CN113532155A - 一种燃料电池温控系统高效换热器及其加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池温控系统高效换热器及其加工装置，包括壳体，在壳体的内部安装有螺旋流道，在螺旋流道的内侧通过隔离柱螺旋成型有交换流道，在螺旋流道的两端分别设置有冷入口与冷出口，在交换流道的两端分别设置有热入口与热出口；所述冷入口和热出口分别贯穿安装在边盖的表面，且边盖通过焊接固定在壳体的一端；所述冷出口和热入口分别贯穿嵌至在壳体的底表面，在壳体的另一端焊接有一封板；所述隔离柱的内部填充有换热结构，在换热结构的一端隔离柱的表面焊接有一封盖。本发明通过制成螺旋式结构换热器，相较于现有加热器，石墨烯可以加快支撑柱的换热效率，提高装置的热能传输速度，依次增加换热器的整体工作效率。

Description

一种燃料电池温控系统高效换热器及其加工装置
技术领域
本申请是2020年04月03日提交的发明专利申请202010257574.2(发明名称为“一种燃料电池温控系统高效换热器及其加工装置”)的分案申请。
本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池温控系统高效换热器及其加工装置。
背景技术
汽车，在我国国家最新标准中定义为：由动力驱动，具有四个或四个以上车轮的非轨道承载的车辆，主要用于：载运人员或货物；牵引载运人员或货物的车辆；汽车的发展历史悠久，最早可以追溯到1680年，英国著名科学家牛顿设想的喷气式汽车的方案，是指利用喷管喷射蒸汽来推动汽车，但是这一设想并未能制成食物；直至1769年，法国人N·J·居纽制造了用煤气燃烧产生蒸汽驱动的三轮汽车，但是这种车的时速仅4公里，而且每十五分钟就要停车向锅炉加煤，非常麻烦；在1879年，德国工程师卡尔·本茨首次试验成功一台二冲程试验性发动机；1883年10月，他创立了“本茨公司和莱茵煤气发动机厂”；1885年他在曼海姆制成了第一辆本茨专利激动车，该车为三轮汽车，采用一台二冲程单缸0.9马力的汽油机，此车具备了现代汽车的一些基本特点，诸如火花点火、冷却循环、钢管车架、后轮驱动、前轮转向和制动手把等；伴随着时间的推移，在1885年，汽油发动机被制造出来，汽车的行驶速度实现了大幅度提升。
伴随着国民经济的增加，汽车成为一种普遍的代步工具，但是伴随着汽车使用的增加，汽车尾气的排放造成了严重的环境污染，因此人们开始研发环保的汽车种类，其中新能源汽车的燃料汽车应运而生，燃料汽车是一种用车载燃料电池装置产生电力作为动力电而汽车，车载燃料电池装置所使用的的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气，燃料电池汽车是电池汽车的一种，和普通化学电池相比，燃料电池可以补充燃料；和纯电力车相比，可以在短时间内给电池灌满燃料，无需等待充电试时长；因此，燃料电池汽车成为现今市场上较为受欢迎的一种汽车，燃料电池在使用时需要进行换热器换热实现车内控温，因此换热器的整体质量决定了车辆控温的整体效果，在换热器加工处理中，需要对其表面进行整体清理以避免外观脏污影响工作效率，现有技术中，换热器的清洗通常采用人工清洗，但是现有清洗方式依然存在着需要投入大量人力，清洗效果无法保证；清洗效率较差，会产生资源浪费的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池温控系统高效换热器及其加工装置，燃料电池温控系统高效换热器及其加工装置具备高效清洗，无需大量人力资源投诉即可实现清洗目的；通过衔接结构提高装置的整体清洗体验，为使用者带来稳定的清洗效果；提高清洗效率，避免资源浪费的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池温控系统高效换热器，包括壳体，在壳体的内部安装有螺旋流道，其特征在于：在螺旋流道的内侧通过隔离柱螺旋成型有交换流道，在螺旋流道的两端分别设置有冷入口与冷出口，在交换流道的两端分别设置有热入口与热出口；所述冷入口和热出口分别贯穿安装在边盖的表面，且边盖通过焊接固定在壳体的一端；所述冷出口和热入口分别贯穿嵌至在壳体的底表面，在壳体的另一端焊接有一封板；所述隔离柱的内部填充有换热结构，在换热结构的一端隔离柱的表面焊接有一封盖。
