CN216818396U - 一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氢气循环泵技术领域，特别涉及一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，包括氢气循环泵，氢气循环泵上设有进气口和出气口；进气口至少依次连接有两个气水分离器；每个气水分离器为挡板式分离器、旋风式分离器、管式分离器的任意一种；气水分离器的个数为二，分别为旋风式分离器、与旋风式分离器连接的挡板式分离器；挡板式分离器与氢气循环泵的进气口相连接；旋风式分离器和挡板式分离器的底端均开设有排水口，且排水口均连接有电磁阀；本实用新型通过旋风式分离器、挡板式分离器的两级过滤有效的将从电堆出口流入氢气循环泵进气口的氢气的液态水量降低到3％以下，延长了氢气循环泵以及整个氢燃料电池的使用寿命。

Description

一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置

技术领域

本实用新型涉及氢气循环泵技术领域，特别涉及一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，其中氢燃料电池现已发展成为国内外燃料电池的主流技术路线；氢燃料电池车的工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板，经过催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板，质子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水；由于供应给阴极板的氧气可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢气，给阴极板供应空气，并及时把水(蒸气)带走，就可以不断地提供电能。

作为氢燃料电池氢气供应系统的重要组成部分，氢气循环泵的作用是把未反应的氢气从电堆出口输送到电堆入口，与入口反应气汇合后再进入电堆；但是从电堆出口出来的未反应完成的氢气含水量高的，如果不对进入氢气循环泵氢气进行进行相关的水过滤分离，氢气循环泵在短时间使用后就会有一定的积水，造成氢气循环泵的功率过高，效率降低，最终造成电堆中生成的水不能及时排出，影响系统输出功率和寿命；基于此，本发明人提出一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，以解决现有技术中存在的问题，经检索，未发现与本实用新型相同或相似的技术方案。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，以解决现有技术中相关的技术问题。

本实用新型的技术方案是：一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，包括氢气循环泵，所述氢气循环泵上设有进气口和出气口；所述进气口至少依次连接有两个气水分离器；每个所述气水分离器为挡板式分离器、旋风式分离器、管式分离器的任意一种。

优选的，所述气水分离器的个数为二，分别为旋风式分离器、与旋风式分离器连接的挡板式分离器；所述挡板式分离器与氢气循环泵的进气口相连接；所述旋风式分离器和挡板式分离器的底端均开设有排水口，且排水口均连接有电磁阀。

优选的，所述旋风式分离器包括筒状的壳体、设置在壳体内腔的筒状的气水分离机构、设置在气水分离机构内腔的气流换向管；所述气水分离机构包括上下设置的螺旋分离部和斜槽分离部，所述螺旋分离部的外周设有螺旋叶片，所述斜槽分离部的外周均匀分布有若干斜槽，若干所述斜槽的倾斜方向与螺旋叶片的旋转方向相反；所述斜槽分离部的底端为孔板。

优选的，所述斜槽与水平方向的锐角夹角范围为15°-45°。

优选的，所述壳体的顶部设有排气管道，所述壳体上端侧边设有进气管道；所述进气管道与壳体的内腔相连通，所述气流换向管与排气管道相连通；所述进气管道的中轴线垂直与壳体的中轴线。

优选的，所述挡板式分离器包括槽体，所述槽体的顶端左侧开设有进气端口，所述槽体的顶端右侧开设有出气端口；所述进气端口和出气端口之间的下方竖向设有侧挡板，所述进气端口的下方横向设有下挡板，所述侧挡板和下挡板与槽体共同围蔽出进气腔和出气腔，下档板上设有若干通孔。

优选的，所述进气腔位于槽体左上角；所述侧挡板向右下方延伸出右斜挡板，所述槽体的右侧内壁向左下方设有左斜挡板，所述右斜挡板和左斜挡板之间留有空间，且左斜挡板的最低点要高于右斜挡板的最低点。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)本实用新型中旋风式分离器的气水分离机构包括上下设置的螺旋分离部和斜槽分离部，斜槽分离部的斜槽的倾斜方向与螺旋叶片的旋转方向相反，斜槽分离部对从螺旋分离部过来的气体进行缓流，避免气体旋转过快，氢气中的水来不及过滤就被带离至气流换向管排出，提高了旋风式分离器的水气分离的能效。

