CN114497609A - 一种壳体以及燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种壳体以及燃料电池，实现密封件的隐藏设置，有效控制壳体的体积。该壳体包括第一箱体、第二箱体、连接件以及用以密封所述第一箱体和所述第二箱体之间间隙的密封圈，所述第一箱体与所述第二箱体通过所述连接件连接，以使所述第一箱体和所述第二箱体合围成安装腔；其中：所述第一箱体和/或第二箱体包括连接的底部和侧壁，所述侧壁具有拔模角，所述侧壁的端面构成密封面，所述密封面位于所述拔模角所产生的平面上，且所述密封面上设置有用于安装所述密封圈的密封槽。相比于现有技术，本发明合理利用拔模角产生的平面扩大了密封槽的设置空间，解决了现有技术中密封槽凸出于所在箱体、占用壳体内部或外部额外空间布局的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种壳体以及燃料电池。
背景技术
电气设备通常设置在壳体中，壳体既可以保护电气设备免受机械振动和机械冲击，又可以提供用于系统集成和搭载设置的搭贴点。部分电气设备由于工作环境以及工作要求的特殊需要，对防水防尘等密封要求较高，比如燃料电池、固态电池、水下用电气设备等，此时壳体的密封封装尤为重要。
现有技术中的壳体包括第一箱体、第二箱体、连接件以及密封件，第一箱体和第二箱体连接固定之后内部即为设置电气设备的安装腔，密封件用于密封第一箱体和第二箱体之间的间隙。但是现有技术中为了同时设置密封件和连接件，往往需要在箱体上设置外凸部，使得壳体整体体积较大，且易在搬运、安装、工作等过程中造成密封失效。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种壳体以及燃料电池，实现密封件的隐藏设置，有效控制壳体的体积。
实现本发明目的所采用的技术方案为，一种壳体，包括第一箱体、第二箱体、连接件以及用以密封所述第一箱体和所述第二箱体之间间隙的密封圈，所述第一箱体与所述第二箱体通过所述连接件连接，以使所述第一箱体和所述第二箱体合围成安装腔；其中：所述第一箱体和/或第二箱体包括连接的底部和侧壁，所述侧壁具有拔模角，所述侧壁的端面构成密封面，所述密封面位于所述拔模角所产生的平面上，且所述密封面上设置有用于安装所述密封圈的密封槽。
进一步地，所述密封槽环绕所述密封面的周向设置；所述密封槽包括连通的槽本体和至少2个折弯部，所述至少2个折弯部沿所述密封面的周向间隔设置。
进一步地，所述折弯部包括偏移段以及连接于所述偏移段两端的连接段。
进一步地，所述偏移段平行于与所在折弯部连通的槽本体，且所述偏移段相对于所述槽本体的偏移距离为5mm～10mm；所述连接段与所述槽本体之间的夹角为120°～150°，也就是说相对于周向偏移30°～60°。
进一步地，所述折弯部与所述槽本体圆弧过渡，圆弧过渡的圆角半径为7.0mm～12.5mm；所述偏移段与所述连接段圆弧过渡，圆弧过渡的圆角半径为7.0mm～12.5mm；所述偏移段的长度为8mm～85mm。
进一步地，所述偏移段靠近所述安装腔，所述槽本体远离所述安装腔。
进一步地，所述第二箱体的所述侧壁包括四个侧板，所述四个侧板的顶面构成所述密封面的四条边，所述密封面的每条边上均间隔设置有至少2个用于设置所述连接件的安装孔，且同一边上相邻的所述安装孔之间的间距为50mm～110mm。
进一步地，所述第二箱体的深度为250mm～450mm；所述拔模角为1°～5°。
进一步地，所述密封槽的总长度为2.4m～3.0m；所述密封槽的深度为4.5mm～5mm；所述密封槽的宽度为4.0mm～5.5mm；所述密封槽的底部倒圆角半径为0.1mm～0.3mm。
基于同样的发明构思，本发明还提供了一种燃料电池，包括1个以上电堆以及上述的壳体，所述1个以上电堆封装于所述壳体内。
由上述技术方案可知，本发明提供的一种壳体，包括第一箱体、第二箱体、连接件以及用以密封第一箱体和第二箱体之间间隙的密封圈：第一箱体与第二箱体通过连接件连接，连接件从壳体的各个方向上对第一箱体和第二箱体进行紧固连接，以使第一箱体和第二箱体合围成安装腔，保证壳体组装完成后各部位的稳定连接。其中：第一箱体和/或第二箱体包括连接的底部和侧壁，侧壁具有拔模角，侧壁的端面构成密封面，密封面位于拔模角所产生的平面上，且密封面上设置有用于安装密封圈的密封槽。密封槽的设置利用了拔模角产生的水平面，相比于现有技术，合理利用拔模角产生的平面扩大了密封槽的设置空间，解决了现有技术中密封槽凸出于所在箱体、占用壳体内部或外部额外空间布局的技术问题。拔模角倾斜产生的水平面便于折弯部的设置，且保证折弯部不会外凸或内凸于所在箱体的侧壁，无需额外占用壳体空间，整体美观。