所述隔离柱采用中间柱状两端平缓锥状结构的铝合金，且隔离柱分别均匀焊接在螺旋流道与交换流道的表面，该隔离柱用于隔离螺旋流道与交换流道实现传热换热；所述换热结构采用石墨烯填料，且换热结构完整填充在隔离柱的空腔内部，该换热结构的外壁与隔离柱为整体贴合。
一种燃料电池温控系统高效换热器加工装置，包括架体，所述架体的底部通过螺钉固定在地面，在架体的一侧安装有一用于智能控制的电力箱，所述架体的顶端安装有一位移丝杆，在位移丝杆的表面安装有一通过电性驱动的滑块，在位移丝杆的两端表面分别安装有用于控制滑块移动极限位置的限位开关，在滑块的表面安装有一驱动电机，在滑块的一侧表面安装有一位移传感器；所述驱动电机的内部驱动安装有一液压杆，在液压杆的底端吸附有一底托；所述底托的下方设置有一清洗箱，在清洗箱的底端安装有一底台，在底台的内部安装有一排水管，在底台的内部安装有一电机；所述电机的轴端贯穿安装在清洗箱的底端，在电机的转轴外围通过密封环进行密封设置，在转轴的顶端贯通安装在转盘的底端；所述转盘的表面安装有中心柱，在中心柱的外围套接有清洗结构；所述电力箱的内部至少安装有一PLC，在电力箱的表面安装有一用于控制电路接通状态的按钮开关；所述底托的表面卡扣固定有扣弧，在扣弧的一侧底托的表面嵌入安装有一物体传感器，在底托的表面安装有一电磁铁；在底托的底部安装有一距离传感器；所述清洗结构的表面分布有微型开孔，在清洗结构的表面粘附有清洁弧。
所述架体采用矩形铝合金，架体的中心点与清洗箱的中心点在一条直线上，架体的直线距离等于位移丝杆的整体长度；所述PLC输入端分别通过导线连接有开关，限位开关，距离传感器，物体传感器，定时器以及位移传感器，在PLC的电源端口通过稳压模块连接有外部控制电源，在PLC的输出端分别通过驱动模块一、驱动模块二、驱动模块三与驱动模块四连接有驱动电机，电磁铁，位移丝杆与电机，提高装置的整体搭配性，产生做工衔接。
所述位移丝杆的表面通过限位开关和滑块表面安装的位移传感器整体划分为三个工作点，在三个工作点对应的位置处液压杆通过PLC进行驱动进行对应动作实现智能传送，且位移丝杆距离地面的直线高度等于液压杆全伸状态下的直线长度；所述限位开关采用mx135型号微型吸纳为开关，且限位开关通过PLC进行智能控制，该限位开关工作方式为轻触判定；所述驱动电机驱动液压杆形成电性液压推杆，且液压杆选用DYTZ型号电动液压推杆，该驱动电机和液压杆为搭配选型，提高装置的整体稳定性。
所述底托采用圆形板状铝合金，在底托的表面呈环形阵列状开设有四个用于卡扣固定扣弧的凹槽，且底托的直径小于两清洗结构外边缘的直线距离；所述扣弧采用弧状结构的塑料，且扣弧的表面开设有用于卡扣待清洗换热器管芯结构的弧形开口该扣弧呈阵列分布且最少设置四个，该扣弧为可替换结构；所述物体传感器选用BT72E型号物体传感器，且物体传感器的上表面与底托的上表面持平；所述电磁铁采用TAU0837型号电磁铁，且电磁铁与液压杆底端的吸附磁铁为对应安装，电磁铁与液压杆极性相反，且液压杆底端的吸附磁铁为常开状态，提高装置的整体做工稳定性，确保装置的工作效率。
所述清洗箱采用桶状铝合金，且清洗箱通过电机实现旋转驱动，在清洗箱的底端通过圆形开孔安装有一“L”型弯管连接外部实现排水，在清洗箱的内部密封安装有一转盘；所述转盘采用圆形加强塑料，在转盘的表面贯穿开设有至少两个圆形螺纹孔；所述中心柱采用柱状塑料，其中心柱的底端通过旋接固定在转盘的表面，该中心柱呈对称分布且最少设置两个；所述清洗结构采用圆形结构高弹性海绵，且清洗结构的中心位置粘附固定有用于卡扣中心柱的塑料柱管，该清洗结构的表面设置有圆形微型凸起141，在清洗结构的表面粘附有类“S”型海绵结构的清洁弧，保证装置整体稳定性，提高装置的使用体验。
