Система регулирования давления для электрохимического генератора с газообразными реагентами

 

О П И С А Н Иг Еч

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 06.01.77 (21) 2443793/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.03.7 9.Бюллетень № 11

Дата опубликования описаниями .03.79 (51) М. Кл.

Н 01 М 8/04

Государственный ноиитет

СССР по делам изооретеннй и открытий (53) УДК621.352. 6; 621.646,4 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Гурин, В, Г. Козин, Л. М. Локшин, А. В. Михайпов и E. Б. федоров (? 1) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ

ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА

С ГАЗООБРАЗНЫМИ РЕА EHTAMH

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам регулирования давления газа в электрохимических генераторах (ЭХГ) с газообразными реагентами.

Известны системы регулирования давления газа в ЭХГ, содержащие батарею топливных элементов (БТЭ), замкнутый контур удаления воды, и установленный в этом контуре эжектор с регулятором давления газа.

Такие системы поддерживают в заданном диапазоне давление в БТЭ и обеспечивают циркуляцию парогазовой смеси в контуре удаления воды (1).

Однако указанные системы не обеспечивают эффективного удаления воды при переменной нагрузке генератора, так как основные характеристики эжектора изменяются с изменением количества эжектирующего газа. Регулирование геометрических размеров эжектора для оптимизации его характеристик при изменении расхода практически невыполнимо в автономных электрохимических генераторах (2).

Наиболее близкой по технической сушности к данному изобретению является система, описанная в (3). В этой системе эжектор подсоединен к контуру удаления воды БТЭ с одной стороны и с другой к трубопроводу от источника газообразного реагента с высоким давлением, перекрываемым клапаном, рычаг которого имеет паз и закреплен с помощью уплотнителя в перегородке, разделяющей камеры входного давления и контур удаления воды. Рычаг связан с чувствительным элементом, установленным во входной камере эжектора, соединенной трубопроводами с контуром удаления воды. Эжектор обеспечивает поддержание заданного давления в контуре удаления воды при разных токах нагрузки. При уменьшении тока нагрузки расход потребляемого в БТЭ газообразного реагента уменьшается, давление в контуре повышается, чувствительный элемент перемещается и прикрывает сопло клапаном, приток газа уменьшается и восстанавливается заданное давление. При увеличении тока нагрузки расход потребляемого в БТЭ газооб20 разного реагента увеличивается, давление в контуре понижается, чувствительный элемент перемещается и открывает сопло, увеличивая тем самым приток газа и восстанавливая давление в контуре. Таким образом, 653649 каждому значению расхода газа на электрохимическую реакцию (мошности bT3) соответствует определенное положение клапана, регулирующего подачу газа.

Однако, описанная выше система регули- 5 рования давления газа не обеспечивает эффективного удаления воды при переменной нагрузке, так как при малых токах нагрузки эжектор не обеспечивает необходимой кратности циркуляции и степени сжатия газообразного реHIOIJlа, что приводит к снижению энергетических характеристик ЭХГ.

Цель изобретения — повышение энергетических характеристик электрохимического генератора.

Это достн1 астся тем, что и" известной c èñтеме регулирования давления, содержащей

БТЭ, 32%I J(II,."I I>JI J(OHT) p, IH OHHH водbl эжектором, сонме гценным с регулятором давления газа с клапаном, рычаг которого зак- 2О реплен с помощью уплотнителя в перегородке, разделяюгцей камеру входного давления и контур удаления воды и чувствительный элемент с нагрузочной пружиной, между чувствительным элементом н рычагом клапана дополнительно установлены шарнирно скрепленный с чувствительным элементом промежуточный рычаг, ось поворота которого закреплена в корпусе регулятора, с консольно защемленной в нем плоской пружиной, незакрепленный конец которой свободно З0 вставлен в паз рычага клапана, и две поворотные подпружиненные защелки на параллельных осях, расположенные симметрично относительно рычагов, которые фиксируют рычаг клапана в крайних положениях.

Установка между чувствительным элементом и рычагом клапана промежуточных элементов в описанной выше взаимосвязи позволила обеспечить два фиксированных положения рычага клапана (клапан подачи газа открыт и клапан подачи газа закрыт) 4о и подачу газа в контур БТЭ импульсами только за счет перемещения чувствительного элемента без потребления дополнительной энергии, за счет чего повышаются энергитические характеристики генератора.

На фиг. 1 схематически изображена система pery.пирования давления, положение, когда клапан подачи газа закрыт; на фиг. 2 то же положение, когда клапан подачи газа открыт.

Система регулирования давления газа 50 состоит из следующих элементов: — батареи топливных элементов (БТЭ) 1 с расположенными в ней газовыми полостями, — конденсатора 2, 55 — эжектора 3, установленного в газовом контуре, — клапана 4 с рычагом 5, закрепленным с помощью уплотнителя 6 в перегородке 7, разделяющей камеру входного (высокого) давления 8 и газовый контур БТЭ 9, промежуточного рычага 10, качающегося на оси 11 под воздействием шарнирно соединенного с ннм чувствительного элемента !2 с нагрузочной пружиной 13, — плоской переключающей пружины 14, консольно защемленной в промежуточном рычаге с одной стороны и свободно вставленной в паз рычага с другои, — двух поворотных зашелок 15, 16 с упорами 17, 18 и уступами А, Б, фиксирующими рычаг 5 клапана в двух крайних положениях. Зашелки расположены симметрично относительно оси 11 рычагов 5 и 10 на параллельных осях !9, 20 и нагружены пружина,l«21, 22, — системы трубопроводов 23, 24.

Система регулирования давления для электрохимического генератора работает следующим образом.

Положение кинематики, показанное Hd фиг. 1,соответствует моменту, когда клапан подачи газа закр|1т, давленис в контуре пониженное, пружина 13 чувствительного элемента 12 переместила его влево н повернула промежуточный рычаг до упора 17 защелки 15, плоская переключающая пружина 14 деформирована, т. к. один ее конец зашемлен в промежуточном рычаге 10., а второй удерживается от перемещения пазом Г рычага 5, зафиксированного уступом Б защелки

15 в крайнем положении.

При работе ЭХГ давление в газовом контуре 9 понижается вследствие потребления газа на электрохимическую реакцию. Нагрузочная пружина 13 перемещает чувствительный элемент 12 влево, промежуточный рычаг воздействует на упор защелки 15, поворачивает ее против часовой стрелки (пружина 21 при этом растягивается) до тех пор, пока уступ Б не выйдет из зацепления с нижним выступом В рычага 5 и не расфиксирует его (на фиг. 1 показан момент расфиксирования). Рычаг 5 под воздействием пружины

14 повернется на оси 11 по часовой стрелке, при этом его выступ будет скользить вдоль зашелок 15 и 16, поджатых к нему пружинами 21, 22 и в момент, когда он окажется напротив уступа А защелки 16, она повернется против часовой стрелки под воздействием пружины 22 на величину, определяемую глубиной паза А, и зафиксирует положение рычага 5, войдя в зацепление с выступом В (см. фиг. 2). Клапан 4 при этом откроется и давление в камере 8 эжектора установится равным входному (высокому) давлению: газ под высоким давлением выходит из сопла эжектора 3, восполняя израсходованный на реакцию газ и обеспечивая циркуляцию паро653649

Формула изобретения

Система регулирования давления для электрохимического генератора с а с газоо аз5 .. мкн ными реагентами, содержащая бата ливных элементов замкн атарею топмкнутыи контур удаления воды с эж жектором, совмещенным с регулятором давления газообразного реагента с клапаном м, рычаг которого имеет паз и закреплен с помощью уплотнителя в перегородке, разделяющей камеру входного давления и контур удалегазообразного реагента и конт ния воды, и чувствительный элемент с нагрузочной п ружинои, отличающаяся тем, что с целью повышения энегстических характеристик е генератора, система дополнительно снабжена промеж точ ом, плоскои пружиной и двумя поворотными по п д р жиненными защелкками, причем указанный рычаг ось повор

1 ворота которого закреплена в корпусе регулято а, ста. е ду чувствительным элементом и ычагом и ом клапана и шарнирно скреплен с чувствительным элементо.. р м, плоская пружина консольно зац )емлена в промежуточном рычаге, ее незакрепленный конец свободно вставлен в паз рычага клапана, две повор ные п, оротиксируюодпружиненные защелки, щие рычаг клапана в крайних положениях, симмет ично ас р положены относительно рычагов на параллельных осях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США, и 3462308 кл, 136 †

19. 08. 69.

2. Патентная

ЗОШ,68. ная заявка Японии М 43 †26, 5 газовой смеси через БТЭ и конденсатор 2.

Давление в контуре 9 повышается и ччвстви11 перемещается вправо. Одновр . овременно на оси поворачивается против часовой т связанный с ч совои стрелки ныи с чувствительным элементом 12 промежуточный рычаг 10, де "о ми жин 14. П и, деформируя пруу . ри достижении верхнего значетпА а и поворачивает ее по часовой туп расфиксирует рычаг 5, который поворачивает ается под воздействием п жны14п т против часовой стрелки, клапан 4 р ется и импульс подачи газа в конт: заканчивается. Основные характеристики а в контур 9 эжектора я импульсе подачи газа сохраняются в узком, оптимальном диапазо,б. не, лизком к расчетному. Изменение токово" вой нагрузки

ЭХГ сопровождается пропорциональным изменением частоты импульсо в подачи газа ая тем самым и их длительности, обеспечивая тем пропорциональное изменение "асхо; асхода ци кусмеси, эь" эффективное удаление воды

ы при произвольной нагрузке ЭХГ без потребления дополнительной энергии.

Использование системы регулирования давления газа с обеспечени: ием циркуляции парогазовой смеси в отличи ие от известных систем позволяет осугцест вить импульсную подачу эжекти ю р ощего газа в контур удале- 30 ния воды без увеличения массогабаритных характеристик генератора и без дополнительного потребления электроэнер гии устроиством импульсной подачи газ, ° а, что повышает энергетические характеристики электрохимического генератора.

Патент США i a 3363923, кл. 136—

13. 02. 68.

653649

Составитель В. Станьков

Редактор А. Садомов Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 1296/37 Тираж 922 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от к р ыт и и

113035, Москва, Ж-35, Раушакая наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4