CN212182466U - 一种燃料电池电堆压装装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃料电池电堆压装装置。该装置，包括压装台、电堆夹具、压板、压力检测机构和驱动机构；电堆夹具放置在压装台上，电堆叠放在电堆夹具内，压板设置在电堆夹具的正上方，压板上设有贯穿其的注气孔，驱动机构包括两个驱动件，两个驱动件分别位于压板的两端的上方，两个驱动件的驱动端分别与压板的两端传动连接，以驱动压板相对电堆上下运动，压力检测机构用于检测压板施加在电堆上的压力。本实用新型的两个驱动件分别位于压板的两端的上方，释放电堆上面空间，方便螺栓紧固，同时压装集成压装力检测和气密性检测，使得压装锁紧高效方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电堆压装装置。
背景技术
质子交换膜燃料电池是由多个单电池串联层叠而成，通过内定位螺杆或者卡条紧固。组成燃料电池电堆。电堆工作时，氢气和氧气分别由进口进入，经过电堆主通道分配至各单电池双极板，双极板导流均匀分配给电极，通过扩散层与催化剂接触而发生电化学反应。叠合时必须保证各个极板相互压紧防止漏气，并确保各个极板的气体主通道对正，以便氢气和氧气能够顺利到达燃料电池的每一节单电池。燃料电池的装堆质量与电池产品的性能息息相关，每一个单电池在组装时候如果没有良好的定位装置，组装时存在错位，都将导致燃料电池电堆受力不均，将影响电堆的密封性能.接触性能.传质性能，最终影响电池的输出特性。
现在一般是通过人工或者半自动化对电堆进行装配，但是电堆的装配良品率与返修率一直是一个严重的问题。此装置可以很好解决对位不齐而产生的质量问题。在安装台上通过人工堆叠放好下端板、双极板、膜电极、上端板等部件，借助自由定位装置保证各物料在层叠时候的对齐。然后再进行气密检测与锁紧。若是堆叠过程中，双极板与膜电极对位不整齐，压装过程中会漏气，从而最终导致堆叠无效而返工，且双极板与膜电极会出现损坏的可能性。而整个堆叠过程中，因为堆叠数量过多，再加上加工尺寸的本身误差，又可能会出来一个累积误差，出现偏移错位。锁紧后使得电堆内部各处受力不均匀程度累积增加。当电堆内部有些区域接触压力过大，容易使双极板变形，其所制得的质子交换膜燃料电池也因此而失效损坏；当电堆内部有些区域接触压力过小，双极板等部件之间会存在间隙，且燃料电池密封不牢固，从而引起氢气氧气互窜，另外膜电极与双极板的接触电阻也会因此急剧增加，电池内部电阻变大，最终影响整个燃料电池的性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种提高装堆精度、装堆质量以及良品率的燃料电池电堆压装装置。
本实用新型的一种燃料电池电堆压装装置，包括压装台、电堆夹具、压板、压力检测机构和驱动机构；所述电堆夹具放置在所述压装台上，电堆叠放在所述电堆夹具内，所述压板设置在所述电堆夹具的正上方，所述压板上设有注气孔，所述驱动机构包括两个驱动件，两个所述驱动件分别位于所述压板的两端的上方，两个所述驱动件的驱动端分别与所述压板的两端传动连接，以驱动所述压板相对所述电堆上下运动，所述压力检测机构用于检测所述压板施加在所述电堆上的压力。
进一步的，所述驱动机构包括支撑架和安装板，所述支撑架竖直设置在所述压装台上，所述安装板设置在所述支撑架的顶端，所述安装板的中部设有贯穿其的操作孔，两个所述驱动件设置在所述安装板上，且位于所述操作孔的两侧，所述驱动件的驱动端穿过所述安装板与所述压板固定连接。
进一步的，两个所述驱动件均包括电缸，所述电缸的驱动端与所述压板固定连接。
进一步的，所述压装装置还包括两个光栅尺位移传感器，两个所述光栅尺位移传感器分别竖直设置在所述压装台上，且分别位于所述压板的两端设置，用以检测所述压板两端的上下移动位移。
进一步的，两个所述光栅尺位移传感器的光栅尺均一端固定在所述压装台上，另一端固定在所述安装板上。
进一步的，所述压力检测机构包括两个压力传感器，所述压力传感器设置在所述电缸的驱动端与所述压板之间，且与所述电缸的驱动端和压板均连接固定。
进一步的，所述支撑架包括四个支撑杆，四个所述支撑杆均竖直固定设置在所述压装台上，且设置在所述夹具的四周，所述安装板固定设置在四个所述支撑杆的顶端。
进一步的，所述压板包括第一板体和第二板体，所述第一板体的形状为工字型，所述第二板体设置在第一板体的竖板靠近所述电堆夹具的一侧，所述第二板体的面积小于所述第一板体的面积，所述第一板体上设有四个导向孔，所述导向孔与所述支撑杆一一对应，所述支撑杆一一对应的穿过所述导向孔，四个所述导向孔分别位于第一板体的两个横板的两端。
进一步的，所述注气孔设置在所述第二板体上。
进一步的，所述电堆夹具包括一个底板和四个限位杆，所述底板水平设置在所述压装台上，四个所述限位杆竖直设置在所述底板上，四个所述限位杆围设成叠放所述电堆的腔室。
本实用新型的一种燃料电池电堆压装装置通过驱动件向压板提供向下压力，压力检测机构用以检测压板下压过程中压力是否分布均匀，压板保持工作持续下压，直到压装动作完成，压力保持在一个特定范围内的压力值间时，认为电堆压装已经合格，当判定电堆压装合格时，还需要保持压力，气密性检测装置可以通过压板上的注气孔对电堆进行注气，完成对电堆的气密性检测，完成后对检测合格的电堆螺栓锁紧。
