[發明專利]一種噴嘴、基于該噴嘴的流量特性可調的引射器及其應用

在審

• 申請號: 201811526070.5
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109630479A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 紀少波;李倫;陳忠言;李萌;陳秋霖;王豪;趙同軍;王榮旭
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F04F5/16
• 分類號: F04F5/16;F04F5/46;F04F5/48;H01M8/04089
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了一種噴嘴、基于該噴嘴的流量特性可調的引射器及其應用，所述噴嘴，包括噴嘴體、小噴嘴、大噴嘴及彈性部件；小噴嘴為一根細長且帶有閥門的空心管，大小兩組噴嘴之間設置有彈性部件，彈性部件一端頂住小噴嘴的閥門部位，另一端頂住大噴嘴，彈性部件在待噴射氣體的作用下能夠改變小噴嘴的閥門的位置，繼而控制待噴射氣體的流經路徑。噴嘴根據系統負荷自動控制氫氣和再循環氫氣的供應量。低負荷時，小噴嘴起作用，噴嘴出口壓力小，再循環氫氣回收率高，提高氫氣利用率；中高負荷時，兩組噴嘴同時起作用，其中大噴嘴用于增加流通面積，提供更大的燃料流量；小噴嘴用于增加高噴射速度，提高引射器性能。

技術領域

本公開涉及燃料噴射技術領域，特別是涉及一種噴嘴、基于該噴嘴的流量特性可調的引射器及其應用。

背景技術

隨著全球經濟的不斷發展，人們對能源的需求也與日俱增。傳統能源在消耗的同時也產生了大量污染物，所以開發可代替傳統能源的清潔新能源越來越重要。燃料電池是一種把化學能轉化成電能的裝置，它具有能量轉換效率高、零污染、零噪聲的特點，所以燃料電池的應用具有廣闊的發展前景。

燃料電池系統主要由燃料電池堆(進行化學反應)、燃料供給系統(提供燃料如氫氣)、空氣供給系統(提供空氣中的氧氣)、冷卻系統組成。

發明人在研究中發現，在燃料供給系統中，進入燃料電池堆的氫氣無法被完全消耗，有一部分是沒有進行反應就已經被排出電池堆的，這導致了電池堆的實際效率低于理論效率。特別是在低負荷運行時，燃料利用率下降，會產生大量未消耗的氫氣。這不僅降低了燃料電池的效率，也極大的浪費了資源；但是當大負荷運行時，電流階躍上升，電池堆中氫氣利用率急劇上升，甚至會出現氫氣不足、電池堆的實際效率高于理論效率的異常現象。氫氣不足會使得電池局部溫度上升，質子交換膜被燒穿，也會使電極處的反應催化劑活性下降，降低電池堆的使用壽命。氫氣不足的主要原因是電磁閥動作滯后造成氫氣流量相對與負荷變化滯后。

為了解決這個問題，往往提高氫氣的供應量以降低電磁閥響應時間，但是這會產生大量未消耗的氫氣，燃料的使用效率會大大降低。因此如何使燃料電池系統可以根據系統負荷的增加或減少自動改變氫氣供給量及回收未消耗氫氣的裝置，提高燃料電池的實際效率、燃料利用率，仍是待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開的實施例子提供了一種噴嘴，該噴嘴能夠根據系統負荷自動控制氫氣和再循環氫氣的供應量。

為了實現上述目的，本申請采用以下技術方案：

一種噴嘴，包括噴嘴體、小噴嘴、大噴嘴及彈性部件；

其中，大小兩組噴嘴同軸布置且均設置在噴嘴體上；

小噴嘴為一根細長且帶有閥門的空心管，大小兩組噴嘴之間設置有彈性部件，彈性部件一端頂住小噴嘴的閥門部位，另一端頂住大噴嘴，彈性部件在待噴射氣體的作用下能夠改變小噴嘴的閥門的位置，繼而控制待噴射氣體的流經路徑。

進一步的技術方案，所述小噴嘴的閥門靠近待噴射氣體進入的一端安裝密封圈，在低負荷時，噴嘴入口氫氣的壓力低于彈性部件彈力，小噴嘴的閥門緊貼在噴嘴體，密封圈用于防止待噴射氣體流進大噴嘴。

進一步的技術方案，所述小噴嘴能夠沿大噴嘴內壁移動，在小噴嘴管道外壁設有襯套。

進一步的技術方案，所述大噴嘴包括多個孔道，所有孔道均與大噴嘴的入口相連通，所述彈性部件及小噴嘴的閥門部位均位于大噴嘴的入口內，且小噴嘴的閥門直徑大于噴嘴入口的直徑。

進一步的技術方案，所述噴嘴入口設置在噴嘴體內，所述噴嘴入口還與設置在噴嘴體內的穩壓腔相通。