用于闭式循环的发动机的气液分离器及闭式循环发动机的制作方法

本发明的至少一种实施例涉及发动机尾气后处理，具体涉及一种用于闭式循环的发动机的气液分离器及闭式循环发动机。

背景技术：

1、在闭式循环发动机中，工作流体被完全封闭在一个连续的循环系统中，与外部环境没有直接交互，在这样的系统中，工作流体经过一系列的热机循环步骤，包括压缩、燃烧、膨胀和冷却，始终保持在系统内部。例如，在氢燃料闭式循环发动机中，需要降低经发动机的排气端排出的惰性气体的温度，并去除该惰性气体中的水蒸气后，进行氧气补充，进而再次输送至发动机的进气端，以参与下一次燃烧反应。

2、氢燃料闭式循环发动机的排气端排出的惰性气体具有成分复杂、温度高、含湿量大、气体通量大的特点，需要通过气液分离器对该惰性气体进行后处理，以去除该惰性气体中的水蒸气。现有技术中的气液分离器主要通过重力沉降、折流分离、离心分离、丝网分离、填料分离和各种超滤膜分离等手段进行气液分离。

3、但是，基于上述气液分离所用到的技术手段，现有的气液分离器存在分离效率低、折流分离负荷范围窄、分离阻力大以及不适合处理高温气体的气液分离的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种用于闭式循环的发动机的气液分离器，通过在筒体内部设置折流部，使得流经筒体内部的惰性气体在折流部的作用下形成多次折返的气流，以改善惰性气体与水蒸气的分离效果。

2、根据本发明的实施例，提供了一种用于闭式循环的发动机的气液分离器，包括：筒体；进气管，一端伸入所述筒体内部，另一端与所述发动机的排气端连接，以接收经所述发动机的排气端排出的惰性气体；折流部，水平地安装在所述筒体内部且位于所述进气管的上方，被构造成使得流经所述折流部的惰性气体形成多次折返的气流；冷凝部，安装在所述折流部上，以冷却流经所述折流部的惰性气体；积液部，安装在所述筒体的下方且与所述筒体连通，以容纳流入所述筒体内部的惰性气体经冷却形成的冷凝水；以及排气管，安装在所述冷凝部的上方，一端伸入所述筒体内部，另一端与所述发动机的进气端连接，以将经除水后的惰性气体再次输送至所述发动机的内部。

3、根据本发明的实施例，所述折流部包括沿竖直方向依次设置的多个折流板，每个所述折流板被构造成具有缺口的圆形平板，相邻两个所述折流板中的一个所述折流板的缺口与另一个所述折流板的板面在竖直方向上对齐，使得流入所述筒体内部的惰性气体依次流经多个所述折流板的缺口，以形成在相邻两个所述折流板之间折返流动的气流，使得气流在流动过程中，在惯性以及重力作用下，去除惰性气体中夹杂的部分液滴。

4、根据本发明的实施例，所述折流板为圆心角大于180°的扇形或者面积大于半圆的弓形。

5、根据本发明的实施例，所述进气管伸入所述筒体内部的一端还安装有挡板，使得外部惰性气体流经进气管后，在所述挡板的作用下形成折返流动的气流。

6、根据本发明的实施例，所述冷凝部包括分别安装在多个所述折流板上的多个冷凝器，以冷却流经每个所述折流板的惰性气体，使得惰性气体中夹杂的水蒸气遇冷凝结，以去除惰性气体中的水蒸气。

7、根据本发明的实施例，所述筒体内部还设置有丝网，所述丝网设置在靠近所述筒体顶部的冷凝器的上方，以去除惰性气体中夹杂的粒径较小的液滴以及惰性气体中混合的水蒸气遇冷凝结形成的粒径较小的液滴。

8、根据本发明的实施例，所述积液部包括：罐体，与所述筒体的下侧法兰连接；以及排污管，安装在所述罐体的底部，适用于排出所述罐体内部的污水。

9、根据本发明的实施例，所述罐体的位于所述排污管的上部位置设有排液管，以排出所述积液部中的冷凝水。其中，所述排液管上设置有控制阀，所述罐体上还安装有液位传感器，以检测所述罐体内部的液位，在所述液位传感器检测得到所述罐体内部的液位超过预设液位时，控制所述控制阀开启，使得所述排液管向外排液。

