燃料电池氢气循环系统用喷氢阀及燃料电池氢气循环系统的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢气循环系统用喷氢阀及燃料电池氢气循环系统。


背景技术：

2.燃料电池氢气循环系统可以提高氢气的利用率，同时氢气循环还能改善电堆内的水平衡避免电堆内发生水淹，提高电堆的工作效率。
3.燃料电池氢气循环系统一般包括喷氢阀，氢气能够由喷氢阀的喷嘴喷出，传统的喷氢阀的喷嘴的喷口的截面面积在设计之初便已确定，使得用于流通氢气的气路位于喷嘴的喷口处的截面面积无法调节。当燃料电池氢气循环系统按照设计时模拟的工作状况进行工作时，燃料电池氢气循环系统能够达到最大工作效率，但当燃料电池氢气循环系统的实际工作状况与设计时模拟的工作状况不同时，由于喷口的截面面积无法调节，导致燃料电池氢气循环系统的工作效率大幅下降。具体地，当电堆在小功率输出或反应所需的氢气量很小时，从储氢瓶进入引射器的氢气流量也会减小，由于用于流通氢气的气路位于喷嘴的喷口处的截面面积未发生变化，导致从喷口流出的氢气的流速下降，从而导致引射器的引射性能会下降甚至没有引射效果，进而导致燃料电池氢气循环系统的工作效率大幅下降。
4.因此，上述问题亟待解决。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种燃料电池氢气循环系统用喷氢阀及燃料电池氢气循环系统，以解决因用于流通氢气的气路位于喷嘴的喷口处的截面面积无法调节而导致燃料电池氢气循环系统的工作效率大幅下降的问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明一方面提供了一种燃料电池氢气循环系统用喷氢阀，包括：
8.壳体，设置有氢气流入口；
9.喷嘴，设置于所述壳体的一端，并与所述壳体的内部通过连通口连通，所述喷嘴远离所述壳体的一端设置有喷口；及
10.推块，所述壳体套设于所述推块的外周，所述推块和所述喷嘴之间的间隙与所述氢气流入口连通，所述推块能够沿所述喷嘴的轴向移动，且所述推块上固定连接有探针，所述探针与所述喷嘴同轴设置，且部分所述探针能够穿过所述连通口并位于所述喷嘴内，所述探针远离所述推块的一端设置有调节部，所述调节部的横截面的直径由靠近所述推块的一侧向远离所述推块的一侧逐渐减小，所述调节部能够穿过所述喷嘴的喷口。
11.作为优选，所述燃料电池氢气循环系统用喷氢阀还包括驱动结构，所述驱动结构被配置为驱动所述推块沿所述喷嘴的轴向移动。
12.作为优选，所述推块具有磁性，所述驱动结构包括：
13.电磁铁，设置于所述推块远离所述探针的一侧；及
14.复位件，被配置为在所述电磁铁的磁性减弱时使所述推块复位。
15.作为优选，所述电磁铁能够产生与所述推块相同的磁性，以对所述推块产生能够推动所述推块朝向所述喷嘴移动的推力。
16.作为优选，所述复位件为复位弹簧，所述复位弹簧能够在所述推块被所述电磁铁推动时发生弹性变形，以具有在所述电磁铁对所述推块产生的推力降低时使所述推块复位的弹性势能。
17.作为优选，所述电磁铁能够产生与所述推块相反的磁性，以对所述推块产生能够拉动所述推块远离所述喷嘴的拉力。
18.作为优选，所述推块和所述壳体之间呈密封设置。
19.作为优选，所述壳体内部固定设置有流通阀，所述流通阀位于所述推块和所述喷嘴之间，并套设于所述探针的外周，所述流通阀上设置有流道，所述流道连通所述推块和所述流通阀之间的间隙和所述连通口。
20.作为优选，所述燃料电池氢气循环系统用喷氢阀还包括限位结构，所述限位结构被配置为限定所述推块沿所述喷嘴轴向的位置。
21.作为优选，所述限位结构包括第一凸出部和第二凸出部，所述第一凸出部形成于所述推块远离所述探针的一端，所述第二凸出部形成于所述壳体内部，当所述推块朝向所述喷嘴移动时，所述第一凸出部能够与所述第二凸出部抵接。
22.本发明另一方面还提供了一种燃料电池氢气循环系统，所述燃料电池氢气循环系统包括引射管及如上述的燃料电池氢气循环系统用喷氢阀，所述喷嘴远离所述壳体的一端能够由所述引射管端部的开口伸入所述引射管内。
23.本发明的有益效果：本发明中，氢气流入口、推块和喷嘴之间的间隙、喷嘴内部及喷口共同构成氢气流通的气路，本发明通过探针的调节部调节喷口的截面面积，当进入引射器的氢气流量减小时，喷口的截面面积减小，当进入引射器的氢气流量增大时，喷口的截面面积增大，从而能够保证氢气的流速与进入引射器的氢气流量相适配，进而保证燃料电池氢气循环系统始终保持最大工作效率。
