燃料电池系统引射器总成结构的制作方法

1.本发明涉及燃料电池系统，具体地，涉及一种燃料电池系统引射器总成结构。


背景技术：

2.燃料电池是一种化学能转化为电能的能量转换装置。质子交换膜燃料电池是以氢气为燃料，以氧气为氧化剂通过电化学反应产生能量和水。采用以氢为燃料的燃料电池，可以等温地按照化学式将化学能直接转化为电能，从而可以作为汽车动力替代传统发动机为汽车提供驱动力。燃料电池系统包括空气供应系统、氢气供应系统和燃料电池工作所需的冷却系统。喷射器是燃料电池系统氢气供应系统的重要部分。
3.燃料电池氢气模块中的引射器结构，主要由喷嘴和喷管组成，通常配合气液分离器和氢喷器使用，它用于向电堆提供氢气。喷嘴向喷管喷射氢气，通过设计好喷嘴和喷管的相对位置及喷管的结构，使喷管进口处形成负压，吸引气液分离器内的氢气再次进入喷管，从而使电堆内未反应的氢气循环利用，提高燃料利用率。引射器是纯物理结构，取代氢气循环泵，体积小巧，结构简单，成本低。
4.传统的引射器结构，为保证喷嘴和喷管的装配精度，需要喷嘴和喷管及其安装固定的相关零件有很高的加工精度，同时要求喷嘴长度较短，与喷嘴相连的进气结构需要紧邻喷管进口布置。高加工精度就造成了加工的难度大，成本高。并且，为保证喷嘴和喷管的相对位置精度，喷嘴的长度尺寸受到限制，氢喷器结构必须紧邻引射器结构安装，对于系统布置的灵活度不够友好。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的问题是提供一种燃料电池系统引射器总成结构，该引射器总成结构能够保证喷嘴和喷管的相对位置精度，且便于装配。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种燃料电池系统引射器总成结构，该引射器总成结构包括喷管和喷嘴，所述喷嘴安装在所述喷管的内部一端，所述喷管和所述喷嘴之间设有支撑结构，所述支撑结构与所述喷嘴和所述喷管均接触并限位，以限定所述喷嘴和所述喷管配合的同轴度。
7.优选地，所述支撑结构的一端固定在所述喷管的内壁和所述喷嘴的外壁中的一者上，另一端与所述喷管的内壁和所述喷嘴的外壁中的另一者接触。
8.优选地，所述支撑结构的非固定端连接有支撑圆环或支撑扇环，所述支撑圆环或支撑扇环能够与所述喷管的内壁或所述喷嘴的外壁接触。
9.优选地，所述支撑结构垂直或倾斜于所述喷嘴的轴线设置。
10.具体地，所述喷管的内壁上或者所述喷嘴的外壁上形成有导向槽和导向凸起中的一者，所述支撑结构上形成有相配合的导向槽和导向凸起中的另一者。
11.进一步地，该引射器总成结构还包括喷嘴阀座、气液分离器和氢喷器，所述喷嘴阀座具有进气口和出气口，所述喷嘴阀座的所述进气口位于所述氢喷器中，所述喷嘴阀座的
所述出气口位于所述气液分离器中并与所述喷嘴的进气端连接，所述喷管安装在所述气液分离器上。
12.优选地，所述喷嘴阀座呈l型设置。
13.具体地，所述喷嘴阀座上设有阀座安装部，所述阀座安装部上形成有至少一个阀座安装孔，所述气液分离器上形成有供所述喷嘴阀座通过的分离器第一通孔，所述氢喷器上形成有供所述喷嘴阀座通过的氢喷器通孔，所述喷嘴阀座穿过所述分离器第一通孔和所述氢喷器通孔，并通过紧固件与所述气液分离器和所述氢喷器紧固安装；
14.所述喷管上设有喷管安装部，所述喷管安装部上形成有至少一个喷管安装孔，所述气液分离器上设有供所述喷管的穿过的分离器第二通孔，所述喷管插入所述分离器第二通孔中并通过紧固件与所述气液分离器紧固安装。
