CN111998032A - 一种改善燃料电池抗振特性的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种改善燃料电池抗振特性的装置,包括燃料电池底座、磁流变液缓冲器、三角连接架、燃料电池堆的封装外壳。所述燃料电池底座上表面四角各布置一个所述磁流变液缓冲器,所述磁流变液缓冲器上表面与所述三角连接架接触并进行连接,所述三角连接架的侧表面紧贴所述燃料电池堆的封装外壳并进行连接。磁流变液缓冲器包含空气腔、磁流变液腔、回油孔、侧油孔、回油腔、励磁线圈、活塞、活塞杆、导线管,磁流变液腔的活塞杆与空气腔内壁通过滑动配合进行连接,可以上下滑动。活塞杆与回油腔的底部通过运动密封件进行连接。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域,尤其涉及燃料电池发动机(模块)防振技术。
背景技术
燃料电池在交通工具上应用,一般是由上百节单电池堆叠而成的电堆,尺寸大,通过外壳封装进行尺寸固定和保护。交通工具使用工况复杂,燃料电池都会经受一定程度的振动,这种针振动对燃料电池的性能和寿命都有负面影响。为解决这一问题,现有技术中,
专利号CN208478477U,名称为“一种燃料电池电堆的固定结构”公开了通过设置海绵垫、橡胶垫块和弹簧提升电池的抗振耐振性能的技术。其不足是虽然能提高抗振性,但不能完全适应交通工具的振动情况,耐久性差。
专利号CN208323305U,名称为“一种氢燃料电池汽车动力系统的安装平台”公开了通过液压装置、滑块、电动控制的直线引动器、减振弹簧提高动力系统的抗振耐振性能,提高动力机构与动力系统集成框架的连接稳定性。其不足是结构复杂,增加系统的重量,降低电池系统的比功率密度,在交通工具上应用要额外消耗电能,不利于节能减排。
专利号CN207800770U,名称为“燃料电池电堆的固定装置和燃料电池电堆”公开了通过对电堆的封装固定件设计成开槽结构,使其具备弹性,当借助连接件对封装固定件固定电堆时,可补偿各个单片电堆受到的应力,以避免石墨极板在振动的工作环境中受力过大而损坏。其不足是降低了固定件的结构强度,并且只适用于双极板较厚的燃料电池,适用范围过于局限。
除上述之外,现有提高燃料电池抗振减振性能的技术均属于被动控制技术,不能及时快速响应振动载荷的变化。
因此,改进现有的燃料电池发动机(模块)结构,提高其防振抗振性能是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高效性、寿命长、结构简单、对振动响应及时等特点的抗振技术,解决现有技术的不足。
本发明的技术方案是:一种改善燃料电池抗振特性的装置,包括燃料电池底座、三角连接架和燃料电池堆封装外壳,其特征在于:所述改善燃料电池抗振特性的装置还包括磁流变液缓冲器,磁流变液缓冲器是缸体式缓冲器;所述底座是由四块金属型板两两首尾垂直相连构成的方形框架,方形框架四个角处开有四个第四螺钉连接孔,所述三角连接架)是板式架,三角连接架上开有与燃料电池堆封装外壳连接的螺钉孔和与磁流变液缓冲器连接的第一螺钉孔,每个三角连接架底面与一个磁流变液缓冲器连接,四个磁流变液缓冲器连接在底座的四个角处,三角连接架还与燃料电池堆封装外壳连接。
