CN117584148A - 一种燃料电池系统固态模块快换装置 - Google Patents

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陈海涛
闫建伟
何军
李凯
翟婉君
仇常存
杨涛
王磊
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Abstract

本发明公开了一种燃料电池系统固态模块快换装置，包括：更换机构，用于输送固态模块；所述更换机构包括更换底座，所述更换底座上设有滑轨组件，所述固态模块放置在所述滑轨组件上；所述更换底座的一侧设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动固态模块的运动；机械臂，设于所述更换机构的周围，用于放置固态模块；电源模块，给整个装置提供所述的电能；控制模块，用于控制整个装置的运行；通讯模块，用于信号的传输。本发明可实现固态模块的快速更换，提高更换效率，同时降低更换过程中的操作难度。

Description

一种燃料电池系统固态模块快换装置
技术领域
本发明涉及燃料电池系统技术领域，特别是涉及一种燃料电池系统固态模块快换装置。
背景技术
随着能源结构的转变，氢燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换装置，日益受到人们的关注。氢气的储运技术是燃料电池应用的主要瓶颈之一，氢能对储氢的要求总的来说是储氢系统要安全、容量大、成本低、使用方便。
然而，传统的燃料电池系统中的固态模块由于其体积大、质量重、更换维护不便等问题，难以在某些特定应用场景中得到广泛使用。
因此，急需一种新型的燃料电池系统固态模块快换装置，以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池系统固态模块快换装置，解决了背景技术提出的缺陷。
本发明提供了一种燃料电池系统固态模块快换装置，用于快速更换固态模块，所述固态模块包括燃料电池反应堆和氢气储存装置，包括：更换机构，用于输送固态模块；所述更换机构包括更换底座，所述更换底座上设有滑轨组件，所述固态模块放置在所述滑轨组件上；所述更换底座的一侧设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动固态模块的运动；机械臂，设于所述更换机构的周围，用于放置固态模块；电源模块，给整个装置提供所述的电能；控制模块，用于控制整个装置的运行；通讯模块，用于信号的传输，通过无线传输或者有线传输的方式接收或者发送信号，并通过连接线连接控制模块；控制模块根据通信模块接收到的信号指令，控制机械臂抓取需要更换的固态模块，然后放置到更换机构中；更换机构根据控制模块的信号指令，自动完成新旧固态模块的更换；更换完成后，机械臂将新的固态模块放置回原位。
进一步的技术方案，所述滑轨组件包括设于所述更换底座两侧的两条轨道，每一条所述轨道内安装有成排的转动辊；所述轨道靠近驱动机构的一侧设有定位件；所述更换底座远离驱动机构的一侧设有一内定位板，内定位板对应两条轨道的一端。
进一步的技术方案，所述轨道包括分设在两侧的左轨道板和右轨道板，所述转动辊装设于所述左轨道板和所述右轨道板的内部，且所有的所述转动辊在同一平面上。
进一步的技术方案，所述定位件包括安装在所述左轨道板或者所述右轨道板上的定位座，所述定位座的内侧安装有连接座，所述连接座上安装有竖向的连接板，所述连接板上安装有绝缘缓冲垫板。
进一步的技术方案，所述驱动机构包括用于推动所述固态模块的推板，所述推板的外侧面上设有螺纹座，所述螺纹座连接螺纹传动杆；所述螺纹传动杆传动连接外部的气缸。
进一步的技术方案，所述推板的内侧面下部设有多根叉架；所述叉架的前部的顶面呈下坡且保持一定角度。
进一步的技术方案，所述推板的外侧面上安装有多个连接柱。
进一步的技术方案，所述机械臂采用的是高架式机械臂。
进一步的技术方案，所述更换机构的外部对应设有自动移料小车；所述自动移料小车包括车体，所述车体的下端设有差速移动机构；所述车体的上端设有滑轨，所述滑轨上安装有滑动座；所述滑动座的上端设有载板，所述载板的两侧安装有挡板，且载板的中部设有隔板；所述更换下来的固态模块放置在隔板和挡板之间；所述滑动座的下部设有驱动座，所述车体的一侧设有驱动电机，所述驱动电机传动连接有一联轴器，所述联轴器传动连接有丝杆；所述驱动座上穿设有一螺纹孔；所述丝杆与所述螺纹孔通过螺纹连接的方式进行驱动，带动滑动座的滑动。
进一步的技术方案，所述差速移动机构包括设于车体下部四个角部的移动座，所述移动座的下部安装有万向轮；所述车体的中部设有旋转座，旋转座实现旋转动作；所述旋转座上对称安装有两个驱动轮、以及与所述驱动轮一一对应的移动电机；所述两个移动电机通过连接线连接控制模块。
