[发明专利]一种带导流结构的双级射流器

说明书

本发明提供了一种带导流结构的双级射流器，包括腔体和喷嘴，所述腔体的另一端设有第一进气口和第二进气口，所述喷嘴包括一级喷嘴和二级喷嘴，所述一级喷嘴位于混合腔内，所述二级喷嘴可轴向移动安装在一级喷嘴内，通过二级喷嘴的移动，使第二进气口与第一射流通道或者与2条射流通道连通；还包括导叶片，所述第一进气口和混合腔的吸入腔内分别设有导叶片，其中所述吸入腔内的导叶片可转动，控制系统根据二级喷嘴的位置，控制吸入腔内导叶片的转动角度。本发明在第一进气口和等压混合腔中设置导流叶片，根据电堆输出功率大小，水平移动第二喷嘴，同时配合控制旋转导叶片的转动，使二次流气体以最佳角度切入一次流气体中。

技术领域

本发明涉及射流器领域或者燃料电池领域，特别涉及一种带导流结构的双级射流器。

背景技术

质子交换膜燃料电池作为一种高效的电化学能量转换装置，以氢气作为燃料，通过反应产生水，且发电效率不受卡诺循环的限制，是满足未来社会对高效、清洁和经济能源系统的需求。为了实现燃料电池系统的高效率运行，将使用供氢系统对燃料电池电堆进行过量供氢，因此需要将通过电堆但未反应的氢气进行回收再利用，以提高其效率。

目前氢气循环系统多采用循环泵进行氢气的回收利用，但氢循环泵需要满足密封性、低温冷启动和减震降噪的性能。而射流器作为纯机械结构，利用压力差及粘性剪切作用带动射流气体重新进行循环，具有无额外的寄生损耗且工作噪声小的优势，因而广泛应用于氢循环系统的设计中。

然而，现有的大多数射流器发明中，第一进气口与第二进气口管道一般呈垂向放置，且出于尽量使高速流气体靠近混合室以增加循环效率的目的，一般设计将第二进气出口往前移动，但是这将使第二进气口喷嘴出口截面与第一进气口管道截面相交，造成流通面积减小的缺点，从而导致部分被引射气体进入混合室前，撞击于喷嘴侧壁面形成涡旋，减少被引射气体的有效卷吸量，同时由于上述几何结构的垂直关系，被引射气体进入混合室时，以近乎垂直的角度直接切入第二进气口喷嘴出口的高速流中，这样两股气流会有较强烈的冲撞，造成大幅度动能损耗的同时，会产生周向的气流波动，造成混合室前端不稳定的混合流动现象。在混合室前端气体速度流动降缓，同时湍流波动影响其边界层的运动状态，气流波动的影响将传递至等容混合室中，固定结构下将无法完成一次流气体与二次流气体的能量混合过程，不稳定的气体移动至扩压管，将影响扩压效果与射流器出口压力，从而影响电堆的供给压力，无法达到燃料电池电堆系统各工况点的最优输出效率。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种带导流结构的双级射流器，通过设置第一射流通道和第二射流通道，可以根据燃料电池输出功率的大小，选择不同的射流通道，其中，通过二级喷嘴一端伸出一级喷嘴端面，达到两个引射通道出口轴向台阶的效果，防止多通道射流器前端因多股气流同时混合带来涡旋、震荡等不稳定现象。同时，本发明在第一进气口和等压混合腔中设置导流叶片，根据电堆输出功率大小，水平移动第二喷嘴时，同时配合控制吸入腔中旋转导叶片的转动，使二次流气体以最佳角度切入一次流气体中，最大程度利用一次流剪切应力，引导气流缓和交汇。使射流通道出口气体均匀混合的同时保持高速，降低能量损失，以高速稳定的气流进入混合腔与扩压室，并稳定供给于电堆。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种带导流结构的双级射流器，包括腔体和喷嘴，所述腔体的一端为出口，所述腔体的另一端设有第一进气口和第二进气口，所述腔体内设有与第一进气口连通的混合腔；所述喷嘴包括一级喷嘴和二级喷嘴，所述一级喷嘴位于混合腔内，所述一级喷嘴安装在腔体的另一端上；所述二级喷嘴可轴向移动安装在一级喷嘴内，且所述二级喷嘴一端插入一级喷嘴内部空腔内，所述二级喷嘴外壳与一级喷嘴内部空腔之间的空间为第一射流通道，所述二级喷嘴内的中心孔为第二射流通道；通过二级喷嘴的移动，使第二进气口与第一射流通道或者与2条射流通道连通；

还包括导叶片，所述第一进气口和混合腔的吸入腔内分别设有导叶片，其中所述吸入腔内的导叶片可转动，控制系统根据二级喷嘴的位置，控制吸入腔内导叶片的转动角度。