CN221019152U - 一种液流电池双极板焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液流电池双极板焊接装置，包括机架、定位结构、上压板、下压板、冷却机构和激光焊接机构，激光焊接机构设置在机架的顶板上方，两个上压板水平对称设置在顶板的，上压板的底面上设置有第一冷却通道和激光避让槽，第一冷却通道位于激光避让槽的内侧；下压板设置在定位结构上，定位结构设置在机架的横隔板上；下压板上设置有第二冷却通道，第二冷却通道位于激光避让槽的外侧；第一冷却通道和第二冷却通道与冷却机构连通；电极框为透明的PE材料且与双极板的接触面涂油黑色水性涂层。本实用新型液流电池双极板焊接装置，进行双面冷却，冷却速度快，冷却效率高，极大限度消除两种不同材料在焊接后产生的内应力变形。
Description
技术领域
本实用新型涉及液流电池双极板加工技术领域，尤其涉及一种液流电池双极板焊接装置。
背景技术
液流电池具有安全性高、循环寿命长、储能规模大、功率容量可独立设计等优点，在应用于大型固定式储能系统中具有得天独厚的优势，成为了大容量、长时间储能的首选技术之一。双极板作为液流电池电堆的关键部件之一，具有分隔正负极电解液、汇集电流、支撑电极等作用。目前从电阻率，结构强度等综合性能来评估，柔性石墨板是性价比较高的选择之一。双极板与电极框的焊合是其中一项关键的工艺，焊合工件在电堆工作环境下的结构强度及密封性，直接关系到电堆的电压效率和库伦效率。
申请号为202123059085.5的一篇中国专利文件中，记载了一种钒液流电池双极板焊接装置，它包括冷热分体控制器、上支撑座、热交换装置、两根导油管、工件支撑座和边框，上支撑座设置在压力机的下压盘底面上，热交换装置设置在上支撑座的底面上，工件支撑座设置在热交换装置正下方的压力机基座上，边框放置在工件支撑座的顶面，冷热分体控制器放置在压力机一旁的地面上，热交换装置与冷热分体控制器通过两根导油管连通。
上述热交换装置接触边框的上表面，然而焊接过程中双极板的底面温度也较高，由于双极板的底面距离热交换装置较远，这样就会导致双极板冷却缓慢，影响冷却效率。
因此，需要针对上述缺陷开发一种液流电池双极板焊接装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种液流电池双极板焊接装置，进行双面冷却，冷却速度快，冷却效率高，极大限度消除两种不同材料在焊接后产生的内应力变形。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型一种液流电池双极板焊接装置，包括机架、定位结构、上压板、下压板、冷却机构和激光焊接机构，对双极板和电极框进行焊接的所述激光焊接机构设置在所述机架的顶板上方，两个所述上压板水平对称设置在所述顶板的，所述上压板的底面上设置有第一冷却通道和激光避让槽，所述第一冷却通道位于所述激光避让槽的内侧；所述下压板设置在所述定位结构上，所述定位结构设置在所述机架的横隔板上用于驱动所述下压板在两个所述上压板之间移动和驱动所述下压板与所述上压板配合夹紧所述双极板和所述电极框；所述下压板上设置有第二冷却通道，所述第二冷却通道位于所述激光避让槽的外侧；所述第一冷却通道和所述第二冷却通道与所述冷却机构连通；所述电极框为透明的PE材料且与所述双极板的接触面涂油黑色水性涂层。
进一步的，所述冷却机构包括冷却箱、第一水泵、第一出液管、第二水泵、第二出液管、进液管和冷凝管，所述第一出液管上设置有所述第一水泵且通过所述第一水泵将所述冷却箱内的冷却液抽送到所述第一冷却通道内，所述第二出液管上设置有所述第二水泵且通过所述第二水泵所述冷却箱内的冷却液抽送到所述第二冷却通道内，所述第一冷却通道和所述第二冷却通道内的冷却液经所述进液管回到所述冷却箱内，所述冷凝管设置在所述冷却箱内。
进一步的，所述冷却机构还包括补液管，所述补液管用于补充所述冷却箱的冷却液。
