專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的下端單元的蝸殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及的領(lǐng)域包括具有燃料電池系統(tǒng)的下端
單元的產(chǎn)品，所述下端單元形成泵、空氣壓縮機(jī)、陽極再循環(huán)泵、容納正排量機(jī)械的殼體或其它旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)械的蝸殼。
背景技術(shù)：
0002]離心泵通常通過由靠近蝸殼的旋轉(zhuǎn)葉輪使流體徑向向外
加速而對(duì)流體進(jìn)行加壓。但是，蝸殼的甚至微小的損壞都可能不利地影響泵的性能。損壞可能由葉片和蝸殼之間的接觸引起，例如在泵的軸承發(fā)生故障時(shí)、在存在污染物時(shí)或者在部件未適當(dāng)安裝時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
—個(gè)示例性實(shí)施例可包括一種制造產(chǎn)品的方法，所述方法可包括提供燃料電池系統(tǒng)的下端單元。所述下端單元可具有端面。所述方法也可包括在所述端面上形成泵的蝸殼。所述蝸殼可限定工作區(qū)域。且所述方法可包括增強(qiáng)所述工作區(qū)域。
0005
一個(gè)示例性實(shí)施例可包括一種產(chǎn)品，所述產(chǎn)品可包括蝸殼，所述蝸殼限定在作為燃料電池系統(tǒng)的一部分的下端單元的端面中。所述蝸殼可以是冷卻劑泵的一部分且可以限定具有工作區(qū)域的外表面。所述產(chǎn)品也可包括增強(qiáng)件，所述增強(qiáng)件附接到所述蝸殼的外表面且至少覆蓋所述工作區(qū)域。如果希望，例如在損壞且需要更換時(shí)，增強(qiáng)件可以從外表面拆除。
0006本發(fā)明的其它示例性實(shí)施例將通過下文提供的詳細(xì)說明而變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解的是，所述詳細(xì)說明和具體示例雖然公開了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是其僅用于說明目的，而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。


[00071通過詳細(xì)說明和附圖將更充分地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施例，附圖中
[00081圖1是燃料電池系統(tǒng)的下端單元的部分和局部分解圖。[0009圖2是圖1的下端單元的主視圖，示出了下端單元的蝸殼。
0010圖3是沿圖2中的線3-3截取的局部截面圖。
具體實(shí)施例方式
0011實(shí)施例的以下說明本質(zhì)上僅僅是示例性的(說明性的)，
并非旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。
0012附圖示出了相關(guān)燃料電池系統(tǒng)的下端單元10,下端單元10限定例如高溫冷卻劑泵14的離心泵、空氣壓縮機(jī)和陽極再循環(huán)泵、容納正排量機(jī)械的殼體或者其它部件的整體式外殼或蝸殼12。蝸殼12可具有增強(qiáng)件16，增強(qiáng)件16使得不需要更換下端單元IO的整個(gè)端面18,但是當(dāng)沒有這種增強(qiáng)件的蝸殼被損壞時(shí)可能就需要更換整個(gè)端面18。
[0013下端單元IO可以是緊湊單元，除了其它功能之外，其能夠用作燃料電池系統(tǒng)的燃料電池堆中的用于集中流體分配的歧管。在一些實(shí)施例中，下端單元IO可與燃料電池堆的"濕端"連通，在濕端處，反應(yīng)物和冷卻劑流入和流出燃料電池堆。雖然未示出，但是示例性下端單元可包括陰極加濕單元、充氣空氣冷卻器、陽極再循環(huán)泵、陽極注入器和排出器以及其它部件。參考圖1，所示下端單元10可包括高溫冷卻劑泵14、冷卻劑分流器20、流體軟管22和排出裝置24,下端單元也可限定這些部件的相關(guān)端口以及具有用于附接所述部件的各種螺栓孔。所示部件可以連接通過端面18且可以連接到端面18。端面18可以是下端單元IO的主體的部分暴露的側(cè)面。蓋26可螺栓連接在端面18上，以〗呆護(hù)和遮蔽端面。
0014
高溫冷卻劑泵14可將冷卻劑加壓并4吏冷卻劑循環(huán)通過冷卻劑回路和通過燃料電池堆中的冷卻劑分配層。在其它實(shí)施例中，高溫冷卻劑泵可以是低溫冷卻劑泵。雖然未示出，但是高溫冷卻劑泵14可包括葉輪，葉輪由馬達(dá)28驅(qū)動(dòng)且繞馬達(dá)的軸旋轉(zhuǎn)。在不同實(shí)施例中，葉輪可以是開放式、半開放式、封閉式等。葉輪能夠由鐵、鋼、鋁、塑料和任何其它合適材料制成。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知曉這些冷卻劑泵和葉輪的總體結(jié)構(gòu)、設(shè)置和操作，因而在此不給出更全面的說明。
