CN110057667A - 张力施加装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种张力施加装置，该张力施加装置构造成将试验物质固定在下固定部和上固定部之间，并且在试验物质浸入到液体中的同时在下固定部与上固定部之间施加张力，其中，张力施加装置包括：储存液体的容器；固定至下固定部的升降装置,并且所述升降装置构造成将试验物质浸入到液体中；以及联接至上固定部的浮体，并且所述浮体构造成漂浮在所述液体中，以便对试验物质施加张力。

Description

张力施加装置

技术领域

本发明涉及一种张力施加装置，所述张力施加装置向浸入到液体中的试验物质施加张力。

背景技术

传统上，这种领域中的技术的示例包括例如在下述专利文献中描述的技术。日本专利申请公布No.6-300679公开了在试验物质浸入到液体中的状态下，试验物质的一端固定到金属支撑配件上，另一端联接至张力施加装置和位移测量控制器上，并且，当张力通过张力施加装置作用在试验物质上时，由于施加张力而导致的试验物质长度的变化通过位移测量控制器被检测到。

发明内容

遗憾的是，在具有上述构型的装置中，由于需要在液体储存容器的外部设置张力施加装置和位移测量控制器，所以存在引起装置整体尺寸增大的问题。

本发明提供一种能够促进减小装置尺寸的张力施加装置。

根据本发明的第一方面的张力施加装置包括：下固定部，所述下固定部构造成固定试验物质；上固定部，所述上固定部构造成将试验物质固定在上固定部和下固定部之间；容器，所述容器构造成储存液体；升降装置，所述升降装置固定至下固定部，并且构造成将试验物质浸入到液体中；和浮体，所述浮体联接至上固定部，并且构造成在试验物质浸入到液体中的状态下漂浮在液体中，以便对下固定部和上固定部之间的试验物质施加张力。

根据本发明的张力施加装置可以通过使用浮体的浮力对试验物质施加张力，从而省略了相关技术中描述的张力施加装置。由于可以根据升降装置的位移量来掌握所施加张力的大小，所以可以省略相关技术中描述的位移测量控制器。因此，可以促进减小装置的尺寸。

根据本发明的第一方面的张力施加装置可以构造成测量试验物质的抗拉强度。

根据本发明的第一方面的张力施加装置，还可以包括固定基座，该固定基座设置有多个下固定部，多个上固定部，和多个浮体，并且该固定基座可以构造成可拆卸地容纳在容器中，并通过升降装置浸入到液体中。通过这种构型，由于可以同时对多个试验物质施加张力，所以可以实现装置的成本降低和空间节省，同时也提高了使用张力施加装置进行试验的效率。

根据本发明的第一方面的张力施加装置可以包括多个浮体。

根据本发明的第一方面的张力施加装置，试验物质可以包括作为发电模块的膜电极气体扩散层组件，以及将膜电极气体扩散层组件夹持在分隔件之间的分隔件。

根据本发明的第一方面的张力施加装置，可以构造成通过根据升降装置的位移量测量张力的大小，来测量试验物质的抗拉强度。

根据本发明，可以促进减小装置的尺寸。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出根据实施方式的张力施加装置的示意性剖视图；

图2是说明使用张力施加装置的热水恒载浸入和保持试验的示意性剖视图；

图3是说明使用张力施加装置的热水恒载浸入和保持试验的示意性剖视图；

图4是说明热水恒载浸入和保持实验的缺陷示例的示意性剖视图；

图5是说明恒定负载评估的曲线图；

图6是说明负载变化评估的曲线图；

图7是说明负载变化评估的曲线图；以及

图8是示出具有浮体组合的固定基座的示意性剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的张力施加装置的实施方式。图1是根据所述实施方式的张力施加装置的示意性剖视图。本实施方式的张力施加装置1是用于当试验物质浸入到液体中时对试验物质施加张力，并且测量试验物质的抗拉强度的装置。所述张力施加装置1主要包括储存液体S的容器2，可拆卸地容纳在容器2里的固定基座3，以及沿高度方向上下移动固定基座3的升降装置4。

容器2是例如由金属材料形成的长方体形状，并且包括向上开口的底部方形桶状容器本体21，和覆盖底部方形桶状容器本体21的开口的盖体22。在容器本体21的内部，设置有形成为环形的隔板23，以便在其中心处具有通孔23a，并且所述隔板23从容器本体21的内圆周壁向里突出。所述隔板23例如由金属制成，并且通过焊接等方式连接到容器本体21的内壁。所述通孔23a具有足够大的尺寸，能够顺利地将固定基座3插入穿过通孔23a。

固定基座3例如由金属材料制成，并且包括：底板31和顶板32，所述底板31和所述顶板32均形成为矩形形状并且彼此面对；以及四个支撑柱33，所述支撑柱33分别布置在底板31和顶板32的四个角上，以便将这些板联接起来。为了便于将固定基座3浸入液体S的操作，在所述固定基座3的周围不设置侧板和其它板。