进一步的，所述激光避让槽的一端设置有第一进气孔，经所述第一进气孔向所述激光避让槽内吹送保护气体。
进一步的，所述下压板上设置有通气槽，当所述上压板和所述下压板夹紧时所述通气槽位于在所述激光避让槽的正下方，所述通气槽的一端设置有第二进气孔另一端设置有出气孔，所述保护气体通话所述第二进气孔进入所述通气槽通过所述出气孔吹出。
进一步的，所述定位结构包括水平往复运动机构、液压缸、过渡板、导向组件，用于驱动所述下压板水平往复运动的所述水平往复运动机构设置在所述横隔板上，用于驱动所述下压板上下移动的所述液压缸设置在所述水平往复运动机构的滑块上，所述过渡板设置在所述液压缸的顶部用于放置所述下压板，所述导向组件设置在所述过渡板的底部以保证所述下压板上下移动的稳定性。
进一步的，所述定位结构还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述液压缸和所述过渡板之间，所述压力传感器电连接到设备控制器。
进一步的，所述电极框中间设置有电极板通孔，所述电极板通孔底部设置有凸起，所述凸起的位置与所述激光避让槽相对应，所述上压板设置为台阶状，压紧后所述上压板的底部插接到所述电极板通孔中且所述上压板的中部和底部分别压紧所述电极框和所述双极板。
与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：
1、通过设置第一冷却通道和第二冷却通道，使得冷却机构中的冷却液分别对双极板和电极框的上下面进行冷却，加快冷却速度提高冷却效率，结合在冷却箱内设置冷凝管，能够对回流到冷却箱内的冷却液进行快速降温，保证高冷却效率，极大限度消除两种不同材料在焊接后产生的内应力变形。通过设置补液管能对冷却箱中的冷却液进行补充，避免因蒸发等因素导致冷却液过少，保证冷却质量。
2、通过在避让槽和通气槽中吹送保护气体，避免焊接过程中双极板和电极框的焊接位置与外界空气接触发生氧化，保证焊接质量，避免因氧化而影响双极板的性能。
3、通过设置导向组件能够保证液压缸上下移动的稳定性，避免偏差，保证焊接位置的准确，保证焊接质量。通过设置压力传感器，能够检测液压缸对过渡板的压力，进而通过压力传感器的压力值来确认上压板和下压板对双极板和电极框的压力值，保证双极板和电极框可靠的压紧。
4、通过设置台阶状的上压板，使得上压板同时压紧双极板和电极框，起到限位作用，减少电极板通孔位置的双极板因焊接过程中受热而发生的形变。
附图说明
下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型液流电池双极板焊接装置主视结构示意图；
图2为本实用新型液流电池双极板焊接装置俯视结构示意图；
图3为本实用新型液流电池双极板焊接装置左视结构示意图；
图4为本实用新型上压板俯视结构示意图；
图5为本实用新型上压板主视结构示意图；
图6为本实用新型下压板俯视结构示意图；
图7为图6中A-A位置剖视结构示意图；
图8为本实用新型电极框俯视结构示意图；
图9为图8中B-B位置剖视结构示意图；
图10为本实用新型冷却机构主视剖视结构示意图；
图11为本实用新型焊缝结构示意图。
附图标记说明：1、机架；2、定位结构；201、水平往复运动机构；202、液压缸；203、过渡板；204、导向组件；205、压力传感器；206、定位柱；3、上压板；301、第一冷却通道；302、激光避让槽；303、第一进气孔；4、下压板；401、第二冷却通道；402、通气槽；403、第二进气孔；404、出气孔；5、冷却机构；501、冷却箱；502、第一水泵；503、第一出液管；504、第二水泵；505、第二出液管；506、进液管；507、冷凝管；508、补液管；6、双极板；7、电极框；701、电极板通孔；702、凸起；9、激光焊接机构。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种液流电池双极板焊接装置，进行双面冷却，冷却速度快，冷却效率高，极大限度消除两种不同材料在焊接后产生的内应力变形。
