[发明专利]一种应用于燃料电池汽车系统的罗茨氢泵

说明书

本申请公开了一种应用于燃料电池汽车系统的罗茨氢泵，涉及罗茨氢泵技术领域。不但能够解决氢泵排气管内的气体回流以及高频噪音的问题，而且能够避免齿间封闭腔室带来的安全隐患。该装置包括泵体、端盖和两个转子；工作腔的前壁面上设有第一回流槽、第二回流槽和第三回流槽；第一回流槽位于中心水平面上方；第二回流槽和第三回流槽均位于中心水平面下方；当齿间封闭腔室位于中心水平面上方时，第一回流槽连通进气口和齿间封闭腔室；当齿间封闭腔室位于中心水平面下方时，第二回流槽连通排气口和齿间封闭腔室；当其中一个转子旋转至与工作腔侧壁之间形成基元容积时，第三回流槽连通排气口和基元容积。

技术领域

本申请涉及罗茨氢泵技术领域，尤其涉及一种应用于燃料电池汽车系统的罗茨氢泵。

背景技术

由于应用于燃料电池汽车系统的罗茨氢泵具有体积小、易损件少、使用寿命长、变工况适应性强等特点，因此，在燃料电池汽车的氢气循环系统中，其可以在宽工况范围内强制输气，确保氢循环系统持续运行。但是，由于罗茨泵是一种容积式压缩机，是通过罗茨叶片的高速旋转不断形成基元容积，在输气的同时提升气体的压力。因此其强制输气具有周期性，以三叶罗茨泵为例，旋转一周共有六个输气周期，而且是通过排气侧高压气体向基元容积内回流均压实现压力提升的。这就导致应用于燃料电池汽车系统的罗茨氢泵出口的气流脉动与噪声较为严重。且应用于燃料电池汽车系统的罗茨氢泵出口的气流脉动还会进一步影响二次流与一次流的混合，进而使电堆入口的氢气流极不稳定，影响电堆反应效率。另外，当使用渐开线-圆弧型线罗茨叶片时，齿间封闭腔室的存在还会给带液运行带来了一定的安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供一种应用于燃料电池汽车系统的罗茨氢泵，不但能够显著降低氢泵出口的压力波动、质量流量波动并优化扭矩结构，从而解决氢泵排气管内的气体回流以及高频噪音的问题，进而提高电堆入口处氢气流的稳定性，提高电堆的反应效率并延长电堆的寿命，而且能够避免齿间封闭腔室带来的安全隐患。

为了达到上述目的，本申请的实施例提供了一种应用于燃料电池汽车系统的罗茨氢泵，包括泵体、端盖和两个转子；所述泵体内限定出开口朝后的工作腔；所述端盖设置在所述泵体的口部；两个所述转子均沿前后方向设置在所述工作腔内，且所述转子位于所述工作腔的中心水平面上；所述转子型线为渐开线-圆弧型线形；所述工作腔的上端面上开设进气口，下端面上开设排气口；所述端盖、所述工作腔的前壁面以及相互啮合的两个所述转子共同形成齿间封闭腔室；所述工作腔的前壁面上设有第一回流槽、第二回流槽和第三回流槽；所述第一回流槽位于所述中心水平面上方；所述第二回流槽和所述第三回流槽均位于所述中心水平面下方，且所述第三回流槽靠近所述排气口设置；当所述齿间封闭腔室位于所述中心水平面上方时，所述第一回流槽连通所述进气口和所述齿间封闭腔室；当所述齿间封闭腔室位于所述中心水平面下方时，所述第二回流槽连通所述排气口和所述齿间封闭腔室；当其中一个所述转子旋转至与工作腔侧壁之间形成基元容积时，所述第三回流槽连通所述排气口和所述基元容积。

进一步地，所述端盖上设有第四回流槽、第五回流槽和第六回流槽；所述第四回流槽与所述第一回流槽相对于所述泵体的竖直水平面对称设置；所述第五回流槽与所述第二回流槽相对于所述泵体的竖直水平面对称设置；所述第六回流槽与所述第三回流槽相对于所述泵体的竖直水平面对称设置。

进一步地，所述第一回流槽为相对于所述中心竖直面左右对称的轴对称图形，其中部入口连通所述进气口，端部出口连通所述齿间封闭腔室。

进一步地，所述第一回流槽为倒置的“V”形槽。

进一步地，所述第二回流槽为相对于所述中心竖直面左右对称的轴对称图形，其中部连通所述进气口，端部连通所述齿间封闭腔室。

进一步地，所述第二回流槽为“U”形槽。

进一步地，所述第三回流槽为相对于所述中心竖直面左右对称的轴对称图形，其中部连通所述排气口，端部连通所述基元容积。

进一步地，所述第三回流槽为两端向上延伸的长条形。