CN215633845U - 紧凑型两级增压离心空压机及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种紧凑型两级增压离心空压机及燃料电池系统，属于燃料电池技术领域，紧凑型两级增压离心空压机包括：一级压缩组件，包括一级蜗壳，设于一级蜗壳内的一级叶轮，以及与一级叶轮配合的一级安装结构；二级压缩组件，包括与一级蜗壳连通的二级蜗壳，设于二级蜗壳内的二级叶轮，以及与二级叶轮配合的二级安装结构；空压机壳体，设于一级蜗壳和二级蜗壳之间；以及驱动电机，设于空压机壳体内，且与一级叶轮、一级安装结构、二级叶轮和二级安装结构共轴设置；其中，空压机壳体设有风冷出口接头、液冷进口接头和液冷出口接头，风冷出口接头、液冷进口接头和液冷出口接头均沿空压机壳体在平行于轴线方向上的同一线状路径分布。

Description

紧凑型两级增压离心空压机及燃料电池系统

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，更具体地说，是涉及一种紧凑型两级增压离心空压机及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是以电化学反应为原理的装置，例如，氢燃料电池是以氢气和空气(空气中的氧气)为燃料，发生电化学反应，将燃料的化学能直接转换成电能的装置，反应生成水，兼备无污染、适用范围广、效率高等特点。研究表明，高压、大流量的空气供应对提高氢燃料电池的发电功率具有明显的提升作用。为此，在空气进入氢燃料电池之前，需要通过空压机(全称为空气压缩机)对空气进行增压。当然，还可以其他类型燃料电池。

传统的两级增压离心空压机在其壳体上杂乱地分布液冷接头和风冷接头等，在安装至燃料电池应用环境中时，影响管路的分布，使得整体体积较大，占用安装空间较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种紧凑型两级增压离心空压机及燃料电池系统，旨在解决传统的两级增压离心空压机在其壳体上杂乱地分布液冷接头和风冷接头等，在安装至燃料电池应用环境中时，影响管路的分布，使得整体体积较大，占用安装空间较大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

在第一方面，本实用新型提供一种紧凑型两级增压离心空压机，包括：一级压缩组件，包括一级蜗壳，设于所述一级蜗壳内的一级叶轮，以及与所述一级叶轮配合的一级安装结构；二级压缩组件，包括与所述一级蜗壳连通的二级蜗壳，设于所述二级蜗壳内的二级叶轮，以及与所述二级叶轮配合的二级安装结构；空压机壳体，设于所述一级蜗壳和所述二级蜗壳之间；以及驱动电机，设于所述空压机壳体内，且与所述一级叶轮、所述一级安装结构、所述二级叶轮和所述二级安装结构共轴设置；其中，所述空压机壳体设有风冷出口接头、液冷进口接头和液冷出口接头，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头均沿所述空压机壳体在平行于轴线方向上的同一线状路径分布。

在一种可能的实现方式中，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头的形状构造均相同。

在一种可能的实现方式中，所述空压机壳体具有凸出设置的凸出台，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头对应设于一个或多个凸出台。

在一种可能的实现方式中，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头所对应的一个或多个凸出台，在所述空压机壳体的周向轮廓覆盖范围相同。

在一种可能的实现方式中，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头依次排列设置，所述风冷出口接头与所述液冷进口接头之间的间距小于所述液冷进口接头与所述液冷出口接头之间的间距。

在一种可能的实现方式中，所述风冷出口接头靠近所述一级蜗壳设置，所述液冷出口接头靠近所述二级蜗壳设置。

在一种可能的实现方式中，所述空压机壳体具有接线盒体和设于所述接线盒体的多个防水布线接头，所述接线盒体的长度方向、所述防水布线接头的排列方向均平行于所述空压机壳体的轴线方向。

在一种可能的实现方式中，所述接线盒体所在长度方向的中心线，所述防水布线接头的排列中心线，与所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头所在的线状路径均在所述空压机壳体的同一个四分之一圆周范围内。