本实用新型的两个所述驱动件分别位于所述压板的两端的上方，释放电堆上面空间，这是因为电堆在压装时需要保压，同时需要在保压状态下紧固，而紧固的螺栓为一周，所以电堆的上面空间预留出来，方便螺栓紧固，同时压装集成压装力检测和气密性检测，使得压装锁紧高效方便。
附图说明
图1为本实用新型的一种燃料电池电堆压装装置的结构示意图；
图2为本实用新型的一种燃料电池电堆压装装置的另一个角度的结构示意图。
11、压装台；12、电堆夹具；121、底板；122、限位杆；13、压板；131、注气孔；132、第一板体；1321、导向孔；133、第二板体；14、压力检测机构；141、压力传感器；15、驱动机构；151、驱动件；1511、电缸；152、支撑架；1521、支撑杆；153、安装板；1531、操作孔；16、光栅尺位移传感器。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1和2所示，本实用新型的一种燃料电池电堆压装装置，包括压装台11、电堆夹具12、压板13、压力检测机构14和驱动机构15；电堆夹具12放置在压装台11上，电堆叠放在电堆夹具12内，压板13设置在电堆夹具12的正上方，压板13上设有注气孔131，驱动机构15包括两个驱动件151，两个驱动件151分别位于压板13的两端的上方，两个驱动件151的驱动端分别与压板13的两端传动连接，以驱动压板13相对电堆上下运动，压力检测机构14用于检测压板13施加在电堆上的压力。
本实用新型的一种燃料电池电堆压装装置通过驱动件151向压板13提供向下压力，压力检测机构14用以检测压板13下压过程中压力是否分布均匀，压板13保持工作持续下压，直到压装动作完成，压力保持在一个特定范围内的压力值间时，认为电堆压装已经合格，当判定电堆压装合格时，还需要保持压力，气密性检测装置可以通过压板13上的注气孔131对电堆进行注气，完成对电堆的气密性检测，完成后对检测合格的电堆螺栓锁紧。
本实用新型的两个所述驱动件151分别位于所述压板13的两端的上方，释放电堆上面空间，这是因为电堆在压装时需要保压，同时需要在保压状态下紧固，而紧固的螺栓为一周，所以电堆的上面空间预留出来，方便螺栓紧固，同时压装集成压装力检测和气密性检测，使得压装锁紧高效方便。
驱动机构15还可以包括支撑架152和安装板153，支撑架152竖直设置在压装台11上，安装板153设置在支撑架152的顶端，安装板153的中部设有贯穿其的操作孔1531，两个驱动件151设置在安装板153上，且位于操作孔1531的两侧，驱动件151的驱动端穿过安装板153与压板13固定连接。这样，电堆螺栓锁紧装置可以通过操作孔1531来锁紧电堆，同时，对于人工锁紧来说，操作孔1531的面积可以根据实际的需要设置，通过操作孔1531，人工锁紧操作空间大、方便。
驱动件151的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，两个驱动件151均可以包括电缸1511，电缸1511的驱动端与压板13固定连接。
为了方便检测压板13在上下移动的过程中，压板13的两端的进程是否统一，防止左右高度不一致而导致密封性不好的结果，驱动机构15还可以包括两个光栅尺位移传感器16，两个光栅尺位移传感器16分别竖直设置在压装台11上，且分别位于压板13的两端设置，用以检测压板13两端的上下移动位移，位移检测，保证电堆两端压缩高度一致性。
其中，两个光栅尺位移传感器16的光栅尺均一端可以固定在压装台11上，另一端固定在安装板153上。
压力检测机构14的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，压力检测机构14可以包括两个压力传感器141，压力传感器141设置在电缸1511的驱动端与压板13之间，且与电缸1511的驱动端和压板13均连接固定。通过压力传感器141检测的电缸1511的驱动端和压板13的压力，就是电堆所受到的压力，而且在这里压力传感器141不设置在压板13靠近电堆的板面上，可以避免压力传感器141直接作用在电堆上，造成电堆受力不均匀，压力检测机构14能有效保证左右压力一致。
支撑架152的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，支撑架152可以包括四个支撑杆1521，四个支撑杆1521均竖直固定设置在压装台11上，且设置在夹具的四周，安装板153固定设置在四个支撑杆1521的顶端。
安装板153可以为矩形板，四个支撑杆1521的顶端可以位于安装板153的四个角附近，使得驱动机构15更为稳定。
压板13可以包括第一板体132和第二板体133，第一板体132的形状为工字型，第二板体133设置在第一板体132的竖板靠近电堆夹具12的一侧，第二板体133的面积小于第一板体132的面积，第一板体132上设有四个导向孔1321，导向孔1321与支撑杆1521一一对应，支撑杆1521一一对应的穿过导向孔1321，四个导向孔1321分别位于第一板体132的两个横板的两端。这样压板13可以沿支撑杆1521上下滑动，支撑杆1521在这里还可以起到一定的限位作用。
其中，注气孔131可以设置在第二板体133上，气密性检测仪的注气头与注气孔15a相连通，用于对电堆进行气密性检测。
