CN116895808A - 组合式排气排水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式排气排水装置，包括气体缓冲罐(1)，所述气体缓冲罐(1)的侧壁上设置有冷却气进口(2)和水气分离管连接口(3)，所述水气分离管连接口(3)与水气分离管(4)的一端连接，所述水气分离管(4)的另一端与背压阀(5)连接，所述水气分离管(4)的底部设置有排水管(6)。本发明能够有效将水气分离，一方面稀释氢气，另一方面将水收集起来。
Description
技术领域
本发明涉及一种排气排水装置，特别是一种组合式排气排水装置。
背景技术
氢燃料电池系统反应发电后，生成的产物是水，同时还有反应剩余的空气和氢气，通过电堆上的空气路出口和氢气路出口排出电堆。同时，出于安全考虑，根据氢气排放要求，燃料电池系统排出的氢气浓度不能出现局部浓度过高的情况。
电堆反应生成水的过程在阴极发生，因此空气排气路中会有大量的水。这些水随着空气排出，会使燃料电池车辆在行驶过程中弄湿路面，影响环境美观，冬天还存在导致路面结冰的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合式排气排水装置，以解决现有技术中的技术问题，它能够有效将水气分离，一方面稀释氢气，另一方面将水收集起来。
本发明提供了一种组合式排气排水装置，包括气体缓冲罐，所述气体缓冲罐的侧壁上设置有冷却气进口和水气分离管连接口，所述水气分离管连接口与水气分离管的一端连接，所述水气分离管的另一端与背压阀连接，所述水气分离管的底部设置有排水管。
前述的组合式排气排水装置中，优选地，所述气体缓冲罐包括上罐体和下罐体，所述冷却气进口和所述水气分离管连接口均设置在所述上罐体上，所述下罐体的侧壁上设置有旁通路空气连接管、排气管和氢气通入管。
前述的组合式排气排水装置中，优选地，所述上罐体的顶部为封闭端，所述上罐体的顶部固设有安装法兰,所述下罐体的下端与所述下罐体的上端连通，所述下罐体的下端为封闭端。
前述的组合式排气排水装置中，优选地，所述上罐体与所述下罐体通过三根等间距布置的螺栓连接。
前述的组合式排气排水装置中，优选地，所述水气分离管连接口的位置形成有安装座，所述水气分离管与所述安装座之间设置有挡水垫片，所述挡水垫片上开设有若干个透气孔。
前述的组合式排气排水装置中，优选地，所述水气分离管内的顶部设置有挡水板，所述挡水板位于所述排水管的正上方。
与现有技术相比，本发明包括气体缓冲罐，气体缓冲罐的侧壁上设置有冷却气进口和水气分离管连接口，水气分离管连接口与水气分离管的一端连接，水气分离管的另一端与背压阀连接，水气分离管的底部设置有排水管。本发明通过设置水汽分离管，可以将排气中大部分液态水分离出来，将排气中的大部分液态水汇集引入蓄水箱中，实现主动排水或利用，避免对路面造成水污染。不需要单独的水气分离装置，降低成本。
附图说明
图1是本发明的轴测图；
图2是本发明的爆炸图；
图3是挡水垫片的结构示意图；
图4是水气分离管的剖视图。
附图标记说明：气体缓冲罐1、冷却气进口2、水气分离管连接口3、水气分离管4、背压阀5、排水管6、安装法兰7、上罐体8、下罐体9、旁通路空气连接管10、排气管11、氢气通入管12、安装座13、挡水垫片14、透气孔15、挡水板16。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明的实施例：如图1-图4所示，一种组合式排气排水装置，包括气体缓冲罐1，气体缓冲罐1的侧壁上设置有冷却气进口2和水气分离管连接口3，水气分离管连接口3与水气分离管4的一端连接，水气分离管4的另一端与背压阀5的出气口连接，背压阀5的进气口通过管路与电堆上的空气路出口连接，水气分离管4的底部设置有排水管6，排水管6通过水管与蓄水箱连接，冷却气进口2用于收集空压机空气轴承冷却排出的气体。
通过设置水气分离管4，可以将电堆产出的水和气分离，将水集中收集起来，实现主动排水或利用，避免对路面造成水污染。
在一种具体地实施方式中，气体缓冲罐1包括上罐体8和下罐体9，冷却气进口2和水气分离管连接口3均设置在上罐体8上，下罐体9的侧壁上设置有旁通路空气连接管10、排气管11和氢气通入管12。
氢气通入管12用于收集电堆排出的氢气，由于氢气密度较低，氢气在气体缓冲罐1内有向上流动的趋势，能够更好的与从气体缓冲罐1上方流入的电堆排出的空气以及从冷却气进口2进入的空压机空气轴承冷却气混合，最终一起从气体缓冲罐1下方的排气管11一起排出，避免局部氢气浓度过高。旁通路空气连接管10用于收集没有进入电堆的旁通路的空气并排出。