所述PLC选用西门子S7-200型号PLC，定时器选用MS4S电机定时器，距离传感器选用米铱距离传感器，位移传感器选用TML位移传感器；所述稳压模块选用7824稳压模块，驱动模块采用L298N型号驱动模块；所述电机选用YE3型号电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明燃料电池温控系统高效换热器加工装置的设置，通过设置电动结构实现稳定的传送做工，避免现有结构人工传送需要投入大量人力资源，对资源产生严重浪费的弊端，优化资源使用，提高工作效能。
2、本发明燃料电池温控系统高效换热器加工装置，通过清洗结构实现稳定的接触清洗，提高装置在清洗状态下被全方位全角度的实施表面清洗，避免现有人工清洗效果无法保障，且效率低下的问题。
附图说明
图1为本发明燃料电池温控系统高效换热器加工装置结构示意图；
图2为本发明中位移丝杆结构示意图；
图3为本发明中底托结构示意图；
图4为本发明中清洗结构结构示意图；
图5为本发明中PLC条件触发梯形图；
图6为本发明中燃料电池温控系统高效换热器结构示意图；
图7为本发明中隔离柱外观结构示意图；
图8为本发明中的隔离柱内部结构示意图。
图中：1-架体，2-电力箱，3-位移丝杆，4-限位开关，5-液压泵，6-液压杆，7-底托，71-扣弧，72-物体传感器，73-电磁铁，8-外箱体，排水管9，10-电机，11-清洗箱，12-转盘，13-中心柱，14-清洗结构，141-微型开孔，142-清洁弧，15-壳体，16-边盖，17-冷入口，18-封板，19-螺旋流道，20-冷出口，21-交换流道，22-热入口，23-热出口，24-隔离柱。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种燃料电池温控系统高效换热器,包括壳体15，在壳体15的内部安装有螺旋流道19，在螺旋流道19的内侧通过隔离柱24螺旋成型有交换流道21，在螺旋流道19的两端分别设置有冷入口17与冷出口20，在交换流道21的两端分别设置有热入口22与热出口23；所述冷入口17和热出口23分别贯穿安装在边盖16的表面，且边盖16通过焊接固定在壳体15的一端；所述冷出口20和热入口22分别贯穿嵌至在壳体15的底表面，在壳体15的另一端焊接有一封板18；所述隔离柱24的内部填充有换热结构242，在换热结构242的一端隔离柱24的表面焊接有一封盖241。
所述隔离柱24采用中间柱状两端平缓锥状结构的铝合金，且隔离柱24分别均匀焊接在螺旋流道19与交换流道21的表面，该隔离柱24用于隔离螺旋流道19与交换流道21实现传热换热；所述换热结构242采用石墨烯填料，且换热结构242完整填充在隔离柱24的空腔内部，该换热结构242的外壁与隔离柱24为整体贴合。
一种燃料电池温控系统高效换热器加工装置,包括架体1，所述架体1的底部通过螺钉固定在地面，在架体1的一侧安装有一用于智能控制的电力箱2，所述架体1的顶端安装有一位移丝杆3，在位移丝杆3的表面安装有一通过电性驱动的滑块，在位移丝杆3的两端表面分别安装有用于控制滑块移动极限位置的限位开关4，在滑块的表面安装有一驱动电机5，在滑块的一侧表面安装有一位移传感器；所述驱动电机5的内部驱动安装有一液压杆6，在液压杆6的底端吸附有一底托7；所述底托7的下方设置有一清洗箱11，在清洗箱11的底端安装有一底台8，在底台8的内部安装有一电机10；所述电机10的轴端贯穿安装在清洗箱11的底端，在电机10的转轴外围通过密封环进行密封设置，在转轴的顶端贯通安装在转盘12的底端；所述转盘12的表面安装有中心柱13，在中心柱13的外围套接有清洗结构14；所述电力箱2的内部至少安装有一PLC，在电力箱2的表面安装有一用于控制电路接通状态的按钮开关；所述底托7的表面卡扣固定有扣弧71，在扣弧71的一侧底托7的表面嵌入安装有一物体传感器72，在底托7的表面安装有一电磁铁73；在底托7的底部安装有一距离传感器；所述清洗结构14的表面分布有微型开孔14，在清洗结构14的表面粘附有清洁弧142。
