一种爪式氢气循环泵的制作方法

本发明涉及一种爪式氢气循环泵。

背景技术：

现有技术中的氢循环泵主要应用在燃料电池领域，其中主要采用两爪式和两叶罗茨式氢气循环泵，但是现有氢气循环泵的转子都是通过同步齿轮进行传动，而同步齿轮需要润滑油进行润滑所以需要设计齿轮室，在齿轮室中加入润滑油，齿轮室中的同步齿轮通过连接轴和转子轴相连，齿轮室和转子室之间需要设计油封装置，但是氢气循环泵在实际使用过程中还是存在润滑油从齿轮室向转子室渗透或者泄露的情况和隐患，润滑油进入转子室后会和氢气接触，导致燃料电池的电堆污染；另外，现有的两爪式氢气循环泵的两个阴阳转子是不同的，阴阳转子之间具有肉眼不容易发现的差异，这就导致在实际加工和装配的时候出错率高，阴阳转子之间不能互换配对，或者需要极其严格的控制公差才能实现两者的互换，但这都是现有技术中存在的缺陷和问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种爪式氢气循环泵，其结构设计合理，转子的同步齿轮采用了非金属自润滑的新技术，具有耐高温且无需润滑的特点，因此不需要在齿轮室中添加润滑油，也就实现了氢气循环泵的无油运转，从根源上解决了润滑油泄露的问题；而且，非金属材料的自润滑齿轮还具有耐磨和低噪音的优势，也不需要润滑油的更换保养，相当于实现了齿轮的免维护，降低了相应的维护成本；另外，通过对三爪的型线进行优化，使两个三爪式转子的型线完全相同，可以实现完全互换配对，大大降低了两个爪式转子的加工和装配的出错率，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种爪式氢气循环泵，包括：

第一壳体，和第一壳体相连的轴承端盖，以及和轴承端盖相连的第二壳体；

所述第一壳体和轴承端盖之间形成齿轮室，齿轮室内设有两个相互啮合的自润滑齿轮，且所述齿轮室内无润滑油，两个自润滑齿轮分别与主动轴和从动轴相连；

所述轴承端盖和第二壳体之间形成转子室，转子室内设有两个相互配合的三爪转子，且所述第二壳体设有进气口和出气口，两个三爪转子配合转动使外部气体沿进气口进入转子室，气体经压缩后从出气口排出。

进一步的，所述第一壳体内设有两个适于与主动轴和从动轴相连的第一轴承，所述轴承端盖内设有两个适于与主动轴和从动轴相连的第二轴承，所述第一轴承和第二轴承采用自润滑轴承型号。

进一步的，两个所述三爪转子中与主动轴相连为主动转子，另一个三爪转子为从动转子，主动轴与电机相连；主动转子在主动轴的驱动下转动，并通过两个自润滑齿轮带动从动转子转动，使得与主动转子相配合的从动转子跟随转动。

进一步的，所述主动转子和从动转子的形状相同，且两者的三爪型线相同。

进一步的，所述自润滑齿轮为具有自润滑功能的齿轮型号。

进一步的，所述自润滑齿轮可选用工程塑料型号。

进一步的，所述自润滑齿轮具体可选用peek型号。

进一步的，所述进气口沿三爪转子的径向设置，所述出气口沿三爪转子的轴向设置。

进一步的，所述第二壳体的外壁设有加强筋，以增加所述第二壳体的强度和散热性能。

进一步的，所述第一轴承和第二轴承选用自润滑陶瓷轴承型号或自润滑不锈钢轴承或不锈钢陶瓷混合轴承。

本发明采用上述结构的有益效果是，其结构设计合理，转子的同步齿轮采用了非金属自润滑的新技术，具有耐高温且无需润滑的特点，因此不需要在齿轮室中添加润滑油，也就实现了氢气循环泵的无油运转，从根源上解决了润滑油泄露的问题；而且，非金属材料的自润滑齿轮还具有耐磨和低噪音的优势，也不需要润滑油的更换保养，相当于实现了齿轮的免维护，降低了相应的维护成本；另外，通过对三爪的型线进行优化，使两个三爪式转子的型线完全相同，可以实现完全互换配对，大大降低了两个爪式转子的加工和装配的出错率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的立体爆炸结构示意图。

