Система регулирования давления для электрохимического генератора с газообразными реагентами

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ 11 653649 Союз Советских Социалистических Республик(23) Приорите по дел нпубликован Лата опуб вания описанияЯ 5,03.79) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРАС ГАЗООБРАЗНЫМИ РЕАГЕНТАМИ 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 эжектируюшего газа. Регулирование геометрических размеров эжектора для оптимизации его характеристик при изменении расхода практически невыполнимо в автономных электрохимических генераторах 21.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 помошью 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 перемешается и прикрывает сопло клапаном, приток газа уменьшается и восстанавливается заданное давление. При увеличении тока нагрузки расход потребляемого в БТЭ газооб разного реагента увеличивается, давлениев контуре понижается, чувствительный элемент перемешается и открывает сопло, увеличивая тем самым приток газа и восстанавливая давление в контуре. Таким образом,каждому значению расхода газа на электрохимическую реакцию (мощцости БТЭ) соответствует определенное положецце клапана,регулирующего подачу газа,Однако, сццсацная выше система регулирования давления газа це обеспечивает эффективного удаления воды при переменнойнагрузке, так как при малых токах нагрузкиэжектор це обеспечивает необходимой кратности циркуляции и степени сжатия газообразного реягенпа, что приводит к снижениюэнергетических характеристик ЭХГ.Цель изобретения - повышение энергетических характеристик электрохимическогогенератора. Это достц 1 ястся тем, что и" известной системе регулирования давления, содержагцейБТЭ, замкнутыи контур удаления воды сэжектором, сонме гценным с регулятором давления газа с клапаном, рычаг которого зак Ореплен с помощью уплотнителя в перегородке, разделякнцей камеру входного давленияи контур удаления воды и чувствительныйэлемент с цагрузочной пружиной, междучувствительць 1 м элементом ц рычагом клапана дополнительно установлены шарнирноскрепленный с чувствительным элементомпромежуточный рычаг, ось поворота которого закреплена в корпусе регулятора, с консольно защемленной в нем плоской пружиной,незакрепленный конец которой свободно ЗОвставлен в паз рычага клапана, и две поворотные подпружиненные защелки ца параллельных осях, расположенные симметричноотносительно рычагов, которые фиксируютрычаг 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 подачигаза открыт и клапан подачи газа закрыт) 40и 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 регулирования давления, положение,когда клапан подачи газа закрыт; на фиг. 2то же положение, когда клапан подачи газа открыт,Система регулирования давления газа 50состоит из следующих элементов:- батареи топливных элементов (БТЭ) 1с расположенными в ней газовыми полостями,- конденсатора 2,55- эжектора 3, установленного в газовомконтуре,- клапана 4 с рычагом 5, закрепленнымс помощью уплотнителя 6 в перегородке 7,разделяющей камеру входного (высокого)давления 8 и газовый контур БТЭ 9,промежуточного рычага 10, качающегося ца оси 11 под воздействием шарнирносоединенного с нцм чувствительного элемента 2 с цагрузочной пружиной 13,- плоской переключающей пружины 14,консольцо защемленной в промежуточномрычаге 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 напараллельных осях 9, 20 и нагружены пружинами 21, 22,- системы трубопроводов 23, 24.Система регулирования давления для электрохимцческого генератора работае следующим образом.Положение кинс цатики, показанное ня фиг. 1,соответствует моменту, когда клапан подачи газа зякрь 1 т, давление в контуре пониженное, пружина 13 чувствительного элемента 12 переместила его влево и повернула промежуточный рычаг до упора 17 защелки 15, плоская переключающая пружина 14 деформирована, т. к. олин ее конец защемлен 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 бФорму га изобретенияСистема регулирования давления дляэлектрохимического генератора са с газоо аз 5, . мкнными реагентами, содержащая баталивных элементов замкнатарею топмкнутыи контур удаления воды с эжжектором, совмещенным с регулятором давления газообразного реагентас клапаномм, рычаг которого имеет паз и закреплен с помощью уплотнителя в перегородке, разделяющей камеру входного давленияи контур удалегазообразного реагента и контния воды, и чувствительный элемент снагрузочной п ружинои, отличающаясятем, что с целью повышения энегстических характеристик егенератора, система дополнительно снабжена промеж точом, плоскои пружиной н двумя поворотными по пд р жиненными защелкками,причем указанный рычаг ось поворворота которого закреплена в корпусе регулято а, ста. е ду чувствительным элементоми ычагоми ом клапана и шарнирно скрепленс чувствительным элементо рм, плоская пружина консольно зац емлена в промежуточномрычаге, ее незакрепленный конец свободновставлен в паз рычага клапана, две поворные п,орот- иксируюодпружиненные защелки,щие рычаг клапана в крайних положениях,симмет ично аср положены относительно рычагов на параллельных осях.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент США,6 3462308, кл. 136 в19,08,69,2. Патентная3001,68.ная заявка Японии М 43 в 26,5газовой смеси через БТЭ и конденсатор 2. Давление в контуре 9 повышается и чувствиперемещается вправо. Одновр .овременно на осиповорачивается против часовой т связанный с чсовои стрелкиныи с чувствительным элементом 12 промежуточный рычаг 1 О, де"о ми жин 14. П и, деформируя пруу . ри достижении верхнего значе- тпА аи поворачивает ее по часовойтуп расфиксирует рычаг 5, который поворачиваетается под воздействием п южны 14 п тпротив часовойстрелки, клапан 4 р ется и импульс подачи газа в конт заканчивается. дОсновные характеристикиа в контур 9 эжектора В импульсе подачи газа сохраняются в узком, оптимальном диапазо ,б.не, лизком к расчетному. Изменение токово"вой нагрузки ЭХГ сопровождается пропорциональным изменением частоты импульсо в пода,чи газаая тем самым и их длительности, обеспечивая тем пропорциональное изменение "асхо;асхода ци кусмеси, эь"эффективное удаление водыы при произвольной нагрузке ЭХГ без потребления дополнител. Ой э ергии. 25Использование системы регулирования давления газа с обеспечени .ием циркуляции парогазовой смеси в отличиие от известных систем позволяет осугцест вить импульсную подачу эжекти юр ощего газа в контур удале ния воды без увеличения массогабаритных характеристик генератора и без дополнительного потребления электроэнер гии устроиством импульсной подачи газ ,а, что повышает энергетические характеристики электрохимического генератора.35 3. Патент США Ло 3363923, кл13.02.68.Составитель В. СтаньковРедактор А. Садомов Техред О. Луговая Корректор О. БилакЗаказ 1296/37 Тираж 922 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и от к р ыт и й113035, Москва, Ж 35, Раушакая наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4