一种氢气循环泵及车辆的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢气循环泵及车辆。


背景技术：

2.随着石油能源的供应日益紧张，发展清洁能源刻不容缓，燃料电池是利用氢气与氧气进行质子交换来产生清洁的电能。从燃料电池阳极排出的气体中含有部分未反应的氢气，如果直接排放，氢气利用率低，同时存在安全风险。目前主要采用氢气循环泵或引射器将这部分氢气增压后再次送入燃料电池使用，氢气循环泵作为燃料电池不可或缺的部分，其密封性对燃料电池的使用寿命有一定的影响。
3.氢气循环泵通过齿轮箱进行同步传动，由于齿轮箱和轴承需要润滑油润滑，因此需要在齿轮箱和压缩腔之间设置密封结构，防止润滑油泄漏到压缩腔造成氢气含油，含油氢气会使燃料电池性能下降甚至报废。现有的氢气循环泵在第一传动轴和泵体之间设置有密封结构，一般的密封结构采用密封圈进行密封，过于简单，密封效果不佳，当密封圈磨损到一定程度后，密封圈与轴表面之间的间隙增大，氢气会通过该间隙进入到齿轮箱，当氢泵停机时，在压差的作用下齿轮箱内润滑油通过油封泄漏到压缩腔，造成密封失效。
4.因此，亟需一种氢气循环泵及车辆，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种氢气循环泵，用于对氢气进行增压，能够同时阻挡气腔内的氢气进入到油腔内和油腔内的润滑油进入到气腔内，密封效果好。
6.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明采用以下技术方案：
7.一种氢气循环泵，包括壳体和转动设置于所述壳体内的第一传动轴，所述壳体内具有间隔设置的气腔和油腔以及连通所述气腔和所述油腔的过渡腔，所述气腔用于容纳氢气，所述油腔用于容纳润滑油，所述第一传动轴依次穿过所述气腔、所述过渡腔和所述油腔，还包括密封机构，所述密封机构包括：
8.第一密封组件，设置于所述过渡腔和所述气腔之间，所述第一密封组件包括第一动密封环和第一静密封环，所述第一动密封环固定于所述第一传动轴，所述第一静密封环固定于所述壳体，所述第一静密封环套设于所述第一动密封环且所述第一动密封环能相对所述第一静密封环转动，所述第一动密封环的外周面间隔设有多个第一动压槽，所述第一动压槽用于驱动流体介质由所述过渡腔向所述气腔流动；
9.第二密封组件，设置于所述过渡腔和所述油腔之间，所述第二密封组件包括第二动密封环和第二静密封环，所述第二动密封环固定于所述第一传动轴，所述第二静密封环固定于所述壳体，所述第二静密封环套设于所述第二动密封环且所述第二动密封环能相对所述第二静密封环转动，所述第二动密封环的外周面间隔设有多个第二动压槽，所述第二动压槽用于驱动流体介质由所述过渡腔向所述油腔流动。
10.优选地，所述第一静密封环包括基座和石墨环，所述基座固定于所述壳体，所述动
密封环穿设于所述石墨环，所述基座套设于所述石墨环。
11.优选地，所述基座和所述石墨环一体成型。
12.优选地，所述密封机构还包括迷宫组件，所述迷宫组件包括第一迷宫组件，所述第一迷宫组件位于所述第一密封组件和所述第二密封组件之间，所述第一迷宫组件包括第一迷宫件和第二迷宫件，所述第一迷宫件安装在所述第一传动轴上，所述第二迷宫件安装在所述壳体上，所述第一迷宫件和所述第二迷宫件构成第一迷宫通道，所述第一迷宫通道用于阻止所述氢气由所述第一密封组件向所述第二密封组件流动。
13.优选地，所述迷宫组件还包括第二迷宫组件，所述第二迷宫组件位于所述第一迷宫组件和所述第二密封组件之间，所述第二迷宫组件包括第三迷宫件和第四迷宫件，所述第三迷宫件安装在所述第一传动轴上，所述第四迷宫件安装在所述壳体上，所述第三迷宫件和所述第四迷宫件构成第二迷宫通道，所述第二迷宫通道用于阻止所述润滑油由所述第二密封组件向所述第一密封组件流动。
