CN111613807B - 一种燃料电池石墨双极板辊压设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池石墨双极板辊压设备。该设备，包括放料辊、牵引机构、一对压纹圆辊、多对压薄辊和驱动机构，原材料卷料设置在放料辊上，多对压薄辊和一对压纹圆辊沿原材料卷料的料带运动方向依次间隔设置，每对压薄辊和每对压纹圆辊之间均具有用于原材料卷料的料带穿过的间隙，每对压薄辊之间的间隙依次减小，压纹圆辊的外壁上相对应的设有双极板的流道形状；牵引机构用于牵引料带朝远离放料辊的方向运动；驱动机构驱动压纹圆辊和压薄辊转动。本发明采用多次分段压薄和一次辊压成型的连续工序，提高了生产效率和降低了人工劳动量；压纹圆辊精度高，生产出的石墨双极板一致性高，尺寸稳定；提高了石墨双极板的产量和良品率。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池石墨双极板辊压设备。
背景技术
燃料电池双极板是质子交换膜燃料电池的重要部件，双极板上流场的设计和加工对燃料电池性能有很大影响。目前质子交换膜燃料电池广泛采用的双极板材料是柔性石墨板，柔性石墨板材料属于多孔可压缩材料，在一定外力作用下受力部分可被压缩成不可恢复的形状，不受力部分不发生形变。
目前常见的石墨板的流场成型是采用CNC精雕加工而成，少部分采用模具压制成型后加工。CNC精雕加工的缺点是加工时间长、对设备要求高、一致性不好、成本高；少部分是采用平板模具压制的，其成型后加工的缺点是一致性不好、成品率低，且成型后的废料和边角料不易清理，而且大吨位压机和相应模具的成本较高。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种提高了石墨双极板的产量和良品率的燃料电池石墨双极板辊压设备。
本发明的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，包括放料辊、牵引机构、一对压纹圆辊、多对压薄辊和驱动机构，原材料卷料设置在所述放料辊上，多对所述压薄辊和一对压纹圆辊沿所述原材料卷料的料带运动方向依次间隔设置，每对所述压薄辊和每对压纹圆辊均并列设置，且每对所述压薄辊和每对压纹圆辊之间均具有用于所述原材料卷料的料带穿过的间隙，每对所述压薄辊之间的间隙依次减小，所述压纹圆辊的外壁上相对应的设有双极板的流道形状；所述牵引机构设置在所述压纹圆辊的一侧，用于牵引所述料带朝远离所述放料辊的方向运动；所述驱动机构驱动所述压纹圆辊和压薄辊转动。
优选的，所述牵引机构包括多个牵引辊和多个牵引电机，多个牵引电机与多个所述牵引辊一一对应，所述牵引电机的驱动端与相对应的牵引辊传动连接，多个所述牵引辊间隔的设置在所述压纹圆辊远离所述放料辊的一侧，且与所述料带的下侧面接触。
优选的，所述牵引机构还包括张力传感器，所述张力传感器用于检测所述牵引辊上的料带的张力值。
优选的，所述牵引机构还包括张力控制器和磁粉离合器，牵引电机的输出轴和磁粉离合器的输入端连接，将动力传递给磁粉离合器，所述牵引辊与所述磁粉离合器输出轴传动连接，所述张力传感器和牵引电机二者与所述张力控制器电连接。
优选的，所述牵引机构还包括承载板，所述承载板设置在最靠近所述压纹圆辊的牵引辊和与该牵引辊相邻的牵引辊之间，且位于所述料带的下方。
优选的，所述驱动机构包括多个第一驱动电机和一个第二驱动电机，多个所述第一驱动电机与每对压薄辊一一对应，且与每对压薄辊中的任一压薄辊传动连接，所述第二驱动电机与一对所述压纹圆辊中的任一压纹圆辊传动连接。
优选的，所述第一驱动电机均与位于所述料带下方的所述压薄辊传动连接，以驱动所述压薄辊朝所述料带运动方向转动，所述第二驱动电机与位于所述料带下方的所述压纹圆辊传动连接，以驱动所述压纹圆辊朝所述料带运动方向转动。
优选的，所述辊压设备包括四对压薄辊，所述料带的厚度为10mm，每对所述压薄辊之间的间隙依次为7mm、5mm、3mm和1.5mm。
优选的，所述料带的宽度大于一个或多个石墨双极板的宽度，所述压薄辊和压纹圆辊的宽度与所述料带的宽度相对应，所述压纹圆辊的外壁上相对应的设有一个或多个双极板的流道形状。
优选的，所述辊压设备包括多个压薄机架和一个压纹机架，多个所述压薄机架与多对所述压薄辊一一对应，多对所述压薄辊一一对应的可转动的设置在所述压薄机架上，一对所述压纹圆辊可转动的设置在所述压纹机架上。
本发明采用多次分段压薄和一次辊压成型的连续工序，提高了生产效率和降低了人工劳动量；压纹圆辊精度高，生产出的石墨双极板一致性高，尺寸稳定；提高了石墨双极板的产量和良品率。
附图说明
图1为本发明的燃料电池石墨双极板辊压设备的结构示意图；
图2为本发明的牵引机构的牵引辊、牵引电机和磁粉离合器的结构示意图。
