CN113236560A - 一种具有防止积水功能的氢气循环泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于氢燃料汽车技术领域的具有防止积水功能的氢气循环泵，所述的具有防止积水功能的氢气循环泵的泵体(1)一侧安装电机(2)，泵体(1)上部位置设置进气口(3)，泵体(1)下部位置设置出气口(4)，泵体(1)的压缩腔室(7)内设置主动转子(5)和从动转子(6)，主动转子(5)与电机(2)连接，设置出气口(4)的泵体(1)内壁设置凹进的排水结构(8)，本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，避免了在低温环境下积水结冰导致氢气循环泵转子冻结卡死而无法运转的问题，保证氢气循环泵在低温下的正常运转，保证整个***可靠运行，对电机和电堆都能起到有效保护，提高循环泵使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于氢燃料汽车技术领域，更具体地说，是涉及一种具有防止积水功能的氢气循环泵。
背景技术
燃料电池是通过可燃物质(氢气)与空气中的氧气之间的电化学反应产生电能，从而直接将化学能转化为电能进而驱动汽车电动机工作的，其中，燃料电池反应后，排出的气体中含有大量的氢气，这些氢气若直接排放到大气中，一方面是能源的浪费，另一方面是对环境造成污染，三是氢气易燃易爆会产生危险。因此，需要对这些氢气进行回收再利用。而氢气循环泵在实际使用时，燃料电池排出的含氢混合气体中会带有一些水蒸气，使用一段时间后会在氢气循环泵的腔室内会积攒一定量的水，在冬天或者低温环境下时，内部积水会凝结成冰，从而将转子冻结，导致循环泵无法正常运转，此时氢气循环泵由于冻结无法运行，从而导致电机堵转，导致***无法正常工作，严重时甚至损毁电机和电堆，造成较大的损失。但是，现有技术中主要是依靠氢气循环泵的安装方式将积水排除，但是受限于氢燃料电池***的空间布局，在很多场合下无法按照预定的方案进行倾斜设置安装。与此同时，在氢气循环泵实际运行过程中，积水汽会附着在壳体的内壁，在低温环境下同样导致壳体内部结冰，影响使用和泵的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，能够有效解决氢气循环泵内部容易积水的问题，避免了在低温环境下积水结冰导致氢气循环泵转子冻结卡死而无法运转的问题，保证氢气循环泵在低温下的正常运转，保证整个***可靠运行，对电机和电堆都能起到有效保护，提高循环泵使用寿命，有效提升使用循环泵的氢燃料汽车使用性能的具有防止积水功能的氢气循环泵。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种具有防止积水功能的氢气循环泵，包括泵体，泵体内为压缩腔室，泵体一侧安装电机，泵体上部位置设置进气口，泵体下部位置设置出气口，泵体的压缩腔室内设置主动转子和从动转子，主动转子与电机连接，设置出气口的泵体内壁设置凹进的排水结构，主动转子和从动转子均设置为呈“8”字形结构，主动转子和从动转子啮合连接。主动转子和从动转子通过一对同步齿轮实现动力传动。
所述的主动转子和从动转子均为不带扭转角的直叶转子结构，主动转子和从动转子的叶型是宽凸台式，转子的叶数为2-6叶，主动转子和从动转子的型线均是摆线+圆弧+渐开线式。
所述的进气口设置为从泵体内壁向泵体上部外表面截面尺寸逐渐增大的结构，所述的出气口设置为从泵体内壁向泵体下部外表面截面尺寸逐渐增大的结构。
所述的排水结构在设置出气口的泵体内壁周围扩散，排水结构和出气口之间设置多道排水槽。
所述的排水结构在泵体内壁为最低位。
所述的主动转子表面和从动转子表面均涂覆有低摩擦系数的涂层。
所述的泵体的压缩腔室内壁做阳极氧化处理。
所述的主动转子通过轴Ⅰ与泵体内壁的轴孔Ⅰ连接，从动转子通过轴Ⅱ与泵体内壁的轴孔Ⅱ连接。
所述的排水结构与压缩腔室之间存在交线，交线为排水结构的最高位。