14.优选地，所述迷宫组件的数量有多个，多个所述迷宫组件均位于所述第一密封组件和所述第二密封组件之间，沿所述第一传动轴的轴线方向，多个所述迷宫组件依次间隔设置。
15.优选地，所述第一迷宫件、所述第二迷宫件、所述第三迷宫件和所述第四迷宫件均呈u型结构。
16.优选地，所述氢气循环泵还包括转动设置于所述壳体的第二传动轴，所述第二传动轴与所述第一传动轴传动连接，所述第二传动轴上也设有所述密封机构，所述密封机构位于所述气腔和所述油腔之间。
17.优选地，所述氢气循环泵还包括齿轮组件，所述齿轮组件位于所述油腔内，所述齿轮组件包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮设置于所述第一传动轴，所述第二齿轮设置于所述第二传动轴，所述第一齿轮与所述第二齿轮传动连接。
18.为达上述目的，本发明还提供了一种车辆，包括上述的氢气循环泵。
19.本发明的有益效果为：
20.本发明提供的一种氢气循环泵，第一密封组件设置于过渡腔和气腔之间，第一密封组件包括第一动密封环和第一静密封环，第一静密封环套设于第一动密封环且第一动密封环能相对第一静密封环转动，第一动密封环的外周面间隔设有多个第一动压槽，第一动压槽用于驱动流体介质由过渡腔向气腔流动，从而能够阻挡氢气从气腔进入到油腔内，实现对氢气的密封，密封效果好。第二密封组件设置于过渡腔和油腔之间，第二密封组件包括第二动密封环和第二静密封环，第二静密封环套设于第二动密封环且第二动密封环能相对第二静密封环转动，第二动密封环的外周面间隔设有多个第二动压槽，第二动压槽用于驱动流体介质由过渡腔向油腔流动。从而能够阻挡润滑油从油腔进入到气腔内，实现对润滑油的密封，密封效果好。
21.本发明提供了一种车辆，包括氢气循环泵，燃料电池通过该氢气循环泵将氢气增压后再次送入燃料电池使用，该氢气循环泵的第一传动轴和泵体之间设置有密封机构，能够完全阻挡氢气和润滑油的渗漏，密封效果好，从而不影响燃料电池的使用寿命和性能。
附图说明
22.图1为本发明实施例中氢气循环泵的剖视图；
23.图2为图1中a处的局部放大图；
24.图3为本发明实施例中第一密封组件的结构示意图；
25.图4为本发明实施例中第一密封组件的剖视图；
26.图5为本发明实施例中第一迷宫组件的剖视图。
27.附图标记：
28.1、壳体；11、气腔；12、油腔；13、过渡腔；
29.2、第一传动轴；
30.3、密封机构；31、第一密封组件；311、第一动密封环；312、第一静密封环；3121、基座；3122、石墨环；313、第一动压槽；32、第二密封组件；321、第二动密封环；322、第二静密封环，323、第二动压槽；33、迷宫组件；331、第一迷宫组件；3311、第一迷宫件；3312、第二迷宫件；332、第二迷宫组件；3321、第三迷宫件；3322、第四迷宫件；
31.4、第二传动轴；
32.5、齿轮组件；51、第一齿轮；52、第二齿轮。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
34.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
37.现有的氢气循环泵在第一传动轴和泵体之间设置有密封结构，一般的密封结构采用密封圈进行密封，过于简单，密封效果不佳，当密封圈磨损到一定程度后，密封圈与轴表面之间的间隙增大，氢气会通过该间隙进入到齿轮箱，当氢泵停机时，在压差的作用下齿轮箱内的氢气和润滑油通过油封泄漏到压缩腔，造成密封失效。对此，本实施例提供了一种氢
