CN211639656U - 一种长堆定位组装夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种长堆定位组装夹具，包括精导向结构，精导向结构由分拼Ⅰ和分拼Ⅱ组成；分拼Ⅰ和分拼Ⅱ呈对角设置，分拼Ⅰ和分拼Ⅱ构成的内部空间用于放置燃料电池；两个第一杆件外壁上设有拉杆固定座，拉杆固定座上设有槽口，两个第二杆件的外壁上设有拉杆铰链座，拉杆铰链座通过销轴连接在拉杆的一端，拉杆的另一端贯穿伸出槽口的端部连接有锁紧螺母；拉杆铰链座、销轴、拉杆、拉杆固定座和锁紧螺母构成自锁结构，分拼Ⅰ和分拼Ⅱ与自锁结构组成稳定框架；第一杆件和第二杆件的内部均连接有粗导向板；分拼Ⅰ和分拼Ⅱ构成的对角线的两端均设有定位杆，两端定位杆上方连接有压板。本实用新型可实现电堆的可靠压装，不需要定位工装在端板上开槽。

Description

一种长堆定位组装夹具

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，尤其涉及一种长堆定位组装夹具。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的清洁能源发电装置，由于其是电化学反应，无燃烧放热，不受“卡诺循环”限制，因此能量转换效率要高出普通热机。燃料电池以其能量转换效率高、噪音低、低碳、零排放、使用灵活方便、操作温度低、能量密度高等优点，越来越被人们喜爱和使用。常用于车、船、航天等运载工具的动力系统，又可以用作移动式或固定式的发电站发电等领域具有十分广阔的市场前景。

燃料电池的核心为电堆，电堆在应用时通常由若干个电池单元串联组成以输出合适的电压。每层电池单元的电压工作范围一般在0.5～1.2V，通常电池单元之间串联有冷却结构，利用气体或液体实现电堆的热管理。电池单元的主要结构为双极板和位于双极板之间的膜电极(MEA，Membrane Electrode Assembly)，其中膜电极一般设置有两层气体扩散层，气体扩散层中间夹有质子交换膜。双极板的作用主要是实现反应物与产物的宏观传质，气体扩散层一般采用的是具有多孔结构的碳纸或者碳布，可以将反应物(氢气、空气等)进一步均匀传输到质子交换膜上，并将产物水快速与质子交换膜进行分离。

现有技术中，燃料电池集成主要依靠经验和手工装配，燃料电池堆组装通常是加压后紧固，工艺效率低、失误多。一般是将端板、缓冲板、导电板和多节单电池压紧后，通过拉条紧固，取出电堆后进行密封性能测试。其不足是：

1)电堆密封测试不合格时只能重新搬回压装台，卸除预紧力后进行检测，一般大功率电堆单体数量较多而且质量较重，容易导致装配反复，甚至损坏电池，不具有检测的便利性，而且增加成本；

2)外定位工装通过侧面挡板实现电堆的定位和固定，精度较低，密封配合偏差大，增大电堆接触电阻，气密效果差，影响电堆性能和使用寿命。

现有技术中，关于燃料电池堆组装的方式有：1)利用固定框和定位柱解决人工组装电堆容易出现电池错位的问题的组装方式，但存在组装燃料电池电堆的单电池形式无法扩展，固定框紧固挤压下易使单电池破裂等问题，且当单电池与单电池之间出现受力不均有轻微偏移时，在固定框紧固挤压下容易使单电池破裂，影响燃料电池电堆质量；2)利用多个限位柱和定位杆，改善双极板和膜电极在组装过程中容易错位的问题的组装方式，可保证电池堆的组装条件，但存在装配复杂，端板处有较大定位贯穿开槽，使三腔口侧端板产生应力集中强度减弱等问题；3)通过调节固定柱和固定底座的相对位置改变固定区的区域大小，满足不同燃料电池的组装要求的组装方式，存在的问题是该组装装置对电堆双极板MEA的错位无法控制，同时也需要复杂的组装过程。