10、根据本发明的实施例，所述筒体包括桶身以及分别与所述桶身上下两端法兰连接的上端头以及下端头；并且/或者，所述筒体内部还设置有压力传感器以及温度传感器，以分别检测所述筒体内部气体的压力以及温度。

11、根据本发明的实施例，还提供了一种闭式循环发动机，包括：发动机本体；以及上述实施例所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，所述气液分离器的进气管与所述发动机本体的排气端连接，所述气液分离器的排气管与所述发动机本体的进气端连接，以接收来自所述发动机本体的排气端的惰性气体，并将经所述气液分离器除水后的惰性气体再次输送至所述发动机本体。

12、根据本发明的上述实施例的用于闭式循环的发动机的气液分离器，通过在筒体内部设置折流部，使得经进气管进入到气液分离器中的惰性气体形成多次折返的气流，并通过设置在折流部上的冷凝部与惰性气体中携带的水蒸气充分换热，使水蒸气冷凝为冷凝水，冷凝水向下流入积液部中，完成了惰性气体的气液分离，去除掉水蒸气的惰性气体由排气管流出，再次输运至发动机中。

技术特征：

1.一种用于闭式循环的发动机的气液分离器，包括：

2.根据权利要求1所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，其中，所述折流部包括沿竖直方向依次设置的多个折流板，每个所述折流板被构造成具有缺口的圆形平板，相邻两个所述折流板中的一个所述折流板的缺口与另一个所述折流板的板面在竖直方向上对齐，使得流入所述筒体内部的惰性气体依次流经多个所述折流板的缺口，以形成在相邻两个所述折流板之间折返流动的气流，使得气流在流动过程中，在惯性以及重力作用下，去除惰性气体中夹杂的部分液滴。

3.根据权利要求2所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，其中，所述折流板为圆心角大于180°的扇形或者面积大于半圆的弓形。

4.根据权利要求1所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，其中，所述进气管伸入所述筒体内部的一端还安装有挡板，使得外部惰性气体流经进气管后，在所述挡板的作用下形成折返流动的气流。

5.根据权利要求2所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，其中，所述冷凝部包括分别安装在多个所述折流板上的多个冷凝器，以冷却流经每个所述折流板的惰性气体，使得惰性气体中夹杂的水蒸气遇冷凝结，以去除惰性气体中的水蒸气。

6.根据权利要求5所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，其中，所述筒体内部还设置有丝网，所述丝网设置在靠近所述筒体顶部的冷凝器的上方，以去除惰性气体中夹杂的粒径较小的液滴以及惰性气体中混合的水蒸气遇冷凝结形成的粒径较小的液滴。

7.根据权利要求1所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，其中，所述积液部包括：

8.根据权利要求7所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，其中，所述罐体的位于所述排污管的上部位置设有排液管，以排出所述积液部中的冷凝水；

9.根据权利要求1所述的用于闭式循环的发动机的气液分离器，其中，所述筒体包括桶身以及分别与所述桶身上下两端法兰连接的上端头以及下端头；并且/或者，

10.一种闭式循环发动机，包括：

技术总结
本发明公开了一种用于闭式循环的发动机的气液分离器，包括：筒体；进气管，一端伸入筒体内部，另一端与发动机的排气端连接，以接收经发动机的排气端排出的惰性气体；折流部，水平地安装在筒体内部且位于进气管的上方，被构造成使得流经折流部的惰性气体形成多次折返的气流；冷凝部，安装在折流部上，以冷却流经折流部的惰性气体；积液部，安装在筒体的下方且与筒体连通，以容纳流入筒体内部的惰性气体经冷却形成的冷凝水；以及排气管，安装在冷凝部的上方，一端伸入筒体内部，另一端与发动机的进气端连接，以将经除水后的惰性气体再次输送至发动机的内部。

技术研发人员：张坤良,彭秀英,谷芳,张树军,林柱,李培智
受保护的技术使用者：天津内燃机研究所（天津摩托车技术中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15