用于分别固定试验物质5(稍后描述)的下端的多个下固定部34竖直地设置在底板31上。每个下固定部34例如由金属丝等形成，以便具有挂钩34a。每个下固定部34通过焊接等方式固定至底板31，使得挂钩34a面朝上。另一方面，顶板32设置有多个通孔32a，通孔32a位于与下固定部34的布置位置相对应的位置。每个通孔32a具有允许稍后描述的浮体6由此穿过的形状。

容纳浮体6的多个浮体容纳部36设置在顶板32的下表面上。每个浮体容纳部36具有底部圆柱形形状，并且所述浮体容纳部设置为以与相应的通孔32a的位置一致的方式，在每个相对应的通孔32a的正下方位置处悬浮。浮体容纳部36例如由金属材料形成，并且通过焊接等方式固定至顶板32的下表面。通孔36a设置在每个浮体容纳部36的底部，以便延伸穿过该底部。每个通孔36a的尺寸和形状例如限定为防止浮体6从通孔36a中穿过但允许上固定部35从通孔36a中穿过。

固定基座3在与各个下固定部34布置位置相对应的位置处设置有多个用于固定试验物质5的各个上端的上固定部35，。每个上固定部35例如由金属丝等形成，具有挂钩35a。每个上固定部35的挂钩35a设置为面朝下。每个上固定部35的与挂钩35a相反的另一端插入每个浮体容纳部36的通孔36a并联接至每个浮体6。在挂钩35a之上，设置有止挡件37，以限制联接至浮体6的上固定部35过度向上运动。

只要每个浮体6构造成漂浮在储存在容器2中的液体S中，浮体6的材料、形状等不限定于特定的种类，并且在本实施方式中，浮体6是中空的树脂圆柱体。每个浮体6容纳在每个浮体容纳部36内，并联接至每个上固定部35。

在如上构型的固定基座3中，容纳在每个浮体容纳部36中的浮体6，以及联接至该浮体6的上固定部35和下固定部34构造成一个独立的张力施加装置。即，如图一所示，所述固定基座3构造成每个试验物质5的下端固定至下固定部34上，并且该试验物质5的上端固定至上固定部35上，并且在这种状态下，可以利用浮子6的浮力来拉动试验物质5(换言之，张力施加于试验物质5)。

升降装置4固定地设置在盖体22上，并且联接至固定基座3，使得固定基座3可以浸入到液体S中。作为升降装置4的示例，可以列举包括液压缸、气缸、致动器或者电动机的滚珠丝杠等，并且在本实施方式中，使用气缸。如图1所示，升降装置4主要包括缸筒41和活塞42。缸筒41设置成穿过盖体22并固定和支承在盖体22上。另一方面，活塞42设置成在容器2内部延伸，并且其延伸端固定至固定基座3的顶板32。

作为用于向浸入在液体S中的试验物质5施加张力的装置，如上构型的张力施加装置1可以应用于各种试验。此处，参考图2和图3，将描述张力施加装置1应用于用于检测燃料电池和MEGA的分隔件之间的接合强度的热水恒载浸入和保持试验的示例。热水恒载浸入和保持试验中的负载表示上述张力，并且在以下描述中，在某些情况下，张力可以被称为负载。

根据燃料电池的每个试验物质5包括作为发电模块的MEGA(膜电极气体扩散层组件)51，以及在其间夹持MEGA51的一对L型分隔件52、53。每个实验物质5整体上具有大致T形形状。

在热水恒载浸入和保持试验中，首先，如图2所示，将试验物质5分别设置在固定基座3的各个张力施加组中。具体地说，将每个浮体6放置在每个浮体容纳部36中，并且联接至上固定部35。然后，例如，在每个分隔件52和每个分隔件53的没有连接到MEGA51的梢端分别形成有足够大的孔，以允许挂钩34a、35a插入穿过各自的孔，分别将下固定部34的挂钩34a插入穿过分隔件52的孔，以及上固定部35的挂钩35a插入穿过分隔件53的孔，从而将试验物质5固定到下固定部34和上固定部35上。可以根据需要适当地改变上述步骤的顺序。

然后，如图3所示，通过使用升降装置4，固定基座3移动穿过隔板23的通孔23a并浸入到液体S中。例如使用90摄氏度的热水(在该示例中为离子交换水)作为液体S。此时，热水从浮体容纳部36的通孔36a和顶板32的通孔32a流入到浮体容纳部36的内部。因此，在浮体6中产生浮力，于是对试验物质5施加张力。当每个浮体6的形状和体积恒定时，对每个试验物质5施加负载是恒定的。

