CN120273893A 甲醇泵和甲醇燃料温度控制系统 （湖北文理学院）

(19)国家知识产权局(71)申请人湖北文理学院地址441000湖北省襄阳市襄城区隆中路296号(72)发明人刘祯邱文恒熊鸿斌熊敏喆(74)专利代理机构深圳市世纪恒程知识产权代理事务所44287专利代理师何秋石F02M37/08(2006.01)F02M37/04(2006.01)F02M31/125(2006.01)(54)发明名称甲醇泵和甲醇燃料温度控制系统本发明公开了一种甲醇泵和甲醇燃料温度件的两端分别设有进液口和出液口；泵体设于壳体组件内，并靠近进液口设置，泵体包括偏心啮合的摆线齿轮和内齿轮；驱动电机设于壳体组件内，驱动电机的输出轴与摆线齿轮连接；控制器设于壳体组件的一侧，控制器和驱动电机电连2壳体组件，所述壳体组件的两端分别设有进液口和出液口；泵体，所述泵体设于所述壳体组件内，并靠近所述进液口设置，所述泵体包括偏心啮合的摆线齿轮和内齿轮；驱动电机，所述驱动电机设于所述壳体组件内，所述驱动电机的输出轴与所述摆线齿控制器，所述控制器设于所述壳体组件的一侧，所述控制器和所述驱动电机电连接。2.如权利要求1所述的甲醇泵，其特征在于，所述壳体组件包括外壳和分别设于所述外壳两端的前端盖和后端盖，所述进液口设于所述前端盖，所述出液口设于所述后端盖。3.如权利要求2所述的甲醇泵，其特征在于，所述甲醇泵还包括两个密封圈，两个所述密封圈分别套设于所述前端盖和所述后端盖，并与所述外壳的内壁密封贴合。4.如权利要求2所述的甲醇泵，其特征在于，所述甲醇泵还包括限位板，所述限位板设于所述外壳内，并与所述前端盖围合形成容纳腔，所述泵体设于所述容纳腔内，所述驱动电机的输出轴穿过所述限位板与所述摆线齿轮连接。5.如权利要求1所述的甲醇泵，其特征在于，所述甲醇泵还包括轴承，所述轴承设于所述壳体组件内，并位于所述泵体背向所述驱动电机的一侧；所述输出轴穿过所述摆线齿轮与所述轴承连接。6.如权利要求5所述的甲醇泵，其特征在于，所述轴承的材质为聚醚醚酮。7.如权利要求1所述的甲醇泵，其特征在于，所述甲醇泵还包括定位板，所述定位板设于所述壳体组件内，并靠近所述出液口设置，所述定位板形成有定位槽，所述定位槽内设有所述输出轴远离泵体的一端与所述轴承连接。8.如权利要求1所述的甲醇泵，其特征在于，所述驱动电机的外周设有保护壳，所述保护壳形成有多个凹槽，多个所述凹槽呈环形阵列分布。9.如权利要求1所述的甲醇泵，其特征在于，所述驱动电机为无刷电机。10.一种甲醇燃料温度控制系统，其特征在于，包括依次连接的油箱、供给管线以及发动机；所述供给管线上依次设有如权利要求1至9中任一项所述的甲醇泵、电加热器以及热交换器；还包括回收管线，所述回收管线连接所述供给管线和所述油箱，所述回收管线撒花姑娘依次设有散热器、膨胀罐、节温器以及水箱，所述回收管线通过所述热交换器与所述供给管线换热耦合，所述节温器用于控制所述发动机的废热的流向。3技术领域[0001]本发明涉及燃油泵技术领域，特别涉及一种甲醇泵和甲醇燃料温度控制系统。背景技术[0002]在现代化能源体系中，甲醇因其清洁燃烧、可再生性及高能量密度，被广泛视为一种新型清洁能源。在甲醇汽车相关行业，甲醇泵通常选用传统的齿轮泵，这种泵通过两个或多个齿轮的精确啮合来实现流体的输送。然而，齿轮泵在运行过程中存在一些固有缺陷：齿轮相互啮合以及与泵体内壁的摩擦和碰撞会产生机械噪声，且由于齿轮之间存在一定间隙，容易引发内泄漏现象。这些问题不仅影响甲醇泵的工作效率和可靠性，还可能对其长期使用寿命产生不利影响。发明内容[0003]本发明的主要目的是提出一种甲醇泵和甲醇燃料温度控制系统，旨在提高甲醇泵的工作效率和可靠性。