15.优选地，所述喷嘴与所述喷嘴阀座连接的进气端上设有喷嘴密封圈，所述喷嘴阀座与所述气液分离器连接处设有分离器密封圈，所述喷嘴阀座与所述氢喷器连接处设有氢喷器密封圈，所述喷管插入所述分离器第二通孔中部分的外壁上设有喷管密封圈。
16.进一步优选地，所述喷嘴密封圈、所述分离器密封圈、所述氢喷器密封圈以及所述喷管密封圈分别有多个。
17.通过上述技术方案，本发明实现了以下有益效果：
18.1、本发明在喷管和喷嘴之间设支撑结构，使得喷嘴和喷管的相对位置得到良好的保证，而不需要非常高的加工精度，以降低加工难度；此外，因为支撑结构的存在，不论喷嘴是长还是短，其与喷管的同轴度都能得到保证，因此可以使得氢喷器的布置更加灵活，满足不同场合的布置要求。
19.2、在本发明的优选技术方案中，喷管或喷嘴与支撑结构之间设有导向结构，不仅能够起到导向作用，保证喷管和喷嘴的相对位置的准确性，还起到限位作用，使得喷管和喷嘴的相对位置固定保证使用过程中整体结构的稳定性。
20.3、在本发明的优选技术方案中，在喷嘴与喷嘴阀座、喷嘴阀座与气液分离器和氢喷器、喷管和气液分离器之间都采用双道径向密封圈密封，保证密封的同时，可以使轴向尺寸有足够的余量，有利于装配。
附图说明
21.图1是本发明的引射器总成结构的结构示意图；
22.图2是图1的分解示意图；
23.图3是本发明中喷嘴与喷管的结构示意图；
24.图4是本发明中喷嘴的正视图；
25.图5图1中的气液分离器从另一个方向看的示意图。
26.附图标记说明
27.1喷管，11导向槽，12喷管安装部，121喷管安装孔，13喷管密封圈；
28.2喷嘴，21支撑架，22支撑圆环，23导向凸起，24喷嘴密封圈；
29.3喷嘴阀座，31分离器密封圈，32氢喷器密封圈，33阀座安装部，331阀座安装孔；
30.4气液分离器，41分离器第一通孔，42分离器第二通孔；
31.5氢喷器，51氢喷器通孔。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
33.首先需要说明的是，在下文的描述中为清楚地说明本发明的技术方案而涉及的一些方位词，例如“外”、“内”等均是按照引射器总成结构中零部件正常所指的方位类推所具有的含义，例如，氢气所经过的部位为内部，与之相对的部位则为外部。仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间连接件间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.如图1-图2所示，本发明的燃料电池系统引射器总成结构包括喷管1和喷嘴2，喷嘴2安装在喷管1的内部一端，喷管1和喷嘴2之间设有支撑结构21，支撑结构21与喷嘴2和喷管1均接触并限位，以限定喷嘴2和喷管1配合的同轴度，使得喷嘴2和喷管1的相对位置得到良好的保证，而不需要非常高的加工精度，以降低加工难度。此外，因为支撑结构21的存在，不论喷嘴2是长还是短，其与喷管1的同轴度都能得到保证，因此可以使得氢喷器5的布置更加灵活，满足不同场合的布置要求。
37.为了便于安装，正常情况下，支撑结构21优选一端固定在喷管1的内壁和喷嘴2的外壁中的一者上，另一端与喷管1的内壁和喷嘴2的外壁中的另一者接触。例如，如图2-图3所示，将支撑结构21固定在喷嘴2的外壁上，其另一端直接或间接与喷管1的内壁接触，以起到支撑作用。为了保证支撑效果，支撑结构21的非固定端连接有支撑圆环22或支撑扇环，支撑圆环22或支撑扇环能够与喷管1的内壁或喷嘴2的外壁接触。支撑圆环22或支撑扇环可以增加支撑结构21与喷嘴2或喷管1的接触面积，使得支撑更稳定。
