一种两级压缩式氢燃料电池空压机的制作方法

本发明涉及，具体为一种两级压缩式氢燃料电池空压机。

背景技术：

1、两级压缩式氢燃料电池空压机是一种用于压缩氢气的设备。氢燃料电池在使用前需要将氢气进行压缩，以提高能量密度和储存效率，两级压缩式空压机是一种常见的压缩设备，可以将氢气从低压状态压缩到高压状态，两级压缩式氢燃料电池空压机通常由两个压缩机组成，分别为一级压缩机和二级压缩机，两级压缩式氢燃料电池空压机在氢燃料电池车辆和其他氢能应用中被广泛使用，它们能够提供高效、稳定的氢气压缩，满足氢燃料电池系统对压缩氢气的需求，这种设备对于推动氢能源的发展具有重要意义，可以促进氢能技术在能源存储和交通领域的应用。

2、中国专利“cn202011344936.8”公开了一种两级离心式压缩机和氢燃料电池系统，其提出：电机组件，包括壳体、转轴、定子和转子，转轴转动地安装于壳体中，定子与壳体连接，转子与转轴连接；一级压缩组件，包括一级叶轮和集流器，一级叶轮安装于转轴的一端，集流器安装于一级叶轮对应的壳体的一端；二级压缩组件，包括二级叶轮和蜗壳，二级叶轮安装于转轴的另一端，蜗壳安装于二级叶轮对应的壳体的一端；级间冷却结构，设置于一级压缩组件和二级压缩组件之间的壳体，级间冷却结构设有气路和冷却介质通道，气路将集流器的出口和蜗壳的入口连通，气路流经冷却介质通道的区域，以与冷却介质通道换热。可在很大程度上降低二级压缩系统的轴功率，从而提高系统效率。

3、由上述所提出的装置可知，虽然上述两级离心式压缩机提供了一种很好的制冷方法，但本技术人认为仍然存有以下的缺陷：

4、1、上述两级离心式空压机的结构相对更复杂，需要更多的部件和配件来实现其两级压缩过程，相比之下，两级压缩式空压机的结构相对简单，只需一个较小的高压级和一个较大的低压级，因此，两级离心式空压机在维修和保养上可能需要更多的时间和成本，两级离心式空压机具有高速旋转的离心风轮，由于受到离心力的影响，其运行要求较高的平衡性和稳定性。而两级压缩式空压机则采用更普遍的柱塞或螺杆式压缩机，结构相对稳定，因此更容易维持稳定的运行。

5、2、现有的两级压缩式空压机在使用的过程中，阀门仅仅可以控制气体逆流以及阀门的开关，无法通过阀门闭合角度来控制气流和压力调整压缩级别的压力比，根据特定应用的需求来优化压缩过程，并且在压缩机内部采用的是冷却器，冷却器通常需要额外的管路和设备来实现冷却效果，这可能增加了空压机的维护复杂性，与之相比，喷油冷却只需一个冷却器和相关的喷油系统，维护相对更简便，并且冷却器在对气流进行冷却时增加了压缩空气的损失，从而造成了工作效率低下并且使用场景单一的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种两级压缩式氢燃料电池空压机，具备通过电磁气控阀对蝶阀开合角度的调节，从而可以控制气流和压力，通过调整压缩级别的压力比，可以根据特定应用的需求来优化压缩过程，引入喷油冷却代替现有空压机的冷却器显著降低压缩空气的损失，使用流道设计顺应气流方向喷油，使缩空气几乎零损耗通过，显著提升效率也降低了运行噪音优点，解决了现有的两级压缩式空压机在使用的过程中，阀门仅仅可以控制气体逆流以及阀门的开关，无法通过阀门闭合角度来控制气流和压力调整压缩级别的压力比，根据特定应用的需求来优化压缩过程，并且在压缩机内部采用的是冷却器，冷却器通常需要额外的管路和设备来实现冷却效果，这可能增加了空压机的维护复杂性，与之相比，喷油冷却只需一个冷却器和相关的喷油系统，维护相对更简便，并且冷却器在对气流进行冷却时增加了压缩空气的损失，从而造成了工作效率低下并且使用场景单一的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种两级压缩式氢燃料电池空压机，包括机箱、两级压缩机构、双阀门限流机构，所述机箱左侧外表面固定安装有电机盒，所述机箱上表面设置有压力表，所述机箱上方设置有进气口，所述进气口连接于第一压缩仓，所述第一压缩仓设置于机箱内部上方，所述机箱下方外表面设置有出气口，所述出气口连接于第二压缩仓，所述第二压缩仓设置于机箱内部下方，所述第一压缩仓和第二压缩仓中间设置有气流降温通道，所述气流降温通道端设置有若干喷油嘴，所述喷油嘴固定连接有进油口，所述进油口设置于机箱外表面，所述两级压缩机构包括电机，所述电机固定安装于电机盒内表面，所述电机通过输出轴固定连接于传动轴，所述传动轴外表面设置有主轴承，所述主轴承固定安装于机箱内表面，所述传动轴外表面固定安装有主动斜齿轮，所述主动斜齿轮通过表面卡齿上下两侧安装有两个从动斜齿轮。

