CN215070076U - 一种燃料电池电堆装夹装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种燃料电池电堆装夹装置，包括底座、电堆、钢带、卡座、压堆组件和张紧组件；所述压堆组件、所述电堆和所述底座由上而下依次设置；所述钢带呈环形周向设置在所述电堆上；所述钢带的活动端与所述张紧组件连接；所述压堆组件设置在所述电堆的顶端；所述卡座的一端与所述电堆连接，另一端与所述底座连接；所述张紧组件设置在所述底座的一侧。本申请通过转轴将用于捆扎燃料电池电堆的钢带进行预紧，避免钢带在焊接时存在自由伸长量，导致电堆过压或者压不紧的风险；同时能够较好的保证每根钢带拉力的大小一致，从而保证电堆组装的一致性，降低焊接工艺对电堆性能的影响；而且所述张紧组件简单易行，大大降低了成本。

Description

一种燃料电池电堆装夹装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池电堆装夹技术领域，特别是涉及一种燃料电池电堆装夹装置。

背景技术

燃料电池是通过通入的燃料与氧气反应，将化学能转化为电能的装置。一般地，燃料电池电堆是由双极板和膜电极依次相间堆叠压合形成的。因此，电堆的内部组装压力直接影响了燃料电池电堆的整体性能。

目前燃料电池电堆的组装方式主要有钢带捆扎和螺栓拉杆。其中，钢带捆扎的一般方法为：“过压缩-捆扎-焊接-回弹”；该方法存在钢带拉力大小不一、压缩量难以把握的问题，钢带未张紧，压力过小，容易导致气密性不良，接触电阻过大，性能差；钢带过紧，压力过大，容易导致极板开裂，膜电极机械失效，影响电堆的整体性能。

实用新型内容

基于此，本实用新型实施例提供一种燃料电池电堆装夹装置，旨在解决燃料电池电堆使用钢带捆扎时钢带的拉力难以控制、压缩量难以把握，导致电堆组装压力不均匀，影响电堆的整体性能的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

一种燃料电池电堆装夹装置，包括底座、电堆、钢带、卡座、压堆组件和张紧组件；所述压堆组件、所述电堆和所述底座由上而下依次设置；所述钢带呈环形周向设置在所述电堆上；所述钢带的活动端与所述张紧组件连接；所述压堆组件设置在所述电堆的顶端；所述卡座的一端与所述电堆连接，另一端与所述底座连接；所述张紧组件设置在所述底座的一侧。

进一步地，所述张紧组件包括焊接架、轴承座、定位轴套、转轴和离合座；所述离合座包括设置在所述焊接架两端的第一离合座和第二离合座；所述转轴的一端与所述第一离合座活动连接，另一端与所述第二离合座活动连接；所述轴承座的一端固定于所述焊接架上，另一端与所述转轴活动连接；所述轴承座包括设置于所述第一离合座和所述第二离合座之间的第一轴承座和第二轴承座；所述定位轴套设置于所述转轴上、且所述定位轴套设置于所述第一轴承座和所述第二轴承座之间。

进一步地，所述第一轴承座和所述第二轴承座上均设置有双向轴承；所述双向轴承与所述转轴相适配。

进一步地，所述第一离合座和所述第二离合座上均设置有单向轴承；所述单向轴承与所述转轴之间通过键连接，使得所述单向轴承与所述转轴同步转动。

进一步地，所述转轴上设置有多个与所述钢带相适配的长条孔。所述长条孔贯穿所述转轴，使得所述钢带能够穿过所述转轴。当所述钢带卷绕电堆一圈之后，所述钢带的活动端穿过所述长条孔后，将超出所述长条孔的部分进行反向折叠，使得所述钢带卡合在所述长条孔上，防止所述钢带的回弹导致脱落，影响电堆捆扎的下一道工序。

进一步地，所述定位轴套包括相对设置在所述转轴上的第一定位轴套和第二定位轴套；所述第一定位轴套和所述第二定位轴套通过止动螺栓可移动地到固定在所述转轴上。在本实施例中，所述钢带穿过所述长条孔后，将所述第一定位轴套和所述第二定位轴套调节到恰好卡紧所述钢带的位置后，拧紧所述止动螺栓。通过所述第一定位轴套和所述第二定位轴套的卡紧限位作用，可以很好地固定所述钢带，防止跑偏。

进一步地，所述电堆包括依次设置的第一端板、电堆本体和第二端板；所述第一端板远离所述电堆本体的一侧与所述压堆组件相抵接；所述第二端板与所述底座相抵接；所述第二端板的侧面与所述卡座连接。

