CN113140758A

CN113140758A - 一种自旋式氢气回流装置

Info

Publication number: CN113140758A
Application number: CN202110383889.6A
Authority: CN
Inventors: 王兵; 杨敏; 季文姣; 杨建波
Original assignee: Shanghai Electric Group Corp
Current assignee: Shanghai Electric Group Corp
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-07-20

Abstract

本发明公开了一种自旋式氢气回流装置，涉及到回流技术领域，包括主动叶轮、离心叶轮、第一壳体、第二壳体、主管路、回流管路和连接管，其中，第一壳体与第二壳体连接，主动叶轮设于第一壳体内，离心叶轮设于第二壳体内，主动叶轮与离心叶轮之间传动连接，第一壳体的一侧设有主管路，第一壳体的另一侧设有出口，第二壳体的一侧设有回流管路，连接管连接第一壳体和第二壳体。本发明中，通过主管路中的气流来推动主动叶轮旋转，主动叶轮带动离心叶轮旋转，产生吸入力来保证回流管路中的气流汇入主管路供给电堆使用；在结构上不需要额外的动力源，比单纯的气流产生吸力的方式更加可靠；可以解决固定式引射器在低功率状态下效果不佳的问题。

Description

一种自旋式氢气回流装置

技术领域

本发明涉及到回流技术领域，尤其涉及到一种自旋式氢气回流装置。

背景技术

近年来随着环境和能源问题日益突出，各个国家争相开发新的能源形式，质子交换膜燃料电池以其高效和零排放的优点受到越来越多的重视。燃料电池系统包含了空气子系统、氢气子系统、水热管理系统等，其中氢气子系统向电堆提供一定压力和流量的高纯度氢气，保证燃料电池电堆化学反应的正常进行。为保证燃料电池反应正常进行会提供一定过量的氢气，因此会有部分氢气不参加反应，如果将未反应的氢气直接排放到大气中，既是一种污染也是一种浪费，因此在系统中必须增加氢气循环装置。

现有技术中，为保证燃料电池反应正常进行会提供一定过量的氢气，电堆未反应的氢气不能直接排出系统外，需要与入口氢气汇合后返回燃料电池以增加氢利用率，采用泵循环虽然可以改善氢气循环，但能耗高、控制系统复杂，采用引射器在低功率状态下的引射效率不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自旋式氢气回流装置，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种自旋式氢气回流装置，包括主动叶轮、离心叶轮、第一壳体、第二壳体、主管路、回流管路和连接管，其中，所述第一壳体与所述第二壳体连接，所述主动叶轮设于所述第一壳体内，所述离心叶轮设于所述第二壳体内，所述主动叶轮与所述离心叶轮之间传动连接，所述第一壳体的一侧设有主管路，所述第一壳体的另一侧设有出口，所述第二壳体的一侧设有所述回流管路，所述连接管连接所述第一壳体和所述第二壳体。

作为优选，所述第一壳体内设有第一腔体，所述第二壳体内设有第二腔体，且所述主动叶轮设于所述第一腔体内，所述离心叶轮设于所述第二腔体内。

作为进一步的优选，还包括传动轴，所述主动叶轮与所述离心叶轮之间通过所述传动轴连接。

作为进一步的优选，还包括固定座，所述第一壳体与所述第二壳体之间通过所述固定座连接，所述传动轴穿过所述固定座。

作为进一步的优选，还包括轴承密封机构，所述传动轴的外缘设有两所述轴承密封机构，且两所述轴承密封机构设于所述固定座内。

作为进一步的优选，每一所述轴承密封机构均包括轴承盖和骨架密封圈，其中，所述轴承盖套设于所述传动轴的外缘，所述骨架密封圈设于所述传动轴与所述骨架密封圈之间。

作为进一步的优选，还包括密封圈，其中，所述固定座的两侧设有两密封槽，每一所述密封槽内分别设有一所述密封圈，且所述固定座与第一壳体和所述第二壳体之间分别通过所述密封圈连接。