本发明提供的一种燃料电池，电堆封装于上述的壳体内，该燃料电池自然具备上述壳体的所有有益效果，同时由于利用了拔模角产生的平面空间，将密封槽完美隐藏在箱体顶面，使得燃料电池与壳体封装完成后，壳体的体积相较未设置密封槽无变化，所以可以有效地提高燃料电池的体积功率密度。
本发明针对电堆模块壳体密封的问题，通过一种自限位防错的电堆壳体密封设计方法，实现电堆模块壳体密封，同时充分利用第一箱体和/或第二箱体外周因设置拔模角而产生的额外空间，设计出密封槽，节省空间，确保燃料电池电堆模块密封可靠，有效提高燃料电池的体积功率密度。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的壳体组装后的俯视图；
图2为图1中的壳体去除第一箱体后的俯视图；
图3为图2中的A-A剖视图；
图4为图1中的密封槽的结构示意图。
附图标记：1-壳体，11-第一箱体，12-第二箱体，13-底部，14-侧壁，15-拔模角，16-安装孔；2-密封槽，21-槽本体，22-折弯部，23-偏移段，24-连接段。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种壳体以及燃料电池，实现了密封件的隐藏设置，有效控制壳体的体积，并保证工作过程中的有效密封。下面通过2个具体实施例对本发明的内容做具体说明：
实施例1
本发明实施例提供的一种壳体1，包括第一箱体11、第二箱体12、连接件以及用以密封第一箱体11和第二箱体12之间间隙的密封圈，第一箱体11与第二箱体12通过连接件连接，连接件从壳体1的各个方向上对第一箱体11和第二箱体12进行紧固连接，以使第一箱体11和第二箱体12合围成安装腔，保证壳体1组装完成后各部位的稳定连接。其中：第一箱体11和/或第二箱体12包括连接的底部13和侧壁14，侧壁14具有拔模角15，侧壁14的端面构成密封面，密封面位于拔模角15所产生的平面上，且密封面上设置有用于安装密封圈的密封槽2。密封槽2的设置利用了拔模角15产生的水平面，相比于现有技术，合理利用拔模角15产生的平面扩大了密封槽2的设置空间，解决了现有技术中密封槽2凸出于所在箱体、占用壳体1内部或外部额外空间布局的技术问题。拔模角15倾斜产生的水平面便于密封槽2的设置，且保证密封槽2不会外凸或内凸于所在箱体的侧壁14，无需额外占用壳体1空间，整体美观。
现有技术中，壳体1一般采用铸造工艺成型，为了便于脱模，往往需要在壳体1外围设置拔模角15，但是在设计壳体1密封时，并未将拔模角15纳入设计考虑中，而壳体1侧壁14空间有限，所以密封件的设置导致壳体1具有外凸部。但本申请中，申请人合理利用了拔模角15产生的平面空间，使得拔模角15在壳体1的封装过程中产生了不同于拔模角15常规作用的技术效果，赋予了拔模角15新的功能作用，并将密封槽2完美隐藏在壳体1的密封面上。
为了有效将密封件固定设置于密封槽2内，避免工作过程中因为机械振动和机械冲击导致密封圈和密封槽2之间发生错位甚至是局部脱离，本实施例中，密封槽2环绕密封面的周向设置；密封槽2包括连通的槽本体21和至少2个折弯部22，至少2个折弯部22沿密封面的周向间隔设置，折弯部22的设置充分利用了拔模角15产生的水平空间。本实施例通过折弯部22改变了密封槽2的形状，相比于常规的条状直槽，一方面延长了密封圈的路径长度，另一方面，密封圈设置在折弯部22中后同样形成了折弯结构，可以更有效的阻止两者的相对移动。
本发明对折弯部22的具体结构和形状均不做具体限定，可以设置为折线段、曲线段或者折线段和曲线段的组合，且各个折弯部22的结构可以相同也可以不同。本实施例中，每个折弯部22均为三段式结构，折弯部22包括偏移段23以及连接于偏移段23两侧的连接段24。