进一步，上罐体8的顶部为封闭端，上罐体8的顶部固设有安装法兰7,下罐体8的下端与下罐体9的上端连通，下罐体9的下端为封闭端。通过安装法兰7的设置，可以将本发明固定在燃料电池系统上，无需额外设置支架，简化结构。
上罐体8与下罐体9通过三根等间距布置的螺栓连接。根据燃料电池系统和整车布置方式的不同，下罐体9与上罐体8之间可以有三种不同的安装角度。也可布置更多数量均分在圆周的螺栓，也可用卡箍连接上下两部分，实现排气管11方向可调，增加本发明应用到不同布置方式上系统的通用性。
更进一步，水气分离管连接口3的位置形成有安装座13，水气分离管4与安装座13之间设置有挡水垫片14，挡水垫片14上开设有若干个透气孔15。水气分离管4内的顶部设置有挡水板16，挡水板16位于排水管6的正上方。
优选地，排水管6与水气分离管4主体连接部位采用大圆角过渡，使水气分离管4内的积水更容易排出。排水管6上方设置挡水板16，由于液体和气体的密度不同，气体遇到阻拦会转变方向继续流走，液体由于惯性较大，会附着在挡水板16上，并受重力作用向下汇集到一起，通过排水管6排出。在该过程中会分离掉一部分水。
挡水垫片14设置在水气分离管4与安装座13之间，一方面起密封作用，另一方面起到二次水汽分离的作用，当气水混合物经过时，气体通过透气孔15，液体被进一步分离，并通过排水管6排出。需要说明的是，在不同方案中挡水垫片14的透气孔15结构可根据背压情况及排水效果调整孔数、孔径和开孔形状。
本发明的工作原理：电堆产生的水气混合物通过背压阀5进入到水气分离管4内，一部分液体在惯性作用下打在挡水板16上，气体则绕过挡水板16继续流动，液体在重力作用下流到排水管6内并进入蓄水箱集中收集，还有一部分液体打在挡水垫片14上，实现二次水气分离，穿过挡水垫片14进入到气体缓冲罐1内的气体与通过氢气通入管12进入的氢气、通过冷却气进口2进入的空压机轴承冷却气混合，使氢气浓度均匀，然后再通过排气管11排出。而没有进入电堆的旁通路的空气通过旁通路空气连接管10进入气体缓冲罐1后通过排气管11排出。
本发明将液态水分离、氢气混合稀释、背压阀等功能集成在一个组合排气排水管路中。整个组件通过气体缓冲罐1上的安装法兰7固定在燃料电池系统上。实现排气排水功能的同时，减少了支架数量，以及减少了各零部件间连接的胶管数量。有利于提高整个系统的紧凑性，方便布置。有利于集成化设计，减少成本。有利于拆装，便于工业化流水作业。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种组合式排气排水装置，包括气体缓冲罐(1)，其特征在于：所述气体缓冲罐(1)的侧壁上设置有冷却气进口(2)和水气分离管连接口(3)，所述水气分离管连接口(3)与水气分离管(4)的一端连接，所述水气分离管(4)的另一端与背压阀(5)连接，所述水气分离管(4)的底部设置有排水管(6)。
2.根据权利要求1所述的组合式排气排水装置，其特征在于：所述气体缓冲罐(1)包括上罐体(8)和下罐体(9)，所述冷却气进口(2)和所述水气分离管连接口(3)均设置在所述上罐体(8)上，所述下罐体(9)的侧壁上设置有旁通路空气连接管(10)、排气管(11)和氢气通入管(12)。
3.根据权利要求2所述的组合式排气排水装置，其特征在于：所述上罐体(8)的顶部为封闭端，所述上罐体(8)的顶部固设有安装法兰(7),所述上罐体(8)的下端与所述下罐体(9)的上端连通，所述下罐体(9)的下端为封闭端。
4.根据权利要求3所述的组合式排气排水装置，其特征在于：所述上罐体(8)与所述下罐体(9)通过三根等间距布置的螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的组合式排气排水装置，其特征在于：所述水气分离管连接口(3)的位置形成有安装座(13)，所述水气分离管(4)与所述安装座(13)之间设置有挡水垫片(14)，所述挡水垫片(14)上开设有若干个透气孔(15)。
6.根据权利要求5所述的组合式排气排水装置，其特征在于：所述水气分离管(4)内的顶部设置有挡水板(16)，所述挡水板(16)位于所述排水管(6)的正上方。
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