CN110061266A - 一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统 - Google Patents

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江洪春
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Abstract

本发明涉及氢气汽水分离领域，尤其涉及一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统,解决现有技术中存在的分水器分离效率低的缺点，包括上盖、下壳体和法兰连接板，上盖固定连接在下壳体的上部，下壳体的内部设置有分水滤芯组，分水滤芯组包括多个分水滤芯，分水滤芯的底端设置有滤芯堵盖，滤芯堵盖的上部设置有滤芯固定杆，法兰连接板固定连接在上盖的下侧，滤芯固定杆的上端与法兰连接板连接，下壳体的一侧上部设置有进气管，下壳体与进气管相对的一侧下部设置有排水管，上盖的上部连通有出气管，该汽水分离系统结构紧凑，氢气回路阻力小，分离效率高，能够适应不同工况下的发动机尾排氢气汽水分离要求。

Description

一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统
技术领域
本发明涉及氢气汽水分离技术领域，尤其涉及一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统。
背景技术
氢燃料电池发动机的汽水分离技术是提高发动机氢气利用率的关键技术，其能够促进发动机的阳极气体循环利用，提高整个系统的能量利用效率，现有技术中，如中国专利公开的一种用于燃料电池氢气系统的分水器(申请号CN200820232027.3)，燃料电池发动机的氢气汽水分离系统结构简单，分水器过滤汽水颗粒直径较大，分水效率偏低，分水器的腔体容积分配不够合理，通过液滴进入缓冲腔体后，液滴本身自重沉降方式进行分水或者通过气体再腔体内进行多次与折流板碰撞进行冷凝分水，不能满足当前氢气分水效率，不利于发挥更高的发动机效能。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的分水器分离效率低的缺点，而提出的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，包括上盖、下壳体和法兰连接板，所述上盖固定连接在下壳体的上部，所述下壳体的内部设置有分水滤芯组，且分水滤芯组包括多个分水滤芯，所述分水滤芯的底端设置有滤芯堵盖，且滤芯堵盖的上部设置有滤芯固定杆，所述法兰连接板固定连接在上盖的下侧，且滤芯固定杆的上端与法兰连接板连接，所述下壳体的一侧上部设置有进气管，且下壳体与进气管相对的一侧下部设置有排水管，所述上盖的上部连通有出气管，所述法兰连接板的上部开设有与分水滤芯对应的氢气流出口，且出气管通过氢气流出口与分水滤芯的内腔连通。
优选的，所述分水滤芯组包括结构相同的第一分水滤芯、第二分水滤芯、第三分水滤芯和第四分水滤芯。
优选的，所述下壳体的底部自进气管端向排水管端向下倾斜。
优选的，，所述法兰连接板的上部中心均布开设有4个内螺纹通孔，所述滤芯堵盖内侧中心开M5内螺纹，所述滤芯固定杆双侧刻设有攻M5外螺纹。
优选的，还包括下壳体密封圈，所述上盖与下壳体之间通过下壳体密封圈密封。
优选的，还包括法兰密封圈，所述法兰连接板与上盖之间通过法兰密封圈密封。
优选的，还包括上盖螺丝，所述上盖与下壳体通过上盖螺丝固定。
优选的，还包括法兰螺丝，所述法兰连接板与上盖通过法兰螺丝固定。
本发明的有益效果是：
1、该汽水分离系统结构紧凑，便于装配及维修保养，能够实现整车的续航里程的提高，从而降低车辆运行成本。
2、该汽水分离系统通过合理选择滤芯的颗粒物过滤直径范围及控制系统过滤总流通面积，能够适应发动机怠速低功率输出工况、发动机加载到额定输出功率工况及发动机停机前的降载及停机吹扫工况等不同工况下的发动机尾排氢气汽水分离要求，分水效率高于现有市面成品分水器。
3、该汽水分离系统通过合理设计氢气进气缓冲腔容积、气体回流走向以及分水排水走向，减小了氢气回路阻力，满足发动机的分水要求。
附图说明
图1为本发明提出的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统的主视结构示意图；
图2为本发明提出的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统的B-B剖面结构示意图；
图3为本发明提出的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统的C-C剖面结构示意图；
图4为本发明提出的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统的主视剖面结构示意图；
图5为本发明提出的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统的三维结构示意图；
图6为本发明提出的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统的俯视结构示意图；
图7为本发明提出的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统的A-A剖面结构示意图。
