CN107725494A - 一种燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，包括微型低速电机、滚珠丝杠、丝杠配套螺母、喷嘴、腔体；所述低速电机与滚珠丝杠连接，丝杠配套螺母与滚珠丝杠旋合装配，丝杠配套螺母与喷嘴固定连接；喷嘴伸入腔体中，并与腔体之间形成相对移动中的密封结构。本发明结构简单，体积较小，重量轻，安装方便，易于维修；针对不同气体需求量可以调节喷嘴口径大小；根据不同工况可以调节喷嘴距使其达到该气体压力下最佳回流比的喷嘴距离。

Description

一种燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器
技术领域
本发明涉及一种喷射器，具体来说，是一种燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，可以用于汽车、轮船上的质子交换膜燃料电池发动机系统，属于燃料电池发动机技术领域。
背景技术
发动机产业是关系到国计民生的一个支柱性产业，随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，发动机产业在我国得到飞速发展，但同时给我国的资源环境也带来了极大压力，使我国的石油进口量屡创新高，为了解决环境污染问题和资源压力，国家鼓励大力发展电动新能源发动机，传统的电动发动机以燃料电池为发动机能量源，需将燃料中的化学能先转换成热能，然后再转换成电能供电动发动机使用，目前有一种先进的质子交换膜燃料发动机系统，它通过电化学反应将燃料中的化学能直接转换成电能，提高了能量转换效率，减少了污染物排放。质子交换膜燃料发动机的电堆中，为使质子交换膜获得高离子传导性，在反应物气体进入燃料电池之前，需要对之进行加湿。电堆反应后剩余的气体中含有液态水，利用喷射器前端高速喷射的气体将电堆反应后的气体引射到电堆中，既能给进入燃料电池前的气体加湿，又能将反应剩余的气体回收利用，提高燃料的利用率。
现有的燃料电池系统中，都会安装该种气体循环装置，将反应物气体加湿的液态水来自质子交换膜燃料电池发动机电堆的阴极反应，将反应剩余的气体循环到进气端。目前使用最多的是循环泵，该种泵为主动增压式，结构复杂，成本高，还需要耗能，维护不方便。传统的喷射器的喷嘴口径和喷嘴距均是固定的，不能调节，而喷嘴口径直接影响气体流量，喷嘴距在不同工况下对引射能力也是不同的，固定不变的喷嘴距并不能保证在不同气体压力下均处于最佳引射能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于汽车、轮船上质子交换膜燃料电池发动机系统的喷射器，它结构简单，体积较小，安装方便，无需耗能，而且喷嘴距及喷嘴口径可以根据不同工况及气体流量需求控制调节。
本发明采取以下技术方案：
一种燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，包括微型低速电机、滚珠丝杠、丝杠配套螺母、喷嘴、腔体；所述低速电机与滚珠丝杠连接，丝杠配套螺母与滚珠丝杠旋合装配，丝杠配套螺母与喷嘴6固定连接；喷嘴伸入腔体中，并与在腔体入口处与腔体之间形成相对移动中的密封结构。
反应物气体从喷射器入口经过喷嘴高速喷射，利用负压将回流含水的气体重新引射回电堆。
进一步的，所述腔体入口处设有可拆卸的端盖，喷嘴与端盖之间采用密封圈密封，端盖与腔体之间螺栓连接。
进一步的，喷嘴出口处安装有可变孔径光栅。
更进一步的，所述可变孔径光栅7顶部具有调节螺杆，通过旋转顶部螺杆来实现调节喷嘴口径大小。
进一步的，所述滚珠丝杠与喷嘴相互平行。
本发明的有益效果在于：
1)结构简单，体积较小，重量轻，安装方便，易于维修；
2)针对不同气体需求量可以调节喷嘴口径大小；
3)根据不同工况可以调节喷嘴距使其达到该气体压力下最佳回流比的喷嘴距离。
附图说明
附图1为本发明结构示意图。
附图2为本发明工作状态示意图。
附图3是可变孔径光栅关闭时的渐变过程示意图。
图中，1.低速电机，2.滚珠丝杠，3.丝杠配套螺母，4.密封圈，5.端盖，6.喷嘴，7.可变孔径光栅，8.腔体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
如附图1和2所示，一种燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，它包括微型低速电机1、滚珠丝杠2，微型低速电机1连接滚珠丝杠2，丝杠配套螺母3的螺母座与喷嘴6结构固定连接，喷嘴6与端盖5之间采用密封圈4密封，端盖5与腔体8之间螺栓连接，喷嘴6出口处装有可变孔径光栅7。本发明结构简单，无需耗能，可靠性高，体积较小，安装方便，易于维护，可以调节喷嘴口径满足流量要求，也可以调节喷嘴距离来满足不同工况的最佳回流比。
所述微型低速电机1作为驱动元件，带动丝杠2旋转，螺母3随丝杆2的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，从而带动喷嘴6移动实现喷嘴距的调节。
参见图1和3，所述喷嘴6处装有可变孔径光栅7，通过旋转顶部螺杆来实现调节喷嘴口径大小。
本发明的工作原理过程是将该喷射器接到燃料电池发动机系统电堆前，在回流口接在电堆后，通过高压反应气体经过喷嘴口高速喷射形成负压，将反应后的剩余气体重新引射回电堆入口，通过调节可变孔径光栅7来改变喷射器喷嘴6的口径，从而控制反应气体的流量；利用微型电机1带动滚珠丝杠2旋转，丝杠连接螺母3实现直线运动，螺母3与喷嘴固定连接，从而实现喷嘴距的调节，以保证在不同气体压力下喷射器均处于最佳引射能力。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，其特征在于：
包括微型低速电机(1)、滚珠丝杠(2)、丝杠配套螺母(3)、喷嘴(6)、腔体(8)；
所述低速电机(1)与滚珠丝杠(2)连接，丝杠配套螺母(3)与滚珠丝杠(2)旋合装配，丝杠配套螺母(3)与喷嘴(6)固定连接；
喷嘴(6)伸入腔体(8)中，并与在腔体入口处与腔体(8)之间形成相对移动中的密封结构。
2.如权利要求1所述的燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，其特征在于：所述腔体入口处设有可拆卸的端盖(5)，喷嘴(6)与端盖(5)之间采用密封圈(4)密封，端盖(5)与腔体(8)之间螺栓连接。
3.如权利要求1所述的燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，其特征在于：喷嘴(6)出口处安装有可变孔径光栅(7)。
4.如权利要求3所述的燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，其特征在于：所述可变孔径光栅(7)顶部具有调节螺杆，通过旋转顶部螺杆来实现调节喷嘴口径大小。
5.如权利要求1所述的燃料电池发动机系统可调孔径及喷嘴距的喷射器，其特征在于：所述滚珠丝杠(2)与喷嘴(6)相互平行。
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