[0005]壳体组件，所述壳体组件的两端分别设有进液口和出液口；[0006]泵体，所述泵体设于所述壳体组件内，并靠近所述进液口设置，所述泵体包括偏心啮合的摆线齿轮和内齿轮；[0007]驱动电机，所述驱动电机设于所述壳体组件内，所述驱动电机的输出轴与所述摆[0008]控制器，所述控制器设于所述壳体组件的一侧，所述控制器和所述驱动电机电连[0009]在一实施方式中，所述壳体组件包括外壳和分别设于所述外壳两端的前端盖和后端盖，所述进液口设于所述前端盖，所述出液口设于所述后端盖。[0010]在一实施方式中，所述甲醇泵还包括两个密封圈，两个所述密封圈分别套设于所述前端盖和所述后端盖，并与所述外壳的内壁密封贴合。[0011]在一实施方式中，所述甲醇泵还包括限位板，所述限位板设述前端盖围合形成容纳腔，所述泵体设于所述容纳腔内，所述驱动电机的输出轴穿过所述限位板与所述摆线齿轮连接。[0012]在一实施方式中，所述甲醇泵还包括轴承，所述轴承设于所述壳体组件内，并位于所述泵体背向所述驱动电机的一侧；[0013]所述输出轴穿过所述摆线齿轮与所述轴承连接。[0014]在一实施方式中，所述轴承的材质为聚醚醚酮。[0015]在一实施方式中，所述甲醇泵还包括定位板，所述定位板设于所述壳体组件内，并靠近所述出液口设置，所述定位板形成有定位槽，所述定位槽内设有轴承；[0016]所述输出轴远离泵体的一端与所述轴承连接。4[0017]在一实施方式中，所述驱动电机的外周设有保护壳，所述保护壳形成有多个凹槽，多个所述凹槽呈环形阵列分布。[0018]在一实施方式中，所述驱动电机为无刷电机。[0019]本发明还提出一种甲醇燃料温度控制系统，包括依次连接的油箱、供给管线以及发动机；所述供给管线上依次设有如上文所述的甲醇泵、电加热器以及热交换器；[0020]还包括回收管线，所述回收管线连接所述供给管线和所述油箱，所述回收管线撒花姑娘依次设有散热器、膨胀罐、节温器以及水箱，所述回收管线通过所述热交换器与所述供给管线换热耦合，所述节温器用于控制所述发动机的废热的流向。[0021]在本发明的技术方案中，通过偏心啮合的摆线齿轮和内齿轮的特殊结构，优化了齿间间隙和啮合方式，有效降低了内泄漏风险；且将驱动电机设于壳体组件内并与摆线齿轮直接连接，确保了动力传输的高效性和稳定性，同时也有效缩短了甲醇泵的轴向长度。附图说明[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。[0023]图1为本发明提供的甲醇泵一实施例的剖视图；[0024]图2为本发明提供的甲醇泵另一实施例的剖视图；[0025]图3为本发明提供的甲醇燃料温度控制系统一实施例的结构示意图。[0026]附图标号说明：[0029]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0031]需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”,其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”5相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。[0033]本发明提出一种甲醇泵100。[0034]请参阅图1和图2,在本发明一实施例中，该甲醇泵100包括壳体组件、泵体4、驱动电机5以及控制器6;壳体组件的两端分别设有进液口21和出液口31;泵体4设于壳体组件内，并靠近进液口21设置，泵体4包括偏心啮合的摆线齿轮41和内齿轮42;驱动电机5设于壳体组件内，驱动电机5的输出轴与摆线齿轮41连接；控制器6设于壳体组件的一侧，控制器6和驱动电机5电连接。