本发明专利技术提供了一种气封装置及空压机，涉及空压机技术领域，解决了现有技术中空压机需要外置冷却装置，易导致系统结构复杂体积偏大且水汽易进入电机内腔的技术问题。该气封装置包括压气端、机体和排气端，机体第一端设有进气通道，进气通道与压气端相连通，机体第二端设有排气通道，压气端的高压气体经进气通道进入机体的内腔内，且高压气体从排气通道处排出，并在机体第二端的间隙处形成气封隔离层，本发明专利技术直接将压气端加压后的高压气体引入至机体内腔，通过更高压力更大气体密度的气体对机体内腔进行散热冷却，冷却效果极佳，而且利用压强差的原理形成气封隔离层，能避免排气端湿气反向进入机体内腔，具有极佳的气封效果。具有极佳的气封效果。具有极佳的气封效果。
【技术实现步骤摘要】
一种气封装置及空压机
[0001]本专利技术涉及空压机
，尤其是涉及一种气封装置及空压机。
技术介绍
[0002]众所周知的燃油汽车的非甲烷有机物和一氧化碳的排放是大气的主要污染源，同时汽车也是化石能源的重要消耗者。为了彻底解决汽车废气排放问题以及寻找新型能源来替代传统能源，世界各国都在不停努力探索。
[0003]我们国家是一个能源消费大国，经济发展速度强劲，工业现代化进程不断加快，对能源的需求也在飞速增长，汽车的拥有量也已前所未有的速度增长，随之产生的结果就是能源需求持续增加、环境污染不断加深。为了解决当前面临的严重问题，选择燃料电池技术作为突破口，研究和开发燃料电池汽车已经成为国家的重点战略项目。
[0004]在新能源燃料电池领域内，空压机通常采用高速电机直驱透平机械将电机功能与齿轮增速传动的结构融为一体，并且采用空气悬浮轴承支撑转子。由高速电机主轴直接带动透平叶轮工作产生高压气体为电堆反应供氧，同时主轴上布置回收涡轮，回收电堆反应后的尾气，进一步减少电机的耗工，提高系统效率，这种高速直驱离心空压机在行业内被命名为“燃料电池涡轮回收空压机”为当前行燃料电池空压机领域内最先进的产品。
[0005]新能源燃料电池离心空压机应用于新能源汽车，所以对产品的结构、性能、体积、重量、稳定性、抗冲击能力均有着严格的要求。燃料电池的空压机必须尽可能的小型化，受限于汽车的空间限制，过大的体积会占用较大的车内使用空间，而较大的质量又增加了汽车的自重，均会影响整车的性能。而且空压机必须高效率化，不同于传统内燃机，燃料电池的尾气能量相对较低，燃料电池堆输出的功率中有较大的压缩机寄生功率，因此空气压缩机需要在高效率下运行。
[0006]目前常用的燃料电池涡轮回收空压机的工作过程：
[0007]第一阶段，由压气端进气，经过一级压缩后达到电堆反应所需的高压气体，然后压气端排出，通过排气管送至系统电堆反应。
[0008]第二阶段，电堆反应后的废气，输送到涡轮排气端，具有残余内能和动能的废气，吹动涡轮转动，完成整个能量回收的过程。
[0009]在工作过程中，需要外置冷却水冷却电机定子，外置气源将冷却气通入电机内腔，冷却气体流经转子表面，带走热量，然后从电机壳体的另一侧流出，从而冷却电机转子和支撑轴承。
[0010]但是，对于此种燃料电池涡轮回收空压机，因为需要外置气源冷却电机内腔和支撑气浮轴承所需的气源，所以需要另外布置冷却风机等冷却装置，导致整个系统结构复杂、体积偏大以及质量偏重。
[0011]而且，电堆反应后的废气含有大量水蒸气甚至含有液态水滴，废气进入涡轮，如果不能阻隔密封，水蒸气或是液态水就会进入电机内腔。而且，由于高速电机转子与定子之间的间隙非常小，外置气源流通的冷却气的气量有限，冷却效果不明显，而且电机定子和转子
间小间隙导致流通阻力很大，整体冷却效果不好。
[0012]因此，如何解决现有技术中空压机需要外置冷却装置，易导致系统结构复杂体积偏大且水汽易进入电机内腔的技术问题，已成为本领域人员需要解决的重要技术问题。
技术实现思路
[0013]本专利技术的目的在于提供一种气封装置及空压机，解决了现有技术中空压机需要外置冷却装置，易导致系统结构复杂体积偏大且水汽易进入电机内腔的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0014]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0015]本专利技术提供的气封装置，包括压气端、机体和排气端，所述压气端设置于所述机体的第一端，且所述机体的第一端设置有进气通道，所述进气通道与所述压气端相连通，所述排气端设置于所述机体的第二端，且所述机体的第二端设置有排气通道，其中，所述压气端的高压气体经所述进气通道进入所述机体的内腔内进行冷却，且所述高压气体从所述排气通道处排出，并在所述机体第二端的间隙处形成气封隔离层。
[0016]进一步地，所述压气端包括离心叶轮和第一蜗壳，所述第一蜗壳罩设在离心叶轮的外侧，在所述离心叶轮的周向边缘位置处，所述第一蜗壳的侧壁贴近所述机体的第一端的端面设置，以形成扩压段，所述进气通道位于所述扩压段的位置处。
[0017]进一步地，所述机体包括外壳和轴承座，所述轴承座设置于所述外壳的第一端，所述外壳的第一端为靠近所述压气端的端部，所述进气通道设置于所述轴承座上。
