CN115435013B - 一种氢燃料电池空压机用空气轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气轴承领域，尤其涉及一种氢燃料电池空压机用空气轴承。为了解决空气压缩机提供的气压不足以及输送的气体压力不稳定时，动力轴易出现剧烈抖动，并且大量的气体外泄出，导致空压机工作产生的高压气体一部分被浪费的技术问题。本发明提供了这样一种氢燃料电池空压机用空气轴承，包括有泄压组件和塞环等；泄压组件连接塞环。本发明由高压气体推动翻盖组件带动磁体靠近滚珠，磁体将滚珠吸离动力轴，减少动力轴转动期间产生的摩擦力，高压气体为动力轴提供有效支撑，当空气轴承内的高压气体持续升高时，由泄压组件配合塞环，根据高压气体的气压增大强度进行泄压工作，严格控制气体的外泄程度。

Description

一种氢燃料电池空压机用空气轴承

技术领域

本发明涉及空气轴承领域，尤其涉及一种氢燃料电池空压机用空气轴承。

背景技术

用于氢燃料电池的空压机，使用空气轴承作为动力轴的旋转支撑部件，如专利CN112727927B记载的一种用于燃料电池***空气压缩机的空气轴承，使用空压机工作期间产生的高压气体代替空气压缩机的供气源，在减少空气压缩机整体重量的基础上，实现在支撑动力轴外表面形成一圈由气体组成的支撑屏障，减少动力轴高速旋转期间因摩擦而产生的热量，从而使氢燃料电池产生的热量得到控制，然而该空气轴承在转动轴转动初期和转动末期，空气压缩机提供的气压不足时，以及空气压缩机工作期间输送的气体压力不稳定时，动力轴都无法有效的被空气支撑屏障支撑，而导致动力轴出现剧烈抖动，影响动力轴的稳定工作，并且在空压机持续向空气轴承输送高压气体时，大量的气体外泄出，导致空压机工作产生的高压气体一部分被浪费。

发明内容

为了克服空气压缩机提供的气压不足以及输送的气体压力不稳定时，动力轴易出现剧烈抖动，并且大量的气体外泄出，导致空压机工作产生的高压气体一部分被浪费的缺点，本发明提供一种氢燃料电池空压机用空气轴承。

技术方案为：一种氢燃料电池空压机用空气轴承，包括有泄压组件、内支撑组件、翻盖组件、外壳、进气管、塞环、滚珠、磁体和动力轴；外壳的中部设置有内板；外壳与内板之间设置有内腔；外壳的内部开设有空槽；环绕内板设置有若干个连通内腔与空槽的通孔结构，并且内板越往上的区域设有的通孔结构间距越大；内板的下侧固接有分流块；外壳与内板的上侧之间固接有隔板；外壳的下侧接通有进气管；外壳的前侧和后侧分别通过一组泄压组件各连接有一个塞环；环绕外壳的内壁分别通过一组内支撑组件各连接有一个滚珠；所有滚珠形成环状空间内支撑有动力轴；环绕内板开设有若干个与滚珠相适应的通槽结构；环绕内板的外表面分别通过一组翻盖组件各固接有一个磁体。

作为更进一步的优选方案，环绕动力轴的外表面开设有一圈凹槽结构。

作为更进一步的优选方案，环绕动力轴外表面的凹槽结构设置有若干个凸齿结构。

作为更进一步的优选方案，环绕每个滚珠的外表面各开设有若干个与凸齿结构相适应的齿槽结构，并且滚珠通过齿槽结构与凸齿结构相啮合。

作为更进一步的优选方案，环绕塞环的外表面开设有若干个泄气槽结构。

作为更进一步的优选方案，空槽的前侧和后侧均设置为向靠近动力轴方向收缩的斗状结构。

作为更进一步的优选方案，泄压组件包括有固定块、限位杆和第一弹簧；环绕塞环的外表面固接有若干个固定块；每个固定块的外端各固接有一个限位杆；每个限位杆均插接外壳；每个限位杆与外壳之间各固接有一个第一弹簧。

