CN111554953A

CN111554953A - 引射器

Info

Publication number: CN111554953A
Application number: CN202010519658.9A
Authority: CN
Inventors: 王光明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2040-06-09
Also published as: CN111554953B

Abstract

本发明提供了一种引射器,包括外壳、喷嘴、活塞和弹性构件，外壳内部中空，依次设置有喷嘴容纳室、混合室、扩散室，外壳上二次流体入口和主流体流道；喷嘴固定在外壳的喷嘴容纳室内，喷嘴内设置有喷嘴流道，主流体流道与喷嘴流道相通；活塞滑动安装在喷嘴流道内，活塞朝向喷嘴流道的出口端的一端为一段横截面变化的变径段；弹性构件位于活塞和喷嘴的内壁之间，本发明的引射器能实现喷射口等效孔径的连续变化，且适用功率范围宽。

Description

引射器

技术领域

本发明属于引射器技术领域，具体涉及一种引射器。

背景技术

在燃料电池系统中，为了提高燃料电池的效率，需要使用氢气循环路。而采用可以精确控制循环比的氢气循环泵存在密封和寿命问题，并且需要消耗一部分的功率，因此，大大的降低了燃料电池系统的使用寿命和能量转换率，而引射器利用一股高速高能流(液流、气流或其他物质流)引射另一股低速低能流的装置，结构稳定，寿命长，且其自身并不消耗功率，是燃料电池氢气循环系统今后会大力研发的核心附件。

现阶段在面对变工况条件下的燃料电池系统，传统引射器由于引射器的引射系数在结构设计时已经基本确定，这样就会造成燃料电池系统无法正常工作。

CN109873181，一种适用于氢燃料电池汽车系统的引射器，将引射器的喷嘴设计为多个流通孔道，包括中心流通孔道以及关于中心流通孔道对称的至少一对流通孔道。当燃料电池在不同功率下调节时，通过使用具有不同大小喉部直径的流通孔道供应主流氢气，来实现高效引射二次流氢气的目标。但是，问题在于其不是连续的。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种喷射孔径可变、适用功率范围宽的引射器。

本发明提供了一种引射器，其特征在于，包括：外壳，所述外壳内部中空，所述外壳内部依次设置有喷嘴容纳室、混合室、扩散室，所述外壳上设置有与所述喷嘴容纳室连通的二次流体入口，所述外壳上设置有主流体入口和与所述主流体入口相连的主流体流道；

喷嘴，固定在所述外壳内，位于所述喷嘴容纳室，所述喷嘴内设置有喷嘴流道，所述主流体流道与所述喷嘴流道相通；

活塞，滑动安装在所述喷嘴流道内，所述活塞朝向所述喷嘴流道的出口端的一端为一段横截面变化的变径段；

弹性构件，位于所述活塞和所述喷嘴的内壁之间。

进一步，在本发明提供的引射器中，还可以具有这样的特征：所述喷嘴流道的出口端为一段横截面渐变的变径流道，所述变径段的变化的趋势与所述变径流道的横截面朝向所述喷嘴流道的出口端的渐变趋势相同。

进一步，在本发明提供的引射器中，还可以具有这样的特征：所述喷嘴流道还包括一段滑道，所述滑道与所述变径流道相通，所述变径流道的横截面朝向所述喷嘴流道的出口方向渐缩，

所述活塞还包括滑块，所述滑块的横截面与所述滑道的横截面相匹配，所述滑块滑动安装在所述滑道上。

进一步，在本发明提供的引射器中，还可以具有这样的特征：所述喷嘴流道与出口相反的一端为封闭端，所述封闭端设置有第一通孔，所述弹性构件位于所述封闭端与所述活塞的滑块端之间。

进一步，在本发明提供的引射器中，还可以具有这样的特征：所述滑块包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块之间设置有第一凹槽，所述第二滑块与所述活塞的变径段相连，所述第一滑块的横截面大于所述第二滑块的横截面，

所述滑道包括第一滑道和第二滑道，所述第一滑道的横截面与所述第一滑块的横截面相匹配，所述第二滑道的横截面与所述第二滑块的横截面相匹配，所述第一滑块滑动安装在所述第一滑道上，所述第二滑块滑动安装在所述第二滑道上，

