干式双螺杆压缩机和燃料电池组件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于向消耗部件供应气体的干式双螺杆压缩机以及包括燃料电池和所述干式双螺杆压缩机的燃料电池组件。所述干式双螺杆压缩机包括：壳体，所述壳体界定呈两个相交圆筒形状的工作空间；布置在所述工作空间中用于压缩气体的两个相互接合的轴向平行的螺杆转子，其特征在于，一个螺杆转子是包括至少6个叶片的凸形转子，或者一个螺杆转子是包括至少8个叶片的凹形转子。

Dry Twin Screw Compressor and Fuel Cell Module

The utility model provides a dry twin screw compressor for supplying gas to consuming components and a fuel cell assembly including a fuel cell and the dry twin screw compressor. The dry twin-screw compressor comprises a shell, which is defined as a workspace of two intersecting cylinders; two axially parallel screw rotors for compressing gas are arranged in the workspace, and the characteristics are that a screw rotor is a convex rotor with at least six blades, or a screw rotor is concave with at least eight blades. Shaped rotor.

【技术实现步骤摘要】
干式双螺杆压缩机和燃料电池组件
本技术涉及一种用于向消耗部件供应气体的干式双螺杆压缩机，所述干式双螺杆压缩机包括：壳体，所述壳体界定呈两个相交圆筒形状的工作空间；布置在所述工作空间中用于压缩气体的两个相互接合的轴向平行的螺杆转子。根据本技术的干式双螺杆压缩机特别有利于用于向燃料电池供应气体。因而，本技术也涉及一种包括燃料电池和用于向所述燃料电池供应气体的干式双螺杆压缩机的燃料电池组件。
技术介绍
下面将燃料电池用作本技术应用领域的尤其有利实施例。但是应理解，本技术也有利地应用于向诸如内燃机的其它气体消耗部件供应气体。近来，燃料电池吸引了更多的注意并日益被珍视为在多个不同应用中的能源。在近年来，例如已开发出完全或部分由燃料电池驱动的诸如公共汽车和私家车的各种车辆。但是，考虑到效能和经济，燃料电池技术仍然存在一定问题。因此，目前正进行大量的研究开发工作以进一步开发技术并改善燃料电池系统中包含的各种子系统且使其更有效。重要之一在于，这样的子系统由用于向燃料电池供应压缩空气或其它气体的装置构成。为了燃料电池的更好作用和有效性，极为重要的是以正确的压力和流量向燃料电池供应空气。双螺杆压缩机已证明非常适用于向燃料电池供应压缩空气，因为其具有在恒定压力下产生一致的空气流的良好能力。双螺杆压缩机包括两个平行的相互接合的转子，呈彼此接合的凸形转子和凹形转子形式，将空气在逐渐增加的压力下从压缩机的入口压向其出口。所述转子可以被设计并驱动成使其以相同的速度或者彼此以成倍数的速度旋转。为了通过避免在朝向入口的方向上的空气泄露而获得良好的效率，非常重要的是使得两个转子之间以及各转子与周围压缩机壳体之间的齿隙尽可能地小。同时，必须避免转子之间的所有接触，因为这样的接触会导致转子受损或者压缩机整体损坏。为了维持转子之间尽可能小的正确的齿隙，转子的旋转速度必须被同步。通常借助包括两个固定在相应转子的轴上的相互作用的齿轮的齿轮传动装置来实现该同步。传动比当然被选择成使其对应于两个转子的旋转速度之间的期待比率。双螺杆压缩机可以基本被分为两个主要子组：干式或“无油”双螺杆压缩机以及注射有油/液体的双螺杆压缩机。干式双螺杆压缩机在转子与压缩机的内壁之间没有润滑液体的情况下进行操作。在干式双螺杆压缩机中，齿轮传动装置确保凸形转子和凹形转子保持精确对准。在注射有油/液体的双螺杆压缩机中，润滑液体桥接转子之间的空间，以在两个转子之间提供液压密封。为了向燃料电池系统提供清洁的压缩空气，需要干式或“无油”压缩机。在干式双螺杆压缩机中，完全通过转子的动作来压缩空气，而无需油的帮助来封锁工作腔室。结果，它们通常具有较低的最大排气压力能力。凸形转子包括被设计成与凹形转子的对应叶片合作的数个叶片。对于空气压缩机，典型的叶片组合(凸形+凹形)是3+5、4+5和5+6。其它叶片组合不常见并且很少使用。具体的是，具有较多数量的叶片显著地增加了制造成本，并且也增加了转子的重量。鉴于向燃料电池供应空气，上述已知的双螺杆压缩机相比于其它压缩机和泵具有数个优点。但是，燃料电池系统中的压缩机以高效率进行操作是极为重要的，这是因为压缩机的效率直接影响整个燃料电池系统的整体效率。由于燃料电池领域的快速发展，持续需要例如在效率和尺寸方面改进的干式压缩机，以匹配尤其在汽车应用中对空气供应的增加需求。
技术实现思路