本发明所述一种改善燃料电池抗振特性的装置,其特征在于:所述三角连接架由一块水平方板、一块竖直方板和两块直角三角型板组成,水平方板的一边和竖直方板的一边垂直相连,两块直角三角型板的两个直角边分别与水平方板和竖直方板的两侧边相连,水平方板中心处开有第一螺钉连接孔,竖直方板的四个角处开有四个第二螺钉孔。
本发明所述一种改善燃料电池抗振特性的装置,其特征在于:所述磁流变液缓冲器包括缸体、活塞和励磁线圈,所述缸体是圆柱型缸体,缸体底面开有贯通的活塞杆孔,顶面开有两个贯通的导线杆孔,顶面中心处开有不贯通的第一螺钉孔;所述活塞30中部开有圆孔;所述活塞杆是空心直杆,直杆上端开口,下端封闭,活塞上部开有回油孔,活塞杆中部开有侧油孔,活塞安装在活塞杆的开口端,活塞杆下端面上开有不贯通下端面的第四螺栓孔,活塞固定连接在活塞杆上端,活塞中部圆孔与活塞杆上端孔等径,活塞和活塞杆安装在缸体内,活塞与缸体内侧面滑动配合,活塞杆下端从缸体底面的活塞杆孔伸出缸体底面外,活塞杆侧面与缸体底面的活塞杆孔壁之间通过运动密封件接触;所述励磁线圈置于活塞杆空心腔内,导线管密封安装在缸体顶面的导线管孔内,励磁线圈两根电源线由导线管伸出缸体外,与电源连接,电源与系统控制器相连,系统控制器通过传感器与振动检测装置相连,电源输出通过系统控制器控制,系统控制器可以感受载荷变化;所述缸体、活塞和活塞杆将磁流变液缓冲器内分成空气腔、磁流变液腔和回油腔,所述空气腔是缸体内顶面、缸体内侧面上部和活塞上面围成的腔,所述磁流变液腔是活塞杆空心腔,所述回油腔是活塞杆外侧面、缸体内侧面下部和活塞下面围成的腔;所述三角连接架底面与磁流变液缓冲器连接是磁流变液缓冲器缸体顶面与三角连接架水平板相接靠,磁流变液缓冲器缸体顶面中心处的第一螺钉孔与三角连接架水平板中心处的第一螺钉连接孔相对应,通过第一螺钉连接,所述磁流变液缓冲器与底座连接是磁流变液缓冲器活塞杆下端面与底座角处相接靠,磁流变液缓冲器活塞杆下端面上的第四螺栓孔与底座角处的第四螺栓连接孔相对应,通过第四螺钉连接。
本发明所述一种改善燃料电池抗振特性的装置,其特征在于:所述底座四块金属型板是槽型板,四块金属槽型板分为两块第一金属板和两块第二金属板,四块金属槽型板连接时,所述两块第一金属板的平面向上,两块第二金属板的凹槽面向上。
本发明的原理是;磁流变液缓冲器接收到振动载荷时,缓冲器开始正行程运行,活塞杆向上运动,压缩空气腔内的空气,消耗部分振动能量,空气腔被压缩时,空气腔内的磁流变液经回油孔流到回油腔,磁流变液腔的磁流变液流经活塞杆与励磁线圈之间的环形径向通道流进空气腔,励磁线圈产生的磁场,使磁流变液从液态变成链态,提高磁流变液的剪切屈服强度,从而增大油液阻尼力,将部分振动动能转化成热能,增强系统的耐振性能。通过调节励磁线圈的输入电流,可迅速调节阻尼力的大小,对电池振动进行快速响应。当振动载荷减小或消失时,缓冲器开始反行程运行,活塞杆向下运动,空气腔内被压缩的空气释放能量,磁流变液经侧油孔流回到磁流变液腔。从而改善燃料电池抗振特性,
本发明的有益效果是:高效、寿命长、结构简单、对振动响应及时。
附图说明
图1是本发明一种改善燃料电池抗振特性的装置一实施例示意图
图2是图1实施例去掉燃料电池的封装外壳后的结构示意图
图3是图2的A方向视图
图4是图2的B方向视图
图5是图2的C方向视图
图6是磁流变液缓冲器的一实施例示意图
图7是图6的三维图
