CN218827267U - 一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，将两个分离结构集成在一个装置中，在第一分离室中设置若干引流片，采用引入高速氢气和水的混合体的方式，利用高速混合体和引流片的碰撞作用，产生螺旋流动，实现反复漩涡引流氢气，对高速尾排氢气产生反复离心力，达到液态水珠和氢气高效分离效果，不仅简化了结构，且无需更换维修。第二分离腔中第一挡流板和第二挡流板倾斜设置，且第一挡流板和第二挡流板的排水孔位于第二分离腔中心轴的两侧，这使得上一挡流板的排水孔正好落在下一挡流板的表面，通过重力作用从下一挡流板的排水孔落入下方的挡流板的表面，排水效率更好。

Description

一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器。

背景技术

氢燃料电池作为一种燃油汽车的替代能源，引起了国内外诸多厂商的关注，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，反应生成物中的水可能会导致电堆的水淹，诱发电池工作不良。因此，氢燃料电池一般会连接汽水分离器，用于排出多余的水，并将气体分离收集并通过循环泵回到氢气输入端。

现有技术CN217247922U中公开了一种用于燃料电池的汽水分离器，利用冷却叶片的螺旋转动作用实现一级分水，再利用透气疏水膜的阻力作用实现二级分水。上述汽水分离器存在的问题在于：旋转的叶片结构较为复杂，不是全封闭设置，且透气疏水膜在长时间的使用后分水的能力逐渐降低，长时间使用后分离效率和分离降低，因此叶片结构和透气疏水膜都需要时常更换，而体积大造成不便。此外，申请人在同日申请的实用新型中，记载采用离心式和平行挡板式结合的汽水分离器，而平行挡板式的排水效率不高。

因此，有必要对申请人同日申请的汽水分离器进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，包括：上部主体、下部主体，设置在所述上部主体和所述下部主体之间的密封腔；所述上部主体包括：第一分离腔和第二分离腔；

所述第一分离腔中设置有若干引流片；相邻所述引流片和所述第一分离腔内壁共同形成螺旋通道；所述第一分离腔的侧面设置有进气口；

所述第二分离腔的内壁一侧固定连接有若干第一挡流板，另一侧固定有若干第二挡流板；所述第一挡流板、所述第二挡流板和对应所述第二分离腔的内壁均形成第一锐角夹角，所述第一挡流板和所述第二挡流板表面开设有排水孔，所述第一挡流板和相邻所述第二挡流板之间形成第二锐角夹角；所述第二分离腔的顶部设置有出气口；

所述第一分离腔和所述第二分离腔的底部均与所述密封腔连通，所述密封腔中位于所述第二分离腔的正下方设置有倾斜面，所述倾斜面的底部设置有收集部。

本实用新型一个较佳实施例中，所述上部主体还包括：上密封板，所述上密封板与所述第一分离腔和所述第二分离腔固定连接；所述下部主体还包括：下密封板，所述下密封板与所述密封腔固定连接；所述上密封板和所述下密封板尺寸一致。

本实用新型一个较佳实施例中，所述排水孔为方形结构，所述第一挡流板和所述第二挡流板的所述排水孔位于所述第二分离腔中心轴的两侧。

本实用新型一个较佳实施例中，所述第一锐角夹角大于所述第二锐角夹角。

本实用新型一个较佳实施例中，所述引流片一侧边和所述第一分离腔的中心轴形成的面，与所述引流片形成的夹角为锐角；所述侧边为所述引流片与所述第一分离腔连接的侧边；相邻所述面的夹角相等。

本实用新型一个较佳实施例中，所述第一挡流板和所述第二挡流板为直板结构。

本实用新型一个较佳实施例中，所述引流片为直板结构，且所述引流片与所述第一分离腔的顶部固定连接。

本实用新型一个较佳实施例中，若干所述第一挡流板平行设置，若干所述第二挡流板平行设置。

本实用新型一个较佳实施例中，所述第二分离腔外表面设置有若干固定单元。

本实用新型一个较佳实施例中，所述收集部的底部设置有尾排口，所述尾排口与所述收集部通过电磁阀连通，所述电磁阀设置在所述下部主体的外表面。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型具备以下有益效果：

(1)本实用新型提供了一种汽水分离器，适用于燃料电池系统中的氢气系统，将两个分离结构集成在一个装置中，汽水分离效果更好，同时具有安装尺寸小，易加工，减小了燃料电池系统的整体重量和体积，进一步提高燃料电池系统的功率。

(2)本实用新型中利用混合流体向上流动时，不停碰撞挡流板使液体下沉与气体分离的原理；第二分离腔中第一挡流板和第二挡流板倾斜设置，且第一挡流板和第二挡流板的排水孔位于第二分离腔中心轴的两侧，这使得上一挡流板的排水孔正好落在下一挡流板的表面，通过重力作用从下一挡流板的排水孔落入下方的挡流板的表面，相对于平行设置的挡流板结构，排水效率更好。

