一种变流量气体混合引射装置、燃料电池系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种变流量气体混合引射装置、燃料电池系统及方法，涉及燃料电池领域，包括基体、调节杆和伸缩机构，基体内设有通过喷射口连通的压力腔和混合腔，调节杆上设有延伸至其轴向一端的锥形部，锥形部沿轴向设有用于封堵喷射口的密封部和螺旋状的导流槽，锥形部穿过喷射口并探入混合腔内，导流槽与喷射口形成导流通道，伸缩机构连接调节杆远离锥形部的一端，以调节锥形部与喷射口的间隙；针对目前燃料电池气体供应时输出流量控制精度不足的问题，在调节杆上设置弹性密封部，能够利用弹性形变在接触喷射口时形成面密封，弹性体与刚体喷射口接触能够减少磨损，从而提高流量控制精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种变流量气体混合引射装置、燃料电池系统及方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种变流量气体混合引射装置、燃料电池系统及方法。

技术介绍

[0002]根据氢能源汽车的不同行驶阶段的不同功率需求，汽车氢能源燃料电池系统在运行时，许多燃料电池系统使用泵循环氢气，导致循环控制精度较低，难以满足氢燃料电池系统的控制精度需求，同时还有许多常见的工程材料被燃料电池系统中潮湿的氢腐蚀，泵中的油润滑可能进入燃料电池，污染催化剂或堵塞喷射孔；难以有效控制氢燃料电池的氢进给量。
[0003]目前针对燃料电池采用喷射器来调节流量，并且为了提高气体利用率，喷射器需要将燃料电池供给的新气体与从燃料电池排出的气体混合后供给，供给的新气体经过喷射口输入到混合腔内，为了实现对喷射口开度的控制，目前多采用调节针配合喷射口的方式来实现，改变调节针与喷射口之间间隙的大小，实现封堵喷射口或调节喷射口输出流量。但是，随着调节针与喷射口的反复配合，贴合位置会出现磨损形变，导致喷射口输出流量的控制精度降低；同时，在新气体高压快速输出时，从燃料电池排出的气体无法与其充分混合，供给至燃料电池后导致反应波动，影响燃料电池的稳定运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种变流量气体混合引射装置、燃料电池系统及方法，在调节杆上设置弹性密封部，能够利用弹性形变在接触喷射口时形成面密封，弹性体与刚体喷射口接触能够减少磨损，从而提高流量控制精度，同时利用螺旋状的导流槽使输出的气体形成旋流，提高与回收气体的混合均匀度。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种变流量气体混合引射装置，采用以下方案：
[0006]包括基体、调节杆和伸缩机构，基体内设有通过喷射口连通的压力腔和混合腔，调节杆上设有延伸至其轴向一端的锥形部，锥形部沿轴向设有用于封堵喷射口的密封部和螺旋状的导流槽，锥形部穿过喷射口并探入混合腔内，导流槽与喷射口形成导流通道，伸缩机构连接调节杆远离锥形部的一端，以调节锥形部与喷射口的间隙。
[0007]进一步地，所述调节杆沿轴向依次连接至少两组导向机构，导向机构套设于调节杆外并形成移动副，所有导向机构均位于压力腔内。
[0008]进一步地，所述锥形部母线面上设有至少一条凹槽，凹槽绕锥形部轴线呈螺旋线状以形成导流槽；
[0009]或，所述锥形部母线面上设有至少两条凸起，相邻凸起之间形成凹槽，凹槽绕锥形部轴线呈螺旋线状以形成导流槽。
[0010]进一步地，所述锥形部上设有环形槽，密封部呈环形且内圈嵌入环形槽内，密封部外圈为弹性面，用于贴合喷射口形成面密封。
[0011]进一步地，所述基体上还设有导入腔，导入腔出口位于喷射口与混合腔之间，以将导入腔内的回收气体输入至混合腔。
[0012]进一步地，所述压力腔连接有控制阀，以通过控制阀接入外部气体供应源；混合腔远离喷射口的一端连通有扩散腔，扩散腔、混合腔、调节杆和喷射口同轴布置。
[0013]进一步地，所述伸缩机构包括驱动电机和传动机构，驱动电机通过传动机构连接调节杆，以驱动调节杆沿轴向往复运动。
[0014]本专利技术的第二目的是提供一种燃料电池系统，包括如上所述的一种变流量气体混合引射装置。
[0015]本专利技术的第三目的是提供一种变流量气体混合引射方法，采用如上所述的变流量气体混合引射装置，并包括以下步骤：
[0016]压力腔接入外部气体供应源，调节杆沿轴向移动使调节杆与喷射口之间留有间隙，压力腔内的气体经过导流通道和混合腔后输出；
[0017]改变调节杆与喷射口之间的间隙大小，从而调节压力腔输出至混合腔的气体流量；
[0018]调节杆沿轴向移动使密封部贴合封堵喷射口，停止气体输出。
[0019]进一步地，混合腔连通有导入腔，导入腔内的回收气体在负压作用下随压力腔输出气体共同进入混合腔内进行混合。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0021](1)针对目前燃料电池气体供应时输出流量控制精度不足的问题，在调节杆上设置弹性密封部，能够利用弹性形变在接触喷射口时形成面密封，弹性体与刚体喷射口接触能够减少磨损，从而提高流量控制精度，同时利用螺旋状的导流槽使输出的气体形成旋流，提高与回收气体的混合均匀度。
[0022](2)依据需求对调节杆和喷射口的间隙进行调节，满足燃料电池在不同功率要求下气体喷射和二次循环混合利用的需求，通过对调节杆的高精度主动控制，解决了传统利用二次回收气体反馈控制一次气体输出流量不稳定的问题，稳定输出气体以保证燃料电池的稳定运行。
[0023](3)调节杆与喷射口之间通过相对位置变化进行工作状态的切换，锥形部上设置密封部和导流槽，在调节杆移动至密封部配合喷射口时，密封部能够封堵喷射口以阻断气体的输出，在调节杆移动至密封部解除与喷射口的配合时，锥形部上设置的导流槽与喷射口之间形成导流通道，利用螺旋形导流槽对经喷射口输出的气体进行导流，形成螺旋状气流输出，提高气体输出流量的可控性。
[0024](4)压力腔作为新气体的暂存腔，并将暂存回收气体的导入腔的出口布置在喷射口与混合腔之间，利用喷射口输出气流时在导入腔出口位置形成的负压作用，引出导入腔内的回收气体输入至混合腔，回收气体与新气体在混合腔内混合均匀后输入至外部燃料电池，实现了回收气体的再利用。
[0025](5)在调节杆上避让密封部设置导流槽，导流槽能够在解除对喷射口的密封后对经过其的气流进行导向，导流槽既可以在调节杆本体上通过开槽成型，又可以在调节杆上设置凸起成型，气流经过螺旋状的导流槽后形成旋流输出，从导入腔内引出回收气体进行混合，旋流状的新气体能够促进与回收气体的混合程度，提高其均匀度从而保证燃料电池
运行的稳定。
[0026](6)驱动电机采用的是响应频率在1000Hz
‑
20000Hz的微型直线超声电机，可在将控制精度控制在微米级别以上，实现高精度流量控制，解决了二次流回收氢气压力不稳定，导致的压力变化较大问题。
[0027](7)调节杆一端连接伸缩机构，伸缩机构驱动调节杆沿轴向伸缩运动，并能够对其伸缩行程进行控制，同时，结合导向机构对调节杆的位置进行约束，实现径向摆动的约束，进一步提高调节杆与喷射口的配合精度，从而提高气体流量的控制精度。
附图说明
[0028]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0029]图1为本专利技术实施例一个或多个实施例中调节杆与基体配合的示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例一个或多个实施例中调节杆的示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例一个或多个实施例中调节杆与导向机构配合的示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例一个或多个实施例中密封部、导流槽的示意图。
[0033]图中，1
‑
扩散结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流量气体混合引射装置，其特征在于，包括基体、调节杆和伸缩机构，基体内设有通过喷射口连通的压力腔和混合腔，调节杆上设有延伸至其轴向一端的锥形部，锥形部沿轴向设有用于封堵喷射口的密封部和螺旋状的导流槽，锥形部穿过喷射口并探入混合腔内，导流槽与喷射口形成导流通道，伸缩机构连接调节杆远离锥形部的一端，以调节锥形部与喷射口的间隙。2.如权利要求1所述的变流量气体混合引射装置，其特征在于，所述调节杆沿轴向依次连接至少两组导向机构，导向机构套设于调节杆外并形成移动副，所有导向机构均位于压力腔内。3.如权利要求1所述的变流量气体混合引射装置，其特征在于，所述锥形部母线面上设有至少一条凹槽，凹槽绕锥形部轴线呈螺旋线状以形成导流槽；或，所述锥形部母线面上设有至少两条凸起，相邻凸起之间形成凹槽，凹槽绕锥形部轴线呈螺旋线状以形成导流槽。4.如权利要求1所述的变流量气体混合引射装置，其特征在于，所述锥形部上设有环形槽，密封部呈环形且内圈嵌入环形槽内，密封部外圈为弹性面，用于贴合喷射口形成面密封。5.如权利要求1所述的变流量气体混合引射装置，其特征在于，所述基体上还设有导入腔，导入腔出口位于喷射口与混合腔之间，以将导入腔内的回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金华，马海峰，迟永辉，田素坤，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：