CN216342880U - 一种多级气体增压泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多级气体增压泵，包括泵体，泵体内设置有两个及以上的增压腔，各增压腔依序首尾连通且各增压腔的容积沿自首端向尾端的方向逐渐减小，泵体上设置有与最首端的增压腔连通的进气口和与最尾端的增压腔连通的出气口；各增压腔内分别设置有一叶轮，泵体上设置有驱动装置，驱动装置用于驱动各叶轮转动以使各增压腔内的气体自首端向尾端流动。本增压泵可以将气体逐级增压，能够有效保持气流方向的稳定，减小气体的逆流和气流的相互干扰，由此能够有效提高对气体的增压效果并能够连续、稳定地保持高压气体的供给，无需额外增加储气装置，能够有效简化设备结构、减小设备体积，适用范围更广。

Description

一种多级气体增压泵

技术领域

本实用新型属于气体增压设备领域，更具体的说，涉及一种气体增压泵。

背景技术

在医疗、工业、检测等各类场所中经常会需要对气体进行增压以满足使用需求，例如在氢燃料汽车的氢气循环系统中便需要将氢气增压到预定气压大小以供使用。现有的气体增压器通常是通过在可密封容器内通过机械压缩的方式实现气体增压的，对气体的增压效果有限，并且通常无法连续进行气体增压，无法保证稳定高压气体的连续供给，也常常需要配合高压气体的储存容器来使用，结构复杂、体积较大，难以满足氢燃料汽车等领域的应用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种能够提高增压效果、保持高压气体连续供给的多级气体增压泵。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供了一种多级气体增压泵，包括泵体，所述泵体内设置有两个及以上的增压腔，各所述增压腔依序首尾连通且各所述增压腔的容积沿自首端向尾端的方向逐渐减小，泵体上设置有与最首端的增压腔连通的进气口和与最尾端的增压腔连通的出气口；

各所述增压腔内分别设置有一叶轮，所述泵体上设置有驱动装置，所述驱动装置用于驱动各所述叶轮转动以使各所述增压腔内的气体自首端向尾端流动。

优选的，所述叶轮为离心闭式叶轮，包括前盖板、后盖板和设置在所述前盖板和后盖板之间的叶片，所述前盖板的中部设置有第一进风口，叶轮的侧端设置有第一出风口；

各所述增压腔的首端壁面的中部设置有第一通风口，尾端壁面上设置有第二通风口，各两相邻增压腔通过其一增压腔的第一通风口和另一增压腔的第二通风口相连通；所述进气口与最首端增压腔的第一通风口连通，所述出气口与最尾端增压腔的第二通风口连通；

各所述叶轮的前盖板贴近该叶轮所在增压腔的首端内壁，且各叶轮的第一进风口与其所在增压腔的第一通风口对齐并连通。

优选的，所述前盖板和后盖板均呈圆板状，且各所述叶轮的前盖板的直径大于后盖板的直径；所述增压腔为圆盘形腔体，所述前盖板的外侧缘贴近所述增压腔的内侧壁。

优选的，各所述增压腔的中心轴均与一主轴线共线且各增压腔沿所述主轴线依序分布，各所述叶轮的中心轴均与所述主轴线共线。

优选的，所述驱动装置包括一驱动器和与所述驱动器连接的一驱动轴，所述驱动轴的中心轴与所述主轴线共线，各所述叶轮均与所述驱动轴连接而可随驱动轴转动。

优选的，至少一所述增压腔内设置有增压件，所述增压件位于所述叶轮的尾端与增压腔的尾端内壁之间，且所述增压件的首端端面贴近叶轮的尾端端面，增压件的尾端端面紧贴或贴近增压腔的尾端内壁；所述增压件的侧端设置有第二进风口，尾端设置有与所述第二通风口对齐并连通的第二出风口，增压件内设置有将所述第二进风口和第二出风口连通的增压通道；沿自所述第二进风口向所述第二出风口的方向，所述增压通道的截面面积逐渐减小。

优选的，所述增压腔的数量为四个。

优选的，所述泵体上设置有进气腔，所述进气口经由所述进气腔与最首端的增压腔连通，泵体上设置有用于对所述进气腔内的气体进行加热的加热装置。

优选的，还包括底座，所述泵体和驱动装置均设置在所述底座上，所述底座上设置有用于容纳电子元器件的容纳槽和用于封闭所述容纳槽的可开启的底盖，所述泵体与底座之间设置有隔热件，所述隔热件将所述泵体与底座隔开一距离。

