一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子及氢气循环泵制造技术

本发明专利技术公开了一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子及氢气循环泵，包括设置在凸轮转子两侧端面上的流动阻尼单元组，流动阻尼单元组是由2个关于凸轮转子长轴对称分布的流动阻尼单元构成；以凸轮转子中心为圆心，流动阻尼单元在该圆心的圆弧上沿圆弧上某点切线布置；流动阻尼单元包括涡流发生器、回流槽、导流翅片；通过在凸轮转子端面设置规律分布的流动阻尼单元，高压侧的流动阻尼单元通过产生涡流堵塞高压侧凸轮转子端面与盖板间的间隙，进而能够有效减弱氢气循环泵轴向间隙泄漏流的产生；低压侧的流动阻尼单元形成回流冲击，以减小轴向间隙泄漏，进而提高氢气循环泵容积效率和工作性能。作性能。作性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子及氢气循环泵


[0001]本专利技术涉及流体机械
，尤其涉及一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子及氢气循环泵。

技术介绍

[0002]目前，凸轮转子泵作为气体循环泵且在输送气体时具有较高的真空度、耐腐蚀性，还有可靠性高、结构简单、调节范围广的优点，因此广泛应用于航空航天、新能源汽车、船舶等领域。
[0003]在设计凸轮式氢气循环泵时，为了避免摩擦保证氢气循环泵的安全运行，要在两转子的两侧端面与泵盖之间均留有一定的间隙。虽然间隙的大小和整个转子的腔室相比所占比例很小，但间隙处在相邻腔室压差作用下容易产生回流，极大的影响了泵内的流动状态。过大的间隙尺寸使得工作过程中气体在间隙处泄漏较大，造成容积损失，大尺度泄漏流也会干扰腔室流动状态，影响泵的工作效率；过小的间隙尺寸不但对制造工艺要求较高，而且在应用中也会存在低温启动冰渣堵转的问题。
[0004]经检索，现有公开的凸轮式氢气循环泵中，如一种适用于氢气循环泵的两段式转子结构及氢气循环泵(CN202210169244.7)专利中所述结构仅能避免工作介质通过轴隙泄漏到泵体外，并不能减小相邻腔室间介质经由轴向间隙的泄漏。一种罗茨式氢气循环泵双叶转子(CN202020946094.2)专利中所设计的罗茨式双叶转子啮合性好，配合间隙小，但是只能减少介质经由转子间间隙的泄漏，并不能减少轴向间隙泄漏。
[0005]经研究，转子端面与泵盖的轴向间隙对泵性能的影响要大于转子间和转子叶顶与腔室内壁的间隙影响，因此，有必要设计一种有效降低凸轮式氢气循环泵轴向间隙泄漏发生的结构和方法。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子及氢气循环泵，通过在凸轮转子端面设置规律分布的流动阻尼单元，高压侧的流动阻尼单元通过产生涡流堵塞高压侧凸轮转子端面与盖板间的间隙，进而能够有效减弱氢气循环泵轴向间隙泄漏流的产生；低压侧的流动阻尼单元形成回流冲击，以减小轴向间隙泄漏，进而提高氢气循环泵容积效率和工作性能。
[0007]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子，包括：
[0009]设置在凸轮转子两侧端面上的流动阻尼单元组，所述流动阻尼单元组是由2个关于凸轮转子长轴对称分布的流动阻尼单元构成；以凸轮转子中心为圆心，流动阻尼单元在该圆心的圆弧上沿圆弧上某点切线布置；
[0010]流动阻尼单元包括
[0011]涡流发生器，所述涡流发生器为三棱柱，一条侧棱朝向泄漏来流方向设置，涡流发
生器的三条侧棱及三个侧面均向后伸展形成后掠三棱柱；
[0012]回流槽，所述回流槽为“翼型”槽，回流槽设置在涡流发生器的后方，且自涡流发生器处向后由深逐渐变浅；
[0013]导流翅片，所述导流翅片为“翼型”结构，且导流翅片固定设置在回流槽内，导流翅片与回流槽之间形成回流槽流道；导流翅片的上表面高出回流槽的上口。
[0014]进一步，以凸轮转子中心为圆心设置多根同心圆弧，且相邻圆弧之间等间距布置，间距记作ΔR，ΔR＞2w，w为涡流发生器的宽度。
[0015]进一步，在以凸轮转子中心为圆心的圆弧上设置至少一个流动阻尼单元组。
[0016]进一步，以凸轮转子长轴为界，凸轮转子上同一侧的结构单元朝向相同，两侧结构单元关于凸轮转子长轴对称分布。
[0017]进一步，所述第一侧棱与竖直方向的夹角为后掠角θ，取0
°
<θ<90
°
。
[0018]进一步，所述涡流发生器的两个迎流侧面均为直面或内凹弧面，与回流槽连接的背流侧面为内凹弧面。
[0019]进一步，涡流发生器的三个侧面中，与第一侧棱所对的侧面为背流侧面，回流槽的圆滑前端与涡流发生器的背流侧面对齐，且回流槽圆滑前端的槽面与涡流发生器的背流侧面的内凹弧面光滑连接，形成平滑过渡的弧形面。