0015蝸殼12可構(gòu)成高溫冷卻劑泵14的一部分，且可與葉輪一起工作以加壓和循環(huán)流體。參考圖2和3，蝸殼12可整體地形成在下端單元10的端面18中；即蝸殼可與端面18 —起模制、在端面18中切削而成或者以其它方式在端面18中制成。蝸殼12可在大致為平面的端面18中限定螺旋形壓痕或者凹部30。螺旋形凹部30可具有在周向方向上從一端向其另一端漸縮的厚度。螺旋形凹部30可繞著蝸殼12的中心軸線A環(huán)繞中心部32,且可環(huán)繞通向所述中心部的開口 34。通過某些方式，葉輪和蝸殼12被彼此互補(bǔ)地構(gòu)形。例如，緊密間隙或空間(例如，千分之一英寸)可設(shè)置在旋轉(zhuǎn)葉輪和蝸殼12之間，尤其是在靠近開口 34的工作區(qū)域36中。如本文所示，工作區(qū)域36可構(gòu)成從開口 34徑向和軸向延伸的環(huán)形表面。在其它實(shí)施例中，工作區(qū)域36可構(gòu)成蝸殼12的具有類似公差的其它表面；在這個(gè)意義上，工作區(qū)域可根據(jù)具體應(yīng)用而不同，且除了其它因素之外可取決于葉輪和蝸殼的
幾何形狀和尺寸以及葉輪和蝸殼之間的間隙。
[0016如果蝸殼12在工作區(qū)域36處被損壞，增強(qiáng)件16可消除更換整個(gè)端面18的需要。在所示實(shí)施例中，增強(qiáng)件16可以是環(huán)38，環(huán)38可附接在工作區(qū)域36上且可大致覆蓋工作區(qū)域36。在其它實(shí)施例中，環(huán)38可覆蓋比僅工作區(qū)域36更多的區(qū)域；例如，環(huán)38可覆蓋蝸殼12的相對(duì)于葉輪和蝸殼之間測量的距離具有緊密公差的其它區(qū)域。在所示實(shí)例中，工作區(qū)域36設(shè)計(jì)成安置環(huán)38,使得環(huán)形成與蝸殼12的直接環(huán)繞表面平齊的表面。除了其它因素之外，環(huán)38的準(zhǔn)確形狀和尺寸可根據(jù)蝸殼12的形狀和尺寸以及工作區(qū)域36的形狀和尺寸變化。例如，環(huán)38可從第一終端40向第二終端42徑向延伸，且可在第一終端40和第二終端42之間具有周向連續(xù)的彎曲部44。
0017在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)38可由與蝸殼12的材料相同的材料制成；在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)可由與蝸殼的材料不同的材料制成，例如不銹鋼；且在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)可由具有與不銹鋼類似的強(qiáng)度和其它質(zhì)量的合適材料制成。環(huán)38可形成為獨(dú)立部件，該獨(dú)立部件隨后附接到蝸殼12。環(huán)38可永久性地附接到蝸殼12，或者可以可拆除地附接到蝸殼，使得如果在操作中被葉輪損壞，環(huán)能夠被拆除且由另一環(huán)替換。在另一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)件16可以是可直接涂覆在大致工作區(qū)域36上的不銹鋼或其它合適材料(例如，類似強(qiáng)度和其它質(zhì)量)的涂層。且在另外的實(shí)施例中，增強(qiáng)件16可以是由一種材料制成的環(huán)，在環(huán)的外部暴露表面上具有不銹鋼或其它合適材料的涂層。
0018如上所述，增強(qiáng)件16可消除更換下端單元10的整個(gè)端面18的需要。例如，與沒有不銹鋼的區(qū)域相比，不銹鋼材料能夠使工作區(qū)域36硬化；因而，工作區(qū)域36較少地受到由于使用、葉輪和蝸殼之間的接觸、污染、不適當(dāng)?shù)陌惭b等引起的磨損、損壞或其它缺陷的影響。作為另一實(shí)例，如果環(huán)38真的磨損或損壞，僅需要拆除該環(huán)并用新的未磨損且未損壞的環(huán)更換。