为了在密封面有效的空间内设置密封槽2，且为了便于通过尺寸参数等对折弯部22结构进行控制，偏移段23平行于与所在折弯部22连通的槽本体21，且偏移段23相对于槽本体21的偏移距离为5～10mm，本实施例中，槽本体21平行于所在的侧壁14，即偏移段23也平行于所在的单边侧壁14。连接段24为直线段，连接段24与槽本体21之间的夹角为120°～150°，也就是说连接段24相对于周向的槽本体21之间的偏移角度为30°～60°。
由于折弯部22的自身结构便能有效固定密封件，所以折弯部22的凸出朝向并不会影响密封件的密封性能。另外由于连接件以及密封槽2均设置在箱体上，本实施例中密封槽2的折弯部22还能起到避让连接件的作用，保证连接件和密封件的安装互不干涉，但是密封面空间有限，连接件固定之后距离密封圈较近，甚至可以有一定的接触，当有接触时连接件也会对密封件施加一定的力，本实施例中，优选地，偏移段23靠近安装腔，槽本体21远离安装腔，连接件则设置在偏移段23和槽本体21之间间距产生的空间内，有效将密封圈固定在壳体1内侧，避免错位等情况的发生。
为了保证密封件在连接过渡的部分有效固定，本实施例中，折弯部22与槽本体21圆弧过渡，偏移段23与连接段24也圆弧过渡，本实施例对过渡的圆角尺寸不做具体限定，优选地，圆弧过渡的圆角半径为7.0mm～12.5mm；偏移段23的长度为8mm～85mm。正如上述所记载的，折弯部22是防止密封圈错位的关键，由于偏移段23平行于对应的槽本体21即未为易错位的直槽结构，所以当偏移段23自身长度过长时，不利于防错位，所以本实施例中，优选地，偏移段23的长度为8mm～85mm。
本发明对密封槽2的设置位置不做具体限定，但为了在组装时便于电气设备的安装，本实施例中，以第二箱体12作为用于放置电气设备的主箱体，第一箱体11作为箱盖封装，第二箱体12的侧壁14包括四个侧板，四个侧板的顶部构成密封面的四条边，密封面的每条边上均间隔设置有至少2个用于设置连接件的安装孔16，且同一边上相邻的安装孔16之间的间距为50mm～110mm，以稳定地进行紧固固定，保证密封圈的定位。
本发明对第二箱体12的结构不做具体限定，可根据实际需求进行设计，优选地，第二箱体12的深度为250mm～450mm；拔模角15与第二箱体12的侧板之间的夹角为1°～5°。
本实施例对箱体的周向尺寸以及密封槽2的轴向长度不做具体限定，优选地，密封槽2的总长度为2.4m～3.0m；密封槽2的深度为4.5mm～5mm；密封槽2的宽度为4.0mm～5.5mm；密封槽2的底部倒圆角半径为0.1mm～0.3mm。
本发明对密封圈的形状不做具体限定，可选截面为椭圆、矩形等，本实施例中，优选地，密封圈的截面呈圆形，截面直径为5mm，走向沿着密封槽2中心线分布。
为了满足燃料电池使用过程中的工况，本实施例中，密封圈的材料为硅橡胶或EPDM；密封圈的肖式硬度范围为50HS～70HS。为了保证密封圈的有效密封，本实施例中，密封圈的永久压缩变形小于25％。
实施例2
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池，包括壳体1以及1个以上电堆，1个以上电堆封装于壳体1内。燃料电池，又称为质子交换膜燃料电池是一种以氢气为燃料，直接将化学能转换为电能的发电装置。燃料电池的能量密度高、启动速度快、操作温度低、产物无污染等优点，使其在新能源汽车领域具有潜在的应用价值。燃料电池堆的结构，通常为数百片膜电极、双极板和密封件堆叠而成，通过两侧的端板、绝缘板和集流板施加紧固力，组成燃料电池堆。然后，通过高压铜排、高压贯穿端子、电压巡检器、氢浓度传感器、低压线束、低压插座、防水透气阀和上下外壳以及密封圈一起将燃料电池堆封装集成为燃料电池电堆模块。
燃料电池壳体对燃料电池的性能具有重要作用，燃料电池电堆模块借助封装外壳既可以保护燃料电堆堆芯，免受机械振动和机械冲击，同时可以起到防水防尘的作用，有效提升燃料电池堆的可靠性。此外，外壳可以提供用于系统集成和整车搭载的搭贴点，便于燃料电池系统高度集成。因此，外壳密封设计方法对于燃料电池电堆模块实现防水防尘具有重要意义。
本实施例的燃料电池采用上述实施例1提供的壳体1，该燃料电池自然具备上述壳体1的所有有益效果，同时由于合理利用了拔模角15产生的平面空间，将密封槽2完美隐藏在箱体顶面，使得燃料电池与壳体1封装完成后，壳体1的体积相较未设置密封槽2无变化，所以可以有效地提高燃料电池的体积功率密度。