优选的，所述泵体上设置有用于直接检测或间接检测所述进气口内气体压力大小的压力检测装置；还包括控制装置，所述控制装置能够依据所述压力检测装置的检测结果控制所述驱动装置的输出功率大小。

本实用新型的有益效果在于：本增压泵在使用时，驱动装置可驱动各叶轮转动，使得自进气口进入的气体依序经过各增压腔再从出气口输送出去，而由于各增压腔的容积自首端向尾端依序减小，因此可以将气体逐级增压，并且由于各增压腔相互独立，能够有效保持气流方向的稳定，减小气体的逆流和气流的相互干扰，由此能够有效提高对气体的增压效果并能够连续、稳定地保持高压气体的供给，无需额外增加储气装置，能够有效简化设备结构、减小设备体积，适用范围更广，特别适合于应用在氢能源汽车的氢气循环系统等中。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型优选实施例将底盖开启后的整体结构图；

图2为本实用新型优选实施例的剖视结构示意图；

图3为本实用新型优选实施例的分解结构图；

图4为本实用新型优选实施例中叶轮的结构图；

图5为本实用新型优选实施例中增压件的结构图；

图6为本实用新型优选实施例中导风盘的结构图。

其中，图中各附图标记：

泵体10；增压腔11；进气口12；出气口13；隔板14；通风孔15；进气腔16；主体171；罩壳172；外壳173；导流支架174；轴承175；密封圈176；出气腔18；叶轮20；前盖板21；后盖板22；叶片23；第一进风口24；第一出风口25；驱动装置30；驱动器31；驱动轴32；增压件40；第二进风口41；第二出风口42；增压通道43；基板44；导流板45；加热装置50；底座60；容纳槽61；底盖62；隔热件63；压力检测装置70；导风盘80；底板81；导风台82；导风面83。

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。

参照图1至图6，本实用新型的优选实施例，提供了一种多级气体增压泵，包括泵体10，泵体10内设置有两个及以上的增压腔11，各增压腔11依序首尾连通且各增压腔11的容积沿自首端向尾端的方向逐渐减小，泵体10上设置有与最首端的增压腔11连通的进气口12和与最尾端的增压腔11连通的出气口13；各增压腔11内分别设置有一叶轮20，泵体10上设置有驱动装置30，驱动装置30用于驱动各叶轮20转动以使各增压腔11内的气体自首端向尾端流动。本增压泵在使用时，驱动装置30可驱动各叶轮20转动，使得自进气口12进入的气体依序经过各增压腔11再从出气口13输送出去，而由于各增压腔11的容积自首端向尾端依序减小，因此可以将气体逐级增压，并且由于各增压腔11相互独立，能够有效保持气流方向的稳定，减小气体的逆流和气流的相互干扰，能够有效提高对气体的增压效果并能够连续、稳定地保持高压气体的供给，无需额外增加储气装置，能够有效简化设备结构、减小设备体积，适用范围更广，特别适合于应用在氢能源汽车的氢气循环系统等中。

本实用新型中的“首端”和“尾端”是依据预设气流的方向来设定的，自首端向尾端的方向即对应本增压泵内气流的整体前进方向，并非限定于直线方向。

作为本实用新型的优选实施例，其还可以具有如下附加技术特征：

参照图4，本实施中，叶轮20采用了离心闭式叶轮20，包括前盖板21、后盖板22和设置在前盖板21和后盖板22之间的叶片23，前盖板21的中部设置有第一进风口24，叶轮20的侧端设置有第一出风口25；各增压腔11的首端壁面的中部设置有第一通风口，尾端壁面上设置有第二通风口，各两相邻增压腔11通过其一增压腔11的第一通风口和另一增压腔11的第二通风口相连通；进气口12与最首端增压腔11的第一通风口连通，出气口13与最尾端增压腔11的第二通风口连通；各叶轮20的前盖板21贴近该叶轮20所在增压腔11的首端内壁，且各叶轮20的第一进风口24与其所在增压腔11的第一通风口对齐并连通。离心闭式叶轮20应用广泛，其能够自第一进风口24吸入气体，转动中通过离心力对气体进行增压，之后再通过第一出风口25将增压后的气体排出，由前盖板21和后盖板22形成的闭式结构能够有效防止气体逆流和气流的相互干扰，前盖板21贴近增压腔11的首端内壁也能够减小叶轮20与增压腔11首端内壁之间的间隙，从而进一步防止气体回流，由此能够有效提高对气体的增压效果，也便于安装和使用。在其他实施例中，叶轮20也可根据需要采用半封闭式叶轮20等其他适宜的叶轮20结构，叶轮20的设置位置也并不局限于与增压腔11的首端内壁贴近，例如可以将叶轮20设置在增压腔11的中部、尾部等其他位置，本领域技术人员可以根据需要灵活选用和调整，并不局限于此。

