[发明专利]蜗壳组件

说明书

本发明公开一种蜗壳组件，所述蜗壳组件包括壳体和换热片，壳体包括腔室、第一流道和第二流道，第一流道与腔室连通并环绕在腔室的外周侧，第二流道与腔室连通并环绕在腔室的外周侧，第一流道适于通入气体并将气体增压为高压气体后排出，第二流道适于通入气体并将气体减压排入腔室内，换热片设在第二流道的内周面上，以便第一流道内的气体通过换热片与第二流道内的气体换热。本发明的蜗壳组件具有使用寿命长、结构简单、工作效率高等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池发动机技术领域，具体地，涉及一种蜗壳组件。

背景技术

空气压缩机是氢燃料电池的核心部件之一，源源不断地为燃料电池电堆提供高压空气。在燃料电池系统中，空压机耗功约占燃料电池输出功率的20％，降低空压机功耗对提高燃料电池系统的效率和输出功率具有重要意义。

相关技术中，空压机的能量损失大、使用寿命低。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中，为提高燃料电池系统效率，人们对现有空压机进行不断优化改进。例如：CN202021771557.2中提供了一种新型压缩机方案用于降低空压机的耗功，但由于质子交换膜燃料电池电推的特性，电堆排出的废气温度较低，常在80℃左右。较低温的废气所具有的能量较低，使得涡轮能回收的能量较少，对整机性能的提升极为有限。此外，氢气和空气中氧气在燃料电池电堆中发生反应，在释放能量的同时将生成水，因此燃料电池电堆排出的废气湿度极高，甚至包含液体水。含有大量水分的废气进入涡轮将影响涡轮的做功能力。高速的液相流体对涡轮叶轮的冲击作用同样将严重影响涡轮的寿命和可靠性，对整机的可靠、高效运行带来极大的挑战。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种提高了涡轮回收功、使用寿命高的蜗壳组件。

本发明实施例的蜗壳组件包括：壳体，所述壳体包括腔室、第一流道和第二流道，所述第一流道与所述腔室连通并环绕在所述腔室的外周侧，所述第二流道与所述腔室连通并环绕在所述腔室的外周侧，所述第一流道适于通入气体并将所述气体增压为高压气体后排出，所述第二流道适于通入气体并将所述气体减压排入所述腔室内；换热片，所述换热片设在所述第二流道的内周面上，以便所述第一流道内的气体通过所述换热片与所述第二流道内的气体换热。

本发明实施例的蜗壳组件，设置换热片，从而在换热片的作用下，第一流道内的气体和第二流道内的气体换热，使得第一流道内的气体温度降低，第二流道内的温度升高，减小湿空气在第二流道内的膨胀过程中析出的水量，进而提高蜗壳组件的寿命和可靠性。

在一些实施例中，所述换热片设在所述第二流道邻近所述第一流道的侧面上。

在一些实施例中，所述第一流道包括彼此连通的第一子段和第二子段，所述第一子段环绕在所述腔室的外周侧，所述第一子段通过所述第二子段与所述腔室连通，所述换热片包括第一换热片和第二换热片，所述第一换热片和所述第二换热片均设在所述第二流道内，所述第一换热片设在所述第二流道邻近所述第一子段的一侧，所述第二换热片设在所述第二流道邻近所述第二子段的一侧。

在一些实施例中，所述换热片为多个，多个换热片设在所述第二流道的内周面上且沿所述第二流道的周向间隔设置，所述换热片的延伸方向与内外方向相交成夹角。

在一些实施例中，所述换热片的延伸方向与所述第二流道的内外方向之间的夹角为60°-80°。

在一些实施例中，所述蜗壳组件还包括：叶轮，所述叶轮可转动地设在所述腔室内，所述叶轮的一部分配合在所述第一流道的入口处，所述叶轮的一部分外周面与所述第一流道的内周面间隔布置；多个导流件，多个所述导流件设在所述第一流道的入口邻近所述第二流道的一侧，所述导流件与所述叶轮的一部分沿所述叶轮的轴向间隔设置，多个所述导流件沿所述叶轮的周向间隔设置以形成气流通道，所述导流件的延伸方向与所述叶轮的径向相交呈夹角。