因此，急需一种能适应多种型号燃料电池组装、受力均匀、组装效果好且组装效率高的燃料电池组装装置，来降低小批量生产的作业强度，同时为批量生产提供一定的数据支持。

实用新型内容

根据上述提出的组装燃料电池电堆的单电池形式无法扩展，固定框紧固挤压下易使单电池破裂；当单电池与单电池之间出现受力不均有轻微偏移时，在固定框紧固挤压下容易使单电池破裂，影响燃料电池电堆质量；组装装置装配复杂；对电堆双极板MEA的错位无法控制的技术问题，而提供一种长堆定位组装夹具。本实用新型主要利用分拼Ⅰ和分拼Ⅱ约束燃料电池的端板，利用粗导向板约束堆芯侧倾，利用定位杆约束双极板，从而解决电堆组装的作业强度，和双极板错位带来的组装失败，结合测漏压板可以实现在线测漏，分拼结构可以实现工装免工具组装，不需要在端板上开贯穿槽，又能提高装配精度。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种长堆定位组装夹具，包括：精导向结构，所述精导向结构由分拼Ⅰ和分拼Ⅱ组成；所述分拼Ⅰ由两个竖直L形第一杆件以及垂直连接在两个第一杆件之间的第一横梁和第一脚座构成，所述第一脚座位于底端，所述第一横梁和所述第一脚座上下间隔设置；所述分拼Ⅱ由两个竖直L形第二杆件以及垂直连接在两个第二杆件之间的第二横梁和第二脚座构成，所述第二脚座位于底端，所述第二横梁和所述第二脚座上下间隔设置；所述分拼Ⅰ和所述分拼Ⅱ呈对角设置，且所述分拼Ⅰ和所述分拼Ⅱ构成的内部空间用于放置燃料电池；其中，呈对角设置是指所述分拼Ⅰ中的一个第一杆件与分拼Ⅱ中的一个第二杆件呈对角设置，所述分拼Ⅰ中的另一个第一杆件与分拼Ⅱ中的另一个第二杆件呈对角设置。

两个所述第一杆件的外壁上设有拉杆固定座，所述拉杆固定座上设有槽口，两个所述第二杆件的外壁上设有拉杆铰链座，所述拉杆铰链座通过销轴连接在拉杆的一端，所述拉杆的另一端贯穿伸出所述槽口的端部连接有锁紧螺母；所述拉杆铰链座、所述销轴、所述拉杆、所述拉杆固定座和所述锁紧螺母构成自锁结构，所述分拼Ⅰ和分拼Ⅱ与所述自锁结构组成稳定框架；

所述第一杆件和所述第二杆件的内部均连接有粗导向板；

所述分拼Ⅰ和所述分拼Ⅱ构成的对角线的两端均设有定位杆，所述定位杆与燃料电池上的孔洞相连；两端所述定位杆的上方连接有用于电堆在线测漏的压板。

进一步地，所述分拼Ⅰ和所述分拼Ⅱ为型材或加工件，其中，所述型材是指所述分拼Ⅰ和所述分拼Ⅱ由型材和标准件组焊构成，所述加工件是指由若干零部件组成的加工件。

进一步地，所述第一脚座和所述第二脚座的底面位于同一平面上。

进一步地，所述第一横梁至少设有一个，间隔设置。

进一步地，所述第二横梁至少设有一个，间隔设置。

进一步地，所述粗导向板与所述第一杆件或所述第二杆件焊接，或通过螺钉连接，或一体加工成型。

进一步地，所述分拼Ⅰ和所述分拼Ⅱ与自动线结合时，省去自锁结构，单独使用，为自动线夹具上的一部分，用于实现自动定位组装。

进一步地，同侧所述自锁结构至少设有一组，间隔设置。

进一步地，所述锁紧螺母为任意免工具的螺接结构，是指为蝶形螺母或带扳杆螺母等。

进一步地，所述分拼Ⅰ和所述分拼Ⅱ不限连接形式和应用形式。

进一步地，所述定位杆至少设有两个。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的长堆定位组装夹具，利用分拼Ⅰ和分拼Ⅱ约束燃料电池的端板，利用粗导向板约束堆芯侧倾，利用定位杆约束双极板，从而解决电堆组装的作业强度，和双极板错位带来的组装失败，结合测漏压板可以实现在线测漏，分拼结构可以实现工装免工具组装，不需要在端板上开贯穿槽，又能提高装配精度，满足任意形式的燃料电池电堆的组装。

2、本实用新型提供的长堆定位组装夹具，该定位夹具不需要复杂的操作即可进行组装，几乎可以免工具进行组装；可实现电堆的可靠压装，不需要定位工装在端板上开槽，去除应力集中影响；提高了端板的刚度和强度，降低了工装的制造难度，并且可以让电堆的一部分结构成为工装一部分，降低了堆芯组件的尺寸偏差，降低装配难度；而且在组装和维修过程中可以迅速拆堆；降低作业强度可以免工具的紧固四个螺母即可；两个分拼自带地脚，通过紧固互锁。

