CN201778860U - 燃料电池发动机排气消音器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池发动机排气消音器，包括第一、第二腔体，所述第一、第二腔体内各设有两块隔板，以及被隔板分割而成的三个腔室，第一腔室外接进气管，第三腔室连接连接管一端，第四腔室连接连接管另一端，第六腔室外接排气管，所述腔室与进、排气管，及连接管的交界处为界面突变，第一、第三腔室与第二腔室间的第一隔板上设有多个微孔，第四、第六腔室与第五腔室间的第三隔板上设有多个微孔。本实用新型为复合式排气消音器，采用采用抗性消音技术和微孔消音技术相结合来降低燃料电池发动机排气噪声。另外，还能够有效地分离排气中含有的水，且设计了相应的回收通道，使分离出的水得到有效回收，从而保证燃料电池发动机的水平衡。

Description

燃料电池发动机排气消音器
技术领域
本实用新型属于加压型燃料电池发动机设计领域，具体说涉及一种用于此燃料电池发动机上的排气消音器。
背景技术
加压型燃料电池发动机主要是采用背压阀控制燃料电池发动机运行压力，以保证燃料电池在整个运行范围内都能够保持稳定的运行压力，从而增强燃料电池发动机的运行稳定性，但背压阀内部流道的横截面积偏小，导致燃料电池排气产生非常大的高频噪声。燃料电池发动机系统的噪声最大可达93dB。同时燃料电池发动机运行过程中，通过电化学反应会生成较多的水，水与未参与反应的空气混合进入排气系统，增加了燃料电池发动机排气系统消声的难度。为了降低排气噪声，多数是在燃料电池排气系统上安装填装吸音材料的吸音型消音器，但该型消音器消音频率范围较窄，且容易被凝结的水分堵塞，在吸音材料中积水，从而导致消音效果降低。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于加压型燃料电池发动机的排气消音器，可避免产生排气噪声高，加宽消音频率范围，及消除排气中所含的水分，以克服现有技术中存在的缺陷。
本实用新型采用以下技术方案：
一种燃料电池发动机排气消音器，其特征是：包括第一、第二腔体，所述第一、第二腔体内各设有两块隔板，以及被隔板分割而成的三个腔室，第一腔室外接进气管，第三腔室连接连接管一端，第四腔室连接连接管另一端，第六腔室外接排气管，各腔室与进、排气管，及连接管的交界处为界面突变，第一、第三腔室与第二腔室间的第一隔板上设有多个微孔，第四、第六腔室与第五腔室间的第三隔板上设有多个微孔。
进一步地，所述第一隔板以所述第一、第三腔室间的第二隔板为界包括两个区域A、B；所述第三隔板以所述第四、第六腔室间的第四隔板为界包括两个区域C、D。
进一步地，所述区域A、B、C、D内的穿孔率与腔深各不相同。
进一步地，所述第二、第四隔板倾斜设于各腔体中，各区域底部设有排水孔，区域B、C的排水孔分别与第二、第四隔板连接，区域A、D的排水孔分别与各腔体底部的排水管连接。
优选地，所述排水孔为半椭圆形孔。
优选地，所述第二、第四隔板的倾斜度θ为15°～20°。
优选地，所述腔体的外壳为圆锥面与圆弧面相连的形状，圆锥面内包围第一、第三腔室或第四、第六腔室，圆弧面内包围第二腔室或第五腔室。
本实用新型为复合式排气消音器，采用采用抗性消音技术和微孔消音技术相结合来降低燃料电池发动机排气噪声。另外，还能够有效地分离排气中含有的水，且设计了相应的回收通道，使分离出的水得到有效回收，从而保证燃料电池发动机的水平衡。
附图说明
图1为本实用新型涉及的燃料电池发动机排气消音器的结构示意图。
图2为本实用新型涉及的燃料电池发动机排气消音器的腔体内第一、第三隔板的结构示意图。
具体实施方式
见图1，为本实用新型涉及的用于燃料电池发动机上的排气消音器的结构示意图。包括两个腔体10、20，两腔体10、20上各设有两个开口101、102、201、202，分别为第一腔体10上的第一、第二开口101、102和第二腔体20上的第三、第四开口201、202。上述各开口均与管道连接，在开口与管道连接的地方为突变界面。具体说第一开口101外接进气管30，第二开口102与第三开口201(即第一腔体10和第二腔体20)通过连接管40连接，第四开口202外接排气管50。管道入口的横截面面积与腔体出口在同向上的横截面相比为突变减小，也就是说噪音声波由腔体进入管道，在腔体出口与管道入口的交界处会发生界面突变，由此只有一定频率的声波才能进入，其余频率声波留在腔体上发生反射或干涉现象。或者声波由管道进入腔体，经过管道出口和腔体入口的原理同上。腔体10、20包括外壳109、209，外壳109、209为圆锥面与圆弧面过渡连接的形状。各腔体10、20内设有隔板106、107、206、207，腔体10、20被这些隔板106、107、206、207分割成若干个腔室。包括第一腔体10内的第一、第二隔板106、107，和第二腔体20内的第三、第四隔板206、207。如图1，以第一腔体10为例，第一隔板106设于圆锥面与圆弧面的过渡处，在横向上把腔体10分成左右两个腔室，即第二腔室104在圆弧面包围的空间内，在第一隔板106与腔体10内侧，即圆锥面包围的空间内设有第二隔板107，在纵向上把腔体10分成上下两个腔室105、103。至此，第一腔体10内有第一、第二、第三腔室103、104、105。其中，第一、第三腔室103、105分别连接着进气管30、连接管40，形成突变界面，可抗性消音。第二腔体20内各腔室布局与第一腔体10同，包括第四、第五、第六腔室203、204、205，其中第四、第六腔203、205室分别连接着连接管40、排气管50，形成突变界面。第一、第三隔板106、206上设有排成阵列的微孔110，声波穿微孔板也有消音的功效。微孔板上微孔的特性(如直径、分布等)可消除不同频率的噪声。第二、第四隔板107、207将两块微孔板(第一、第三隔板106、206)分成四个区域A、B、C、D，各区域采用不同的穿孔率和板厚。微孔板还可以分离空气中的水分，第二、第四隔板107、207可以收集冷凝水，在四个区域的底部都设有回收通道，为了使水分沿着第二、第四隔板107、207进入回收通道，第二、第四隔板107、207为小角度倾斜设置，优选地，θ以15°～20°为最佳，见图1。还是以第一腔体10为例，第一、第二隔板106、107交界处，在第一隔板106上设有面积较大的半椭圆形孔，以收集顺第二隔板107流下的冷凝水，见图2。第一隔板106与外壳109的交界处，在第一隔板106底部也设有面积较大的半椭圆形孔，该孔收集顺第一隔板106流下的水，和顺外壳109底部流下的水。在半椭圆形孔的内侧，外壳109的最低处还设有排水管108，用以回收分离出来的液态水。
本实用新型结合了抗性消音和微孔板消音。进气管30、排气管50以及连接管40与外壳109、209分别组合形成突变截面，其中进、排气管30、50和连接管40长度可根据消音器的实际布置需要予以调整，使沿管道传播的某些频率声波，在突变的界面处发生反射、干涉等现象，达到消除噪声的目的。结合图1，具体说噪声声波由进气管30进入，经过第一腔室103，穿过微孔板区域A，经过第二腔室104，穿过微孔板区域B，经过第三腔室105，穿过连接管40，经过第四腔室203，穿过微孔板区域C，经过第五腔室204，穿过微孔板区域D，经过第六腔室205，通过排气管50离开。在此过程中，共经过四块微孔板区域，同时由管道进入腔室或由腔室进入管道，这样界面突变也有四处，微孔板消音和抗性消音得以结合。
微孔板有消音的作用，四个区域A、B、C、D分别采用不同的穿孔率和板厚不同的腔深，可以控制消声器的频谱性能，使其在需要的频率范围内获得良好的消声效果，具体穿孔率和板厚可根据实际的噪声频率予以调整。微孔板的另一个作用是分离排气中所含的水分，从而达到回收利用水的目的。在微孔板上设计了相应的半椭圆形排水孔111，分布在各区域的底部。区域B、C的半椭圆形孔收集从第二、第四隔板206、207上流下来的水，以及在微孔板上凝结的水；区域A、D的半椭圆形孔收集沿外壳109、209内壁流下来的水，以及在微孔板上凝结的水，和上方区域B、C的收集水，并最终流向排水管108、208。
第二、第四隔板107、207的作用是与外壳109、209共同将消音器分为不同的腔室，同时上述隔板107、207的角度非常重要，以使冷凝的水能够沿着隔板107、207流到排水孔111。
本实用新型为复合式排气消音器，采用采用抗性消音技术和微孔消音技术相结合来降低燃料电池发动机排气噪声。另外，还能够有效地分离排气中含有的水，且设计了相应的回收通道，使分离出的水得到有效回收，从而保证燃料电池发动机的水平衡。

Claims (8)

1.一种燃料电池发动机排气消音器，其特征是：包括第一、第二腔体(10、20)，所述第一、第二腔体(10、20)内各设有两块隔板(106、107、206、207)，以及被隔板(106、107、206、207)分割而成的三个腔室(103、104、105、203、204、205)，第一腔室(103)外接进气管(30)，第三腔室(105)连接连接管(40)一端，第四腔室(203)连接连接管(40)另一端，第六腔室(205)外接排气管(50)，所述腔室(103、105、203、205)与进、排气管(30、50)，及连接管(40)的交界处为界面突变，第一、第三腔室(103、105)与第二腔室(104)间的第一隔板(106)上设有多个微孔(110)，第四、第六腔室(203、205)与第五腔室(204)间的第三隔板(206)上设有多个微孔(110)。
2.根据权利要求1所述的燃料电池发动机排气消音器，其特征是：所述第一隔板(106)以所述第一、第三腔室(103、105)间的第二隔板(107)为界包括两个区域(A、B)；所述第三隔板(206)以所述第四、第六腔室(203、205)间的第四隔板(207)为界包括两个区域(C、D)。
3.根据权利要求2所述的燃料电池发动机排气消音器，其特征是：所述区域(A、B、C、D)内的穿孔率与腔深各不相同。
4.根据权利要求1或3所述的燃料电池发动机排气消音器，其特征是：所述第二、第四隔板(107、207)倾斜设于各腔体(10、20)中，各区域底部设有排水孔(111)，区域(B、C)的排水孔(111)分别与第二、第四隔板(107、207)连接，区域(A、D)的排水孔(111)分别与各腔体(10、20)底部的排水管(108、208)连接。
5.根据权利要求4所述的燃料电池发动机排气消音器，其特征是：所述排水孔(111)为半椭圆形孔。
6.根据权利要求5所述的燃料电池发动机排气消音器，其特征是：所述第二、第四隔板(107、207)的倾斜度θ为15°～20°。
7.根据权利要求1～3、5或6中任一项所述的燃料电池发动机排气消音器，其特征是：所述腔体(10、20)的外壳(109、209)为圆锥面与圆弧面相连的形状，圆锥面内包围第一、第三腔室(103、105)或第四、第六腔室(203、205)，圆弧面内包围第二腔室(104)或第五腔室(204)。
8.根据权利要求4所述的燃料电池发动机排气消音器，其特征是：所述腔体(10、20)的外壳(109、209)为圆锥面与圆弧面相连的形状，圆锥面内包围第一、第三腔室(103、105)或第四、第六腔室(203、205)，圆弧面内包围第二腔室(104)或第五腔室(204)。
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