[发明专利]一种用于燃料电池的罗茨氢循环泵端面密封结构

说明书

本发明公开了一种用于燃料电池的罗茨氢循环泵端面密封结构，包括设在循环泵转子每个叶片端面且沿其径向分布的梯形凹槽，梯形凹槽底面设有用于放置弹簧的小孔，密封条安装在梯形凹槽内，并可在梯形凹槽内沿转子轴向移动；在转子上表面加盖气缸端面盖板后，在弹簧力作用下，密封条顶面与气缸端面盖板紧密接触，实现罗茨氢循环泵端面密封。该结构不再依靠转子和机壳的加工精度保证，降低了零件的加工要求。减小了罗茨氢循环泵的内泄漏，提高了容积效率。

技术领域

本发明属于燃料电池用罗茨泵技术领域，涉及一种罗茨氢循环泵的端面密封结构。

背景技术

燃料电池汽车(fuel-cell vehicle，FCV)以其高效率和近零排放，被普遍认为是未来最有可能取代目前传统燃油汽车的车型，具有广阔的发展前景。作为燃料电池系统中的一个重要部件，氢循环泵对燃料电池的性能有着重要的影响，罗茨泵具有结构简单、调节范围广、可无油压缩的优点，并且具有小型、轻便、低成本等优势，可满足新能源汽车使用要求。

罗茨鼓风机、罗茨泵广泛运用于各行各业。目前，其叶轮端面和气缸端面之间一直保持间隙配合，以防止叶轮和端板刮擦损坏和卡死。

转子端面和气缸端面的间隙主要依靠零件加工精度来保证，但仍旧存在较大的间隙。该间隙造成了机内气体的泄漏，导致了罗茨泵容积效率的降低，压力难以升高和较大的功率损失。当罗茨泵作为氢循环泵使用时，由于氢气密度小，分子量小，使处于排气腔的氢气更容易通过间隙发生泄露，因此急需一种密封装置来改善间隙配合和缺陷。

燃料电池中，氢循环泵是一个重要的辅机设备，具有提高氢气利用率、防止阳极水淹、代替阳极加湿器的作用。燃料电池氢循环泵的研发对于提高燃料电池的性能同时降低成本具有很大的意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种能实现径向密封的罗茨氢循环泵，该罗茨氢循环泵的主动转子和从动转子配合转动，使泵腔内的工质转移，从而实现对介质的输送。能够减小罗茨氢循环泵的径向泄漏，提高容积效率。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种用于燃料电池的罗茨氢循环泵端面密封结构，包括设在循环泵转子每个叶片端面且沿其径向分布的梯形凹槽，梯形凹槽底面设有用于放置弹簧的小孔，密封条安装在梯形凹槽内，并可在梯形凹槽内沿转子轴向移动；在转子上表面加盖气缸端面盖板后，在弹簧力作用下，密封条顶面与气缸端面盖板紧密接触，实现罗茨氢循环泵端面密封。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

进一步，密封条安装在凹槽内，在弹簧力自由支撑下，密封条与凹槽周壁不接触，密封条顶面高于转子端面0.2—0.3mm。

进一步，当叶片端面加封气缸端面盖板后，密封条上端面与气缸端面盖板紧密接触，密封条顶面高于转子端面0.04—0.1mm，转子端面与气缸端面盖板之间存在间隙a；密封条斜面与梯形凹槽斜面紧密接触，密封条底面与梯形凹槽底面保持间隙b。

进一步，所述密封条的顶面与斜面之间设有圆形倒角。

进一步，所述梯形凹槽为沿其四个侧壁均呈锥形的凹槽，密封条与梯形凹槽的形状相对应。

进一步，所述梯形凹槽设在转子每个叶片沿轴心至叶片顶点的连线上，且各梯形凹槽结构相同、对称分布。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：