综上，应用本实用新型的技术方案能够解决现有技术中的组装燃料电池电堆的单电池形式无法扩展，固定框紧固挤压下易使单电池破裂；当单电池与单电池之间出现受力不均有轻微偏移时，在固定框紧固挤压下容易使单电池破裂，影响燃料电池电堆质量；组装装置装配复杂；对电堆双极板MEA 的错位无法控制的问题。

基于上述理由本实用新型可在使用组装夹具的燃料电池组装等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中拉杆自锁结构示意图。

图3为本实用新型中分拼Ⅰ的结构示意图。

图4为本实用新型中分拼Ⅱ的结构示意图。

图5为本发明中拉杆固定座的结构示意图。

图6为本发明中拉杆固定座与拉杆互卡结构示意图。

图中：1、分拼Ⅰ；11、第一杆件；12、第一横梁；13、第一脚座；2、分拼Ⅱ；21、第二杆件；22、第二横梁；23、第二脚座；3、压板；4、拉杆铰链座；5、锁紧螺母；6、拉杆固定座；61、槽口；7、定位杆；8、拉杆； 9、粗导向板；10、销轴。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-6所示，本实用新型提供了一种长堆定位组装夹具，包括：用于约束端板的精导向结构，精导向结构由分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2组成。分拼Ⅰ1由两个竖直L形第一杆件11以及垂直连接在两个第一杆件11之间的第一横梁 12和第一脚座13构成，第一脚座13位于底端，为L形，第一横梁12设有一个，第一横梁12和第一脚座13上下间隔设置，第一脚座13和第一横梁 12与第一杆件11之间通过螺钉固定连接或第一横梁12焊接在第一杆件11 的外壁上。分拼Ⅱ2由两个竖直L形第二杆件21以及垂直连接在两个第二杆件21之间的第二横梁22和第二脚座23构成，第二脚座23位于底端，为L 形，第二横梁22设有一个，第二横梁22和第二脚座23上下间隔设置，第二脚座23和第二横梁22与第二杆件21之间通过螺钉固定连接或第二横梁22 焊接在第二杆件21的外壁上。分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2呈对角设置，是指分拼Ⅰ1 中的其中一个第一杆件与分拼Ⅱ2中的一个第二杆件呈对角设置，其中，L形第一杆件和L形第二杆件均为竖直长杆件，无弯折，L形第一杆件和L形第二杆件的开口均朝向内部，L形第一杆件和L形第二杆件的两个外壁面均位于同一平面，这样由第一杆件和第二杆件可围成长方体的内部空间，且分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2构成的内部空间用于放置燃料电池。分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2为型材结构，是由型材和标准件组焊构成。上述第一脚座13和所述第二脚座23 的底面位于同一平面上，且分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2的底端脚座，组合后可以稳定放置，人工组装无需固定到其他位置。

两个第一杆件的外壁上通过螺栓连接有拉杆固定座6，拉杆固定座6上设有槽口61，两个第二杆件的外壁上焊接有拉杆铰链座4，拉杆铰链座4通过销轴10连接在拉杆8的一端，拉杆8的另一端贯穿伸出槽口61的端部连接有锁紧螺母5，锁紧螺母5为任意免工具的螺母结构。拉杆铰链座4、销轴 10、拉杆8、拉杆固定座6和锁紧螺母5构成自锁结构，锁紧螺母5拧紧后，分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2与自锁结构组成稳定框架。其中，整个夹具的前后侧都设有自锁结构，位于同侧的自锁结构均设有两组，上下间隔设置。

第一杆件和第二杆件的内部均连接有约束堆芯侧倾的粗导向板9，可有效约束电堆堆芯的窜动。其中，粗导向板9与第一杆件或第二杆件的焊接，或通过螺钉连接，或一体加工成型。本实施例中，设有两个粗导向板9，分别位于同侧的第一杆件和第二杆件的内侧壁上。

分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2构成两条对角线，在其中一条对角线的两端均设有定位杆7，两个定位杆7贯穿在燃料电池上的孔洞中，用于约束燃料电池的双极板。两端定位杆7的上方共同连接有用于电堆在线测漏的压板3，定位杆7 贯穿压板3，压板3为活动件，在压板3使用完成后，可从定位杆7上拿出。

