CN115911461B - 一种氢燃料电池汽车排水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池汽车排水装置及方法，其中，装置包括抽水泵，抽水泵的下端设置有排水部，进水管设置在抽水泵的下端；储水部由轴向伸缩装置构成，用于储存抽水泵从汽车燃料电池中抽出的水；储水部与进水管通过一号法兰进行连接，一号法兰内部设置有单向阀；排水管设置在储水部的下端；排水管通过二号法兰与储水部的下端固定连接，一号法兰与二号法兰的相对面分别设置有一号环形磁铁和二号环形磁铁。本发明通过设置由伸缩装置构成的储水部对水进行收集，储水部的体积有最大值，所以能够控制排除的水量，可以控制电磁压力阀进行排水，控制排水时机，避免对环境造成破坏。

Description

一种氢燃料电池汽车排水装置及方法

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，特别地，涉及一种氢燃料电池汽车排水装置及方法。

背景技术

氢燃料电池汽车，顾名思义，是以氢气作为燃料来源的汽车，使氢气或含氢物质与空气中的氧气在燃料电池中反应产生电力推动电动机，由电动机驱动车辆。广泛使用氢燃料作为交通能源是氢经济的一个关键因素。使用氢气为能源的最大好处是它与空气中的氧气进行电化学反应生成水，整个过程完全清洁，有效减少了传统汽油车造成的空气污染问题。

氢能汽车行驶过程中，燃料电池中的氢气和氧气在催化剂作用下，会产生大量水，部分水通过水蒸气形式挥发，仍然有部分液态水累积，而这部分液体会被排水装置排出；

燃料电池在工作过程中生成的水大多数是依靠重力作用排出，这种利用重力排水的方式虽然能够将燃料电池生成的水排出，但是却无法控制排水时机和排水量，可能会对环境造成不利影响。

发明内容

本发明的第一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种氢燃料电池汽车排水装置。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：

一种氢燃料电池汽车排水装置，包括连通于燃料电池的抽水泵，所述抽水泵的出水端连通有排水部，所述排水部包括沿竖向依次连接的进水管、储水部以及排水管，所述储水部由轴向伸缩装置构成，并能够随着水分的注入与排出进行伸缩，所述排水管内设置有电磁压力阀。

所述储水部的两端分别设置有一号环形磁铁和二号环形磁铁，所述环形磁铁为电磁铁，且所述一号环形磁铁和所述二号环形磁铁的相对面磁极相同。

所述储水部与所述进水管通过一号法兰进行连接，所述排水管与所述储水部通过二号法兰进行连接。

所述一号环形磁铁和所述二号环形磁铁分别设置在所述一号法兰与所述二号法兰的相对面上。

所述一号法兰与所述二号法兰之间设置有螺杆，所述螺杆贯穿所述一号法兰、所述二号法兰并通过螺母固定，且所述螺杆在所述一号法兰和所述二号法兰之间的部位设置为光杆。

所述一号法兰内部设置有单向阀，所述单向阀向所述储水部一侧开启。

所述螺杆和所述螺母的材料为铝合金。

所述排水管包括上固定部以及转动连接在所述上固定部的下端的下旋转部，其中，所述上固定部通过所述二号法兰固定连接在所述储水部的下端，所述下旋转部的外表面上固定有环形刷，且所述下旋转部的内部固定有扇叶，所述扇叶能够在水流的冲击下带动所述下旋转部进行旋转。

所述上固定部的下端开设有凹槽，所述下旋转部的上端设置有L型凸起，L型凸起卡接在凹槽内，L型凸起与凹槽转动连接。

本发明的第二个目的在于克服现有技术的不足，提供一种氢燃料电池汽车排水方法。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：