气循环泵，用于对氢气进行增压，能够同时阻挡气腔内的氢气进入到油腔内和油腔内的润滑油进入到气腔内，密封效果好。
38.如图1-图5所示，在本实施例中，一种氢气循环泵包括壳体1和第一传动轴2，第一传动轴2转动设置于壳体1内，壳体1具有间隔设置的气腔11和油腔12以及连通气腔11和油腔12的过渡腔13，过渡腔13位于气腔11和油腔12之间，其中，气腔11用于容纳氢气，油腔12用于容纳润滑油。壳体1包括泵头壳和油底壳，在泵头壳开设有进气口和排气口，氢气通过进气口进入到气腔11中，油底壳用于储存润滑油，第一传动轴2依次穿过气腔11和过渡腔13并伸至油腔12内，由于位于油底壳内的齿轮组件5和第一传动轴2上的轴承需要润滑油润滑，通常采用油封或气封进行密封，但是经过长时间的使用，气封或油封会损坏，气腔11内的氢气会通过气封的缝隙进入到油底壳内，当氢泵停机时，在压差的作用下齿轮箱内的氢气和润滑油通过油封泄漏到压缩腔，造成密封失效。因此，氢气循环泵还包括密封机构3，密封机构3包括第一密封组件31和第二密封组件32，其中，第一密封组件31设置于过渡腔13和气腔11之间，第一密封组件31包括第一动密封环311和第一静密封环312，第一动密封环311固定于第一传动轴2，两者为过盈配合关系，第一静密封环312固定于壳体1，第一静密封环312套设于第一动密封环311且第一动密封环311能相对第一静密封环312转动，第一动密封环311的外周面间隔设有多个第一动压槽313，第一动压槽313用于驱动流体介质由过渡腔13向气腔11流动，从而能够阻挡氢气从气腔11进入到油腔12内，实现对氢气的密封，密封效果好。第二密封组件32设置于过渡腔13和油腔12之间，第二密封组件32包括第二动密封环321和第二静密封环322，第二动密封环321固定于第一传动轴2，两者为过盈配合关系，第二静密封环322固定于壳体1，第二静密封环322套设于第二动密封环321且第二动密封环321能相对第二静密封环322转动，第二动密封环321的外周面间隔设有多个第二动压槽323，第二动压槽323用于驱动流体介质由过渡腔13向油腔12流动，从而能够阻挡润滑油从油腔12进入到气腔11内，实现对润滑油的密封，密封效果好。
39.进一步地，继续参照图1-图5，第一静密封环312包括基座3121和石墨环3122，基座3121固定于壳体1，动密封环穿设于石墨环3122，基座3121套设于石墨环3122。具体地，基座3121与石墨环3122通过硫化等工艺进行组合装配，石墨环3122与动密封环之间存在较小的间隙，保证第一传动轴2在转动过程中不会卡死，从而保证氢气循环泵的正常使用。石墨环3122采用石墨材料，大量含水的氢气进入到气腔11内，石墨与氢气能够发生反应而吸热，气腔11内的温度迅速下降，使得氢气与水汽分离，水汽在动压槽内堆积形成水膜，以阻止气腔11内的氢气进入到油腔12内，达到很好地密封效果。
40.进一步地，继续参照图1-图5，基座3121和石墨环3122一体成型。具体地，基座3121和石墨环3122通过铸造、硫化等方式一体成型，保证基座3121和石墨环3122之间没有缝隙，避免氢气或润滑油通过基座3121和石墨环3122之间的缝隙渗入到油腔12或气腔11内，从而保证密封效果最佳。
41.进一步地，继续参照图1-图5，密封机构3还包括迷宫组件33，迷宫组件33包括第一迷宫组件331，第一迷宫组件331位于第一密封组件31和第二密封组件32之间，第一迷宫组件331包括第一迷宫件3311和第二迷宫件3312，第一迷宫件3311安装在第一传动轴2上，第二迷宫件3312安装在壳体1上，第一迷宫件3311和第二迷宫件3312构成第一迷宫通道，第一迷宫通道用于阻止氢气由第一密封组件31向第二密封组件32流动。具体地，在第一传动轴2