电堆夹具12还可以包括一个底板121和四个限位杆122，底板121水平设置在压装台11上，四个限位杆122竖直设置在底板121上，四个限位杆122围设成叠放电堆的腔室。压板13为工字型，位于中间的竖板与电堆接触，四个限位杆122应位于竖板在底板121上的投影的四周，避免限位杆122的顶端与竖板相接触，
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围，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来做出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方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：包括压装台(11)、电堆夹具(12)、压板(13)、压力检测机构(14)和驱动机构(15)；所述电堆夹具(12)放置在所述压装台(11)上，电堆叠放在所述电堆夹具(12)内，所述压板(13)设置在所述电堆夹具(12)的正上方，所述压板(13)上设有注气孔(131)，所述驱动机构(15)包括两个驱动件(151)，两个所述驱动件(151)分别位于所述压板(13)的两端的上方，两个所述驱动件(151)的驱动端分别与所述压板(13)的两端传动连接，以驱动所述压板(13)相对所述电堆上下运动，所述压力检测机构(14)用于检测所述压板(13)施加在所述电堆上的压力。
2.如权利要求1所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：所述驱动机构(15)包括支撑架(152)和安装板(153)，所述支撑架(152)竖直设置在所述压装台(11)上，所述安装板(153)设置在所述支撑架(152)的顶端，所述安装板(153)的中部设有贯穿其的操作孔(1531)，两个所述驱动件(151)设置在所述安装板(153)上，且位于所述操作孔(1531)的两侧，所述驱动件(151)的驱动端穿过所述安装板(153)与所述压板(13)固定连接。
3.如权利要求2所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：两个所述驱动件(151)均包括电缸(1511)，所述电缸(1511)的驱动端穿过所述安装板(153)与所述压板(13)固定连接。
4.如权利要求2或3所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：所述压装装置还包括两个光栅尺位移传感器(16)，两个所述光栅尺位移传感器(16)分别竖直设置在所述压装台(11)上，且分别位于所述压板(13)的两端设置，用以检测所述压板(13)两端的上下移动位移。
5.如权利要求4所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：两个所述光栅尺位移传感器(16)的光栅尺均一端固定在所述压装台(11)上，另一端固定在所述安装板(153)上。
6.如权利要求3所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：所述压力检测机构(14)包括两个压力传感器(141)，两个所述压力传感器(141)分别设置在所述电缸(1511)的驱动端与所述压板(13)之间，且与所述电缸(1511)的驱动端和压板(13)均连接固定。
7.如权利要求3所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：所述支撑架(152)包括四个支撑杆(1521)，四个所述支撑杆(1521)均竖直固定设置在所述压装台(11)上，且设置在所述电堆夹具(12)的四周，所述安装板(153)固定设置在四个所述支撑杆(1521)的顶端。
8.如权利要求7所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：所述压板(13)包括第一板体(132)和第二板体(133)，所述第一板体(132)的形状为工字型，所述第二板体(133)设置在第一板体(132)的竖板靠近所述电堆夹具(12)的一侧，所述第二板体(133)的面积小于所述第一板体(132)的面积，所述第一板体(132)上设有四个导向孔(1321)，所述导向孔(1321)与所述支撑杆(1521)一一对应，所述支撑杆(1521)一一对应的穿过所述导向孔(1321)，四个所述导向孔(1321)分别位于第一板体(132)的两个横板的两端。
9.如权利要求8所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：所述注气孔(131)设置在所述第二板体(133)上。
10.如权利要求1-3任一项所述的一种燃料电池电堆压装装置，其特征在于：所述电堆夹具(12)包括一个底板(121)和四个限位杆(122)，所述底板(121)水平设置在所述压装台(11)上，四个所述限位杆(122)竖直设置在所述底板(121)上，四个所述限位杆(122)围设成叠放所述电堆的腔室。
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