[0035]其中，摆线齿轮41作为内转子、内齿圈作为外转子，两者偏心啮合形成动态变化的密闭腔室，当驱动电机5带动内转子旋转时，啮合齿间的腔室容积在吸入侧逐渐增大形成负压，将甲醇从入口吸入；随着转子转动，腔室沿泵体4向排出侧移动压过程，最终通过出口高压排出甲醇。且摆线齿轮41和内齿圈采用双向烧结碳化硅(SSiC)或表面DLC涂层，可以耐受甲醇长期浸泡及酸性杂质腐蚀。[0036]进液口21采用渐缩式文丘里结构，降低入口湍流，减少气蚀风险；出液口31采用螺[0037]控制器6通过密封接口和驱动电机5直连，可以确保控制器6与驱动电机5之间的电气连接紧密可靠，隔绝甲醇液体、水汽或腐蚀性气体侵入控制器6内部的风险，避免电路短路或元件腐蚀。[0038]在本发明的技术方案中，通过偏心啮合的摆线齿轮41和内齿轮42的特殊结构，优化了齿间间隙和啮合方式，有效降低了内泄漏风险；且将驱动电机5设于壳体组件内并与摆线齿轮41直接连接，确保了动力传输的高效性和稳定性，同时也有效缩短了甲醇泵100的轴向长度。[0039]具体的，在本发明一实施例中，请参阅图1,壳体组件包括外壳1和分别设于外壳1两端的前端盖2和后端盖3,进液口21设于前端盖2,出液口31设于后端盖3.如此进液口21与出液口31分设于壳体两端，流体从泵体4前端进入后，沿轴向流经摆线齿轮41与内齿轮42的啮合区域，最终从后端排出，形成单向线性流动路径。且前端盖2与后端盖3作为独立部件与外壳1组装，可分别针对进、出口的密封需求进行优化设[0040]进一步地，在本发明一实施例中，请参阅图1,甲醇泵100还包括两个密封圈7,两个密封圈7分别套设于前端盖2和后端盖3,并与外壳1的内壁密封贴合。通过设置密封圈7,在前端盖2和后端盖3安装在外壳1上时，密封圈7被压缩在端盖与外壳1内壁之间，形成紧密的密封面。这种密封方式能够有效防止甲醇液体从端盖与外壳1之间的缝隙泄漏，确保甲醇泵100在工作过程中密封性能可靠，避免甲醇的损失和对环境的污染。且密封圈7具有一定的弹性，能够适应部件的微小变形，始终保持与外壳1内壁的紧密贴合。即使在温度变化较大的工况下，也能维持良好的密封效果，防止甲醇泄漏，提高了甲醇泵100在不同环境条件下的稳定性和可靠性。此外，前端盖2和后端盖3都设置有环形凹槽用于安装密封圈7。[0041]本实施例中，密封圈7材质为全氟醚橡胶(FFKM),全氟醚橡胶能够抵御强酸、强碱的侵蚀，不会发生分解、破裂或性能下降，确保密封圈7在长期使用中保持良好的密封性能。6且甲醇泵100在运行过程中，尤其是在高负荷或长时间工作时，内部温度可能升高，全氟醚橡胶能够在高达200℃甚至更高的温度下长期稳定工作，不会因高温而加速老化或失去弹性，从而确保密封圈7在高温环境下仍能有效防止甲醇泄漏，维持甲醇泵100的正常运行。[0042]进一步地，在本发明一实施例中，请参阅图1,甲醇泵100还包括限位板8,限位板8设于外壳1内，并与前端盖2围合形成容纳腔，泵体4设于容纳腔内，驱动电机5的输出轴穿过限位板8与摆线齿轮41连接。限位板8与前端盖2形成的容纳腔，为泵体4提供了精确的安装位置。泵体4在腔内位置稳定，避免轴向或径向的过度移动。这种稳定的位置关系确保摆线齿轮41和内齿圈偏心啮合的准确性。在驱动电机5带动摆线齿轮41旋转时，二者能保持稳定的啮合状态，提高甲醇泵100的工作效率，确保甲醇输送的连续性和稳定性。[0043]为了提高稳定性，在本发明一实施例中，请参阅图1,甲醇泵100还包括轴承9,轴承9设于壳体组件内，并位于泵体4背向驱动电机5的一侧；输出轴穿过摆线齿轮41与轴承9连接。