CN215377454U - 一种四级压缩的空压机布置结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四级压缩的空压机布置结构，涉及空压机技术领域，包括第一两级压缩机和第二两级压缩机，第一两级压缩机和第二两级压缩机串联连接，第一两级压缩机的入口通入空气，第二两级压缩机的出口连接用户；本实用新型还可以在第一两级压缩机和第二两级压缩机的入口和出口设置旁路管线，通过旁路管线控制第一两级压缩机和第二两级压缩机的工作状态。通过本实用新型的实施，可以满足大功率燃料电池堆更大范围压比和流量的压缩空气的需求，降低了压缩机的喘振风险，提高了压缩机的稳定性和可靠性，同时也降低了电机的开发难度和开发成本。

Description

一种四级压缩的空压机布置结构

技术领域

本实用新型涉及空压机技术领域，尤其涉及一种四级压缩的空压机布置结构。

背景技术

质子交换膜式的燃料电池系统是一种高效清洁的新能源动力系统，空气压缩机将空气压缩成高压空气，然后送入燃料电池阴极，空气中的氧气与阳极的氢气进行电化学反应，产生电和水，还有部分热量随着多余的空气排放到大气中，除此外没有其他对环境有污染的产物，所以燃料电池动力系统非常清洁环保，并且氢气有很多制造方法，属于清洁可再生能源，目前世界各国都在大力推动氢燃料电池动力系统的开发推广。

燃料电池专用的空气压缩机是氢燃料电池动力系统里面非常重要的一个零部件，其作用是为燃料电池的阴极提供一定压力和流量的压缩空气，满足燃料电池化学反应对于空气中氧气的需求。目前市场上燃料电池空压机多为单级压缩机和两级压缩机，单级压缩即一个电机驱动一个压轮，两级压缩即一个电机驱动两个压轮，一个是低压级，另一个是高压级，高压级和低压级是串联的，空气经过低压级压缩后再进入高压级进行第二次压缩，所以两级压缩机比单级压缩机获得的空气压力和流量要高，可适用的燃料电池功率范围更大。单级压缩机多用于小功率燃料电池堆，两级压缩机多用于中高功率燃料电池堆。目前燃料电池应用的范围还主要集中在轻型商用车领域，比如公交车、物流车、货车等，而对于重型商用车，比如重型卡车、渣土车、重型机械等需求的电堆功率比轻型商用车要大得多，所以对于空气压缩机的压力、流量要求也会高很多。目前已有的单级压缩机、两级压缩机均不能满足要求。如果继续提高电机功率和压缩机尺寸以满足压比和流量的话，难度会增加很多，比如无法兼顾低负荷和高负荷、电机功率过大、喘振风险比较高等，成本也比较高，可行性不强。

因此，本领域的技术人员致力于提供一种四级压缩的空压机布置结构，满足大功率燃料电池堆所需的高压比、大流量的压缩空气。

实用新型内容

有鉴于现有技术上的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种能为大功率燃料电池堆提供高压比、大流量压缩空气的空压机布置结构。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，包括第一两级压缩机和第二两级压缩机，所述第一两级压缩机和所述第二两级压缩机串联连接，所述第一两级压缩机的入口通入空气，所述第二两级压缩机的出口连接用户。

进一步地，所述第一两级压缩机的入口还设置有过滤器。

进一步地，所述第二两级压缩机的出口与用户之间还设置有中冷器和增湿器。

本实用新型还提供了另一种四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，包括第一两级压缩机和第二两级压缩机，所述第一两级压缩机和所述第二两级压缩机串联连接，所述第一两级压缩机的入口通入空气，所述第二两级压缩机的出口连接用户；所述第一两级压缩机的入口和出口设置带第一旁路阀的旁路管线，所述第二两级压缩机的入口和出口设置带第二旁路阀的旁路管线。

进一步地，所述第一两级压缩机的入口旁路管线前还设置有过滤器。

进一步地，所述第二两级压缩机的出口旁路管线与用户之间还设置有中冷器和增湿器。

进一步地，所述第一两级压缩机和所述第二两级压缩机的压比不同。

进一步地，所述第一旁路阀和所述第二旁路阀同时关闭。

进一步地，所述第一旁路阀打开，所述第二旁路阀关闭。

进一步地，所述第一旁路阀关闭，所述第二旁路阀打开。

本实用新型至少具有如下有益技术效果：

1、本实用新型提供的四级压缩的空压机布置结构，通过设置两个两级压缩机，可以满足大功率燃料电池堆对于高压比、大流量压缩空气的需求，且能保证在低速工况的喘振边界比较宽，喘振风险也比较低。

2、本实用新型提供的四级压缩的空压机布置结构，通过连续四级压缩可以在比较低的转速下实现高压比、大流量，从而降低了空压机的开发难度，同时也提高了空压机的稳定性和可靠性。

3、本实用新型提供的四级压缩的空压机布置结构，两个电机配合工作，单个电机的功率比较低，相比于单个大功率的电机技术难度更低、成本更低；同时，在比较低的转速下实现高压比流量，降低了空气轴承、电机、控制器等零部件的开发难度，从而进一步降低产品的成本。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的流程示意图；

图2是本实用新型的另一个较佳实施例的流程示意图。

其中，1-第一两级压缩机，2-第二两级压缩机，3-过滤器，4-中冷器，5-增湿器，6-燃料电池堆，7-除湿器，8-第一旁路阀，9-第二旁路阀。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了一种四级压缩的空压机布置机构，包括第一两级压缩机1、第二两级压缩机2，第一两级压缩机1和第二两级压缩机2串联连接，第一两级压缩机1的入口通入空气，并在入口管线上设置有过滤器3，以过滤空气中的杂质。第二两级压缩机2的出口依次连接中冷器4和增湿器5后，连接至用户燃料电池堆6，燃料电池堆6的后端设置有除湿器7，除湿器7的出口通向大气。

本实施例中，第一两级压缩机1和第二两级压缩机2串联，即第一两级压缩机1的出口与第二两级压缩机2的入口连通，空气经过过滤后，逐级压缩，压力逐步升高，达到目标压力后，经过中冷器4冷却和增湿器5增湿，然后进入燃料电池堆6，化学反应后的废气经过除湿器7除湿后，最终排向大气。

实施例2

如图2所示，本实施例公开了一种四级压缩的空压机布置机构，包括第一两级压缩机1、第二两级压缩机2，第一两级压缩机1和第二两级压缩机2串联连接，第一两级压缩机1的入口和出口处设置旁路管线，旁路管线上设置第一旁路阀8，第二两级压缩机2的入口和出口处设置旁路管线，旁路管线上设置第二旁路阀9。第一两级压缩机1的入口通入空气，并在入口的旁路管线前设置有过滤器3，以过滤空气中的杂质。第二两级压缩机2的出口的旁路管线后依次连接中冷器4和增湿器5，然后连接至用户燃料电池堆6，燃料电池堆6的后端设置有除湿器7，除湿器7的出口通向大气。

本实施例中，第一两级压缩机1和第二两级压缩机2串联，即第一两级压缩机1的出口与第二两级压缩机2的入口连通，空气经过过滤后，逐级压缩，压力逐步升高，达到目标压力后，经过中冷器4冷却和增湿器5增湿，然后进入燃料电池堆6，化学反应后的废气经过除湿器7除湿后，最终排向大气。通过打开第一旁路阀8、关闭第二旁路阀9，可对第一两级压缩机1旁路，使空气仅经过第二两级压缩机2压缩；打开第二旁路阀9、关闭第一旁路阀8，可对第二两级压缩机2旁路，使空气仅经过第一两级压缩机1压缩；当第一旁路阀8、第二旁路阀9同时关闭时，空气经过第一两级压缩机1和第二两级压缩机2压缩。

本实施例中，第一两级压缩机1和第二两级压缩机2的压比不同，优选第一两级压缩机1的压比小于第二两级压缩机2的压比，以适应不同工况下的负荷。当燃料电池堆6处于低负荷工况时，需求的压缩空气压比和流量比较少，可以通过关闭第一旁路阀8、打开第二旁路阀9的方式进行工作，此时第一两级压缩机1工作而第二两级压缩机2处于待机状态。当燃料电池堆6处于中间负荷工况时，需求的压缩空气流量和压比提高，可以通过打开第一旁路阀8、关闭第二旁路阀9的方式进行工作，此时第一两级压缩机1待机而第二两级压缩机2工作。当燃料电池堆6达到高负荷甚至满负荷工况时，对压缩空气压力和流量的需求达到最大，此时关闭第一旁路阀8和第二旁路阀9，使第一两级压缩机1和第二两级压缩机2同时工作。

本实施例中，需要说明的是，燃料电池堆6的工况是比较复杂的，除了通过第一旁路阀8和第二旁路阀9的打开与关闭的配合，还可以通过转速控制等手段，以适应不同的负荷工况。

本实用新型的四级压缩的空压机布置结构，可以满足大功率燃料电池堆更大范围压比和流量的压缩空气的需求，降低了压缩机的喘振风险，提高了压缩机的稳定性和可靠性，同时也降低了电机的开发难度和开发成本，具有良好的技术效果。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，包括第一两级压缩机和第二两级压缩机，所述第一两级压缩机和所述第二两级压缩机串联连接，所述第一两级压缩机的入口通入空气，所述第二两级压缩机的出口连接用户。

2.如权利要求1所述的四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，所述第一两级压缩机的入口还设置有过滤器。

3.如权利要求2所述的四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，所述第二两级压缩机的出口与用户之间还设置有中冷器和增湿器。

4.一种四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，包括第一两级压缩机和第二两级压缩机，所述第一两级压缩机和所述第二两级压缩机串联连接，所述第一两级压缩机的入口通入空气，所述第二两级压缩机的出口连接用户；所述第一两级压缩机的入口和出口设置带第一旁路阀的旁路管线，所述第二两级压缩机的入口和出口设置带第二旁路阀的旁路管线。

5.如权利要求4所述的四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，所述第一两级压缩机的入口旁路管线前还设置有过滤器。

6.如权利要求4所述的四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，所述第二两级压缩机的出口旁路管线与用户之间还设置有中冷器和增湿器。

7.如权利要求4所述的四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，所述第一两级压缩机和所述第二两级压缩机的压比不同。

8.如权利要求7所述的四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，所述第一旁路阀和所述第二旁路阀同时关闭。

9.如权利要求7所述的四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，所述第一旁路阀打开，所述第二旁路阀关闭。

10.如权利要求7所述的四级压缩的空压机布置结构，其特征在于，所述第一旁路阀关闭，所述第二旁路阀打开。

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