一种氢燃料电池汽车排水方法，包括上述的一种氢燃料电池汽车排水装置，还包括以下步骤：

S1、首先启动抽水泵将氢燃料电池中产生的水抽出，最终会进入到储水部中；

S2、当水进入到储水部后，由于电磁压力阀的存在，水会停留在由伸缩装置构成的所述储水部的内部，储水部会逐渐进行竖直方向上的延伸，储存更多的水；

S3、当水储存到一定体积时，水会对电磁压力阀进行挤压，当压力达到电磁压力阀的预设值时，电磁压力阀打开；

S4、水冲出储水部，并且一号环形磁铁和二号环形磁铁之间有吸引力，会加快水冲出的力度，对风扇产生推力，风扇带动下旋转部进行旋转，下旋转部带动环形刷旋转，进行清洁；

S5、在水冲出的过程中，储水部会逐渐恢复原状，进行下一步阶段的储水排水。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.利用此方法，通过设置由伸缩装置构成的储水部对水进行收集，储水部的体积有最大值，所以能够控制排除的水量，可以控制电磁压力阀进行排水，可以控制排水时机，也可以通过水对电磁压力阀的压力大于电磁压力阀的预设值，电磁压力阀打开进行排水，避免压力过大对储水部造成损坏，能够有效防止排水对环境造成的不利影响。

2.本发明通过利用水冲击扇叶，扇叶旋转，带动下旋转部进行旋转，下旋转部上端的凸起会沿着上固定部下端的凹槽内壁进行旋转，下旋转部带动环形刷进行旋转，对四周的螺杆和螺母进行清洁，防止杂质的附着造成螺杆表面粗糙，对二号法兰的上下移动造成影响。

附图说明

图1为本发明储水时的结构示意图；

图2为本发明排出水分之后的结构示意图；

图3为本发明中一号法兰的内部结构示意图；

图4为本发明中排水口的内部结构示意图。

附图标记：1、抽水泵；2、排水部;21、进水管；22、储水部；23、单向阀；24、电磁压力阀；25、排水管；251、上固定部；252、下旋转部；26、一号环形磁铁；27、二号环形磁铁；3、一号法兰；4、二号法兰；5、螺杆；6、螺母；7、环形刷；8、扇叶。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。

如图1至图4所示，一种氢燃料电池汽车排水装置，包括连通于燃料电池的抽水泵1，抽水泵1能够将氢燃料电池运行时产生的水分抽出。而为了控制水分的排水时机和排水量，进而来避免直接采用重力排水的方式对环境造成不利影响，本方案在抽水泵1的出水端设置有排水部2。具体地，排水部2包括沿竖直方向依次连通的进水管21、储水部22以及排水管25。

其中，储水部22由轴向伸缩装置构成，例如由伸缩管道构成。如此，随着抽水泵1将水分不断的抽入储水部22，储水部22将随之伸展。而随着储水部22内部空间的逐渐增大，从而使得储水部22能够储存更多的水分。由此，在汽车行驶的过程中，就不需要频繁的进行排水。相应地，排水管25内设置有电磁压力阀24，通过电磁压力阀24来实现排水管25的启闭，从而控制储水部22的排水时机。而当储水部22内的水分排出后，储水部22会沿轴向收缩，从而恢复较小的体积，以进行下一次储水作业。

作为示例，本方案包括但不限于如下使用情形与过程：在氢燃料电池汽车的行驶过程中，抽水泵1将水分不断的抽入储水部22，储水部22逐渐伸展。在此过程中，进入储水部22的水分会挤压电磁压力阀24，电磁压力阀24受到压力后会报警提醒，提示驾驶员找个安全的地方打开电磁压力阀24对燃料电池进行排水。如果找不到合适的地方进行排水，不断伸展的储水部22还会提高容积来进行储水，氢燃料电池汽车的排水时机得到控制。