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的描述，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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
参考附图，图1为本实用新型液流电池双极板焊接装置主视结构示意图；图2为本实用新型液流电池双极板焊接装置俯视结构示意图；图3为本实用新型液流电池双极板焊接装置左视结构示意图；图4为本实用新型上压板俯视结构示意图；图5为本实用新型上压板主视结构示意图；图6为本实用新型下压板俯视结构示意图；图7为本实用新型下压板主视结构示意图；图8为本实用新型电极框俯视结构示意图；图9为图8中A-A位置剖视结构示意图；图10为本实用新型冷却机构主视剖视结构示意图；图11为本实用新型焊缝结构示意图。
在一具体实施方式中，如图1～7所示，一种液流电池双极板焊接装置，包括机架1、定位结构2、上压板3、下压板4、冷却机构5和激光焊接机构9，对双极板6和电极框7进行焊接的激光焊接机构9设置在机架1的顶板101上方，两个上压板3水平对称螺接在顶板101上，上压板3的底端穿出顶板101。上压板3中间部位水平设置有第一冷却通道301和激光避让槽302，第一冷却通道301位于激光避让槽302的内侧。下压板4设置在定位结构2上，定位结构2设置在机架1的横隔板102上用于驱动下压板4在两个上压板3之间移动和驱动下压板4与上压板3配合夹紧双极板6和电极框7。下压板4上设置有第二冷却通道401，第二冷却通道401位于激光避让槽302的外侧。第一冷却通道301和第二冷却通道401与冷却机构5连通。电极框7为透明的PE材料且与双极板6的接触面涂油黑色水性涂层。
具体而言，如图1、图3和图10所示，冷却机构5包括冷却箱501、第一水泵502、第一出液管503、第二水泵504、第二出液管505、进液管506和冷凝管507，第一出液管503上设置有第一水泵502且通过第一水泵502将冷却箱501内的冷却液抽送到第一冷却通道301内，第二出液管505上设置有第二水泵504且通过第二水泵504冷却箱501内的冷却液抽送到第二冷却通道401内，第一冷却通道301和第二冷却通道401内的冷却液经进液管506回到冷却箱501内，冷凝管507设置在冷却箱501内。
具体而言，如图10所示，冷却机构5还包括补液管508，补液管508用于补充冷却箱501的冷却液。
通过设置第一冷却通道301和第二冷却通道401，使得冷却机构5中的冷却液分别对双极板6和电极框7的上下面进行冷却，加快冷却速度提高冷却效率，结合在冷却箱501内设置冷凝管507，能够对回流到冷却箱501内的冷却液进行快速降温，保证高冷却效率，极大限度消除两种不同材料在焊接后产生的内应力变形。通过设置补液管508能对冷却箱501中的冷却液进行补充，避免因蒸发等因素导致冷却液过少，保证冷却质量。
在本实用新型的一具体实施方式中，如图4和图5所示，激光避让槽302的一端设置有第一进气孔303，经第一进气孔303向激光避让槽302内吹送保护气体。
具体而言，如图6和图7所示，下压板4上设置有通气槽402，当上压板3和下压板4夹紧时通气槽402位于在激光避让槽302的正下方，通气槽402的一端设置有第二进气孔403另一端设置有出气孔404，保护气体通话第二进气孔403进入通气槽402通过出气孔404吹出。
通过在避让槽302和通气槽402中吹送保护气体，避免焊接过程中双极板6和电极框7的焊接位置与外界空气接触发生氧化，保证焊接质量，避免因氧化而影响双极板的性能。
在本实用新型的一具体实施方式中，如图1和图3所示，定位结构2包括水平往复运动机构201、液压缸202、过渡板203、导向组件204，用于驱动下压板4水平往复运动的水平往复运动机构201设置在横隔板102上，用于驱动下压板4上下移动的液压缸202设置在水平往复运动机构201的滑块上，过渡板203设置在液压缸202的顶部用于放置下压板4，导向组件204设置在过渡板203的底部以保证下压板4上下移动的稳定性，为保证焊接的准确性过渡板203上设置有定位柱206，上压板3、下压板4、双极板6和电极框7上均设置有与定位柱206相适应的通孔。
具体而言，如图1和图3所示，定位结构2还包括压力传感器205，压力传感器205设置在液压缸202和过渡板203之间，压力传感器205电连接到设备控制器。
过设置导向组件204能够保证液压缸202上下移动的稳定性，避免偏差，保证焊接位置的准确，保证焊接质量。通过设置压力传感器205，能够检测液压缸202对过渡板203的压力，进而通过压力传感器205的压力值来确认上压板3和下压板4对双极板6和电极框7的压力值，保证双极板和电极框7可靠的压紧。
在本实用新型的一具体实施方式中，如图5、图8和图9所示，电极框7中间设置有电极板通孔701，电极板通孔701底部设置有凸起702，凸起702的位置与激光避让槽302相对应，上压板3设置为台阶状，压紧后上压板3的底部插接到电极板通孔701中且上压板3的中部和底部分别压紧电极框7和双极板6。
通过设置台阶状的上压板3，使得上压板3同时压紧双极板6和电极框7，起到限位作用，减少电极板通孔701位置的双极板6因焊接过程中受热而发生的形变。
本实用新型液流电池双极板焊接装置工作时，将下压板4、双极板6和电极框7分别依次放置在过渡板203上，启动水平往复运动机构201的电机使得过渡板203运行到其中一个上压板3的下方，随后启动液压缸202推动过渡板203向上移动，直至达到压力传感器205的设定值。随后同时启动激光焊接机构9、第一水泵502、第二水泵504和通入保护气体，激光焊接机构9对双极板6和电极框7进行焊接，焊缝如图11中a所示，通过第一水泵502和第二水泵504吸入第一冷却通道301和第二冷却通道401的冷却液对双极板6和电极框7进行降温，通入激光避让槽302和通气槽402中的气体对双极板6和电极框7进行保护避免氧化同时也能带走一部分热量。冷却后关闭上述设备，随后启动水平往复运动机构201的电机使得过渡板203运行到另一个上压板3的下方，重复上述操作即可，得到焊缝如图11中b所示，两次焊接的得到的焊缝如图11中c所示。
本实用新型液流电池双极板焊接装置，通过设置第一冷却通道301和第二冷却通道401，使得冷却机构5中的冷却液分别对双极板6和电极框7的上下面进行冷却，加快冷却速度提高冷却效率，结合在冷却箱501内设置冷凝管507，能够对回流到冷却箱501内的冷却液进行快速降温，保证高冷却效率，极大限度消除两种不同材料在焊接后产生的内应力变形。通过设置补液管508能对冷却箱501中的冷却液进行补充，避免因蒸发等因素导致冷却液过少，保证冷却质量。通过在避让槽302和通气槽402中吹送保护气体，避免焊接过程中双极板6和电极框7的焊接位置与外界空气接触发生氧化，保证焊接质量，避免因氧化而影响双极板的性能。通过设置导向组件204能够保证液压缸202上下移动的稳定性，避免偏差，保证焊接位置的准确，保证焊接质量。通过设置压力传感器205，能够检测液压缸202对过渡板203的压力，进而通过压力传感器205的压力值来确认上压板3和下压板4对双极板6和电极框7的压力值，保证双极板和电极框7可靠的压紧。通过设置台阶状的上压板3，使得上压板3同时压紧双极板6和电极框7，起到限位作用，减少电极板通孔701位置的双极板6因焊接过程中受热而发生的形变。