本發(fā)明燃料電池動力系統(tǒng)技術領域，特別是一種離心式氫氣循環(huán)泵。

背景技術：

作為真正意義上"零排放"的清潔能源，氫燃料電池在汽車上的應用正在飛速發(fā)展。氫燃料電池是通過電化學反應，而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲能(蓄電池)的方式。燃燒會釋放像cox、nox、sox氣體和粉塵等污染物。而氫燃料電池只會產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風能發(fā)電等)，整個循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質排放的過程。氫燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55db。這使得氫燃料電池適合室內(nèi)安裝，或是安裝于室外對噪聲有限制的地方。即氫燃料電池具有無污染，無噪音，高效率的優(yōu)勢。

氫燃料電池的運作原理是氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣(或空氣)則由陰極進入燃料電池。經(jīng)由催化劑的作用，使得陽極的氫分子分解成兩個質子(proton)與兩個電子(electron)，其中質子被氧“吸引”到薄膜的另一邊，電子則經(jīng)由外電路形成電流后，到達陰極。燃料電池反應后會有一部分氫氣未發(fā)生轉化，這種易燃易爆氣體排放到空氣中既是對能源的浪費，也大大降低了氫燃料電池系統(tǒng)的能量轉化效率。隨著新能源汽車氫燃料電池系統(tǒng)的發(fā)展，燃料電池車能量轉化效率要求越來越高，對電池反應后排放的氫氣的循環(huán)再利用變得至關重要。所以氫氣循環(huán)泵是氫燃料電池必不可少的一部分。

2006年oguraindustrialcorp.(小倉工業(yè)集團)與加拿大巴拉德(ballard)動力公司合作開發(fā)氫氣循環(huán)泵，原型是基于其原有空壓機tx系列產(chǎn)品。tx系列空壓機是羅茨式壓縮機，以直流無刷電機為驅動馬達。oguraindustrialcorp.研發(fā)的氫氣循環(huán)泵已成功應用于ballard研制的客車上。為了防止鋁質外殼及鋼質轉子在水汽+氫氣環(huán)境中腐蝕，其轉子及外殼均用涂層保護。豐田公司的氫氣循環(huán)泵是在其mirai燃料電池汽車空壓機的基礎上設計的。其壓縮機型式也是羅茨式，所采用的防氫腐蝕的方式及密封形式與oguraindustrialcorp.類似。雖然羅茨氫氣循環(huán)泵成本低、可靠性高，但由于結構限制，其能量效率低，特別是在高排放壓力比下，噪聲大，在大功率大流量的情況下尤為嚴重，難以滿足整車的噪聲要求。此外，羅茨式氫氣循環(huán)泵的軸承多為油潤滑，對密封要求比較高，存在油污染的可能性。

美國airsquared的主要產(chǎn)品是渦旋式空氣壓縮機，并以此為基礎研制出了渦旋式氫氣循環(huán)泵，用以取代膜片式氫氣循環(huán)泵(膜片式氫氣循環(huán)泵流量小，不適合于小壓比大流量工況，且隔膜壽命低，只能在無油條件下使用)。其設計也是采用直流無刷電機，表面涂層防止氫蝕。但缺點是流量較小，并且同等流量的情況下，其重量非常大。同時，徑向間隙和軸向間隙過小也是渦旋式氫氣循環(huán)泵需要考慮的問題；研究結果表明，軸向間隙和徑向間隙對渦旋式氫泵性能的影響非常大。旋轉速度和壓力比對渦旋式氫泵也有很大影響，遠遠超過相同條件下的其他形式的氫氣循環(huán)泵。

德國普旭(busch)公司以生產(chǎn)爪式壓縮機及真空泵著稱，并在此基礎上研制出了爪式小流量氫氣循環(huán)泵，其驅動為高速直流無刷電機，轉子表面及壓縮機外殼采用涂層保護，已經(jīng)應用于多種氫燃料電池汽車上，具有可靠性高、結構緊湊的優(yōu)點，但需要設計更好的爪形泵齒形以平衡壓縮比和性能；其缺點是由于其在無油條件下采用了間隙密封的原理，因此密封性差；此外，爪式增壓泵的噪音和振動也是需要解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種離心式氫氣循環(huán)泵，針對復雜多相介質環(huán)境下工質濕度和溫度變化范圍較大的特點，采用參數(shù)化設計及優(yōu)化方法，結合流動控制手段進行高效寬喘振裕度的離心壓縮氫氣循環(huán)泵設計，特別是使用軸承鋼套承載陶瓷軸承，并在軸承鋼套與所述轉接座之間設置若干o型密封圈，不僅有效實現(xiàn)密封，還解決轉子不平衡導致的振動和轉子部件內(nèi)的氣流非定常流動帶來的高、低頻激振。