作为更进一步的优选方案，内支撑组件包括有滑动杆、第二弹簧和轴座；外壳的前侧和后侧各滑动连接有一个滑动杆；两个滑动杆与外壳之间各固接有一个第二弹簧；两个滑动杆之间固接有轴座；滚珠通过转轴转动连接轴座。

作为更进一步的优选方案，翻盖组件包括有轴套、扭力弹簧和盖板；内板的外表面通过转轴转动连接有轴套；轴套的两端与内板之间各固接有一个扭力弹簧，扭力弹簧套设在轴套的外表面；轴套的外表面固接有盖板。

作为更进一步的优选方案，盖板的外表面开设有若干个导流槽结构。

本发明具有以下优点：本发明的氢燃料电池空压机用空气轴承，外壳的前侧和后侧分别通过一组泄压组件各连接有一个塞环，环绕外壳的内壁分别通过一组内支撑组件各连接有一个滚珠，动力轴被各个滚珠支撑卡紧，环绕内板开设有若干个与滚珠相适应的通槽结构，环绕内板的外表面分别通过一组翻盖组件各固接有一个磁体，当空气轴承内充入有高压气体时，高压气体推动翻盖组件带动磁体靠近滚珠，磁体将滚珠吸离动力轴，减少动力轴转动期间产生的摩擦力，同时高压气体在动力轴外表面形成一层支撑屏障，使动力轴有效的得到支撑并稳定的进行高速转动，当空气轴承内的高压气体持续升高时，由泄压组件配合塞环，根据高压气体的气压增大强度进行泄压工作，通过上述处理步骤，实现在空气压缩机提供的气压不足以及输送的气体压力不稳定时，及时为动力轴提供有效的实体支撑，避免动力轴因剧烈抖动而影响其工作稳定性，并且严格控制气体的外泄程度，在有效对高压气体进行泄压期间，减少空压机工作产生的高压气体被浪费的现象发生。

附图说明

图1为本申请的立体结构示意图；

图2为本申请的第一种剖面图；

图3为本申请的第二种剖面图；

图4为本申请的局部前视图；

图5为本申请的内板立体结构示意图；

图6为本申请的第三种剖面图；

图7为本申请的泄压组件立体结构示意图；

图8为本申请的塞环立体结构示意图；

图9为本申请的内支撑组件立体结构示意图；

图10为本申请的动力轴立体结构示意图；

图11为本申请的内支撑组件与翻盖组件立体结构示意图；

图12为本申请的翻盖组件立体结构示意图；

图13为本申请的磁体立体结构示意图。

附图标记：1-外壳，11-内板，12-分流块，13-隔板，14-内腔，15-空槽，111-通孔，112-通槽，2-进气管，3-塞环，31-泄气槽，4-滚珠，41-齿槽，5-磁体，6-动力轴，61-凹槽，62-凸齿，101-固定块，102-限位杆，103-第一弹簧，201-滑动杆，202-第二弹簧，203-轴座，301-轴套，302-扭力弹簧，303-盖板，3031-导流槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对技术方案做进一步的说明，需要注意的是：本文中所说的上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。本文中为零部件所编序号本身，例如：第一、第二等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说如：连接、联接，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

实施例

一种氢燃料电池空压机用空气轴承，如图1-图13所示，包括有泄压组件、内支撑组件、翻盖组件、外壳1、进气管2、塞环3、滚珠4、磁体5和动力轴6；外壳1的中部设置有内板11；外壳1与内板11之间设置有内腔14；外壳1的内部开设有空槽15；空槽15的前侧和后侧均设置为向靠近动力轴6方向收缩的斗状结构；环绕内板11设置有若干个通孔111结构，并且内板11越往上的区域设有的通孔111结构间距越大；内板11的下侧螺栓连接有分流块12；外壳1与内板11的上侧之间螺栓连接有隔板13；外壳1的下侧接通有进气管2；外壳1的前侧和后侧各连接有一组泄压组件；两个泄压组件上各连接有一个塞环3；环绕塞环3的外表面开设有若干个泄气槽31结构；两个塞环3分别插接外壳1的前侧和后侧；环绕外壳1的内壁设置有若干组内支撑组件；每组内支撑组件中各连接有一个滚珠4；所有滚珠4形成环状空间内支撑有动力轴6；环绕内板11开设有若干个与滚珠4相适应的通槽112结构；环绕内板11的外表面设置有若干组翻盖组件；每组翻盖组件上各固接有一个磁体5。

