CN1645658A - 燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置 - Google Patents

燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置 Download PDF

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刘景开
钱翠莲
曲宪涛
明平文
衣宝廉
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Abstract

本发明涉及一种用于调节燃料电池系统压力的燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置，包括尾排管及设在其内部的阀杆支撑架、阀座，阀座上开有孔，尾排管的侧壁上设有阀盖，阀杆通过阀座的孔一端连接在阀杆支撑架上，另一端连接在阀盖上，阀杆上套有密封及弹簧。尾排管为90°弯管；密封内设有可在阀杆上滑动的套管，密封通过套管套在阀杆上；密封与阀杆为一体结构，在阀杆上、密封的一侧设有固定挡板，阀盖上连接有调节手柄，阀杆的一端连接在阀杆支撑架上，另一端穿过调节手柄；阀杆与调节手柄之间加设有“O”型圈。本发明通过改变电池管路出口的局部阻力系数，从而调整燃料电池系统内空气压力，结构紧凑、重量轻、操作方便。

Description

燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置
技术领域
本发明涉及调节装置，特别是一种用于调节燃料电池系统压力的燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置。
背景技术
燃料电池按电化学原理将化学能转化为电能，其在工作时，必须不断地向电池内部送入燃料与氧化剂(如氢气和氧气)，与此同时，还要排出等摩尔的反应产物水。其中氧化剂的供给一般采用纯氧或空气，当采用空气作氧化剂时，空气的供给方式有两种，一种是采用风机或风扇常压供气，另一种是采用加压的空压机供气，一般燃料电池系统操作方式为恒压操作方式和变压操作方式。
无论是恒压操作，还是变压操作，一般在控制上采用燃料电池系统内的空气压力为主动，燃料氢气跟动空气压力，所以在空气出口的总管上都需要有调节阀来控制燃料电池系统尾气压力来控制燃料电池系统内的空气压力，调节阀门的作用是增加出口管路的局部阻力系数。一般调节阀门根据控制方式有气动调节阀、电动调节阀、电磁式调节阀等，但阀门仍采用一些成品阀门，成品阀门一般最低承压6bar，目前燃料电池系统的操作压力分为常压操作与加压操作，加压操作压力一般仅为2bar左右，由于成品低压钢制阀门材质为铸造，连接方式为焊接、法兰联接或螺纹联接，不仅增加了系统的重量，而且为了方便检修还增加了一些管件：如法兰或管接头，再加上气动或电动头，结果使燃料电池系统体积变大，从而降低了燃料电池系统的质量比功率及体积比功率的指标。如果采用气动控制，燃料电池系统上还需增加额外的仪表气源，当采用传统的电动、电磁式调节阀时，相对燃料系统控制其反应速度过慢。
发明内容
为了解决上述的不足之处，本发明的目的在于提供一种根据空气气量的变化，通过改变电池管路出口的局部阻力系数，从而调整燃料电池系统内空气压力的燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括尾排管及设在其内部的阀杆支撑架、阀座，阀座上开有孔，尾排管的侧壁上设有阀盖，阀杆通过阀座的孔一端连接在阀杆支撑架上，另一端连接在阀盖上，阀杆上套有密封及弹簧。
其中：所述尾排管为90°弯管；密封内设有可在阀杆上滑动的套管，密封通过套管套在阀杆上；密封为锥形；密封与阀杆为一体结构，在阀杆上、密封的一侧设有固定挡板，阀盖上连接有调节手柄，阀杆的一端连接在阀杆支撑架上，另一端穿过调节手柄；阀杆与调节手柄之间加设有“O”型圈。
本发明的优点与积极效果为：
1.结构紧凑。本发明根据空气气量的变化作用在锥形密封水平分力的不同，弹簧随之被压缩，伸长调整锥形阀口的大小，通过改变电池管路出口的局部阻力系数，从而调整燃料电池系统内空气压力，结构紧凑。
2.重量轻。本发明与现有的成品阀门调节相比省去了联接件的重量，使燃料电池系统的重量减轻了许多。
3.操作方便。本发明通过弹簧的伸缩来调整燃料电池系统内的空气压力，操作方便。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的另一种整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
实施例1(阀杆6固定，密封5可在阀杆6上滑动)
如图1所示，本发明包括尾排管1及设在其内部的阀杆支撑架2、阀座3，尾排管1为90°弯管。阀座3上开有孔，尾排管1的侧壁上设有阀盖8，阀杆6通过阀座3的孔一端连接在阀杆支撑架2上，另一端连接在阀盖8上，阀杆6上套有密封5及弹簧7，密封5内镶有套管4，套管4可以在阀杆6上滑动，密封5通过套管4套在阀杆6上。
首先在最低流量时，弹簧7伸长使密封5贴在阀座3上的孔处，阀口处于关闭状态，当空气流量增大时，通过阀门的阻力增大，系统压力升高，气流作用在锥形密封5上，系统压力作用在锥形密封5上的水平分力大于弹簧的弹力，弹簧7被压缩，锥形密封5向阀盖8一侧移动，阀口增大，局部阻力系数减小，通过阀门的阻力减小，系统压力下降，从而维持系统原来的压力，当系统空气流量减小时，通过阀门的流速减小，阻力减小，系统压力下降，系统压力作用在锥形密封5上的水平分力小于弹簧的弹力，被压缩的弹簧反弹推动密封5向阀杆支撑架2一侧移动，阀口减小，局部阻力系数增大，通过阀门的阻力增大，系统压力升高，从而维持系统原来的压力。
实施例2(密封5与阀杆6为一体结构，阀杆6可滑动)
如图2所示，弹簧7的初始位置可调。本发明包括尾排管1及设在其内部的阀杆支撑架2、阀座3，尾排管1为90°弯管。阀座3上开有孔，尾排管1的侧壁上设有阀盖8，阀盖8上连接有调节手柄9，阀杆6通过阀座3的孔一端连接在阀杆支撑架2上，另一端穿过调节手柄9，阀杆6与调节手柄9之间加设有“O”型圈10，阀杆6上套有密封5及弹簧7，密封5与阀杆6为一体结构，在阀杆6上、密封5的一侧设有固定挡板11。
首先在最低流量时，旋转调节手柄9，弹簧7被压缩一初始量，当空气流量增大时，通过阀门的阻力增大，系统压力升高，气流作用在锥形密封5上，系统压力作用在锥形密封5上的水平分力大于弹簧7的弹力，弹簧7被继续压缩，锥形密封5向右移动，阀口增大，局部阻力系数减小，通过阀门的阻力减小，系统压力下降，从而维持系统原来的压力，当系统空气流量减小时，流速减小，通过阀门的阻力减小，系统压力下降，系统压力作用在锥形密封5上的水平分力小于弹簧的弹力，被压缩的弹簧反弹推动密封5向阀杆支撑架2一侧移动，阀口减小，局部阻力系数增大，通过阀门的阻力增大，系统压力升高，从而维持系统原来的压力。
整个过程中，通过综合平衡流速与局部阻力系数对电池出口管路阻力的影响，使系统空气维持在恒定压力而实现恒压操作。通过更换弹力更大的弹簧，也可使系统压力随着阀门的开度增加而连续增加，实现变压操作。

