密封效果好的压缩机及燃料电池空压机的制作方法

本发明涉及空气压缩设备技术领域，特别是一种密封效果好的压缩机及燃料电池空压机。

背景技术：

在工作过程中，空压机借助叶轮对空气进行做工，在空气压缩过程中预防不必要的泄露必不可少，而空压机内部密封是应用较为广泛的一种手段。目前的空压机中，利用径向密封结构的零件来实现轴系上各区域间的密封是一种比较常见的手段，并且基本都是梳齿均匀排列分布的径向密封结构，但是对于燃料电池空压机而言，由于重量及轴向尺寸结构限制，其轴系并不能给出足够的轴向空间用于梳齿分布，使得无法满足泄流量的要求，从而限制燃料电池空压机效率及性能的提升。

技术实现要素：

为了解决现有技术中燃料电池空压机的轴系梳齿无法满足泄漏量要求而造成效率及性能无法提升的技术问题，而提供一种增加径向密封并消弱气流压力的密封效果好的压缩机及燃料电池空压机。

一种压缩机，包括主轴、叶轮和扩压器，所述叶轮和所述扩压器均设置于所述主轴上，所述叶轮与所述扩压器之间形成有第一过气间隙，所述扩压器与所述主轴之间形成有第二过气间隙，所述第一过气间隙和所述第二过气间隙连通形成过气通道，所述第一过气间隙处和所述第二过气间隙处均设置有梳齿密封结构。

所述梳齿密封结构包括并列设置的多个梳齿，所有所述梳齿的齿深沿所述过气通道的高压侧至所述过气通道的低压侧的方向逐渐减小。

所述梳齿的截面为直角梯形，所述直角梯形的上底处于所述梳齿的底部，且所述直角梯形的斜边朝向所述过气通道的高压侧。

所述直角梯形的底角的角度范围为45°至80°。

所述梳齿密封结构包括第一梳齿密封结构和第二梳齿密封结构，所述扩压器的第一端面与所述叶轮之间形成所述第一过气间隙，所述扩压器的内表面与所述主轴的周侧面之间形成所述第二过气间隙，所述第一梳齿密封结构设置于所述第一端面上，且所述第一梳齿密封结构中的所有所述梳齿的齿深沿远离所述主轴的方向逐渐增加，所述第二梳齿密封结构设置于所述内表面上，所述第二梳齿密封结构中的所有所述梳齿的齿深沿远离所述叶轮的方向逐渐减小。

所述第一梳齿密封结构到所述叶轮的边沿处的尺寸大于或等于5mm。

相邻两个所述梳齿的齿深的尺寸差值的范围为0.1-0.4mm。

相邻两个所述梳齿之间的间距范围为0.4mm至1.2mm。

所述梳齿的数量为至少6个。

所述第一梳齿密封结构朝向所述叶轮的端面与所述叶轮朝向所述扩压器的端面相匹配。

一种燃料电池空压机，包括上述的压缩机。

本发明提供的密封效果好的压缩机及燃料电池空压机，在扩压器与叶轮之间设置了梳齿密封结构，实现双重密封效果，克服了现有技术中轴系上尺寸不足的问题，梳齿设计为截面渐变减小梳齿，从而增加气流通流面积突变使流速停滞效果更加明显，以充分发挥降低空压机泄露损失的效果，并且将梳齿的截面设置成直角梯形，利用斜边的倾斜角度以消弱来向的气流压力，而尽量平衡梳齿两侧压力差，从而进一步降低气体从过气通道中泄露的可能性，从而满足燃料电池空压机的泄漏量需求。