本發(fā)明技術方案如下：

一種離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，包括蝸殼、葉輪、轉接座、泵殼，以及設于所述泵殼內(nèi)部的電機定子和電機轉子；所述蝸殼包括在其中心位置設置的軸向進氣口和在其周向設置的切向排氣管，所述葉輪在所述轉子轉軸的帶動下將所述軸向進氣口處的氣體加速并增壓后從所述切向排氣管排出；所述轉接座靠近所述蝸殼的一端依次設有葉輪容置孔和軸承鋼套容置孔，所述葉輪設于所述葉輪容置孔內(nèi)，所述葉輪和轉軸通過所述軸承鋼套容置孔內(nèi)的陶瓷軸承及軸承鋼套浮動懸接于所述轉接座，所述葉輪容置孔的底部與所述葉輪的底板之間存在軸向間隙，所述軸承鋼套固定于所述轉接座，且所述軸承鋼套的頂端與所述葉輪容置孔的底部相平；所述軸承鋼套與所述轉接座之間設有若干o型密封圈。

作為優(yōu)選，所述葉輪包括葉片、葉片承載盤和密封盤，所述葉片圍繞所述葉輪的旋轉軸線均勻布置于所述葉片承載盤朝向所述軸向進氣口的一端，所述葉片為扁片狀，其頂部由平滑曲面過渡連接組成，所述蝸殼內(nèi)部與所述葉輪葉片的葉頂輪廓線相匹配之配合面由三段圓弧依次平滑過渡連接組成；且所述蝸殼的配合面與所述葉輪葉片的葉頂輪廓線之間存在間隙。

作為優(yōu)選，所述蝸殼至少在與所述蝸殼的配合面相對的外表面處貼附有除冰加熱裝置，所述除冰加熱裝置包括伴熱帶或加熱圈或貼片式加熱電阻，可貼附于蝸殼外部或埋附于蝸殼壁中；也可在蝸殼壁中設置水道，利用車輛發(fā)動機循環(huán)冷卻水對蝸殼進行加熱；所述除冰加熱裝置的啟閉通過循環(huán)泵控制器接收到的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)進行控制。

作為優(yōu)選，所述葉輪容置孔的底部與所述密封盤的底面之間至少存在0.5mm的軸向間隙。

作為優(yōu)選，所述密封盤同軸布置于所述葉片承載盤遠離所述葉片的一端；所述密封盤的周向表面設有密封齒，所述密封齒與所述轉接座間隙配合形成齒形密封；所述密封齒包括三角形密封齒或鋸齒形密封齒或梯形密封齒；所述密封齒的齒數(shù)包括5-10個，和/或所述密封齒的齒頂部與所述轉接座之間的間隙為0.3mm-0.5mm。

作為優(yōu)選，所述蝸殼和所述轉接座的內(nèi)表面，以及所述葉輪和所述轉軸的外表面均涂覆有防氫蝕涂層；所述葉輪在轉軸的帶動下旋轉，所述葉輪的軸心位置設有軸孔，所述轉軸在所述軸孔固定并定位；所述軸孔包括設于所述葉片承載盤所在側的第一光孔和設于所述密封盤所在側且內(nèi)徑大于所述第一光孔的定位光孔，所述轉軸的自由端設有螺紋部和定位盤；所述螺紋部旋出所述軸孔，在所述葉片側與雙螺母結構旋合緊固后，所述定位盤剛好在所述定位光孔定位；所述定位盤通過至少兩個中心對稱設置的定位銷固定在所述轉軸；所述雙螺母結構的旋緊方向與所述葉輪工作時的旋轉方向相反。

