[實用新型]葉輪、離心壓縮機及燃料電池系統

有效

• 申請號: 201721849263.5
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN207814036U
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 許承;肖育民;徐煥恩
• 申請（專利權）人: 北京伯肯節能科技股份有限公司
• 主分類號: F04D29/28
• 分類號: F04D29/28;F04D29/30;F04D29/08;F04D17/10;H01M8/04089
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 劉迎春

本實用新型提供一種葉輪、離心壓縮機及燃料電池系統。所述葉輪包括：輪轂，其形狀大致為內凹的截錐形并且具有截錐形彎曲表面，截錐形彎曲表面限定輪轂的旋轉軸線，輪轂的細端為空氣入口端，粗端為空氣出口端；自截錐形彎曲表面伸出的圍繞輪轂的旋轉軸線間隔布置的多個大葉片和多個小葉片，其中，在葉輪的軸面投影圖上，大葉片和小葉片的相對于旋轉軸線的最外側邊緣與旋轉軸線之間形成介于?15度至15度之間的葉輪子午面出口角。本實用新型還提供具有所述葉輪的離心壓縮機和燃料電池系統。

技術領域

本實用新型涉及一種葉輪、具有葉輪的離心壓縮機、以及具有離心壓縮機的燃料電池系統，特別是車用燃料電池系統。

背景技術

燃料電池是一種將燃料與氧化劑的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的發電裝置。由于燃料電池具有傳統電池所無法比擬的諸多優點，例如發電效率高、環境污染小、噪音低、燃料范圍廣等，近年來被廣泛應用于諸如汽車工業、能源發電、船舶工業、航空航天、家用電源等行業。

燃料電池中的電化學反應是一個復雜的過程，其中的氧化劑一般為氧氣或空氣。研究表明，燃料電池中氧氣的壓力與燃料電池系統的性能有直接關系，提高空氣的供氣壓力(即氧氣的分壓力)，可以增大燃料電池系統的能量密度。另外，提高燃料電池的供氣壓力還可以減小系統尺寸，減少空氣中的含水量，維持燃料電池中的水平衡。因此，燃料電池系統中需要專門用于向燃料電池提供高壓空氣的供氣子系統。目前，一般使用葉輪式離心壓縮機作為燃料電池系統的供氣子系統。

葉輪式離心壓縮機通常包括葉輪、葉輪護罩和電動機。葉輪的旋轉軸與電動機轉軸固定并隨其轉動，在壓縮機系統的運行過程中，隨著電機帶動葉輪旋轉，空氣沿軸向進入葉輪，通過葉輪的旋轉將能量傳遞給空氣，空氣獲得靜壓能和動能，隨著葉輪的旋轉沿徑向離開葉輪并進入下游的擴壓器中，空氣在擴壓器中降速增壓，動能轉變為靜壓能，進一步增加了壓力。所述加壓空氣離開壓縮機后經加濕器加濕并最終進入燃料電池通道。由于葉輪是不斷旋轉的，空氣能夠被不斷地加壓并推送出去，從而保持了壓縮機中氣體的連續流動。

對于現有的離心壓縮機，體積較大、結構不夠緊湊，仍需要在提升滿載效率、在流量范圍內保持效率穩定以及縮小整機尺寸和減少零件數量等方面進行改進提升。

實用新型內容

本實用新型針對以上現有技術中存在的問題，提供一種葉輪、具有所述葉輪的離心壓縮機及使用所述離心壓縮機的燃料電池系統。

根據本實用新型的一個實施方式，葉輪包括：輪轂，其形狀大致為內凹的截錐形并且具有截錐形彎曲表面，截錐形彎曲表面限定輪轂的旋轉軸線，輪轂的細端為空氣入口端，粗端為空氣出口端；自截錐形彎曲表面伸出的圍繞輪轂的旋轉軸線間隔布置的多個大葉片和多個小葉片；其中，在葉輪的軸面投影圖上，大葉片和小葉片的相對于輪轂旋轉軸線的最外側邊緣與輪轂旋轉軸線之間形成介于-15度至15度之間的葉輪子午面出口角。

根據本實用新型的一個實施方式，大葉片的流線截面形狀為S形，小葉片的流線截面形狀為C形。

根據本實用新型的一個實施方式，大葉片和小葉片的曲率半徑與輪轂的出口端的直徑的比值介于0.5至2之間。

根據本實用新型的一個實施方式，大葉片和小葉片圍繞所述輪轂的旋轉軸線均勻布置。

根據本實用新型的一個實施方式，輪轂的底部設置有密封結構，其與離心壓縮機中的背板之間形成密封。

根據本實用新型的一個實施方式，輪轂的密封結構為自輪轂的底部向下延伸出的圓形凸臺或環形凸臺，在圓形凸臺或環形凸臺的周向面上設置有沿徑向向外突出的多個環形密封齒。

根據本實用新型的一個實施方式，圓形凸臺或環形凸臺的直徑介于輪轂的出口端直徑的50％至95％之間，圓形凸臺或環形凸臺的軸向厚度介于4至8毫米之間，環形密封齒的數量為3至6個。