一种带自动排氢阀的蜂巢仿生结构汽水分离器的制作方法

1.本实用新型涉及汽水分离技术领域，具体为一种带自动排氢阀的蜂巢仿生结构汽水分离器。


背景技术：

2.燃料电池行业中，在pemfc中的水会伴随着燃料电池的运行而产生，而这些产生的水，部分会被气流带出燃料电池电堆，部分由阴极尾排排出，部分进入到阳极的循环中。通常燃料电池系统阳极需要配有水分，混合气体在出电堆后，由于降温带来的冷凝，许多液态水在阳极的循环气中产生。如果不对混合汽进行水汽分离，和液态水的排出，许多液态水会随之进入电堆内，造成阳极水淹；另外阳极循环中累计的水也会加重氢循环泵或者引射器的工作负荷，降低他们的性能甚至导致故障；同时在燃料电池在工作时，其阴极空气的氮气会逐渐迁移到阳极，造成阳极氢气纯度下降，因此阳极需要阶段性排除气体，保证阳极循环氢气纯度；因此，在燃料电池系统中使用气水分离器是必要的。
3.但现有的技术中大多采用内部叶片结构或者挡板式多腔体结构，利用氢气气流在运动中水分子或者小的液滴与叶片或者壁面碰撞而形成液体水，并在底部凝聚，利用液位传感器检测水位情况，通过阀门排出，但叶片结构或者多腔体结构，水汽接触面小，只能对大部分液态水进行拦截，对于饱和水蒸气则大部分仍进入氢气循环泵或者引射器中冷凝，在冰冻条件下仍会对二者造成相应的破环。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种带自动排氢阀的蜂巢仿生结构汽水分离器，解决了汽水分离装置对水汽接触面过小，无法对大部分液态水进行拦截的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带自动排氢阀的蜂巢仿生结构汽水分离器，包括壳体、阀体、分气管以及分离组件，所述阀体位于所述壳体下端，所述分气管与所述分离组件位于所述壳体内部，且所述分气管位于所述分离组件下端，所述分离组件包括支撑柱、螺旋叶片以及若干个蜂巢结构，所述支撑柱位于所述壳体中心位置，所述螺旋叶片外边缘与所述壳体内壁焊接相连，所述螺旋叶片内边缘与所述支撑柱外表面焊接相连，所述蜂巢结构均匀分布在所述螺旋叶片的路径通道内，且所述蜂巢结构与所述螺旋叶片的通道内壁垂直焊接相连。
6.优选的，所述壳体上端设有用于排出氢气的排氢口，所述壳体靠近下端的外壁设有用于输入氢气的进氢口，所述进氢口与所述分气管相连通。
7.优选的，所述分气管呈环状结构，所述分气管与所述壳体内壁贴合，且所述分气管与所述壳体底部不接触。
8.优选的，所述分气管包括若干个第一小孔与第二小孔，所述第一小孔位于所述分气管上端壁面，所述第二小孔位于所述分气管下端壁面。
9.优选的，所述壳体底部设有接口，所述接口与所述阀体相连，所述阀体包括加热排
气阀或者加热排水阀。
10.优选的，所述壳体底部设有一凹面，用于汇集冷凝后的液体。
11.优选的，所述凹面上方设有一接液板，所述接液板下端与所述接口对应，所述接液板与凹面之间设有支架，用于支撑所述接液板。
12.优选的，所述接液板上方设有一引流槽，所述引流槽上端与所述螺旋叶片底端相连，所述引流槽下端出口处对应所述接液板上表面。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
14.1、本实用新型，分离组件中的蜂巢结构均匀焊接在螺旋叶片的通道内，使接触面更大，相比腔体结构、叶片结构，水蒸气更容易碰到蜂巢壁面，增大水蒸气冷凝几率，且蜂巢结构与壳体内壁、螺旋叶片直接焊接连接，尾气排放的热量可以通过蜂巢结构传递到壳体，水蒸气更易冷凝，增大冷凝几率。
15.2、本实用新型，通过在螺旋叶片下端增设引流槽，冷凝后的液态水准确滑落到接液板上，并由接液板汇集到壳体底部，加快了液态水的汇集速度，提高了使汽液分离器工作效率。