进一步地，所述第一端板远离所述电堆本体的端面上设置有多条与所述钢带相适配的第一凹槽；所述第一端板上还设置有多条与所述第一凹槽垂直的第二凹槽；所述第二凹槽上设置有多个槽孔；所述槽孔内设置有弹簧；所述第二凹槽内设置有承载梁；所述承载梁的一侧与所述弹簧相抵接，另一侧与所述钢带相抵接。

进一步地，所述弹簧为碟形弹簧。所述碟形弹簧可以在较小的空间内承受极大的载荷，具有良好的缓冲吸震能力，能够有效保证燃料电池电堆的压力和稳定性。

进一步地，所述卡座上设置有紧固螺栓和第一止退螺栓；所述卡座通过所述紧固螺栓固定在所述第二端板的侧面；所述第一止退螺栓穿过所述卡座与所述底座相抵接，防止电堆在捆扎过程中，发生偏移。

进一步地，所述压堆组件包括压堆支架、第二止退螺栓和垫片；所述压堆支架远离所述第一端板的一侧与所述下压装置连接；所述压堆支架靠近所述第一端板的一侧设置有U形压堆梁；所述第二止退螺栓穿过所述U形压堆梁将所述垫片压抵在所述第一端板的侧面，起到限位的作用，防止电堆在捆扎过程中发生偏移。

进一步地，所述底座包括底板，以及设置在所述底板上的堆叠支撑座；所述堆叠支撑座远离所述底板的一端与所述第二端板相抵接；所述堆叠支撑座上设置有第三凹槽；所述第三凹槽可以为所述钢带捆扎燃料电池电堆时提供足够的空间。

本实用新型提出的一种燃料电池电堆装夹装置，通过张紧组件的转轴将用于捆扎燃料电池电堆的钢带进行预紧，避免所述钢带在焊接时存在自由伸长量，导致电堆过压或者压不紧的风险；同时能够较好的保证每根钢带拉力的大小一致，从而保证电堆组装的一致性，降低焊接工艺对电堆性能的影响；而且所述张紧组件简单易行，大大降低了成本。通过设置卡座将第二端板和堆叠支撑座相连接，有效地保证了电堆在捆扎过程中的稳定性，不会发生位置偏移。

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述燃料电池电堆装夹装置的结构示意图；

图2位图1中张紧组件的爆炸视图；

图3位图1中的电堆结构示意图；

图4位图3中的第一端板结构示意图；

图5位图1中的卡座结构示意图；

图6位图1中的压堆组件主视图；

图7位图1中的底座结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前燃料电池电堆的组装方式主要有钢带捆扎，钢带捆扎的一般方法为：“过压缩-捆扎-焊接-回弹”。该方法存在钢带拉力大小不一、压缩量难以把握的问题，钢带未张紧，压力过小，容易导致气密性不良，接触电阻过大，性能差；钢带过紧，压力过大，容易导致极板开裂，膜电极机械失效，影响电堆的整体性能。为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种燃料电池电堆装夹装置。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提出的一种燃料电池电堆装夹装置，包括底座1、电堆2、钢带3、卡座4、压堆组件5和张紧组件6；所述压堆组件5、所述电堆2和所述底座1由上而下依次设置；所述钢带3呈环形周向设置在所述电堆2上；所述钢带3的活动端与所述张紧组件6连接；所述压堆组件5设置在所述电堆2的顶端(在本实施例中，压堆组件5通过下压装置(图中未标示) 设置在电堆2的顶端)；所述卡座4的一端与所述电堆2连接，另一端与所述底座1连接；所述张紧组件6设置在所述底座1的一侧。

进一步地，所述张紧组件6包括焊接架61、轴承座62、定位轴套63、转轴 64和离合座65；所述离合座65包括设置在所述焊接架61两端的第一离合座651 和第二离合座652；所述转轴64的一端与所述第一离合座651活动连接，另一端与所述第二离合座652活动连接；所述轴承座的一端固定于所述焊接架61 上，另一端与所述转轴64活动连接；所述轴承座62包括设置于所述第一离合座651和所述第二离合座652之间的第一轴承座621和第二轴承座622；所述定位轴套63设置于所述转轴64上、且所述定位轴套63设置于所述第一轴承座621和所述第二轴承座622之间。

进一步地，所述第一轴承座621和所述第二轴承座622上均设置有双向轴承66；所述双向轴承66与所述转轴64相适配。

进一步地，所述第一离合座651和所述第二离合座652上均设置有单向轴承67；所述单向轴承67与所述转轴64之间通过键连接，使得所述单向轴承67 与所述转轴同步转动。