显然，利用本方案的氢燃料电池汽车排水装置，通过设置由伸缩装置构成的储水部22对水进行收集，储水部22的体积有最大值，由此能够控制排除的水量。且通过控制电磁压力阀24进行排水，可以控制排水时机。此外，也可以通过设置水对电磁压力阀24的压力大于电磁压力阀24的预设值，电磁压力阀24自动打开进行排水，从而避免压力过大对储水部22造成损坏。采用本方案的排水装置能够有效防止氢燃料电池汽车排水对环境造成的不利影响，例如解决了当冬天时，不能控制排水时机，如在马路上随意排水，水会在马路上结冰，增加了安全隐患的技术问题。

更具体地，上述储水部22与进水管21通过一号法兰3进行连接，而排水管25与储水部22通过二号法兰4进行连接。通过法兰连接的排水部2具有较高的稳定性与可靠性，从而实现排水装置稳定的储水与排水功能。此外，一号法兰3内还优选设置有单向阀23，该单向阀23设置为向储水部22一侧开启，如此可防止储水部22内的水分出现倒流。

而为了提高排水装置排水时的速率，本方案在储水部22的两端分别设置有一号环形磁铁26和二号环形磁铁27。两个环形磁铁均为电磁铁，且一号环形磁铁26和二号环形磁铁27的相对面磁极相同。也就是说，当两个环形磁铁通电时，两个环形磁铁之间将产生吸附力，从而对储水部22产生挤压力，使得储水部22更快速的收缩。此时，储水部22内部的水会受压快速从排水管25排出，由此缩短了排水的时间，提高了排水装置的排水速率。而当储水部22内的水分排完后，可控制两个环形磁铁断电，不再产生吸附力，从而不对储水部22的伸展储水使用状态造成影响。

作为优选，一号环形磁铁26和二号环形磁铁27分别设置在一号法兰3与二号法兰4的相对面上，如此将更易于两个环形磁铁的安装设置。

而为了保证储水部22稳定的轴向伸缩，本方案在一号法兰3与二号法兰4之间设置有螺杆5，该螺杆5依次贯穿一号法兰3、一号环形磁铁26、二号环形磁铁27和二号法兰4，并通过螺母6固定，且螺杆5在一号法兰3和二号法兰4之间的部位设置为光杆。如此，在储水部22的伸缩过程中，二号法兰4会沿着螺杆5进行上下移动。此时，螺杆5起到导向杆的作用，从而防止缩水部在伸缩时发生偏移；安装在螺杆5的下端的螺母6则可对二号法兰4的移动进行限位，防止二号法兰4从螺杆5上脱落。

作为优选，上述螺杆5与螺母6采用铝合金材料制成，铝合金的硬度较高，不会轻易变形，大大增加了螺杆5与螺母6的使用寿命。

而为了防止出现杂质附着在螺杆5上造成螺杆5表面粗糙，进而导致缩水部无法正常伸缩的情况，本方案将排水管25设计为包括上固定部251以及转动连接在上固定部251的下端的下旋转部252。其中，上固定部251通过二号法兰4固定连接在储水部22的下端；下旋转部252的外表面上固定有环形刷7，且下旋转部252的内部固定有扇叶8。

由此，在水经过排水管25排出的过程中，由于具有一定的压力，且在一号环形磁铁26和二号环形磁铁27的挤压作用下，水流会冲击扇叶8，并驱动扇叶8旋转，从而带动下旋转部252进行旋转。旋转的下旋转部252会带动环形刷7进行旋转，进而对四周的螺杆5和螺母6进行清洁，防止杂质的附着造成螺杆5表面粗糙，对二号法兰4的上下移动造成影响。

更具体地，上固定部251的下端开设有凹槽，下旋转部252的上端设置有L型凸起，L型凸起卡接在凹槽内，通过L型凸起与凹槽转动配合实现上固定部251与下旋转部252稳定的转动连接。