本实施例中，前盖板21和后盖板22均呈圆板状，且各叶轮20的前盖板21的直径大于后盖板22的直径；增压腔11为圆盘形腔体，前盖板21的外侧缘贴近增压腔11的内侧壁。该结构能够进一步防止第一出风口25排出的气体自前盖板21与增压腔11内壁之间的间隙回流到第一进风口24继而进入到前一增压腔11中，能够进一步减小气体的回流和干扰，提高对气流的导流效果，由此提升增压效果，也便于加工制造。在其他实施例中，叶轮20和增压腔11的形状也可根据需要灵活调整，例如增压腔11也可采用圆锥形、方形等其他形状，并不局限于此。此外，本实施例中，增压腔11上与叶轮20侧端对齐的内壁面自首端向尾端逐渐内缩，由此能够进一步提升对气流的导流效果。

各增压腔11的中心轴均与一主轴线共线且各增压腔11沿主轴线依序分布，各叶轮20的中心轴均与主轴线共线，由此使得气流能够保持以“S”形的流向稳定流动，不易出现回流和互相干扰，有助于进一步提升增压效果，也便于本增压泵的加工和装配。在其他实施例中，各增压腔11和叶轮20也可相互错开或者偏斜一角度等，例如可以呈圆弧形分布、交错式分布等，本领域技术人员可以根据需要灵活调整，并不局限于此。

本实施例中，各两相邻增压腔11通过一隔板14隔开，隔板14的中部设置有通风孔15，隔板14前方增压腔11的第二通风口和后方增压腔11的第一通风口即为该通风孔15的两端开口，该结构能够减小气体自前一增压腔11流入后一增压腔11经过的路程，能够减小气流的紊乱和衰减，有助于提高增压效果，也有助于简化本增压泵的结构和减小本增压泵的体积，方便制造和使用。在其他实施例中，各增压腔11也可分别由单独的壳体来围成，两相邻增压腔11之间的距离也可根据需要灵活调整。

参照图2和图3，本实施例中，驱动装置30包括一驱动器31和与驱动器31连接的一驱动轴32，驱动轴32的中心轴与主轴线共线，各叶轮20均与驱动轴32连接而可随驱动轴32转动，如此仅采用一驱动器31即可同时驱动各叶轮20转动，有助于简化本增压泵的结构和降低本增压泵的成本。本实施例中，驱动器31采用了电机，驱动轴32直接与电机的输出轴连接，各叶轮20也直接安装在驱动轴32上，结构简单可靠，便于装配和使用。在其他实施例中，驱动装置30也可包括多个驱动器31而分别驱动各叶轮20转动，驱动器31也可通过齿轮、皮带等传动结构来与各叶轮20连接和进行驱动，驱动器31也可采用气泵等其他常用驱动结构，并不局限于此。

此外，本实施例中，驱动轴32穿设在各第一通风口和第二通风口的中部，由此在第一通风口和第二通风口内形成了圆环形的有效通过口，使得从驱动轴32四周流入和流出的气流更加不易出现相互干扰，有助于提高增压效果。

参照图2、图3和图5，本实施例中，增压腔11内设置有增压件40，增压件40位于叶轮20的尾端与增压腔11的尾端内壁之间，且增压件40的首端端面贴近叶轮20的尾端端面，增压件40的尾端端面紧贴或贴近增压腔11的尾端内壁；增压件40的侧端设置有第二进风口41，尾端设置有与第二通风口对齐并连通的第二出风口42，增压件40内设置有将第二进风口41和第二出风口42连通的增压通道43；沿自第二进风口41向第二出风口42的方向，增压通道43的截面面积逐渐减小。该增压件40一方面可以进一步对气流方向进行导向，减小气流的逆流和相互干扰，使得气体能够按预定方向自第一通风口和第二通风口流向下一增压腔11，并能够减小气体从增压件40与增压腔11内壁之间、增压件40与叶轮20之间的缝隙中产生的回流，另一方面，其渐缩的增压通道43也能够对气体进一步进行增压，由此能够有效提高气体的增压效果。在本实施例中，增压件40同样呈圆盘状，其直径略小于对应叶轮20的后盖板22的直径，能够防止对叶轮20排出的气流的干扰，此外，本实施例中，增压件40单独成型再固定在了增压腔11的尾端内壁上，便于加工和装配。在气体实施例中，增压件40也可采用方形、六边形等其他任意适宜形状，其也可直接一体式成型在增压腔11的尾端内壁上或者通过气体适宜结构进行固定或定位，并不局限于此。