作为优选，所述主管路的轴向方向与所述主动叶轮的横向径向方向之间形成一入射角度θ。

作为优选，所述连接管的一端与所述第一壳体的另一侧的上侧连接，所述连接管的另一端与所述第二壳体的下侧连接。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

(1)本发明中，通过主管路中的气流来推动主动叶轮旋转，主动叶轮带动离心叶轮旋转，产生吸入力来保证回流管路中的气流汇入主管路供给电堆使用；可以有意识的调整主管路的入射角度，也可通过设置两主动叶轮和离心叶轮旋转的效能比来设计离心叶轮吸入力的大小，使产生的吸入力可控有效。

(2)本发明中，结构不需要额外的动力源，是一种主动的做功方式，比单纯的气流产生吸力的方式更加可靠；可以解决固定式引射器在低功率状态下效果不佳的问题。

附图说明

图1是本发明自旋式氢气回流装置的立体图一；

图2是本发明自旋式氢气回流装置的立体图二；

图3是本发明自旋式氢气回流装置的内部结构示意图；

图4是本发明中第一腔体结构示意图。

图中：1、主动叶轮；2、离心叶轮；3、第一壳体；4、第二壳体；5、主管路；6、回流管路；7、连接管；8、出口；9、第一腔体；10、第二腔体；11、传动轴；12、固定座；13、轴承密封机构；131、轴承盖；132、骨架密封圈；14、密封圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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装置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，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明自旋式氢气回流装置的立体图一；图2是本发明自旋式氢气回流装置的立体图二；图3是本发明自旋式氢气回流装置的内部结构示意图；图4是本发明中第一腔体结构示意图。请参见图1至图4所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种自旋式氢气回流装置，包括主动叶轮1、离心叶轮2、第一壳体3、第二壳体4、主管路5、回流管路6和连接管7，其中，第一壳体3与第二壳体4连接，主动叶轮1设于第一壳体3内，离心叶轮2设于第二壳体4内，主动叶轮1与离心叶轮2之间传动连接，第一壳体3的一侧设有主管路5，第一壳体3的另一侧设有出口8，第二壳体4的一侧设有回流管路6，连接管7连接第一壳体3和第二壳体4。本实施例中，氢气由主管路5进入到第一壳体3内时，会带动主动叶轮1转动，主动叶轮1和离心叶轮2之间同轴设置，当主动叶轮1转动时，自然会带动离心叶轮2转动，使得离心叶轮2产生吸力，将电堆中部分未参加反应的氢气由回流管路6吸入到第二壳体4内，然后在离心叶轮2的离心力的作用下被推向外围，然后由连接管7进入第一壳体3内，并与主管路5中的气流汇合后由出口8排向电堆，其能够解决氢气回流的问题；且本结构不需要额外的动力源，同时利用范围较固定式引射器广。

进一步，作为一种较佳的实施方式，第一壳体3内设有第一腔体9，第二壳体4内设有第二腔体10，且主动叶轮1设于第一腔体9内，离心叶轮2设于第二腔体10内。本实施例中，第一腔体9和第二腔体10之间是互不连通的，如图3和图4所示，连接管7的一端与出口8连通，另一端与第二壳体4连通，第二壳体4内的氢气由连接管7进入到第一壳体3内，然后并与主管路5中的氢气汇合后由出口8排向电堆。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括传动轴11，主动叶轮1与离心叶轮2之间通过传动轴11连接。本实施例中，主动叶轮1通过传动轴11带动离心叶轮2转动。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括固定座12，第一壳体3与第二壳体4之间通过固定座12连接，传动轴11穿过固定座12。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括轴承密封机构13，传动轴11的外缘设有两轴承密封机构13，且两轴承密封机构13设于固定座12内。本实施例中，其中一轴承密封机构13用于第一腔体9与传动轴11之间的密封，另一轴承密封机构13用于传动轴11与第二腔体10之间的密封，可保证第一腔体9与第二腔体10之间互不连通。

