燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构的制作方法

本实用新型涉及一种密封结构，尤其是涉及一种燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构。

背景技术：

随着石油等不可再生能源供应的日益紧张，庞大的传统汽油车对资源的消耗将是全世界不得不面对的危机，发展清洁能源将刻不容缓。

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，排出的废弃物为水，氧气可以用空气替代，只需要一个空气压缩机，而氢气可以利用风力发电来电解水，中国的风力发电目前利用率约只有30％，剩下的部分均因电压等技术问题无法并入电网，这个部分的电力就可用来电解制氢，还有一部分的氢气来源可以利用传统化工附属产物氢气。

目前国际社会均在加快发展燃料电池汽车的产业，视燃料电池汽车为汽车的终极形态。

燃料电池在氢气与氧气反应完后，需要使用氢气循环泵将部分氢气循环利用，并将反应产生的附属产物水带出电堆，而目前国内外的燃料电池汽车用氢气循环泵都存在齿轮油泄漏到循环气体中的技术难题；在氢气循环泵运行时由于旋转油封的作用可防止齿轮油泄漏到循环气体中，而当氢气循环泵停止运行后，旋转油封不再发挥作用，氢气循环泵中将会出现油泄漏的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷与不足，提供一种在燃料电池用氢气循环泵停止运行的情况下，所述泵内油腔的油也不会泄漏进氢气腔造成氢气循环污染的停车密封结构本实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，氢气循环泵包括有相邻设置的氢气腔和油腔，所述氢气腔与所述油腔之间形成有间隔腔壁，所述氢气循环泵齿轮轴穿过所述间隔腔壁伸进所述油腔内；

所述燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构包括：

密封座，所述密封座套设在所述氢气循环泵齿轮轴上并固定在所述间隔腔壁上，所述氢气循环泵齿轮轴相对密封座而转动；

弹性密封环，所述弹性密封环固定套设于所述齿轮轴上且与所述密封座配合设置，所述弹性密封环侧面抵靠在所述氢气循环泵齿轮轴的轴壁突出部；

在氢气循环泵运行时，所述氢气腔产生气体形成高压气体，压迫所述弹性密封环与所述密封座之间形成间隙，所述高压气体通过所述间隙流向所述油腔；在氢气循环泵停止运行时，所述弹性密封环回弹，所述间隙消失，此时所述氢气腔为常压，所述油腔为高压，所述弹性密封环在所述油腔的高压下被压紧在所述密封座上。

一些实例中，所述弹性密封环为橡胶材料。

一些实例中，所述弹性密封环、密封座截面为阶梯状

一些实例中，所述弹性密封环内圈宽度大于外圈，所述密封座外圈宽度大于内圈。

一些实例中，所述弹性密封环的截面呈T型。

一些实例中，所述弹性密封环的阶梯拐角处设有开槽。

一些实例中，所述氢气循环泵齿轮轴局部轴径增大形成所述轴壁突出部。

一些实例中，所述氢气腔与所述油腔之间设有用于在所述氢气循环泵运行时起密封作用的旋转油封，所述旋转油封套设在所述氢气循环泵齿轮轴上。

一些实例中，所述间隔腔壁上设有环槽，所述密封座设于所述环槽内。本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，在氢气循环泵运行阶段利用旋转油封实现密封效果，利用氢气循环泵运行时产生的气体，在所述氢气腔形成高压，随后借助所述弹性密封环的弹性，使高压气体压迫所述弹性密封环并令其变形形成间隙，所述间隙与，齿轮轴和氢气腔的接触面、齿轮轴与密封座的接触面、齿轮轴与油腔的接触面形成一条高压气体在所述油腔与所述氢气腔之间泄露的通道；而当氢气循环泵停止后，所述氢气腔不再产生高压气体，所述弹性密封环回弹，所述间隙消失，所述通道也关闭，由此达到停车密封目的。更佳的，此时所述油腔侧的压力高于所述氢气腔，压力差将所述弹性密封环牢牢压紧在所述密封座上，更加加强了密封效果。本实用新型的密封效果好，无泄漏，且结构原理简单，易于实现。

