CN114256492B - 密封垫和电化学电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及密封技术领域，提供一种密封垫和电化学电池。该密封垫包括沿着密封垫的长度方向延伸并在密封垫的高度方向上布置的定位密封基部和弹性密封部，弹性密封部包括背向定位密封基部的远端，远端的端面上设置有多条能够被压缩的密封凸筋，多条密封凸筋沿着长度方向延伸并在密封垫的宽度方向上间隔布置，远端在宽度方向上的两个外侧表面分别形成为在远离定位密封基部的方向上相互靠近延伸的倾斜面，以使得多条密封凸筋在受到高度方向上的压缩时能够向密封垫的宽度中心倾斜。避免密封垫在长度方向上一部分向一侧倾斜而另一部分向另一侧倾斜导致密封垫压缩率不够而降低密封效果，进一步提升每条密封凸筋的密封效果和上述的多重密封效果。

Description

密封垫和电化学电池
技术领域
本发明涉及密封技术领域，特别涉及一种密封垫和一种电化学电池。
背景技术
目前，燃料电池普遍应用于汽车行业。燃料电池系统中最核心的零部件为燃料电池电堆，电堆的主要零部件包括壳体，壳体的主要作用为保护容纳在壳体内的堆芯，壳体能够承受振动冲击，并与车架结构连接。目前，根据国家相关法规要求，燃料电池电堆需要达到IP67防护等级，因此壳体必须具有所需的密封能力，以保证其内部的堆芯可以正常运行。
目前，壳体的密封通常采用的一种方式为在壳体的底壳上开设密封槽，将横截面为圆形或矩形的密封胶条放入其中，将盖体与底壳通过连接螺栓等紧固，以使密封胶条被压缩到一定的应变，从而产生密封应力，以达到IP67防护等级以及其他密封要求。
但是，这种壳体的密封结构中，密封胶条受压后的应力基本集中在横截面的中心位置，受压时只能提供一次密封，另外，盖体和底壳之间会存在受力不均匀的位置，当紧固力不够或者密封胶条在压力下发生偏移时，密封力将会减小，降低密封效果。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种密封垫，以能够多重密封并有效提升密封效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种密封垫，该密封垫包括沿着密封垫的长度方向延伸并在所述密封垫的高度方向上布置的定位密封基部和弹性密封部，所述弹性密封部包括背向所述定位密封基部的远端，所述远端的端面上设置有多条能够被压缩的密封凸筋，多条所述密封凸筋沿着所述长度方向延伸并在所述密封垫的宽度方向上间隔布置，其中，所述远端在所述宽度方向上的两个外侧表面分别形成为在远离所述定位密封基部的方向上相互靠近延伸的倾斜面，以使得多条所述密封凸筋在受到所述高度方向上的压缩时能够向所述密封垫的宽度中心倾斜。
在该技术方案中，由于弹性密封部的远端的端面上设置有多条能够被压缩的密封凸筋，多条密封凸筋沿着长度方向延伸并在密封垫的宽度方向上间隔布置，这样，受压时，多条密封凸筋能够提升多重密封，同时，由于远端在宽度方向上的两个外侧表面分别形成为在远离定位密封基部的方向上相互靠近延伸的倾斜面，以使得多条密封凸筋在受到高度方向上的压缩时能够向密封垫的宽度中心倾斜，这样，受压时，多条密封凸筋将同时向密封垫的宽度中心倾斜，避免密封垫在长度方向上一部分向一侧倾斜而另一部分向另一侧倾斜导致密封垫压缩率不够而降低密封效果，这样，就能够进一步提升每条密封凸筋的密封效果和上述的多重密封效果。
进一步地，所述倾斜面为凸面向外的弧形面。
进一步地，每侧的所述倾斜面与对应侧的最外的所述密封凸筋的外表面相切布置。
进一步地，相邻的所述密封凸筋之间的密封间隔具有间隔底面，其中，多条所述密封凸筋设置为能够被压缩到所述间隔底面也被压缩的程度。
进一步地，每条所述密封凸筋的外表面为凸面向外延伸的弧形凸面，相邻的所述密封凸筋之间的密封间隔的间隔底面为凹面向内延伸的弧形凹面，其中，所述弧形凸面和所述弧形凹面相切。
进一步地，所述定位密封基部包括在所述宽度方向上从所述弹性密封部的两侧伸出的侧凸缘，两侧的所述侧凸缘的伸出长度相同。
进一步地，所述密封凸筋为两条；和/或，所述密封垫为环形垫。
另外，本发明提供一种电化学电池例如燃料电池、蓄电池、电解器或者锂电池，该电化学电池包括能够连接在一起以形成容纳腔的底壳和壳盖，其中，所述底壳和所述壳盖之间的密封结构设置有以上任意所述的密封垫。