本实施例中的增压件40包括基板44和设置在基板44上的弧形的导流板45，各两相邻导流板45之间形成增压通道43，结构简单，便于加工和装配。在其他实施例中，增压件40也可采用其他适宜的结构，例如可以采用在一实体块上开设增压通道43的结构，或者去除基板44，通过一中心圆环来连接各导流板45等，并不局限于此。此外，本实施例中，前三个增压腔11内均设置有增压件40，在其他实施例中，也可仅在其中部分增压腔11内设置增压件40，或者也可在全部增压腔11内均设置增压件40。

参照图2、图3和图6，本实施例中，由于最尾端的增压腔11的尾端壁面需要供驱动轴32穿过并进行支撑和密封，因此最尾端的增压腔11的第二通风口为多个并环绕在了驱动轴32外，对应的采用了与增压件40结构相近的导风盘80来进行导流，该导风盘80包括底板81和设置在底板81上的多个导风台82，导风台82外露至底板81侧方，并在导风台82上设置有弧形的导风面83，从而可将气流导引到各第二通风口。该导风盘80与增压件40形状和功能都相近似，只是为适应尾端较小空间和第二通风口的位置进行了相应的调整，在某些实施例中，例如最尾端的第二通风口设置在最尾端增压腔11的尾端壁面的中部时，该导风盘80也可直接用增压件40替代。

本实施例中，增压腔11的数量为四个，能够兼顾体积要求和增压效果，适合在目前大部分氢燃料汽车上使用，在其他实施例中，增压腔11的数量也可为两个、三个、五个等，本领域技术人员可以根据需要灵活调整选用，并不局限于此，其应用也不局限于对氢气的增压和氢燃料汽车，在其他应用场合也可用于对空气、二氧化碳等其他气体进行增压。

参照图1和图2，泵体10上设置有进气腔16，进气口12经由进气腔16与最首端的增压腔11连通，泵体10上设置有用于对进气腔16内的气体进行加热的加热装置50，气体温度过低时会影响增压效果，本实施例中的该加热装置50能够对气体进行加热，由此能够进一步提升增压效果。在本实施例中，该加热装置50采用了电加热片，且将其设置在了泵体10的外壁上，利用泵体10将热量传递到进气腔16内，能够避免加热装置50受到气体的腐蚀或者引燃气体，更为安全可靠，也便于进行检修。在其他实施例中，加热装置50也可采用电热丝、电热棒、热交换器等其他加热结构，其安装位置也可为进气腔16内等其他适宜位置，本领域技术人员可以根据需要灵活调整。

参照图1，本实施例还包括底座60，泵体10和驱动装置30均设置在底座60上，底座60上设置有用于容纳电子元器件的容纳槽61和用于封闭容纳槽61的可开启的底盖62，泵体10与底座60之间设置有隔热件63，隔热件63将泵体10与底座60隔开一距离。该容纳槽61能够方便相应的控制电路板等电子元器件的安装，而由于隔热件63将泵体10与底座60隔开，泵体10工作时产生的热量不易传递到底座60上，因此不易导致电子元器件过热而出现故障或损坏，方便使用。本实施例中，隔热件63为垫设在泵体10与底座60之间的垫圈，其材质可选用橡胶、石棉等常用隔热材质，利用泵体10与底座60之间形成的间隙中的空气进行隔热，结构简单，成本较低，便于制造和装配。在其他实施例中，隔热件63也可采用隔热垫等其他常用隔热结构，并不局限于此。

参照图1，泵体10上设置有用于直接检测或间接检测进气口12内气体压力大小的压力检测装置70；还包括控制装置，控制装置能够依据压力检测装置70的检测结果控制驱动装置30的输出功率大小，由此能够根据进气压力大小自动调节各叶轮20的转速，从而保持输出气体的气压稳定，便于使用。压力检测装置70在本领域内应用广泛，可选用压力传感器等常用检测结构，其可以安装在进气口12内以直接检测进气口12内的气压大小，也可安装在与进气口12直接连通的进气腔16等处来间接检测进气口12内的气压大小，本领域技术人员可以根据需要灵活调整和选用。

参照图1至图3，在本实施例中，泵体10包括安装在一起的主体171、罩壳172和外壳173，主体171和罩壳172一起围成一主容腔，多个导流支架174依序安装在该主容腔而形成各增压腔11和进气腔16，驱动器31安装在泵体10的尾端，驱动轴32的首端和尾端分别通过轴承175安装在了罩壳172和主体171上，且该两处均安装有密封圈176，防止主容腔内的气体对轴承175造成腐蚀和出现泄漏，驱动器31的壳体与主体171一起围成了一出气腔18，出气口13通过该出气腔18与最尾端增压腔11的第二通风口连通。该结构便于各部件的制造成型和整体装配，在其他实施例中，泵体10也可采用其他适宜的装配结构，并不局限于此。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