由于采用了上述技术，本专利中的有益效果是：
1、本发明可实现固态模块的快速更换，提高更换效率，同时降低更换过程中的操作难度。
2、本发明通过机械臂和更换机构的配合，可实现自动化更换，减少人工干预，提高更换的便捷性和安全性。此外，本发明通过通讯模块与外部设备的连接，可以实现远程控制，进一步扩大了其应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中的固态模块和更换机构的结构示意图。
图2为本发明中的左轨道的结构示意图。
图3为本发明中的推板的侧面结构示意图。
图4为本发明中的推板的侧面结构示意图。
图5为本发明中的自动移料小车的俯视结构示意图。
图6为本发明中的自动移料小车的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-6，对本发明的特定实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
实施例
如图1-6所示，本实施例公开了一种燃料电池系统固态模块快换装置，用于快速更换固态模块，所述固态模块包括燃料电池反应堆和氢气储存装置。
快换装置包括更换机构、机械臂、控制模块和通讯模块。
更换机构用于输送固态模块，更换机构包括更换底座，更换底座上设有滑轨组件，固态模块放置在滑轨组件上。更换底座的一侧设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动固态模块的运动。
机械臂，设于所述更换机构的周围，用于放置固态模块。在本实施例中，所述机械臂采用的是高架式机械臂。机械臂包括多个关节和执行器，能够模拟人类手臂的运动，完成人类可以完成或者不可能完成的任务。机械臂一般有3个运动：伸缩、旋转和升降。机械臂实现旋转、升降运动是由横臂和产柱去完成。手臂的基本作用是将手爪移动到所需位置和承受爪抓取工件的最大重量，以及手臂本身的重量等。
电源模块，给整个装置提供所述的电能。电源模块是电压转换设备之一，它的主要功能是将交流电和直流电相互转换，除此之外，它还具有维护方便，设计灵活，节省成本和时间，高功率，高效率和高可靠性的优点。
控制模块，用于控制整个装置的运行。控制模块是一种用于控制系统中的关键部件，它通过接收输入信号并对其进行处理,从而实现对系统的控制和调节。
通讯模块，用于信号的传输，通过无线传输或者有线传输的方式接收或者发送信号，并通过连接线连接控制模块。通讯模块采用无线传输的方式，可以直接替代RS232\RS485等传统有线方案。
滑轨组件包括设于更换底座两侧的两条轨道，每一条轨道内安装有成排的转动辊4。轨道靠近驱动机构的一侧设有定位件。定位件包括安装在左轨道板3或者右轨道板8上的定位座2，定位座2的内侧安装有连接座9，连接座9上安装有竖向的连接板10，连接板10上安装有绝缘缓冲垫板11。更换底座远离驱动机构的一侧设有一内定位板7，内定位板7对应两条轨道的一端。
在本实施例中，轨道包括分设在两侧的左轨道板3和右轨道板8，转动辊4装设于左轨道板3和右轨道板8的内部，且所有的转动辊4在同一平面上。
驱动机构包括用于推动固态模块的推板6，推板6的外侧面上设有螺纹座5，螺纹座5连接螺纹传动杆。螺纹传动杆传动连接外部的气缸。气缸是动力源的一种，还可以采用油缸、直线执行器等。同时，推板6的外侧面上安装有多个连接柱12。推板的内侧面下部设有多根叉架13。叉架13的前部的顶面呈下坡且保持一定角度。
控制模块根据通信模块接收到的信号指令，控制机械臂抓取需要更换的固态模块，然后放置到更换机构中；更换机构根据控制模块的信号指令，自动完成新旧固态模块的更换；更换完成后，机械臂将新的固态模块放置回原位。
本发明可实现固态模块的快速更换，提高更换效率，同时降低更换过程中的操作难度。
本发明通过机械臂和更换机构的配合，可实现自动化更换，减少人工干预，提高更换的便捷性和安全性。此外，本发明通过通讯模块与外部设备的连接，可以实现远程控制，进一步扩大了其应用范围。
另外，为了便于卸下固态模块以及搬运固态模块，所述更换机构的外部对应设有自动移料小车。自动移料小车包括车体14，车体14的下端设有差速移动机构。差速移动机构包括设于车体下部四个角部的移动座15，所述移动座15的下部安装有万向轮25。车体14的中部设有旋转座21，旋转座21实现旋转动作。旋转座21上对称安装有两个驱动轮23、以及与驱动轮23一一对应的移动电机22。两个移动电机22通过连接线连接控制模块。
移动的时候。前进或者后退的时候，两个驱动轮在两个移动电机的作用下实现同向同速转动。需要车体转向的时候，其中一个驱动轮的转速小于另外一个驱动轮的转速，且转向的方向偏向转速慢驱动轮的一侧。如果需要原地转向。其中一个驱动轮不转动，另外一个驱动轮转动，实现原地打转，也就是原地转向。
