文丘里管和质子交换膜燃料电池车辆的制作方法

本申请总体上涉及一种pemfc(protonexchangemembranefuelcell)质子交换膜燃料电池车辆，尤其涉及车辆中的文丘里管。

背景技术：

随着人们环境保护意识的不断增强，电动车辆越来越普及，尤其是使用质子交换膜燃料电池pemfc的电动车，而文丘里(venturi)管是pemfc电动车中的一个非常重要的部件，文丘里管的作用是使阳极未反应的氢气再循环并且与来自氢瓶的新鲜氢气混合，以便按比例调节供给到下游电堆的混合氢气的装置，传统的文丘里管通常由以下部分构成：抽吸室、混合室、扩散室，抽吸室吸入新鲜氢气以及循环未反应的氢气，在混合室中进行混合，混合的氢气通过扩散室排出，从而通过文丘里作用改变其压力。但是，现有技术中的pemfc电动车的文丘里管的扩散室的长度l太长且具有直线结构，占用空间过大，使得整个装置的安装空间受限。

为此，需要提供一种具有紧凑结构的文丘里管，以缩小整个装置的整体外形尺寸。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种用于质子交换膜燃料电池车辆的文丘里管，其能在安装空间有限的情况下缩短文丘里管的长度。

为此，本申请提供一种文丘里管，用于质子交换膜燃料电池车辆，所述文丘里管包括：

圆筒形状的入口段，所述入口段的第一端与供来自氢气源的氢气进入的第一入口管相连，所述入口段的侧壁与供循环氢气进入的第二入口管相连；与所述入口段的第二端相连的收缩段，所述收缩段在其大直径端与所述入口段的所述第二端相连；与所述收缩段的小直径端相连的喉段，所述喉段为圆筒形状；在所述喉段的与收缩段相反的一端相连的扩散段，所述扩散段的小直径端与喉段相连，所述扩散段的大直径端供混合后的氢气排出，其中所述扩散段为弯曲的形状，具有弯曲后长度l，所述弯曲后长度l小于其展开长度。

可选地，所述扩散段以螺旋形状被弯曲。

可选地，所述扩散段的螺旋直径和螺距恒定或变化。

可选地，所述扩散段以波浪形状被弯曲。

可选地，所述扩散段以正弦或余弦曲线的形状被弯曲。

可选地，所述入口段、收缩段、喉段和扩散段由金属或塑料制成，彼此间材料相同或不同。

可选地，所述入口段、收缩段、喉段和扩散段为分离的部件，通过机械方式气密地连接。

可选地，所述入口段、收缩段、喉段和扩散段通过焊接相连。

可选地，所述入口段、收缩段、喉段和扩散段中的至少两个被一体地形成。

本申请还提供一种包括上述文丘里管的质子交换膜燃料电池车辆。

本申请的文丘里管，通过将传统的直线结构的扩散段改变为螺旋结构，使扩散段的长度l缩短，从而使得整个文丘里管的尺寸缩短，结构更加紧凑，节省了安装空间。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：

图1为根据本申请的文丘里管的透视图；

图2为根据本申请的文丘里管的正视图；

图3为根据本申请的文丘里管的俯视图；

图4为根据本申请的文丘里管的左视图；以及

图5为根据本申请的文丘里管的右视图。

具体实施方式

在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。

图1-图5分别为根据本申请的文丘里管的透视图、正视图、俯视图、左视图以及右视图。本申请的文丘里管包括入口段1、收缩段2、喉段3以及扩散段4。入口段1为大体圆筒形状，其一端与第一入口管5相连，另一端与收缩段2相连，第一入口管供来自氢瓶的高压氢气进入。收缩段2与入口段1同轴连接，入口段2的侧面连接有第二入口管6，第二入口管6供来自电堆的未消耗完的氢气进入，第二入口管6垂直于入口段1的轴线延伸。

第一入口管5和第二入口管6可以通过螺纹连接、焊接等机械连接方式与入口段1进行气密连接。在螺纹连接的情况下，可以通过在连接处使用密封垫、密封胶等来提供气密性，以防氢气泄漏。

第一入口管5和第二入口管6也可以通过铸造或3d打印技术与入口段1一体地形成为单个件，取决于第一入口管5和第二入口管6以及入口段1的具体形成材料。

收缩段2从入口段1延伸，且为大体圆锥形，并随着远离入口管1的方向而在直径上逐渐减小，且收缩段2的轴线与入口段1的轴线重合。

喉段3从收缩段2的小直径端延伸，喉段3为大体圆筒形结构，其轴线与收缩段2和入口段1的轴线重合，喉段3的直径与收缩段2的小直径端相同。

喉段3、收缩段2以及入口段1可以通过例如焊接而连接在一起，或者可以通过铸造或3d打印技术而一体地形成为单个件，取决于各个件的具体形成材料。

如本申请开头部分所述，传统的文丘里管中的扩散室的长度l太长且具有直线结构，占用空间过大。

为此，在本申请中，扩散段4被设计成弯曲的形状，从小直径段沿其长度逐渐过渡到大直径段，扩散段4的小直径端部与喉段3相连，扩散段4的大直径端部7为氢气出口，来自氢瓶的新鲜氢气与来自电堆的循环氢气混合之后通过该端部7排出，被供给到电堆，以进行质子交换。

如图1-3所示，所述扩散段4可以按照螺旋方式进行弯曲。且其中扩散段的螺旋直径可以相等，也可以不等，螺距可以相等，也可以不等，具体的螺旋直径以及螺距可以根据所需的安装空间的要求而定，只要满足流体在其中充分地流动即可。

可选地，所述扩散段4可以按照波浪形的形状进行弯曲。

或者，所述扩散段4也可以按照类似正弦/余弦曲线的形状进行弯曲。

在保证扩散段内的流体流动不对扩散段的工作造成明显不利影响的情况下，扩散段4的弯曲方式并不限于如上所述，只要能实现扩散段的弯曲即可，因为在同等长度的扩散段的情况下，弯曲的扩散段4所具有的最终长度l必然会小于扩散段的展开长度(即传统直线结构的扩散段的长度)。

本申请中，根据所用材料，扩散段4可以通过焊接的方式与喉段3相连，或者扩散段3可以通过铸造或3d打印的方式与喉段3一体地形成，甚至与入口段1、收缩段2、喉段3全部一体地形成，即，整个文丘里管被一体地形成为一个单件。

入口段1、收缩段2、喉段3以及扩散段4可以由金属、塑料等制成，例如pps材料。入口段1、收缩段2、喉段3以及扩散段4的材料可以相同，也可以不同，只要它们能被气密地连接在一起，且能耐一定的氢气压力。

入口段1、收缩段2、喉段3以及扩散段4的壁厚可以相同，也可以不同，但在连接处具有平滑过渡以保证流体的平稳流动。

本申请中，通过将传统的具有直线结构扩散段的文丘里管中的扩散段改进为弯曲的形状，在不显著影响流体流动的同时，使得扩散段的长度得到了有效的缩短，进而节省了安装空间，使得整个质子交换膜燃料电池系统的结构更加紧凑，这在质子交换膜燃料电池车辆的有限安装空间中是非常有利的。

尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。