所述的电机与主动转子的轴Ⅰ通过花键连接。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，针对氢气循环泵的工作环境和工作特性进行改进，在泵体的压缩腔室内设置排水结构，这样的结构，有效利用积水自身的重力，在重力的作用下，积水沿着压缩腔体内壁流动，直到流到排水结构部位汇集，再从出气口排出，这样，排水过程在循环泵正常工作过程持续进行，而又没有额外的功耗，避免了冷凝水聚集在压缩腔体内而影响氢气循环泵的运行。上述结构，利用了氢气循环泵本身的零件，没有多余的零件，成本低，不会增加循环泵重量，不会导致控制复杂化，而且便于实现。而主动转子和从动转子具有破冰能力，避免结冰导致转子无法转动，而影响循环泵正常使用，同时保护循环泵，延长循环泵使用寿命。本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，结构简单，能够有效解决氢气循环泵内部容易积水的问题，避免了在低温环境下积水结冰导致氢气循环泵转子冻结卡死而无法运转的问题，保证氢气循环泵在低温下的正常运转，保证整个***可靠运行，对电机和电堆都能起到有效保护，提高循环泵使用寿命，有效提升使用循环泵的氢燃料汽车使用性能。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵的整体结构示意图；
图2为本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵的泵体内部结构示意图；
图3为本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵的进气口和出气口的结构示意图；
图4为本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵的排水结构的实施例1的结构示意图；
图5为本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵的排水结构的实施例2的结构示意图；
附图中标记分别为：1、泵体；2、电机；3、进气口；4、出气口；5、主动转子；6、从动转子；7、压缩腔室；8、排水结构；9、排水槽；10、交线；11、轴孔Ⅰ；12、轴孔Ⅱ。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1-附图5所示，本发明为一种具有防止积水功能的氢气循环泵，包括泵体1，泵体1内为压缩腔室7，泵体1一侧安装电机2，泵体1上部位置设置进气口3，泵体1下部位置设置出气口4，泵体1的压缩腔室7内设置主动转子5和从动转子6，主动转子5与电机2连接，设置出气口4的泵体1内壁设置凹进的排水结构8，主动转子5和从动转子6均设置为呈“8”字形结构，主动转子5和从动转子6啮合连接。上述结构，针对氢气循环泵的工作环境和工作特性，进行结构改进，在泵体的压缩腔室内设置排水结构(排水特征)，这样的结构，有效利用积水自身的重力，在重力的作用下，积水沿着压缩腔体内壁流动，直到流到排水结构部位汇集，再从出气口排出，这样，排水过程在循环泵正常工作过程持续进行，而又没有额外的功耗，避免了冷凝水聚集在压缩腔体内而影响氢气循环泵的运行。上述结构，利用了氢气循环泵本身的零件，没有多余的零件，成本低，不会增加循环泵重量，不会导致控制复杂化，而且便于实现。而主动转子和从动转子具有破冰能力，避免结冰导致转子无法转动，而影响循环泵正常使用，同时保护循环泵，延长循环泵使用寿命。本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，结构简单，能够有效解决氢气循环泵内部容易积水的问题，避免了在低温环境下积水结冰导致氢气循环泵转子冻结卡死而无法运转的问题，保证氢气循环泵在低温下的正常运转，保证整个***可靠运行，对电机和电堆都能起到有效保护，提高循环泵使用寿命，有效提升使用循环泵的氢燃料汽车使用性能。
所述的主动转子5和从动转子6均为不带扭转角的直叶转子结构，主动转子5和从动转子6的叶型是宽凸台式，主动转子5和从动转子6的型线均是摆线+圆弧+渐开线式。上述结构，对主动转子和从动转子的结构进行独特的改进，不采用常规的带扭转角的转子，而是采用直叶转子，这样的结构，使得转子有利于破冰，而转子的叶片数量为2-6个，叶型是宽凸台式，型线是摆线+圆弧+渐开线的结合，该叶型有利于改善叶轮顶端间隙的密封特性，提升循环泵泵气性能。
所述的进气口3设置为从泵体1内壁向泵体1上部外表面截面尺寸逐渐增大的结构，所述的出气口4设置为从泵体1内壁向泵体1下部外表面截面尺寸逐渐增大的结构。上述结构，进气口有利于氢气加速进入，出气口有利于水汽和冰渣加速排出，消除积水堆积和结冰。
所述的排水结构8在设置出气口4的泵体1内壁周围扩散，排水结构8和出气口4之间设置多道排水槽9。上述结构，排水槽连通排水结构和出气口，从而有利于水汽加速从出气口排出，消除积水。
所述的排水结构8在泵体1内壁为最低位。所述的排水结构8与压缩腔室7之间存在交线10，交线10为排水结构8的最高位。
所述的主动转子5表面和从动转子6表面均涂覆有低摩擦系数的涂层。上述结构，通过降低转子表面的摩擦系数，使得液态水不容易留在转子表面，且冰的附着力差，容易脱落。
所述的泵体1的压缩腔室7内壁做阳极氧化处理。上述结构，防止结冰时划伤压缩腔体内壁，可靠保护本体，提高循环泵的使用寿命。
