CN211530104U - 燃料电池电堆进出口结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池电堆进出口结构，它解决了燃料电池管路交接处湍流等问题，其设置在燃料电池电堆端部的端板体上，端板体上设有若干分别与燃料电池电堆内部的非圆形截面管路一一对应且相互连通的端板孔，本结构包括通过安装固定组件设置在端板体远离燃料电池电堆一侧的进出口接口模块，进出口接口模块内开有若干贯通进出口接口模块的变截面通道，变截面通道一端为进口，且变截面通道的进口和端板孔外形一致且相互连通，另一端为出口且变截面通道的出口为锥螺纹螺口，且变截面通道的出口螺纹连接有进出口接头，进出口接头远离进出口接口模块的一端与流体快速插头螺纹连接。本实用新型具有变径平稳，密封性好等优点。

Description

燃料电池电堆进出口结构

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池电堆进出口结构。

背景技术

目前燃料电池电堆包括至少六个进出口：分别为氢气、空气及冷却水的进口和出口，一般采用软管连接对应的进口和出口。应燃料电池电堆设计限制(为最大化电堆内部公用通道截面，通道截面方形结构或其它异形结构，非圆形结构)，燃料电池电堆内部公用通道为非圆形截面，为与外界连接，需要将非圆形截面变径为圆形截面通道，便于与管路连接。市面上许多燃料电池电堆变径方案有多种，包括在绝缘层/绝缘板上变径；在端板上变径；在进出口管接头变径或管路变径。在绝缘板及端板上变径时，需增加部件厚度。若厚度不够，变径截面变窄，造成流体局部喘流现象，局部压力急速上升，亦会造成局部流体产生噪音。除此之外，管路插接时保证密封性的同时需方便更换，常规管路连接方式不便拔插。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种可快速热插拔电堆结构[201220002006.9]，其包括燃料流道进口快速连接公头，冷却液流道出口快速连接公头，空气流道出口快速连接公头，燃料流道出口快速连接公头，冷却液流道进口快速连接公头和空气流道进口快速连接公头分别与相对应的安装在辅助系统管路上的燃料流道进口快速连接母头，冷却液流道出口快速连接母头，空气流道出口快速连接母头，燃料流道出口快速连接母头，冷却液流道进口快速连接母头，空气流道进口快速连接母头快速装卸连接。

上述方案在一定程度上解决了燃料电池管路接头拔插不便的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如接头处变径幅度过大导致的湍流等问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，变径平稳的燃料电池电堆进出口结构。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本燃料电池电堆进出口结构，设置在燃料电池电堆端部的端板体上，端板体上设有若干分别与燃料电池电堆内部的非圆形截面管路一一对应且相互连通的端板孔，且端板孔与非圆形截面管路横截面相适配，本结构包括通过安装固定组件设置在端板体远离燃料电池电堆一侧的进出口接口模块，进出口接口模块内开有若干贯通进出口接口模块的变截面通道，变截面通道一端为进口，且变截面通道的进口和端板孔外形一致且相互连通，另一端为出口且变截面通道的出口为锥螺纹螺口，且变截面通道的出口螺纹连接有进出口接头，进出口接头远离进出口接口模块的一端与流体快速插头螺纹连接。通过在端板体上增加进出口接口模块，进出口接口模块内的变截面通道便于流体在燃料电池电堆与管路之间平稳传递，避免因变径过大导致的局部喘流现象。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，安装固定组件包括开在端板体的端板孔处的凹槽，进出口接口模块底部连接有插接部，进出口接口模块的插接部通过焊接或粘接固定卡接在凹槽内。进出口接口模块底部焊接或粘接在端板体的凹槽中，避免进出口接口模块与端板体错位脱落。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，端板体的凹槽底部开有密封槽，密封槽内填有密封圈，进出口接口模块的插接部底面与密封圈和凹槽底面贴合压紧。密封圈将进出口接口模块与凹槽之间的缝隙封闭，避免变截面通道封闭时流体泄漏。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，变截面通道的出口均匀分布在进出口接口模块的顶面上，变截面通道倾斜设置在进出口接口模块内部。变截面通道的进口处较大，出口较小，内壁平滑逐步引导流体运动。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，进出口接头的中部设有限位螺母，限位螺母与进出口接口模块的顶面贴合。限位螺母旋转压紧在进出口接口模块上，提供了进出口接口模块与进出口接头的压紧力。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，进出口接头远离进出口接口模块的一侧为外螺纹接头，流体快速插头与外螺纹接头螺纹连接。旋转流体快速插头，流体快速插头即可安装连接到进出口接头上。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，流体快速插头包括与进出口接头连接的母体，母体通过锁紧结构与插头插接，插头远离母体的一侧螺纹连接有管路连接头。管路连接头远离插头的一端连接有管路，流体快速插头、插头、母体和管路连接头内部连通。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，母体内部中空且安装有第一开闭部，第一开闭部包括靠近进出口接口模块的第一伸缩块，第一伸缩块内插接有可相对第一伸缩块伸缩的第一伸缩杆，第一伸缩杆靠近锁紧结构的一端连接有第一密封块，第一伸缩杆外侧套有第一伸缩弹簧，第一密封块与第一开闭部靠近锁紧结构的一侧封闭压紧。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，插头内部中空且安装有第二开闭部，第二开闭部包括靠近管路连接头的第二伸缩块，第二伸缩块内插接有可相对第二伸缩块伸缩的第二伸缩杆，第二伸缩杆靠近锁紧结构的一端连接有第二密封块，第二伸缩杆外侧套有第二伸缩弹簧，第二密封块与第二开闭部靠近锁紧结构的一侧封闭压紧。第一开闭部和第二开闭部帮助母体和插头在分离时内部封闭，避免流体泄漏。

