CN115911485A - 一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置。倾斜底板的上表面对称设置有两个T型轨道，每个T型轨道的三端分别设有一个定位调整单元，支撑平台位于定位调整单元上方且支撑平台的四个角分别通过支柱与倾斜底板固定连接，燃料电池堆放置在支撑平台上，定位杆位于支撑平台的周围且与定位调整单元固定连接，倾斜底板中做切角处理的两个对角分别通过转轴支架和倾角调节组件分别与固定底板中的两个对角可活动地连接。本发明提高了燃料电池堆组装时的定位精度，能够适用于多种尺寸的燃料电池堆，方便组装的定位与保证电堆组装的一致性。

Description

一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置

技术领域

本发明属于可再生能源领域的燃料电池堆组装夹具装置，尤其是涉及了一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置。

背景技术

在过去的数十年间，以传统的化石能源为代表的不可再生能源被过度开发与使用，不仅带来了能源枯竭的危机，还造成了严重的环境污染与气候变化。因此，人们不断寻找和开发绿色清洁、可再生的新型能源。在当前的新能源中，氢能具有热值高、无污染、可再生等突出优势，是化石燃料的理想替代能源。

氢燃料电池是氢能利用的主要方式之一，它是一种将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，不受卡诺循环的限制，不仅具有一般燃料电池能量转化效率高、环境友好的优点，还具有工作温度低和启停响应快等优点。目前氢燃料电池正在往大功率的方向发展，大功率燃料电池堆由数量庞大的电池组件组装而成，组装过程中组件的定位精度直接影响着电池的性能、寿命与安全性。燃料电池堆的组装可大致分为堆叠、压堆、紧固三个步骤，在组件堆叠过程中，组件往往难以紧靠定位杆而导致上下组件之间的错位。由于组件之间的摩擦力很大，且部分组件为柔性，因此组件一旦堆叠就难以靠侧向力来调整位置。中国发明专利(申请号：CN202110244029.4)公开了一种燃料电池组装用固定装置，包括压紧机构、移动机构和固定机构，能够适用于多种不同的尺寸的燃料电池组装加工，且方便实现自动化组装。中国发明专利(申请号：CN202111020866.5)公开了一种氢燃料电池装堆夹具及其使用方法和用途，包括基板以及可拆卸的固定于基板表面的至少两个定位组件，夹具结构简单，易于加工，可适用于不同规格尺寸的电池堆端板和双极板的全过程定位。

然而目前已公开的燃料电池堆组装夹具的结构，没有很好地解决堆叠时的准确定位问题，仍然存在组件错位的可能性。现有技术中缺少一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具，以实现多种尺寸电堆的倾斜堆叠，解决组装中组件的定位问题，提高电堆的性能、寿命与安全性。

发明内容

为了解决背景技术中氢燃料电池堆组装过程中组件堆叠定位精度不足的问题，本发明提供了一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置，达到优化反应器结构，提高反应器的紧凑性与功率密度，提高反应器密封性的目的

本发明技术方案如下：

装置包括倾斜机构、工字型的支撑平台、支柱、T型轨道、定位调整单元和定位杆；倾斜机构的上表面对称设置有两个T型轨道，每个T型轨道的三端分别设有一个定位调整单元，支撑平台位于定位调整单元上方且支撑平台的四个角分别通过支柱与倾斜机构固定连接，燃料电池堆放置在支撑平台上，定位杆位于支撑平台的周围且与定位调整单元固定连接。

所述的倾斜机构包括转轴支架、矩形的固定底板、倾斜底板和倾角调节组件；所述的倾斜底板为在两个对角上做切角处理的矩形板，倾斜底板中做切角处理的一个对角通过转轴支架与固定底板中的一个对角可转动地连接，倾斜底板中做切角处理的另一个对角通过倾角调节组件与固定底板中的另一个对角可上下活动地连接；

所述的倾角调节组件包括下转轴支架、下转轴、上转轴支架、调节螺杆和上转轴；下转轴支架和上转轴支架分别固定安装在固定底板中的一个对角上和倾斜底板中做切角处理的一个对角上，下转轴和上转轴分别可滚动地安装在下转轴支架和上转轴支架上，上转轴的中部开设有螺纹通孔，下转轴的中部开设有光滑的盲孔，调节螺杆的下端穿设过上转轴的螺纹通孔后进入到下转轴的盲孔中且与下转轴固定连接，调节螺杆的中部通过螺纹与上转轴连接。

