CN116973038B - 一种燃料电池系统的零部件用测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池领域，具体提供了一种燃料电池系统的零部件用测试装置，包括测试槽，其内存储有液体，测试槽内设置有密封件，密封件内填充有流体；压力施加器，压力施加器设置在测试槽内且位于密封件边缘；压力施加器上设置有施压头，本发明中可通过施压头、辅压头以及压力施加器模拟密封件表面不同位置受压后的密封性能，具体的，先将密封件放置在测试槽内并浸没在液体中，之后，直接驱使压力施加器带着施压头滑动至密封件表面某一位置，然后，再通过压力施加器对施压头与辅压头施加推力，此时施压头与辅压头两者同时或两者中其中一个对该位置施压，然后通过观察液体中是否有气泡产生便可知晓该位置可承受多大压力。

Description

一种燃料电池系统的零部件用测试装置

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池系统的零部件用测试装置。

背景技术

燃料电池具有环境友好性、能量转换率高、无噪声、响应快速等优点，是新能源发电系统的重点发展项目。在燃料电池开发工程中，需要在开发前期对整个燃料电池系统的功能和性能进行测试，或是针对某个零部件对燃料电池在工作环境下的特性进行研究。

例如，申请号为CN202020384798.5的专利文献，其公开了一种燃料电池密封件性能测试装置，其包括测试箱，所述测试箱内盛有测试溶液；样件板，所述样件板浸泡于所述测试溶液中，所述样件板被配置为固定密封件；温度调节组件，所述温度调节组件用于调节所述测试溶液的温度；压力调节组件，所述压力调节组件用于调节所述测试箱内的压力，且其提供的燃料电池密封件性能测试装置中，测试溶液模拟燃料电池的内部环境，固定有密封件的样件板直接浸入到测试溶液中，而非制成单电池，更接近密封件的实际工作状态，且周期短，费用低，温度调节组件和压力调节组件分别调节测试溶液的温度和压力，更能模拟出接近密封件实际工作环境中的温度和压力变化，测试更准确，更全面。

上述专利便公开了针对密封件这一零部件所用的测试装置，虽然该测试装置能够模拟出接近密封件实际工作环境中的温度和压力变化，但是其在实操过程中却存在局限性，因为密封件在工作过程中不仅会受到内部的压力，同时外界也容易存在震动冲击，导致密封件的边缘出现凹陷或泄露现象，例如有的燃料电池需要接入导气管，而这就导致导入管处相较于密封件其他区域更易受到冲击从而出现弯折或断裂现象，使得电池堆的使用受到影响。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池系统的零部件用测试装置，旨在解决如何评价密封件在边缘受到外界冲击时的耐久性的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种燃料电池系统的零部件用测试装置，包括测试槽，其内存储有液体，所述测试槽内设置有用于被检测的密封件，所述密封件内填充有流体；压力施加器，所述压力施加器设置在测试槽内且位于密封件边缘；所述压力施加器上设置有施压头，所述压力施加器能够带着施压头沿着密封件表面滑动至任意位置；

所述施压头上设有细长的辅压头，当压力施加器带着施压头滑动至密封件表面某一位置时，所述施压头与辅压头两者同时或两者中其中一个对该位置施压。

作为优选，还包括检测箱，所述测试槽活动连接在检测箱内，所述检测箱的表面设有引导方孔；

所述施压头的轴心处设有贯穿孔；

所述压力施加器包括活动连接在引导方孔内的压头施力管，所述压头施力管内设有辅头施力管，所述压头施力管靠近密封件的一端设有活塞柱，所述施压头滑动连接在活塞柱内，所述辅头施力管靠近密封件的一端设有充气柱，所述充气柱的轴心线与活塞柱的轴心线重合，所述辅压头一端位于充气柱内，另一端活动连接在贯穿孔内。

作为优选，所述活塞柱与压头施力管靠近密封件的一端呈设定角度，活塞柱能够朝密封件施加不同角度的压力。

作为优选，所述压头施力管的侧壁设有螺纹段，且所述压头施力管的侧壁套接有与螺纹段螺合匹配的螺纹套，所述螺纹套的外侧套接有限制块，所述限制块设置在检测箱表面；所述检测箱的表面开设有对限制块限位的滑限槽。