作為優(yōu)選，所述陶瓷軸承為在運行過程中可換氣但是不溢出潤滑脂的雙面密封角接觸式球軸承。

作為優(yōu)選，所述轉軸為保證高速旋轉時不產(chǎn)生過度變形的硬質材料。

作為優(yōu)選，所述的電機定子和電機轉子之間的間隙設有防氫蝕內(nèi)襯，所述防氫蝕內(nèi)襯延伸至所述轉接座和所述泵殼的后端蓋，且與所述轉接座和所述泵殼的后端蓋之間均設有o型密封圈。

作為優(yōu)選，所述電機定子的繞組外側包覆有將熱量傳輸至泵殼的絕緣環(huán)氧導熱膠，所述泵殼包括殼體內(nèi)套和殼體外套，所述殼體內(nèi)套與所述殼體外套之間設有螺旋冷卻水道，所述螺旋冷卻水道的進液孔和出液孔分別通過o型密封圈連接進液管道和出液管道。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術優(yōu)勢在于：

1、本發(fā)明所述離心式氫氣循環(huán)泵，針對復雜多相介質環(huán)境下工質濕度和溫度變化范圍較大的特點，采用參數(shù)化設計及優(yōu)化方法，結合流動控制手段進行高效寬喘振裕度的離心壓縮氫氣循環(huán)泵設計，特別是使用軸承鋼套承載陶瓷軸承，并在軸承鋼套與所述轉接座之間設置若干o型密封圈，不僅有效實現(xiàn)密封，還能解決轉子不平衡導致的振動和轉子部件內(nèi)的氣流非定常流動帶來的高、低頻激振。采用離心壓縮結構形式，使其能夠應用于60kw或以上大功率車載燃料電池系統(tǒng)中雙極板結構的流量要求為每分鐘1400標升的氫氣循環(huán)動力系統(tǒng)，且效率達到55％以上。

2、本發(fā)明所述離心式氫氣循環(huán)泵，將所述葉片圍繞所述葉輪的旋轉軸線均勻布置于所述葉片承載盤朝向所述軸向進氣口的一端，所述葉片為扁片狀，其頂部由平滑曲面過渡連接組成，所述蝸殼內(nèi)部與所述葉輪葉片的葉頂輪廓線相匹配之配合面由三段圓弧依次平滑過渡連接組成；且所述蝸殼的配合面與所述葉輪葉片的葉頂輪廓線之間存在0.5mm的間隙，能有效防止流場積水對于氣流的阻礙，使氫氣更易于均勻擴散，從而使得每片電池內(nèi)的發(fā)電更加均勻，堆內(nèi)各片電池之間的電壓差異更小。不僅能夠提高電池的輸出電流密度，還可以保持氫燃料電池輸出的電壓的穩(wěn)定性。

3、本發(fā)明所述離心式氫氣循環(huán)泵，所述蝸殼至少在與所述蝸殼的配合面相對的外表面處貼附有除冰加熱裝置，也可在蝸殼壁中設置水道，利用車輛發(fā)動機循環(huán)冷卻水對蝸殼進行加熱；所述除冰加熱裝置的啟閉通過循環(huán)泵控制器接收到的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)進行控制，可適應復雜多相介質(氫氣、濕氣和啟動時可能存在固態(tài)冰)環(huán)境下的氫工質壓縮參數(shù)要求。

4、本發(fā)明所述離心式氫氣循環(huán)泵，采用靜音、無油、耐氫蝕，且密封性優(yōu)異(人字形雙唇密封蓋特殊的密封結構可保證軸承在運行過程中換氣但是潤滑脂不會溢出，保證軸承潤滑脂不會在運行過程中滲到氫氣循環(huán)泵內(nèi)部)的陶瓷軸承，使電機轉子能夠高速旋轉且不產(chǎn)生軸電流，實現(xiàn)氫氣循環(huán)泵內(nèi)部100％無油的環(huán)境。在體積、效率、噪音水平及安全性方面有明顯優(yōu)勢。

5、本發(fā)明所述離心式氫氣循環(huán)泵，所述蝸殼和所述轉接座的內(nèi)表面，以及所述葉輪和所述轉軸的外表面等有可能接觸到氫氣的部件，均涂覆有防氫蝕涂層，既能防止氫氣外泄，同時又能防止葉輪和轉子在高速運轉情況下出現(xiàn)氫脆、氫蝕等損壞。

