[发明专利]氢气循环泵防漏油装置及其方法

说明书

本发明所述氢气循环泵防漏油装置及其方法，采取在齿轮腔与压缩腔之间设置密封，同时在齿轮腔一侧设置过滤式泄压装置，以期实现防止润滑油从齿轮箱泄漏至泵腔而污染氢气、杜绝漏油污染电堆的问题。防漏油装置包括在齿轮腔与压缩腔之间，主动轴上套设有第一密封，从动轴上套设有第二密封；在输送氢气进入压缩腔的进气管与齿轮腔之间连通有一泄压管，在泄压管上设置有电磁阀和过滤器。

技术领域

本发明涉及一种齿轮腔与压缩腔之间的防漏油装置及其方法，属于氢气循环泵技术领域。

背景技术

目前在氢燃料电池研发与制造领域，均采用氢气循环泵这一核心动力装备。燃料电池堆氢气循环的结构类型，主要有引射器和用速度做功的速度式氢气循环泵、容积式氢气循环泵等。引射器的原理是利用储氢瓶内的高压氢气引射电堆出口的低压、低流速氢气形成具有一定压力和流速的混合气重新进入电堆。速度式氢气循环泵主要是离心泵，该类循环泵具有体积小、噪声低等优点，但同时存在不能带液压缩、稳定运行工况范围窄等缺点。同时，由于氢气属于小分子量气体，通过速度式方法需要极高转速才能达到燃料电池的压力提升要求，这对超高速电机、轴承等部件提出了很高要求，技术难度大。容积式循环泵主要包括爪式泵和罗茨泵、螺杆泵等，此三类泵的技术相对成熟。

通过氢气循环泵，不仅可为电池电堆提供电化学反应所需要的氢气、提高质子交换膜燃料电池的氢气利用率，同时还能起到调压、排水、加湿和预热新氢等作用，因此氢气循环泵是提升燃料电池性能与寿命的核心部件。

但是，上述现有的爪式泵、螺杆泵和罗茨泵等容积式氢气循环泵，均采取同步齿轮驱动结构，齿轮箱中含有润滑油。在氢气循环泵变工况运行或者停机后，泵腔压力瞬时下降，当泵腔压力低于齿轮箱压力时，润滑油将会从齿轮箱泄漏至泵腔中，从而造成润滑油污染氢气、进而污染电堆的问题，严重时将直接导致电堆无法正常运行。

随着我国氢燃料电池产业的蓬勃发展，如何提升氢气循环泵相关防漏油性能成为了迫切需要解决的技术难题。

有鉴于此特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的氢气循环泵防漏油装置及其方法，在于解决上述现有技术存在的问题而采取在齿轮腔与压缩腔之间设置密封，同时在齿轮腔一侧设置过滤式泄压装置，以期实现防止润滑油从齿轮箱泄漏至泵腔而污染氢气、杜绝漏油污染电堆的问题。

为实现上述设计目的，所述氢气循环泵防漏油装置包括有：

在齿轮腔与压缩腔之间，主动轴上套设有第一密封，从动轴上套设有第二密封；在连接压缩腔的进气管与齿轮腔之间连通有一泄压管，在泄压管上设置有过滤器。

如上述设计构思，根据氢气循环泵的工作原理，无论在何种情况下，进气管中的氢气压力是最小的。在泵正常运行情况下，压缩腔中的气压最大，齿轮腔中的气压次之。但在泵运行工况突然变化或者是停机后，压缩腔的压力瞬时降低，会导致压缩腔中的气压小于齿轮腔中的气压，因此润滑油就会从齿轮腔泄漏至压缩腔中。

而本申请采取在进气管与齿轮腔之间连通泄压管、在泄压管上设置有过滤器的防漏油结构，解决因压缩腔压力瞬时降低而导致的润滑油泄漏问题。

为进一步地提高在压缩腔气压瞬时变化的应对能力，主动控制泄压与适应多种工况变化的灵活性能，可采取的细化与优选改进方案是，所述的泄压管，在齿轮腔与过滤器之间设置有电磁阀；在进气管上设置有第一压力传感器，在齿轮腔上设置有第二压力传感器，在压缩腔上设置有第三压力传感器。

通过上述传感器数据反映出的各腔与进气管之间的压力变化，动态地通过电磁阀控制泄压管的开闭状态。

在应用上述氢气循环泵防漏油装置的基础上，本申请同时提出如下防漏油方法：

氢气从进气管进入压缩腔，经主动转子与从动转子共同旋转、啮合压缩后由排气管排出；

在齿轮腔与压缩腔之间、主动轴和从动轴上分别形成密封；