在上述的燃料电池电堆进出口结构中，锁紧结构包括滑动套设在母体靠近插头一端的套筒，母体靠近插头的侧面均匀嵌有若干可相对母体中心轴线径向移动的锁紧球，插头侧面周向设有与锁紧球卡接的锁紧槽。伸缩套筒可将锁紧球卡接至锁紧槽中，从而将母体与插头插接后锁紧，避免脱落。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：燃料电池电堆外接管路之间增加进出口接口模块，进出口接口模块内部的变截面通道平稳变径，减少了因变径过快导致的局部喘流；进出口接口模块通过焊接或粘接到端板体的凹槽内，同时之间设有密封圈，提高了整体密封性，避免流体泄漏；母体和插头内部的开闭部保证分离时母体和插头的封闭，避免管路或燃料电池电堆内进入异物。

附图说明

图1是本实用新型的进出口接口模块与进出口接头的结构示意图；

图2是本实用新型的流体快速插头的展开结构示意图；

图3是本实用新型的母体和进出口接头的结构示意图；

图4是本实用新型的插头和管路连接头的结构示意图；

图5是本实用新型的安装结构示意图；

图6是本实用新型的端板体的剖视示意图；

图中，燃料电池电堆1、端板体11、端板孔12、非圆形截面管路13、安装固定组件2、凹槽21、插接部22、密封槽23、密封圈24、进出口接口模块3、变截面通道31、进口32、出口33、进出口接头4、限位螺母41、外螺纹接头42、流体快速插头5、母体6、第一开闭部61、第一伸缩块62、第一伸缩杆63、第一密封块64、第一伸缩弹簧65、插头7、第二开闭部71、第二伸缩块72、第二伸缩杆73、第二密封块74、第二伸缩弹簧75、锁紧结构8、套筒81、锁紧球82、锁紧槽83、管路连接头9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1-6所示，本燃料电池电堆进出口结构，设置在燃料电池电堆1端部的端板体11上，端板体11上设有若干分别与燃料电池电堆1内部的非圆形截面管路13一一对应且相互连通的端板孔12，且端板孔12与非圆形截面管路13横截面相适配，其特征在于，本结构包括通过安装固定组件2设置在端板体11远离燃料电池电堆1一侧的进出口接口模块3，进出口接口模块3内开有若干贯通进出口接口模块3的变截面通道31，变截面通道31一端为进口32，且变截面通道31的进口32和端板孔12外形一致且相互连通，另一端为出口33且变截面通道31的出口33为锥螺纹螺口，且变截面通道31的出口33螺纹连接有进出口接头4，进出口接头4远离进出口接口模块3的一端与流体快速插头5螺纹连接。工作时，进出口接口模块3内的变截面通道31将非圆形截面管路13与进出口接头4连通，延长了流体运动距离从而减少了流体变径过快导致的湍流。