为了保证壳体1的强度，保证燃料电池的稳定性，本实施例中，第一箱体11、第二箱体12的基材为铝合金，成型工艺为模压成型工艺或机加工。
本发明针对电堆模块壳体1密封的问题，通过一种自限位防错的电堆壳体1密封设计方法，实现电堆模块壳体1密封，同时充分利用第二箱体12和/或第二箱体12外周因设置拔模角15而产生的额外空间，设计出密封槽2，使得拔模角15同时具有便于脱模和辅助壳体1封装的作用，密封槽2不外凸，节省空间，确保燃料电池电堆模块密封可靠，有效提高燃料电池的体积功率密度。
通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
1)现有技术中，在设计壳体密封时，并未将拔模角纳入设计考虑中，而壳体侧壁空间有限，所以密封件的设置导致壳体具有外凸部。但本申请中，申请人合理利用了拔模角产生的平面空间，使得拔模角在壳体的封装过程中产生了不同于拔模角常规作用的技术效果，赋予了拔模角新的功能作用，并将密封槽完美隐藏在壳体的密封面上。
2)本发明通过密封槽的折弯部改变了密封槽的形状，相比于常规的条状直槽，一方面延长了密封圈的路径长度，另一方面，密封圈设置在折弯部中后同样形成了折弯结构，可以更有效的阻止两者的相对移动。
3)本发明针对电堆模块壳体密封的问题，采用一种自限位防错的电堆壳体，实现电堆模块壳体密封，同时充分利用第二箱体和/或第二箱体外周因设置拔模角而产生的额外空间，设计出密封槽，使得拔模角同时具有便于脱模和辅助壳体封装的作用，密封槽不外凸，节省空间，确保燃料电池电堆模块密封可靠，有效提高燃料电池的体积功率密度，结构简单，装配方便，可维修性好。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种壳体，其特征在于，包括第一箱体、第二箱体、连接件以及用以密封所述第一箱体和所述第二箱体之间间隙的密封圈，所述第一箱体与所述第二箱体通过所述连接件连接，以使所述第一箱体和所述第二箱体合围成安装腔；其中：所述第一箱体和/或第二箱体包括连接的底部和侧壁，所述侧壁具有拔模角，所述侧壁的端面构成密封面，所述密封面位于所述拔模角所产生的平面上，且所述密封面上设置有用于安装所述密封圈的密封槽。
2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述密封槽环绕所述密封面的周向设置；所述密封槽包括连通的槽本体和至少2个折弯部，所述至少2个折弯部沿所述密封面的周向间隔设置。
3.如权利要求2所述的壳体，其特征在于，所述折弯部包括偏移段以及连接于所述偏移段两端的连接段。
4.如权利要求3所述的壳体，其特征在于，所述偏移段平行于与所在折弯部连通的槽本体，且所述偏移段相对于所述槽本体的偏移距离为5mm～10mm；所述连接段与所述槽本体之间的夹角为120°～150°，也就是说相对于周向偏移30°～60°。
5.如权利要求3所述的壳体，其特征在于，所述折弯部与所述槽本体圆弧过渡，圆弧过渡的圆角半径为7.0mm～12.5mm；所述偏移段与所述连接段圆弧过渡，圆弧过渡的圆角半径为7.0mm～12.5mm；所述偏移段的长度为8mm～85mm。
6.如权利要求2-5中任一项所述的壳体，其特征在于，所述偏移段靠近所述安装腔，所述槽本体远离所述安装腔。
7.如权利要求1-5中任一项所述的壳体，其特征在于，所述第二箱体的所述侧壁包括四个侧板，所述四个侧板的顶面构成所述密封面的四条边，所述密封面的每条边上均间隔设置有至少2个用于设置所述连接件的安装孔，且同一边上相邻的所述安装孔之间的间距为50mm～110mm。
8.如权利要求7所述的壳体，其特征在于，所述第二箱体的深度为250mm～450mm；所述拔模角为1°～5°。
9.如权利要求1-5中任一项所述的壳体，其特征在于，所述密封槽的总长度为2.4m～3.0m；所述密封槽的深度为4.5mm～5mm；所述密封槽的宽度为4.0mm～5.5mm；所述密封槽的底部倒圆角半径为0.1mm～0.3mm。
10.一种燃料电池，其特征在于，包括1个以上电堆以及权利要求1-9中任一项所述的壳体，所述1个以上电堆封装于所述壳体内。
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