附图说明
24.图1是本发明实施例中的燃料电池氢气循环系统的结构示意图；
25.图2是图1中的a处的局部放大图。
26.图中：
27.110、壳体；111、氢气流入口；112、流通阀；1121、流道；
28.120、喷嘴；121、连通口；122、喷口；
29.130、推块；131、第三凸出部；
30.140、探针；141、调节部；
31.151、电磁铁；152、复位件；
32.160、限位结构；161、第一凸出部；162、第二凸出部；
33.200、引射管。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
35.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
38.实施例一
39.为解决前文述及的问题，请参阅图1和图2，本实施例提供了一种燃料电池氢气循环系统用喷氢阀，燃料电池氢气循环系统用喷氢阀包括壳体110、喷嘴120及推块130，壳体110设置有氢气流入口111，喷嘴120设置于壳体110的一端，并与壳体110的内部通过连通口121连通，喷嘴120远离壳体110的一端设置有喷口122，壳体110套设于推块130的外周，推块130和喷嘴120之间的间隙与氢气流入口111连通，推块130能够沿喷嘴120的轴向移动，且推块130上固定连接有探针140，探针140与喷嘴120同轴设置，且部分探针140能够穿过连通口121并位于喷嘴120内，探针140远离推块130的一端设置有调节部141，调节部141的横截面的直径由靠近推块130的一侧向远离推块130的一侧逐渐减小，调节部141能够穿过喷嘴120的喷口122。
40.在本实施例中，氢气流入口111、推块130和喷嘴120之间的间隙、喷嘴120内部及喷口122共同构成氢气流通的气路，本实施例通过探针140的调节部141调节喷口122的截面面积，当进入引射器的氢气流量减小时，喷口122的截面面积减小，当进入引射器的氢气流量增大时，喷口122的截面面积增大，从而能够保证氢气的流速与进入引射器的氢气流量相适配，进而保证燃料电池氢气循环系统始终保持最大工作效率。
41.具体地，当进入引射器的氢气流量减小时，推块130沿喷嘴120的轴向朝向喷嘴120移动，并带动探针140沿朝向喷嘴120的喷口122的方向移动，以使调节部141位于喷口122处的部分的横截面的直径增大，从而使喷口122的截面面积减小，进而保证流量较少的氢气流经喷口122时具有足够的压力，以使氢气的流速满足要求，从而使引射器的引射性能满足要求，当进入引射器的氢气流量增大时，推块130沿喷嘴120的轴向远离喷嘴120，并带动探针
140沿远离喷嘴120的喷口122的方向移动，以使调节部141位于喷口122处的部分的横截面的直径减小，从而使喷口122的截面面积增大，从而在保证流量较大的氢气流经喷口122时其流速满足要求的同时，还能够保证流经喷口122的氢气的流量不会降低。
42.结合上述，由于氢气需要流经推块130和喷嘴120之间的间隙进入喷嘴120内，当推块130沿喷嘴120的轴向朝向喷嘴120移动时，除喷口122的截面面积能够减小外，推块130和喷嘴120之间的间隙也会减小，从而保证流量较少的氢气流经整个气路时都具有足够的压力，以进一步使氢气的流速满足要求，当推块130沿喷嘴120的轴向远离喷嘴120时，除喷口122的截面面积能够增大外，推块130和喷嘴120之间的间隙也会增大，以适应流通流量较大的氢气，即本实施例能够通过使推块130和探针140联动实现推块130和喷嘴120之间的间隙与喷口122的截面面积相对应，从而既能够保证氢气的流速，又能够保证氢气的流量。
43.可以理解的是，本实施例中的调节部141设置为锥形，当然，在其它可选的实施例中，调节部141也可设置为圆台形，本实施例中对此不作具体限制。
44.进一步地，燃料电池氢气循环系统用喷氢阀还包括驱动结构，驱动结构被配置为驱动推块130沿喷嘴120的轴向移动，以调整推块130和喷嘴120之间的间隙，并通过探针140改变喷口122的截面面积。
45.由于本实施例中推块130和喷嘴120之间的间隙与氢气流入口111连通，当驱动结构驱动推块130沿喷嘴120的轴向朝向喷嘴120移动时，为避免推块130遮挡氢气流通的通道，本实施例中的燃料电池氢气循环系统用喷氢阀还包括限位结构160，限位结构160被配置为限定推块130沿喷嘴120轴向的位置，即限位结构160能够保证推块130和喷嘴120之间的间隙不会过小，以避免推块130遮挡氢气流通的通道。