3、优选的，所述传动轴右端固定设置有支撑轴承，所述支撑轴承固定安装于传动仓右侧隔板内表面，上下两个所述从动斜齿轮内表面均固定安装有阳转子，所述阳转子左侧设置有限位轴承，所述限位轴承固定安装于传动仓右侧隔板内表面。

4、优选的，所述阳转子右端设置有固定轴承，所述固定轴承固定安装于固定仓内表面，所述阳转子为五齿螺杆，所述阳转子通过表面螺纹啮合安装有阴转子，所述阴转子为六尺螺杆，所述阴转子前后两端同样设置有限位轴承与固定轴承。

5、优选的，下方所述从动斜齿轮所连接的阳转子及阴转子设置于第二压缩仓内部，所述第二压缩仓内部设置的阳转子及阴转子对比上方体积较小。

6、优选的，所述双阀门限流机构包括阀门，所述阀门设置于进气口上方，所述阀门外表面设置有电磁气控阀，所述电磁气控阀下方设置有气管，所述气管固定连接于伺服气缸下方内表面，所述伺服气缸内部设置有顶杆。

7、优选的，所述顶杆上端设置有转接头，所述转接头内表面活动安装有连接杆，所述连接杆另一端活动安装于旋转板内表面，所述旋转板左侧内表面固定安装有转轴，所述转轴两侧活动安装于阀门上方内表面，所述转轴套固定安装于转轴外表面，所述转轴套外表面固定安装有蝶阀。

8、优选的，所述电磁气控阀外表面设置有气控通道，所述气控通道固定安装于阀门内表面并连接于气罐，所述气罐内表面固定安装有空心管，所述空心管外表面套设安装有张力弹簧，所述张力弹簧上方设置有活塞。

9、优选的，所述活塞上表面设置有卡簧，所述卡簧设置于气罐内表面，所述空心管内部设置有支撑弹簧，所述支撑弹簧内部设置有限位推杆，所述限位推杆上表面固定安装有阀芯，所述阀芯活动安装于阀门内部。

10、与现有技术相比，本发明提供了一种两级压缩式氢燃料电池空压机，具备以下有益效果：

11、1、该两级压缩式氢燃料电池空压机，通过阳转子和阴转子五对六齿数配比设计，具有转数落差小，优化的间隙带配合大幅度减小泄露三角区面积，进一步提高了压缩机的容积效率的优点，并且转子的齿形精度可达0.005毫米，表面粗糙度可达ra0.1至0.2微米，即使在连续运转的状况下，转子依然能保持最佳间隙值稳定且高效运作，并且两个压缩单元分别设置于第一压缩仓和第二压缩仓内部，在同一个机箱内通过主动斜齿轮驱动，使每级压缩单元的转子都能获得最佳限速度，在对氢气进行压缩时，充分利用了阳转子和阴转子螺杆的有效长度，使压缩效率最佳化。

12、2、该两级压缩式氢燃料电池空压机，通过喷油嘴和气流降温通道的设计，喷油冷却代替现有空压机的冷却器显著降低压缩空气的损失，使用流到设计顺应气流方向喷油，使压缩空气几乎零损耗通过，显著提升效率也降低了运行噪音，与单级压缩相比两级压缩的空压机通过喷油冷却一级压缩后的高温空气，并进行等压压缩从而降低二级吸气温度，整个压缩过程趋近等温压缩降低压缩功耗，每级压比降低，所以转子间密封泄露大幅减少提高容积效率。

13、3、该两级压缩式氢燃料电池空压机，通过双阀门限流机构和两级压缩机构之间的配合，从而到达了控制电磁气控阀对蝶阀开合角度的调节，可以控制气流和压力的作用，通过调整压缩级别的压力比，可以根据特定应用的需求来优化压缩过程，例如：在轻载情况下，可以降低压缩级数，从而减少能耗，而在高负载情况下，可以增加压缩级数，以满足更高的氢气压缩需求。这种可调节压缩级数的多级压缩式氢燃料电池空压机设计可以提供更高的灵活性和效率。它可以适应各种氢气压缩需求，并根据实际情况进行优化，这种创新设计方案有望在氢能源领域发挥重要作用，提高氢燃料电池系统的性能和可持续性。