所述的定位调整单元包括两个滑块、转轴支承、转轴盖、定位杆、T型支架、调整螺栓和螺栓底座；两个滑块均固定安装在T型轨道的一端，靠近T型轨道端部的一个滑块固定安装有螺栓底座，远离T型轨道端部的另一个滑块从下往上依次固定安装有转轴支承和转轴盖，转轴支承和转轴盖连接位置处在靠近螺栓底座的一侧开设有方形槽，T型支架的一端穿设过方形槽后分别与转轴支承和转轴盖可旋转地活动连接，T型支架的另一端通过调整螺栓与螺栓底座可上下移动地活动连接，定位杆固定连接在T型支架的中部。

所述的支撑平台包括平台板和支撑梁；平台板和支撑梁均位于定位调整单元的上方，平台板沿着倾斜底板的长边方向布设，燃料电池堆放置在平台板上，四个支撑梁分别与平台板的四个角固定连接以形成工字型的支撑平台，各个支柱分别位于T型轨道的开口位置处且各个支柱呈矩形对称布置在倾斜底板的上表面，各个支撑梁通过支柱螺栓与支柱固定连接。

所述的每个T型轨道包括两根导轨，一根导轨放置在倾斜底板的中部且沿着倾斜底板的短边设置，另一根导轨放置在倾斜底板的外周且沿着倾斜底板的长边设置，滑块固定安装在导轨上。

本发明的有益效果是：

1)本发明提高了燃料电池组装时的定位精度。本发明采用夹具可倾斜的设计，在组件堆叠过程中使电堆处于倾斜状态，保证组件在重力的作用下紧贴三根定位杆，实现三点定位，而定位杆有倾角调整机构，保证了三根定位杆在三个自由度上的准确约束，从而达到更高的组装定位精度。

2)本发明可适应不同的电堆尺寸与紧固方法，且易于根据不同电堆，调整定位杆的位置、更换电堆支撑平台。本发明能够适用于多种尺寸的燃料电池堆，方便组装的定位与保证电堆组装的一致性。

3)本发明方便了电堆的组装。夹具倾斜与竖直状态的切换仅靠旋转螺杆就可完成。由于堆叠时夹具倾斜，未参与定位的三根杆都可拆卸下来，以便组件从侧上方放置，方便了组装的操作。

附图说明

图1是本发明的左右二等角轴测图。

图2是本发明电堆支座的左右二等角轴测图。

图3是本发明定位机构的左右二等角轴俯视图。

图4是本发明夹具倾斜机构的左右二等角轴俯视图。

图5是本发明进行电堆倾斜组装的示意图。

图中：1、倾斜机构；2、转轴支架；3、固定底板；4、倾斜底板；5、倾角调节组件；6、电堆支座；7、支撑平台；8、支柱；9、定位模块；10、定位杆调整单元；11、导轨；12、滑块；13、转轴支承；14、转轴盖；15、定位杆；16、T型支架；17、调整螺栓；18、螺栓底座；19、下转轴支架；20、下转轴；21、上转轴支架；22、调节螺杆；23、上转轴；24、支柱螺栓；25、平台板；26、支撑梁。

具体实施方式44

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，装置包括倾斜机构 1、工字型的支撑平台 7、支柱8、T型轨道、定位调整单元10和定位杆15；倾斜机构1的上表面对称设置有两个T型轨道，每个T型轨道的三端分别设有一个定位调整单元10，支撑平台7位于定位调整单元10上方且支撑平台7的四个角分别通过支柱8与倾斜机构1固定连接，通用燃料电池堆放置在支撑平台7上，定位杆15位于支撑平台7的周围且与定位调整单元10固定连接。

倾斜机构1包括转轴支架 2、矩形的固定底板 3、倾斜底板4和倾角调节组件5；倾斜底板4为在两个对角上做切角处理的矩形板，倾斜底板4中做切角处理的一个对角通过转轴支架2与固定底板3中的一个对角可转动地连接，倾斜底板4中做切角处理的另一个对角通过倾角调节组件5与固定底板3中的另一个对角可上下活动地连接，转轴支架2中的转轴设有轴肩，防止两块底板3、4沿着转轴支架2的轴向运动；

如图3所示，倾角调节组件5包括下转轴支架 19、下转轴 20、上转轴支架21、调节螺杆22和上转轴23；下转轴支架19和上转轴支架21分别固定安装在固定底板3中的一个对角上和倾斜底板4中做切角处理的一个对角上，倾斜底板4未被顶起时，下转轴支架19位于上转轴支架21的正下方，下转轴20和上转轴23分别可滚动地安装在下转轴支架19和上转轴支架21上，上转轴23的中部开设有螺纹通孔，下转轴20的中部开设有光滑的盲孔，调节螺杆22的下端穿设过上转轴23的螺纹通孔后进入到下转轴20的盲孔中且与下转轴20固定连接，调节螺杆22的中部通过螺纹与上转轴23连接，上转轴23与下转轴20都设有轴肩，防止倾斜底板4和固定底板3错位导致调节螺杆22受剪切力，转动调节螺杆22可控制倾斜底板4的倾斜角度。

如图2所示，定位调整单元10包括两个滑块 12、转轴支承 13、转轴盖14、定位杆15、T型支架16、调整螺栓17和螺栓底座18；两个滑块12均固定安装在T型轨道的一端，靠近T型轨道端部的一个滑块12固定安装有螺栓底座18，远离T型轨道端部的另一个滑块12从下往上依次固定安装有转轴支承13和转轴盖14，转轴支承13和转轴盖14连接位置处在靠近螺栓底座18的一侧开设有方形槽，T型支架16的一端穿设过方形槽后分别与转轴支承13和转轴盖14可旋转地活动连接，T型支架16的另一端通过调整螺栓17与螺栓底座18可上下移动地活动连接，螺栓底座18中部开设有竖直向上的螺纹孔，调整螺栓17安装在螺纹孔内并与T型支架16相接触，通过改变调整螺栓17的伸出高度可改变T型支架16的转动角度，定位杆15固定连接在T型支架16的中部，T型支架16的中部设有螺纹杆，定位杆15底部有与T型支架16的螺纹杆相匹配的螺纹孔，定位杆15和T型支架16通过螺纹连接固定方便进行拆装。

如图4所示，支撑平台7包括平台板25和支撑梁26；平台板25和支撑梁26均位于定位调整单元10的上方，平台板25沿着倾斜底板4的长边方向布设，燃料电池堆放置在平台板25上，平台板25的上表面开设多道槽以方便钢带从电堆下方穿过从而绑扎固定燃料电池堆，四个支撑梁26分别与平台板25的四个角固定连接以形成工字型的支撑平台7，各个支柱8分别位于T型轨道的开口位置处且各个支柱8呈矩形对称布置在倾斜底板4的上表面，各个支撑梁26通过支柱螺栓24与支柱8固定连接。

每个T型轨道包括两根导轨11，一根导轨11放置在倾斜底板4的中部且沿着倾斜底板4的短边设置，另一根导轨11放置在倾斜底板4的外周且沿着倾斜底板4的长边设置，T型轨道中的两根导轨11垂直，滑块12固定安装在导轨11上，滑块12可在导轨11的任意位置拆卸和安装。

支撑平台7和支柱8组成电堆支座6，定位调整单元10、定位杆15和T型轨道组成定位模块9，倾斜机构1可将电堆支座6与定位模块9倾斜一定角度，装置倾斜时燃料电池堆能紧靠两侧，在装置倾斜的情况下进行燃料电池堆组装时，燃料电池堆的侧边在重力作用下紧贴倾斜一侧的三根定位杆15，形成三点定位，另外三根定位杆15可在倾斜时拆卸，以方便燃料电池堆的放置和精准定位。燃料电池堆堆叠完成后，可将拆卸下来的定位杆15重新安装，并让滑块12沿着导轨11移动、抵住燃料电池堆，以固定燃料电池堆位置，最后旋转倾斜底板4调整转动调节螺杆22将装置放平。

具体实施中，四个支柱8所围成的矩形，其长度在350mm到450mm之间，宽度在150mm到250mm之间。两根平行的导轨11的轴线距离在200mm到300mm之间，长度大于300mm，另外两根共线的导轨11最小距离小于300mm，长度大于150mm。倾斜底板4与固定底板3之间的最大角度大于15度。T型支架16的长度在100mm到150mm之间。

如图5所示，在准备堆叠燃料电池堆的组件时，根据燃料电池堆尺寸调整好靠近转轴支架2两侧的三个倾角调节组件5在导轨11的位置，并锁紧滑块12以固定。转动调整螺栓17以调节倾角调节组件5中的三根定位杆15的倾角，保证定位杆15处于竖直状态。拆除远离转轴支架2两侧的三根定位杆15，转动调节螺杆22使倾斜底板4抬起。在装置倾斜的情况下进行燃料电池堆的堆叠时，可在侧上方放置燃料电池堆，燃料电池堆侧边在重力作用下紧贴三根定位杆15，形成三点定位。燃料电池堆堆叠完成后，将拆卸下来的三根定位杆15重新安装，并让滑块12沿着导轨11移动，使定位杆15抵住燃料电池堆的侧边，而后锁紧对应的滑块12，转动调整螺栓17使定位杆15夹紧燃料电池堆。接着旋转底板调节螺杆22将装置放平，使用压机对燃料电池堆进行压装。压装完毕后继续进行燃料电池堆的紧固。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，即依本发明保护范围及说明书内容所作的等效的变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置，其特征在于：

包括倾斜机构(1)、工字型的支撑平台(7)、支柱(8)、T型轨道、定位调整单元(10)和定位杆(15)；倾斜机构(1)的上表面对称设置有两个T型轨道，每个T型轨道的三端分别设有一个定位调整单元(10)，支撑平台(7)位于定位调整单元(10)上方且支撑平台(7)的四个角分别通过支柱(8)与倾斜机构(1)固定连接，燃料电池堆放置在支撑平台(7)上，定位杆(15)位于支撑平台(7)的周围且与定位调整单元(10)固定连接。

2.根据权利1所述的一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置，其特征在于：

所述的倾斜机构(1)包括转轴支架(2)、矩形的固定底板(3)、倾斜底板(4)和倾角调节组件(5)；所述的倾斜底板(4)为在两个对角上做切角处理的矩形板，倾斜底板(4)中做切角处理的一个对角通过转轴支架(2)与固定底板(3)中的一个对角可转动地连接，倾斜底板(4)中做切角处理的另一个对角通过倾角调节组件(5)与固定底板(3)中的另一个对角可上下活动地连接；

所述的倾角调节组件(5)包括下转轴支架(19)、下转轴(20)、上转轴支架(21)、调节螺杆(22)和上转轴(23)；下转轴支架(19)和上转轴支架(21)分别固定安装在固定底板(3)中的一个对角上和倾斜底板(4)中做切角处理的一个对角上，下转轴(20)和上转轴(23)分别可滚动地安装在下转轴支架(19)和上转轴支架(21)上，上转轴(23)的中部开设有螺纹通孔，下转轴(20)的中部开设有光滑的盲孔，调节螺杆(22)的下端穿设过上转轴(23)的螺纹通孔后进入到下转轴(20)的盲孔中且与下转轴(20)固定连接，调节螺杆(22)的中部通过螺纹与上转轴(23)连接。

3.根据权利1所述的一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置，其特征在于：

所述的定位调整单元(10)包括两个滑块(12)、转轴支承(13)、转轴盖(14)、定位杆(15)、T型支架(16)、调整螺栓(17)和螺栓底座(18)；两个滑块(12)均固定安装在T型轨道的一端，靠近T型轨道端部的一个滑块(12)固定安装有螺栓底座(18)，远离T型轨道端部的另一个滑块(12)从下往上依次固定安装有转轴支承(13)和转轴盖(14)，转轴支承(13)和转轴盖(14)连接位置处在靠近螺栓底座(18)的一侧开设有方形槽，T型支架(16)的一端穿设过方形槽后分别与转轴支承(13)和转轴盖(14)可旋转地活动连接，T型支架(16)的另一端通过调整螺栓(17)与螺栓底座(18)可上下移动地活动连接，定位杆(15)固定连接在T型支架(16)的中部。

4.根据权利1所述的一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置，其特征在于：

所述的支撑平台(7)包括平台板(25)和支撑梁(26)；平台板(25)和支撑梁(26)均位于定位调整单元(10)的上方，平台板(25)沿着倾斜底板(4)的长边方向布设，燃料电池堆放置在平台板(25)上，四个支撑梁(26)分别与平台板(25)的四个角固定连接以形成工字型的支撑平台(7)，各个支柱(8)分别位于T型轨道的开口位置处且各个支柱(8)呈矩形对称布置在倾斜底板(4)的上表面，各个支撑梁(26)通过支柱螺栓(24)与支柱(8)固定连接。

5.根据权利1所述的一种可倾斜的通用燃料电池堆组装夹具装置，其特征在于：

所述的每个T型轨道包括两根导轨(11)，一根导轨(11)放置在倾斜底板(4)的中部且沿着倾斜底板(4)的短边设置，另一根导轨(11)放置在倾斜底板(4)的外周且沿着倾斜底板(4)的长边设置，滑块(12)固定安装在导轨(11)上。

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