具体地，安装固定组件2包括开在端板体11的端板孔12处的凹槽21，进出口接口模块3底部连接有插接部22，进出口接口模块3的插接部22通过焊接或粘接固定卡接在凹槽21内。凹槽 21与插接部22互相插接，保证进出口接口模块3与端板体11相对固定。

深入地，端板体11的凹槽21底部开有密封槽23，密封槽23 内填有密封圈24，进出口接口模块3的插接部22底面与密封圈 24和凹槽21底面贴合压紧。密封圈24填充在密封槽23内且上下端与密封圈24和进出口接口模块3压紧，提高了整体密封性。

进一步地，变截面通道31的出口33均匀分布在进出口接口模块3的顶面上，变截面通道31倾斜设置在进出口接口模块3 内部。变截面通道31的倾斜设置，使出口33和进口32不在同一轴线上，从而延长了变截面通道31的长度。

更进一步地，进出口接头4的中部设有限位螺母41，限位螺母41与进出口接口模块3的顶面贴合。旋转进出口接头4将限位螺母41牢牢压紧在进出口接口模块3上，提高连接紧固性。

进出口接头4远离进出口接口模块3的一侧为外螺纹接头 42，流体快速插头5与外螺纹接头42螺纹连接。

同时，流体快速插头5包括与进出口接头4连接的母体6，母体6通过锁紧结构8与插头7插接，插头7远离母体6的一侧螺纹连接有管路连接头9。进出口接头4外接流体快速插头5，通过拔插插头7快速更换管路。

除此之外，母体6内部中空且安装有第一开闭部61，第一开闭部61包括靠近进出口接口模块3的第一伸缩块62，第一伸缩块62内插接有可相对第一伸缩块62伸缩的第一伸缩杆63，第一伸缩杆63靠近锁紧结构8的一端连接有第一密封块64，第一伸缩杆63外侧套有第一伸缩弹簧65，第一密封块64与第一开闭部 61靠近锁紧结构8的一侧封闭压紧。当母体6与插头7插接时，第一密封块64带动第一伸缩杆63朝向第一伸缩块62压缩，从而将第一开闭部61与母体6内部连通。

很明显，插头7内部中空且安装有第二开闭部71，第二开闭部71包括靠近管路连接头9的第二伸缩块72，第二伸缩块72内插接有可相对第二伸缩块72伸缩的第二伸缩杆73，第二伸缩杆 73靠近锁紧结构8的一端连接有第二密封块74，第二伸缩杆73 外侧套有第二伸缩弹簧75，第二密封块74与第二开闭部71靠近锁紧结构8的一侧封闭压紧。当母体6与插头7插接时，第二密封块74带动第二伸缩杆73朝向第二伸缩块72压缩，从而将插头 7端头部与第二开闭部71内部连通。

可见地，锁紧结构8包括滑动套设在母体6靠近插头7一端的套筒81，母体6靠近插头7的侧面均匀嵌有若干可相对母体6 中心轴线径向移动的锁紧球82，插头7侧面周向设有与锁紧球82 卡接的锁紧槽83。母体6与插头7插接时，锁紧结构8中的套筒 81在弹性元件的作用下朝向插头7方向压紧，锁紧球82与锁紧槽83压紧卡接，从而避免插头7与母体6脱落。

