CN113370572A

CN113370572A - 柔性石墨真空成型装置

Info

Publication number: CN113370572A
Application number: CN202010116326.6A
Authority: CN
Inventors: 王想; 甘全全; 戴威
Original assignee: Shanghai Shen Li High Tech Co Ltd
Current assignee: Shanghai Shenli Technology Co Ltd
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2021-09-10

Abstract

本发明提供一种柔性石墨真空成型装置，包括压机活塞、模压装置、成型压机平台和真空罩，压机活塞与模压装置连接，模压装置与成型压机平台连接，真空罩套设于压机活塞的外面并与成型压机平台连接，真空罩与述成型压机平台之间设置有梯形静密封组件。通过本发明的一种柔性石墨真空成型装置有效地解决了现有产品真空密封结构匹配度低、成型过程受尺寸和结构限制、成型质量低和成型厚度大的问题，相对于现有产品具有可以匹配多种压力成型装置、成型过程不受尺寸和结构限制、成型质量高和成型厚度小、抽真空效率高等优点。

Description

柔性石墨真空成型装置

技术领域

本发明涉及一种燃料电池部件加工设备，特别涉及一种柔性石墨真空成型装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池，是将燃料的化学能直接转化为电能的一种能量转换装置，它具有能量密度高、能量转化效率高、零排放等优点。

其中双极板是燃料电池的内部核心部件之一。为了保证燃料电池长时间高效稳定运行，双极板需要满足以下功能：(1)电池导电体，通过双极板将单电池串联在一起以组成燃料电池堆；(2)反应气体传输通道，通过双极板流道向膜电极提供反应气体；(3)冷却液传输通道，通过双极板冷却流道进行燃料电池堆水与热的管理；(4)机械结构支撑，向膜电极组件(MEA)提供结构强度支持；(5)需要对燃料、氧化剂、电解质膜有耐腐蚀等性能。

使用柔性石墨原材料通过模压成型制作双极板，是双极板的一种选择。现有技术中，使用柔性石墨原材料制作双极板是将膨胀石墨辊压成低密度平板，再将平板进行模压成两面带沟槽的极板，再成型后的极板浸渍树脂溶液，再将浸渍后的极板进行固化、干燥，最后将极板粘接成带阴极腔体，阳极腔体，冷却液腔体的双极板。现有技术的不足是：在形成两面带沟槽的极板时，多孔的低密度柔性石墨原材料是一个密实化的压缩过程，此过程中，柔性石墨原材料开口孔封闭，形成高压气孔，在压力成型时，气孔仍然需要被进一步压缩，甚至出现胀裂，这样极板内部极易出现裂纹，为了保持对气体、液体的不透性，必须大幅增厚极板的厚度，这会使得双极板厚度大幅增加，从而导致燃料电池电堆的体积功率密度大幅降低。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种柔性石墨真空成型装置，包括压机活塞、模压装置、成型压机平台和真空罩，压机活塞与模压装置连接，模压装置与成型压机平台连接，真空罩套设于压机活塞的外面并与成型压机平台连接，真空罩与述成型压机平台之间设置有梯形静密封组件。

进一步地，真空罩与压机活塞之间设置有滑动密封组件。

进一步地，真空罩上还设置有抽气孔。

进一步地，模压装置包括模压成型上模具和模压成型下模具。

进一步地，压机活塞和真空罩之间为可滑动连接。

进一步地，真空罩与成型压机下平台之间为可拆卸连接。

进一步地，真空罩上连接有顶紧气缸，真空罩通过顶紧气缸固定在成型压机下平台上。

进一步地，滑动密封组件包括r型滑动密封组件、活塞密封组件和活塞导向环组件。

通过本发明的一种柔性石墨真空成型装置有效地解决了现有产品真空密封结构匹配度低、成型过程受尺寸和结构限制、成型质量低和成型厚度大的问题，相对于现有产品具有可以匹配多种压力成型装置、成型过程不受尺寸和结构限制、成型质量高和成型厚度小、抽真空效率高等优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一优选实施例的一种柔性石墨真空成型装置的整体结构示意图1。

图2示出了根据本发明一优选实施例的一种柔性石墨真空成型装置的剖面结构示意图。

图3示出了根据本发明一优选实施例的一种柔性石墨真空成型装置的滑动密封结构示意图。

图4示出了根据本发明一优选实施例的一种柔性石墨真空成型装置的梯形静密封组件结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、压机活塞；20、模压装置；30、成型压机平台；40、真空罩；201、模压成型上模具；202、模压成型下模具；401、梯形静密封组件；402、抽气孔；403、滑动密封组件；4031、r型滑动密封组件；4032、活塞密封组件；4033、活塞导向环组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明的一种柔性石墨真空成型装置有效地解决了现有产品真空密封结构匹配度低、成型过程受尺寸和结构限制、成型质量低和成型厚度大的问题。

