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引射比连续可调的引射器及采用其的氢燃料电池系统技术方案

技术编号:42901770 阅读:1 留言:0更新日期:2024-09-30 15:17
本发明专利技术公开了一种引射比连续可调的引射器及采用其的氢燃料电池系统,包括带有轴向进气流道的第一引射气体组件;设置中空轴向狭长流道的转筒,狭长流道下游先锥形收缩后形成轴向转筒喉口,转筒喉口截面呈现中心对称结构,轴向中心孔为圆形或正多边形,中心孔周围辐射状往外设置至少三个与中心孔连通且两两夹角相等的扩散孔;第二引射气体组件,设置引射器主体喉口,引射器主体喉口与转筒喉口截面形状相同;转筒可旋转地轴向支撑在壳体中,使得转筒喉口相对于引射器主体喉口旋转过程中两者的中心圆形孔通道保持畅通,而外围扩散孔通道部分遮挡或重合。改善引射比调节变化过程中对气体造成的阻力和干扰,同时实现引射比的连续可调。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及氢燃料电池,具体而言,涉及一种氢燃料电池系统的可调引射器及采用其的用于氢燃料电池系统的。


技术介绍

1、在燃料电池系统运行过程中,阳极需要供应过量的氢气,没有反应完全的氢气作为二次流体进入引射器,在一次流体的引射作用下重新进入阳极参与反应。燃料电池系统在低功率时所需的氢气过量系数远大于高功率时需要的氢气过量系数,因此所需要的引射比范围超过了普通引射器能够提供的范围,通常采取的解决办法有,1、在引射器二次流体入口和燃料电池氢气出口之间设置循环泵,在低功率时启动,以增大循环量,适应高过量系数带来的过量氢气;高功率时关闭循环泵,引射器单独工作完成过量氢气的循环。该方案的缺点是,首先,使用循环泵会带来额外的能量消耗,降低了燃料电池系统在低功率时的效率,其次循环泵的体积较大,不利于阳极循环回路的布置和简化。

2、采用针阀结构的可调式引射器,通过针阀的前进后退,调节针阀锥体占喉口的面积从而调节喉口面积,从而调整引射比。喉口处截面积的大小是决定引射比大小的关键因素。该方案能够实现引射比的连续调节,缺点是针阀调节机构占用一次气体流道内部的空间,会对一次流气体的流动造成影响,产生阻力和干扰。


技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题在于提供一种引射比连续可调的引射器及采用其的氢燃料电池系统,以改善引射比调节变化过程中对气体造成的阻力和干扰,同时实现引射比的连续可调,满足燃料电池全功率范围内阳极氢气循环的需要。

2、本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案:</p>

3、一种引射比连续可调的引射器,其特征在于包括:

4、带有轴向进气流道的第一引射气体组件;

5、设置中空轴向狭长流道的转筒,狭长流道上游与第一引射气体组件轴向进气流道连通,下游先锥形收缩后形成轴向转筒喉口,转筒喉口截面呈现中心对称结构,轴向中心孔为圆形或正多边形,中心孔周围辐射状往外设置至少三个与中心孔连通且两两夹角相等的扩散孔;

6、第二引射气体组件,设置有垂向进气流道、与锥形转筒喉口结构相匹配且轴向连通转筒的引射器主体喉口,引射器主体喉口与转筒喉口截面形状相同;垂向进气流道与锥形收缩状引射器主体喉口连通处设置截面明显大于轴向和垂向进气流道截面的空间作为吸入室,并在吸入室下游设置与吸入室连通并明显缩小流道面积的扩散室,扩散室下游外扩形成混合气体出口;

7、转筒可旋转地轴向支撑在壳体中,使得转筒喉口相对于引射器主体喉口旋转过程中两者的中心圆形孔通道保持畅通,而外围扩散孔通道生部分遮挡以连续改变通道流通面积。

8、上述技术方案中,所述扩散孔采用扇形、三角形和椭圆形中的一种。

9、上述技术方案中,在转筒上设置转筒外齿轮,在壳体中设置齿轮驱动机构与所述转筒外齿轮啮合。

10、上述技术方案中,设置步进电机组件用于驱动齿轮驱动机构。优选设置于壳体中。

11、上述技术方案中,狭长流道上游与第一引射气体组件轴向进气流道连通处密封设置。

12、上述技术方案中,转筒喉口与引射器主体喉口内壁之间设置密封垫圈。

13、上述技术方案中,转筒两端通过轴承座分别设置轴承。

14、上述技术方案中,所述引射器主体喉口截面中间为圆形,周围有三个与圆形相连的两两夹角为120°的扇形。

15、上述技术方案中,转筒转动角度为0-60度,引射比从0.89-6.49连续变化。

16、更进一步的,本专利技术还提供一种氢燃料电池系统,其特征在于采用上述的引射比连续可调的引射器。

17、在一些可选的实施方案中, 可替换的喉口图案还有上述几种,共同点是中心对称,中心采用圆形或正多边形,周围可采用扇形、三角形和椭圆形,转筒喉口和引射器喉口采用相同的图案,二者旋转可使中心通道保持畅通,外围通道产生部分遮挡,改变通道截面积。

18、相对于现有技术,本申请的有益效果是:本申请提供的

19、本专利技术通过横截面设置中心对称结构的引射器主体喉口和转筒喉口,两者结构一致,错位旋转,结构巧妙,通过两者旋转产生错位,使得总喉口面积发生变化。在调节过程中,一次流体从转筒内部轴向流过,相比现有的针阀式调节机构(采用推送结构占用轴向空间),本专利技术转筒的旋转不会对一次流体的轴向运动产生影响。

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【技术保护点】

1.一种引射比连续可调的引射器,其特征在于包括:

2.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于所述扩散孔采用扇形、三角形和椭圆形中的一种。

3.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于在转筒上设置转筒外齿轮,在壳体中设置齿轮驱动机构与所述转筒外齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于设置步进电机组件用于驱动齿轮驱动机构。

5.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于狭长流道上游与第一引射气体组件轴向进气流道连通处密封设置。

6.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于转筒喉口与引射器主体喉口内壁之间设置密封垫圈。

7.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于转筒两端通过轴承座分别设置轴承。

8.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于所述引射器主体喉口截面中间为圆形,周围有三个与圆形相连的两两夹角为120°的扇形。

9.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于转筒转动角度为0-60度,引射比从0.89-6.49连续变化。

10.一种氢燃料电池系统,其特征在于采用上述权利要求1-9任一项所述的引射比连续可调的引射器。

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【技术特征摘要】

1.一种引射比连续可调的引射器,其特征在于包括:

2.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于所述扩散孔采用扇形、三角形和椭圆形中的一种。

3.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于在转筒上设置转筒外齿轮,在壳体中设置齿轮驱动机构与所述转筒外齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于设置步进电机组件用于驱动齿轮驱动机构。

5.根据权利要求1所述的引射比连续可调的引射器,其特征在于狭长流道上游与第一引射气体组件轴向进气流道连通处密封设置。

6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜常清梁月明颜伏伍卢炽华
申请(专利权)人:武汉理工大学
类型:发明
国别省市:

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