[发明专利]一种渐开线式离心分水器

说明书

本发明涉及一渐开线式离心分水器，包括壳体和螺旋叶片，所述壳体中设有进气腔室和分离腔室，所述进气腔室轴向沿着前后方向，呈且进气腔室垂直于轴向的横截面为圆形，所述进气腔室侧壁从后向前平滑过渡；所述螺旋叶片设置在进气腔室中，所述分离腔室沿着前后方向延伸，且分离腔室后端口与进气腔室相连，所述分离腔室任意处垂直于前后方向的横截面的形状都为渐开线形状，且在渐开线起点0°位置和终点360°的位置之间形成挡壁，所述挡壁上开设有排水孔，所述壳体上具有设置在分离腔室前端的前端壁，所述前端壁上设有出气口。本发明的渐开线式离心分水器，气水分离效果好，能够解决分水不彻底、分水效率降低的问题，且结构简单，使用方便。

技术领域

本发明涉及分水器领域，具体涉及一种渐开线式离心分水器。

背景技术

燃料电池在运行过程中会不断生成液态水，在气流的作用下，液态水会随着管路在燃料电池系统内部流动。对阳极系统而言，过多的水会导致质子交换膜被水淹，堵塞氢氧反应通道；对阴极系统来说，如果气体中夹带大量液态水，在高速气流的作用下，用以回收能量的涡轮机会受到水滴的冲击腐蚀和动能冲击。因此，一个高效的分水器就十分必要。

目前常见的分水器为迷宫挡板式分水器和离心式分水器。迷宫挡板式分水器大都拥有迷宫流道，同时在气液流流经的通道上设置若干挡板，气体遇挡板会折弯绕过，而液体则会在撞击挡板后沉积下来并经流道排除。由于气体和液体同样要撞击挡板，这种分水器会带来很大的压损，对燃料电池而言，增加了空压机的负载，降低了系统有效的功率输出。离心式分水器利用气体和液体的密度差别，在螺旋扇叶的作用下，将密度较大的水滴甩至管壁，汇流后分离。实验结果表明，这种分水器在中低流速的时候有很好的表现，但是在气流速度较高的时候，会发生水滴始终沿分水器内腔壁旋转却并不沉降汇集的现象；同时在高速气流作用下，本已积聚在内腔底部的液态水会被冲散，重新分布于空气中，导致分水不彻底、分水效率降低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种渐开线式离心分水器，提高气水分离效率。

为实现上述目的，本发明提供一种渐开线式离心分水器，包括壳体和螺旋叶片，所述壳体中设有进气腔室和分离腔室，所述进气腔室轴向沿着前后方向，呈且进气腔室垂直于轴向的横截面为圆形，所述进气腔室侧壁从后向前平滑过渡；所述螺旋叶片设置在进气腔室中，所述分离腔室沿着前后方向延伸，且分离腔室后端口与进气腔室相连，所述分离腔室任意处垂直于前后方向的横截面的形状都为渐开线形状，且在渐开线起点0°位置和终点360°的位置之间形成挡壁，所述挡壁上开设有排水孔，所述壳体上具有设置在分离腔室前端的前端壁，所述前端壁上设有出气口。

进一步地，所述进气腔室呈圆柱形或圆锥形。

进一步地，所述分离腔室从后向前横截面逐渐变大，且在挡壁的前侧处设有排水孔。

进一步地，所述分离腔室横截面的渐开线基圆的轴线与进气腔室轴线同轴。

进一步地，所述分离腔室的侧壁从后向前呈直线倾斜，

进一步地，所述分离腔室侧壁与渐开线基圆轴线之间的夹角α与螺旋叶片的螺旋角β满足α＝0.9β～1.1β。

进一步地，所述壳体包括设置在前端壁内侧且与出气口连接的出气管。

进一步地，所述出气管向外伸出于前端壁。

进一步地，所述壳体包括后端段、中间段和前端壁，所述后端段与中间段可拆卸连接，所述进气腔室后部分位于后端段中、前部分位于中间段中，所述分离腔室位于中间段中，所述前端壁可拆卸地固定连接在中间段前侧端，所述螺旋叶片安装在后端段中。

如上所述，本发明涉及的渐开线式离心分水器，具有以下有益效果：