一种模块化氢气循环泵结构及多级泵工作系统技术方案

本发明专利技术公开了一种模块化氢气循环泵结构，包括泵体，平行设置于所述泵体内的两个旋转轴，套设于所述旋转轴上的斜齿轮组和凸轮组，所述斜齿轮组合所述凸轮组沿所述旋转轴的延伸方向排布，设置于所述凸轮组上的转子线圈和设置于所述泵体上与所述转子线圈相配合的定子线圈；所述泵体包括沿所述旋转轴的延伸方向依次设置的泵盖、中间泵体和外侧泵体，在所述泵盖、中间泵体和外侧泵体的相对位置设置有通孔，所述泵盖、中间泵体和外侧泵体经贯穿所述通孔的长轴穿杠和连接于所述长轴穿杠两侧的六角螺母固定。还公开了一种多级泵工作系统。将泵盖、中间泵体和外侧泵体设计为可连接的结构，实现了氢气循环泵的模块化设计。实现了氢气循环泵的模块化设计。实现了氢气循环泵的模块化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化氢气循环泵结构及多级泵工作系统


[0001]本专利技术属于氢气循环泵
，具体为一种模块化氢气循环泵结构及多级泵工作系统。

技术介绍

[0002]随着传统化石能源消耗量不断增加，环境污染加剧以及全球变暖等问题日益突出，发展以氢能为代表的清洁能源逐渐被人们提上日程。其中，氢燃料电池，又称质子交换膜燃料电池，是一种氢能高效利用的工具，它能通过电化学反应直接将氢气和氧气转换为电能的发电装置，具有比功率高、电效率高、噪音低﹑启动速度快、可实现低温冷启动等优点，目前已经广泛应用在了新能源汽车中。氢气循环泵作为车用氢燃料电池发动机关键辅助部件，其作用是将电堆阳极出口的高湿气体循环输送至电堆入口，对阳极起到一定程度的加湿作用。在不同类型的氢气循环泵中，凸轮式氢气循环泵凭借体积小、重量轻等优势，已经成为新能源汽车领域重要的应用方向。然而，由于新能源汽车的车型千差万别，其上所配备的氢燃料电池的功率也各不相同，导致了在不同车型上所需的氢气循环泵流量也大相径庭。虽然可以通过调节氢气循环泵的转速来增大或减小氢气循环泵的出口流量，但由于电机功率的限制，氢气循环泵的最大流量仍被限制在一定范围内。因此，针对轿车、SUV、重型卡车等不同的新能源车型，目前仍然是采用不同大小的氢气循环泵来满足氢燃料电池的工作条件，这大大增加了制造和设计成本。如果能将不同车型之间的氢气循环泵进行模块化设计，在需要提高或降低出口流量时，仅需要通过增加或减少氢气循环泵的模块化结构，这将极大的降低氢气循环泵的设计和制造成本。
[0003]申请号为CN201520939547.8的专利提出了一种模块化混输泵泵体，其为了解决传统螺杆泵泵体损坏后需要进行整体更换的缺陷，使得螺杆泵的泵体维修简便，降低了维护成本及生产成本。然而，该技术无法将不同泵体之间进行组合，也无法大范围的调整泵的出口流量，对于不同工况需求仍要设计不同大小的泵来满足条件，仍存在较大的局限性。申请号为CN201910956533.X的专利提出了一种模块化拼装型水泵及模块化多级连体型水泵，可以根据实际水泵功耗需求，选择相应数量的主体模块，拼装获得所需水泵，从而可以实现真正大批量生产制作，控制生产设计制作成本，也有利于对制程质量进行管控。但是，该技术仅针对传统的具有单个旋转轴的离心式水泵，对于具有两根或者两根以上旋转轴的氢气循环泵而言，该技术无法保证不同轴之间地同步旋转，并不能完美适用。