图3为本发明的剖视结构示意图。

图中，1、第一壳体；101、进气口；102、出气口；2、轴承端盖；3、第二壳体；4、齿轮室；5、自润滑齿轮；6、主动轴；7、从动轴；8、转子室；9、三爪转子；901、主动转子；902、从动转子；10、第一轴承；11、第二轴承；12、加强筋。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，还可以是通信；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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1-3所示，一种爪式氢气循环泵，包括：第一壳体1，和第一壳体1相连的轴承端盖2，以及和轴承端盖2相连的第二壳体3；第一壳体1和轴承端盖2之间形成齿轮室4，齿轮室4内设有两个相互啮合的自润滑齿轮5，且齿轮室4内无润滑油，两个自润滑齿轮5分别与主动轴6和从动轴7相连；轴承端盖2和第二壳体3之间形成转子室8，转子室8内设有两个相互配合的三爪转子9，且第二壳体3设有进气口301和出气口302，两个三爪转子9配合转动使外部气体沿进气口301进入转子室8，气体经压缩后从出气口302排出。和三爪转子9通过轴相连的自润滑齿轮5采用了非金属自润滑的新技术，具有耐高温且无需润滑的特点，因此不需要在齿轮室4中添加润滑油，也就实现了氢气循环泵的无油运转，从根源上解决了润滑油泄露的问题；而且，非金属材料的自润滑齿轮5还具有耐磨和低噪音的优势，也不需要润滑油的更换保养，相当于实现了齿轮的免维护，降低了相应的维护成本。

在优选的实施例中，第一壳体1内设有两个适于与主动轴6和从动轴7相连的第一轴承10，轴承端盖2内设有两个适于与主动轴6和从动轴7相连的第二轴承11，第一轴承10和第二轴承11采用自润滑轴承型号。主动轴6和从动轴7均通过第一轴承10和第二轴承11进行位置固定，使主动轴6和从动轴7的转动更加平稳，有效传递电机的扭矩，而且采用自润滑轴承型号，进一步杜绝了轴承位置的润滑油，彻底保证了无润滑油的状态，确保转子室8处于百分百无油状态，解决了燃料电池电堆中毒的问题。

在优选的实施例中，两个三爪转子9中与主动轴6相连的为主动转子901，另一个三爪转子9为从动转子902，主动轴6与电机相连；主动转子901在主动轴6的驱动下转动，并通过两个自润滑齿轮5带动从动转子902转动，使得与主动转子901相配合的从动转子902跟随转动。通过对三爪转子9的材质型号进一步限定，选用工程塑料型号，例如：peek塑料材质，能够满足主动转子901带动从动转子902转动的效果，只需要主动轴6和电机相连，主动轴6在电机驱动下带动主动转子901转动，主动转子901带动与其配合的从动转子902沿从动轴7转动。

值得一提的是，三爪转子9具体可选用铝合金材质型号或工程塑料型号，三爪转子9的型号不限。

在优选的实施例中，主动转子901和从动转子902的形状相同，且两者的三爪型线相同。通过对三爪转子9的型线进行优化，使两个三爪转子9的型线完全相同，可以实现完全互换配对，大大降低了两个三爪转子9的加工和装配的出错率。

在优选的实施例中，自润滑齿轮5为具有自润滑功能的齿轮型号。

在优选的实施例中，自润滑齿轮5可选用工程塑料型号。工程塑料材质的自润滑齿轮5性能优越，无需润滑油进行润滑，具有良好的耐磨性和自润滑性，适用于此方案中的自润滑齿轮5。

在优选的实施例中，自润滑齿轮5具体可选用peek材质型号。聚醚醚酮(peek)树脂是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势，耐正高温260度、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性、耐强硝酸、浓硫酸、抗辐射、超强的机械性能可用于高端的机械、核工程和航空等科技。

在优选的实施例中，进气口301沿三爪转子9的径向设置，出气口302沿三爪转子9的轴向设置。两个三爪转子9在相互转动过程中，两者的径向通过爪形部位的相互配合，实现对氢气的捕捉获取，外部氢气沿进气口301顺利进入转子室8中，经过两个三爪转子9的转动，从出气口302送出，以供燃料电池使用。

在优选的实施例中，第二壳体3的外壁设有加强筋12，以增加第二壳体3的强度和散热性能。加强筋的独特设计不仅有效提高了第二壳体3的结构强度，而且增加了第二壳体3的散热性能，使三爪转子9在高速转动过程中产生的热量能够迅速散失，保证散热效果。

在优选的实施例中，第一轴承10和第二轴承11选用自润滑陶瓷轴承型号或自润滑不锈钢轴承或不锈钢陶瓷混合轴承。陶瓷轴承具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑、高转速等特性。可用于极度恶劣的环境及特殊工况，可广泛应用于航空、航天、航海、石油、化工、汽车、电子设备，冶金、电力、纺织、泵类、医疗器械、科研和国防军事等领域，是新材料应用的高科技产品。陶瓷轴承的套圈及滚动体采用全陶瓷材料，有氧化锆(zro2)、氮化硅(si3n4)、碳化硅(sic)三种。保持器采用聚四氟乙烯、尼龙66，聚醚酰亚氨，氧化锆、氮化硅，不锈钢或特种航空铝制造，从而扩大陶瓷轴承的应用面；自润滑不锈钢轴承和不锈钢陶瓷混合轴承同样具有上述陶瓷轴承的优势，能够满足本方案中的无油设计理念，第一轴承10和第二轴承11的结构型号不做限制，能够在满足机械要求的前提下，同时具有防氢蚀和氢脆的作用。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。