CN209298258U - 一种用于氢燃料电池氢气尾气循环系统的水分离器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于氢燃料电池氢气尾气循环系统的水分离器，包括上盖1、滤罐6和下盖11；滤罐的上下两端分别与上盖下端及下盖的上端连接；上盖设有沿上盖边沿切向的进气口3和中心轴与上盖中心轴轴向重合的中心管4，且中心管向上盖外部延伸形成出气口2；滤罐6的中段设置挡板7；挡板顶部设为中心高四周低的圆锥体形状，且四周靠近滤罐内壁处设有一圈通孔；挡板将滤罐内腔隔开为上部的分离腔和下部的储液腔；下盖的最低处设有用于放水的放水孔，且放水孔通过电磁阀16封闭和开启。本实用新型结构紧凑、工作可靠、分离效率适中，既可以分离出多余的水，防止阻塞电池氢气通道，又可确保氢气循环泵正常工作，满足氢燃料电池的工作需要。

Description

一种用于氢燃料电池氢气尾气循环系统的水分离器
技术领域
本实用新型一种用于氢燃料电池氢气尾气循环系统的水分离器。
背景技术
新能源汽车替代传统燃油汽车已经成为一种趋势，特别是在国家政府部门相关政策和资金的支持下，这种趋势发展迅猛。诸多厂商都启动了新能源汽车的研发项目，并投入了大量人力及资金。氢燃料电池作为一种燃油汽车的替代能源，也引起了国内外诸多厂商的关注，特别是在国内，氢燃料电池汽车的研发日益高涨，进展速度也很惊人。
氢燃料电池在实际工作中，由于水加湿作用，以及反应生成物中水的存在，这些水不可避免地会伴随氢尾气排出电池。一并进入氢气循环泵，被再次利用。氢气尾气中的水会加大氢气循环泵的工作负荷，甚至诱发氢气循环泵工作不良，同时氢气尾气中的水不断积聚，严重时会阻塞电池氢气通道，诱发电池工作不良。为解决上述问题，需要将氢气尾气中的一部分水分分离出来并排出。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于氢燃料电池氢气尾气循环系统的水分离器。
本实用新型要解决的另外一个技术问题是提供一种包括水分离器的氢燃料电池氢气尾气循环系统。
对于水分离器，本实用新型采用了以下技术方案：一种用于氢燃料电池氢气尾气循环系统的水分离器，包括上盖1、滤罐6和下盖11；
上盖下端与滤罐上端连接，滤罐的下端与下盖的上端连接；
上盖设有沿上盖边沿切向的进气口3和中心轴与上盖中心轴轴向重合的中心管4，且中心管向上盖外部延伸形成出气口2；
滤罐6的中段设置挡板7；挡板顶部设为中心高四周低的圆锥体形状，且四周靠近滤罐内壁处设有一圈通孔；挡板将滤罐内腔隔开为上部的分离腔和下部的储液腔；
下盖的最低处设有用于放水的放水孔，且放水孔通过电磁阀16封闭或开启。
作为优选，滤罐6下部侧壁设有液位传感器9；液位传感器安装在滤罐侧壁的液位传感器安装孔上。
作为优选，上盖1与滤罐6焊接，下盖11与滤罐6焊接，且上盖1、滤罐6、下盖11通过焊接构成一个整体。
作为优选，下盖11最下端通过螺钉17与电磁阀座12连接固定，且下盖通过O形圈13与电磁阀座12密封连接。
作为优选，电磁阀16通过螺钉固定安装在电磁阀座12的下面，且电磁阀16采用密封圈与电磁阀座12密封连接。
作为优选，水分离器滤罐的中段采用抱箍(20)夹紧并固定到安装板(18)上。
对于氢燃料电池氢气尾气循环系统，本实用新型采用的技术方案是：一种氢燃料电池氢气尾气循环系统，包括上述的水分离器，水分离器的进气口与氢燃料电池的氢气出口连接，水分离器的出气口与氢燃料电池氢气尾气循环系统的氢气循环泵进气口连接。
本实用新型的有益效果是：
该水分离器结构紧凑、工作可靠、分离效率适中，既可以分离出多余的水，防止阻塞电池氢气通道，又可以确保氢气循环泵正常工作，可以满足氢燃料电池的工作需要。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型水分离器实施例的结构示意图。
图2是本实用新型水分离器实施例的抱箍结构示意图。
图3是本实用新型水分离器实施例的工作原理图。
图中标记：1-上盖，2-出气口，3-进气管，4-中心管，5-抱箍组件，6-滤罐，7-挡板，8-液位传感器安装孔，9-液位传感器，10-O型圈，11-下盖，12-电磁阀座，13-密封圈，14-排水接头，15-密封圈，16-电磁阀，17-螺钉，18-安装板，19-安装螺栓，20-抱箍，21-锁紧螺栓，22-锁紧螺母。
具体实施方式
图1是一种用于氢燃料电池氢气尾气循环系统的水分离器，由上盖1、滤罐6和下盖11组成，且滤罐6的上下两端分别与上盖1和下盖11通过焊接构成了一个整体件。
在上盖1的上面设有进气管3和中心管4，进气管沿上盖外周切向进入到上盖的内腔。在滤罐6中部设有一挡板7，挡板将滤罐内腔上下隔成上部和下部。滤罐6上部与上盖形成分离腔，下部与下盖11形成储液腔。
挡板四周与滤罐6连接，连接处设有一周小的通孔，通过孔将滤罐6上部与下部贯通。挡板设计成中心高四周低的圆锥体形状，挡板顶面设计成坡状使得滞留在坡面上的水很容易顺坡而下流向挡板的四周。
在滤罐6的下部设有液位传感器9，液位传感器9安装在滤罐下部的液位传感器安装孔，且液位传感器的测头伸入到储液腔内部。
下盖11的上端与滤罐6下端焊接，下盖与滤罐6挡板之间形成储液腔。在下盖11下部开有放水孔，且放水孔与电磁阀座12以及电磁阀16的相应流道相通。
下盖11与电磁阀座12通过O形圈13保持密封，并通过螺钉17紧固连接。电磁阀16与电磁阀座12通过螺钉连接，并用密封圈保持密封。
电磁阀座12以及电磁阀16的相应流道按如下设置：
电磁阀座12分别设置有出流道和进流道，在与电磁阀座相连的电磁阀16上设有相应的进流道和出流道，并且电磁阀座12的出流道与电磁阀16上的进流道对应连通，电磁阀16上的出流道与电磁阀座12的进流道对应连通，同时在电磁阀的进流道与出流道之间设置了由电磁控制的阀门。当储液腔的存水从放水孔流下，先通过电磁阀座12上的出流道流到电磁阀16上的进流道，再通过开启的电磁阀门流到了电磁阀的出流道，再回到电磁阀座上的进流道。实际上存水是从电磁阀座到电磁阀绕了一圈，又回到了电磁阀座。
电磁阀为常闭式，当接收到外部控制器的指令后，电磁阀打开，储液腔中的水通过电磁阀排出。
为了方便用户外接排水导流管，在电磁阀座上设有一排水接头14。排水接头与电磁阀座12的进流道相通，并且排水接头与电磁阀座12之间通过密封圈15密封连接。
整个水分离器采用抱箍组件进行固定，抱箍组件5包括安装板18、安装螺栓19、抱箍20、锁紧螺栓21和锁紧螺母22。将水分离器放入抱箍20内，将锁紧螺栓21旋紧，抱箍20即将水分离器的滤罐6夹紧，然后再用安装螺栓19固定在安装板上面。
工作过程：
如图3所示，当混有液态水的氢气尾气从上盖6进气管沿切向进入分离腔，沿内壁做旋转运动，在离心力作用下，质量大的液滴被甩向分离器内壁，在重力作用下，沿分离器内壁向下流动，穿过滤罐6挡板四周的通孔，流入储液腔。较小质量的液滴附着在分离器内壁上，不断积聚成大的液滴，当积聚到一定质量后，在重力作用下向下流动，穿过滤罐6挡板上的通孔，流入储液腔。这样，混有液态水的氢气尾气通过旋转运动，在离心力作用下，可将一部分液态水分离出来。氢气尾气做旋转运动的同时，在上盖1进气口与出气口的压力降作用下，沿分离器内壁旋转向下运动，撞击到滤罐6挡板后，反向向上进入中心管4，并且从中心管上端出气口流出分离器，氢气尾气撞击滤罐6隔板的同时，一部分液态水会附着在隔板表面，从而氢气尾气中的液态水被进一步的分离出来。由于挡板被设置成中心高四周低的山头形状结构，有利于附着在挡板上的液态水沿着山坡向下(四周)流动，并从通孔进入储液腔。
当流入储液腔的水不断增多，液位逐渐升高到完全浸没液位传感器测头时，液位传感器发出电信号，电信号通过与外部控制单元连接的导线发送给外部控制单元。外部控制单元收到液位传感器发出的信号后，给电磁阀发出指令，打开电磁阀将储液腔内部的水排空。
储液腔放水过程是，
由上述技术方案可知，本实施例的水分离器，采用沿分离器内壁切向进气方式，使进入分离器的气水混合气体发生旋转，在离心力作用下，大颗粒水被甩向分离器内壁并沿内壁向下流动，穿过挡板上的小孔通道进入储液腔。小颗粒的水附着在分离器内壁上，逐渐积聚成大颗粒水珠，在重力作用下流入储液腔，由设置在储液腔中的液位传感器控制储液腔的水位，当储液腔中存水的水位到达控制水位时，即开启电磁阀将储液腔内部的水排空。
本实施例的技术特点：
1)本实施例利用物体做旋转运动产生离心力现象，将质量较大的水滴从气体中分离出去，不需要其他过滤材料，免维护保养，节省了客户使用成本。
2)本实施例设有储液腔，可存储一定容积被分离出来的水，在水位达到设定高度时，液位传感器可发出报警信号给外部控制器，可有效防止水位过高，影响分离效率。
3)本实施例在最底部设有开关电磁阀，当外部控制器接收到液位传感器报警信号后，可向电磁阀发出指令，开启电磁阀进行排水操作，排空时间可由用户自行标定。
4)本实施例可结合外部控制器使用，可将分离器分离出的水及时排除，满足氢燃料电池工作特性要求。
本实施例作为一种气水分离元件，可将氢气尾气中多余的液态水进行分离并储存，并在外部控制单元的控制下，将储存的水排出，用以降低氢气循环泵的工作负荷，防止电堆被水阻塞，降低电堆故障率。
当将本实施例的水分离器用于氢燃料电池氢气尾气循环系统时，只要将水分离器的进气口与氢燃料电池的氢气出口连接，并将水分离器的出气口与氢燃料电池氢气尾气循环系统的氢气循环泵进气口连接。
以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于氢燃料电池氢气尾气循环系统的水分离器，其特征在于：包括上盖(1)、滤罐(6)和下盖(11)；
所述上盖下端与滤罐上端连接，滤罐的下端与下盖的上端连接；
所述上盖设有沿上盖边沿切向的进气口(3)和中心轴与上盖中心轴轴向重合的中心管(4)，且中心管向上盖外部延伸形成出气口(2)；
所述滤罐(6)的中段设置挡板(7)；所述挡板顶部设为中心高四周低的圆锥体形状，且四周靠近滤罐内壁处设有一圈通孔；所述挡板将滤罐内腔隔开为上部的分离腔和下部的储液腔；
下盖的最低处设有用于放水的放水孔，且放水孔通过电磁阀(16)封闭或开启。
2.根据权利要求1所述的水分离器，其特征在于：所述滤罐(6)下部侧壁设有液位传感器(9)；所述液位传感器安装在滤罐侧壁的液位传感器安装孔上。
3.根据权利要求1所述的水分离器，其特征在于：所述上盖(1)与滤罐(6)焊接，下盖(11)与滤罐(6)焊接，且上盖(1)、滤罐(6)、下盖(11)通过焊接构成一个整体。
4.根据权利要求1所述的水分离器，其特征在于：所述下盖(11)最下端通过螺钉(17)与电磁阀座(12)连接固定，且下盖通过0形圈(13)与电磁阀座(12)密封连接。
5.根据权利要求1所述的水分离器，其特征在于：所述电磁阀(16)通过螺钉固定安装在电磁阀座(12)的下面，且电磁阀(16)采用密封圈与电磁阀座(12)密封连接。
6.根据权利要求1所述的水分离器，其特征在于：所述水分离器滤罐的中段采用抱箍(20)夹紧并固定到安装板(18)上。
7.一种氢燃料电池氢气尾气循环系统，包括如权利要求1所述的水分离器，其特征在于：所述水分离器的进气口与氢燃料电池的氢气出口连接，所述水分离器的出气口与氢燃料电池氢气尾气循环系统的氢气循环泵进气口连接。
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