本公开的一个目的是生产一种干式双螺杆压缩机，该双螺杆压缩机用于以正确的压力和流量向燃料电池高效地供应气体。通过根据本公开的第一方面的干式双螺杆压缩机来实现该目的和其它目的。根据本公开的第一方面，提供了一种用于向消耗部件供应气体的干式双螺杆压缩机，该干式双螺杆压缩机包括：壳体，所述壳体界定呈两个相交圆筒形状的工作空间；布置在所述工作空间中用于压缩气体的两个相互接合的轴向平行的螺杆转子，其特征在于，一个螺杆转子是包括至少6个叶片的凸形转子，或者一个螺杆转子是包括至少8个叶片的凹形转子。根据本技术的双螺杆压缩机是干式双螺杆压缩机，即在转子与压缩机的内壁之间没有润滑液体的情况下进行操作的双螺杆压缩机。本技术的设计人惊奇地发现，通过使用比传统用在干式双螺杆压缩机转子上的叶片更多数量的叶片，尤其是对于凸形转子使用至少6个叶片或者对于凹形转子使用至少8个叶片，可以提高干式双螺杆压缩机的效率。该提高的效率在燃料电池中是非常期望的，在燃料电池中需要高效率和/或减小尺寸的干式双螺杆压缩机。而且已发现通过使用比传统用在干式双螺杆压缩机转子上的叶片更多数量的叶片，尤其是对于凸形转子使用至少6个叶片或者对于凹形转子使用至少8个叶片，可以显著地降低因压缩机导致的噪音。本技术压缩机的该惊奇优点可以有助于提高转子端速，这又增加了在操作期间形成的噪音频率。增加的频率使得更容易实现压缩机的高效消声。在干式双螺杆压缩机中，齿轮传动装置典型地用于确保凸形转子和凹形转子相对于彼此保持精确的对准。由此在一些实施方式中，干式双螺杆压缩机进一步包括齿轮传动装置，该齿轮传动装置确保凸形转子和凹形转子在旋转期间相对于彼此保持精确的对准。传动比当然被选择成使其对应于两个转子的旋转速度之间的期待比率。齿轮传动装置还包括具有对置端壁的供安装齿轮轴的齿轮传动装置壳体。在一些实施方式中，一个螺杆转子是包括至少6个叶片的凸形转子，并且一个螺杆转子是包括至少8个叶片的凹形转子。用在根据本公开的干式双螺杆压缩机中的可能叶片组合(凸形+凹形)的实施例包括6+8、7+9、8+10、6+9、7+10、8+11、7+8以及8+9。在一些实施方式中，所述凸形转子具有6个叶片，所述凹形转子具有8个叶片。已发现，凸形转子正好具有6个叶片并且凹形转子正好具有8个叶片的实施方式提供了提高的绝热效率、恒定流量和压力以及生产成本的尤其有益的组合。所述双螺杆压缩机被电机驱动。所述电机例如可以是永磁电动机。在优选实施方式中，所述压缩机包括集成的电机。在一些实施方式中，所述电机直接连接至所述螺杆转子中的一个螺杆转子。所述电机可以优选地能够产生在至少20000rpm范围内的旋转速度，优选地在20000-30000rpm范围内的旋转速度。所述电机优选地能够生成所述凸形转子的在40-130m/s范围内的叶片峰值速度。更优选的是，所述电机能够生成所述凸形转子的在60-100m/s范围内的叶片峰值速度。在一些实施方式中，各转子均具有非对称叶片轮廓。在一些实施方式中，干式双螺杆压缩机的壳体包括：-筒壁；-位于所述压缩机的入口端的第一端壁；并且-位于所述压缩机的出口端的第二端壁，其中所述筒壁与所述第一端壁和第二端壁一起界定了所述工作空间；并且-进气口，用于在所述压缩机的入口端处将空气吸入所述工作腔室中；以及-出气口，用于在所述压缩机的出口端输出压缩气体。本领域技术人员认识到本公开的干式双螺杆压缩机可以用于在宽范围应用中供应宽范围的气体。但是已发现，本公开的干式双螺杆压缩机的特性特别有用于向燃料电池供应各种气体尤其是空气。所述干式双螺杆压缩机被设计成向消耗部件供应气体。在优选实施方式中，所述气体是空气。本公开的干式双螺杆压缩机的高效率尤其有用于向燃料电池、特别是用在车辆中的燃料电池供应气体。由此，在优选实施方式中，所述消耗部件是燃料电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干式双螺杆压缩机，用于向消耗部件供应气体，该干式双螺杆压缩机包括：壳体，所述壳体界定呈两个相交圆筒形状的工作空间；布置在所述工作空间中用于压缩气体的两个相互接合的轴向平行的螺杆转子，其特征在于，一个螺杆转子是包括至少6个叶片的凸形转子，或者一个螺杆转子是包括至少8个叶片的凹形转子。

【技术特征摘要】
1.一种干式双螺杆压缩机，用于向消耗部件供应气体，该干式双螺杆压缩机包括：壳体，所述壳体界定呈两个相交圆筒形状的工作空间；布置在所述工作空间中用于压缩气体的两个相互接合的轴向平行的螺杆转子，其特征在于，一个螺杆转子是包括至少6个叶片的凸形转子，或者一个螺杆转子是包括至少8个叶片的凹形转子。2.根据权利要求1所述的干式双螺杆压缩机，其特征在于，一个螺杆转子是包括至少6个叶片的凸形转子，并且一个螺杆转子是包括至少8个叶片的凹形转子。3.根据权利要求1或2所述的干式双螺杆压缩机，其特征在于，所述凸形转子具有6个叶片，所述凹形转子具有8个叶片。4.根据权利要求1所述的干式双螺杆压缩机，其特征在于，所述压缩机包括集成的电机。5.根据权利要求4所述的干式双螺杆压缩机，其特征在于，所述电机直接连接至所述螺杆转子中的一个转...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·森德斯特罗姆，
申请(专利权)人：瑞典转子机械公司，
类型：新型
国别省市：瑞典,SE