综上所述，本实施例的原理在于：在燃料电池电堆1端部的端板体11与管路之间增加进出口接口模块3，进出口接口模块3 内部的变截面通道31将燃料电池电堆1的非圆形截面管路13与进出口接头4连通，延长了流体运动距离，减少了流体变径过急导致噪音；进出口接头4连接的流体快速插头5内设有第一开闭部61和第二开闭部71，互相插接压紧时，母体6和插头7内部贯通流体可以流动，从而提高了密封性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了燃料电池电堆1、端板体11、端板孔 12、非圆形截面管路13、安装固定组件2、凹槽21、插接部22、密封槽23、密封圈24、进出口接口模块3、变截面通道31、进口 32、出口33、进出口接头4、限位螺母41、外螺纹接头42、流体快速插头5、母体6、第一开闭部61、第一伸缩块62、第一伸缩杆63、第一密封块64、第一伸缩弹簧65、插头7、第二开闭部 71、第二伸缩块72、第二伸缩杆73、第二密封块74、第二伸缩弹簧75、锁紧结构8、套筒81、锁紧球82、锁紧槽83、管路连接头9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种燃料电池电堆进出口结构，设置在燃料电池电堆(1)端部的端板体(11)上，所述的端板体(11)上设有若干分别与燃料电池电堆(1)内部的非圆形截面管路(13)一一对应且相互连通的端板孔(12)，且所述的端板孔(12)与非圆形截面管路(13)横截面相适配，其特征在于，本结构包括通过安装固定组件(2)设置在端板体(11)远离燃料电池电堆(1)一侧的进出口接口模块(3)，所述的进出口接口模块(3)内开有若干贯通进出口接口模块(3)的变截面通道(31)，所述的变截面通道(31)一端为进口(32)，且所述的变截面通道(31)的进口(32)和端板孔(12)外形一致且相互连通，另一端为出口(33)且变截面通道(31)的出口(33)为锥螺纹螺口，且所述的变截面通道(31)的出口(33)螺纹连接有进出口接头(4)，所述的进出口接头(4)远离进出口接口模块(3)的一端与流体快速插头(5)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的安装固定组件(2)包括开在端板体(11)的端板孔(12)处的凹槽(21)，所述的进出口接口模块(3)底部连接有插接部(22)，所述的进出口接口模块(3)的插接部(22)通过焊接或粘接固定卡接在凹槽(21)内。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的端板体(11)的凹槽(21)底部开有密封槽(23)，所述的密封槽(23)内填有密封圈(24)，所述的进出口接口模块(3)的插接部(22)底面与密封圈(24)和凹槽(21)底面贴合压紧。

4.根据权利要求1或2或3所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的变截面通道(31)的出口(33)均匀分布在进出口接口模块(3)的顶面上，所述的变截面通道(31)倾斜设置在进出口接口模块(3)内部。

5.根据权利要求1所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的进出口接头(4)的中部设有限位螺母(41)，所述的限位螺母(41)与进出口接口模块(3)的顶面贴合。

6.根据权利要求5所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的进出口接头(4)远离进出口接口模块(3)的一侧为外螺纹接头(42)，所述的流体快速插头(5)与外螺纹接头(42)螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的流体快速插头(5)包括与进出口接头(4)连接的母体(6)，所述的母体(6)通过锁紧结构(8)与插头(7)插接，所述的插头(7)远离母体(6)的一侧螺纹连接有管路连接头(9)。

8.根据权利要求7所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的母体(6)内部中空且安装有第一开闭部(61)，所述的第一开闭部(61)包括靠近进出口接口模块(3)的第一伸缩块(62)，所述的第一伸缩块(62)内插接有可相对第一伸缩块(62)伸缩的第一伸缩杆(63)，所述的第一伸缩杆(63)靠近锁紧结构(8)的一端连接有第一密封块(64)，所述的第一伸缩杆(63)外侧套有第一伸缩弹簧(65)，所述的第一密封块(64)与第一开闭部(61)靠近锁紧结构(8)的一侧封闭压紧。

9.根据权利要求7所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的插头(7)内部中空且安装有第二开闭部(71)，所述的第二开闭部(71)包括靠近管路连接头(9)的第二伸缩块(72)，所述的第二伸缩块(72)内插接有可相对第二伸缩块(72)伸缩的第二伸缩杆(73)，所述的第二伸缩杆(73)靠近锁紧结构(8)的一端连接有第二密封块(74)，所述的第二伸缩杆(73)外侧套有第二伸缩弹簧(75)，所述的第二密封块(74)与第二开闭部(71)靠近锁紧结构(8)的一侧封闭压紧。

10.根据权利要求7所述的燃料电池电堆进出口结构，其特征在于，所述的锁紧结构(8)包括滑动套设在母体(6)靠近插头(7)一端的套筒(81)，所述的母体(6)靠近插头(7)的侧面均匀嵌有若干可相对母体(6)中心轴线径向移动的锁紧球(82)，所述的插头(7)侧面周向设有与锁紧球(82)卡接的锁紧槽(83)。

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