进一步地，所述转轴64上设置有多个与所述钢带3相适配的长条孔641。所述长条孔641贯穿所述转轴64，使得所述钢带3能够穿过所述转轴64。当所述钢带3卷绕电堆一圈之后，所述钢带3的活动端穿过所述长条孔641后，将超出所述长条孔641的部分进行反向折叠，使得所述钢带3卡合在所述长条孔上，防止所述钢带3的回弹导致脱落，影响电堆捆扎的下一道工序。

进一步地，所述定位轴套63包括相对设置在所述转轴64上的第一定位轴套631和第二定位轴套632；所述第一定位轴套631和所述第二定位轴套632通过止动螺栓68可移动地到固定在所述转轴64上。在本实施例中，所述钢带3穿过所述长条孔641后，将所述第一定位轴套631和所述第二定位轴套632调节到恰好卡紧所述钢带3的位置后，拧紧所述止动螺栓68。通过所述第一定位轴套 631和所述第二定位轴套632的卡紧限位作用，可以很好地固定所述钢带3，防止跑偏。

参照图3，在本实施例中，所述电堆2包括依次设置的第一端板21、电堆本体22和第二端板23；所述第一端板21远离所述电堆本体22的一侧与所述压堆组件5相抵接；所述第二端板23与所述底座1相抵接；所述第二端板23的侧面与所述卡座4连接。

参照图4，在本实施例中，所述第一端板21远离所述电堆本体22的端面上设置有多条与所述钢带3相适配的第一凹槽211；所述第一端板21上还设置有多条与所述第一凹槽211垂直的第二凹槽212；所述第二凹槽212上设置有多个槽孔213；所述槽孔213内设置有弹簧24；所述第二凹槽内212设置有承载梁25；所述承载梁25的一侧与所述弹簧24相抵接，另一侧与所述钢带3相抵接。

在本实施例中，所述承载梁25与所述钢带3相抵接，一方面是所述承载梁 25作为所述钢带3的支承，避免所述钢带3直接捆扎在所述第一端板21上，造成电堆的外部损伤；另一方面，所述承载梁25与所述钢带3相抵接的两个位置作为所述钢带3捆扎燃料电池电堆后的焊接点，焊接方式可以是激光焊或者冷焊。

进一步地，所述弹簧24为碟形弹簧。所述碟形弹簧可以在较小的空间内承受极大的载荷，具有良好的缓冲吸震能力，能够有效保证燃料电池电堆的压力和稳定性。

参照图5，在本实施例中，所述卡座4上设置有紧固螺栓41和第一止退螺栓42；所述卡座4通过所述紧固螺栓41固定在所述第二端板23的侧面；所述第一止退螺栓42穿过所述卡座4与所述底座1相抵接，防止电堆在捆扎过程中，发生偏移。

参照图6，在本实施例中，所述压堆组件5包括压堆支架51、第二止退螺栓52和垫片53；所述压堆支架51远离所述第一端板21的一侧与所述下压装置连接；所述压堆支架51靠近所述第一端板21的一侧设置有U形压堆梁511；所述第二止退螺栓52穿过所述U形压堆梁511将所述垫片53压抵在所述第一端板 21的侧面，起到限位的作用，防止电堆在捆扎过程中发生偏移。

参照图7，在本实施例中，所述底座1包括底板11，以及设置在所述底板 11上的堆叠支撑座12；所述堆叠支撑座12远离所述底板11的一端与所述第二端板23相抵接；所述堆叠支撑座12上设置有第三凹槽121；所述第三凹槽121 可以为所述钢带3捆扎燃料电池电堆时提供足够的空间。