此外，该技术是通过调整主体模块的数量来实现多级连体加压，在进行主体模块数量调整时，需要拆卸上盖、主体模块、下盖及连接座，拆装过程繁琐，不能直接将主体模块进行拼接，泵的扩展效率低。同时，由于该技术主体模块之间共用进出口，相当于串联了不同主体模块之间的进出口，且上盖进口和下盖出口的尺寸恒定，因此，该技术实现的主要目标是加压，通过不同主体模块增加水泵的扬程，而对于大范围地调整水泵的流量仍然存在限制。因此，急需解决上述问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种模块化氢气循环泵结构及多级泵工作系统，通过将氢气循环泵的泵盖、中间泵体和外侧泵体设计为可连接的结构，同时将不同数量的氢气循环泵基本级的进口流道、出口流道并联到整个工作系统中，实现了对氢气循环泵工作系统流量大范围调节的功能，为适应不同型号、不同流量需求的车用氢燃料电池提供了一种通用性强的氢气循环泵设计方案，降低了氢气循环泵的设计和制造成本。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]第一方面：一种模块化氢气循环泵结构，包括泵体，平行设置于所述泵体内的两个旋转轴，套设于所述旋转轴上的斜齿轮组和凸轮组，所述斜齿轮组合所述凸轮组沿所述旋转轴的延伸方向排布，设置于所述凸轮组上的转子线圈和设置于所述泵体上与所述转子线圈相配合的定子线圈；
[0007]所述泵体包括沿所述旋转轴的延伸方向依次设置的泵盖、中间泵体和外侧泵体，在所述泵盖、中间泵体和外侧泵体的相对位置设置有通孔，所述泵盖、中间泵体和外侧泵体经贯穿所述通孔的长轴穿杠和连接于所述长轴穿杠两侧的六角螺母固定。
[0008]进一步的，在所述泵盖、中间泵体和外侧泵体上均开设有密封槽和定位销孔，所述定位销孔内设有用于使相邻的泵盖和中间泵体或相邻的中间泵体和外侧泵体或相邻的外侧泵体和泵盖定位连接的定位销，所述密封槽内设置有密封圈。
[0009]进一步的，所述斜齿轮组设置于由所述泵盖和所述中间泵体形成的第一空腔内，所述斜齿轮组通过平键固定于所述旋转轴上，且在所述斜齿轮组与所述泵盖相对的一侧通过锁紧螺母固定。
[0010]进一步的，所述凸轮组设置于由所述中间泵体和所述外侧泵体形成的第二空腔内，所述凸轮组包括主动凸轮和从动凸轮；
[0011]所述主动凸轮固定在主动转子上，所述主动转子通过平键安装于第一旋转轴上，并通过两侧圆锥滚子轴承进行支撑和定位，在靠近所述斜齿轮组一侧，所述圆锥滚子轴承与所述斜齿轮组间还设有机械密封结构，所述机械密封机构用于阻碍斜齿轮组一侧的润滑油进入第二空腔内；
[0012]所述从动凸轮固定在从动转子上，所述从动转子通过平键安装于第二旋转轴上，并通过两侧圆锥滚子轴承进行支撑和定位，在靠近所述斜齿轮组一侧，所述圆锥滚子轴承与所述斜齿轮组间还设有机械密封结构，所述机械密封机构用于阻碍斜齿轮组一侧的润滑油进入第二空腔内。
[0013]进一步的，所述主动转子两侧设有转子线圈，每一所述转子线圈上设有转子线圈屏蔽盖，所述转子线圈屏蔽盖用于隔离转子线圈和第二空腔内流体；
[0014]与转子线圈相对应，在所述中间泵体和所述外侧泵体上设有定子线圈，用于驱动所述主动转子转动，每一所述定子线圈外侧设置有定子线圈屏蔽盖，所述定子线圈屏蔽盖用于隔离定子线圈和第二空腔内流体。
[0015]进一步的，所述中间泵体和所述外侧泵体上开设有导线槽，用于电源导线和信号线穿过，使得所述定子线圈和泵体上的电源插口相连。