在一种可能的实现方式中，所述接线盒体在轴线方向上的一端部靠近所述一级蜗壳或所述二级蜗壳设置。

本实用新型提供的紧凑型两级增压离心空压机至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本实用新型提供的紧凑型两级增压离心空压机，不管是内部引气还是外部引气的空压机，均将风冷出口接头、液冷进口接头和液冷出口接头设置在平行于空压机壳体的轴线方向上的同一线状路径上，使得管路排布更加整齐和一致，简化了管路排布，减小了整体体积，减少了安装时的占用空间，减轻了整体重量，使得整体结构更加紧凑和小型化。

在第二方面，本实用新型还提供一种燃料电池系统，包括如上任一实现方式所述的紧凑型两级增压离心空压机。

本实用新型提供的燃料电池系统采用如上任一实现方式所述的紧凑型两级增压离心空压机，二者技术效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的紧凑型两级增压离心空压机的轴向截面示意图；

图2为图1所示紧凑型两级增压离心空压机的立体示意图；

图3为图2所示紧凑型两级增压离心空压机的另一角度示意图；

图4为图2所示紧凑型两级增压离心空压机的又一角度示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的燃料电池系统的示意图。

附图标记说明：

1、紧凑型两级增压离心空压机

100、一级压缩组件 110、一级蜗壳 120、一级叶轮

130、一级安装结构 131、一级密封座 132、推力盘

133、一级轴承座 200、二级压缩组件 210、二级蜗壳

220、二级叶轮 230、二级安装结构 231、二级密封座

232、二级轴承座 300、空压机壳体 310、风冷出口接头

320、液冷进口接头 330、液冷出口接头 340、凸出台

350、接线盒体 360、防水布线接头 400、驱动电机

410、定子 420、转子 500、级间管道

2、燃料电池系统 600、反应电堆

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。当一个元件被认为是“连接于”、“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当元件被称为“设置于”、“设于”、“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。当元件被称为“连通”、“连通于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。“多个”指两个及以上数量。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

请一并参阅图1至图5，现对本实用新型实施例提供的紧凑型两级增压离心空压机1及燃料电池系统进行说明。

请参阅图1至图4，本实用新型实施例提供了一种紧凑型两级增压离心空压机1，包括：一级压缩组件100，包括一级蜗壳110，设于一级蜗壳110内的一级叶轮120，以及与一级叶轮120配合的一级安装结构130；二级压缩组件200，包括与一级蜗壳110连通的二级蜗壳210，设于二级蜗壳210内的二级叶轮220，以及与二级叶轮220配合的二级安装结构230；空压机壳体300，设于一级蜗壳110和二级蜗壳210之间；以及驱动电机400，设于空压机壳体300内，且与一级叶轮120、一级安装结构130、二级叶轮220和二级安装结构230共轴设置；其中，空压机壳体300设有风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330，风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330均沿空压机壳体300在平行于轴线方向上的同一线状路径分布。

需要说明的是，本实用新型实施例所提供的紧凑型两级增压离心空压机1可以采用内部引气的风冷方式，也可以采用外部引气的风冷方式，可以是无油式的，也可以是有油式的，对此不做限制。

具体而言，驱动电机400包括定子410和转子420，一级安装结构130包括与一级叶轮120抵接且套设于转子420的一级密封座131，与一级密封座131抵接且套设于转子420的推力盘132，以及与推力盘132抵接且套设于转子420的一级轴承座133。二级安装结构230包括与二级叶轮220抵接且套设于转子420的二级密封座231，以及与二级密封座231抵接且套设于转子420的二级轴承座232。一级蜗壳110和二级蜗壳210通过级间管道500实现连通关系。

对于风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330，空压机壳体300、一级安装结构130和二级安装结构230形成风冷通道和液冷通道的双重冷却结构。对于风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330的排列顺序不做限制，根据实际冷却系统的设计进行调整。液冷进口接头320可以对应水冷、油冷等冷却液。

风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330的中心处于同一直线上，使得风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330处于同一线状路径上，且该线状路径与空压机壳体300的轴线方向平行，便于整体结构在安装过程中偏转，减少占用空间，简化了管路排布。

基于本实用新型实施例的结构形式，整机尺寸能够做到更小，占用安装空间更小，整机重量更轻便，能够达到低功率、高转速的要求，例如，转速可以达到12万转每分钟，电机功率可以匹配在0.5千瓦至5千瓦的范围内，对应的燃料电池系统功率在30千瓦以内。当然，本实用新型实施例的紧凑型两级增压离心空压机1还可以适用于其他高功率、低转速的使用要求中，对此不做限制。