(2)本实用新型中挡板式分离器包括侧挡板、下挡板、右斜挡板、左斜挡板，且下档板上设有若干通孔，通过挡板式分离器相对较重的水滴被留在槽体底部，氢气则从出气端口被输送至氢气循环泵的进气口，对氢气进第二级过滤。

(3)本实用新型通过将旋风式分离器、挡板式分离器依次与氢气循环泵的进气口相连接；经过旋风式分离器、挡板式分离器的两级过滤有效的将从电堆出口流入氢气循环泵的氢气的液态水量降低到3％以下，延长了氢气循环泵以及整个氢燃料电池的使用寿命，本实用新型实用性强，可以大力推广。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实施例所述一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置的结构示意图；

图2为本实施例所述旋风式分离器的剖面结构示意图；

图3为本实施例所述旋风式分离器的中气流换向管和气水分离机构的结构示意图；

图4为图3的仰视图；

图5为本实施例所述挡板式分离器的剖面结构示意图。

其中：01、氢气循环泵，02、进气口，03、出气口；

10、旋风式分离器，11、壳体，12、气流换向管，13、螺旋分离部，131、螺旋叶片，14、斜槽分离部，141、斜槽，15、孔板，16、进气管道，17、排气管道；

20、挡板式分离器，21、槽体，22、进气端口，23、出气端口，24、侧挡板，25、下挡板，251、通孔，26、进气腔，27、出气腔，28、右斜挡板，29、左斜挡板；

3、排水口。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明：

在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

如图1所示，一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，包括氢气循环泵 01，氢气循环泵01上设有进气口02和出气口03；进气口02至少依次连接有两个气水分离器，当然也可以设置三个或者更多，按实际需要设置，此处不做限制；每个气水分离器为挡板式分离器20、旋风式分离器10、管式分离器的任意一种，实际应用中可以采用挡板式分离器20、旋风式分离器10、管式分离器组合使用，均可以对氢气中的水起到很好的过滤作用。

本实施例中，气水分离器的个数为二，分别为旋风式分离器10、与旋风式分离器10连接的挡板式分离器20；挡板式分离器20与氢气循环泵01的进气口02相连接；旋风式分离器10和挡板式分离器20的底端均开设有排水口 3，且排水口3均连接有电磁阀，电磁阀通过PWM控制对旋风式分离器10和挡板式分离器20内的积水进行定时排放。

旋风式分离器10包括筒状的壳体11、设置在壳体11内腔的筒状的气水分离机构、设置在气水分离机构内腔的气流换向管12；气水分离机构包括上下设置的螺旋分离部13和斜槽分离部14，螺旋分离部13的外周设有螺旋叶片131，斜槽分离部14的外周均匀分布有若干斜槽141，若干斜槽141的倾斜方向与螺旋叶片131的旋转方向相反，斜槽141与水平方向的锐角夹角范围为 15°-45°；斜槽分离部14对从螺旋分离部13过来的气体进行缓流，避免气体旋转过快，氢气中的水直接被带离至气流换向管12排出；斜槽分离部14 的底端为孔板15，孔板15进一步对气体中的水进行过滤。壳体11的顶部设有排气管道17，壳体11上端侧边设有进气管道16；进气管道16与壳体11 的内腔相连通，气流换向管12与排气管道17相连通；进气管道16的中轴线垂直与壳体11的中轴线，保证最佳的氢气进入角度，从而获得较好的过滤效果。

旋风式分离器10的工作原理为：待气水分离的氢气通过管道从旋风式分离器10的进气管道16进入壳体11的内腔，在螺旋叶片131以及斜槽分离部 14的作用下，进入的气体产生旋转运动，在离心力的作用下，水滴抛向壳体 11的内腔表面；经过汽水分离后的气体通过孔板15进入气流换向管12内，最后通过排气管道17排出；经实验，旋风式分离器10可以过滤掉氢气中90％的液态水。

挡板式分离器20包括槽体21，槽体21的顶端左侧开设有进气端口22，槽体21的顶端右侧开设有出气端口23；进气端口22和出气端口23之间的下方竖向设有侧挡板24，进气端口22的下方横向设有下挡板25，侧挡板24和下挡板25与槽体21共同围蔽出进气腔26和出气腔27，下档板上设有若干通孔251；进气腔26位于槽体21左上角；侧挡板24向右下方延伸出右斜挡板 28，所槽体21的右侧内壁向左下方设有左斜挡板29，右斜挡板28和左斜挡板29之间留有空间，且左斜挡板29的最低点要高于右斜挡板28的最低点。

挡板式分离器20的工作原理为：经过旋风式分离器10过滤后的氢气通过挡板式分离器20的进气端口22进入进气腔26，通过下档板上的若干通孔251 对氢气中的水分进一步过滤后，进入出气腔27，通过右斜挡板28和左斜挡板 29的阻挡和导向，相对较重的水被留在槽体21底部，氢气则从出气端口23 被输送至氢气循环泵01的进气口02；经实验，经过挡板式分离器20过滤后氢气中的液态水含量可以最终达到3％以下。

综上所示，经过旋风式分离器10、挡板式分离器20的两级过滤有效的将从电堆出口流入氢气循环泵01进气口02的氢气的液态水含水量降低到3％以下，延长了氢气循环泵01以及整个氢燃料电池的使用寿命。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (7)

1.一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，其特征在于：包括氢气循环泵，所述氢气循环泵上设有进气口和出气口；所述进气口至少依次连接有两个气水分离器；每个所述气水分离器为挡板式分离器、旋风式分离器、管式分离器的任意一种。

2.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，其特征在于：所述气水分离器的个数为二，分别为旋风式分离器、与旋风式分离器连接的挡板式分离器；所述挡板式分离器与氢气循环泵的进气口相连接；所述旋风式分离器和挡板式分离器的底端均开设有排水口，且排水口均连接有电磁阀。

3.根据权利要求2所述的一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，其特征在于：所述旋风式分离器包括筒状的壳体、设置在壳体内腔的筒状的气水分离机构、设置在气水分离机构内腔的气流换向管；所述气水分离机构包括上下设置的螺旋分离部和斜槽分离部，所述螺旋分离部的外周设有螺旋叶片，所述斜槽分离部的外周均匀分布有若干斜槽，若干所述斜槽的倾斜方向与螺旋叶片的旋转方向相反；所述斜槽分离部的底端为孔板。

4.根据权利要求3所述的一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，其特征在于：所述斜槽与水平方向的锐角夹角范围为15°-45°。

5.根据权利要求3所述的一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，其特征在于：所述壳体的顶部设有排气管道，所述壳体上端侧边设有进气管道；所述进气管道与壳体的内腔相连通，所述气流换向管与排气管道相连通；所述进气管道的中轴线垂直于壳体的中轴线。

6.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，其特征在于：所述挡板式分离器包括槽体，所述槽体的顶端左侧开设有进气端口，所述槽体的顶端右侧开设有出气端口；所述进气端口和出气端口之间的下方竖向设有侧挡板，所述进气端口的下方横向设有下挡板，所述侧挡板和下挡板与槽体共同围蔽出进气腔和出气腔，下档板上设有若干通孔。

7.根据权利要求6所述的一种氢气循环泵进气口用二级过滤装置，其特征在于：所述进气腔位于槽体左上角；所述侧挡板向右下方延伸出右斜挡板，所述槽体的右侧内壁向左下方设有左斜挡板，所述右斜挡板和左斜挡板之间留有空间，且左斜挡板的最低点要高于右斜挡板的最低点。

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