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种液流电池双极板焊接装置，其特征在于：包括机架(1)、定位结构(2)、上压板(3)、下压板(4)、冷却机构(5)和激光焊接机构(9)，对双极板(6)和电极框(7)进行焊接的所述激光焊接机构(9)设置在所述机架(1)的顶板(101)上方，两个所述上压板(3)水平对称设置在所述顶板(101)的，所述上压板(3)的底面上设置有第一冷却通道(301)和激光避让槽(302)，所述第一冷却通道(301)位于所述激光避让槽(302)的内侧；所述下压板(4)设置在所述定位结构(2)上，所述定位结构(2)设置在所述机架(1)的横隔板(102)上用于驱动所述下压板(4)在两个所述上压板(3)之间移动和驱动所述下压板(4)与所述上压板(3)配合夹紧所述双极板(6)和所述电极框(7)；所述下压板(4)上设置有第二冷却通道(401)，所述第二冷却通道(401)位于所述激光避让槽(302)的外侧；所述第一冷却通道(301)和所述第二冷却通道(401)与所述冷却机构(5)连通。
2.根据权利要求1所述的液流电池双极板焊接装置，其特征在于：所述冷却机构(5)包括冷却箱(501)、第一水泵(502)、第一出液管(503)、第二水泵(504)、第二出液管(505)、进液管(506)和冷凝管(507)，所述第一出液管(503)上设置有所述第一水泵(502)且通过所述第一水泵(502)将所述冷却箱(501)内的冷却液抽送到所述第一冷却通道(301)内，所述第二出液管(505)上设置有所述第二水泵(504)且通过所述第二水泵(504)所述冷却箱(501)内的冷却液抽送到所述第二冷却通道(401)内，所述第一冷却通道(301)和所述第二冷却通道(401)内的冷却液经所述进液管(506)回到所述冷却箱(501)内，所述冷凝管(507)设置在所述冷却箱(501)内。
3.根据权利要求2所述的液流电池双极板焊接装置，其特征在于：所述冷却机构(5)还包括补液管(508)，所述补液管(508)用于补充所述冷却箱(501)的冷却液。
4.根据权利要求1所述的液流电池双极板焊接装置，其特征在于：所述激光避让槽(302)的一端设置有第一进气孔(303)，经所述第一进气孔(303)向所述激光避让槽(302)内吹送保护气体。
5.根据权利要求4所述的液流电池双极板焊接装置，其特征在于：所述下压板(4)上设置有通气槽(402)，当所述上压板(3)和所述下压板(4)夹紧时所述通气槽(402)位于在所述激光避让槽(302)的正下方，所述通气槽(402)的一端设置有第二进气孔(403)另一端设置有出气孔(404)，所述保护气体通话所述第二进气孔(403)进入所述通气槽(402)通过所述出气孔(404)吹出。
6.根据权利要求1所述的液流电池双极板焊接装置，其特征在于：所述定位结构(2)包括水平往复运动机构(201)、液压缸(202)、过渡板(203)、导向组件(204)，用于驱动所述下压板(4)水平往复运动的所述水平往复运动机构(201)设置在所述横隔板(102)上，用于驱动所述下压板(4)上下移动的所述液压缸(202)设置在所述水平往复运动机构(201)的滑块上，所述过渡板(203)设置在所述液压缸(202)的顶部用于放置所述下压板(4)，所述导向组件(204)设置在所述过渡板(203)的底部以保证所述下压板(4)上下移动的稳定性。
7.根据权利要求6所述的液流电池双极板焊接装置，其特征在于：所述定位结构(2)还包括压力传感器(205)，所述压力传感器(205)设置在所述液压缸(202)和所述过渡板(203)之间，所述压力传感器(205)电连接到设备控制器。
8.根据权利要求1所述的液流电池双极板焊接装置，其特征在于：所述电极框(7)中间设置有电极板通孔(701)，所述电极板通孔(701)底部设置有凸起(702)，所述凸起(702)的位置与所述激光避让槽(302)相对应，所述上压板(3)设置为台阶状，压紧后所述上压板(3)的底部插接到所述电极板通孔(701)中且所述上压板(3)的中部和底部分别压紧所述电极框(7)和所述双极板(6)。
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