一种应用于氢燃料电池的离心式氢气循环泵的制作方法

1.本实用新型涉及一种应用于氢燃料电池的离心式氢气循环泵，属于氢气循环泵技术领域。


背景技术：

2.氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。在氢燃料电池中需要对氢气进行循环，在燃料电池大功率运行时，需要的氢气循环量很大，常规氢气循环泵的氢气循环量很低，无法满足氢燃料电池大功率运行的需求。另外，氢燃料电池要求所供应的氢气清洁无油，同时考虑输送介质易燃易爆的特点，对供应系统防泄漏及可靠性也有很高要求。
3.市面上常规的氢气循环泵为罗茨结构循环泵，罗茨结构循环泵存在体积大、重量大、噪音大、漏油等问题；传统的离心式循环泵对转速要求高，成本高；氢燃料电池中，循环泵停止再运行时流阻大，只能并联到系统中，系统成本高、控制难度大。因此设计一种应用于氢燃料电池的离心式氢气循环泵既能满足氢气大流量需求，又能满足安全要求具有重要的应用价值。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种应用于氢燃料电池的离心式氢气循环泵，所述的氢气循环泵采用离心漩涡式结构，叶轮可采用开式或闭式，结构简单、可靠性好，体积小、重量轻，有效提高氢燃料电池系统的功率密度；电机定、转子采取灌封处理，在氢气进入电机内部起到防护作用；氢气循环泵外壳整体密封，避免氢气泄露；而且泵内部没有润滑油，从根本上避免漏油造成电堆失效的情况发生。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种应用于氢燃料电池的离心式氢气循环泵，所述的氢气循环泵包括电机外壳、转轴、泵壳和叶轮，所述电机外壳与所述泵壳之间密封固定安装，所述电机外壳内部与所述泵壳之间构成电机内腔，所述泵壳内部设有泵内腔，所述转轴位于所述电机内腔和所述泵内腔的内部，所述转轴的中部穿过所述泵壳上端，所述转轴的上端与所述电机外壳上端转动连接，所述转轴的中部与所述泵壳转动连接；
6.所述电机内腔设有灌封定子和灌封转子，所述灌封定子固定安装于所述电机内腔的内壁，所述灌封转子固定安装于所述转轴上，所述灌封转子位于所述灌封定子的内部；
7.所述泵壳上设有进气口和出气口，所述泵内腔设有叶轮，所述叶轮与所述转轴固定连接，所述泵内腔的内部设有加速流道，所述进气口和出气口均与所述加速流道相通。
8.本实用新型的有益效果是：所述氢气循环泵运行时，氢气从进气口进入，通过叶轮的加速作用，氢气再加速流道内部加速后，从出气口流出，实现氢气的循环，所述氢气循环泵可以实现大流量的循环，从而可以适用于氢燃料电池不同功率运行的需求，所述氢气循
环泵适用于各种规格氢燃料电池系统的氢气循环系统；所述氢气循环泵采用离心漩涡式结构，叶轮可采用开式或闭式，结构简单、可靠性好，体积小、重量轻，噪音少，有效提高氢燃料电池系统的功率密度；泵内腔里没有润滑油，从根本上避免漏油造成电堆失效的情况发生；加速流道通过进气口和出气口串联到氢燃料电池系统里，电机部运行时，气体通过加速流道通过所述氢气循环泵，泵停止再运行时流阻小，有效降低整个氢燃料电池系统成本及控制难度；另外，电机外壳与泵壳之间密封固定安装，灌封转子和灌封定子均进行了灌封处理，可以有效避免氢气泄露，提高安全性。
9.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
10.进一步的，所述氢气循环泵包括控制器，所述控制器包括控制器外壳和控制器主板，所述控制器外壳与所述电机外壳密封固定安装，所述控制器外壳内部安装所述控制器主板，所述控制器外壳上设有控制器插座，所述控制器插座与所述控制器外壳之间密封处理。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：控制器的设置，便于实现对氢气循环泵运行情况的控制，使用更加便利；另外控制器外壳与电机外壳密封固定安装，控制器插座与所述控制器外壳之间密封处理，可以有效避免氢气泄露，避免安全隐患。