所述车体的上端设有滑轨，滑轨上安装有滑动座16。所述滑动座的上端设有载板，所述载板的两侧安装有挡板18，且载板18的中部设有隔板14。更换下来的固态模块放置在隔板和挡板之间。所述滑动座16的下部设有驱动座24，所述车体的一侧设有驱动电机19，所述驱动电机19传动连接有一联轴器20，所述联轴器20传动连接有丝杆26。所述驱动座24上穿设有一螺纹孔。丝杆与螺纹孔通过螺纹连接的方式进行驱动，带动滑动座的滑动。
在机械臂的作用下，固态模块取下后放置在隔板和挡板之间。在移动电机的作用下滑动座实现左右移动，方便移动和装载。控制模块统一控制整个设备，方便控制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统固态模块快换装置，用于快速更换固态模块，所述固态模块包括燃料电池反应堆和氢气储存装置，其特征在于，包括：
更换机构，用于输送固态模块；所述更换机构包括更换底座，所述更换底座上设有滑轨组件，所述固态模块放置在所述滑轨组件上；所述更换底座的一侧设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动固态模块的运动；
机械臂，设于所述更换机构的周围，用于放置固态模块；
电源模块，给整个装置提供所述的电能；
控制模块，用于控制整个装置的运行；
通讯模块，用于信号的传输，通过无线传输或者有线传输的方式接收或者发送信号，并通过连接线连接控制模块；
控制模块根据通信模块接收到的信号指令，控制机械臂抓取需要更换的固态模块，然后放置到更换机构中；更换机构根据控制模块的信号指令，自动完成新旧固态模块的更换；更换完成后，机械臂将新的固态模块放置回原位。
2.如权利要求1所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述滑轨组件包括设于所述更换底座两侧的两条轨道，每一条所述轨道内安装有成排的转动辊；所述轨道靠近驱动机构的一侧设有定位件；所述更换底座远离驱动机构的一侧设有一内定位板，内定位板对应两条轨道的一端。
3.如权利要求2所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述轨道包括分设在两侧的左轨道板和右轨道板，所述转动辊装设于所述左轨道板和所述右轨道板的内部，且所有的所述转动辊在同一平面上。
4.如权利要求3所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述定位件包括安装在所述左轨道板或者所述右轨道板上的定位座，所述定位座的内侧安装有连接座，所述连接座上安装有竖向的连接板，所述连接板上安装有绝缘缓冲垫板。
5.如权利要求1所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述驱动机构包括用于推动所述固态模块的推板，所述推板的外侧面上设有螺纹座，所述螺纹座连接螺纹传动杆；所述螺纹传动杆传动连接外部的气缸。
6.如权利要求5所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述推板的内侧面下部设有多根叉架；所述叉架的前部的顶面呈下坡且保持一定角度。
7.如权利要求6所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述推板的外侧面上安装有多个连接柱。
8.如权利要求1所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述机械臂采用的是高架式机械臂。
9.如权利要求1所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述更换机构的外部对应设有自动移料小车；所述自动移料小车包括车体，所述车体的下端设有差速移动机构；
所述车体的上端设有滑轨，所述滑轨上安装有滑动座；所述滑动座的上端设有载板，所述载板的两侧安装有挡板，且载板的中部设有隔板；所述更换下来的固态模块放置在隔板和挡板之间；所述滑动座的下部设有驱动座，所述车体的一侧设有驱动电机，所述驱动电机传动连接有一联轴器，所述联轴器传动连接有丝杆；所述驱动座上穿设有一螺纹孔；所述丝杆与所述螺纹孔通过螺纹连接的方式进行驱动，带动滑动座的滑动。
10.如权利要求9所述的一种燃料电池系统固态模块快换装置，其特征在于，所述差速移动机构包括设于车体下部四个角部的移动座，所述移动座的下部安装有万向轮；所述车体的中部设有旋转座，旋转座实现旋转动作；所述旋转座上对称安装有两个驱动轮、以及与所述驱动轮一一对应的移动电机；所述两个移动电机通过连接线连接控制模块。
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