[发明专利]蜗壳组件以及空压机

说明书

本发明公开一种蜗壳组件以及空压机，所述蜗壳组件包括壳体、叶轮和多个导流件，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，第二流道适于通入气体并将气体减压排入腔室内，叶轮可转动地设在腔室内，叶轮的一部分配合在第一流道的入口处，叶轮的外周面与第一流道的内周面间隔布置，多个导流件设在第一流道的入口邻近第二流道的一侧，导流件与叶轮的一部分沿叶轮的轴向间隔设置，多个导流件沿叶轮的周向间隔设置以形成气流通道，导流件的延伸方向与叶轮的径向相交呈夹角。本发明的蜗壳组件具有结构简单、工作效率高、能量损失小等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池发动机技术领域，具体地，涉及一种蜗壳组件以及空压机。

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、噪音高、工作效率低。

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，例如专利号：CN202021771557.2，高压空气在电堆中经过反应后压力降低进入涡轮，导致该技术方案中压气机叶轮和涡轮叶轮之间存在压力差，整体式叶轮结构中压气机端和涡轮端的压差将驱动气流从间隙处由压气机叶轮泄漏进入涡轮叶轮。该泄漏流对空压机的性能存在多方面的负面影响：1、由于气体从高压级叶轮出口泄漏进入涡轮(本申请中的第二叶轮部)，使得空压机出口流量减小，即进入燃料电池电堆的空气量减少。因此，要实现相同的电堆进气量，势必需要增大压气机入口流量，导致电机耗功增大。2、从间隙进入涡轮的泄漏流具有较高的轴向速度，在涡轮叶轮入口对涡轮的内部流场造成极强的扰动，使叶轮内的流动损失增大。涡轮效率降低、回收的废气能量减小，间接的增大了电机耗功。在泄漏流的这两方面影响下，导致空压机性能下降，电机耗功上升，燃料电池系统的输出功率降低。3、整体式叶轮之间的泄漏量与压气机和涡轮两端的压差密切相关。当电堆运行在高功率状态时，空压机压比高，与涡轮端的压差增大，导致泄漏量增大。这将使得在电堆高功率运行时，空压机的效率进一步下降，将显著影响燃料电池系统的输出功率。

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轻量化、尺寸小、气动效率高的蜗壳组件。

本发明的实施例提出一种气动效率高、噪音低、工作效率高的空压机。

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；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，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。

本发明实施例的蜗壳组件，设置多个导流件，使得泄漏流与电堆废气均沿叶轮的半径方向进入第二叶轮部，避免了由于方向不同导致的泄漏流与废气在第二叶轮部入口的剧烈掺混损失，进而避免了第二叶轮部从泄漏流和电堆废气回收的能量损失，从而提升空压机的整机性能。

在一些实施例中，相邻的两个所述导流件包括第一导流件和第二导流件，所述第一导流件的至少部分与所述第二导流件在内外方向间隔相对设置。

在一些实施例中，所述导流件的横截面积从内到外逐渐增大。

在一些实施例中，所述导流件的延伸方向与所述叶轮的径向之间的夹角为70°-80°。