如图4所示，如果在多个单独的张力施加装置的任何一个中MEGA51和相应的分隔件52、53之间发生诸如分离的缺陷，则位于发生该缺陷的位置处的浮体6漂浮在液体表面上，因此可以容易地确认该缺陷。现在，例如，通过在容器本体21的内壁表面上设置传感器等并使用该传感器，可以检测到缺陷的发生并且可以进一步确定发生缺陷的位置。

在本实施方式的张力施加装置中，可以利用浮体6的浮力将张力施加到试验物质5上；因此，可以省略传统的张力施加装置。此外，由于可以根据升降装置4的位移量来掌握所施加的张力的大小，所以也可以省略传统的位移测量控制器。因此，可以促进装置尺寸的减小。

此外，由于固定基座3设置有包括多组下固定部34、上固定部35和浮体6，可以使用该固定基座3同时对多个试验物质5施加张力。因此，可以实现装置的成本降低和节省空间，并且还可以提高热水恒定负载浸入和保持试验的效率。此外，固定基座3的各个张力施加组构造成彼此分离，于是每组不受其它组的影响。因此，可以保持热水恒定负载浸入和保持试验的准确性。

特别是，在热水恒定负载浸入和保持试验中，使用高温热水作为液体，或者在某些情况下可以使用如强酸的高危险液体作为液体。因此，出于安全原因，应将操作人员与试验设备隔离。与之相反的是，在使用本实施方式的张力施加装置1的情况下，因为操作人员可以在不接近液体的情况下实施上述试验，所以可以提高操作人员的安全性。

在使用本实施方式的张力施加装置1的热水恒载浸入和保持试验中，通过改变浮体6的体积和形状，可以对试验物质5产生多种评估。

例如，如图5所示的恒定负载评估中，在期望的负载下进行浸入和保持试验，同时将升降装置的下降速度设定为恒定。在稍后描述的图5、图6和图7中，横轴表示浸入距离，纵轴表示负载。如图5中所示，由于固定基座的浸入，从每个浮体与液体的第一次接触，直到所述浮体完全浸入到液体中(即，完全浸没在液体中)的期间内，施加在每个试验物质5的负载随着每个浮体浸入距离的增加，以预定速率增加。由于在固定基座完全浸没之后每个浮体的浮力是恒定的，因此施加到每个试验物质5的负载是恒定的。

在这种情况下，不全部使用具有相同形状和相同体积的浮体，但是例如，对于每种试验物质5使用具有不同的形状和体积的浮体，即，使用不同种类的浮体。因此，由于在不同类型的浮体中产生的浮力不同，可以对相同的试验物质5施加不同的负载。

另外，在如图6所示的负载变化评估中，考虑到浮体浸入位置和负载之间的相关性，根据浸入和保持试验，在每个浸入位置，即，在每个目标浸入位置停止下降固定基座，然后改变负载以进行评估。

此外，在图7中所示的负载变化评估中，如图8所示，多个浮体6A组合成多个组，并且每当每组中的每个浮体6A依次浸入时，进一步向每个试验物质5增加负载。然后在目标浸入位置停止降低固定基座3，并改变负载以进行评估。以这种方式，通过使用组合成多组的多个浮标6A，可以方便地对目标负载进行调节。

尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是本发明并不局限于上述实施方式，并且在不脱离权利要求中描述的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种设计改变。

Claims (6)

1.一种张力施加装置，其特征在于，包括：

下固定部，所述下固定部构造成固定试验物质；

上固定部，所述上固定部构造成将所述试验物质固定在所述上固定部和所述下固定部之间；

容器，所述容器构造成储存液体；

升降装置，所述升降装置固定至所述下固定部并且构造成将所述试验物质浸入到所述液体中；以及

浮体，所述浮体联接至所述上固定部，并且构造成在所述试验物质浸入到所述液体中的状态下漂浮在所述液体中，以便向在所述下固定部和所述上固定部之间的所述试验物质施加张力。

2.根据权利要求1所述的张力施加装置，其特征在于，

所述张力施加装置构造成测量所述试验物质的抗拉强度。

3.根据权利要求2所述的张力施加装置，其特征在于，还包括

固定基座，多个所述下固定部、多个所述上固定部和多个所述浮体设置在所述固定基座上，所述固定基座构造成可拆卸地容纳在所述容器中，并且通过所述升降装置浸入到所述液体中。

4.根据权利要求2所述的张力施加装置，其特征在于，

所述张力施加装置包括多个所述浮体。

5.根据权利要求2所述的张力施加装置，其特征在于，

所述试验物质包括：作为发电模块的膜电极气体扩散层组件，以及分隔件，所述分隔件将所述膜电极气体扩散层组件夹持在所述分隔件之间。

6.根据权利要求2所述的张力施加装置，其特征在于，

所述张力施加装置构造成通过根据所述升降装置的位移量测量所述张力的大小，来测量所述试验物质的抗拉强度。