施例中，所述从动轴上的同步齿轮外侧通过螺栓固定安装有甩油盘6。

本实施例中，所述密封安装座与氢泵爪子间隙配合。

本实施例中，所述防磁护套与密封安装孔小间隙配合。

本实施例中，所述防磁护套的外侧端面设置有螺纹孔131。

本实施例中，所述第一轴承与齿轮箱之间设置有波形弹簧8，所述主动轴上安装有第一骨架油封7，所述第一骨架油封位于波形弹簧背对第一轴承的一侧。

本实施例中，所述密封安装座的密封安装孔内凹与防磁护套形成磁流体密封冷却腔24。齿轮箱的润滑油可从密封安装座上的进油孔173进入冷却腔，从出油孔174带走磁流体密封产生的热量。

装配原理：

在防磁护套13上加工油封安装孔，装配时，首先将第二骨架油封12安装到油封安装孔内，再依次将左极靴14、永磁铁15和右极靴16安装到防磁护套13的孔里面，左极靴14、永磁铁15和右极靴16与防磁护套为过渡配合。

在密封安装座17内表面即密封安装孔的内表面加工有径向O型圈安装槽171、端面O型圈安装槽172、以及内径部加工有迷宫密封19，将O型密封圈装入径向O型圈安装槽171、端面O型圈安装槽172内。然后将装有第二油封12、左极靴14、永磁铁15和右极靴16的防磁护套13装入密封安装座17，防磁护套13与密封安装座17为小间隙配合。密封安装座17的端面与爪子23间隙配合。

将同步齿轮5分别安装到主动轴3和从动轴4上，并在从动轴齿轮上用螺栓固定甩油盘6，将第一轴承9和第二轴承11安装到主动轴3和从动轴4上，完成轴系装配。

将第一油封7安装到齿轮箱的油封座里面，在左极靴14、永磁铁15和右极靴16之间的凹槽内注入磁性流体18，然后分别将主动轴3和从动轴4安装到轴承座17，主动轴和从动轴的同步齿轮5互相啮合。

在防磁护套13的外端面对称加工4有个螺纹孔131，用于将防磁套13从密封安装座17中拉出。

最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等统计数的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，包括电机、齿轮箱和压缩腔，所述齿轮箱外部安装有电机定子，电机套装在主动轴上，主动轴穿过轴承座和齿轮箱，所述主动轴和从动轴通过同步齿轮啮合传动，所述齿轮箱具有齿轮腔，所述齿轮腔内有润滑油，所述同步齿轮位于齿轮腔内，所述主动轴和从动轴上均安装有能够相互啮合的氢泵爪子，所述氢泵爪子位于压缩腔内，所述压缩腔具有氢气入口和氢气出口，所述主动轴和从动轴通过第一轴承和第二轴承与齿轮箱和轴承座连接，所述轴承座在齿轮腔内，第一骨架油封安装于齿轮箱靠电机一侧的油封座，所述齿轮箱和压缩腔之间设置有多重密封结构，所述多重密封结构包括位于第二轴承外侧的第二骨架油封和磁流体密封组件，所述第二骨架油封位于齿轮箱内，所述轴承座具有密封安装座，所述密封安装座设置有密封安装孔，所述第二轴承和磁流体密封组件位于密封安装孔内，所述轴承座的内径部加工有迷宫密封。

2.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述磁流体密封组件包括防磁护套、左极靴、永磁铁、右极靴和磁性流体，所述防磁护套具有安装孔，所述左极靴、永磁铁和右极靴依次安装在安装孔内且与防磁护套过渡配合，所述磁性流体位于左极靴、永磁铁和右极靴与主动轴和从动轴之间的凹槽内，所述防磁护套位于所述密封安装孔内，所述左极靴和右极靴的内径具有多级齿槽。

3.根据权利要求2所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述防磁护套上设置有油封安装孔，所述油封安装孔内安装有第二骨架油封，所述第二骨架油封位于主动轴和从动轴的外侧且位于第二轴承一侧。

4.根据权利要求3所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述密封安装座内具有径向O型圈安装槽和端面O型圈安装槽，所述径向O型圈安装槽和端面O型圈安装槽安装有径向O型圈和端面O型圈。

5.根据权利要求4所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述从动轴上的同步齿轮外侧通过螺栓固定安装有甩油盘。

6.根据权利要求5所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述密封安装座外端面与氢泵爪子间隙配合。

7.根据权利要求6所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述防磁护套与密封安装孔小间隙配合。

8.根据权利要求7所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述防磁护套的外侧端面设置有螺纹孔。

9.根据权利要求8所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述第一轴承与齿轮箱之间设置有波形弹簧。

10.根据权利要求9所述的一种氢气循环泵多重组合密封装置，其特征在于，所述密封安装座的密封安装孔内凹与防磁护套形成磁流体密封冷却腔，所述密封安装孔侧壁有冷却液体进口和出口，所述冷却液体为齿轮箱的润滑油。

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