附圖說明

圖1是本發(fā)明氫氣循環(huán)泵的剖視結構示意圖；

圖2是本發(fā)明氫氣循環(huán)泵的三維結構示意圖；

圖3是圖1所示氫氣循環(huán)泵在位置n處的局部放大結構示意圖；

圖4是圖1所示氫氣循環(huán)泵在位置m處的局部放大結構示意圖；

圖5是本發(fā)明氫氣循環(huán)泵的葉輪剖視結構示意圖；

圖6是本發(fā)明氫氣循環(huán)泵的葉輪端面結構示意圖結構示意圖；

圖7本發(fā)明氫氣循環(huán)泵的葉輪與轉軸之間一種固定定位方式結構示意圖。

附圖標記列示如下：1—蝸殼，11—配合面，12—軸向進氣口，13—切向排氣管，2—葉輪，21—葉片，22—葉片承載盤，23—密封盤，231—密封齒，3—轉接座，4—泵殼，41—后端蓋，42—殼體內(nèi)套，43—殼體外套，44—進液管道，45—出液管道，5—電機定子，6—電機轉子，61—轉軸，611—螺紋部，612—定位盤，613—定位銷，62—緊固螺母，7—陶瓷軸承，71—軸承鋼套，72—軸承擋圈，73—緊固螺栓，8—除冰加熱裝置，9—密封圈，10—防氫蝕內(nèi)襯。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面結合附圖1-7和具體實施例，對本發(fā)明進行更詳細的說明。

一種離心式氫氣循環(huán)泵，如圖1-4所示，包括蝸殼1、葉輪2、轉接座3、泵殼4，以及設于所述泵殼4內(nèi)部的電機定子5和電機轉子6；所述蝸殼1包括在其中心位置設置的軸向進氣口12和在其周向設置的切向排氣管13，所述蝸殼1與轉接座3之間采用密封圈9(如o型圈)密封，防止氫氣泄漏。所述葉輪2在所述轉子轉軸61的帶動下將所述軸向進氣口12處的氣體加速并增壓后從所述切向排氣管13排出；所述轉接座3靠近所述蝸殼1的一端依次設有葉輪容置孔和軸承鋼套容置孔，所述葉輪2設于所述葉輪容置孔內(nèi)，并通過所述軸承鋼套容置孔內(nèi)以及后端蓋41內(nèi)成對設置的陶瓷軸承7及軸承鋼套71浮動懸接于所述轉接座3和所述后端蓋41，陶瓷軸承7能夠阻斷轉軸61上因電機轉子高速旋轉與電機定子產(chǎn)生磁通感應的進而產(chǎn)生軸電壓所帶來的的軸電流。所述軸承鋼套71固定于所述轉接座3，且所述軸承鋼套71的頂端與所述葉輪容置孔的底部相平；所述葉輪容置孔的底部與所述葉輪2的底板面之間至少存在0.5mm的軸向間隙，以便于所述葉輪2的定位安裝及穩(wěn)定高效旋轉。所述軸承鋼套71與所述轉接座3之間設有若干o型密封圈9，所述o型密封圈9在所述軸承鋼套71的周向上密封，且可沿其軸向設置多個o型密封圈9，不僅有效實現(xiàn)密封，還能解決轉子不平衡導致的振動和轉子部件內(nèi)的氣流非定常流動帶來的高、低頻激振。本發(fā)明所述離心式氫氣循環(huán)泵，采用離心壓縮結構形式，能夠滿足60kw或以上車載燃料電池系統(tǒng)中流量要求為每分鐘1400標升的氫氣循環(huán)使用要求，且效率達到55％以上。