本实用新型提出的燃料电池电堆装夹装置，通过压堆组件5将电堆2压到一定大小的力(下压装置将所述压堆组件5下压到所需的力时，锁住下压装置)，然后将卡座4用所述紧固螺栓42固定在所述第二端板23的侧面，拧紧所述第一止退螺栓42，抵住所述叠堆支撑座12；此时，拧紧所述压堆组件5上的第二止退螺栓52，使得所述第二止退螺栓将所述垫片53抵压在所述第二端板 23上，防止电堆在捆扎过程中，发生倾斜或者偏移；当所述钢带3穿过所述长条孔641后，将所述第一定位轴套631和所述第二定位轴套632调节到恰好卡紧所述钢带3的位置后，拧紧所述止动螺栓68，起到固定和限位作用，防止所述钢带3跑偏；所述钢带3的活动端穿过所述长条孔641后，将超出所述长条孔641 的部分进行反向折叠，使得所述钢带3卡合在所述长条孔上，防止所述钢带3 的回弹导致脱落；然后利用扭矩扳手套合所述转轴64的两端的六边形棱柱部分，缓慢转动转轴64，使得所述钢带3缠绕在所述转轴64上，所述钢带3逐渐张紧，当转动到一定扭矩时，取下扭矩扳手，由于设置在所述离合座65上的单向轴承67的作用，使得所述转轴64无法反向转动，产生锁止作用；此时，所述钢带3处于预先设定好的拉紧状态(电堆组装压力合适时)，不存在自由伸长量；利用激光焊或者冷焊对所述钢带进行焊接，最后将焊接后的钢带的活动端剪除。以此类推，按上述过程依次焊接其他钢带。

本实用新型提出的一种燃料电池电堆装夹装置，通过张紧组件6的转轴64 将用于捆扎燃料电池电堆的钢带3进行预紧，避免所述钢带3在焊接时存在自由伸长量，导致电堆过压或者压不紧的风险；同时能够较好的保证每根钢带拉力的大小一致，从而保证电堆组装的一致性，降低焊接工艺对电堆性能的影响；而且所述张紧组件简单易行，大大降低了成本。通过设置卡座4将第二端板23和堆叠支撑座12相连接，有效地保证了电堆在捆扎过程中的稳定性，不会发生位置偏移。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，包括底座、电堆、钢带、卡座、压堆组件和张紧组件；所述压堆组件、所述电堆和所述底座由上而下依次设置；所述钢带呈环形周向设置在所述电堆上；所述钢带的活动端与所述张紧组件连接；所述压堆组件设置在所述电堆的顶端；所述卡座的一端与所述电堆连接，另一端与所述底座连接；所述张紧组件设置在所述底座的一侧。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述张紧组件包括焊接架、轴承座、定位轴套、转轴和离合座；所述离合座包括设置在所述焊接架两端的第一离合座和第二离合座；所述转轴的一端与所述第一离合座活动连接，另一端与所述第二离合座活动连接；所述轴承座的一端固定于所述焊接架上，另一端与所述转轴活动连接；所述轴承座包括设置于所述第一离合座和所述第二离合座之间的第一轴承座和第二轴承座；所述定位轴套设置于所述转轴上、且所述定位轴套设置于所述第一轴承座和所述第二轴承座之间。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述第一轴承座和所述第二轴承座上均设置有双向轴承；所述双向轴承与所述转轴相适配；所述第一离合座和所述第二离合座上均设置有单向轴承；所述单向轴承与所述转轴之间通过键连接。

4.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述转轴上设置有多个与所述钢带相适配的长条孔。

5.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述定位轴套包括相对设置在所述转轴上的第一定位轴套和第二定位轴套；所述第一定位轴套和所述第二定位轴套通过止动螺栓可移动地到固定在所述转轴上。

6.根据权利要求1所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述电堆包括依次设置的第一端板、电堆本体和第二端板；所述第一端板远离所述电堆本体的一侧与所述压堆组件相抵接；所述第二端板与所述底座相抵接；所述第二端板的侧面与所述卡座连接。

7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述第一端板远离所述电堆本体的端面上设置有多条与所述钢带相适配的第一凹槽；所述第一端板上还设置有多条与所述第一凹槽垂直的第二凹槽；所述第二凹槽上设置有多个槽孔；所述槽孔内设置有弹簧；所述第二凹槽内设置有承载梁；所述承载梁的一侧与所述弹簧相抵接，另一侧与所述钢带相抵接。

8.根据权利要求6所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述卡座上设置有紧固螺栓和第一止退螺栓；所述卡座通过所述紧固螺栓固定在所述第二端板的侧面；所述第一止退螺栓穿过所述卡座与所述底座相抵接。

9.根据权利要求7所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述压堆组件包括压堆支架、第二止退螺栓和垫片；所述压堆支架远离所述第一端板的一侧与下压装置连接；所述压堆支架靠近所述第一端板的一侧设置有U形压堆梁；所述第二止退螺栓穿过所述U形压堆梁将所述垫片压抵在所述第一端板的侧面。

10.根据权利要求8所述的燃料电池电堆装夹装置，其特征在于，所述底座包括底板，以及设置在所述底板上的堆叠支撑座；所述堆叠支撑座远离所述底板的一端与所述第二端板相抵接；所述堆叠支撑座上设置有第三凹槽。

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