對(duì)地設(shè)置(例如，與軸間隔開并且圍繞軸)，使得電流(例如，來(lái)自燃料電池)可以使軸35旋轉(zhuǎn)以便壓縮空氣，如上所述。軸35可在殼體50內(nèi)由軸承組件(例如空氣軸承組件)支撐。
[0023]圖2中示出了圖1的壓縮機(jī)10的低壓側(cè)15的一部分的簡(jiǎn)化剖視圖，其中圖示說(shuō)明了將空氣引導(dǎo)至壓縮機(jī)不同部分的各種流道。如圖2中所示，(由箭頭80表示)在可不同于大氣溫度和大氣壓力的溫度和壓力下的空氣經(jīng)由低壓壓縮機(jī)入口 85 (示于圖1)被吸入壓縮機(jī)10的低壓側(cè)15。當(dāng)壓縮機(jī)10正在操作時(shí)，可通過(guò)低壓壓縮機(jī)葉輪25的旋轉(zhuǎn)將來(lái)自低壓壓縮機(jī)入口 85的空氣80壓縮到較高壓力。因此，低壓壓縮機(jī)葉輪25的旋轉(zhuǎn)將空氣壓縮(例如，壓縮到大約2 atm的壓力)并且壓縮空氣經(jīng)過(guò)擴(kuò)散器89被排放入低壓蝸殼16中以便隨后經(jīng)由級(jí)間導(dǎo)管17 (示于圖1)輸送至壓縮機(jī)的高壓側(cè)20。被高壓葉輪30壓縮的空氣被排放入高壓蝸殼21中。
[0024]與此同時(shí)，從高壓壓縮空氣流中流出的單獨(dú)空氣流(由箭頭60表示)在外部被冷卻并且在例如大約4 atm的壓力下被朝著燃料電池引導(dǎo)，然后經(jīng)由軸承入口 65被提供入壓縮機(jī)的低壓側(cè)15用作推力軸承70和/或轉(zhuǎn)子空氣軸承75中的冷卻空氣?？稍O(shè)置例如圖2中所示的推力軸承70而對(duì)抗由于存在于高壓側(cè)20 (可以是例如4 atm的壓力)和低壓側(cè)15(可以是例如2 atm的壓力)之間的壓力差所造成的軸35朝向壓縮機(jī)10的低壓側(cè)15移動(dòng)的傾向。由于壓縮機(jī)的構(gòu)造以及在其中各部件(包括推力軸承70和轉(zhuǎn)子空氣軸承75)的間距和定位，因而在與推力軸承70相鄰的位置可存在空間76。冷卻空氣60和離開推力軸承70的空氣可以處于例如大約3.5 atm的壓力下，并且可積聚在空間76中，如圖2中所示。
[0025]進(jìn)一步參照?qǐng)D2，一部分的空氣80在已被壓縮之后從流到低壓蝸殼16的空氣流中被轉(zhuǎn)向，改為經(jīng)過(guò)在低壓壓縮機(jī)葉輪25的背盤與相鄰固定結(jié)構(gòu)之間的泄漏路徑被引導(dǎo)入在低壓壓縮機(jī)葉輪后面的空間26。
[0026]在上述情況下并參照?qǐng)D2A，空間26中的壓力(可處于大約2 atm)通常小于空間76中的壓力，可以是大約3.5 atm ο因此，空間76中的空氣60傾向于找到進(jìn)入空間26的路徑，該空間26將空氣80保持在較低的壓力下。這種在不同壓力(和溫度)下的不同空氣流的混合會(huì)損害對(duì)于不同空氣流想要的功能。例如，進(jìn)入空間26的冷卻空氣60的不受限制的流動(dòng)可減小用于使軸的軸承75冷卻的可用冷卻空氣60的量。
[0027]為了使空氣80從空間76進(jìn)入壓縮機(jī)10低壓側(cè)的流量最小化，本發(fā)明的實(shí)施例提供在低壓壓縮機(jī)葉輪25后面的空間26和與推力軸承70相鄰的空間76之間設(shè)置的密封。常規(guī)的密封方法可包括接觸型面密封或者唇型密封；然而，包括如上所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的分級(jí)壓縮機(jī)的渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以高達(dá)100,000 RPM，這遠(yuǎn)超過(guò)可由接觸型面密封或唇型密封所控制的轉(zhuǎn)速。常規(guī)的軸密封可使用迷宮型密封；然而，迷宮型密封的制造會(huì)是困難的和費(fèi)用尚的。
[0028]因此，現(xiàn)在參照?qǐng)D3，提供使用于燃料電池的壓縮機(jī)10 (示于圖1中)的實(shí)施例，該壓縮機(jī)10包括壓縮機(jī)葉輪(例如以上描述且在附圖中示出的低壓壓縮機(jī)葉輪25)，該壓縮機(jī)葉輪由軸35支撐并構(gòu)造為繞軸的軸線A旋轉(zhuǎn)，如上所述。壓縮機(jī)還可包括構(gòu)造成與壓縮機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)的密封架。固定的密封板可設(shè)置在一部分的密封架的周邊周圍。在例如在附圖中所示的雙級(jí)壓縮機(jī)的低壓側(cè)15，密封架可以是低壓密封架90。低壓密封架90可被軸35支撐并且可與低壓壓縮機(jī)葉輪25的后端27鄰接，因此軸35的旋轉(zhuǎn)用作使低壓壓縮機(jī)葉輪和低壓密封架兩者旋轉(zhuǎn)。此外，在圖3中，固定的密封板可以是固定的低壓密封板95，該低壓密封板圍繞低壓密封架90的外圍邊緣92，如圖所示。
