本技術(shù)涉及一種葉輪，尤其是涉及一種用于氫氣循環(huán)泵的葉輪。

背景技術(shù)：

1、利用燃料與氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)被日益廣泛地用來提供電力。質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)系統(tǒng)是一種廣泛應(yīng)用的燃料電池系統(tǒng)，其通常采用氫氣為燃料。在pemfc運(yùn)行期間，作為燃料的氫氣被供給到pemfc的電堆的陽極并被催化劑吸附而電離為氫離子和電子，氫離子經(jīng)由質(zhì)子交換膜轉(zhuǎn)移到陰極，電子則通過外電路流向陰極以對外形成電流。

2、為了使pemfc能夠提供穩(wěn)定的輸出功率，通常的做法是在燃料電池系統(tǒng)的陽極側(cè)供給過量的氫氣，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的氫氣需求量的波動。因此，燃料電池系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置了氫氣循環(huán)泵，用于在燃料電池的陽極端進(jìn)行氫氣循環(huán)。其作用是將電堆出口處未反應(yīng)完全的氫氣增壓輸送至電堆入口處進(jìn)行回收，以對氫氣進(jìn)行充分的再利用。通常，氫氣循環(huán)泵具有電機(jī)和葉輪，電機(jī)通過電機(jī)的軸與葉輪連接，使得電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)帶動葉輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行氫氣的循環(huán)流動。

3、然而，在現(xiàn)有的氫氣循環(huán)泵中，由于葉輪的剛度不足，葉輪在被電機(jī)驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)或在高負(fù)載工況下工作時可能會在電機(jī)軸的軸向方向上產(chǎn)生形變。當(dāng)這樣的形變超過了葉輪與氫氣循環(huán)泵的殼體之間的間隙時，葉輪將與殼體發(fā)生刮擦，更嚴(yán)重的情況下甚至導(dǎo)致葉輪的損壞，進(jìn)而使得氫氣循環(huán)泵失效。設(shè)置更大的間隙雖然能夠解決這一缺陷，但是這樣的設(shè)置方式使得氫氣在葉輪與氫氣循環(huán)泵的殼體之間的泄露量增加，氫氣循環(huán)泵的效率會顯著地降低。

4、因此，需要對現(xiàn)有的葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，以提高葉輪的剛度，從而適應(yīng)現(xiàn)有的或更小的間隙寬度以提高氫氣循環(huán)泵的效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種用于氫氣循環(huán)泵的葉輪，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個問題。

2、根據(jù)本申請的一方面提供了一種用于氫氣循環(huán)泵的葉輪，該葉輪具有相反的第一側(cè)和第二側(cè)，第一側(cè)包括：輪轂部的第一端，其位于第一側(cè)的中央；以及流道部，該流道部沿徑向方向從第一端延伸，并且具有由分隔件分隔的數(shù)個流道，第二側(cè)包括：輪轂部的第二端，其位于第二側(cè)中央并與第一端相反；底面，其沿軸向方向從輪轂部的第二端凹入；以及鼓面，其位于第二側(cè)沿徑向方向的最外部，其中，第二側(cè)還包括位于底面與鼓面之間的過渡面，該過渡面是光滑過渡曲面。

3、根據(jù)本申請的一實施例，在包含葉輪的旋轉(zhuǎn)軸的截面中，光滑過渡曲面的輪廓為圓弧，圓弧的圓心角小于九十度。

4、根據(jù)本申請的一實施例，圓心角為三十度。

5、根據(jù)本申請的一實施例，在葉輪的軸向方向上，鼓面的軸向頂端與輪轂部的第二端平齊。

6、根據(jù)本申請的一實施例，在軸向方向上，底面與鼓面的軸向頂端的距離小于葉輪的最大軸向厚度的十一分之四。

7、根據(jù)本申請的一實施例，在葉輪的第一側(cè)，第一端包括安裝部和形成在安裝部的徑向外側(cè)的凹部，凹部位于安裝部和流道部之間。

8、根據(jù)本申請的一實施例，凹部由光滑過渡曲面形成。

9、根據(jù)本申請的一實施例，在徑向方向上，凹部與底面相對應(yīng)的部位的徑向長度小于葉輪的直徑的四分之一。

10、根據(jù)本申請的一實施例，在徑向方向上，凹部與底面相對應(yīng)的部位的最小軸向厚度大于葉輪的最大軸向厚度的三分之一。

11、根據(jù)本申請的一實施例，流道部的徑向長度大于葉輪的直徑的三分之一。

12、通過在葉輪的第二側(cè)設(shè)置位于底面與鼓面之間的被形成為光滑過渡曲面的過渡面，使得在過渡面處葉輪的厚度增加。以這種結(jié)構(gòu)，葉輪整體的剛度上升，從而使葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，在軸向方向上產(chǎn)生的形變降低，進(jìn)而允許將葉輪與氫氣循環(huán)泵的殼體更靠近的布置。這提高了氫氣循環(huán)泵的效率，并增加了氫氣循環(huán)泵的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，所述葉輪(100)具有相反的第一側(cè)(110)和第二側(cè)(120)，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，在包含所述葉輪(100)的旋轉(zhuǎn)軸的截面中，所述光滑過渡曲面的輪廓為圓弧，所述圓弧對應(yīng)的圓心角(α)小于九十度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，所述圓心角(α)為三十度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，在所述葉輪(100)的軸向方向上，所述鼓面(123)的軸向頂端與所述輪轂部(101)的第二端(121)平齊。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，在所述軸向方向上，所述底面(122)與所述鼓面(123)的軸向頂端的距離小于所述葉輪(100)的最大軸向厚度的十一分之四。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，在所述葉輪(100)的第一側(cè)(110)，所述第一端(111)包括安裝部(111a)和形成在所述安裝部(111a)的徑向外側(cè)的凹部(111b)，所述凹部(111b)位于所述安裝部(111a)和所述流道部(112)之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，所述凹部(111b)由光滑過渡曲面形成。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，在所述徑向方向上，所述凹部(111b)與所述底面(122)相對應(yīng)的部位(130)的徑向長度小于所述葉輪(100)的直徑的四分之一。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，在所述徑向方向上，所述凹部(111b)與所述底面(122)相對應(yīng)的所述部位(130)的最小軸向厚度大于所述葉輪(100)的所述最大軸向厚度的三分之一。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于氫氣循環(huán)泵的葉輪(100)，其特征在于，所述流道部(112)的徑向長度大于所述葉輪(100)的所述直徑的三分之一。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N用于氫氣循環(huán)泵的葉輪，該葉輪具有相反的第一側(cè)和第二側(cè)，第一側(cè)包括：輪轂部的第一端，其位于第一側(cè)的中央；以及流道部，該流道部沿徑向方向從第一端延伸，并且具有由分隔件分隔的數(shù)個流道，第二側(cè)包括：輪轂部的第二端，其位于第二側(cè)中央并與第一端相反；底面，其沿軸向方向從第二端凹入；以及鼓面，其位于第二側(cè)沿徑向方向的最外部，其中，第二側(cè)還包括位于底面與鼓面之間的過渡面，該過渡面是光滑過渡曲面。通過在底面與鼓面之間設(shè)置被形成為光滑過渡曲面的過渡面，使得葉輪整體的剛度提升，降低了葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時軸向方向上的形變。這允許將葉輪與氫氣循環(huán)泵的殼體更靠近的布置，提高了氫氣循環(huán)泵的效率，并增加了可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊亦,李源,谷苗雨,仇成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：羅伯特·博世有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240809
技術(shù)公布日：2025/4/24