[0019本發(fā)明的實(shí)施例的上述說明本質(zhì)上僅僅是示例性的，因而，其變型不認(rèn)為是偏離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)品，包括燃料電池系統(tǒng)的下端單元，所述下端單元限定構(gòu)件的蝸殼，所述蝸殼具有位于所述蝸殼的工作區(qū)域上的增強(qiáng)件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，所迷增強(qiáng)件是由第一材料制 成的環(huán)，所述第一材料比所述蝸殼的第二材^h硬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)品，其中，所述第一材料是不銹鋼。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)品，其中，所述環(huán)是獨(dú)立部件，所述獨(dú) 立部件在所述工作區(qū)域處附接到所述蝸殼的表面并且能從所述蝸殼拆 除。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)品，其中，在截面輪廓中，所述環(huán)從第 一終端徑向延伸到第二終端并且在第一終端和第二終端之間具有單個(gè) 彎曲部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，所述工作區(qū)域限定為靠近所 述蝸殼的中心部的開口 ，并且周向地且連續(xù)地環(huán)繞所述開口 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，所述增強(qiáng)件是涂覆在所述工 作區(qū)域上的涂層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的產(chǎn)品，其中，所述涂層由不銹鋼制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，所述增強(qiáng)件是獨(dú)立部件，所 述獨(dú)立部件在所述工作區(qū)域處附接到所述蝸殼的表面并且能從所述蝸 殼拆除。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的產(chǎn)品，其中，所述蝸殼限定在所述下端 單元的端面中。
11. 一種制造產(chǎn)品的方法，所述方法包括 提供燃料電池系統(tǒng)的下端單元，所述下端單元具有端面； 在所述端面上形成泵的蝸殼，所述蝸殼限定工作區(qū)域；和 增強(qiáng)所述工作區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，增強(qiáng)所述工作區(qū)域包括將 由不銹鋼制成的環(huán)在所述工作區(qū)域處附接到所述蝸殼的表面，從而所 迷環(huán)能從所述表面拆除并且與沒有所述環(huán)的工作區(qū)域相比較少受到磨 損的影響。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，增強(qiáng)所述工作區(qū)域包括將 涂層涂覆到所述工作區(qū)域，從而與沒有所述涂層的工作區(qū)域相比所述 涂層較少受到磨損的影響。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，增強(qiáng)所述工作區(qū)域包括將 增強(qiáng)件在所述工作區(qū)域處附接到所述蝸殼的表面，所述增強(qiáng)件能從所 述表面拆除且由與所述蝸殼的材料相同的材料制成。
15. —種產(chǎn)品，包括蝸殼，所述蝸殼限定在燃料電池系統(tǒng)的下端單元的端面中，所述蝸 殼是冷卻劑泵的一部分且包括具有工作區(qū)域的外表面；和增強(qiáng)件，所述增強(qiáng)件附接到所述蝸殼的外表面且覆蓋所述工作區(qū) 域，所述增強(qiáng)件可從所述外表面拆除。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的產(chǎn)品，其中，所述增強(qiáng)件是僅覆蓋所述 工作區(qū)域的環(huán)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的產(chǎn)品，其中，所迷環(huán)由比所述蝸殼的材 料硬的不銹鋼制成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的產(chǎn)品，其中，所述增強(qiáng)件是覆蓋所述工 作區(qū)域且由與所述蝸殼的材料相同的材料制成的環(huán)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的產(chǎn)品，其中，所述工作區(qū)域限定為靠近 所述蝸殼的中心部的開口 ，并且周向地且連續(xù)地環(huán)繞所述開口 。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)的下端單元的蝸殼。燃料電池系統(tǒng)的下端單元限定泵的蝸殼。所述蝸殼可具有設(shè)置在蝸殼的工作區(qū)域上的增強(qiáng)件。
文檔編號(hào)F04D29/42GK101673834SQ200910174379
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者B·安德里斯-肖特, J·D·雷恩維爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司