[0029]參照?qǐng)D2A和圖3，密封架(例如，低壓密封架90)可包括在密封架的外圍邊緣92中的至少一個(gè)密封槽94?？稍O(shè)置至少一個(gè)密封環(huán)100，該密封環(huán)100構(gòu)造成被容納在相應(yīng)的密封槽94內(nèi)，使得密封環(huán)當(dāng)被容納在槽94中時(shí)密封抵靠固定密封板95的接觸面97從而在密封環(huán)的壓縮機(jī)側(cè)(例如，空間26)與密封環(huán)的軸側(cè)(例如，空間76)之間形成壓差密封。
[0030]圖4中示出了密封環(huán)100和密封架90的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，至少一個(gè)密封環(huán)可包括開口膨脹環(huán)。在這點(diǎn)上，密封環(huán)可以是單件的材料，例如低摩擦金屬材料(例如，不銹鋼、鑄鐵、鐵合金等)，該單件材料限定兩個(gè)端部102，104，在這兩個(gè)端部之間有間隙106。在不受約束的狀態(tài)下，例如當(dāng)密封環(huán)100由密封架90的槽94容納時(shí)，但在密封架和密封環(huán)設(shè)置在固定密封板95內(nèi)之前，間隙106會(huì)是最大尺寸，使得在密封環(huán)100的兩個(gè)端部102，104之間的距離是最大距離。當(dāng)密封架90和密封環(huán)100安裝在壓縮機(jī)中使得固定的密封板95以相對(duì)于密封架的外圍邊緣92和密封環(huán)100的外緣108為圍繞關(guān)系而設(shè)置時(shí)，可通過(guò)密封環(huán)的外緣108與固定密封板95的接觸面97之間的接觸(示于圖2A)而將該密封環(huán)朝向密封架90的中心軸線CE縮。結(jié)果，當(dāng)密封架90和密封環(huán)100位于與固定密封板95 —起的適當(dāng)位置時(shí)，如圖2和圖2A中所示，密封環(huán)100的間隙106可減小到例如I英寸的千分之幾的寬度。
[0031]由于密封環(huán)100處于圖4中所示的不受約束狀態(tài)的傾向(例如，使間隙106的尺寸最大化的傾向)，密封環(huán)可起如同彈簧的作用并且可將向外的力(例如，圖4中所示的沿徑向方向遠(yuǎn)離軸線嫌]力)施加于被設(shè)置在密封架90的周邊周圍的固定密封板95的接觸面97上。該向外的力可增強(qiáng)密封環(huán)100的外緣108與固定密封板95的接觸面97之間的接合，因此在空間26 (圖2和圖2A)中的空氣80 (圖2)與空間76 (圖2和圖2A)中的空氣60 (圖2)之間實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的密封。因此，在密封環(huán)100與槽94的圓周表面之間可存在間隙91，并且當(dāng)壓縮機(jī)10正在操作時(shí)，可用固定的密封板95將密封環(huán)100保持靜止，同時(shí)密封架90與軸35 —起旋轉(zhuǎn)。
[0032]在一些情況下，密封架90可由例如不銹鋼或其它非磁性金屬的非磁性材料構(gòu)成。此外，固定密封板95也可由例如不銹鋼或其它非磁性金屬的非磁性材料構(gòu)成。
[0033]如上所述，在如圖1中所示的壓縮機(jī)為雙級(jí)壓縮機(jī)的實(shí)施例中，壓縮機(jī)10可包括低壓側(cè)15和高壓側(cè)20。低壓側(cè)15可包括低壓壓縮機(jī)葉輪25，該葉輪被軸35支撐并且構(gòu)造成圍繞軸的軸線A旋轉(zhuǎn)。低壓側(cè)15也可包括:構(gòu)造成與低壓壓縮機(jī)葉輪25 —起旋轉(zhuǎn)的低壓密封架90、和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)低壓密封架的一部分的周邊周圍的固定低壓密封板95、以及至少一個(gè)低壓密封環(huán)100。
[0034]另外，雙級(jí)壓縮機(jī)10還可包括高壓側(cè)20，該高壓側(cè)包括高壓壓縮機(jī)葉輪30，該葉輪被軸35支撐并且構(gòu)造成圍繞軸的軸線A旋轉(zhuǎn),如圖5中所示。就高壓側(cè)20而言，并且如上面參照?qǐng)D1所描述，將已被低壓壓縮機(jī)葉輪25壓縮到大約2 atm壓力的空氣80經(jīng)由級(jí)間導(dǎo)管17和高壓壓縮機(jī)入口 185輸送至高壓壓縮機(jī)葉輪30用于進(jìn)一步壓縮。當(dāng)壓縮機(jī)10正在操作中時(shí)，可通過(guò)高壓壓縮機(jī)葉輪30的旋轉(zhuǎn)將來(lái)自高壓壓縮機(jī)入口 185的空氣80壓縮到甚至較高的壓力。因此，高壓壓縮機(jī)葉輪30的旋