(3)本实用新型在第一分离室中设置若干引流片，相对于现有技术中依靠旋转的叶片对于液体的离心作用，采用引入高速氢气和水的混合体的方式，利用高速混合体和引流片的碰撞作用，产生螺旋流动，实现反复漩涡引流氢气，对高速尾排氢气产生反复离心力，达到液态水珠和氢气高效分离效果，不仅简化了结构，且无需更换维修。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明；

图1是本实用新型的优选实施例的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器的立体结构示意图；

图2是本实用新型的优选实施例的汽水分离器的剖面图；

图3是本实用新型的优选实施例的引流片的分布示意图；

图4是本实用新型的优选实施例的第一挡流板或第二挡流板的结构示意图；

图5是本实用新型的优选实施例的水的运动路线图；

图6是本实用新型的优选实施例的氢气的运动路线图；

图中：1、上部主体；11、上密封板；12、第一分离腔；121、引流片；122、进气口；13、第二分离腔；131、第一挡流板；132、第二挡流板；133、排水孔；134、出气口；14、固定单元；2、下部主体；21、下密封板；22、倾斜面；23、收集部；24、尾排口；3、密封腔。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，示出了本实施例中一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器的立体结构示意图。该汽水分离器适用于燃料电池的氢气系统的出口端，通过在氢气系统出口端安装一个汽水分离器，使得阳极的水流入汽水分离器被其收集，氢气在通过循环泵回到氢气输入端。

本实施例中的汽水分离器包括：上部主体1、下部主体2，设置在上部主体1和下部主体2之间的密封腔3。

如图2所示，示出了本实施例中汽水分离器的剖面图。该汽水分离器的上部主体1包括：第一分离腔12和第二分离腔13。上部主体1还包括：上密封板11，上密封板11与第一分离腔12和第二分离腔13固定连接；下部主体2还包括：下密封板21，下密封板21与密封腔3固定连接；上密封板11和下密封板21尺寸一致。本实施例中上部主体1和下部主体2为可拆卸结构，上部主体1和下部主体2在组装后，上部主体1和下部主体2之间的空腔形成密封腔3。

如图3所示，示出了本实施例中引流片121的分布示意图。本实施例中第一分离腔12中设置有若干引流片121，相邻引流片121和第一分离腔12内壁共同形成螺旋通道。引流片121为直板结构，且引流片121与第一分离腔12的顶部固定连接。第一分离腔12的一端设置有进气口122，进气口122用于引入燃料电池中的高速氢气与水的混合体。

引流片121一侧边和第一分离腔12的中心轴形成的面，与引流片121形成的夹角为锐角；侧边为引流片121与第一分离腔12连接的侧边。相邻面的夹角相等。这样的设计使得相邻引流片121之间的夹角一致，氢气会在引流片121之间形成螺旋流动，实现反复漩涡引流氢气,对高速尾排氢气产生反复离心力,达到液态水珠和氢气高效分离效果。本实施例中不限制引流片121的数量，优选为五个引流片121。

本实施例中第二分离腔13的内壁一侧固定连接有若干第一挡流板131，另一侧固定有若干第二挡流板132。第一挡流板131和第二挡流板132为直板结构。若干第一挡流板131平行设置，若干第二挡流板132平行设置。第一挡流板131、第二挡流板132和对应第二分离腔13的内壁均形成第一锐角夹角，第一挡流板131和相邻第二挡流板132之间形成第二锐角夹角。第一锐角夹角大于第二锐角夹角。这样的设计使得相邻第一挡流板131、第二挡流板132和第二分离腔13的内壁形成等腰梯形结构，使得第一挡流板131和第二挡流板132上分离的水能够自由滚落至下一挡板中，利于排水。

本实施例中第一挡流板131和第二挡流板132的数量不限，优选各为2个。

本实施例中第一挡流板131和第二挡流板132的长度相等。第一挡流板131和第二挡流板132的两端均与第二分离腔13的内壁连接。如图4所示，示出了本实施例中第一挡流板131或第二挡流板132的结构示意图。本实施例中第一挡流板131和第二挡流板132表面开设有排水孔133，该排水孔133不限于形状，可以为方形结构，且位于第一挡流板131和第二挡流板132的最低端。第一挡流板131和第二挡流板132的排水孔133位于第二分离腔13中心轴的两侧，这使得上一挡流板的排水孔133正好落在下一挡流板的表面，通过重力作用从下一挡流板的排水孔133落入下方的挡流板的表面，如此反复，将分离在第一挡流板131或第二挡流板132上的水排出。第二分离腔13的顶部设置有出气口134，用于排出分离后的氢气。