所述主流体流道包括第一流道和第二流道，所述主流体入口没有通入高压主流体时，所述第一流道的出口与所述第一凹槽相对，所述第二流道的出口对应所述喷嘴流道的变径段。

进一步，在本发明提供的引射器中，还可以具有这样的特征：所述主流体流道为1个，所述主流体入口没有通入高压主流体时，所述主流体流道的出口对应所述活塞的滑块和变径段的连接处。

进一步，在本发明提供的引射器中，还可以具有这样的特征：所述活塞的滑块端设置有第二凹槽，所述喷嘴流道的封闭端设置有第三凹槽，所述第二凹槽与所述第三凹槽的中轴线重合，所述弹性构件的两端分别位于所述第二凹槽和所述第三凹槽中。

进一步，在本发明提供的引射器中，还可以具有这样的特征：所述变径流道的横截面朝向所述喷嘴流道的出口方向逐渐扩大，所述活塞的最大横截面小于所述喷嘴流道出口的横截面，所述喷嘴流道上设置有滑杆，所述滑杆朝向所述喷嘴流道出口的相反的一端为所述喷嘴流道的封闭端，所述滑杆固定在所述封闭端上，所述滑杆朝向所述喷嘴流道出口的一端设置有挡块，所述活塞上设置有第二通孔，所述第二通孔包括第三通孔和第四通孔，所述第三通孔与所述第四通孔相通且中轴线重合，所述第三通孔位于所述活塞的大横截面端，所述第四通孔位于所述活塞的小横截面端，所述第四通孔的横截面小于所述第三通孔的横截面，所述第四通孔与所述滑杆相匹配，所述第三通孔的横截面大于所述挡块的横截面，所述活塞套设在所述滑杆上，所述弹性构件套设在所述滑杆上，且位于所述第三通孔内。

进一步，在本发明提供的引射器中，还可以具有这样的特征：所述弹性构件为弹簧。

本发明具有如下优点：

根据本发明所涉及的引射器，由于活塞朝向喷嘴流道的出口端的一端为一段横截面变化的变径段，弹性构件位于活塞和喷嘴的内壁之间，高压氢气从主流体入口进入后，可以克服弹性构件的弹力，使得活塞在喷嘴内移动，根据压力的不同推动活塞移动不同的距离，改变喷嘴的出口的面积，实现喷射口等效孔径的连续变化，且适用功率范围宽。

附图说明

图1是本发明的实施例一中引射器的剖视图；

图2是本发明的实施例一中通入高压主流氢气后引射器的剖视图；

图3是本发明的实施例二中引射器的剖视图；

图4是本发明的实施例二中通入高压主流氢气后引射器的剖视图；

图5是本发明的实施例三中引射器的剖视图；

图6是本发明的实施例三中通入高压主流氢气后引射器的剖视图；

其中，图2、图4、图6中虚线箭头为流体流动方向。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的引射器作具体阐述。

<实施例一>

如图1、图2所示，引射器100包括：外壳10、喷嘴20、活塞30和弹性构件40。

外壳10的内部中空，外壳内部依次设置有喷嘴容纳室11、混合室12、扩散室13。外壳10上设置有二次流体入口14，二次流体入口14与喷嘴容纳室11连通。二次流体入口14可以开设在外壳上位于喷嘴容纳室11的四周，最优的，二次流体入口14开设在外壳10上朝向喷嘴容纳室11的一端的端部。外壳上设置有主流体入口15和与主流体入口相连的主流体流道16。

喷嘴20固定在外壳10内，且喷嘴20位于喷嘴容纳室11。喷嘴20内设置有喷嘴流道21，主流体流道16与喷嘴流道21相通。

活塞30滑动安装在喷嘴流道21内，活塞30朝向喷嘴流道21的出口端的一端为一段横截面变化的变径段32。变径段32的横截面可以是连续性变化，也可以是阶梯性变化。

弹性构件40位于活塞30和喷嘴20的内壁之间。在本实施例中，弹性构件40为弹簧。

在本实施例中，喷嘴流道21的出口端为一段横截面渐变的变径流道211，具体地，变径流道211的横截面为圆形，变径流道211为圆台。变径段32的横截面为连续性变化，且渐变的趋势与变径流道211的横截面朝向喷嘴流道21的出口端的渐变趋势相同。具体地，变径段32的横截面为圆形，变径段32为圆锥或圆台。