2、本实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，所述弹性密封环采用橡胶材料，在满足密封效果的同时满足经济性。

3、实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，所述弹性密封环的截面为阶梯状，利用液体流动通过曲折通道时产生的节流效应，为油液的泄漏造成阻力，进一步保证了密封的可靠性，减小了泄露的可能。

4、实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，由于所述弹性密封环套设于齿轮轴上，将其设置为内圈宽度大于外圈宽度，密封件外圈宽度大于内圈宽度，在氢气循环泵运行阶段齿轮轴高速转动时所述弹性密封环在齿轮轴上的稳定性。

5、实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，在氢气循环泵运行阶段，齿轮轴高速转动，所述弹性密封环的阶梯拐角处设置开槽，可使所述弹性密封环的相邻两环之间直角处的形变更为容易，在所述高压气体压迫所述弹性密封环时能较大程度的挤压所述弹性密封环使其产生较大的间隙供气体流通；增加所述氢气腔内的高压气体流入所述油腔的效率。

6、本实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，所述氢气循环泵齿轮轴局部轴径增大形成所述轴壁突出部，所述弹性密封环一侧抵靠在所述轴壁突出部上，固定位置，使所述弹性密封环的另一侧在被所述高压气体压迫时，形变是轴向的而不是倾斜的，若所述弹性密封环的形变为倾斜状，则所述间隙在靠近齿轮轴部分将十分窄小，不利于气体的流通。

7、本实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，所述氢气腔与所述油腔之间设有用于在所述氢气循环泵运行时起密封作用的旋转油封，所述旋转油封套设在所述氢气循环泵齿轮轴上，在氢气循环泵运行阶段，所述旋转油封阻止油液泄漏进入所述氢气腔；当氢气循环泵停止运行时，所述旋转油封作用消失，则由弹性密封环利用所述油腔与所述氢气腔之间的压强差达到气密封的目的，由此过程，不论在循环泵运行阶段还是停止阶段，所述油腔内的油液都不会泄漏到所述氢气腔内，保证氢气循环泵的运行质量。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本实用新型的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本实用新型的氢气循环泵的剖面图。

图2为本实用新型的停车密封结构的剖面图。

具体实施方式

参见示出本实用新型实施例的附图，下文将更详细地描述本实用新型。然而，本实用新型可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本实用新型的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

如附图1和附图2，本实用新型提供了一种燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，氢气循环泵包括有相邻设置的氢气腔5和油腔6，氢气腔5与油腔6之间形成有间隔腔壁，氢气循环泵齿轮轴9穿过间隔腔壁伸进油腔6内。现有技术中，由于齿轮轴9同时穿过并连接氢气腔5和油腔6，在氢气循环泵运行时由于旋转油封7的作用可防止油液泄露进氢气腔5，而当氢气循环泵停止运行后，旋转油封7不再发挥作用，齿轮油将不可避免的会从油腔6或是轴环面上通过轴环面泄露到氢气腔5中，使循环氢气中出现油质，这将大大降低氢气循环泵使用的效率和寿命。

本实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构包括有套设在氢气循环泵齿轮轴9上并固定在间隔腔壁上的密封座2，氢气循环泵齿轮轴9与密封座2之间存在微小间隙，氢气循环泵齿轮轴9 可相对密封座而转动；还包括有固定套设于齿轮轴9上且与密封座2 配合设置的弹性密封环1。

在氢气循环泵运行时，旋转油封随着齿轮轴9高速运转实现油密封，同时，氢气腔5产生高压气体，在氢气腔5形成高压，弹性密封 1环远离氢气腔5一侧抵靠在氢气循环泵齿轮轴9的轴壁突出部8，另一侧受高压气体的压迫而产生挤压变形，在弹性密封环1与密封座 2之间形成形变间隙3，间隙3与，齿轮轴9和氢气腔5的接触面、齿轮轴9与密封座2的接触面、齿轮轴9与油腔6的接触面形成一条高压气体在油腔5与氢气腔6之间泄露的通道，高压气体通过通道流向油腔6；在氢气循环泵停止运行时，氢气腔5不再产生气体，弹性密封环1回弹，重新与密封座2贴合，通道关闭，油液将无法通过齿轮轴9从油腔6泄露到氢气腔5中，由此达到停车密封的目的，即使在没有旋转油封7发挥作用的停车阶段，氢气循环泵内也能保持良好的密封性，保证了循环氢气的纯净度。在进一步的，氢气腔5与油腔 6的气体流动停止，且此时氢气腔5压力远小于已在氢气循环泵运行阶段累计从氢气腔5流入气体的油腔6的压力，由此换做油腔6的高压气体压迫弹性密封环1，将弹性密封件1牢牢压紧在密封座2上，进一步加强了停车密封效果，达到零泄漏的密封目的。