本实施例中第二分离腔13利用混合流体向上流动时，不停碰撞挡流板使液体下沉与气体分离。本实施例中的挡流板和第二分离腔13的内壁形成等腰梯形结构，相对于平行的挡流板结构，能够使得第一挡流板131和第二挡流板132上分离的水能够自由滚落至下一挡板中，能更好的将水流排出。

第一分离腔12和第二分离腔13的底部均与密封腔3连通，密封腔3中位于第一分离腔12的正下方设置有倾斜面22，倾斜面22的底部设置有收集部23。收集部23为漏斗形结构。收集部23的底部设置有尾排口24，尾排口24与收集部23通过电磁阀连通，电磁阀设置在第一分离腔12的外表面。

本实施例中第二分离腔13外表面设置有若干固定单元14，便于该汽水分离器与燃料电池系统中其他组件或装置的连接。

本实施例将两个分离结构集成在一个装置中，汽水分离效果更好，同时具有安装尺寸小，易加工，减小了燃料电池系统的整体重量和体积，进一步提高燃料电池系统的功率。

本实用新型使用时，如图5和图6所示，分别示出了水的运动路线和氢气的运动路线(实线箭头为水的运动方向，虚线箭头为氢气的运动方向)。具体地，高速氢气与水的混合体由进气口122流入第一分离腔12中，混合体在碰撞若干引流片121，产生旋涡，形成螺旋流动，实现反复漩涡引流氢气，水在收到离心力的作用下与氢气产生分离，水直接落入位于第一分离腔12底部的收集部23中。

经过第一次分离后的混合体在到达密封腔3后，从第二分离腔13的底部进入，混合体通过排水孔133逐渐向上运动，在运动过程中，会遇到若干斜挡流板，改变气体的流向，混合体中的水不停碰撞第一挡流板131或第二挡流板132，使混合体中水下沉与气体分离，相邻第一挡流板131、第二挡流板132和第二分离腔13的内壁形成等腰梯形结构，上一挡流板的排水孔133正好落在下一挡流板的表面，通过重力作用从下一挡流板的排水孔133落入下方的挡流板的表面，如此反复，将分离在第一挡流板131或第二挡流板132上的水排至第二分离腔13底部的倾斜面22上，再顺着倾斜面22的表面流到底端的收集部23中，通过电磁阀将水通过尾排口24排出汽水分离器；而分离后的气体通过第二分离腔13顶部的出气口134排出。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，包括：上部主体、下部主体，设置在所述上部主体和所述下部主体之间的密封腔，其特征在于，所述上部主体包括：第一分离腔和第二分离腔；

所述第一分离腔中设置有若干引流片；相邻所述引流片和所述第一分离腔内壁共同形成螺旋通道；所述第一分离腔的侧面设置有进气口；

所述第二分离腔的内壁一侧固定连接有若干第一挡流板，另一侧固定有若干第二挡流板；所述第一挡流板、所述第二挡流板和对应所述第二分离腔的内壁均形成第一锐角夹角，所述第一挡流板和所述第二挡流板表面开设有排水孔，所述第一挡流板和相邻所述第二挡流板之间形成第二锐角夹角；所述第二分离腔的顶部设置有出气口；

所述第一分离腔和所述第二分离腔的底部均与所述密封腔连通，所述密封腔中位于所述第二分离腔的正下方设置有倾斜面，所述倾斜面的底部设置有收集部。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：所述上部主体还包括：上密封板，所述上密封板与所述第一分离腔和所述第二分离腔固定连接；所述下部主体还包括：下密封板，所述下密封板与所述密封腔固定连接；所述上密封板和所述下密封板尺寸一致。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：所述排水孔为方形结构，所述第一挡流板和所述第二挡流板的所述排水孔位于所述第二分离腔中心轴的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：所述第一锐角夹角大于所述第二锐角夹角。

5.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：所述引流片一侧边和所述第一分离腔的中心轴形成的面，与所述引流片形成的夹角为锐角；所述侧边为所述引流片与所述第一分离腔连接的侧边；相邻所述面的夹角相等。

6.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：所述第一挡流板和所述第二挡流板为直板结构。

7.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：所述引流片为直板结构，且所述引流片与所述第一分离腔的顶部固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：若干所述第一挡流板平行设置，若干所述第二挡流板平行设置。

9.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：所述第二分离腔外表面设置有若干固定单元。

10.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池系统氢气路的汽水分离器，其特征在于：所述收集部的底部设置有尾排口，所述尾排口与所述收集部通过电磁阀连通，所述电磁阀设置在所述下部主体的外表面。

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