在本实施例中，变径流道211的横截面朝向喷嘴流道21的出口方向渐缩，以图1的方向看，变径流道211的横截面朝向右逐渐缩小。喷嘴流道21还包括一段滑道212，滑道212与变径流道211相通。活塞30还包括滑块31，滑块31的横截面与滑道212的横截面相匹配，滑块31滑动安装在滑道212上。如图1所示，滑块31的横截面与滑道212的横截面相匹配使得滑块31刚好安装在滑道212上，即高压主流体从主流体流道16进入后基本不会进入滑块31的左边空间。具体地，变径流道211的横截面为圆形，变径流道211为圆台状，滑块31的横截面为圆形，滑道212的横截面为圆形。

在本实施例中，滑块31包括第一滑块311和第二滑块312，第一滑块311和第二滑块312之间设置有第一凹槽313，第二滑块312与活塞30的变径段32相连，第一滑块311的横截面大于第二滑块312的横截面。滑道212包括第一滑道2121和第二滑道2122，第一滑道2121的横截面与第一滑块311的横截面相匹配，第二滑道的横截面与第二滑块312的横截面相匹配，第一滑块311滑动安装在第一滑道2121上，第二滑块312滑动安装在第二滑道2122上。主流体流道16为两个，第一流道161和第二流道162。第一流道161和第二流道162的出口均与喷嘴流道21相通。主流体入口15没有通入高压主流体时，第一流道161的出口与第一凹槽313相对，第二流道162的出口对应喷嘴流道21的变径段,具体地，对应喷嘴流道21的变径段314上与第二滑块312连接的地方。第一流道161和第二流道162的设计使得高压主流体更容易对活塞30施加压力。

第一滑道2121的横截面与第一滑块311的横截面相匹配，第二滑道的横截面与第二滑块312的横截面相匹配，即，以图1方向看，高压主流体从第一流道161进入后基本不会进入第一滑块滑块311左边的空间，高压主流体从第二流道162进入后基本不会进入第二滑块312左边的空间。

在本实施例中，第一流道161与壳体10的中轴线朝向扩散室13方向之间的夹角小于90度，第二流道162与壳体10的中轴线垂直。

在本实施例中，滑块30压缩弹性构件40的最大程度使得第二滑块312不完全脱离第二滑道2122，即以图1的方向看，第二滑块312向左移动最大距离后，第二滑块312的最右端仍处于第二滑道2122上。

在本实施例中，喷嘴流道21与出口相反的一端为封闭端，喷嘴流道21的封闭端设置有第一通孔22。弹性构件40位于封闭端与活塞30的滑块端之间。第一通孔22使得弹性构件40的空间内的压力与喷嘴容纳室11内的压力相同，不会由于活塞30的移动使得弹性构件40的空间内压力改变。

工作原理：

当高压主流体从主流体入口15进入，分别从第一流道161和第二流道162进入喷嘴20的喷嘴流道21内后，由于压力的作用将推动活塞20向左移动，如图1到图2中活塞位置的变化，使得喷嘴流道21的出口的面积变小，活塞20向左移动的距离根据高压主流体的压力而定，从而实现喷射口等效孔径的连续变化。主流体从喷嘴流道21的出口喷出在喷嘴出口的位置形成高速低压区，二次流体从二次流体入口14进入，使得二次流体被卷吸，实现二次流的引射，两股气流在混合室12混合，然后进入扩散室13使速度降低而压力升高，最后从出口流出进入燃料电池中。

<实施例二>

在本实施例中和实施例一中的相同的结构给予相同的编号，并省略相同的说明。

本实施例与实施例一中不同的是：

如图3、图4所示，喷嘴流道21的出口端为一段横截面渐变的变径流道211，具体地，变径流道211的横截面为圆形，变径流道211为圆台。变径段32的横截面为连续性变化，且渐变的趋势与变径流道211的横截面朝向喷嘴流道21的出口端的渐变趋势相同。具体地，变径段32的横截面为圆形，变径段32为圆锥或圆台。变径流道211的横截面朝向喷嘴流道21的出口方向渐缩，以图3的方向看，变径流道211的横截面朝向右逐渐缩小。喷嘴流道21还包括一段滑道212，滑道212与变径流道211相通。活塞30还包括滑块31，滑块31的横截面与滑道212的横截面相匹配，滑块31滑动安装在滑道212上。如图3所示，滑块31的横截面与滑道212的横截面相匹配使得滑块31刚好安装在滑道212上，即高压主流体从主流体流道16进入后基本不会进入滑块31的左边空间。具体地，变径流道211的横截面为圆形，变径流道211为圆台状，滑块31的横截面为圆形，滑道212的横截面为圆形。

主流体流道16为1个，主流体入口15没有通入高压主流体，主流体流道16的出口对应活塞30的滑块31和变径段32的连接处。活塞30的滑块端设置有第二凹槽314，喷嘴流道21的封闭端设置有第三凹槽23，第二凹槽314与第三凹槽23的中轴线重合，弹性构件40的两端分别位于第二凹槽314和第三凹槽23中。

喷嘴流道21与出口相反的一端为封闭端，喷嘴流道21的封闭端设置有第一通孔22。弹性构件40位于封闭端与活塞30的滑块端之间。第一通孔22使得弹性构件40的空间内的压力与喷嘴容纳室11内的压力相同，不会由于活塞30的移动使得弹性构件40的空间内压力改变。

在本实施例中，主流体流道16与壳体10的中轴线垂直。

在本实施例中，弹性构件40为弹簧。

工作原理：当高压主流体从主流体入口15进入，从主流体流道16进入喷嘴20的喷嘴流道21内后，由于压力的作用将推动活塞20向左移动，如图3到图4中活塞位置的变化，使得喷嘴流道21的出口的面积变小，活塞20向左移动的距离根据高压主流体的压力而定，从而实现喷射口等效孔径的连续变化。主流体从喷嘴流道21的出口喷出在喷嘴出口的位置形成高速低压区，二次流体从二次流体入口14进入，使得二次流体被卷吸，实现二次流的引射，两股气流在混合室12混合，然后进入扩散室13使速度降低而压力升高，最后从出口流出进入燃料电池中。

<实施例三>

本实施例与实施例一中不同的是：如图5、图6所示，喷嘴流道21的出口端为一段横截面渐变的变径流道211，具体地，变径流道211的横截面为圆形，变径流道211为圆台。变径流道道211的横截面朝向喷嘴流道21的出口方向逐渐扩大，以图5的方向看，变径流道211的横截面朝向右逐渐扩大。活塞30仅包括横截面变化的变径段，变径段的横截面为连续性变化，活塞30的横截面为圆形，活塞30为圆台状。活塞30渐变的趋势与变径流道211的横截面朝向喷嘴流道21的出口端的渐变趋势相同。活塞30的最大横截面小于喷嘴流道21出口的横截面，以图5的方向看，活塞30的最右端为最大横截面。喷嘴流道21上设置有滑杆24，滑杆24朝向喷嘴流道21出口的相反的一端为喷嘴流道21的封闭端，滑杆24固定在封闭端上，滑杆24朝向喷嘴流道21出口的一端设置有挡块25。活塞30上设置有第二通孔33，第二通孔33包括第三通孔331和第四通孔332，第三通孔331与第四通孔332相通且中轴线重合，第三通孔331位于活塞30的大横截面端，第四通孔332位于活塞30的小横截面端，第四通孔331的横截面小于第三通孔331的横截面，第四通孔331与滑杆24相匹配，第三通孔331的横截面大于挡块25的横截面，使得挡块25能够进入第三通孔331内，活塞30套设在滑杆24上，弹性构件40套设在滑杆24上，且位于第三通孔内。第四通孔331与滑杆24相匹配，即活塞30能够沿着滑杆24滑动，但是从主流体流道16的出口进入的主流体不能从第四通孔331通过。

具体地，变径流道211的横截面为圆形，变径流道211为圆台状，滑杆24的横截面为圆形，第三通孔331和第四通孔332的横截面为圆形，挡块25的横截面为圆形。

在本实施例中，主流体流道16与壳体10的中轴线垂直。主流体流道16对应喷嘴流道21与出口相反的一端。

在本实施例中，弹性构件40为弹簧。

工作原理：当高压主流体从主流体入口15进入，从主流体流道16进入喷嘴20的喷嘴流道21内后，由于压力的作用将推动活塞20向右移动，如图5到图6中活塞位置的变化，使得喷嘴流道21的出口的面积变大，活塞20向右移动的距离根据高压主流体的压力而定，从而实现喷射口等效孔径的连续变化。主流体从喷嘴流道21的出口喷出在喷嘴出口的位置形成高速低压区，二次流体从二次流体入口14进入，使得二次流体被卷吸，实现二次流的引射，两股气流在混合室12混合，然后进入扩散室13使速度降低而压力升高，最后从出口流出进入燃料电池中。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种引射器，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳内部中空，所述外壳内部依次设置有喷嘴容纳室、混合室、扩散室，所述外壳上设置有与所述喷嘴容纳室连通的二次流体入口，所述外壳上设置有主流体入口和与所述主流体入口相连的主流体流道；

弹性构件，位于所述活塞和所述喷嘴的内壁之间。

2.根据权利要求1所述的引射器，其特征在于：

所述喷嘴流道的出口端为一段横截面渐变的变径流道，所述变径段的变化的趋势与所述变径流道的横截面朝向所述喷嘴流道的出口端的渐变趋势相同。

3.根据权利要求2所述的引射器，其特征在于：

所述喷嘴流道还包括一段滑道，所述滑道与所述变径流道相通，所述变径流道的横截面朝向所述喷嘴流道的出口方向渐缩，

4.根据权利要求3所述的引射器，其特征在于：

所述喷嘴流道与出口相反的一端为封闭端，所述封闭端设置有第一通孔，所述弹性构件位于所述封闭端与所述活塞的滑块端之间。

5.根据权利要求3所述的引射器，其特征在于：

所述滑块包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块之间设置有第一凹槽，所述第二滑块与所述活塞的变径段相连，所述第一滑块的横截面大于所述第二滑块的横截面，

6.根据权利要求3所述的引射器，其特征在于：

所述主流体流道为1个，所述主流体入口没有通入高压主流体时，所述主流体流道的出口对应所述活塞的滑块和变径段的连接处。

7.根据权利要求6所述的引射器，其特征在于：

所述活塞的滑块端设置有第二凹槽，所述喷嘴流道的封闭端设置有第三凹槽，所述第二凹槽与所述第三凹槽的中轴线重合，所述弹性构件的两端分别位于所述第二凹槽和所述第三凹槽中。

8.根据权利要求2所述的引射器，其特征在于：

所述变径流道的横截面朝向所述喷嘴流道的出口方向逐渐扩大，所述活塞的最大横截面小于所述喷嘴流道出口的横截面，所述喷嘴流道上设置有滑杆，所述滑杆朝向所述喷嘴流道出口的相反的一端为所述喷嘴流道的封闭端，所述滑杆固定在所述封闭端上，所述滑杆朝向所述喷嘴流道出口的一端设置有挡块，所述活塞上设置有第二通孔，所述第二通孔包括第三通孔和第四通孔，所述第三通孔与所述第四通孔相通且中轴线重合，所述第三通孔位于所述活塞的大横截面端，所述第四通孔位于所述活塞的小横截面端，所述第四通孔的横截面小于所述第三通孔的横截面，所述第四通孔与所述滑杆相匹配，所述第三通孔的横截面大于所述挡块的横截面，所述活塞套设在所述滑杆上，所述弹性构件套设在所述滑杆上，且位于所述第三通孔内。

9.根据权利要求1所述的引射器，其特征在于：

所述弹性构件为弹簧。