[0020]进一步，所述回流槽、导流翅片和涡流发生器宽度相等，取1mm<w<5mm。
[0021]进一步，导流翅片的上表面高出凸轮转子的端面的距离记作h2，取0.1mm<h2<h1，h1是涡流发生器的高度，取0.2mm<h1<1mm。
[0022]一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵，包括：
[0023]泵体；
[0024]设置在泵体内的2个凸轮转子，每个凸轮转子中心处设有转轴孔；
[0025]设置在每个凸轮转子的端面的至少一个流动阻尼单元组；
[0026]设置在泵体上下两端的泵盖和齿轮箱盖；
[0027]齿轮，每个凸轮转子配有齿轮，齿轮与凸轮转子之间通过转轴固定连接。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]1、在本申请中，涡流发生器为后掠三棱柱结构，后掠三棱柱结构高度h1小于转子端面轴向间隙，后掠三棱柱结构的涡流发生器会扰动泄漏来流，诱发绕流转捩，在后方形成涡流，堵塞泄漏间隙。
[0030]2、本申请在涡流发生器后方平行开设相同宽度的“翼型”凹槽，导流翅片位于凹槽内并与转子固定连接，导流翅片与凹槽同为“翼型”结构，且“翼型”导流翅片吸力面高于转子端面一定距离，使得压力面引导来流流入回流槽。
[0031]3、本申请中涡流发生器、凹槽和导流翅片共同组成钩型回流槽结构，气流由“翼型”导流翅片压力面引导流入回流槽，沿后掠三棱柱结构的涡流发生器背面与来流呈0～90
°
高速射向泄漏流，形成逆向旋流阻止泄漏流继续流动。
[0032]4、涡流发生器和回流槽在转子高压侧和低压侧呈对称分布，泄漏流产生时两种结构同时发挥作用，并且在正转反转情况下均能发挥作用，高压侧后掠三棱柱结构的涡流发生器使泄漏流加速转捩湍流，产生涡流结构堵塞流道，阻止泄漏流流动；低压侧回流槽结构引导泄漏流逆向回流，与正向泄漏流冲击形成旋流，阻止泄漏流正向流动。而且涡流发生器
和回流槽的存在允许间隙距离在一定程度上扩大，避免了低温启动冰渣堵转的问题。
附图说明
[0033]图1为涡流发生器和回流槽结构俯视图和正视图；
[0034]图2为转子上涡流发生器和回流槽剖面结构示意图；
[0035]图3为涡流发生器和回流槽位置示意图；
[0036]图4为氢气循环泵整体结构示意图；
[0037]其中，1、凸轮转子，2、涡流发生器，3、回流槽，4、导流翅片，5、转轴孔，6、泵盖，7、泵体，8、齿轮，9、齿轮箱盖。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0039]实施例1
[0040]在工作过程中两个凸轮转子1的两侧会产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子，其特征在于，包括：设置在凸轮转子(1)两侧端面上的流动阻尼单元组，所述流动阻尼单元组是由2个关于凸轮转子(1)长轴对称分布的流动阻尼单元构成；以凸轮转子(1)中心为圆心，流动阻尼单元在该圆心的圆弧上沿圆弧上某点切线布置；流动阻尼单元包括涡流发生器(2)，所述涡流发生器(2)为三棱柱，一条侧棱朝向泄漏来流方向设置，涡流发生器(2)的三条侧棱及三个侧面均向后伸展形成后掠三棱柱；回流槽(3)，所述回流槽(3)为“翼型”槽，回流槽(3)设置在涡流发生器(2)的后方，且自涡流发生器(2)处向后由深逐渐变浅；导流翅片(4)，所述导流翅片(4)为“翼型”结构，且导流翅片(4)固定设置在回流槽(3)内，导流翅片(4)与回流槽(3)之间形成回流槽流道；导流翅片(4)的上表面高出回流槽(3)的上口。2.根据权利要求1所述的一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子，其特征在于，以凸轮转子(1)中心为圆心设置多根同心圆弧，且相邻圆弧之间等间距布置，间距记作ΔR，ΔR＞2w，w为涡流发生器(2)的宽度。3.根据权利要求2所述的一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子，其特征在于，在以凸轮转子(1)中心为圆心的圆弧上设置至少一个流动阻尼单元组。4.根据权利要求1所述的一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子，其特征在于，以凸轮转子(1)长轴为界，凸轮转子(1)上同一侧的流动阻尼单元朝向相同，两侧流动阻尼单元关于凸轮转子(1)长轴对称分布。5.根据权利要求1所述的一种改善轴向间隙泄漏的氢气循环泵转子，其特征在于，所述第一侧棱与竖直方向的夹角为后掠角θ，取0
°
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李硕，李伟，翟欢乐，季磊磊，陈云飞，李永康，王程，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：