12.进一步的，所述控制器外壳与所述电机外壳通过螺栓固定连接，所述控制器外壳与所述电机外壳之间安装有密封o型圈。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：通过螺栓实现控制器外壳与电机外壳之间的固定安装，通过密封o型圈实现控制器外壳与电机外壳之间的密封，结构简单，安装方便，成本低，而且可以有效避免氢气泄露，提高安全性。
14.进一步的，所述泵壳包括上泵壳和下泵壳，所述上泵壳与所述下泵壳之间构成泵内腔，所述上泵壳的上端与所述电机外壳通过螺栓固定连接，所述上泵壳与所述电机外壳之间安装有密封o型圈；所述上泵壳的下端与所述下泵壳通过螺栓固定连接，所述上泵壳与所述下泵壳之间安装有密封o型圈，所述转轴的中部与所述上泵壳转动连接。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：泵壳采用上泵壳和下泵壳的分体设置，便于叶轮的安装与检修，使用方便；氢气时易爆易燃气体，密封o型圈的设置，可以避免氢气从所述氢气循环泵泄露出来，避免产生安全隐患。
16.进一步的，所述转轴的上端与所述电机外壳通过上轴承转动连接，所述转轴的中部与所述上泵壳通过下轴承转动连接，所述泵内腔内设有密封机构，所述密封机构为油封或气封，所述密封机构位于所述下轴承与叶轮之间。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：密封机构的设置，可以避免润滑油进入泵内腔里，泵内部没有润滑油，可以从根本上避免漏油造成电堆失效的情况发生。
18.进一步的，所述上泵壳上设有上壳体流道，所述下泵壳上设有下壳体流道，所述上壳体流道与所述下壳体流道构成加速流道。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：加速流道的设置，便于对气体进行加速，另外，氢气循环泵不运行时，气体可以通过加速流道通过氢气循环泵，流阻小。
20.进一步的，所述叶轮与所述转轴通过锁紧螺母固定连接，所述叶轮与所述锁紧螺母之间安装有止动垫片，所述锁紧螺母为反丝螺母。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：止动垫片的设置，可以避免叶轮与转轴之间
发生相对运动，使转轴可以更好的带动叶轮转动，另外锁紧螺母采用反丝螺母，可以避免转轴转动时，导致叶轮松动。
22.进一步的，所述叶轮的上下表面及侧面均设有翅片。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：所述氢气循环泵运行时，转轴带动叶轮转动，叶轮上下表面及侧面均有翅片，翅片带动气体运动，起到提高流体流速的作用。
24.进一步的，所述电机外壳上设有若干散热片。
25.采用上述进一步方案的有益效果是：散热片的设置便于电机的散热，而且结构简单，使用方便。
26.进一步的，所述电机外壳为pps材质，所述泵壳为pps材质。
27.采用上述进一步方案的有益效果是：pps材质耐高温，耐腐蚀，具有优越的机械性能，化学稳定性好，在长期工作负荷和热负荷的作用下可以保持高的力学性能和尺寸稳定性，应用在氢燃料电池中可以有更长的使用寿命。
附图说明
28.图1为实施例中所述氢气循环泵的内部结构示意图；
29.图2为实施例中所述叶轮的结构示意图；
30.图中，1电机外壳，2转轴，3叶轮，4电机内腔，5泵内腔，6灌封定子，7灌封转子，8进气口，9出气口，10控制器外壳，11控制器主板，12控制器插座，13密封o型圈，14上泵壳，15下泵壳，16上轴承，17下轴承，18密封机构，19上壳体流道，20下壳体流道，21锁紧螺母，22止动垫片，23翅片，24散热片。
具体实施方式
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。