一种氢燃料电池汽车排水方法，包括以下步骤：

S1、首先启动抽水泵1将氢燃料电池中产生的水抽出，最终会进入到储水部22中；

S2、当水进入到储水部22后，由于电磁压力阀24的存在，水会停留在由伸缩装置构成的储水部22的内部，储水部22会逐渐进行竖直方向上的延伸，储存更多的水；

S3、当水储存到一定体积时，水会对电磁压力阀24进行挤压，当压力达到电磁压力阀24的预设值时，电磁压力阀24打开；

S4、水冲出储水部22，并且一号环形磁铁26和二号环形磁铁27之间有吸引力，会加快水冲出的力度，对风扇产生推力，风扇带动下旋转部252进行旋转，下旋转部252带动环形刷7旋转，进行清洁；

S5、在水冲出的过程中，储水部22会逐渐恢复原状，进行下一步阶段的储水排水。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池汽车排水装置，包括连通于燃料电池的抽水泵（1），其特征是：所述抽水泵（1）的出水端连通有排水部（2），所述排水部（2）包括沿竖向依次连接的进水管（21）、储水部（22）以及排水管（25），所述储水部（22）由轴向伸缩装置构成，并能够随着水分的注入与排出进行伸缩，所述排水管（25）内设置有电磁压力阀（24）；

所述储水部（22）的两端分别设置有一号环形磁铁（26）和二号环形磁铁（27），所述环形磁铁为电磁铁，且所述一号环形磁铁（26）和所述二号环形磁铁（27）的相对面磁极相同；

所述储水部（22）与所述进水管（21）通过一号法兰（3）进行连接，所述排水管（25）与所述储水部（22）通过二号法兰（4）进行连接；

所述一号法兰（3）与所述二号法兰（4）之间设置有螺杆（5），所述螺杆（5）贯穿所述一号法兰（3）、所述二号法兰（4）并通过螺母（6）固定，且所述螺杆（5）在所述一号法兰（3）和所述二号法兰（4）之间的部位设置为光杆；

所述排水管（25）包括上固定部（251）以及转动连接在所述上固定部（251）的下端的下旋转部（252），其中，所述上固定部（251）通过所述二号法兰（4）固定连接在所述储水部（22）的下端，所述下旋转部（252）的外表面上固定有环形刷（7），且所述下旋转部（252）的内部固定有扇叶（8），所述扇叶（8）能够在水流的冲击下带动所述下旋转部（252）进行旋转。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车排水装置，其特征是：所述一号环形磁铁（26）和所述二号环形磁铁（27）分别设置在所述一号法兰（3）与所述二号法兰（4）的相对面上。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车排水装置，其特征是：所述一号法兰（3）内部设置有单向阀（23），所述单向阀（23）向所述储水部（22）一侧开启。

4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车排水装置，其特征是：所述螺杆（5）和所述螺母（6）的材料为铝合金。

5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车排水装置，其特征是：所述上固定部（251）的下端开设有凹槽，所述下旋转部（252）的上端设置有L型凸起，L型凸起卡接在凹槽内，L型凸起与凹槽转动连接。

6.一种氢燃料电池汽车排水方法，包括权利要求1-5任一项所述的一种氢燃料电池汽车排水装置，其特征是：包括以下步骤：

S1、首先启动抽水泵（1）将氢燃料电池中产生的水抽出，最终会进入到储水部（22）中；

S2、当水进入到储水部（22）后，由于电磁压力阀（24）的存在，水会停留在由伸缩装置构成的所述储水部（22）的内部，储水部（22）会逐渐进行竖直方向上的延伸，储存更多的水；

S3、当水储存到一定体积时，水会对电磁压力阀（24）进行挤压，当压力达到电磁压力阀（24）的预设值时，电磁压力阀（24）打开；

S4、水冲出储水部（22），并且一号环形磁铁（26）和二号环形磁铁（27）之间有吸引力，会加快水冲出的力度，对风扇产生推力，风扇带动下旋转部（252）进行旋转，下旋转部（252）带动环形刷（7）旋转，进行清洁；

S5、在水冲出的过程中，储水部（22）会逐渐恢复原状，进行下一步阶段的储水排水。

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