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)

1.一种多级气体增压泵，其特征在于，包括泵体(10)，所述泵体(10)内设置有两个及以上的增压腔(11)，各所述增压腔(11)依序首尾连通且各所述增压腔(11)的容积沿自首端向尾端的方向逐渐减小，泵体(10)上设置有与最首端的增压腔(11)连通的进气口(12)和与最尾端的增压腔(11)连通的出气口(13)；

各所述增压腔(11)内分别设置有一叶轮(20)，所述泵体(10)上设置有驱动装置(30)，所述驱动装置(30)用于驱动各所述叶轮(20)转动以使各所述增压腔(11)内的气体自首端向尾端流动。

2.根据权利要求1所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，所述叶轮(20)为离心闭式叶轮(20)，包括前盖板(21)、后盖板(22)和设置在所述前盖板(21)和后盖板(22)之间的叶片(23)，所述前盖板(21)的中部设置有第一进风口(24)，叶轮(20)的侧端设置有第一出风口(25)；

各所述增压腔(11)的首端壁面的中部设置有第一通风口，尾端壁面上设置有第二通风口，各两相邻增压腔(11)通过其一增压腔(11)的第一通风口和另一增压腔(11)的第二通风口相连通；所述进气口(12)与最首端增压腔(11)的第一通风口连通，所述出气口(13)与最尾端增压腔(11)的第二通风口连通；

各所述叶轮(20)的前盖板(21)贴近该叶轮(20)所在增压腔(11)的首端内壁，且各叶轮(20)的第一进风口(24)与其所在增压腔(11)的第一通风口对齐并连通。

3.根据权利要求2所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，所述前盖板(21)和后盖板(22)均呈圆板状，且各所述叶轮(20)的前盖板(21)的直径大于后盖板(22)的直径；所述增压腔(11)为圆盘形腔体，所述前盖板(21)的外侧缘贴近所述增压腔(11)的内侧壁。

4.根据权利要求3所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，各所述增压腔(11)的中心轴均与一主轴线共线且各增压腔(11)沿所述主轴线依序分布，各所述叶轮(20)的中心轴均与所述主轴线共线。

5.根据权利要求4所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，所述驱动装置(30)包括一驱动器(31)和与所述驱动器(31)连接的一驱动轴(32)，所述驱动轴(32)的中心轴与所述主轴线共线，各所述叶轮(20)均与所述驱动轴(32)连接而可随驱动轴(32)转动。

6.根据权利要求2所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，至少一所述增压腔(11)内设置有增压件(40)，所述增压件(40)位于所述叶轮(20)的尾端与增压腔(11)的尾端内壁之间，且所述增压件(40)的首端端面贴近叶轮(20)的尾端端面，增压件(40)的尾端端面紧贴或贴近增压腔(11)的尾端内壁；所述增压件(40)的侧端设置有第二进风口(41)，尾端设置有与所述第二通风口对齐并连通的第二出风口(42)，增压件(40)内设置有将所述第二进风口(41)和第二出风口(42)连通的增压通道(43)；沿自所述第二进风口(41)向所述第二出风口(42)的方向，所述增压通道(43)的截面面积逐渐减小。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，所述增压腔(11)的数量为四个。

8.根据权利要求1至6任一所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，所述泵体(10)上设置有进气腔(16)，所述进气口(12)经由所述进气腔(16)与最首端的增压腔(11)连通，泵体(10)上设置有用于对所述进气腔(16)内的气体进行加热的加热装置(50)。

9.根据权利要求1至6任一所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，还包括底座(60)，所述泵体(10)和驱动装置(30)均设置在所述底座(60)上，所述底座(60)上设置有用于容纳电子元器件的容纳槽(61)和用于封闭所述容纳槽(61)的可开启的底盖(62)，所述泵体(10)与底座(60)之间设置有隔热件(63)，所述隔热件(63)将所述泵体(10)与底座(60)隔开一距离。

10.根据权利要求1至6任一所述的一种多级气体增压泵，其特征在于，所述泵体(10)上设置有用于直接检测或间接检测所述进气口(12)内气体压力大小的压力检测装置(70)；还包括控制装置，所述控制装置能够依据所述压力检测装置(70)的检测结果控制所述驱动装置(30)的输出功率大小。

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