作为优选，所述施压头包括滑动连接在活塞柱内的施压管柱，所述施压管柱靠近密封件的一端设置有抵接块，所述施压管柱另一端设有防脱出块；

所述防脱出块的直径与活塞柱内径相等，且施压管柱在活塞柱内滑动至某一位置时，所述防脱出块通过抵接在活塞柱靠近密封件一端内壁以对施压管柱进行限位。

作为优选，所述抵接块呈圆盘状、长条状或圆柱状。

作为优选，所述施压头还包括滑动连接在活塞柱内的施压管柱，所述施压管柱靠近密封件的一端设置有阻挡块，所述阻挡块远离密封件的一侧设有下压块，所述下压块与施压管柱外侧壁活动连接，所述施压管柱另一端设有防脱出块；

所述下压块上设有压力段和进阶压段，所述压力段和进阶压段组合形成环形，所述下压块靠近阻挡块的一端表面与阻挡块靠近密封件的一侧表面齐平；

所述进阶压段的最大高度大于压力段的最大高度。

作为优选，所述贯穿孔的内径与辅压头的内径相等，且所述贯穿孔的内壁设有吸持件，所述辅压头靠近密封件的一端设有弧面槽，当施压头在活塞柱内滑动最大行程时，所述辅压头始终处于充气柱内。

作为优选，所述测试槽的底部设有支撑板，所述支撑板靠近密封件的一侧设有与密封件固定连接的减震板，所述支撑板与减震板之间安装有弹性件。

本发明的有益效果是，本发明中可通过施压头、辅压头以及压力施加器模拟密封件表面不同位置受压后的密封性能，具体地，先将密封件放置在测试槽内并浸没在液体中，之后，直接驱使压力施加器带着施压头滑动至密封件表面某一位置，然后，再通过压力施加器对施压头与辅压头施加推力，此时施压头与辅压头两者同时或两者中其中一个对该位置施压，然后通过观察液体中是否有气泡产生便可知晓该位置可承受多大压力，如此便完成了一次密封性能的模拟测试操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明中的检测箱结构示意图；

图3是本发明中的压力施加器结构示意图；

图4是本发明中的压头施力管结构示意图；

图5是本发明中的螺纹套结构示意图；

图6是本发明中的压头施力管纵截面结构示意图；

图7是本发明中的进阶压段结构示意图；

图8是本发明中的下压块结构示意图；

图9是本发明中的弧面槽结构示意图。

附图标记：1、测试槽；2、压力施加器；3、施压头；4、辅压头；5、检测箱；6、引导方孔；7、贯穿孔；8、压头施力管；9、辅头施力管；10、活塞柱；11、充气柱；12、螺纹段；13、螺纹套；14、限制块；15、滑限槽；16、施压管柱；17、抵接块；18、防脱出块；19、阻挡块；20、下压块；21、压力段；22、进阶压段；23、吸持件；24、弧面槽；25、支撑板；26、减震板；27、弹性件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图9所示，本发明提供了一种燃料电池系统的零部件用测试装置的实施例。

具体地，所述燃料电池系统的零部件用测试装置，包括测试槽1和压力施加器2，测试槽1，其内存储有液体，测试槽1内设置有用于被检测的密封件，密封件内填充有流体（该流体可选择添加有颜色的惰性气体，当密封件泄漏时，气体在液体中排出时可以直观地了解泄漏情况）；压力施加器2，压力施加器2设置在测试槽1内且位于密封件边缘；压力施加器2上设置有施压头3，压力施加器2能够带着施压头3沿着密封件表面滑动至任意位置；施压头3上设有细长的辅压头4，当压力施加器2带着施压头3滑动至密封件表面某一位置时，施压头3与辅压头4两者同时或两者中其中一个对该位置施压。

本发明中可通过施压头3、辅压头4以及压力施加器2模拟密封件表面不同位置受压后的密封性能，具体地，先将密封件放置在测试槽1内并浸没在液体中，之后，直接驱使压力施加器2带着施压头3滑动至密封件表面某一位置，然后，再通过压力施加器2对施压头3与辅压头4施加推力，此时施压头3与辅压头4会同时或两者中其中一个对该位置施压，然后通过观察液体中是否有气泡产生便可知晓该位置可承受多大压力，如此便完成了一次密封性能的模拟测试操作。