这样，如上所述的，通过上述任意所述的密封垫，底壳和壳盖的密封性得到提升和保证，从而提升了该电化学电池的整体性能。
进一步地，所述底壳和所述壳盖的一者上形成有密封槽，其中，所述定位密封基部的宽度和所述密封槽的宽度相同并容纳定位在所述密封槽内，所述弹性密封部从所述密封槽伸出，所述底壳和所述壳盖的另一者抵压在所述密封槽的槽口边沿表面上以压缩多条所述密封凸筋，并将所述弹性密封部压缩到所述密封槽内。
另外，所述电化学电池为燃料电池，所述燃料电池的堆栈外壳包括所述底壳和所述壳盖。
最后，本发明提供一种车辆，所述车辆设置有以上任意所述的电化学电池。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的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方式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为本发明实施方式所述的一种密封垫的横截面示意图；
图2为本发明实施方式所述的密封垫设置在底壳和壳盖之间的一种横截面示意图；
图3是电化学电池的底壳的一种立体结构示意图。
附图标记说明：
1-定位密封基部，2-弹性密封部，3-远端，4-密封凸筋，5-倾斜面，6-密封间隔，7-弧形凸面，8-弧形凹面，9-侧凸缘，10-底壳，11-壳盖，12-密封槽，13-竖向垂直面。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
参考图1，本发明提供的密封垫包括沿着密封垫的长度方向延伸并在密封垫的高度方向(例如图1的图形界面的高度方向)上布置的定位密封基部1和弹性密封部2，弹性密封部2包括背向定位密封基部1的远端3，远端3的端面(例如图1的图形界面中的上端面)上设置有多条能够被压缩的密封凸筋4，多条密封凸筋4沿着长度方向延伸并在密封垫的宽度方向(例如图1的图形界面的左右方向)上间隔布置，其中，远端3在宽度方向上的两个外侧表面分别形成为在远离定位密封基部1的方向上相互靠近延伸的倾斜面5，以使得多条密封凸筋4在受到高度方向上的压缩时能够向密封垫的宽度中心倾斜。
在该密封垫中，由于弹性密封部2的远端3的端面上设置有多条能够被压缩的密封凸筋4，多条密封凸筋4沿着长度方向延伸并在密封垫的宽度方向上间隔布置，这样，受压时，多条密封凸筋4能够提升多重密封，同时，由于远端3在宽度方向上的两个外侧表面分别形成为在远离定位密封基部1的方向上相互靠近延伸的倾斜面5，以使得多条密封凸筋4在受到高度方向上的压缩时能够向密封垫的宽度中心倾斜，这样，受压时，多条密封凸筋4将同时向密封垫的宽度中心倾斜，避免密封垫在长度方向上一部分向一侧倾斜而另一部分向另一侧倾斜导致密封垫压缩率不够而降低密封效果，这样，就能够进一步提升每条密封凸筋的密封效果和上述的多重密封效果。
在该密封垫中，倾斜面5可以为平面延伸的表面。或者，参考图1，倾斜面5为凸面向外的弧形面，这样，密封凸筋4受到压力时，弧形面能够更平稳地逐步向密封垫的宽度中心倾斜，以使得密封凸筋能够更平稳均匀地被压缩，从而提升了密封凸筋4的密封可靠性和密封均匀性。
另外，一种实施例中，多条密封凸筋4中，最外的密封凸筋4的外侧边可以和各自侧对应的倾斜面5在宽度方向上保持间隔，该间隔可以具有适当的宽度距离，例如3-5mm。或者，另一种实施例中，参考图1，每侧的倾斜面5与对应侧的最外的密封凸筋4的外表面相切布置。例如，凸面向外的弧形面和密封凸筋4的外表面相切，这样，就使得最外的密封凸筋4分别位于远端3的端面在宽度方向上的两侧边沿上，这样，受压时，倾斜面5更易于允许最外的密封凸筋4向密封垫的宽度中心倾斜，从而更进一步提升密封凸筋4的受压密封均匀性和可靠性。
另外，参考图1，相邻的密封凸筋4之间的密封间隔6具有间隔底面，其中，多条密封凸筋4设置为能够被压缩到间隔底面也被压缩的程度。这样，受压时，多条密封凸筋4向密封垫的宽度中心倾斜，同时，多条密封凸筋4被向下压缩直到密封间隔6的间隔底面也同样被压缩，其中，N为密封凸筋4的数量，N≥2，密封间隔6的数量为N-1，这样，就能够形成2N-1个密封位置，从而更进一步提升了该密封垫的密封可靠性。