38.当然，除了以上方式外，支撑结构21也可以两端与喷管1的内壁和喷嘴2的外壁都不固定，比如，支撑结构21包括内圆环、外圆环和连接在内圆环和外圆环之间的支撑杆，内圆环和外圆环同心设置，内圆环的内壁与喷嘴2的外壁配合，外圆环的外壁与喷管1的内壁配合。在安装时，先将内圆环套在喷嘴2上，然后将喷嘴2和支撑结构21整体插入喷管1中，以实现配合。为了方便限位，在喷嘴2的外壁上和喷管1的内壁上可分别设限位凹槽，在内圆环的内壁上和外圆环的外壁上分别设限位凸起，以避免安装过程中的窜动。
39.支撑结构21可以是直杆、弯杆或者由直杆卷制成螺旋状，优选为直杆，该直杆垂直或倾斜于喷嘴2的轴线设置。正常情况下，支撑结构21优选垂直于喷嘴2的轴线的设置方式，当喷嘴2的长度过长或者过短时，支撑结构21可以倾斜于喷嘴2设置，以通过支撑结构21来缩短或者增加喷嘴2位于喷管1外部的部分的长度，从而满足不同的安装条件要求。
40.为了保证喷管1和喷嘴2的相对位置的准确性，喷管1的内壁上或者喷嘴2的外壁上
形成有导向槽11和导向凸起中的一者，支撑结构21上形成有相配合的导向槽和导向凸起23中的另一者。在安装时，将支撑结构21上的导向槽或导向凸起23对准喷管1的内壁上或者喷嘴2的外壁上的导向凸起或导向槽11，然后将喷嘴2插入喷管1中即可。导向凸起和导向槽起到限位作用，使得喷管1和喷嘴2的相对位置固定，不会窜动，保证使用过程中整体结构的稳定性。
41.在上述技术方案的基础上，该引射器总成结构还包括喷嘴阀座3、气液分离器4和氢喷器5，喷嘴阀座3具有进气口和出气口，喷嘴阀座3的进气口位于氢喷器5中，喷嘴阀座3的出气口位于气液分离器4中并与喷嘴2的进气端连接，喷管1安装在气液分离器4上。
42.喷嘴阀座3可以是直筒型或者呈l型设置，但出于安装便利性的考虑，优选l型设置，这样，喷嘴阀座3的一个端头可以垂直于氢喷器5的底部设置，另一个端头可以与垂直于气液分离器4的一个侧壁设置，喷嘴2和喷管1也就可以与气液分离器4的该侧壁垂直设置，可以使得安装更加方便，且安装的稳定性也更好。
43.关于喷管1、喷嘴2、喷嘴阀座3、气液分离器4和氢喷器5的安装，具体可以采用如下方式：
44.如图2所示，喷嘴阀座3上设有阀座安装部33，阀座安装部33上形成有至少一个阀座安装孔331，气液分离器4上形成有供喷嘴阀座3通过的分离器第一通孔41，氢喷器5上形成有供喷嘴阀座3通过的氢喷器通孔51，喷嘴阀座3穿过分离器第一通孔41和氢喷器通孔51，并通过紧固件如螺栓、螺钉等与气液分离器4和氢喷器5紧固安装。关于紧固件的安装，可在气液分离器4和氢喷器5均设置对应的螺纹孔或者仅在气液分离器4上设对应的螺纹孔即可。
45.如图2和图5所示，喷管1上设有喷管安装部12，喷管安装部12上形成有至少一个喷管安装孔121，该喷管安装孔121优选有对称设置的两个，气液分离器4上设有供喷管1的穿过的分离器第二通孔42，喷管1插入分离器第二通孔42中并通过紧固件如螺栓、螺钉等与气液分离器4紧固安装，气液分离器4上还设有与螺栓或螺钉对应的螺纹孔。
46.出于装配便利性的考虑，一般都会留有装配余量，但这样就会存在漏气的问题。因此，如图2-图4所示，在喷嘴2与喷嘴阀座3连接的进气端上设有喷嘴密封圈24，喷嘴阀座3与气液分离器4连接处设有分离器密封圈31，喷嘴阀座3与氢喷器5连接处设有氢喷器密封圈32，喷管1插入分离器第二通孔42中部分的外壁上设有喷管密封圈13，以保证密封。为了保证密封效果，喷嘴密封圈24、分离器密封圈31、氢喷器密封圈32以及喷管密封圈13分别有多个，优选为两个，设置简单，且效果好。