Claims (6)

1.一种燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置，其特征在于：包括尾排管(1)及设在其内部的阀杆支撑架(2)、阀座(3)，阀座(3)上开有孔，尾排管(1)的侧壁上设有阀盖(8)，阀杆(6)通过阀座(3)的孔一端连接在阀杆支撑架(2)上，另一端连接在阀盖(8)上，阀杆(6)上套有密封(5)及弹簧(7)。
2.按权利要求1所述的燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置，其特征在于：所述尾排管(1)为90°弯管。
3.按权利要求1所述的燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置，其特征在于：所述密封(5)内设有可在阀杆(6)上滑动的套管(4)，密封(5)通过套管(4)套在阀杆(6)上。
4.按权利要求1或3所述的燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置，其特征在于：所述密封(5)为锥形。
5.按权利要求1所述的燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置，其特征在于：所述密封(5)与阀杆(6)为一体结构，在阀杆(6)上、密封(5)的一侧设有固定挡板(11)，阀盖(8)上连接有调节手柄(9)，阀杆(6)的一端连接在阀杆支撑架(2)上，另一端穿过调节手柄(9)。
6.按权利要求5所述的燃料电池发动机系统大流量机械式尾气自动调节装置，其特征在于：所述阀杆(6)与调节手柄(9)之间加设有“O”型圈(10)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101485025B (zh) * 2006-08-01 2011-05-04 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN113669489A (zh) * 2021-09-28 2021-11-19 北京亿华通科技股份有限公司 一种纯机械排氢阀结构及燃料电池系统

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication