集成离心水分离和消音降噪功能的汽水分离器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集成离心水分离和消音降噪功能的汽水分离器，包括壳体，壳体内设有孔管，孔管的管壁上均匀分布有多个通孔；孔管后方的壳体连接有涡轮装置，涡轮装置的扇叶用于引导轴向气流成为朝向孔管内壁的旋转气流；孔管与壳体内壁围成总消音腔，总消音腔的底端设有开口朝下的排水口；涡轮装置的后端作为进气口并用于通入高温高压的电堆尾气，孔管的前端开口作为出气口并用于连接膨胀机的入口。本实用新型专利技术结构能够防止液态水进入膨胀机致损，同时降低气动噪声，提升NVH舒适度。汽水分离结构和降噪结构高度集成，将分离后的水导出的外壳也是降噪结构的外壳，减小了整体所需要的安装空间，匹配更多紧凑车型的安装空间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
集成离心水分离和消音降噪功能的汽水分离器


[0001]本技术涉及氢燃料电池技术，尤其涉及氢燃料电池系统中的汽水分离技术和消音降噪技术，适用于带有膨胀机的大功率的氢燃料电池系统。

技术介绍

[0002]在带有膨胀机的大功率的氢燃料电池系统中，空滤循环管路的气体经过压缩机后，变成高温高压的气体，经过电堆参与反应后，氧气基本上被消耗掉，剩下具有高压高热的电堆尾排气体（主要氮气和水的混合物）。
[0003]为了提高系统能量的转化效率，需要对高压高热的电堆尾排气体中的能量回收利用，现有技术中是使用膨胀机将电堆尾排的高温高压的气体的机械能和热能转化为动能，带动膨胀机运转，即尾排废弃的利用。电堆尾排的高温高压的气体在膨胀机中推动膨胀机的叶轮旋转，压力降低且体积膨胀温度降低，将电堆尾排气体的压力能和热能转化为机械能回收利用。
[0004]进入膨胀机的气体要求不能含有过量的液态水，否则将会对膨胀机的叶轮造成破坏，损害膨胀机。因此需要在膨胀机的进口前增加一个分水器（汽水分离器），将尾排中的液态水进行分离。
[0005]主机厂生产的车辆需要经过NVH验证；NVH是汽车噪声、振动和舒适性等各项指标的总称。由于高压气流循环的冲撞会产生气动噪声，因此气动管路中需要增加消音器，进行一定频率的降噪；现有技术中多使用单独的消音装置和单独的汽水分离装置，因而增大了安装所需要的空间，不能适应主机厂（机动车的整车厂商）许多紧凑车型内安装空间的需求（整体体积大装不上去）。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种集成离心水分离和消音降噪功能的汽水分离器，满足带有膨胀机的大功率的氢燃料电池系统对于汽水分离和降噪的需求，适应更多车型的安装空间。
[0007]为实现上述目的，本技术的集成离心水分离和消音降噪功能的汽水分离器包括壳体，壳体内与壳体同轴线设有孔管，孔管的管壁上均匀分布有多个径向贯通的通孔；
[0008]以气体的流动方向为前向，孔管后方的壳体连接有涡轮装置，涡轮装置的扇叶用于引导轴向气流成为朝向孔管内壁的旋转气流；
[0009]孔管与壳体内壁围成总消音腔，总消音腔的底端设有开口朝下的排水口；涡轮装置的后端作为进气口并用于通入高温高压的电堆尾气，孔管的前端开口作为出气口并用于连接膨胀机的入口。
[0010]孔管外壁沿轴向间隔设有三道环形挡板，沿前后方向分别为前环形挡板、中环形挡板和后环形挡板；
[0011]后环形挡板与其后方的壳体以及孔管的外壁围成后消音腔；
[0012]后环形挡板、中环形挡板以及两者间的壳体和孔管的外壁围成中消音腔；
[0013]中环形挡板、前环形挡板以及两者间的壳体和孔管的外壁围成前消音腔；
[0014]总消音腔包括前消音腔、中消音腔和后消音腔；
[0015]前消音腔、中消音腔和后消音腔的体积由前向后依次减小。
[0016]前消音腔对应的壳体的平均外径大于中消音腔对应的壳体的平均外径；
[0017]中消音腔对应的壳体的平均外径大于后消音腔对应的壳体的平均外径。
[0018]后环形挡板的底部设有连通后消音腔和中消音腔的后通水槽；
[0019]中环形挡板的底部设有连通中消音腔和后消音腔的中通水槽；
[0020]排水口位于中通水槽的正下方。
[0021]本技术具有如下的优点：
[0022]本技术结构能够防止膨胀机因液态水进入而损坏，保护膨胀机的可靠运行，同时降低燃料电池系统气动噪声，提升系统的NVH舒适度。本技术中汽水分离结构和降噪结构高度集成，将分离后的水导出的外壳也是降噪结构的外壳，显著减小了汽水分离结构和降噪结构整体所需要的安装空间，匹配更多紧凑车型的安装空间。
[0023]消音腔分隔为三个，且体积由后向前依次增大，从而使三个消音腔由后向前能够消除的声音频率依次减小，进而使得本技术能够消除更宽频率的噪音，提高降噪效果。
[0024]具体说，后消音腔用于消除相对高频的噪声，中消音腔用于消除相对中频的噪声，前消音腔用于消除相对低频的噪声。
[0025]壳体的外径由后向前依次增大，使得三个消音腔的体积由后向前能够更迅速地增大，在前中后三个消音腔实现同样的体积比例时能够相比壳体外径前中后保持不变的方案明显缩短本技术的轴向长度，从而适应轴向长度安装空间不足的车型。
[0026]后通水槽和中通水槽的设置，使得三个消音腔底部的水能够相互贯通流动，这样就无须对应于每个消音腔设置一个排水口，简化了结构和用料。排水口位于中通水槽的正下方，使得中消音腔和后消音腔底部的水无须相互贯通皆可直接流进排水口排出，使整体排水更加顺畅。
附图说明
[0027]图1是本技术的结构示意图；
[0028]图2是图1的A－A剖视图；
[0029]图3是本技术的分解结构示意图；
[0030]图4是采用螺旋变径叶片时涡轮装置的结构示意图；
[0031]图5是采用普通叶片时涡轮装置的结构示意图；
[0032]图6是去掉外壳后本技术立体结构示意图。
具体实施方式
[0033]如图1至图6所示，本技术的集成离心水分离和消音降噪功能的汽水分离器包括壳体1，壳体1内与壳体1同轴线设有孔管2，孔管2的管壁上均匀分布有多个径向贯通管壁的通孔；
[0034]以气体的流动方向为前向，孔管2后方的壳体1连接有涡轮装置3，涡轮装置3的扇
叶4用于引导轴向气流成为朝向孔管2内壁的旋转气流；
[0035]孔管2与壳体1内壁围成总消音腔，总消音腔的底端设有开口朝下的排水口5；涡轮装置3的后端向后伸出壳体1作为进气口并用于通入高温高压的电堆尾气，孔管2的前端开口向前伸出壳体1作为出气口并用于连接膨胀机的入口。
[0036]涡轮装置3的扇叶4既可以是能够转动的扇叶4，也可以是固定不转的扇叶4，优选采用固定不转的扇叶4，相比能够旋转的扇叶4能够进一步减小安装体积。涡轮装置3的扇叶4既可以采用图4中所示的螺旋变径叶片，也可以采用图5中所示的普通叶片。本技术对扇叶4的数量不作限制，如3－8个或更多都可以，但不应少于3个。扇叶4优选采用304不锈钢制成，但也可以是塑料件。扇叶的螺旋升角由具体产品的设计人员确定，不技术不作特别限定。壳体1优选采用硅胶编制管，硅胶厚度为4
‑
5mm；利用硅胶本身的塑料柔软性，可以具备阻性消声的特性， 可以消除中高频噪声。壳体1也可以由金属、塑料或吸音棉等材料制成。
[0037]孔管2外壁沿轴向间隔设有三道环形挡板，沿前后方向分别为前环形挡板6、中环形挡板7和后环形挡板8；
[0038]后环形挡板8与其后方的壳体1以及孔管2的外壁围成后消音腔9；
[0039]后环形挡板8、中环形挡板7以及两者间的壳体1和孔管2的外壁围成中消音腔10；
[0040]中环形挡板7、前环形挡板6以及两者间的壳体1和孔管2的外壁围成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.集成离心水分离和消音降噪功能的汽水分离器，包括壳体，其特征在于：壳体内与壳体同轴线设有孔管，孔管的管壁上均匀分布有多个径向贯通的通孔；以气体的流动方向为前向，孔管后方的壳体连接有涡轮装置，涡轮装置的扇叶用于引导轴向气流成为朝向孔管内壁的旋转气流；孔管与壳体内壁围成总消音腔，总消音腔的底端设有开口朝下的排水口；涡轮装置的后端作为进气口并用于通入高温高压的电堆尾气，孔管的前端开口作为出气口并用于连接膨胀机的入口。2.根据权利要求1所述的集成离心水分离和消音降噪功能的汽水分离器，其特征在于：孔管外壁沿轴向间隔设有三道环形挡板，沿前后方向分别为前环形挡板、中环形挡板和后环形挡板；后环形挡板与其后方的壳体以及孔管的外壁围成后消音腔；后环形挡板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫东，林志磊，崔鹏鹏，苗朝雨，
申请(专利权)人：平原滤清器有限公司，
类型：新型
国别省市：