作為優(yōu)選，所述葉輪2如圖4-6所示，包括葉片21、葉片承載盤22和密封盤23，包括葉片21、葉片承載盤22和密封盤23，所述葉片21圍繞所述葉輪2的旋轉軸線均勻布置于所述葉片承載盤22朝向所述軸向進氣口12的一端，所述密封盤23同軸布置于所述葉片承載盤22的另一端；所述葉片21、葉片承載盤22和密封盤23一般為一體結構。所述葉片21為扁片狀，其頂部由平滑曲面過渡連接組成，所述蝸殼1內(nèi)部與所述葉片21葉頂輪廓線相匹配之配合面由三段圓弧依次平滑過渡連接組成；且所述蝸殼1的配合面11與所述葉片21的葉頂輪廓線之間存在間隙。所述蝸殼1至少在與所述配合面11相對的外表面處貼附有除冰加熱裝置8。所述除冰加熱裝置8包括伴熱帶或加熱圈或貼片式加熱電阻，可貼附于蝸殼1外部或埋附于蝸殼1壁中；也可在蝸殼1壁中設置水道，利用車輛發(fā)動機循環(huán)冷卻水對蝸殼1進行加熱；所述除冰加熱裝置8的啟閉通過循環(huán)泵控制器接收到的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)進行控制，當循環(huán)泵控制器接收到的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)低于某一溫度設定值t時(該溫度為判斷出現(xiàn)冰堵現(xiàn)像的溫度)，循環(huán)泵控制器啟動所述除冰加熱裝置8，對蝸殼1進行加熱，蝸殼1優(yōu)選采用傳熱效率較快金屬材質，由于蝸殼1和葉輪2之間的間隙較小，一般為0.5mm，加熱一定時間t時，可以迅速將該間隙內(nèi)的冰融化，使得該處溫度提升，進而循環(huán)泵控制器判斷無堵轉情況，則停止加熱。本發(fā)明所述氫氣循環(huán)泵在實現(xiàn)非接觸式增壓的基礎上，考慮增壓氣動效率，同時設計除冰加熱裝置8，解決結冰導致的堵轉問題，降低氫氣循環(huán)泵的控制難度，并提高氫氣循環(huán)泵的使用壽命。

優(yōu)選地，所述葉輪2的葉片21為扁片狀，根據(jù)氣動設計要求，其軸向(轉軸的軸線方向)高度小于徑向延伸的長度，如圖5-6所示，所述葉片承載盤22從其中心位置沿其徑向延伸時，其葉片21所在側的表面緩慢降低，形成中間高軸向低的格局，且所述葉片21越靠近中心的位置，其軸向高度也稍有升高。使得所述氫氣循環(huán)泵的離心式壓氣機的整體結構緊湊、重量輕、可靠性高、噪音低，且可滿足高壓比、大流量的工況要求。特別是能夠滿足60kw以上大功率燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)的使用要求。

優(yōu)選地，所述密封盤23的周向表面設有密封齒231，所述密封齒231可為三角形密封齒或鋸齒形密封齒或梯形密封齒，所述密封齒231的齒數(shù)一般為5-10個，齒距優(yōu)選為1mm，轉接座3與密封齒231配合的位置為光孔，且其與所述轉接座3之間為間隙配合并形成齒形密封，所述密封齒231的齒頂部與所述轉接座之間的間隙優(yōu)選為0.3mm-0.5mm，以防止壓氣機涵道里的氫氣泄漏到后端電機中。

優(yōu)選地，所述蝸殼1和所述轉接座3的內(nèi)表面，以及所述葉輪2和所述轉軸61的外表面均涂覆有防氫蝕涂層；以防止氫氣外泄，同時防止葉輪2在高速運轉情況下出現(xiàn)氫脆、氫蝕等損壞。所述葉輪2在轉軸61的帶動下旋轉，所述葉輪2的軸心位置設有軸孔，所述轉軸61在所述軸孔固定并定位；所述葉輪軸孔可設計為階梯孔，短半徑的第一光孔設于所述葉片承載盤22所在側，長半徑的定位光孔設于所述密封盤23所在側。

優(yōu)選地，如圖1和圖7所示，所述轉軸61的自由端(圖1和圖7的左端)設有螺紋部611和定位盤612；所述螺紋部611旋出所述軸孔24，在所述葉片21側與雙螺母結構緊固螺母62的旋合緊固后，所述定位盤612剛好在所述定位光孔的臺階處定位。此時，雙螺母結構的緊固螺母62旋緊在所述螺紋部611上將葉輪2與定位盤612壓緊，防止葉輪2在轉軸7相對軸轉動。所述雙螺母結構的緊固螺母62旋緊方向與所述葉輪工作時的旋轉方向相反。

優(yōu)選地，所述定位盤612通過至少兩個中心對稱設置的定位銷613固定在所述轉軸61。所述轉軸61上設有兩個對稱的定位球狀沉孔，由于定位銷613的作用，定位盤612相對于轉軸61軸向徑向都無法移動。此結構適用于轉軸61較細(即轉軸直徑較小)的情況，因軸徑較細，采用軸肩壓緊固定葉輪2，其接觸面積較小，無法固定葉輪2。因此采用此結構通過定位盤612加大其與葉輪2定位光孔的接觸表面，提高定位可靠性。