16.3、本实用新型，通过在壳体底部增设带有第一小孔和第二小孔的环状分气管，使掺杂者液态水的氢气，在进入汽液分离器后，可以快速初步的分离出液态水，提高了分离效率，且多个第一小孔使溢出分气管的氢气在壳体内部分布更均匀。
17.4、本实用新型，将排氢和排水阀合二为一，既节省了成本，又提高了燃料电池系统的工作效率。
附图说明
18.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
19.在附图中：
20.图1是本实用新型汽水分离器的结构示意图；
21.图2是本实用新型汽水分离器内部的结构示意图；
22.图3是本实用新型汽水分离器的侧视剖面图；
23.图4是本实用新型分离组件一视角的结构示意图；
24.图5是本实用新型蜂巢结构的结构示意图；
25.图6是本实用新型壳体内底部的结构示意图；
26.图中标号：1、壳体；101、排氢口；102、进氢口；103、接口；104、凹面； 2、分气管；201、第一小孔；202、第二小孔；3、分离组件；301、支撑柱；302、螺旋叶片；303、蜂巢结构；4、阀体；5、接液板；6、支架；7、引流槽。
具体实施方式
27.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.实施例：如图1-图6所示，一种带自动排氢阀的蜂巢仿生结构汽水分离器，包括壳体1、阀体4、分气管2以及分离组件3，阀体4位于壳体1下端，壳体 1底部设有接口103，接口
103与阀体4相连，阀体4包括加热排气阀或者加热排水阀，用于排出多余的气体与水分，分气管2与分离组件3位于壳体1内部，且分气管2位于分离组件3下端，分气管2呈环状结构，分气管2与壳体1内壁贴合固定，且分气管2与壳体1底部不接触，分气管2包括若干个第一小孔 201与第二小孔202，第一小孔201位于分气管2上端壁面，用于溢出氢气与水蒸气，进入壳体1内部，第二小孔202位于分气管2下端壁面，用于将液态水分离出来，分离组件3包括支撑柱301、螺旋叶片302以及若干个蜂巢结构303，支撑柱301位于壳体1中心位置，螺旋叶片302外边缘与壳体1内壁焊接相连，螺旋叶片302内边缘与支撑柱301外表面焊接相连，蜂巢结构303均匀分布在螺旋叶片302的路径通道内，且蜂巢结构303与螺旋叶片302的通道内壁垂直焊接相连，蜂巢结构303用于将掺杂在氢气中的水蒸气冷凝成液态水，壳体1 上端设有用于排出氢气的排氢口101，靠近壳体1下端的外壁设有用于输入氢气的进氢口102，进氢口102与分气管2相连通，壳体1底部设有一凹面104，用于汇集冷凝后的液体，凹面104上方设有一接液板5，接液板5下端与接口103 对应，接液板5与凹面104之间设有支架6，用于支撑接液板5，接液板5上方设有一引流槽7，引流槽7上端与螺旋叶片302底端相连，引流槽7下端出口处对应接液板5上表面。
29.在燃料电池系统中使用时，将混杂着液态水及饱和水蒸气的氢气从排氢口 101注入，然后通向分气管2，并在环状的分气管2中流动徘徊，通过分气管2 下端壁面的第二小孔202将液态水分离出来，并汇集到壳体1底部的凹面104 上，而含有水蒸气的氢气将通过分气管2上端壁面的第一小孔201溢出分气管2，进入壳体1内部，然后将沿着分离组件3中的螺旋叶片302向上流动，在流动过程中，将经过安装在螺旋叶片302通道内的多个蜂巢结构303，水蒸气在通过蜂巢结构303时，将冷凝成液态水，并沿着螺旋叶片302壁折返滑落，在螺旋叶片302下端的引流槽7将冷凝的液态水导入接液板5上，液态水将沿着接液板5汇集滑落至壳体1下方的凹面104上，汇集在壳体1底部的液态水，将流入下方的阀体4，通过加热排水阀或者加热排气阀，将液态水排出燃料电池系统，且在排水的时候，也可同时将部分氢气与氮气排出，使排氢和排水同时进行，节省了成本。
30.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。