例如，根据密封要求，可以得到密封所需的最小力Fmin，当多个密封凸筋4受压时，密封间隔6的间隔底面在压缩下也能够提供一定的密封力F1，同时各个密封凸筋4可以提供最大密封力F2，这样，Fmin＜F1＜F2，这样如上所述，可以提供2N-1个密封位置，相比于现有的横截面为矩形或圆形的密封圈，本申请的密封垫的最大应力集中在多个密封凸筋6处，且相同压缩率下，本申请的密封垫的最大应力值大于现有技术中横截面为矩形或圆形密封圈，因此，本申请的这种密封垫能够提供更好的密封效果和耐久性。
另外，相邻的密封凸筋4之间的密封间隔6可以为矩形。或者，如图1所示的，每条密封凸筋4的外表面为凸面向外延伸的弧形凸面7，相邻的密封凸筋4之间的密封间隔6的间隔底面为凹面向内延伸的弧形凹面8，其中，弧形凸面7和弧形凹面8相切。这样，可以确保多个密封凸筋4和密封间隔6之间圆滑过渡，便于密封垫的加工，同时，在受压时，多个密封凸筋4和密封间隔6也能够顺着弧形形状连续均匀平稳地被压缩。
另外，如图1所示的，弹性密封部2朝向定位密封基部1的端部在宽度方向上的两个侧表面可以为在高度方向上延伸的竖向垂直面13。或者，密封垫的横截面形状整体可以为一梯形，梯形的小端在图1的图形界面中向上，梯形的大端在图1的图形界面中向下。
另外，如图1所示的，定位密封基部1包括在宽度方向上从弹性密封部2的两侧伸出的侧凸缘9，两侧的侧凸缘9的伸出长度相同。这样，就可以确保弹性密封部2处于定位密封基部1的中心位置，在实际使用中，当定位密封基部1固定好位置后，弹性密封部2受压时并不会轻易向两侧发生倾斜。例如在图2中，定位密封基部1的侧凸缘9刚好可以卡装在密封槽12中，此时，弹性密封部2就位于密封槽12的中心，也就是，弹性密封部2的中心线和密封槽12的中心线重合，弹性密封部2可以相对于密封槽12的中心线在图2的图形界面中左右对称。这样，壳盖11压制弹性密封部2时，弹性密封部2并不会轻易向两侧倾斜。
另外，为了适应于不同宽度的安装基础例如安装槽12，未使用前的侧凸缘9可以具有较长的宽度，这样，可以根据安装槽12的实际宽度尺寸，来相应且切掉侧凸缘9多余部分。这样可以使得该密封垫能够适用于不同尺寸的安装槽12。另外，为了便于切除掉多余部分，两侧的具有较长的宽度的侧凸缘9上分别形成有多个在宽度方向上间隔布置的切割引导刻痕，例如，当密封垫为环形时，切割引导刻痕也为环形并在径向方向上间隔布置。
另外，密封凸筋4的数量可以根据实际密封需求来选择，例如图1所示的两条，或者为三条或四条或其他数量条。图1中，密封凸筋4为两条，这样，在确保上述所述的密封效果的同时，也便于密封垫成型加工，降低成本。
另外，密封垫可以为平直条形垫或者周向延伸的周向条形垫，或者为弯曲延伸的条形垫，或者为环形垫。这可以根据实际密封结构所需的形状来选择成型加工。
此外，本发明提供一种电化学电池，该电化学电池可以为燃料电池或者为锂电池或者可以为其他类型的电池，该电化学电池包括能够连接在一起以形成容纳腔的底壳10和壳盖11，其中，底壳10和壳盖11之间的密封结构设置有以上任意所述的密封垫。这样，如上所述的，通过上述任意所述的密封垫，底壳和壳盖的密封性得到提升和保证，从而提升了该电化学电池的整体性能。
另外，在该电池中，底壳10和壳盖11之间的密封结构可以具有多种形式，例如一种形式中，底壳10和壳盖11中的一者的密封面上设置有胶层，定位密封基部1可以粘结固定在该胶层上，并在粘结固定好之后，底壳10和壳盖11中的另一者压缩弹性密封部2，然后将底壳10和壳盖11紧固连接。
或者，另一种形式中，如图2所示的，底壳10和壳盖11的一者上形成有密封槽12，例如在图3中，底壳10上形成有沿着周向方向延伸的密封槽12，其中，定位密封基部1的宽度和密封槽12的宽度相同并容纳定位在密封槽12内，弹性密封部2从密封槽12伸出，底壳10和壳盖11的另一者抵压在密封槽12的槽口边沿表面上以压缩多条密封凸筋4，并将弹性密封部2压缩到密封槽12内，这样，可以使得弹性密封部2能够稳定可靠地压缩容纳在容纳槽12内。另外，底壳10和壳盖11的另一者也可以形成有能够伸入到密封槽12内的压制凸起，该压制凸起的宽度和密封槽12的宽度相同，这样由于底壳10和壳盖11的另一者的其他部分止挡在密封槽12的槽口边沿表面上，压制凸起可以稳定可靠地将弹性密封部2压制在密封槽12内。这样，底壳10和壳盖11紧固连接后，例如通过多个螺栓紧固连接后，即便是存在受力不均匀的位置，但通过以上任意所述的密封垫，也能够确保底壳10和壳盖11之间的密封等级需求。