所述架体1采用矩形铝合金，架体1的中心点与清洗箱11的中心点在一条直线上，架体1的直线距离等于位移丝杆3的整体长度；所述PLC输入端分别通过导线连接有开关，限位开关4，距离传感器，物体传感器，定时器以及位移传感器，在PLC的电源端口通过稳压模块连接有外部控制电源，在PLC的输出端分别通过驱动模块一、驱动模块二、驱动模块三与驱动模块四连接有驱动电机5，电磁铁73，位移丝杆3与电机10。
所述位移丝杆3的表面通过限位开关4和滑块表面安装的位移传感器整体划分为三个工作点，在三个工作点对应的位置处液压杆6通过PLC进行驱动进行对应动作实现智能传送，且位移丝杆3距离地面的直线高度等于液压杆6全伸状态下的直线长度；所述限位开关4采用mx135型号微型吸纳为开关，且限位开关4通过PLC进行智能控制，该限位开关4工作方式为轻触判定；所述驱动电机5驱动液压杆6形成电性液压推杆，且液压杆6选用DYTZ型号电动液压推杆，该驱动电机5和液压杆6为搭配选型。
所述底托7采用圆形板状铝合金，在底托7的表面呈环形阵列状开设有四个用于卡扣固定扣弧71的凹槽，且底托7的直径小于两清洗结构14外边缘的直线距离；所述扣弧71采用弧状结构的塑料，且扣弧71的表面开设有用于卡扣待清洗换热器管芯结构的弧形开口该扣弧71呈阵列分布且最少设置四个，该扣弧71为可替换结构；所述物体传感器72选用BT72E型号物体传感器，且物体传感器72的上表面与底托7的上表面持平；所述电磁铁73采用TAU0837型号电磁铁，且电磁铁73与液压杆6底端的吸附磁铁为对应安装，电磁铁73与液压杆6极性相反，且液压杆6底端的吸附磁铁为常开状态。
所述清洗箱11采用桶状铝合金，且清洗箱11通过电机10实现旋转驱动，在清洗箱11的底端通过圆形开孔安装有一“L”型弯管连接外部实现排水，在清洗箱11的内部密封安装有一转盘12；所述转盘12采用圆形加强塑料，在转盘12的表面贯穿开设有至少两个圆形螺纹孔；所述中心柱13采用柱状塑料，其中心柱13的底端通过旋接固定在转盘12的表面，该中心柱13呈对称分布且最少设置两个；所述清洗结构14采用圆形结构高弹性海绵，且清洗结构14的中心位置粘附固定有用于卡扣中心柱13的塑料柱管，该清洗结构14的表面设置有圆形微型凸起141，在清洗结构14的表面粘附有类“S”型海绵结构的清洁弧142。
所述PLC选用西门子S7-200型号PLC，定时器选用MS4S电机定时器，距离传感器选用米铱距离传感器，位移传感器选用TML位移传感器；所述稳压模块选用7824稳压模块，驱动模块采用L298N型号驱动模块；所述电机10选用YE3型号电机。
本申请文件中使用到各类部件均为标准件，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、焊接等常规手段，机械、零件和电器设备均采用现有技术中的常规型号，电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再作出具体叙述。
本发明所涉及的燃料电池温控系统高效换热器，通过本申请领域技术人员进行专业制作，原料为两个平行的钢板，表面均匀焊接支撑柱24，而后通过本领域工作人员进行加工制成螺旋式结构换热器，相较于现有加热器，石墨烯可以加快支撑柱24的换热效率，提高装置的热能传输速度，依次增加换热器的整体工作效率。
本发明所设计的燃料电池温控系统高效换热器加工装置，其工作原理为：
1、通过PLC编程进行智能设定，设定位移丝杆3表面存在三个条件触发点，设定滑块的起始位置位于安装电力箱2架体侧的限位开关4处，此时对应滑块位置为S0；液压杆6的起始位置为蜷缩状态，该起始位置对应W0位置，；在电源接通后，S0位置触发条件X0，X0条件下S0位置切换为S20位置，具体动作为；液压杆6进行直线伸长，滑块位于S20位置保持静止；液压杆6伸长完成至接触底托7表面的电磁铁，完成动作W1；底托7表面的物体传感器72感应物体存在，物体传感器72向PLC发出反馈信号，PLC控制电磁铁73通电，底托7吸附至液压杆6表面实现动作Y1；吸附完成后，液压杆6由W1位置处回复至W0位置处，此时滑