優(yōu)選地，所述轉軸61為保證陶瓷軸承7高速旋轉時不產(chǎn)生過度變形的硬質材料。

優(yōu)選地，所述的電機定子5和電機轉子6之間的間隙設有防氫蝕內(nèi)襯10，所述防氫蝕內(nèi)襯10延伸至所述轉接座3和所述泵殼4的后端蓋41，且與所述轉接座3和所述泵殼4的后端蓋41之間均設有o型密封圈9。

優(yōu)選地，所述的電機定子5的繞組外側包覆有將熱量傳輸至泵殼4的絕緣環(huán)氧導熱膠，所述泵殼4包括殼體內(nèi)套42和殼體外套43，所述殼體內(nèi)套42與所述殼體外套43之間設有螺旋冷卻水道，所述螺旋冷卻水道的進液孔和出液孔分別通過o型密封圈連接進液管道44和出液管道45。

作為優(yōu)選，所述軸承鋼套71固定于所述轉接座3，且所述軸承鋼套71的自由端(靠近葉輪2的一端)與所述葉輪容置孔31的底部相平；所述陶瓷軸承7為雙面密封角接觸式球軸承，采用非接觸式雙面密封形式，其密封件結構為能夠實現(xiàn)迷宮式密封的人字形雙唇密封蓋式密封結構，該種密封結構保證陶瓷軸承可以在運行過程中換氣但是潤滑脂不會溢出，進而保證軸承潤滑脂不會在運行過程中滲到氫氣循環(huán)泵內(nèi)部，使得氫氣循環(huán)泵處于100％無油的環(huán)境。

所述陶瓷軸承7內(nèi)圈與轉軸61采用過盈配合。所述軸承鋼套71與所述陶瓷軸承7外圈采用過渡配合裝配，并通過緊固螺栓73固定于所述轉接座3上。所述陶瓷軸承7外圈一端采用軸承擋圈72固定。高速陶瓷軸承7內(nèi)外圈采用高強度硬質不銹鋼材料，軸承鋼套71的軸承室材質硬度與陶瓷軸承7外圈材質接近，可保證陶瓷軸承7轉動運行及壽命，軸承鋼套71作為軸承室，固定于轉接座3上，轉接座3可采用密度較小的金屬材料，既保證陶瓷軸承7外圈配合硬度，又減輕產(chǎn)品重量。

應當指出，以上所述具體實施方式可以使本領域的技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術方案及其改變，其均應涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍當中。

技術特征：

1.一種離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，包括蝸殼、葉輪、轉接座、泵殼，以及設于所述泵殼內(nèi)部的電機定子和電機轉子；所述蝸殼包括在其中心位置設置的軸向進氣口和在其周向設置的切向排氣管，所述葉輪在所述轉子轉軸的帶動下將所述軸向進氣口處的氣體加速并增壓后從所述切向排氣管排出；所述轉接座靠近所述蝸殼的一端依次設有葉輪容置孔和軸承鋼套容置孔，所述葉輪設于所述葉輪容置孔內(nèi)，所述葉輪和轉軸通過所述軸承鋼套容置孔內(nèi)的陶瓷軸承及軸承鋼套浮動懸接于所述轉接座，所述葉輪容置孔的底部與所述葉輪的底板之間存在軸向間隙，所述軸承鋼套固定于所述轉接座，且所述軸承鋼套的頂端與所述葉輪容置孔的底部相平；所述軸承鋼套與所述轉接座之間設有若干o型密封圈。

2.根據(jù)權利要求1所述離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，所述葉輪包括葉片、葉片承載盤和密封盤，所述葉片圍繞所述葉輪的旋轉軸線均勻布置于所述葉片承載盤朝向所述軸向進氣口的一端，所述葉片為扁片狀，其頂部由平滑曲面過渡連接組成，所述蝸殼內(nèi)部與所述葉輪葉片的葉頂輪廓線相匹配之配合面由三段圓弧依次平滑過渡連接組成；且所述蝸殼的配合面與所述葉輪葉片的葉頂輪廓線之間存在間隙。