[0016]进一步的，所述泵盖、中间泵体和外侧泵体上均设有电源插口；所述电源插口由互相连通的至少一上凸端子和至少一内凹接口组成；用于连接电源导线或信号线，从而驱动
主动凸轮工作或判断所述主动凸轮的工作状态，所述内凹接口的宽度和所在泵盖、中间泵体和外侧泵体的宽度相同；相邻两个电源插口通过相对的上凸端子和内凹接口相插连接，且所述上凸端子的宽度小于等于所述内凹接口的宽度。
[0017]第二方面：一种多级泵工作系统，包括多个上述模块化氢气循环泵结构，多个所述模块化氢气循环泵结构沿旋转轴的延伸方向排列，且经同时贯穿多个所述模块化氢气循环泵结构的长轴穿杠和连接于所述长轴穿杠两侧的六角螺母固定；还包括进口并联流道和出口并联流道，多个所述模块化氢气循环泵结构的进口流道与所述进口并联流道相连通，多个所述模块化氢气循环泵结构的出口流道与所出口并联流道相连通。
[0018]进一步的，所述进口并联流道包括第一主通道和与进口流道相同数量的第一辅通道；所述出口并联流道包括第二主通道和与出口流道相同数量的第二辅通道。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化氢气循环泵结构，其特征在于，包括泵体，平行设置于所述泵体内的两个旋转轴，套设于所述旋转轴上的斜齿轮组和凸轮组，所述斜齿轮组合所述凸轮组沿所述旋转轴的延伸方向排布，设置于所述凸轮组上的转子线圈和设置于所述泵体上与所述转子线圈相配合的定子线圈；所述泵体包括沿所述旋转轴的延伸方向依次设置的泵盖、中间泵体和外侧泵体，在所述泵盖、中间泵体和外侧泵体的相对位置设置有通孔，所述泵盖、中间泵体和外侧泵体经贯穿所述通孔的长轴穿杠和连接于所述长轴穿杠两侧的六角螺母固定。2.根据权利要求1所述的模块化氢气循环泵结构，其特征在于，在所述泵盖、中间泵体和外侧泵体上均开设有密封槽和定位销孔，所述定位销孔内设有用于使相邻的泵盖和中间泵体或相邻的中间泵体和外侧泵体或相邻的外侧泵体和泵盖定位连接的定位销，所述密封槽内设置有密封圈。3.根据权利要求1所述的模块化氢气循环泵结构，其特征在于，所述斜齿轮组设置于由所述泵盖和所述中间泵体形成的第一空腔内，所述斜齿轮组通过平键固定于所述旋转轴上，且在所述斜齿轮组与所述泵盖相对的一侧通过锁紧螺母固定。4.根据权利要求1所述的模块化氢气循环泵结构，其特征在于，所述凸轮组设置于由所述中间泵体和所述外侧泵体形成的第二空腔内，所述凸轮组包括主动凸轮和从动凸轮；所述主动凸轮固定在主动转子上，所述主动转子通过平键安装于第一旋转轴上，并通过两侧圆锥滚子轴承进行支撑和定位，在靠近所述斜齿轮组一侧，所述圆锥滚子轴承与所述斜齿轮组间还设有机械密封结构，所述机械密封机构用于阻碍斜齿轮组一侧的润滑油进入第二空腔内；所述从动凸轮固定在从动转子上，所述从动转子通过平键安装于第二旋转轴上，并通过两侧圆锥滚子轴承进行支撑和定位，在靠近所述斜齿轮组一侧，所述圆锥滚子轴承与所述斜齿轮组间还设有机械密封结构，所述机械密封机构用于阻碍斜齿轮组一侧的润滑油进入第二空腔内。5.根据权利要求4所述的模块化氢气循环泵结构，其特征在于，所述主动转子两侧设有转...

【专利技术属性】
技术研发人员：季磊磊，李硕，李伟，李昊明，张兴，李欣瑜，杨阳，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：