下面结合图1至图4，对本发明做进一步描述：

为了解决上述问题，本申请提供一种柔性石墨真空成型装置，包括压机活塞10、模压装置20、成型压机平台30和真空罩40，压机活塞10与模压装置20连接，模压装置20与成型压机平台30连接，真空罩40套设于压机活塞10的外面并与成型压机平台30连接，真空罩40与述成型压机平台30之间设置有梯形静密封组件401，通过梯形静密封组件401，能将真空罩40与述成型压机平台30的连接处密封，保证真空罩40内的气密性，使装置内部空间为一个完整封闭的腔体，从而使装置达到最佳的使用效果。

根据本发明一优选实施例，压机活塞10和真空罩40之间为可滑动连接，真空罩40与压机活塞10之间设置有滑动密封组件403，包括r型滑动密封组件4031、活塞密封组件4032和活塞导向环组件4033，均一段嵌入真空罩40，另一端紧贴压机活塞10的外壁，其中，r型滑动密封组件4031起到防尘作用，能防止灰尘进入装置影响使用，活塞密封组件4032起到密封作用，能加强装置的密封效果，从而提高压机成型效果，活塞导向环组件4033起到导向作用。

根据本发明一优选实施例，真空罩40上还设置有抽气孔402，在使用时，将外部管路连接在抽气孔上，能将装置内部的气体抽出，使装置内部腔体为真空状态。

根据本发明一优选实施例，模压装置20包括模压成型上模具201和模压成型下模具202，使用时，将柔性石墨放入模压成型上模具201和模压成型下模具202之间，通过模压成型上模具201和模压成型下模具202之间的挤压作用，形成带双面沟槽的柔性石墨极板。

根据本发明一优选实施例，真空罩40与成型压机下平台30之间为可拆卸连接，真空罩40上连接有顶紧气缸，真空罩40通过顶紧气缸50固定在成型压机下平台30上，使用时将顶紧气缸顶紧，便可固定真空罩40与成型压机下平台30，使用完毕后，松开顶紧气缸，真空罩40与成型压机下平台30分离，便可取出成型后的带有双面沟槽的柔性石墨极板。

本发明的一种柔性石墨真空成型装置，在使用过程中的操作方法如下：

1、压机压制前，真空罩40本身具有与压机活塞10的滑动密封组件；

2、抽真空开始前，真空罩40通过顶紧气缸进行下行，并与压机下平台30进行密封，通过调节气缸进气压力以保证密封压紧力在1.5MPa-3MPa之间，从而使得真空罩40内部形成一个完整的密封腔体；

3、真空罩40通过管路与真空泵进行连接，开始抽真空，根据真空压力传感器测得仅需要15s的时间，内部腔体即可抽到50torr真空压力，柔性石墨多孔材料内部的空气在放置状态下全部抽空；

4、在真空状态下压机再进行压制成型，柔性石墨极板双面沟槽成型完成。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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之内。

Claims

1.一种柔性石墨真空成型装置，其特征在于，包括压机活塞(10)、模压装置(20)、成型压机平台(30)和真空罩(40)，所述压机活塞(10)与所述模压装置(20)连接，所述模压装置(20)与所述成型压机平台(30)连接，所述真空罩(40)套设于所述压机活塞(10)的外面并与所述成型压机平台(30)连接，所述真空罩(40)与述成型压机平台(30)之间设置有梯形静密封组件(401)。

2.根据权利要求1所述的柔性石墨真空成型装置，其特征在于，所述真空罩(40)与所述压机活塞(10)之间设置有滑动密封组件(403)。

3.根据权利要求1所述的柔性石墨真空成型装置，其特征在于，所述真空罩(40)上还设置有抽气孔(402)。

4.根据权利要求1所述的柔性石墨真空成型装置，其特征在于，所述模压装置(20)包括模压成型上模具(201)和模压成型下模具(202)。

5.根据权利要求1所述的柔性石墨真空成型装置，其特征在于，所述压机活塞(10)和所述真空罩(40)之间为可滑动连接。

6.根据权利要求1所述的柔性石墨真空成型装置，其特征在于，所述真空罩(40)与所述成型压机下平台(30)之间为可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的柔性石墨真空成型装置，其特征在于，所述真空罩(40)上连接有顶紧气缸，所述真空罩(40)通过所述顶紧气缸(50)固定在所述成型压机下平台(30)上。

8.据权利要求2所述的柔性石墨真空成型装置，其特征在于，所述滑动密封组件(403)包括r型滑动密封组件(4031)、活塞密封组件(4032)和活塞导向环组件(4033)。