3.根據(jù)權利要求1所述氫氣循環(huán)泵的離心式壓氣機，其特征在于，所述除冰加熱裝置包括貼附于蝸殼外部或埋附于蝸殼壁中的伴熱帶或加熱圈或貼片式加熱電阻；和/或除冰加熱裝置包括設置于所述蝸殼壁中的循環(huán)水道，所述循環(huán)水道與車輛發(fā)動機循環(huán)冷卻水連接；所述除冰加熱裝置的啟閉通過循環(huán)泵控制器接收到的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)進行控制。

4.根據(jù)權利要求2所述離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，所述葉輪容置孔的底部與所述密封盤的底面之間至少存在0.5mm的軸向間隙。

5.根據(jù)權利要求2或4所述離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，所述密封盤同軸布置于所述葉片承載盤遠離所述葉片的一端；所述密封盤的周向表面設有密封齒，所述密封齒與所述轉接座間隙配合形成齒形密封；所述密封齒包括三角形密封齒或鋸齒形密封齒或梯形密封齒；和/或所述密封齒的齒數(shù)包括5-10個，和/或所述密封齒的齒頂部與所述轉接座之間的間隙為0.3mm-0.5mm。

6.根據(jù)權利要求2所述離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，所述蝸殼和所述轉接座的內(nèi)表面，以及所述葉輪和所述轉軸的外表面均涂覆有防氫蝕涂層；所述葉輪在轉軸的帶動下旋轉，所述葉輪的軸心位置設有軸孔，所述轉軸在所述軸孔固定并定位；所述軸孔包括設于所述葉片承載盤所在側的第一光孔和設于所述密封盤所在側且內(nèi)徑大于所述第一光孔的定位光孔，所述轉軸的自由端設有螺紋部和定位盤；所述螺紋部旋出所述軸孔，在所述葉片側與雙螺母結構旋合緊固后，所述定位盤剛好在所述定位光孔定位；所述定位盤通過至少兩個中心對稱設置的定位銷固定在所述轉軸；所述雙螺母結構的旋緊方向與所述葉輪工作時的旋轉方向相反。

7.根據(jù)權利要求1所述離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，所述陶瓷軸承為在運行過程中可換氣但是不溢出潤滑脂的雙面密封角接觸式球軸承。

8.根據(jù)權利要求1所述離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，所述轉軸為保證高速旋轉時不產(chǎn)生過度變形的硬質材料。

9.根據(jù)權利要求1所述離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，所述的電機定子和電機轉子之間的間隙設有防氫蝕內(nèi)襯，所述防氫蝕內(nèi)襯延伸至所述轉接座和所述泵殼的后端蓋，且與所述轉接座和所述泵殼的后端蓋之間均設有o型密封圈。

10.根據(jù)權利要求1所述離心式氫氣循環(huán)泵，其特征在于，所述的電機定子的繞組外側包覆有將熱量傳輸至泵殼的絕緣環(huán)氧導熱膠，所述泵殼包括殼體內(nèi)套和殼體外套，所述殼體內(nèi)套與所述殼體外套之間設有螺旋冷卻水道，所述螺旋冷卻水道的進液孔和出液孔分別通過o型密封圈連接進液管道和出液管道。

技術總結

一種離心式氫氣循環(huán)泵，包括蝸殼、葉輪、轉接座、泵殼，以及電機定子和電機轉子；蝸殼包括在其中心位置設置的軸向進氣口和在其周向設置的切向排氣管，葉輪在轉軸的帶動下氣體加速并增壓后從切向排氣管排出；葉輪和轉軸通過陶瓷軸承及軸承鋼套浮動懸接于所述轉接座，軸承鋼套與轉接座之間設有O型密封圈，不僅有效實現(xiàn)密封，還避免轉子不平衡導致的振動和轉子部件內(nèi)的氣流非定常流動帶來的高、低頻激振。使其能夠滿足60kW或以上大功率燃料電池系統(tǒng)的流量要求。針對復雜多相介質環(huán)境下工質濕度和溫度變化范圍較大的特點，有效防止流場積水對于氣流的阻礙，提高電池輸出電流密度，并保持氫燃料電池輸出電壓的穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：徐子介;肖育民;徐煥恩;趙洪洋;張璇

受保護的技術使用者：北京蘭天達汽車清潔燃料技術有限公司;北京伯肯當代氫燃料電池實驗室有限公司

技術研發(fā)日：2021.03.03

技術公布日：2021.07.23