进一步，作为一种较佳的实施方式，每一轴承密封机构13均包括轴承盖131和骨架密封圈132，其中，轴承盖131套设于传动轴11的外缘，骨架密封圈132设于传动轴11与骨架密封圈132之间。本实施例中，如图3所示，先通过轴承盖131将传动轴11固定，然后再通过骨架密封圈132将轴承盖131与传动轴11之间进行密封。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括密封圈14，其中，固定座12的两侧设有两密封槽，每一密封槽内分别设有一密封圈14，且固定座12与第一壳体3和第二壳体4之间分别通过密封圈14连接。本实施例中，设置的密封圈14用于第一壳体3与第二壳体4之间的密封，防止第一壳体3或第二壳体4中的氢气泄露，能够保证良好的密封性能。

进一步，作为一种较佳的实施方式，主管路5的轴向方向与主动叶轮1的横向径向方向之间形成一入射角度θ。本实施例中，如图4所示，入射角度θ的大小可以根据需要进行调整，通过调整入射角度θ，可以调整气流推动主动叶轮1转动的效率。同时也可以通过调整主动叶轮1和离心叶轮2的直径及叶片角度来调整叶轮吸入力的大小，配比回流管路6中气流吸入量。

进一步，作为一种较佳的实施方式，连接管7的一端与第一壳体3的另一侧的上侧连接，连接管7的另一端与第二壳体4的下侧连接。结合图1和图4所示，第二壳体4中的氢气进入到第一壳体3内时，并不会直接进入到第一腔体9内，而是先与主管路5中的氢气汇合后推动主动叶轮1转动，然后再由出口8排向电堆，其中，第二壳体4内的离心叶轮2在转动的过程中并不会将第一壳体3中的氢气吸入第二壳体4中。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种自旋式氢气回流装置，其特征在于，包括主动叶轮、离心叶轮、第一壳体、第二壳体、主管路、回流管路和连接管，其中，所述第一壳体与所述第二壳体连接，所述主动叶轮设于所述第一壳体内，所述离心叶轮设于所述第二壳体内，所述主动叶轮与所述离心叶轮之间传动连接，所述第一壳体的一侧设有主管路，所述第一壳体的另一侧设有出口，所述第二壳体的一侧设有所述回流管路，所述连接管连接所述第一壳体和所述第二壳体。

2.如权利要求1所述的自旋式氢气回流装置，其特征在于，所述第一壳体内设有第一腔体，所述第二壳体内设有第二腔体，且所述主动叶轮设于所述第一腔体内，所述离心叶轮设于所述第二腔体内。

3.如权利要求2所述的自旋式氢气回流装置，其特征在于，还包括传动轴，所述主动叶轮与所述离心叶轮之间通过所述传动轴连接。

4.如权利要求3所述的自旋式氢气回流装置，其特征在于，还包括固定座，所述第一壳体与所述第二壳体之间通过所述固定座连接，所述传动轴穿过所述固定座。

5.如权利要求4所述的自旋式氢气回流装置，其特征在于，还包括轴承密封机构，所述传动轴的外缘设有两所述轴承密封机构，且两所述轴承密封机构设于所述固定座内。

6.如权利要求5所述的自旋式氢气回流装置，其特征在于，每一所述轴承密封机构均包括轴承盖和骨架密封圈，其中，所述轴承盖套设于所述传动轴的外缘，所述骨架密封圈设于所述传动轴与所述骨架密封圈之间。

7.如权利要求4所述的自旋式氢气回流装置，其特征在于，还包括密封圈，其中，所述固定座的两侧设有两密封槽，每一所述密封槽内分别设有一所述密封圈，且所述固定座与第一壳体和所述第二壳体之间分别通过所述密封圈连接。

8.如权利要求1所述的自旋式氢气回流装置，其特征在于，所述主管路的轴向方向与所述主动叶轮的横向径向方向之间形成一入射角度θ。

9.如权利要求1所述的自旋式氢气回流装置，其特征在于，所述连接管的一端与所述第一壳体的另一侧的上侧连接，所述连接管的另一端与所述第二壳体的下侧连接。