附图中,1、燃料电池底座;11、第一金属板;12、第二金属板;2、磁流变液缓冲器;21、电源线;22、导线管;23、空气腔;24、回油孔;25、回油腔;26、励磁线圈;27、磁流变液腔;28、活塞杆;29、侧油孔;30、活塞;31、缸体;32、运动密封件;3、三角连接架;4、燃料电池堆的封装外壳;41、外壳本体;42、外壳上盖;411、外壳本体加强筋;412、外壳本体进口;413、外壳本体出口;421、外壳上盖加强板;5、第一螺钉;6、第二螺钉;7、第三螺钉;8、第四螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
改善燃料电池抗振特性的装置,包括燃料电池底座1、三角连接架3、燃料电池堆封装外壳4和磁流变液缓冲器2,磁流变液缓冲器2是缸体式缓冲器,磁流变液缓冲器包括缸体31、活塞30和励磁线圈26,缸体是圆柱型缸体,缸体底面开有贯通的活塞杆孔,顶面开有两个贯通的导线杆孔,顶面中心处开有不贯通的第一螺钉孔;活塞30中部开有圆孔;活塞杆28是空心直杆,直杆上端开口,下端封闭,活塞上开有回油孔24,活塞杆28中部开有侧油孔29,活塞(30)安装在活塞杆28的开口端,活塞杆下端面上开有不贯通下端面的第四螺栓孔,活塞30固定连接在活塞杆28上端,活塞30中部圆孔与活塞杆28上端孔等径,活塞30和活塞杆28安装在缸体31内,活塞30与缸体内内侧面滑动配合,活塞杆28下端从缸体底面的活塞杆孔伸出缸体底面外,活塞杆28侧面与缸体底面的活塞杆孔壁之间通过运动密封件32接触;励磁线圈26置于活塞杆空心腔内,导线管22密封安装在缸体顶面的导线管孔内,励磁线圈26两根电源线21由导线管22伸出缸体外,与电源连接,电源与系统控制器相连,系统控制器通过传感器与振动检测装置相连,电源输出通过系统控制器进行控制,系统控制器可以感受载荷变化;缸体31、活塞30和活塞杆28将磁流变液缓冲器内分成空气腔23、磁流变液腔27和回油腔25,空气腔23是缸体内顶面、缸体内侧面上部和活塞上面围成的腔,磁流变液腔27是活塞杆空心腔,回油腔25是活塞杆外侧面、缸体内侧面下部和活塞下面围成的腔;底座1是由四块金属型板两两首尾垂直相连构成的方形框架,方形框架四个角处开有四个第四螺钉连接孔,四块金属型板是槽型板,四块金属槽型板分为两块第一金属板11和两块第二金属板12,四块金属槽型板连接时,两块第一金属板11为一组对边,两块第二金属板12为一组对边,两块第一金属板11的平面向上,两块第二金属板12的凹槽面向上;三角连接架3是板式架,由一块水平方板、一块竖直方板和两块直角三角型板组成,水平方板的一边和竖直方板的一边垂直相连,两块直角三角型板的两个直角边分别与水平方板和竖直方板的两侧边相连,水平方板中心处开有第一螺钉连接孔,竖直方板的四个角处开有四个第二螺钉孔,磁流变液缓冲器缸体顶面与三角连接架2水平板相接靠,磁流变液缓冲器缸体顶面中心处的第一螺钉孔与三角连接架2水平板中心处的第一螺钉连接孔相对应,通过第一螺钉5连接,磁流变液缓冲器活塞杆下端面与底座角处相接靠,磁流变液缓冲器活塞杆下端面上的第四螺栓孔与底座角处的第四螺栓连接孔相对应,通过第四螺钉8连接。
燃料电池的封装外壳4由外壳本体41及外壳上盖42组成,外壳本体41根据电堆结构开设外壳本体进口412和外壳本体出口413,外壳本体4除了进出口、螺钉孔之外的其它部位设计加强肋411,外壳上盖42四周开设多个第三螺钉孔7,通过螺钉与外壳本体41连接,外壳上盖42中间部位设计加强板421。
Claims (4)