进一步地，电化学电池为燃料电池，燃料电池的堆栈外壳包括底壳10和壳盖11，这样，通过以上所述的密封垫，燃料电池的堆栈外壳的底壳和壳盖的密封性得到提升和保证，从而提升了该燃料电池的整体性能。
最后，本发明提供一种车辆，该车辆设置有以上任意所述的电化学电池。这样，如上所述的，由于电化学电池的性能得到提升，因此该车辆的整体品质也得到提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种密封垫，其特征在于，包括沿着密封垫的长度方向延伸并在所述密封垫的高度方向上布置的定位密封基部（1）和弹性密封部（2），所述弹性密封部（2）包括背向所述定位密封基部（1）的远端（3），所述远端（3）的端面上设置有多条能够被压缩的密封凸筋（4），多条所述密封凸筋（4）沿着所述长度方向延伸并在所述密封垫的宽度方向上间隔布置，其中，所述远端（3）在所述宽度方向上的两个外侧表面分别形成为在远离所述定位密封基部（1）的方向上相互靠近延伸的倾斜面（5），以使得多条所述密封凸筋（4）在受到所述高度方向上的压缩时能够向所述密封垫的宽度中心倾斜；
电化学电池的底壳（10）和壳盖（11）的一者上形成有密封槽（12），其中，所述定位密封基部（1）的宽度和所述密封槽（12）的宽度相同并容纳定位在所述密封槽（12）内，所述弹性密封部（2）从所述密封槽（12）伸出；所述定位密封基部（1）包括在所述宽度方向上从所述弹性密封部（2）的两侧伸出的侧凸缘（9）。
2.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，所述倾斜面（5）为凸面向外的弧形面。
3.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，每侧的所述倾斜面（5）与对应侧的最外的所述密封凸筋（4）的外表面相切布置。
4.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，相邻的所述密封凸筋（4）之间的密封间隔（6）具有间隔底面，其中，多条所述密封凸筋（4）设置为能够被压缩到所述间隔底面也被压缩的程度。
5.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，每条所述密封凸筋（4）的外表面为凸面向外延伸的弧形凸面（7），相邻的所述密封凸筋（4）之间的密封间隔（6）的间隔底面为凹面向内延伸的弧形凹面（8），其中，所述弧形凸面（7）和所述弧形凹面（8）相切。
6.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，两侧的所述侧凸缘（9）的伸出长度相同。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的密封垫，其特征在于，所述密封凸筋（4）为两条；和/或，所述密封垫为环形垫。
8.一种电化学电池，其特征在于，包括能够连接在一起以形成容纳腔的底壳（10）和壳盖（11），其中，所述底壳（10）和所述壳盖（11）之间的密封结构设置有权利要求1-7中任意一项所述的密封垫。
9.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于，所述底壳（10）和所述壳盖（11）的一者上形成有所述密封槽（12），所述底壳（10）和所述壳盖（11）的另一者抵压在所述密封槽（12）的槽口边沿表面上以压缩多条所述密封凸筋（4），并将所述弹性密封部（2）压缩到所述密封槽（12）内。
10.根据权利要求8或9所述的电化学电池，其特征在于，所述电化学电池为燃料电池，所述燃料电池的堆栈外壳包括所述底壳（10）和所述壳盖（11）。
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