的外周面上固定连接第一迷宫件3311，在壳体1上连接第二迷宫件3312，第一迷宫件3311和第二迷宫件3312对拼形成第一迷宫通道，该第一迷宫通道有很多的曲折，进而能很好地阻挡第一密封组件31溢出来的氢气流入到油腔12内，提高密封效果。
42.进一步地，继续参照图1-图5，迷宫组件33还包括第二迷宫组件332，第二迷宫组件332位于第一迷宫组件331和第二密封组件32之间，第二迷宫组件332包括第三迷宫件3321和第四迷宫件3322，第三迷宫件3321安装在第一传动轴2上，第四迷宫件3322安装在壳体1上，第三迷宫件3321和第四迷宫件3322构成第二迷宫通道，第二迷宫通道用于阻止润滑油由第二密封组件32向第一密封组件31流动。具体地，在第一传动轴2的外周面上固定连接第三迷宫件3321，在壳体1上连接第四迷宫件3322，第三迷宫件3321和第四迷宫件3322对拼形成第二迷宫通道，该第二迷宫通道有很多的曲折，进而能很好地阻挡第二密封组件32溢出来的润滑油流入到气腔11内，提高密封效果。
43.进一步地，继续参照图1-图5，迷宫组件33的数量有多个，多个迷宫组件33均位于第一密封组件31和第二密封组件32之间，沿第一传动轴2的轴线方向，多个迷宫组件33依次间隔设置。具体地，在第一密封组件31和第二密封组件32之间，第一传动轴2套设有多个迷宫组件33，第一密封组件31用于阻止位于气腔11内的氢气进入到油腔12内，当第一密封组件31溢出过多的水汽时，多个迷宫组件33能够完全阻挡溢出来的水汽进入到油腔12内。同理，第二密封组件32用于阻止位于油腔12内的润滑油进入到气腔11内，当第二密封组件32溢出过多的润滑油时，多个迷宫组件33能够完全阻挡溢出来的润滑油进入到气腔11内，密封效果好。
44.进一步地，继续参照图1-图5，第一迷宫件3311、第二迷宫件3312、第三迷宫件3321和第四迷宫件3322均呈u型结构，第二迷宫件3312的u型开口朝向壳体1，第一迷宫件3311的u型开口朝向第二迷宫件3312，第四迷宫件3322的u型开口朝向壳体1，第三迷宫件3321的u型开口朝向第四迷宫件3322，使形成的第一迷宫通道和第二迷宫通道尽可能多地曲折，能够分别充分阻止氢气和润滑油的溢出。
45.进一步地，继续参照图1-图5，氢气循环泵还包括转动设置于壳体1的第二传动轴4，第二传动轴4与第一传动轴2传动连接，第二传动轴4上也设有密封机构3，密封机构3位于气腔11和油腔12之间。具体地，氢气循环泵还包括阴转子和阳转子，阴转子设置于第二传动轴4，阳转子设置于第一传动轴2，第一传动轴2带动第二传动轴4转动传递转矩至阴转子，通过阳转子和阴转子之间的间隙实现氢气的压缩传输。
46.进一步地，继续参照图1-图5，氢气循环泵还包括齿轮组件5，齿轮组件5位于油腔12内，齿轮组件5包括第一齿轮51和第二齿轮52，第一齿轮51设置于第一传动轴2，第二齿轮52设置于第二传动轴4，第一齿轮51与第二齿轮52传动连接。具体地，第一传动轴2和第二传动轴4通过第一齿轮51和第二齿轮52的啮合传动实现阳转子和阴转子的同步转动，确保转矩的顺利传递。
47.本实施例还提供了一种车辆，包括氢气循环泵，涉及燃料电池技术领域，车辆具体为燃料电池汽车，燃料电池通过该氢气循环泵将氢气增压后再次送入燃料电池使用，该氢气循环泵的第一传动轴和泵体之间设置有密封机构，能够完全阻挡氢气和润滑油的渗漏，密封效果好，不影响燃料电池的使用寿命和性能。
48.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对
本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。