如图9和图10所示，环绕动力轴6的外表面开设有一圈凹槽61结构；环绕动力轴6外表面的凹槽61结构设置有若干个凸齿62结构；环绕每个滚珠4的外表面各开设有若干个齿槽41结构，并且滚珠4通过齿槽41结构与凸齿62结构相啮合。

如图7和图8所示，泄压组件包括有固定块101、限位杆102和第一弹簧103；环绕塞环3的外表面螺栓连接有若干个固定块101；每个固定块101的外端各焊接有一个限位杆102；每个限位杆102均插接外壳1；每个限位杆102与外壳1之间各固接有一个第一弹簧103。

如图2和图9所示，内支撑组件包括有滑动杆201、第二弹簧202和轴座203；外壳1的前侧和后侧各滑动连接有一个滑动杆201；两个滑动杆201与外壳1之间各固接有一个第二弹簧202；两个滑动杆201之间焊接有轴座203；滚珠4通过转轴转动连接轴座203。

如图11-图13所示，翻盖组件包括有轴套301、扭力弹簧302和盖板303；内板11的外表面通过转轴转动连接有轴套301；轴套301的两端与内板11之间各固接有一个扭力弹簧302，扭力弹簧302套设在轴套301的外表面；轴套301的外表面焊接有盖板303；盖板303的外表面开设有若干个导流槽3031结构。

本氢燃料电池空压机用空气轴承的外壳1安装在空压机的动力轴6上，动力轴6被所有滚珠4支撑卡持住，并将进气管2外接空压机的出风管道支路，动力轴6在转动期间，空压机内产生高压气体，气体通过空压机的出风管道支路从进气管2进入内腔14内，内腔14内部空间被隔板13分隔为左侧和右侧，气体沿分流块12分别从内腔14内的左右两侧，向上充满整个内腔14，内腔14内的气体从通孔111进入空槽15中并覆盖在动力轴6的外表面，在空槽15内的气体压力未达到能够对动力轴6提供有效支撑前，由滚珠4为动力轴6提供实体支撑力，避免动力轴6转动时产生较大的抖动，此时空槽15内的气体从外壳1与动力轴6之间的间隙中向外泄出。

随着动力轴6的转速提高，空压机内产生的高压气体压力剧增，进入空槽15内的气体压力也随之升高，当空槽15内的气体压力足够对动力轴6提供有效支撑时，从进气管2进入内腔14内高压气体随其流动方向推动各个盖板303，带动轴套301翻转，轴套301带动其所连接的扭力弹簧302产生扭矩力，使轴套301紧贴内板11的外表面，同时轴套301中的磁体5通过通槽112，对滚珠4施予磁吸力，带动滚珠4及其所连接的轴座203和滑动杆201向远离动力轴6方向移动，同时滑动杆201带动第二弹簧202压缩，使动力轴6失去滚珠4的支撑力，并由覆盖在动力轴6外表面的高压气体对其提供有效的支撑，减少动力轴6转动期间摩擦产生的热量。

从进气管2进入内腔14内的高压气体，沿盖板303外表面的导流槽3031流动，减少高压气体经过盖板303时产生的阻力，当空气轴承内的高压气体持续升高时，空槽15内的高压气体推动前后两侧的塞环3，带动固定块101和限位杆102向外移动，限位杆102带动第一弹簧103拉伸，使空槽15通过泄气槽31接通外界空气，提高空槽15内高压气体向外泄出的量，当空气轴承内的高压气体剧增时，空槽15内的高压气体直接推动塞环3远离外壳1，使空气轴承内的高压气体及时外泄出去，避免空气轴承内的气体压力过高而损坏空气轴承内的各个部件，实现由泄压组件配合塞环3，根据高压气体的气压增大强度进行泄压工作。

当空压机内产生的气体压力不稳定时，以及当动力轴6减速时，在空气轴承内的气体压力不足以为动力轴6提供支撑时，内腔14内气体不足以推动盖板303保持紧贴内板11的外表面，同时被扭转的扭力弹簧302带动轴套301翻转复位，轴套301带动盖板303及其连接的磁体5远离滚珠4，在滚珠4失去磁体5的磁吸力同时，被压缩的第二弹簧202带动轴座203和滑动杆201反向移动复位，使轴座203带动滚珠4及时为动力轴6提供实体支撑，避免动力轴6产生剧烈抖动，实现在空气压缩机提供的气压不足以及输送的气体压力不稳定时，及时为动力轴提供有效的实体支撑。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池空压机用空气轴承，包括有外壳（1）和进气管（2）；外壳（1）的下侧接通有进气管（2）；其特征是：还包括有泄压组件、内支撑组件、翻盖组件、塞环（3）、滚珠（4）、磁体（5）和动力轴（6）；外壳（1）的中部设置有内板（11）；外壳（1）与内板（11）之间设置有内腔（14）；外壳（1）的内部开设有空槽（15）；环绕内板（11）设置有若干个连通内腔（14）与空槽（15）的通孔（111）结构，并且内板（11）越往上的区域设有的通孔（111）结构间距越大；内板（11）的下侧固接有分流块（12）；外壳（1）与内板（11）的上侧之间固接有隔板（13）；外壳（1）的前侧和后侧分别通过一组泄压组件各连接有一个塞环（3）；环绕外壳（1）的内壁分别通过一组内支撑组件各连接有一个滚珠（4）；所有滚珠（4）形成环状空间内支撑有动力轴（6）；环绕内板（11）开设有若干个与滚珠（4）相适应的通槽（112）结构；环绕内板（11）的外表面分别通过一组翻盖组件各固接有一个磁体（5）。

2.按照权利要求1所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：环绕动力轴（6）的外表面开设有一圈凹槽（61）结构。

3.按照权利要求2所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：环绕动力轴（6）外表面的凹槽（61）结构设置有若干个凸齿（62）结构。

4.按照权利要求3所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：环绕每个滚珠（4）的外表面各开设有若干个与凸齿（62）结构相适应的齿槽（41）结构，并且滚珠（4）通过齿槽（41）结构与凸齿（62）结构相啮合。

5.按照权利要求1所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：环绕塞环（3）的外表面开设有若干个泄气槽（31）结构。

6.按照权利要求1所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：空槽（15）的前侧和后侧均设置为向靠近动力轴（6）方向收缩的斗状结构。

7.按照权利要求1所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：泄压组件包括有固定块（101）、限位杆（102）和第一弹簧（103）；环绕塞环（3）的外表面固接有若干个固定块（101）；每个固定块（101）的外端各固接有一个限位杆（102）；每个限位杆（102）均插接外壳（1）；每个限位杆（102）与外壳（1）之间各固接有一个第一弹簧（103）。

8.按照权利要求1所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：内支撑组件包括有滑动杆（201）、第二弹簧（202）和轴座（203）；外壳（1）的前侧和后侧各滑动连接有一个滑动杆（201）；两个滑动杆（201）与外壳（1）之间各固接有一个第二弹簧（202）；两个滑动杆（201）之间固接有轴座（203）；滚珠（4）通过转轴转动连接轴座（203）。

9.按照权利要求1所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：翻盖组件包括有轴套（301）、扭力弹簧（302）和盖板（303）；内板（11）的外表面通过转轴转动连接有轴套（301）；轴套（301）的两端与内板（11）之间各固接有一个扭力弹簧（302），扭力弹簧（302）套设在轴套（301）的外表面；轴套（301）的外表面固接有盖板（303）。

10.按照权利要求9所述的一种氢燃料电池空压机用空气轴承，其特征是：盖板（303）的外表面开设有若干个导流槽（3031）结构。