46.在本实施例中，限位结构160包括第一凸出部161和第二凸出部162，第一凸出部161形成于推块130远离探针140的一端，第二凸出部162形成于壳体110内部，当推块130朝向喷嘴120移动时，第一凸出部161能够与第二凸出部162抵接，从而限定推块130沿喷嘴120轴向的位置。
47.优选地，本实施例中的推块130具有磁性，驱动结构包括电磁铁151及复位件152，电磁铁151设置于推块130远离探针140的一侧，复位件152被配置为在电磁铁151的磁性减弱时使推块130复位，即本实施例中通过电磁铁151对推块130产生的磁力使推块130沿喷嘴120的轴向移动，当电磁铁151的磁性减弱时，即电磁铁151对推块130产生的磁力降低时，复位件152能够使推块130复位，从而实现推块130沿喷嘴120的轴向的往复移动，相较于将驱动结构设置为驱动电机等其它结构，本实施例中的驱动结构结构简单，同时还能够节省用于使驱动电机工作的额外功耗。
48.在本实施例中，电磁铁151优选为能够产生与推块130相同的磁性，以对推块130产生能够推动推块130朝向喷嘴120移动的推力，当进入引射器的氢气流量减小时，电磁铁151的磁性增强，电磁铁151对推块130产生的推力增大，推块130沿喷嘴120的轴向朝向喷嘴120移动，当进入引射器的氢气流量增大时，电磁铁151的磁性减弱，电磁铁151对推块130产生的推力减弱，推块130沿喷嘴120的轴向远离喷嘴120。
49.进一步地，本实施例中的复位件152为复位弹簧，复位弹簧能够在推块130被电磁铁151推动时发生弹性变形，以具有在电磁铁151对推块130产生的推力降低时使推块130复位的弹性势能，具体地，本实施例中的复位弹簧为拉簧，复位弹簧套设于推块130的外周，并
抵接于第二凸出部162和形成于推块130靠近喷嘴120的一端的第三凸出部131之间，当推块130被电磁铁151推动时，复位弹簧被拉长，从而发生弹性变形，当电磁铁151的磁性减弱时，电磁铁151对推块130产生的推力降低，电磁铁151对推块130产生的推力小于复位弹簧对推块130产生的复位力，复位弹簧使推块130复位。
50.优选地，本实施例中的推块130和壳体110之间呈密封设置，以避免进入推块130和喷嘴120之间的间隙的氢气泄露。
51.本实施例中的壳体110内部固定设置有流通阀112，流通阀112位于推块130和喷嘴120之间，并套设于探针140的外周，流通阀112上设置有流道1121，流道1121连通推块130和流通阀112之间的间隙和连通口121，进入推块130和喷嘴120之间的间隙的氢气能够通过流通阀112上的流道1121流向连通口121，从而进入喷嘴120内，流通阀112还能够辅助固定探针140，以避免探针140晃动。
52.可以理解的是，上述推块130和喷嘴120之间的间隙指的是推块130和流通阀112之间的间隙。
53.基于前文述及的内容，本实施例还提供了一种燃料电池氢气循环系统，燃料电池氢气循环系统包括引射管200及如上述的燃料电池氢气循环系统用喷氢阀，喷嘴120远离壳体110的一端能够由引射管200端部的开口伸入引射管200内，氢气能够由喷嘴120的喷口122喷入引射管200内。设置有上述燃料电池氢气循环系统用喷氢阀的燃料电池氢气循环系统能够始终保持最大工作效率。
54.实施例二
55.相较于实施例一，本实施例的区别在于电磁铁151能够产生与推块130相反的磁性，以对推块130产生能够拉动推块130远离喷嘴120的拉力，当进入引射器的氢气流量增大时，电磁铁151的磁性增强，电磁铁151对推块130产生的拉力增大，推块130沿喷嘴120的轴向远离喷嘴120，当进入引射器的氢气流量减小时，电磁铁151的磁性减弱，电磁铁151对推块130产生的拉力减弱，推块130沿喷嘴120的轴向朝向喷嘴120移动。
56.可以理解的是，本实施例中的复位弹簧为压簧，当推块130被电磁铁151拉动时，复位弹簧被压缩，从而发生弹性变形，当电磁铁151的磁性减弱时，电磁铁151对推块130产生的拉力降低，电磁铁151对推块130产生的拉力小于复位弹簧对推块130产生的复位力，复位弹簧使推块130复位。
57.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。