所述的主动转子5通过轴Ⅰ与泵体1内壁的轴孔Ⅰ11连接，从动转子6通过轴Ⅱ与泵体1内壁的轴孔Ⅱ12连接。所述的电机2与主动转子5的轴Ⅰ通过花键连接。上述结构，电机工作时驱动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动转子转动，通过旋转对气体进行增压。
本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，针对氢气循环泵的工作环境和工作特性进行改进，在泵体的压缩腔室内设置排水结构，这样的结构，有效利用积水自身的重力，在重力的作用下，积水沿着压缩腔体内壁流动，直到流到排水结构部位汇集，再从出气口排出，这样，排水过程在循环泵正常工作过程持续进行，而又没有额外的功耗，避免了冷凝水聚集在压缩腔体内而影响氢气循环泵的运行。上述结构，利用了氢气循环泵本身的零件，没有多余的零件，成本低，不会增加循环泵重量，不会导致控制复杂化，而且便于实现。而主动转子和从动转子具有破冰能力，避免结冰导致转子无法转动，而影响循环泵正常使用，同时保护循环泵，延长循环泵使用寿命。本发明所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，结构简单，能够有效解决氢气循环泵内部容易积水的问题，避免了在低温环境下积水结冰导致氢气循环泵转子冻结卡死而无法运转的问题，保证氢气循环泵在低温下的正常运转，保证整个***可靠运行，对电机和电堆都能起到有效保护，提高循环泵使用寿命，有效提升使用循环泵的氢燃料汽车使用性能。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：包括泵体(1)，泵体(1)内为压缩腔室(7)，泵体(1)一侧安装电机(2)，泵体(1)上部位置设置进气口(3)，泵体(1)下部位置设置出气口(4)，泵体(1)的压缩腔室(7)内设置主动转子(5)和从动转子(6)，主动转子(5)与电机(2)连接，设置出气口(4)的泵体(1)内壁设置凹进的排水结构(8)，主动转子(5)和从动转子(6)均设置为呈“8”字形结构，主动转子(5)和从动转子(6)啮合连接。
2.根据权利要求1所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的主动转子(5)和从动转子(6)均为不带扭转角的直叶转子结构，主动转子(5)和从动转子(6)的叶型是宽凸台式，主动转子(5)和从动转子(6)的型线均是摆线+圆弧+渐开线式。
3.根据权利要求1或2所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的进气口(3)设置为从泵体(1)内壁向泵体(1)上部外表面截面尺寸逐渐增大的结构，所述的出气口(4)设置为从泵体(1)内壁向泵体(1)下部外表面截面尺寸逐渐增大的结构。
4.根据权利要求1或2所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的排水结构(8)在设置出气口(4)的泵体(1)内壁周围扩散，排水结构(8)和出气口(4)之间设置多道排水槽(9)。
5.根据权利要求1或2所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的排水结构(8)在泵体(1)内壁为最低位。
6.根据权利要求1或2所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的主动转子(5)表面和从动转子(6)表面均涂覆有低摩擦系数的涂层。
7.根据权利要求6所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的泵体(1)的压缩腔室(7)内壁做阳极氧化处理。
8.根据权利要求1或2所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的主动转子(5)通过轴Ⅰ与泵体(1)内壁的轴孔Ⅰ(11)连接，从动转子(6)通过轴Ⅱ与泵体(1)内壁的轴孔Ⅱ(12)连接。
9.根据权利要求5所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的排水结构(8)与压缩腔室(7)之间存在交线(10)，交线(10)为排水结构(8)的最高位。
10.根据权利要求1或2所述的具有防止积水功能的氢气循环泵，其特征在于：所述的电机(2)与主动转子(5)的轴Ⅰ通过花键连接。
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