1、放料辊；2、牵引机构；21、牵引辊；22、牵引电机；23、磁粉离合器；24、张力控制器；3、压纹圆辊；4、压薄辊；5、压纹机架；6、驱动机构；61、第一驱动电机；62、第二驱动电机；7、原材料卷料；71、料带；8、承载板；9、压薄机架。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本发明的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，包括放料辊1、牵引机构2、一对压纹圆辊3、多对压薄辊4和驱动机构6，原材料卷料7设置在放料辊1上，多对压薄辊4和一对压纹圆辊3沿原材料卷料7的料带71运动方向依次间隔设置，每对压薄辊4和每对压纹圆辊3均并列设置，且每对压薄辊4和每对压纹圆辊3之间均具有用于原材料卷料7的料带71穿过的间隙，每对压薄辊4之间的间隙依次减小，原材料卷料7的料带71依次穿过每对压薄辊4和压纹圆辊3的间隙，压纹圆辊3上相对应的设有双极板的流道形状；牵引机构2设置在压纹圆辊3的一侧，用于牵引料带71朝远离放料辊1的方向运动；驱动机构6驱动压纹圆辊3和压薄辊4转动。
本发明采用多次分段压薄和一次辊压成型的连续工序，提高了生产效率和降低了人工劳动量；压纹圆辊3精度高，生产出的石墨双极板一致性高，尺寸稳定；提高了石墨双极板的产量和良品率。
牵引机构2的结构有多种，在这里不做限定，例如，在本实施例中，牵引机构2可以包括多个牵引辊21和多个牵引电机22，多个牵引电机22与多个牵引辊21一一对应，牵引电机22的驱动端与相对应的牵引辊21传动连接，多个牵引辊21间隔的设置在压纹圆辊3远离放料辊1的一侧，且与料带71的下侧面接触。牵引电机22驱动牵引辊21朝料带71的运动方向转动，牵引辊21利用摩擦力带动料带71运动。
牵引机构2还可以包括张力传感器(图中未示出)，牵引机构2还包括张力传感器，张力传感器用于检测牵引辊21上的料带71的张力值。通过张力传感器来控制压纹圆辊3和最靠近压纹圆辊3之间的料带71的张力，避免张力过大或过小，其中张力传感器可以为应变式张力传感器，设置在牵引辊21的两端的轴承上，为现有市场上可以购买到的产品。
如图2所示，牵引机构2还可以包括张力控制器24和磁粉离合器23，牵引电机22的输出轴和磁粉离合器23的输入端连接，将动力传递给磁粉离合器23，牵引辊21与磁粉离合器23输出轴传动连接，张力传感器和牵引电机22二者与张力控制器24电连接。
其中，张力控制器24的结构有多种，例如：张力控制器24可以包括接收单元、比较单元和执行单元，接收单元分别与张力传感器及比较单元相连，执行单元分别与比较单元及牵引电机22相连。接收单元接收张力传感器检测到的张力值、并将该张力值传输至比较单元；比较单元将检测到的张力值与预设值进行比较、并将比较结果传输至执行单元；若检测到的张力值大于预设值，执行单元将减小牵引电机22的输出功率。
张力传感器和张力控制器24均有现有市场上可以购买到的产品，例如：张力传感器可以为Omega张力传感器，张力控制器24可以为STM32F系列单片机。
辊压设备还包括承载板8，承载板8设置在最靠近压纹圆辊3的牵引辊21和与该牵引辊21相邻的牵引辊21之间，且位于料带71的下方。防止料带71在张力不够的情况下向下掉，使得料带71变形。
驱动机构6的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，驱动机构6可以包括多个第一驱动电机61和一个第二驱动电机62，多个第一驱动电机61与每对压薄辊4一一对应，与每对压薄辊4中的任一压薄辊4传动连接，第二驱动电机62与一对压纹圆辊3中的任一压纹圆辊3传动连接。第一驱动电机61驱动压薄辊4转动，第二驱动电机62驱动压纹圆辊3转动。这里可以通过调节第一驱动电机61和第二驱动电机62的工作频率来调节压薄辊4和压纹圆辊3的转动速度，匹配不同产能需求。
在一种可实施的方式中，第一驱动电机61可以均与位于料带71下方的压薄辊4传动连接，以驱动压薄辊4朝料带71运动方向转动，第二驱动电机62可以与位于料带71下方的压纹圆辊3传动连接，以驱动压纹圆辊3朝料带71运动方向转动。
辊压设备包括四对压薄辊4，料带71的厚度为10mm，每对压薄辊4之间的间隙依次为7mm、5mm、3mm和1.5mm。
料带71的宽度大于一个或多个石墨双极板的宽度，压薄辊4和压纹圆辊3的宽度与料带71的宽度相对应，压纹圆辊3的外壁上相对应的设有一个或多个双极板的流道形状。例如：料带71的宽度略大于两个石墨双极板的宽度，这样单次辊压石墨双极板的数量可调整；可以是单一阴极板，或者单一阳极板，或者2块阴极板，或者2块阴极板，或者一块阴极板和一块阳极板，从而提高单次辊压效率。
辊压设备还可以包括多个压薄机架9和一个压纹机架5，多个压薄机架9与多对压薄辊4一一对应，多对压薄辊4一一对应的可转动的设置在压薄机架9上，一对压纹圆辊3可转动的设置在压纹机架5上。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：包括放料辊(1)、牵引机构(2)、一对压纹圆辊(3)、多对压薄辊(4)和驱动机构(6)，原材料卷料(7)设置在所述放料辊(1)上，多对所述压薄辊(4)和一对压纹圆辊(3)沿所述原材料卷料(7)的料带(71)运动方向依次间隔设置，每对所述压薄辊(4)和每对压纹圆辊(3)均并列设置，且每对所述压薄辊(4)和每对压纹圆辊(3)之间均具有用于所述原材料卷料(7)的料带(71)穿过的间隙，每对所述压薄辊(4)之间的间隙依次减小，所述压纹圆辊(3)的外壁上相对应的设有双极板的流道形状；所述牵引机构(2)设置在所述压纹圆辊(3)的一侧，用于牵引所述料带(71)朝远离所述放料辊(1)的方向运动；所述驱动机构(6)驱动所述压纹圆辊(3)和压薄辊(4)转动；