47.以下是本发明的一个优选实施例。
48.如图1-图5所示，燃料电池系统引射器总成结构包括喷管1、喷嘴2、喷嘴阀座3、气液分离器4和氢喷器5，喷嘴2安装在喷管1的内部一端，喷嘴2的外壁上固定有支撑结构21，支撑结构21的非固定端设有能够与喷管1的内壁接触的支撑圆环22，该支撑圆环22上形成有导向凸起23，喷管1的内壁上形成有相对应的导向槽11；喷嘴阀座3呈l型，其进气口位于氢喷器5中，出气口位于气液分离器4中并与喷嘴2的进气端连接，喷嘴阀座3上设有阀座安装部33，阀座安装部33上形成有阀座安装孔331，气液分离器4上形成有供喷嘴阀座3通过的分离器第一通孔41，氢喷器5上形成有供喷嘴阀座3通过的氢喷器通孔51，喷嘴阀座3穿过分离器第一通孔41和氢喷器通孔51，并通过螺栓与气液分离器4和氢喷器5紧固安装；喷管1上
设有喷管安装部12，喷管安装部12上形成有两个喷管安装孔121，气液分离器4上设有供喷管1的穿过的分离器第二通孔42，喷管1插入分离器第二通孔42中并通过螺栓与气液分离器4紧固安装；在喷嘴2与喷嘴阀座3连接的进气端上设有两个喷嘴密封圈24，喷嘴阀座3与气液分离器4连接处设有两个分离器密封圈31，喷嘴阀座3与氢喷器5连接处设有两个氢喷器密封圈32，喷管1插入分离器第二通孔42中部分的外壁上设有两个喷管密封圈13。
49.该燃料电池系统引射器总成结构在安装时，先将喷嘴2的进气端插入喷嘴阀座3的出气口中，然后在将喷嘴2的出气端从气液分离器4内部置于分离器第二通孔42中的情况下，将喷嘴阀座3穿过分离器第一通孔41和氢喷器通孔51，并通过螺栓与气液分离器4和氢喷器5紧固安装；再将喷管1从气液分离器4的外部插入分离器第二通孔42中并将其导向槽11对准支撑圆环22的导向凸起23，插入到位后，用螺栓将喷管安装部12紧固安装在气液分离器4上。
50.该燃料电池系统引射器总成结构在工作时，氢喷器5中的氢气从喷嘴阀座3的进气口进入喷嘴阀座3中，然后从出气口进入喷嘴2中，喷嘴2将氢气喷入喷管1中；此外，未完全反应的带有水汽的氢气进入气液分离器4中，水汽从气液分离器4下部排出，氢气从喷嘴2与喷管1之间的间隙进入喷管1中重新参与反应，以实现氢气的充分利用，降低成本并且避免氢气随意排放带来的安全隐患。
51.由以上描述可以看出，本发明具有以下优点：本发明在喷管1和喷嘴2之间设支撑结构21，使得喷嘴2和喷管1的相对位置得到良好的保证，而不需要非常高的加工精度，以降低加工难度；此外，因为支撑结构21的存在，不论喷嘴2是长还是短，其与喷管1的同轴度都能得到保证，因此可以使得氢喷器5的布置更加灵活，满足不同场合的布置要求；喷管1或喷嘴2与支撑结构21之间设有导向结构，不仅能够起到导向作用，保证喷管1和喷嘴2的相对位置的准确性，还起到限位作用，使得喷管1和喷嘴2的相对位置固定保证使用过程中整体结构的稳定性；在喷嘴2与喷嘴阀座3、喷嘴阀座3与气液分离器4和氢喷器5、喷管1与气液分离器4之间都采用双道径向密封圈密封，保证密封的同时，可以使轴向尺寸有足够的余量，有利于装配。
52.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
53.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
54.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。