CN111111324A - 一种水气分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水气分离装置，包括外壳和分水芯体，分水芯体的上端部和下端部均与外壳的内腔壁密封连接，分水芯体与外壳的内腔壁之间围成分水腔，外壳的内腔中位于上端部以上的部位为排气腔，位于下端部以下的部分为储水腔；外壳上设置有能够与排气腔连通的排气头，能够与储水腔连通的排水头、能够与分水腔连通的进气头，所述下端部上设置有用于连通分水腔和储水腔的导水孔，分水芯体的内部具有通孔，该通孔用于连通储水腔和排气腔。在本发明中，分水腔和排气腔为同心腔结构，相较于现有技术中分水腔和排气腔成横向布置，本发明中的设置方式使得水气分离装置的结构较紧凑，减小了对空间的占用，从而利于整体的合理布局。

Description

一种水气分离装置

技术领域

本发明涉及水气分离领域，更具体地说，涉及一种水气分离装置。

背景技术

氢燃料电池以氢气作为燃料气体。氢气进入氢燃料电池之前要经过水气分离装置，水气分离装置将氢气中的水分离出。在现有技术中，水气分离装置的分离腔和排气腔为横向布置的两部分，从而导致水气分离装置的体积较大，所需的空间也较大。

因此，如何减小水气分离装置的体积，从而使水气分离装置的结构更加紧凑，减小所需的空间，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种水气分离装置，该水气分离装置的结构紧凑，所需的空间小，从而利于整体的合理布局。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水气分离装置，包括外壳和分水芯体，所述分水芯体用于水气分离，所述分水芯体位于所述外壳内，所述分水芯体的上端部和下端部均与所述外壳的内腔壁密封连接，所述分水芯体与所述外壳的内腔壁之间围成分水腔，所述外壳的内腔中位于所述上端部以上的部位为排气腔，位于所述下端部以下的部分为储水腔；

所述外壳的上部设置有能够与所述排气腔连通的排气头，所述外壳的下部设置有能够与所述储水腔连通的排水头，所述外壳的中部设置有能够与所述分水腔连通的进气头，所述下端部上设置有用于连通所述分水腔和所述储水腔的导水孔，所述分水芯体的内部具有通孔，该通孔用于连通所述储水腔和所述排气腔。

优选地，所述分水芯体包括芯体和设置在所述芯体上的挡水片。

优选地，所述挡水片为多个，多个所述挡水片围绕所述芯体的周向布置。

优选地，所述导水孔为多个，多个所述导水孔围绕所述分水芯体的周向均匀分布。

优选地，所述分水芯体的上端部具有上凸沿，所述分水芯体的下端部具有下凸沿，所述上凸沿和所述下凸沿均沿着所述分水芯体的径向向外凸。

优选地，所述上凸沿的周面上设置有上环形凹槽，所述上环形凹槽内安装有上密封圈，所述上密封圈与所述外壳的内腔壁紧密接触；

所述下凸沿的周面上设置有下环形凹槽，所述下环形凹槽内安装有下密封圈，所述下密封圈与所述外壳的内腔壁紧密接触。

优选地，所述导水孔设置在所述下凸沿上。

优选地，所述外壳上还设置有与所述分水腔连通的泄压头，所述泄压头内设置有泄压阀；所述排水头处设置有排水阀。

优选地，所述外壳包括上壳和下壳，所述分水芯体位于所述下壳内，所述上壳扣合在所述下壳上。

优选地，所述上壳体和所述下壳体均为圆筒状结构。

从上述技术方案可以看出，携带有水分的氢气从进气头进入到分水腔中，在遇到分水芯体后，水气分离。分离出的水通过导水孔进入到储水腔中，之后从排水口排出。分离出的氢气在压力的作用下也通过导水孔进入到储水腔中，之后通过通孔上升至排气腔，之后从排气头排出。在本发明中，分水腔和排气腔为同心腔结构，相较于现有技术中分水腔和排气腔成横向布置，本发明中的设置方式使得水气分离装置的结构较紧凑，减小了对空间的占用，从而利于整体的合理布局。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，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获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例提供的水气分离装置的剖视图；