本实施例提供的一种大功率电堆定位工装结构，是将燃料电池放置在夹具的内部空间中，可有效约束电堆的扭曲和端板、双极板等部件的窜动，在夹具对燃料电池定位后，再进行压机的压装。简化了工装夹具的组装，降低了手工组装的劳动强度同时，又能保证电堆的装配质量。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例中分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2与自动线结合时，省去自锁结构拉杆8、销轴10、拉杆固定座6和锁紧螺母5等连接结构，分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2在自动线上可单独使用，成为自动线夹具上的一部分，用于实现自动定位组装。其中，分拼Ⅰ1由两个竖直L形第一杆件11以及垂直连接在两个第一杆件11之间的两个第一横梁12和第一脚座13构成，分拼Ⅱ2 由两个竖直L形第二杆件21以及垂直连接在两个第二杆件21之间的第二横梁22和第二脚座23构成。每个分拼Ⅰ1或分拼Ⅱ2的内侧壁上均通过螺钉连接有粗导向板9。分拼Ⅰ1和分拼Ⅱ2是由若干零部件组成的加工件。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种长堆定位组装夹具，其特征在于，包括：精导向结构，所述精导向结构由分拼Ⅰ(1)和分拼Ⅱ(2)组成；所述分拼Ⅰ(1)由两个竖直L形第一杆件(11)以及垂直连接在两个第一杆件(11)之间的第一横梁(12)和第一脚座(13)构成，所述第一脚座(13)位于底端，所述第一横梁(12)和所述第一脚座(13)上下间隔设置；所述分拼Ⅱ(2)由两个竖直L形第二杆件(21)以及垂直连接在两个第二杆件(21)之间的第二横梁(22)和第二脚座(23)构成，所述第二脚座(23)位于底端，所述第二横梁(22)和所述第二脚座(23)上下间隔设置；所述分拼Ⅰ(1)和所述分拼Ⅱ(2)呈对角设置，且所述分拼Ⅰ(1)和所述分拼Ⅱ(2)构成的内部空间用于放置燃料电池；

两个所述第一杆件的外壁上设有拉杆固定座(6)，所述拉杆固定座(6)上设有槽口(61)，两个所述第二杆件的外壁上设有拉杆铰链座(4)，所述拉杆铰链座(4)通过销轴(10)连接在拉杆(8)的一端，所述拉杆(8)的另一端贯穿伸出所述槽口(61)的端部连接有锁紧螺母(5)；所述拉杆铰链座(4)、所述销轴(10)、所述拉杆(8)、所述拉杆固定座(6)和所述锁紧螺母(5)构成自锁结构，所述分拼Ⅰ(1)和分拼Ⅱ(2)与所述自锁结构组成稳定框架；

所述第一杆件和所述第二杆件的内部均连接有粗导向板(9)；

所述分拼Ⅰ(1)和所述分拼Ⅱ(2)构成的对角线的两端均设有定位杆(7)，所述定位杆(7)与燃料电池上的孔洞相连；两端所述定位杆(7)的上方连接有用于电堆在线测漏的压板(3)。

2.根据权利要求1所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，所述分拼Ⅰ(1)和所述分拼Ⅱ(2)为型材或加工件，其中，所述型材是指所述分拼Ⅰ(1)和所述分拼Ⅱ(2)由型材和标准件组焊构成，所述加工件是指由若干零部件组成的加工件。

3.根据权利要求1或2所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，所述第一脚座(13)和所述第二脚座(23)的底面位于同一平面上。

4.根据权利要求1或2所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，所述第一横梁(12)至少设有一个，间隔设置。

5.根据权利要求1或2所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，所述第二横梁(22)至少设有一个，间隔设置。

6.根据权利要求1所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，所述粗导向板(9)与所述第一杆件或所述第二杆件焊接，或通过螺钉连接，或一体加工成型。

7.根据权利要求1所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，所述分拼Ⅰ(1)和所述分拼Ⅱ(2)与自动线结合时，省去自锁结构，单独使用，为自动线夹具上的一部分，用于实现自动定位组装。

8.根据权利要求1所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，同侧所述自锁结构至少设有一组，间隔设置。

9.根据权利要求1所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，所述锁紧螺母(5)为任意免工具的螺接结构，是指为蝶形螺母或带扳杆螺母。

10.根据权利要求1所述的长堆定位组装夹具，其特征在于，所述定位杆(7)至少设有两个。

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