附图说明

图1为本发明提供的密封效果好的压缩机及燃料电池空压机的实施例的压缩机的结构示意图；

图中：

1、主轴；2、叶轮；3、扩压器；11、第一过气间隙；12、第二过气间隙；4、第一梳齿密封结构；5、第二梳齿密封结构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明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用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的压缩机，包括主轴1、叶轮2和扩压器3，所述叶轮2和所述扩压器3均设置于所述主轴1上，所述叶轮2与所述扩压器3之间形成有第一过气间隙11，所述扩压器3与所述主轴1之间形成有第二过气间隙12，所述第一过气间隙11和所述第二过气间隙12连通形成过气通道，所述第一过气间隙11处和所述第二过气间隙12处均设置有梳齿密封结构，第一过气间隙11和第二过气间隙12均构成压缩机的气体泄露位置，并最终连通形成一条气体泄露的过气通道，现有的压缩机仅仅在主轴1与扩压器3之间设置梳齿密封结构，也即仅仅在第二过气间隙12处设置有梳齿密封结构，存在密封效果低的问题，而本申请为了增加密封效果，在叶轮2与扩压器3之间额外设置了梳齿密封结构，也即在第一过气间隙11处也设置了梳齿密封结构，利用两个梳齿密封结构实现对过气通道的两重密封，增加了密封效果，同时克服了现有技术中轴向(主轴1与扩压器3之间)的尺寸不满足梳齿结构安装而造成压缩机效率无法提升的问题。

所述梳齿密封结构包括并列设置的多个梳齿，所有所述梳齿的齿深沿所述过气通道的高压侧至所述过气通道的低压侧的方向逐渐减小，过气通道的第一端与叶轮2的压缩腔连通，第二端与压缩机的外部连通，因为压缩腔内的压力远远大于压缩机的外部压力，所以第一端为过气通道的高压侧，第二端为过气通道的低压侧，通过固定的梳齿密封部件与对应结构之间的间隙配合，气流从高压侧通过间隙向低压侧流动，当气流流经梳齿时气流产生回旋，起到节流的作用，流经多个梳齿经过多次节流后，压力逐渐下降而最终趋于背压，从而梳齿密封能够有效防止由于空压机内部所存在的压力差所致的泄露。

所述梳齿的截面为直角梯形，所述直角梯形的上底处于所述梳齿的底部，且所述直角梯形的斜边朝向所述过气通道的高压侧，也即直角梯形的底角为直角的一侧朝向过气通道的第二端，而底角为锐角的一侧朝向过气通道的第一端，从而利用斜边的斜率以消弱来向的气流压力，而尽量平衡梳齿两侧压力差，从而进一步增加密封效果。

所述直角梯形的底角的角度范围为45°至80°。

所述梳齿密封结构包括第一梳齿密封结构4和第二梳齿密封结构5，所述扩压器3的第一端面与所述叶轮2之间形成所述第一过气间隙11，所述扩压器3的内表面与所述主轴1的周侧面之间形成所述第二过气间隙12，所述第一梳齿密封结构4设置于所述第一端面上，且所述第一梳齿密封结构4中的所有所述梳齿的齿深沿远离所述主轴1的方向逐渐增加，所述第二梳齿密封结构5设置于所述内表面上，所述第二梳齿密封结构5中的所有所述梳齿的齿深沿远离所述叶轮2的方向逐渐减小，利用第一梳齿结构对第一过气间隙11进行一重密封，而利用第二梳齿结构对第二过气间隙12进行二重密封，达到双重密封的效果。

所述第一梳齿密封结构4到所述叶轮2的边沿处的尺寸大于或等于5mm，避免梳齿与叶轮2的边沿之间产生干涉而影响叶轮2的结构强度。

相邻两个所述梳齿的齿深的尺寸差值的范围为0.1-0.4mm，也即沿过气通道的高压侧至低压侧的方向，梳齿的齿深逐渐减小，从而增加气流通流面积突变使流速停滞效果更加明显，以充分发挥降低空压机泄露损失的效果。

相邻两个所述梳齿之间的间距范围为0.4mm至1.2mm。

所述梳齿的数量为至少6个，。

所述第一梳齿密封结构4朝向所述叶轮2的端面与所述叶轮2朝向所述扩压器3的端面相匹配，也即第一梳齿密封结构4的端面是随着叶轮2的对应表面(背压面)的形状进行调整的，当叶轮2的背压面为平面时，第一梳齿密封结构4的端面也为平面，而当叶轮2的背压面为弧面或者不规则面时，第一梳齿密封结构4的端面也为弧面或者不规则面，换句话说，保证第一梳齿密封结构4的端面与叶轮2的背压面之间的间距大小相等。

一种燃料电池空压机，包括上述的压缩机，采用两个梳齿密封结构，有效的克服了现有技术中燃料电池空压机的轴系尺寸不足以设置足够多的梳齿进行密封的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。