图2为本发明一具体实施例提供的分水芯体的结构示意图；

图3为本发明一具体实施例提供的分水芯体与下壳的装配图；

图4为本发明一具体实施例提供的水气分离装置的整体示意图。

其中，1为分水芯体、2为排气头、3为进气头、4为排水头、5为储水腔、6为排气腔、7为挡水片、8为上凸沿、9为下凸沿、10为通孔、11为下壳、12为泄压头、13为上壳、14为导水孔。

具体实施方式

本发明公开了一种水气分离装置，该水气分离装置的结构紧凑，所需的空间小，从而利于整体的合理布局。

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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1，在本发明一具体实施例中，水气分离装置包括外壳和分水芯体1。分水芯体1位于外壳中。分水芯体1的上端部和下端部均与外壳的内腔壁密封接触。在外壳的内腔中，分水芯体1与外壳的中部围成了分水腔。外壳中位于分水芯体1的上端部以上的部分为排气腔6。外壳中位于分水芯体1的下端部以下的部分为储水腔5。

外壳上还设置有排水头4、排气头2以及进气头3。进气头3位于外壳的中部，能够与分水腔连通。排水头4位于外壳的下部，能够与储水腔5连通。排气头2位于外壳的上部，能够与排气腔6连通。另外，分水芯体1具有沿纵向贯穿分水芯体1的通孔10。该通孔10用于连通储水腔5和排气腔6。分水芯体1的下端部上设置有导水孔14，导水孔14用于连通分水腔和储水腔5。分水芯体1用于水气的分离。关于分水芯体1的分离原理将在下文中详细介绍。

携带有水分的氢气从进气头3进入到分水腔中，在遇到分水芯体1后，水气分离。分离出的水通过导水孔14进入到储水腔5中，之后从排水头4排出。分离出的氢气在压力的作用下也通过导水孔14进入到储水腔5中，之后通过通孔10上升至排气腔6，之后从排气头2排出。在本实施例中，分水腔和排气腔6为同心腔结构，相较于现有技术中分水腔和排气腔6成横向布置，本实施例中的设置方式使得水气分离装置的结构较紧凑，减小了对空间的占用，从而利于整体的合理布局。

请参考附图2，分水芯体1包括芯体和挡水片7。挡水片7设置在芯体上。携带有水分的氢气进入到分水腔，撞击到挡水片7后，氢气中的水会附着在挡水片7上，从而实现了水气分离。之后分离出的水在重力的作用下沿着挡水片7向下滑动，之后通过导水孔14进入到储水腔5中。分离出的氢气在分水腔内气体压力的作用下，也通过导水孔14进入到储水腔5中，而后通过通孔10上升至排气腔6中。挡水片7为沿着芯体的轴向延伸的条状结构，从而利于水滑至导水孔14处。

请继续参考附图2，将挡水片7设置为多个，多个挡水片7围绕芯体的周向均匀布置。如此，携带有水分的氢气进入到分水腔中后会与不同的挡水片7发生多次碰撞，那么氢气中的水就会被持续分离出，从而确保了水气分离的分离效果。

请参考附图1和附图4，外壳上的进气头3靠近分水腔的上部设置，如此利于水气分离。

请参考附图2，将导水孔14也设置为多个，多个导水孔14围绕分水芯体1的周向均匀布置。如此，利于分离出的水进入到储水腔5中。

请继续参考附图2，分水芯体1的上端部具有上凸沿8，分水芯体1的下端部具有下凸沿9。上凸沿8和下凸沿9均沿着分水芯体1的径向向外凸出。如此设置，便于分水芯体1的上端部和下端部与外壳的内腔壁之间形成密封。

请参考附图1和附图2，在上端部的周面上设置上环形凹槽，上环形凹槽中安装上密封圈。在下端部的周面上设置下环形凹槽，下环形凹槽中安装有下密封圈。上密封圈和下密封圈均与外壳的内腔壁紧密接触。导水孔14设置在下凸沿9上。可以将导水孔14优选为弧形孔，