33.如图1-2所示，一种应用于氢燃料电池的离心式氢气循环泵，所述的氢气循环泵包括电机外壳1、转轴2、泵壳和叶轮3，所述电机外壳1与所述泵壳之间密封固定安装，所述电机外壳1内部与所述泵壳之间构成电机内腔4，所述泵壳内部设有泵内腔5，所述转轴2位于所述电机内腔4和所述泵内腔5的内部，所述转轴2的中部穿过所述泵壳上端，所述转轴2的上端与所述电机外壳1上端转动连接，所述转轴2的中部与所述泵壳转动连接；
34.所述电机内腔4设有灌封定子6和灌封转子7，所述灌封定子6固定安装于所述电机内腔4的内壁，所述灌封转子7固定安装于所述转轴2上，所述灌封转子7位于所述灌封定子6的内部；
35.所述泵壳上设有进气口8和出气口9，所述泵内腔5设有叶轮3，所述叶轮3与所述转
轴2固定连接，所述泵内腔5的内部设有加速流道，所述进气口8和出气口9均与所述加速流道相通。
36.具体的，所述氢气循环泵包括控制器，所述控制器包括控制器外壳10和控制器主板11，所述控制器外壳10与所述电机外壳1密封固定安装，所述控制器外壳10内部安装所述控制器主板11，所述控制器外壳10上设有控制器插座12，所述控制器插座12与所述控制器外壳10之间密封处理。
37.具体的，所述控制器外壳10与所述电机外壳1通过螺栓固定连接，所述控制器外壳10与所述电机外壳1之间安装有密封o型圈13。
38.具体的，所述泵壳包括上泵壳14和下泵壳15，所述上泵壳14与所述下泵壳15之间构成泵内腔5，所述上泵壳14的上端与所述电机外壳1通过螺栓固定连接，所述上泵壳14与所述电机外壳1之间安装有密封o型圈13；所述上泵壳14的下端与所述下泵壳15通过螺栓固定连接，所述上泵壳14与所述下泵壳15之间安装有密封o型圈13，所述转轴2的中部与所述上泵壳14转动连接。
39.具体的，所述转轴2的上端与所述电机外壳1通过上轴承16转动连接，所述转轴2的中部与所述上泵壳14通过下轴承17转动连接，所述泵内腔5内设有密封机构18，所述密封机构18为油封或气封，所述密封机构18位于所述下轴承17与叶轮3之间。
40.具体的，所述上泵壳14上设有上壳体流道19，所述下泵壳15上设有下壳体流道20，所述上壳体流道19与所述下壳体流道20构成加速流道。
41.具体的，所述叶轮3与所述转轴2通过锁紧螺母21固定连接，所述叶轮3与所述锁紧螺母21之间安装有止动垫片22，所述锁紧螺母21为反丝螺母。
42.具体的，所述叶轮3的上下表面及侧面均设有翅片23，如图2所示。
43.具体的，所述电机外壳1上设有若干散热片24，便于电机的散热。
44.具体的，所述电机外壳1为pps材质，所述泵壳为pps材质，所述控制器外壳10为pps材质。
45.工作原理：
46.所述氢气循环泵组装时，先将叶轮3安装在转轴2上，安装止动垫片22后，使用锁紧螺母21固定；然后将下泵壳15和上泵壳14使用螺栓固定，下泵壳15和上泵壳14之间使用密封o型圈13进行密封；电机的灌封定子6和灌封转子7均采用灌封处理，控制器外壳10和电机外壳1、控制器插座12和控制器外壳10之间进行密封处理防止泄露；电机外壳1与电机后盖使用螺栓固定(电机后盖为常规结构，图中未示意)，密封o型圈13密封，氢气循环泵整体密封，防止氢气泄漏。
47.所述氢气循环泵适用于各种规格氢燃料电池系统的氢气循环系统，所述氢气循环泵运行工作时，控制器控制灌封转子7和转轴2转动，转轴2带动叶轮3转动，氢气从进气口8进入泵内腔5，叶轮3上下表面及侧面均有翅片23，翅片23带动气体运动，起到提高流体流速的作用，氢气在加速流道内部加速后，从出气口9流出。当氢气循环泵不运行时，气体通过加速流道通过所述的氢气循环泵，流阻小，整个氢气循环泵可以串联在氢燃料电池系统的氢气循环系统中，有效降低系统成本及控制难度。
48.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
49.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。