本实用新型提供的燃料电池汽车用氢气循环泵密封结构，随着氢气循环泵的运行全过程自发进行，运行阶段由旋转油封7实现密封，停车阶段由弹性密封环1实现密封，由此达到任意时段氢气循环泵的零泄漏密封，无需借助复杂工艺或结构，环保，经济，可操作性强，易于维护保养，实用性强。

齿轮轴9在本实施例中，弹性密封环1为橡胶材料，在满足回弹效果的同时，成本低廉，经济性和实用性好。在其他实施例中，也可采用其他弹性件实现回弹效果。

在本实施例中，弹性密封环1的侧面为阶梯状，在氢气循环泵运行阶段，气体通过弹性密封环1与密封座2接触面之间的间隙3流入油腔6，而当氢气循环泵停止运行后，间隙3关闭，为了进一步加强密封性能，将弹性密封环1的侧面设置为阶梯状，相应的配合设置密封座2侧面同样为阶梯状，由此使得整个间隙3通道为阶梯状，由于流体在流经弯角处时会因流动阻力而产生节流效应，阶梯状间隙3通道将更加保证了弹性密封环1的密封作用。

在本实施例中，内圈宽度大于外圈宽度，密封件配套设置成外圈宽度大于内圈宽度，由于弹性密封环1套设于齿轮轴9上，当循环泵运行时，齿轮轴9高速运转，弹性密封环1靠近轴壁的接触面大，可保证弹性密封环1在齿轮轴9上的稳定性。

在本实施例中，弹性密封环1的截面呈T型，结构工艺简单，也能达到预期效果。

在本实施例中，在氢气循环泵运行阶段，氢气腔5内产生的高压气体挤压并流过弹性密封环1，在弹性密封环1的阶梯拐角处设置开槽4，可使弹性密封环1的相邻两环之间直角处的形变更为容易，在高压气体压迫弹性密封环1时能较大程度的挤压弹性密封环1使其产生较大的间隙3供气体流通；增加氢气腔5内的高压气体流入油腔6 的效率。

在本实施例中，氢气循环泵齿轮轴9局部轴径增大形成轴壁突出部8，弹性密封环1一侧与密封座2接触贴合，另一侧抵靠在轴壁突出部8上，当氢气腔5内的高压气体压迫弹性密封环1时，轴壁突出部8可为弹性密封环1的变形提供一个稳定的支撑，使其变形趋于径向而不是偏斜状，使间隙3空间更加通畅，有利于气体的流通。在其他实施例中，轴壁突出部8可由定位结构代替，如定位销。此结构可由实际工作情况作相应变换替代。

在本实施例中，氢气腔5与油腔6之间设有用于在氢气循环泵运行时起密封作用的旋转油封7，旋转油封7套设在氢气循环泵齿轮轴 9上，在氢气循环泵运行阶段，旋转油封7阻止油液泄漏进入氢气腔 5；当氢气循环泵停止运行时，旋转油封7作用消失，则由弹性密封环1利用油腔6与氢气腔5之间的压强差达到气密封的目的，由此过程，不论在循环泵运行阶段还是停止阶段，油腔6内的油液都不会泄漏到氢气腔5内，保证氢气循环泵的运行质量。

在本实施例中，间隔腔壁上设有环槽，密封座2、弹性密封环1 设于环槽内，形成氢气腔5与油腔6之间的轴密封结构。

因本技术领域的技术人员应理解，本实用新型可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本实用新型的实施案例，应理解本实用新型不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本实用新型的精神和范围之内作出变化和修改。