请参考附图3和附图4，在外壳上还设置了泄压头12，该泄压头12与分水腔连通。泄压头12内设置有泄压阀。可以在分水腔中设置压力传感器，如果压力传感器检测到分水腔中的压力值超出了安全范围，那么压力传感器控制泄压阀打开进行泄压，从而提高了水气分离装置的安全性能。另外，在排水头4处设置排水阀。在储水腔5中设置液位传感器，在液位传感器检测到储水腔5中的水位值超出了上限值，那么液位传感器控制排水阀打开排水，从而利于水气分离装置的正常运行。

请参考附图4，外壳包括上壳13和下壳11。在组装的过程中，将分水芯体1放置到下壳11中，之后将上壳13扣合在下壳11上。如此设置，利于检修和更换。上壳13和下壳11的连接可以通过螺栓连接。在上壳13和下壳11上设置沿径向设置的连接耳，螺栓穿设在连接耳的螺栓孔中实现锁紧。

请继续参考附图4，上壳13和下壳11均为圆筒状结构。排气头2设置在上壳13上，进气头3、排水头4设置在下壳11上。由于上壳13和下壳11均为圆筒结构，因此可以转动上壳13使排气头2处于合适的位置，以便于与排气头2路的连接。可以转动下壳11使进气头3和排水头4处于合适的位置，以便于与进气头管道和排水管道的连接。另外，上壳13和下壳11可以为阶梯状的圆筒结构，即沿着轴向，上壳13和下壳11的内径可以发生变化。

在组装水气分离装置时，首先将上密封圈安装在上环形凹槽中，将下密封圈安装在下环形凹槽中，之后将分水芯体1放置在下壳11中，之后扣合上上壳13，最后通过安装螺栓将上壳13和下壳11锁紧。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”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，而不是要求本发明必须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。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水气分离装置，其特征在于，包括外壳和分水芯体，所述分水芯体用于水气分离，所述分水芯体位于所述外壳内，所述分水芯体的上端部和下端部均与所述外壳的内腔壁密封连接，所述分水芯体与所述外壳的内腔壁之间围成分水腔，所述外壳的内腔中位于所述上端部以上的部位为排气腔，位于所述下端部以下的部分为储水腔；

所述外壳的上部设置有能够与所述排气腔连通的排气头，所述外壳的下部设置有能够与所述储水腔连通的排水头，所述外壳的中部设置有能够与所述分水腔连通的进气头，所述下端部上设置有用于连通所述分水腔和所述储水腔的导水孔，所述分水芯体的内部具有通孔，该通孔用于连通所述储水腔和所述排气腔。

2.根据权利要求1所述的水气分离装置，其特征在于，所述分水芯体包括芯体和设置在所述芯体上的挡水片。

3.根据权利要求2所述的水气分离装置，其特征在于，所述挡水片为多个，多个所述挡水片围绕所述芯体的周向布置。

4.根据权利要求1所述的水气分离装置，其特征在于，所述导水孔为多个，多个所述导水孔围绕所述分水芯体的周向均匀分布。

5.根据权利要求1所述的水气分离装置，其特征在于，所述分水芯体的上端部具有上凸沿，所述分水芯体的下端部具有下凸沿，所述上凸沿和所述下凸沿均沿着所述分水芯体的径向向外凸。

6.根据权利要求5所述的水气分离装置，其特征在于，所述上凸沿的周面上设置有上环形凹槽，所述上环形凹槽内安装有上密封圈，所述上密封圈与所述外壳的内腔壁紧密接触；

所述下凸沿的周面上设置有下环形凹槽，所述下环形凹槽内安装有下密封圈，所述下密封圈与所述外壳的内腔壁紧密接触。

7.根据权利要求5所述的水气分离装置，其特征在于，所述导水孔设置在所述下凸沿上。

8.根据权利要求1所述的水气分离装置，其特征在于，所述外壳上还设置有与所述分水腔连通的泄压头，所述泄压头内设置有泄压阀；所述排水头处设置有排水阀。

9.根据权利要求1所述的水气分离装置，其特征在于，所述外壳包括上壳和下壳，所述分水芯体位于所述下壳内，所述上壳扣合在所述下壳上。

10.根据权利要求9所述的水气分离装置，其特征在于，所述上壳体和所述下壳体均为圆筒状结构。

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