具体而言，轴承9设置在前端盖2上，通过增设轴承9,输出轴穿过摆线齿轮41与轴承9连接，形成双侧支撑结构，显著提升了传动系统的刚性与稳定性：双侧轴承9协同分担径向载荷，有效抑制输出轴在高速旋转或负载突变时的偏摆与振动，确保摆线齿轮41与内齿轮42的啮合精度，减少因轴变形导致的齿面磨损和密封腔间隙波动，从而降低内泄漏风险并延长齿轮寿命；同时，轴承9的阻尼作用吸收齿轮啮合冲击能量，进一醇泵100在复杂工况下的运行平稳性与可靠性，尤其适配高转速、高压力需求的甲醇直喷系统，为高效稳定的甲醇燃料输送提供了关键支撑。[0044]本实施例中，轴承9的材质为聚醚醚酮(PEEK),聚醚醚酮对甲醇等有机溶剂具有极佳耐受性，保障泵腔内部清洁度与长期密封性。且聚醚醚酮固有自润滑特性减少轴承9与输出轴间的摩擦损耗，降低运行阻力，提升驱动电机5能效，同时避免额外润滑剂引入对甲醇纯度的污染风险。[0045]为了进一步提高稳定性，在本发明一实施例中，请参阅图1,甲醇泵100还包括定位板10,定位板10设于壳体组件内，并靠近出液口31设置，定位板10形成有定位槽，定位槽内设有轴承9;输出轴远离泵体4的一端与轴承9连接。如此输出轴的两端均与一个轴承9连接，两个轴承9可以为输出轴的两端提供定位和支撑，确保输出轴与泵体4的同轴度。这有助于保持摆线齿轮41和内齿圈的精确啮合，提高甲醇泵100的工作效率和可靠性。[0046]进一步地，在本发明一实施例中，驱动电机5的外周设有保护壳，保护壳形成有多个凹槽，多个凹槽呈环形阵列分布。凹槽可以供甲醇液体通过，如此甲醇液体可以直接吸收驱动电机5所产生的热量，避免电机过热导致的效率下降或永磁体退磁风险。此外，控制器6工作时所产生的热量也可以传递至壳体组件，然后由甲醇液体吸收，实现控制器6的温度控[0047]具体的，在本发明一实施例中，驱动电机5为无刷电机。无刷电机消除了传统有刷电机中电刷与换向器之间的摩擦损耗，降低了能量转换过程中的损耗，从而提高了甲醇泵100的整体工作效率，实现了节能运行，降低了能耗成本。且无刷电机可与先进的电子控制系统配合使用，能够实现更精确的速度控制和扭矩调节。可以根据实际需求快速、准确地调整甲醇的流量和压力，提高了系统的控制精度和响应速度，更好地满足不同工况下的使用[0048]请参阅图3,本发明还提出一种甲醇燃料温度控制系统，包括依次连接的油箱200、7供给管线以及发动机300;供给管线上依次设有上述甲醇泵100、电加热器400以及热交换器500;还包括回收管线，回收管线连接供给管线和油箱200,回收管线上依次设有散热器600、膨胀罐700、节温器800以及水箱900,回收管线通过热交换器500与供给管线换热耦合，节温器800用于控制发动机300的废热的流向。通过节温器800可以将发动机300的废热导向热交换器500,从而预热供给管线中的液态甲醇。甲醇经预热后黏度显著降低，流动性增强，大幅减轻甲醇泵100的输送负荷，降低其功耗并提升燃料雾化效果，进而改善燃烧效率，减少冷[0049]低温启动阶段(-30℃~10℃):这个阶段主要目标是快速升温甲醇至安全流动温度，防止凝固与泵体4损伤。甲醇泵100启动小流量循环(0.2-0.5m[0050]/h),电加热器400以阶梯式功率加载(25%→50%→100%)加热甲醇，目标温度10℃;节温器800关闭余热回收回路，通过节温器800控制发动机300的废热通过散热器600直接排放。即甲醇自油箱200流经甲醇泵100,然后经过电加热器400进行加热，最终进入发动机300;同时发动机300的废热在节温器800控制下直接经过散热管线排放。[0051]小流量循环可以降低泵送阻力，电加热器400阶梯式功率加载可以避免热冲击，保证加热效率，发动机300废热通过散热器600直接排放可以避免低温甲醇进入热交换器500导致冻裂风险。[0052]中温运行阶段(10℃~60℃):节温器800调节三通阀，将30%-70%废热导向热交换器500,此时发动机300的废热可以通过回收管线和热交换器500进行热量传递为供给管线中的液态甲醇预热，且回收管线和供给