[0018]进一步地，所述机体还包括定子和转子，所述转子与所述外壳相转动连接，且所述转子与所述压气端和所述排气端同轴设置，所述定子套设在所述转子的外侧周向，且所述定子与所述外壳相连接，所述定子和所述转子之间设置有间隙，以形成冷却通道。
[0019]进一步地，还包括轴向密封件，所述轴向密封件设置于所述外壳的第二端的端部，所述轴向密封件为环型结构，所述轴向密封件套设在所述转子上，且所述轴向密封件与所述转子的侧壁之间设置有活动间隙，所述排气通道沿所述轴向密封件的径向设置于所述轴向密封件内，所述机体的内腔与所述活动间隙相连通，所述活动间隙与所述排气通道相连通。
[0020]进一步地，所述排气端包括涡轮和第二蜗壳，所述第二蜗壳罩设在所述涡轮的外侧，所述涡轮连接在所述机体的第二端。
[0021]进一步地，所述第二蜗壳设置有容纳槽，所述轴向密封件设置于所述容纳槽内，所述第二蜗壳的侧壁上设置有排气孔，所述轴向密封件夹设在所述外壳的第二端和所述第二蜗壳之间，且所述轴向密封件上的排气通道与所述排气孔相连通。
[0022]进一步地，所述外壳的第二端设置有端壁，所述端壁位于所述轴向密封件的内侧，所述端壁为环型结构，所述端壁的内侧端靠近所述转子进行设置。
[0023]进一步地，所述端壁和所述轴向密封件之间设置有容纳空腔，所述转子的周向设置有凸缘，所述凸缘伸入设置于所述容纳空腔中，以对所述活动间隙形成挡设。
[0024]本专利技术提供的空压机，包括电堆反应腔和上述的气封装置，所述压气端与所述电堆反应腔相连通，且所述排气端与所述电堆反应腔相连通。
[0025]本专利技术相较于现有技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术提供的气封装置，将压气端和排气端分别设置在机体的两端部，并在机体的第一端设置进气通道，在机体的第二端设置排气通道，本专利技术直接将压气端加压后的高压气体引入至机体的内腔，通过更高压力更大气体密度的气体对机体的内腔进行散热冷却，具有极佳的冷却效果，高压冷却气体在压气端、机体的内腔以及排气端这三组部件间自循环冷却，无需外部冷却气源，从而减少了外置冷却装置的布设，极大地减少了系统结构的复杂性，结构更加简单且美观，在机体型号相同的情况下，减小了空压机整体的体积及减轻了空压机整体的质量，而且，高压气体进入相对封闭的机体的内腔后能够使机体的内腔也具有一定程度的高压，并且冷却后的高压气体汇集到机体的第二端的排气通道处进行排出，机体的第二端与排气端之间因运动连接需要会不可避免留有一定的间隙，在此类间隙处，因机体内的压强明显大于排气端的压强，能够利用压强本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气封装置，其特征在于，包括压气端(1)、机体(2)和排气端(3)，所述压气端(1)设置于所述机体(2)的第一端，且所述机体(2)的第一端设置有进气通道(4)，所述进气通道(4)与所述压气端(1)相连通，所述排气端(3)设置于所述机体(2)的第二端，且所述机体(2)的第二端设置有排气通道(5)，其中，所述压气端(1)的高压气体经所述进气通道(4)进入所述机体(2)的内腔内进行冷却，且所述高压气体从所述排气通道(5)处排出，并在所述机体(2)第二端的间隙处形成气封隔离层(6)。2.根据权利要求1所述的气封装置，其特征在于，所述压气端(1)包括离心叶轮(7)和第一蜗壳(8)，所述第一蜗壳(8)罩设在所述离心叶轮(7)的外侧，在所述离心叶轮(7)的周向边缘位置处，所述第一蜗壳(8)的侧壁贴近所述机体(2)的第一端的端面设置，以形成扩压段，所述进气通道(4)位于所述扩压段的位置处。3.根据权利要求1所述的气封装置，其特征在于，所述机体(2)包括外壳(9)和轴承座(10)，所述轴承座(10)设置于所述外壳(9)的第一端，所述外壳(9)的第一端为靠近所述压气端(1)的端部，所述进气通道(4)设置于所述轴承座(10)上。4.根据权利要求3所述的气封装置，其特征在于，所述机体(2)还包括定子(11)和转子(12)，所述转子(12)与所述外壳(9)相转动连接，且所述转子(12)与所述压气端(1)和所述排气端(3)同轴设置，所述定子(11)套设在所述转子(12)的外侧周向，且所述定子(11)与所述外壳(9)相连接，所述定子(11)和所述转子(12)之间设置有间隙，以形成冷却通道(13)。5.根据权利要求4所述的气封装置，其特征在于，还包括轴向密封件(14)，所述轴向密封件(14)设置于所述外壳(9)的第二端的端部，所述轴向密封件(...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹正旭，林伟伟，陈健，刘明宝，肖旭，
申请(专利权)人：上海优社动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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