可参照图5，密封件主要包括盖板和主体，一般密封件出现泄露现象时，大多是盖板和主体的连接处，故而模拟测试可主要针对该区域进行模拟。

为了满足施压头3与辅压头4两者同时或两者中其中一个对密封件表面某位置施压的目的，所述测试装置还包括检测箱5，测试槽1活动连接在检测箱5内，检测箱5的表面设有引导方孔6；施压头3的轴心处设有贯穿孔7；压力施加器2包括活动连接在引导方孔6内的压头施力管8，压头施力管8内设有辅头施力管9，压头施力管8靠近密封件的一端设有活塞柱10，施压头3滑动连接在活塞柱10内，辅头施力管9靠近密封件的一端设有充气柱11，充气柱11的轴心线与活塞柱10的轴心线重合，辅压头4一端位于充气柱11内，另一端活动连接在贯穿孔7内。

为了实现调节压力施加器2的位置使压力施加器2沿着密封件四周移动的目的，故而，直接推动压力施加器2沿着引导方孔6滑动即可，由于引导方孔6沿着密封件的外形设置，故而压力施加器2便能够沿着密封件的四周运动，同时在沿着密封件四周运动时，可直接通过外界充放气装置（充放气装置为现有技术故而不做过多赘述），直接朝压头施力管8或辅头施力管9充气即可（气体进入压头施力管8后，由于辅头施力管9设置在压头施力管8内（仅辅头施力管9两端露出压头施力管8），故而气体不会进入辅头施力管9，同时进入压头施力管8的气体会从进入压头施力管8内壁与辅头施力管9外壁之间进入活塞柱10），此时根据压强的大小即可判断施加的压力，当气体进入压头施力管8或辅头施力管9后，施压头3或辅压头4便会对密封件表面的位置进行施压。

由于压力的施加方向不同，故而优选的，活塞柱10与压头施力管8靠近密封件的一端呈设定角度，活塞柱10能够朝密封件施加不同角度的压力。

活塞柱10与压头施力管8可设置不同的型号，每个型号对应一种设定角度，而设定角度可选择为0-90度。

由于主要针对连接处进行模拟，故而需要调整施压头3和辅压头4的位置，即需要调整压力施加器2的位置，故而提供了一种调整压力施加器2的位置的实施例，压头施力管8的侧壁设有螺纹段12，且压头施力管8的侧壁套接有与螺纹段12螺合匹配的螺纹套13，螺纹套13的外侧套接有限制块14（限制块14与螺纹套13对应位置处开设有穿透孔，在穿透孔内设置对螺纹套13进行限制的环槽，使得螺纹套13只能在穿透孔内旋转但不能沿着穿透孔内壁上下活动），限制块14设置在检测箱5表面；检测箱5的表面开设有对限制块14限位的滑限槽15。

若需要引导压力施加器2沿着密封件四周运动，此时只用推着限制块14沿着检测箱5的表面滑动即可，之后滑动的限制块14便能带着螺纹套13和压头施力管8在引导方孔6内运动。

若需要引导压力施加器2上下移动，此时直接旋转螺纹套13即可，此时由于滑限槽15对限制块14限位，故而旋转螺纹套13便会带动压头施力管8上下活动（该处可参照螺母和螺栓的工作原理）。

由于主要针对连接处进行模拟，施压头3的施压面积是需要进行控制的，故而提供了如下实施例以对不同施压面积或施压区域进行模拟，实施例一：

施压头3包括滑动连接在活塞柱10内的施压管柱16，施压管柱16靠近密封件的一端设置有抵接块17，施压管柱16另一端设有防脱出块18；防脱出块18的直径与活塞柱10内径相等，且施压管柱16在活塞柱10内滑动至某一位置时，防脱出块18通过抵接在活塞柱10靠近密封件一端内壁以对施压管柱16进行限位（防脱出块18抵接在活塞柱10靠近密封件一端内壁时，此时施压管柱16运动至最大位置，施加在密封件上的力也是最大的）。

当气体进入活塞柱10内后，由于防脱出块18的封堵，故而气体会推着防脱出块18、施压管柱16和抵接块17依次活动，直至抵接块17压在密封件表面位置，之后若是继续增大压强，则抵接块17施加在密封件上的压力也逐渐增大。

抵接块17呈圆盘状、长条状或圆柱状。

抵接块17呈圆盘状时，如实施例一所示的状况，展示的是模拟中等范围下的施压情况；抵接块17呈长条状时，抵接块17的长度至少应为密封件宽度方向上的边的长度的1/2，至多不能超过密封件宽度方向上的边，如此设置可以模拟大范围的施压；抵接块17呈圆柱状时展示的是模拟小范围下的施压情况。