块执行动作Z1，即由S20位置处移动至S21位置处；位移感应器感应滑块在S20位置处，触发条件X1，X1具体动作为：位移传感器感应滑块中心与清洗箱11中心处于一条直线，控制液压杆6伸长，距离传感器感应底托7底端与转盘12的直线距离(距离传感器表面凹于底托7的底表面)，在距离到达极限值时，控制液压杆6静止，完成动作W2；距离传感器感应后，向PLC进行信号反馈，PLC控制电机10进行旋转，同时定时器由R1动作向R0动作转换，即定时器开始倒计时运转，当定时器倒计时完毕后，电机停止转动，而后液压杆6进行缩回至W0位置，并由当前S21位置移动至S22位置处，完成动作Z2；在S22位置处，触发条件X2，X2具体动作为，滑块移动至S22位置后，液压杆6进行全部伸长完成松祚Y2，此时液压杆6位于W3位置处，即地面，而后电磁铁73断电由Y1状态恢复Y0状态，液压杆6开始复位至W0状态，滑块恢复至起始位置，循环完成。
2、使用通过外部传输管向清洁箱11传输所需清洁剂，根据客户需要进行针对调配或自行选择，而后将装置接通外部控制电源，按下开关，装置接通电源开始工作；
3、将待清洗螺旋换热器竖直放置在底托7的表面，此时液压杆6延长下伸，通过底托7内侧的圆形空腔，和电磁铁73实现吸附，液压杆6带动底托将待清洗换热器进行传送至清洗箱11的上方；
4、传送至清洗箱11后，液压杆6开始伸长，距离传感器感应位置，控制液压杆6的延长状态，延长停止后，电机10开始驱动旋转，转盘12带动清洗箱11内部的水分旋转，部分水分被清洗结构14吸附，在旋转过程中，换热器静止，清洗结构14表面的微型凸起141在接触换热器表面产生挤压时会将清洁剂带入至接触表面，而后清洁弧142会提高换热器的接触面积，实现外部高效清洁，定时器根据客户需要进行自行调整，定时器时间达到后，电机停止工作，液压杆6进行缩回，并继续传送；
5、由步骤4传送的液压杆6，到达极限位置后，液压杆6进行全部伸长，伸长完毕后，电磁铁73断电，液压杆6复位，滑块复位，清洗后的换热器管芯通过人工进行搬运实现下一工艺操作。
综上所述：该燃料电池温控系统高效换热器加工装置，通过设置清洗结构14，清洗箱11，位移丝杆3和中心柱13，通过软性结构对清洗剂进行吸附，通过甩动实现多方位多角度的接触做工，避免现有接通人工清洗无法保证清洗效果的弊端；位移丝杆3进行定点动作触发，实现稳定的传送效果做工，避免现有结构通过人工进行传送，需要投入大量人力资源，产生资源浪费的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种燃料电池温控系统高效换热器，包括壳体(15)，在壳体(15)的内部安装有螺旋流道(19)，其特征在于：在螺旋流道(19)的内侧通过隔离柱(24)螺旋成型有交换流道(21)，在螺旋流道(19)的两端分别设置有冷入口(17)与冷出口(20)，在交换流道(21)的两端分别设置有热入口(22)与热出口(23)；所述冷入口(17)和热出口(23)分别贯穿安装在边盖(16)的表面，且边盖(16)通过焊接固定在壳体(15)的一端；所述冷出口(20)和热入口(22)分别贯穿嵌至在壳体(15)的底表面，在壳体(15)的另一端焊接有一封板(18)；所述隔离柱(24)的内部填充有换热结构(242)，在换热结构(242)的一端隔离柱(24)的表面焊接有一封盖(241)。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池温控系统高效换热器，其特征在于：所述隔离柱(24)采用中间柱状两端平缓锥状结构的铝合金，且隔离柱(24)分别均匀焊接在螺旋流道(19)与交换流道(21)的表面，该隔离柱(24)用于隔离螺旋流道(19)与交换流道(21)实现传热换热；所述换热结构(242)采用石墨烯填料，且换热结构(242)完整填充在隔离柱(24)的空腔内部，该换热结构(242)的外壁与隔离柱(24)为整体贴合。
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