所述驱动机构(6)包括多个第一驱动电机(61)和一个第二驱动电机(62)，多个所述第一驱动电机(61)与每对压薄辊(4)一一对应，且与每对压薄辊(4)中的任一压薄辊(4)传动连接；所述料带(71)的宽度大于一个或多个石墨双极板的宽度，所述压薄辊(4)和压纹圆辊(3)的宽度与所述料带(71)的宽度相对应。
2.如权利要求1所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述牵引机构(2)包括多个牵引辊(21)和多个牵引电机(22)，多个牵引电机(22)与多个所述牵引辊(21)一一对应，所述牵引电机(22)的驱动端与相对应的牵引辊(21)传动连接，多个所述牵引辊(21)间隔的设置在所述压纹圆辊(3)远离所述放料辊(1)的一侧，且与所述料带(71)的下侧面接触。
3.如权利要求2所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述牵引机构(2)还包括张力传感器，所述张力传感器用于检测所述牵引辊(21)上的料带(71)的张力值。
4.如权利要求3所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述牵引机构(2)还包括张力控制器(24)和磁粉离合器(23)，牵引电机(22)的输出轴和磁粉离合器(23)的输入端连接，将动力传递给磁粉离合器(23)，所述牵引辊(21)与所述磁粉离合器(23)输出轴传动连接，所述张力传感器和牵引电机(22)二者与所述张力控制器(24)电连接。
5.如权利要求2所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述辊压设备还包括承载板(8)，所述承载板(8)设置在最靠近所述压纹圆辊(3)的牵引辊(21)和与该牵引辊(21)相邻的牵引辊(21)之间，且位于所述料带(71)的下方。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述第二驱动电机(62)与一对所述压纹圆辊(3)中的任一压纹圆辊(3)传动连接。
7.如权利要求6所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述第一驱动电机(61)均与位于所述料带(71)下方的所述压薄辊(4)传动连接，以驱动所述压薄辊(4)朝所述料带(71)运动方向转动，所述第二驱动电机(62)与位于所述料带(71)下方的所述压纹圆辊(3)传动连接，以驱动所述压纹圆辊(3)朝所述料带(71)运动方向转动。
8.如权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述辊压设备包括四对压薄辊(4)，所述料带(71)的厚度为10mm，每对所述压薄辊(4)之间的间隙依次为7mm、5mm、3mm和1.5mm。
9.如权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述压纹圆辊(3)的外壁沿其轴向上相对应的设有一个或多个双极板的流道形状。
10.如权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池石墨双极板辊压设备，其特征在于：所述辊压设备包括多个压薄机架(9)和一个压纹机架(5)，多个所述压薄机架(9)与多对所述压薄辊(4)一一对应，多对所述压薄辊(4)一一对应的可转动的设置在所述压薄机架(9)上，一对所述压纹圆辊(3)可转动的设置在所述压纹机架(5)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 214000 Factory Building 4, Precision Machinery Industrial Park, Xishan Economic and Technological Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant after: Mofang Hydrogen Energy Technology (Jiangsu) Co.,Ltd. Address before: 252000 Zhonghua Road East Tianjin Road South, high tech Industrial Development Zone, Liaocheng City, Shandong Province Applicant before: SHANDONG CUBE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |