CN116422775A - 一种辊压成形设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及辊压成形设备，包括：基架；开卷机；成形辊，辊压待辊压的金属基材；切边辊，位于成形辊的下游；落料辊，位于切边辊的下游；切边辊至少包括第一切割部和间隔设置的第三切割部，落料辊具有第二切割部，第一切割部用于在辊压之后的金属板上形成预设的腔口，第三切割部用于在辊压之后的金属板上形成预设的切痕，第二切割部用于切割切痕，以便将辊压之后的金属板切割成电极板和废料。该辊压成形设备不仅能够通过成形辊辊压出电极板上的凸起等结构特征，还能够通过切边辊切割出电极板上的腔口特征，并且能够通过切边辊和落料辊的配合，进一步将第二金属板切割为电极板和废料，能够实现电极板的连续生产，能够提高电极板的生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种辊压成形设备。
背景技术
氢能作为绿色能源具有良好的储能优势，能够应用于能源电池领域，即质子交换膜氢燃料电池。质子交换膜氢燃料电池由于具有较高的能量密度，具有良好的发展空间。在质子交换膜氢燃料电池中，电极板为主要构件，占据质子交换膜氢燃料电池的较高的成本。电极板主要包括金属极板及石墨极板，其中石墨极板由于加工工艺限制，无法快速大批量生产；而金属极板可加工性好、成本较低，具有良好的大批量快速生产优势。目前金属电极板生产可以通过辊压的方式实现，具体为通过成形辊辊压金属基材，从而在金属基材上形成电极板的结构特征。但是，该方式无法在电极板上形成所需的腔口，需要在辊压成形之后切割腔口，因此，无法实现电极板的连续生产，电极板的生产效率较低。
发明内容
本申请提供了一种辊压成形设备，用于将金属基材加工为电极板，所述辊压成形设备包括：
基架；
开卷机，用于将金属基材开卷；
成形辊，所述成形辊包括相对设置的第一成形辊和第二成形辊，所述第一成形辊和所述第二成形辊能够相对于所述基架转动，以辊压待辊压的金属基材；
切边辊，所述切边辊位于所述成形辊的下游；
落料辊，所述落料辊位于所述切边辊的下游；
其中，所述切边辊至少包括第一切割部和多个间隔设置的第三切割部，所述落料辊具有第二切割部，所述第一切割部用于在辊压之后的金属板上形成预设的腔口，所述第三切割部用于在辊压之后的金属板上形成预设的切痕，所述第二切割部用于切割所述切痕，以便将辊压之后的金属板切割成电极板和废料。
在一种可能的设计中，所述第三切割部位于所述第一切割部的外侧。
在一种可能的设计中，所述切边辊包括两排相对设置的所述第三切割部，且所述第三切割部沿所述切边辊的周向延伸；
所述切边辊还包括至少两排第四切割部，至少两排所述第四切割部相对设置，其中，同一排所述第四切割部连接两排所述第三切割部。
在一种可能的设计中，所述落料辊下方设置有收集部，所述收集部用于收集切割后的电极板。
在一种可能的设计中，所述辊压成形设备还包括位于所述落料辊下游的收卷辊，所述收卷辊用于收卷经所述落料辊切割后的废料。
在一种可能的设计中，所述第一成形辊远离所述第二成形辊的一端设置有与所述基架连接的第一支撑件，所述第一支撑件支撑所述第一成形辊，所述第二成形辊远离所述第一成形辊的一端设置有与所述基架连接的第二支撑件，所述第二支撑件支撑所述第二成形辊。
在一种可能的设计中，所述第一支撑件包括至少一个与所述基架转动连接的第一支撑辊，所述第一支撑辊与所述第一成形辊抵接，和/或，所述第二支撑件包括至少一个与所述基架转动连接的第二支撑辊，所述第二支撑辊与所述第二成形辊抵接。
在一种可能的设计中，所述第一支撑辊的直径小于所述第一成形辊的直径，所述第二支撑辊的直径小于所述第二成形辊的直径。
在一种可能的设计中，所述辊压成形设备还包括保形辊，所述保形辊位于所述成形辊与所述切边辊之间；
所述保形辊包括相对设置的第一保形辊和第二保形辊，所述第一保形辊和所述第二保形辊能够相对于所述基架转动，用于对辊压之后的金属板整形。
在一种可能的设计中，沿金属基材的传动方向，所述辊压成形设备包括至少两组所述保形辊，且相邻所述保形辊的高度不同。
在一种可能的设计中，所述保形辊的表面间隔设置有多个第一凸起部。
在一种可能的设计中，所述保形辊的表面和所述第一凸起部覆盖有橡胶层。
在一种可能的设计中，所述辊压成形设备还包括位于所述成形辊的上游的加热装置，所述加热装置用于加热待辊压的金属基材。
在一种可能的设计中，所述辊压成形设备还包括位于所述成形辊上游的放卷辊和张力辊，所述张力辊至少包括直径不同的第一辊和第二辊，且相邻所述第一辊和所述第二辊的高度不同。
本申请实施例中，该辊压成形设备不仅能够通过成形辊辊压出电极板上的凸起等结构特征，还能够通过切边辊切割出电极板上的腔口特征，并且能够通过切边辊和落料辊的配合，进一步将第二金属板切割为电极板和废料。因此，本实施例中的辊压成形设备能够实现电极板的连续生产，无需在成形之后人工切割腔口，从而能够提高电极板的生产效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请所提供辊压成形设备在一种具体实施例中的结构示意图；
图2为图1中成形辊的结构示意图；
图3为图1中保形辊的结构示意图；
图4为图1中切边辊的结构示意图；
图5为图1中落料辊的结构示意图；
图6为金属基材经成形辊辊压后的第一金属板的结构示意图；
图7为第一金属板经切边辊切边后的第二金属板的结构示意图；
图8为第二金属板经落料辊切割后的电极板的结构示意图；
图9为第二金属板经落料辊切割后的废料的结构示意图。
附图标记：
1-开卷机；
2-张力辊；
21-第一辊；
22-第二辊；
3-加热装置；
4-成形辊；
41-第一成形辊；
42-第二成形辊；
43-第一支撑件；
44-第二支撑件；
5-保形辊；
51-第一保形辊；
52-第二保形辊；
53-第一凸起部；
6-切边辊；
61-第一切割部；
62-第三切割部；
63-第四切割部；
7-落料辊；
71-第二切割部；
72-收集部；
8-收卷辊；
91-金属基材；
92-第一金属板；
921-腔口特征；
922-第二凸起部；
93-第二金属板；
931-腔口；
932-切痕；
933-切口；
94-废料；
95-单极板。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
本申请实施例提供一种辊压成形设备，用于将金属基材辊压为电极板，该金属基材可以为不锈钢、钛合金、铝合金等。
如图1所示，该辊压成形设备包括基架、开卷机1、成形辊4、切边辊6和落料辊7，开卷机1、成形辊4沿金属基材91的传动方向布置。其中，开卷机1用于将金属基材91开卷，成形辊4包括相对设置的第一成形辊41和第二成形辊42，第一成形辊41和第二成形辊42能够相对于基架转动，用于将金属基材91辊压为如图6所示的第一金属板92。
以上各实施例中，如图1所示，该辊压成形设备还包括切边辊6，切边辊6位于成形辊4的下游。金属基材91经成形辊4辊压成形后，形成如图6所示的第一金属板92。如图4所示，该切边辊6至少包括第一切割部61、第三切割部62和第四切割部63，第一切割部61用于在第一金属板92上形成预设的腔口931，该第三切割部62用于在第一金属板92上形成切痕932，第四切割部63用于在该第一金属板92上形成用于分隔相邻电极板95的切口，从而通过该切边辊6将第一金属板92加工为如图7所示的第二金属板93。
同时，如图1所示，切边辊6的下游设置有落料辊7，如图5所示，该落料辊7具有第二切割部71，该第二切割部71具体可以为切刀。当如图7所示的第二金属板93经过落料辊7时，落料辊7的第二切割部71用于切割第二金属板93的切痕932，由于该切痕932为断点式结构，从而能够便于在第二切割部71的作用下切断，从而将该第二金属板93切割为如图8所示的电极板95和如图9所示的废料94。
因此，本申请实施例中，该辊压成形设备不仅能够通过成形辊4辊压出电极板95上的凸起等结构特征，还能够通过切边辊6切割出电极板95上的腔口特征，并且能够通过切边辊6和落料辊7的配合，进一步将第二金属板93切割为电极板95和废料94。因此，本实施例中的辊压成形设备能够实现电极板95的连续生产，无需在成形之后人工切割腔口，从而能够提高电极板95的生产效率。
其中，如图4所示，该第一切割部61、第三切割部62和第四切割部63可以为切刀，且第一切割部61可以为与如图8所示的电极板95的腔口931相同的结构，且第一切割部61的数量可以根据电极板95的数量确定；该切边辊6包括两排第三切割部62和至少两排第四切割部63，且两排第三切割部62相对设置，并沿切边辊6的周向分布（即单排第三切割部62的长度可以为切边辊6的圆形截面的周长），至少两排第四切割部63相对设置，其中，同一排第四切割部63连接两排第三切割部62，从而使得两排第三切割部62和两排第四切割部63拼接围成与如图8所示的电极板95的外形相同的矩形结构。
另外，沿切边辊6的周向，可以分布有多组上述第一切割部61、第三切割部62和第四切割部63，从而使得切边辊6转动一周能够加工出多个第二金属板93。如图4所示的实施例中，该切边辊6沿周向包括四组第一切割部61、第三切割部62和第四切割部63，从而使得切边辊6转动一周能够在金属基材91上形成四个第二金属板93，如图7所示。
第一金属板92经过该切边辊6时，在第一切割部61的切割作用下形成如图7所示的多个腔口931，同时在第三切割部62的切割作用下形成如图7所示的切痕932，该切痕932可以为断点式结构，并在第四切割部63的切割作用下形成如图7所示的切口933，此时，该金属基材91上的多个第二金属板93的两个长边为切口933，两个短边及两个第二金属板93相邻的位置为断点式结构的切痕932，从而使得多个第二金属板93仅通过该切痕932连接为一体。
在一些实施例中，该落料辊7下方设置有收集部72，该收集部72用于收集切割后的电极板95。且该落料辊7的下游还设置有收卷辊8，收卷辊8用于收卷经落料辊7切割后的废料94。
以上各实施例中，如图1所示，该辊压成形设备还可以包括保形辊5，该保形辊5位于成形辊4与切边辊6之间，保形辊5包括相对设置的第一保形辊51和第二保形辊52，第一保形辊51和第二保形辊52能够相对于基架转动，用于对辊压之后的第一金属板92整形。如图1和图2所示，第一成形辊41远离第二成形辊42的一端设置有与基架连接的第一支撑件43，第一支撑件43支撑第一成形辊41，第二成形辊42远离第一成形辊41的一端设置有与基架连接的第二支撑件44，第二支撑件44支撑第二成形辊42。
本实施例中，通过第一支撑件43支撑第一成形辊41、第二支撑件44支撑第二成形辊42，能够提高第一成形辊41和第二成形辊42在辊压金属基材91过程中的稳定性，降低第一成形辊41和第二成形辊42发生偏移的风险，从而降低金属基材91因两个成形辊4发生偏移而导致的弯曲变形，提高辊压之后的第一金属板92的平整性。同时，通过在成形辊4的下游设置保形辊5，使得该保形辊5能够对辊压之后的第一金属板92进行整形和保形，从而消除辊压之后的第一金属板92的残余应力，进一步提高辊压之后的第一金属板92的平整性，进而提高经过该辊压成形设备成形之后的电极板95（如图8所示）的平整性，提高质子交换膜氢燃料电池的效率。
其中，第一成形辊41和第二成形辊42相互啮合，且二者的结构根据如图8所示的电极板95的结构设置，使得金属基材91通过第一成形辊41和第二成形辊42之间时，在金属基材91上形成腔口特征921和第二凸起部922，因此，金属基材91经过成形辊4辊压之后形成如图6所示的第一金属板92。在实际工况中，可以根据腔口特征921和第二凸起部922的高度和宽度以及金属基材91的厚度设置相互啮合的第一成形辊41和第二成形辊42的具体结构。本申请对第一成形辊41和第二成形辊42的具体结构不作限定。
在一种具体实施例中，如图2所示，第一支撑件43包括至少一个与基架转动连接的第一支撑辊，第一支撑辊与第一成形辊41抵接，和/或，第二支撑件44包括至少一个与基架转动连接的第二支撑辊，第二支撑辊与第二成形辊42抵接。第一成形辊41转动的过程中，第一支撑辊能够在第一成形辊41的驱动下转动，第二成形辊42转动的过程中，第二支撑辊能够在第二成形辊42的驱动下转动，从而减小第一成形辊41与第一支撑件43之间、第二成形辊42与第二支撑件44之间的磨损，提高辊压成型设备的使用寿命，并降低两个成形辊4因为磨损而导致的辊压精度下降。
其中，如图2所示，第一支撑辊的直径小于第一成形辊41的直径，和/或，第二支撑辊的直径小于第二成形辊42的直径，且该第一支撑件43可以包括一个以上的第一支撑辊，第二支撑件44可以包括一个以上的第二支撑辊，从而增大第一支撑件43与第一成形辊41之间的接触面积、第二支撑件44与第二成形辊42之间的接触面积，进而提高第一支撑件43对第一成形辊41、第二支撑件44对第二成形辊42的支撑可靠性，进一步降低辊压过程中第一金属板92的弯曲变形。
另外，如图1所示，沿金属基材91的传动方向，辊压成形设备包括至少两组保形辊5，且相邻保形辊5的高度不同，从而通过多组保形辊5进一步降低辊压后第一金属板92的弯曲变形，且相邻保形辊5高度不同时，除了能够对第一金属板92整形之外，还能够起到张紧的作用。
具体地，如图3所示，该保形辊5的表面间隔设置有多个第一凸起部53，该第一凸起部53用于与辊压后的第一金属板92接触，从而消除第一金属板92的残余应力，进一步降低第一金属板92变形的风险。
其中，第一凸起部53可以均匀分布于该保形辊5表面，从而提高保形辊5对第一金属板92的作用力的均匀性，从而使得第一金属板92的各处均在保形辊5的作用下消除残余应力。
更具体地，保形辊5的表面和第一凸起部53覆盖有橡胶层，即该保形辊5通过橡胶层与第一金属板92接触，从而能够降低第一金属板92在经过保形辊5时被压坏的风险，提高第一金属板92的可靠性。
以上各实施例中，如图1所示，该辊压成形设备还包括位于成形辊4的上游的加热装置3，加热装置3用于加热待成形的金属基材91，提升金属基材91的可塑性，降低经成形辊4辊压过程中金属基材91破裂的风险。
其中，该加热装置3可以包括具有一定长度的空心电磁加热器。
另外，如图1所示，该辊压成形设备还包括位于成形辊4上游的放卷机1和张力辊2，该张力辊2位于开卷机1与加热装置3之间。待成形的金属基材91储存在开卷机1中，由张力辊2拉伸引出，并由张力辊2施加一定的预应力，从而提升金属基材91在成形过程中的稳定性。其中，张力辊2包括至少两个直径不同的第一辊21和第二辊22，且相邻的第一辊21和第二辊22的高度不同，从而通过第一辊21和第二辊22张紧待成形的金属基材91。
本申请实施例中，如图1所示，该辊压成形设备工作时，金属基材91经开卷机1开卷后经过张力辊2，在该张力辊2的作用下，提高金属基材91的张力，之后经过加热装置3，在加热装置3的加热作用下，提高金属基材91的塑性，使得该金属基材91在成形辊4辊压成形成如图6所示的第一金属板92时破裂的风险较低，同时两个成形辊4通过支撑件支撑，从而降低辊压成形过程中金属基材91的弯曲变形。第一金属板92经过保形辊5整形，从而消除辊压之后的第一金属板92的残余应力，第一金属板92经过切边辊6时，在切边辊6的切割作用下形成如图7所示的第二金属板93，该第二金属板93经过落料辊7时，在落料辊7的切割作用下，将金属基材91切割为多个分离的电极板95和废料94，成形完成的电极板95下落至落料辊7底部的收集部72内，废料94在收卷辊8的作用下收卷，完成电极板95的成形。
如上所述，本申请实施例中的辊压成形设备能够实现电极板95的连续成形，即该辊压成形设备能够完成金属基材91的辊压成形、校平、裁切、落料及废料处理，实现一条生产线的多个工序的连续加工，从而提高电极板95的成形效率。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种辊压成形设备，用于将金属基材加工为电极板，其特征在于，所述辊压成形设备包括：
基架；
开卷机，用于将金属基材开卷；
成形辊，所述成形辊包括相对设置的第一成形辊和第二成形辊，所述第一成形辊和所述第二成形辊能够相对于所述基架转动，以辊压待辊压的金属基材；
切边辊，所述切边辊位于所述成形辊的下游；
落料辊，所述落料辊位于所述切边辊的下游；
其中，所述切边辊至少包括第一切割部和多个间隔设置的第三切割部，所述落料辊具有第二切割部，所述第一切割部用于在辊压之后的金属板上形成预设的腔口，所述第三切割部用于在辊压之后的金属板上形成预设的切痕，所述第二切割部用于切割所述切痕，以便将辊压之后的金属板切割成电极板和废料。
2.根据权利要求1所述的辊压成形设备，其特征在于，所述第三切割部位于所述第一切割部的外侧。
3.根据权利要求2所述的辊压成形设备，其特征在于，所述切边辊包括两排相对设置的所述第三切割部，且所述第三切割部沿所述切边辊的周向延伸；
所述切边辊还包括至少两排第四切割部，至少两排所述第四切割部相对设置，其中，同一排所述第四切割部连接两排所述第三切割部。
4.根据权利要求1所述的辊压成形设备，其特征在于，所述落料辊下方设置有收集部，所述收集部用于收集切割后的电极板。
5.根据权利要求1所述的辊压成形设备，其特征在于，所述辊压成形设备还包括位于所述落料辊下游的收卷辊，所述收卷辊用于收卷经所述落料辊切割后的废料。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的辊压成形设备，其特征在于，所述第一成形辊远离所述第二成形辊的一端设置有与所述基架连接的第一支撑件，所述第一支撑件支撑所述第一成形辊，所述第二成形辊远离所述第一成形辊的一端设置有与所述基架连接的第二支撑件，所述第二支撑件支撑所述第二成形辊。
7.根据权利要求6所述的辊压成形设备，其特征在于，所述第一支撑件包括至少一个与所述基架转动连接的第一支撑辊，所述第一支撑辊与所述第一成形辊抵接，和/或，所述第二支撑件包括至少一个与所述基架转动连接的第二支撑辊，所述第二支撑辊与所述第二成形辊抵接。
8.根据权利要求7所述的辊压成形设备，其特征在于，所述第一支撑辊的直径小于所述第一成形辊的直径，所述第二支撑辊的直径小于所述第二成形辊的直径。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的辊压成形设备，其特征在于，所述辊压成形设备还包括保形辊，所述保形辊位于所述成形辊与所述切边辊之间；
所述保形辊包括相对设置的第一保形辊和第二保形辊，所述第一保形辊和所述第二保形辊能够相对于所述基架转动，用于对辊压之后的金属板整形。
10.根据权利要求9所述的辊压成形设备，其特征在于，沿金属基材的传动方向，所述辊压成形设备包括至少两组所述保形辊，且相邻所述保形辊的高度不同。
11.根据权利要求9所述的辊压成形设备，其特征在于，所述保形辊的表面间隔设置有多个第一凸起部。
12.根据权利要求11所述的辊压成形设备，其特征在于，所述保形辊的表面和所述第一凸起部覆盖有橡胶层。
13.根据权利要求1-5中任一项所述的辊压成形设备，其特征在于，所述辊压成形设备还包括位于所述成形辊的上游的加热装置，所述加热装置用于加热待辊压的金属基材。
14.根据权利要求1-5中任一项所述的辊压成形设备，其特征在于，所述辊压成形设备还包括位于所述成形辊上游的放卷辊和张力辊，所述张力辊至少包括直径不同的第一辊和第二辊，且相邻所述第一辊和所述第二辊的高度不同。
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