1.一种改善燃料电池抗振特性的装置,包括燃料电池底座(1)、三角连接架(3)和燃料电池堆封装外壳(4),其特征在于:所述改善燃料电池抗振特性的装置还包括磁流变液缓冲器(2),磁流变液缓冲器(2)是缸体式缓冲器;所述底座(1)是由四块金属型板两两首尾垂直相连构成的方形框架,方形框架四个角处开有四个第四螺钉连接孔,所述三角连接架(3)是板式架,三角连接架(3)上开有与燃料电池堆封装外壳(4)连接的螺钉孔和与磁流变液缓冲器(2)连接的第一螺钉孔,每个三角连接架(3)底面与一个磁流变液缓冲器(2)连接,四个磁流变液缓冲器(2)连接在底座(1)的四个角处,三角连接架(3)还与燃料电池堆封装外壳连接。
2.如权利要求1所述一种改善燃料电池抗振特性的装置,其特征在于:所述三角连接架(3)由一块水平方板、一块竖直方板和两块直角三角型板组成,水平方板的一边和竖直方板的一边垂直相连,两块直角三角型板的两个直角边分别与水平方板和竖直方板的两侧边相连,水平方板中心处开有第一螺钉连接孔,竖直方板的四个角处开有四个第二螺钉孔。
3.如权利要求2所述一种改善燃料电池抗振特性的装置,其特征在于:所述磁流变液缓冲器包括缸体(31)、活塞(30)和励磁线圈(26),所述缸体是圆柱型缸体,缸体底面开有贯通的活塞杆孔,顶面开有两个贯通的导线杆孔,顶面中心处开有不贯通的第一螺钉孔;所述活塞(30)中部开有圆孔;所述活塞杆(28)是空心直杆,直杆上端开口,下端封闭,活塞上开有回油孔(24),活塞杆(28)中部开有侧油孔(29),活塞(30)安装在活塞杆(28)的开口端,活塞杆下端面上开有不贯通下端面的第四螺栓孔,活塞(30)固定连接在活塞杆(28)上端,活塞(30)中部圆孔与活塞杆(28)上端孔等径,活塞(30)和活塞杆(28)安装在缸体(31)内,活塞(30)与缸体内侧面滑动配合,活塞杆(28)下端从缸体底面的活塞杆孔伸出缸体底面外,活塞杆(28)侧面与缸体底面的活塞杆孔壁之间通过运动密封件(32)接触;所述励磁线圈(26)置于活塞杆空心腔内,导线管(22)密封安装在缸体顶面的导线管孔内,励磁线圈(26)两根电源线(21)由导线管(22)伸出缸体外,与电源连接,电源与系统控制器相连,系统控制器通过传感器与振动检测装置相连;所述缸体(31)、活塞(30)和活塞杆(28)将磁流变液缓冲器内分成空气腔(23)、磁流变液腔(27)和回油腔(25),所述空气腔(23)是缸体内顶面、缸体内侧面上部和活塞上面围成的腔,所述磁流变液腔(27)是活塞杆空心腔,所述回油腔(25)是活塞杆外侧面、缸体内侧面下部和活塞下面围成的腔;所述三角连接架(3)底面与磁流变液缓冲器(2)连接是磁流变液缓冲器缸体顶面与三角连接架(2)水平板相接靠,磁流变液缓冲器缸体顶面中心处的第一螺钉孔与三角连接架(2)水平板中心处的第一螺钉连接孔相对应,通过第一螺钉(5)连接,所述磁流变液缓冲器(2)与底座(1)连接是磁流变液缓冲器活塞杆下端面与底座角处相接靠,磁流变液缓冲器活塞杆下端面上的第四螺栓孔与底座角处的第四螺栓连接孔相对应,通过第四螺钉(8)连接。
4.如权利要求3所述一种改善燃料电池抗振特性的装置,其特征在于:所述底座(1)四块金属型板是槽型板,四块金属槽型板分为两块第一金属板(11)和两块第二金属板(12),四块金属槽型板连接时,所述两块第一金属板(11)的平面向上,两块第二金属板(12)的凹槽面向上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20201127 |