本实用新型实施例提供的紧凑型两级增压离心空压机1至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本实用新型实施例提供的紧凑型两级增压离心空压机1，不管是内部引气还是外部引气的空压机，均将风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330设置在平行于空压机壳体300的轴线方向上的同一线状路径上，使得管路排布更加整齐和一致，简化了管路排布，减小了整体体积，减少了安装时的占用空间，减轻了整体重量，使得整体结构更加紧凑和小型化。

请参阅图2和图3，在一些可能的实施方式中，风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330的形状构造均相同。如此设置，便于统一各种接头的外形尺寸，提高可替换性。

请参阅图2和图3，在一些可能的实施方式中，空压机壳体300具有凸出设置的凸出台340，风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330对应设于一个或多个凸出台340。本实施方式中，凸出台340由空压机壳体300凸出形成，在径向上向远离轴线的方向凸出设置，与对应的接头为连通关系。可以理解的是，风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330可以同时设置在一个凸出台340上，也可以相邻的两个设置在同一个凸出台340上，还可以各自设置在一个凸出台340上，对此不做限制。

当相邻的两个设置在同一个凸出台340上，或三个均设置在同一个凸出台340上时，能够减少对整体结构的改进，提高整体结构的一致性，便于加工制作。

基于上述凸出台340，在一个具体的实施方式中，风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330所对应的一个或多个凸出台340，在空压机壳体300的周向轮廓覆盖范围相同。本实施方式中，当凸出台340设有一个时，凸出台340在空压机壳体300的周向轮廓覆盖范围自轴线方向的一端至另一端相同。当凸出台340设有多个时，每个凸出台340在空压机壳体300的周向轮廓覆盖范围均相同，提高了整体结构的一致性和整齐性，也便于加工制作。

在其他可能的实施方式中，当空压机采用外部引气的方式时，空压机壳体300还设有风冷进口接头，风冷进口接头也分布在同一线状路径上。本实施方式中，风冷进口接头与风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330处于同一线状路径上，使得整体结构更加紧凑和小型化。对于风冷进口接头、风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330的排列顺序根据风冷通道和液冷通道的设计要求确定。风冷进口接头也可以对应地设置凸出台340或共用凸出台340。

请参阅图1至图3，在一些可能的实施方式中，风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330依次排列设置，风冷出口接头310与液冷进口接头320之间的间距小于液冷进口接头320与液冷出口接头330之间的间距。本实施方式中，液冷进口接头320与液冷出口接头330之间的间距较大，能够增大液冷冷却范围和液冷冷却效果。在设计液冷通道时，由于风冷出口接头310设置在一侧，与液冷进口接头320和液冷出口接头330之间无交叉关系，便于在空压机壳体300的厚度范围内设计液冷通道。

基于上述排列方式，请参阅图3，在一个具体的实施方式中，风冷出口接头310靠近一级蜗壳110设置，液冷出口接头330靠近二级蜗壳210设置。如此设置，能够增加空间利用率，使得整体结构更加紧凑，避免空间的浪费，实现较好的冷却效果。

在其他可能的实施方式中，液冷进口接头320、风冷出口接头310和液冷出口接头330依次排列设置，风冷出口接头310处于液冷进口接头320和液冷出口接头330之间的任意位置。本实施方式中，风冷出口接头310设置在液冷进口接头320和液冷出口接头330之间，如此设置，可以增大液冷进口接头320和液冷出口接头330所形成的的液冷冷却范围，但需注意的是，在空压机壳体300的厚度范围内设计液冷通道和风冷通道时，需要在空间上设计避让关系。

请参阅图1至图4，在一些可能的实施方式中，空压机壳体300具有接线盒体350和设于接线盒体350的多个防水布线接头360，接线盒体350的长度方向、防水布线接头360的排列方向均平行于空压机壳体300的轴线方向。本实施方式中，接线盒体350可以由空压机盒体一体形成，也可以焊接或螺纹连接至空压机壳体300。传统的接线盒体350绕空压机壳体300的周向设置，在偏转一定角度时，容易干扰整体结构的安装，增大整体结构的安装空间。基于此，接线盒体350的长度方向、防水布线接头360的排列方向均设置为与空压机壳体300的轴线方向一致，能够进行整体结构的偏转，对安装空间影响较小。

基于上述接线盒体350的设置方式，请参阅图2和图3，接线盒体350所在长度方向的中心线，防水布线接头360的排列中心线，与风冷出口接头310、液冷进口接头320和液冷出口接头330所在的线状路径均在空压机壳体300的同一个四分之一圆周范围内。如此设置，能够使得整体结构更加紧凑和小型化，在整体结构进行偏转时，具有较大的偏转空间，减少空间干扰。

基于上述接线盒体350的设置方式，请参阅图3，在一个具体的实施方式中，接线盒体350在轴线方向上的一端部靠近一级蜗壳110或二级蜗壳210设置。如此设置，便于在空出位置设置其他结构，也便于在防水布线接头360连接至驱动电机400时，更多地避开风冷通道和液冷通道，为风冷通道和液冷通道提供更大的设计空间，提高整体结构的紧凑性和空间利用率。

除此之外，本实用新型实施例所提供的空压机壳体300还设有冷却翅片、安装支脚等结构。

基于同一发明构思，请参阅图5，本实用新型实施例还提供了一种燃料电池系统2，包括如上任一实现方式所述的紧凑型两级增压离心空压机1。可以理解的是，燃料电池系统2还包括与紧凑型两级增压离心空压机1连通的反应电堆600，以及其他常规配件，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的燃料电池系统2采用如上任一实现方式所述的紧凑型两级增压离心空压机1，二者技术效果相同，在此不再赘述。

可以理解的是，上述实施例中的各部分可以进行自由地组合或删减以形成不同的组合实施例，在此不再赘述各个组合实施例的具体内容，在此说明之后，可以认为本实用新型说明书已经记载了各个组合实施例，能够支持不同的组合实施例。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，包括：

一级压缩组件，包括一级蜗壳，设于所述一级蜗壳内的一级叶轮，以及与所述一级叶轮配合的一级安装结构；

二级压缩组件，包括与所述一级蜗壳连通的二级蜗壳，设于所述二级蜗壳内的二级叶轮，以及与所述二级叶轮配合的二级安装结构；

空压机壳体，设于所述一级蜗壳和所述二级蜗壳之间；以及

驱动电机，设于所述空压机壳体内，且与所述一级叶轮、所述一级安装结构、所述二级叶轮和所述二级安装结构共轴设置；

其中，所述空压机壳体设有风冷出口接头、液冷进口接头和液冷出口接头，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头均沿所述空压机壳体在平行于轴线方向上的同一线状路径分布。

2.如权利要求1所述的紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头的形状构造均相同。

3.如权利要求1所述的紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，所述空压机壳体具有凸出设置的凸出台，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头对应设于一个或多个凸出台。

4.如权利要求3所述的紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头所对应的一个或多个凸出台，在所述空压机壳体的周向轮廓覆盖范围相同。

5.如权利要求1所述的紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头依次排列设置，所述风冷出口接头与所述液冷进口接头之间的间距小于所述液冷进口接头与所述液冷出口接头之间的间距。

6.如权利要求5所述的紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，所述风冷出口接头靠近所述一级蜗壳设置，所述液冷出口接头靠近所述二级蜗壳设置。

7.如权利要求1所述的紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，所述空压机壳体具有接线盒体和设于所述接线盒体的多个防水布线接头，所述接线盒体的长度方向、所述防水布线接头的排列方向均平行于所述空压机壳体的轴线方向。

8.如权利要求7所述的紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，所述接线盒体所在长度方向的中心线，所述防水布线接头的排列中心线，与所述风冷出口接头、所述液冷进口接头和所述液冷出口接头所在的线状路径均在所述空压机壳体的同一个四分之一圆周范围内。

9.如权利要求7所述的紧凑型两级增压离心空压机，其特征在于，所述接线盒体在轴线方向上的一端部靠近所述一级蜗壳或所述二级蜗壳设置。

10.燃料电池系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的紧凑型两级增压离心空压机。

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