有时受力方向不是平行于连接处，而是垂直于连接处，针对这个情况提供了实施例二：

施压头3还包括滑动连接在活塞柱10内的施压管柱16，施压管柱16靠近密封件的一端设置有阻挡块19，阻挡块19远离密封件的一侧设有下压块20，下压块20与施压管柱16外侧壁活动连接（例如螺纹连接），施压管柱16另一端设有防脱出块18；下压块20上设有压力段21和进阶压段22，压力段21和进阶压段22组合形成环形，下压块20靠近阻挡块19的一端表面与阻挡块19靠近密封件的一侧表面齐平；进阶压段22的最大高度大于压力段21的最大高度。

需要受力方向平行于连接处时，此时通过气体推着防脱出块18、施压管柱16和阻挡块19一起运动直至阻挡块19紧贴密封件表面为止；

若需要受力方向垂直于连接处（可参照图4，压力段21和进阶压段22的工作原理相同，此处以压力段21举例说明），此时，驱动压头施力管8向上移动，直至下压块20靠近密封件一端与密封件上表面齐平为止，之后驱使气体进入活塞柱10内，此时通过气体推着防脱出块18、施压管柱16和阻挡块19一起运动，一旦压力段21边缘接触密封件上表面，则代表密封件开始受到来自垂直于连接处的压力，随着压力段21持续被施压管柱16推动，压力段21最大处也开始逐渐增大。（为了知晓压力段21施加的压力大小，可在测试之前先采用压力检测仪器进行校准，并依次测得当压力段21刚与压力检测仪器接触时压力是多大，以及压力段21最厚处逐渐与压力检测仪器接触时压力是多大，即可知晓压力段21施加于密封件上表面的压力值）。

针对贯穿孔7和辅压头4做进一步限定，贯穿孔7的内径与辅压头4的内径相等（如此设置是为了预防气体从贯穿孔7处泄露造成施压头3受力不足的现象方式），且贯穿孔7的内壁设有吸持件23（可选择磁环，如此设置是为了进一步保证贯穿孔7与辅压头4之间的密封性），辅压头4靠近密封件的一端设有弧面槽24（如此设置是为了在辅压头4滑出时，可以通过弧面槽24压在导气管侧壁，以模拟密封件上的导气管受压时的情况），当施压头3在活塞柱10内滑动最大行程时（该行程包括辅压头4滑出和滑入两个方向的行程），辅压头4始终处于充气柱11内（预防辅压头4无法出现被气体推动的现象发生）。

为了进一步模拟密封件受力时的情况，故而对密封件进行减震处理，配合连续性地施压头3施压，就可进一步还原出密封件受压时的情况（即模拟侧向受压使得密封件震荡时的密封性能），测试槽1的底部设有支撑板25，支撑板25靠近密封件的一侧设有与密封件固定连接的减震板26，支撑板25与减震板26之间安装有弹性件27。

当需要模拟密封件震荡时的密封性能时，只用推动减震板26（可通过凸轮机构等现有技术实现直线往复运动），之后由于弹性件27（可选择弹簧）的存在，故而减震板26会带着密封件冲击施压头3，此时可根据冲击的次数以及密封件摇晃幅度模拟密封件在振动状态下的密封性能。

施压头3与辅压头4两者中其中一个对密封件表面某位置施压，指施压头3可对密封件表面某位置施压（主要体现在上述实施例二中下压块20的施压方式）或者辅压头4可对密封件表面某位置施压（主要体现在上述通过弧面槽24压在导气管侧壁的施压方式）。

本发明具体使用时（需要注意的是，本发明中的活动连接或者固定连接均可选择销钉与螺纹连接中一种方式，也可选择其他方式），先将密封件放置在测试槽1内并浸没在液体中，之后，推着限制块14沿着检测箱5的表面滑动，之后滑动的限制块14便能带着螺纹套13和压头施力管8在引导方孔6内运动，以使施压头3能够运动至密封件四周侧面的某一个区域，当运动到预先设定位置的大致区域时，可旋转螺纹套13，此时由于滑限槽15对限制块14限位，故而旋转螺纹套13便会带动压头施力管8上下活动，直至抵接块17对准预先设定位置。

之后可直接通过外界充放气装置朝压头施力管8或辅头施力管9充气，此时根据压强的大小即可判断施加的压力，当气体进入压头施力管8或辅头施力管9后，施压头3或辅压头4便会对密封件表面的位置进行施压，具体的，当气体进入活塞柱10内后，由于防脱出块18的封堵，故而气体会推着防脱出块18、施压管柱16和抵接块17依次活动，直至抵接块17压在密封件表面位置，之后若是继续增大压强，则抵接块17施加在密封件上的压力也逐渐增大，若气体只进入了辅头施力管9，则辅压头4会滑出，此时辅压头4可以通过弧面槽24压在导气管侧壁，以模拟密封件上的导气管受压时的情况（该种情况在实施时需满足施压头3对准导气管的前提）。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种燃料电池系统的零部件用测试装置，其特征在于，包括