图中：1上盖、2下壳体、3分水滤芯组、31第一分水滤芯、32第二分水滤芯、33第三分水滤芯、34第四分水滤芯、4滤芯堵盖、5滤芯固定杆、6法兰连接板、7下壳体密封圈、8法兰密封圈、9上盖螺丝、10法兰螺丝、11出气管、12进气管、13排水管、a缓冲腔、b滤芯内腔、c分水后腔体。
具体实施方式
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一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参照图1-7，一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，主要由上盖1、下壳体2、分水滤芯组3、滤芯堵盖4、滤芯固定杆5、法兰连接板6、下壳体密封圈7、法兰密封圈8、上盖螺丝9和法兰螺丝10组成，分水滤芯组3中的各个滤芯(第一分水滤芯31、第二分水滤芯32、第三分水滤芯33和第四分水滤芯34)，均采用现有成品滤芯，该滤芯外侧由玻璃纤维及PVDF树脂合成成型，耐温150℃，颗粒物过滤精度1μm，汽水雾气过滤精度0.01μm，滤芯过滤颗粒物直径符合汽水分离的要求，能够满足氢气的含水分离；
分水系统中，氢气与水混合器通过进气管12进入下壳体2的缓冲腔a内部，汽水混合气在缓冲腔a内部缓冲后，分别进入到第一分水滤芯31、第二分水滤芯32、第三分水滤芯33和第四分水滤芯34的滤芯内腔b中，该过程中，氢气中夹带的水珠会经过滤芯过滤，外滤芯外部形成过滤水液滴，过滤水液滴沿着滤芯外侧向下流动，积聚的水珠通过排水管13排出，进入滤芯内腔b的气体向上走，分别通过氢气流出口3101、氢气流出口3102、氢气流出口3201、氢气流出口3202、氢气流出口3301、氢气流出口3302、氢气流出口3401、氢气流出口3402，进入分水后腔体c，最后通过出气管11回流进入燃料电池发动机系统氢气进气腔体；
其中，上盖1与下壳体2之间采用下壳体密封圈7进行密封，通过上盖螺丝9进行固定，分水滤芯组3中，每个滤芯(第一分水滤芯31、第二分水滤芯32、第三分水滤芯33和第四分水滤芯34)均与法兰连接板6(中心均布开4个M5内螺纹通孔)通过滤芯固定杆5(该固定杆为终端双侧刻设有攻M5外螺纹)和滤芯堵盖4(内侧中心开M5内螺纹)进行连接，法兰连接板6与上盖1通过法兰密封圈8进行密封，并通过法兰螺丝10进行连接，为了保证分水器的分水效率并减小氢气循环阻力，分水器腔体内部的分水滤芯组3涵盖4件分水器滤芯；
经过汽水混合分离实验证明，该分水器的分水效率在80％左右，能够满足燃料电池发动机系统对氢气循环分水器效率在75％以上的需求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，包括上盖(1)、下壳体(2)和法兰连接板(6)，所述上盖(1)固定连接在下壳体(2)的上部，其特征在于，所述下壳体(2)的内部设置有分水滤芯组(3)，且分水滤芯组(3)包括多个分水滤芯，所述分水滤芯的底端设置有滤芯堵盖(4)，且滤芯堵盖(4)的上部设置有滤芯固定杆(5)，所述法兰连接板(6)固定连接在上盖(1)的下侧，且滤芯固定杆(5)的上端与法兰连接板(6)连接，所述下壳体(2)的一侧上部设置有进气管(12)，且下壳体(2)与进气管(12)相对的一侧下部设置有排水管(13)，所述上盖(1)的上部连通有出气管(11)，所述法兰连接板(6)的上部开设有与分水滤芯对应的氢气流出口，且出气管(11)通过氢气流出口与分水滤芯的内腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，其特征在于，所述分水滤芯组(3)包括结构相同的第一分水滤芯(31)、第二分水滤芯(32)、第三分水滤芯(33)和第四分水滤芯(34)。
3.根据权利要求1所述的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，其特征在于，所述下壳体(2)的底部自进气管(12)端向排水管(13)端向下倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，其特征在于，所述法兰连接板(6)的上部中心均布开设有4个内螺纹通孔，所述滤芯堵盖(4)内侧中心开M5内螺纹，所述滤芯固定杆(5)双侧刻设有攻M5外螺纹。
5.根据权利要求1所述的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，还包括下壳体密封圈(7)，其特征在于，所述上盖(1)与下壳体(2)之间通过下壳体密封圈(7)密封。
6.根据权利要求1所述的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，还包括法兰密封圈(8)，其特征在于,所述法兰连接板(6)与上盖(1)之间通过法兰密封圈(8)密封。
7.根据权利要求1所述的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，还包括上盖螺丝(9)，其特征在于，所述上盖(1)与下壳体(2)通过上盖螺丝(9)固定。
8.根据权利要求1所述的一种应用于氢燃料电池发动机的氢气汽水分离系统，还包括法兰螺丝(10)，其特征在于,所述法兰连接板(6)与上盖(1)通过法兰螺丝(10)固定。
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