测试槽（1），其内存储有液体，所述测试槽（1）内设置有用于被检测的密封件，所述密封件内填充有流体；

压力施加器（2），所述压力施加器（2）设置在测试槽（1）内且位于密封件边缘；

所述压力施加器（2）上设置有施压头（3），所述压力施加器（2）能够带着施压头（3）沿着密封件表面滑动至任意位置；

所述施压头（3）上设有细长的辅压头（4），当压力施加器（2）带着施压头（3）滑动至密封件表面某一位置时，所述施压头（3）与辅压头（4）两者同时或两者中其中一个对该位置施压;

还包括检测箱（5），所述测试槽（1）活动连接在检测箱（5）内，所述检测箱（5）的表面设有引导方孔（6）；

所述施压头（3）的轴心处设有贯穿孔（7）；

所述压力施加器（2）包括活动连接在引导方孔（6）内的压头施力管（8），所述压头施力管（8）内设有辅头施力管（9），所述压头施力管（8）靠近密封件的一端设有活塞柱（10），所述施压头（3）滑动连接在活塞柱（10）内，所述辅头施力管（9）靠近密封件的一端设有充气柱（11），所述充气柱（11）的轴心线与活塞柱（10）的轴心线重合，所述辅压头（4）一端位于充气柱（11）内，另一端活动连接在贯穿孔（7）内;所述活塞柱（10）与压头施力管（8）靠近密封件的一端呈设定角度，活塞柱（10）能够朝密封件施加不同角度的压力;所述施压头（3）还包括滑动连接在活塞柱（10）内的施压管柱（16），所述施压管柱（16）靠近密封件的一端设置有阻挡块（19），所述阻挡块（19）远离密封件的一侧设有下压块（20），所述下压块（20）与施压管柱（16）外侧壁活动连接，所述施压管柱（16）另一端设有防脱出块（18）；

所述防脱出块（18）的直径与活塞柱（10）内径相等，且施压管柱（16）在活塞柱（10）内滑动至某一位置时，所述防脱出块（18）通过抵接在活塞柱（10）靠近密封件一端内壁以对施压管柱（16）进行限位；

所述下压块（20）上设有压力段（21）和进阶压段（22），所述压力段（21）和进阶压段（22）组合形成环形，所述下压块（20）靠近阻挡块（19）的一端表面与阻挡块（19）靠近密封件的一侧表面齐平；

所述进阶压段（22）的最大高度大于压力段（21）的最大高度；当需要受力方向平行于连接处时，通过气体推着防脱出块（18）、施压管柱（16）和阻挡块（19）一起运动直至阻挡块（19）紧贴密封件表面为止；

当需要受力方向垂直于连接处时，驱动压头施力管（8）向上移动，直至下压块（20）靠近密封件一端与密封件上表面齐平为止。

2.如权利要求1所述的燃料电池系统的零部件用测试装置，其特征在于：所述压头施力管（8）的侧壁设有螺纹段（12），且所述压头施力管（8）的侧壁套接有与螺纹段（12）螺合匹配的螺纹套（13），所述螺纹套（13）的外侧套接有限制块（14），所述限制块（14）设置在检测箱（5）表面；所述检测箱（5）的表面开设有对限制块（14）限位的滑限槽（15）。

3.如权利要求1或2所述的燃料电池系统的零部件用测试装置，其特征在于：

所述阻挡块（19）可替换为抵接块（17），所述抵接块（17）呈圆盘状、长条状或圆柱状。

4.如权利要求3所述的燃料电池系统的零部件用测试装置，其特征在于：所述贯穿孔（7）的内径与辅压头（4）的内径相等，且所述贯穿孔（7）的内壁设有吸持件（23），所述辅压头（4）靠近密封件的一端设有弧面槽（24），当施压头（3）在活塞柱（10）内滑动最大行程时，所述辅压头（4）始终处于充气柱（11）内。

5.如权利要求1所述的燃料电池系统的零部件用测试装置，其特征在于：所述测试槽（1）的底部设有支撑板（25），所述支撑板（25）靠近密封件的一侧设有与密封件固定连接的减震板（26），所述支撑板（25）与减震板（26）之间安装有弹性件（27）。