一種圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔一次性成型機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔一次性成型機構(gòu)。所述機構(gòu)包括步進電機（1），驅(qū)動齒輪（2），齒圈（3），工作齒輪（4），凹模（5），凸模（7），側(cè)型芯（8），連桿（9）及曲軸（10），通過步進電機旋轉(zhuǎn)—帶動齒輪轉(zhuǎn)動—齒輪帶動齒圈轉(zhuǎn)動—再通過內(nèi)齒帶動工作齒輪傳動—使曲軸轉(zhuǎn)動—連桿平面運動—使得側(cè)型芯作直線運動的工作方式，使模具完成合模、注射成型、側(cè)芯抽出、開模、頂出過程，實現(xiàn)側(cè)孔的一次性成型。本發(fā)明解決了圓柱形燃料電池側(cè)面孔的一次成型問題，具有效率高，成本低，質(zhì)量好的特點。
【專利說明】一種圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔一次性成型機構(gòu)
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔一次性成型機構(gòu)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]目前，人類賴以生存的石油、天然氣和煤等化石能源正在日趨減少，取而代之的將是氫能和可再生資源。同時，由于石油、天然氣和煤的低效燃燒使用，既浪費了能源，也對環(huán)境造成了嚴重污染，以成為本世紀必須解決的重要問題。
[0005]燃料電池(Fuel Cells，F(xiàn)C)是一種不經(jīng)過燃燒過程直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，它的最佳燃料為氫，也可以利用化石性燃料，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、低污染、環(huán)境友好的突出優(yōu)點，被認為是21世紀首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)，成為各國政府與大公司研究和開發(fā)焦點。
[0006]燃料電池能夠直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，不受卡諾循環(huán)的限制，它的效率高于熱機效率。工作溫度低于內(nèi)燃機和鍋爐，因此，燃料電池運行過程中幾乎無NOx和SOx的排放，C02的排放也比常規(guī)火電廠減少40%以上。燃料電池可望成為未來效率最高、最清潔的發(fā)電技術(shù)，被看作是繼水力、火力和核能發(fā)電之后的第四種發(fā)電方式。
[0007]質(zhì)子交換膜形燃料電池`(PEMFC)是繼堿形燃料電池(AFC)，磷酸形燃料電池(PAFC)，熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)，固體氧化物燃料電池(SOFC)之后的第五類燃料電池。
[0008]PEMFC經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其技術(shù)日趨成熟，目前已商業(yè)化，主要是平板式結(jié)構(gòu)的PEMFC，但是這種采用雙極板組成的平板式電池，除了增加了電池成本以外，還有很多不足之處:密封困難，安裝煩瑣，維護不方便，由于雙極板的流道狹窄，對于水熱管理帶來很多的困難，生成的水不能及時排出，影響陰極氧化劑的傳質(zhì)。電堆的運行需要泵、氣瓶、空壓機等外圍設(shè)備，用于燃料的輸送和產(chǎn)物的移出，使電堆系統(tǒng)龐大，體積比功率和質(zhì)量比功率降低。針對平板式燃料電池的不足，人們提出了制作圓柱型(管狀)燃料電池的構(gòu)想(見本人作為發(fā)明人申請的發(fā)明專利，氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池用圓柱形膜電極，ZL2010101005669.52012.4.11)，可以簡化電池的外圍設(shè)備，提高電池的體積比功率和質(zhì)量比功率，降低制作成本，加快PEM型燃料電池商業(yè)化步伐。
[0009]對于這種圓柱形燃料電池，其陽極也是圓形的，如一種陽極采用的是石墨/樹脂復(fù)合材料制造，管壁上開有許多小通孔，這些側(cè)面小孔的加工是一關(guān)鍵。這些小孔的軸線都通過圓心(即軸線垂直于外圓表面)，按常規(guī)加工方法，圓管四周的小孔用機加工鉆出，效率低、成本高、質(zhì)量也不易保證。所以本發(fā)明是一種該陽極側(cè)面多孔一次同時成型的抽芯機構(gòu)，即可將圓管與側(cè)面孔同時一次性成型加工出來，具有效率高、成本低、質(zhì)量好的特點。
[0010]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔成型抽芯機構(gòu)，采用齒輪，曲軸及連桿裝置完成注射成型過程中側(cè)型芯的抽芯及合模過程。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔一次性成型機構(gòu)，所述機構(gòu)包括步進電機(1)，驅(qū)動齒輪(2)，齒圈(3)，工作齒輪(4)，凹模(5)，凸模(7)，側(cè)型芯(8)，連桿(9)及曲軸(10)，其特征在于:
所述步進電機(I)帶動驅(qū)動齒輪(2 )轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪(2 )與齒圈外齒嚙合，帶動齒圈(3 )轉(zhuǎn)動，齒圈(3)內(nèi)齒帶動工作齒輪(4)轉(zhuǎn)動，工作齒輪(4)與曲軸(10)剛性連接，曲軸在工作齒輪(4)驅(qū)動下進行旋轉(zhuǎn)運動；連桿(9) 一端套在曲軸(10)上，另一端與側(cè)型芯(8)相連，側(cè)型芯(8 )與連桿(9 )采用銷連接，當(dāng)曲軸(10 )做旋轉(zhuǎn)運動時，連桿(9 )做平面運動，曲軸(10)的轉(zhuǎn)動通過連桿(9)轉(zhuǎn)化為側(cè)型芯(8)的直線運動；當(dāng)側(cè)型芯(8)運動到內(nèi)極限位置時，進入凸模(7)，此時完成合模運動，步進電機停止，模具進行注射成型；
當(dāng)復(fù)合材料注射完畢，步進電機旋轉(zhuǎn)一帶動齒輪轉(zhuǎn)動一齒輪帶動齒圈轉(zhuǎn)動一再通過內(nèi)齒帶動工作齒輪傳動一使曲軸轉(zhuǎn)動一連桿平面運動一使得側(cè)型芯作直線運動，到外極限位置；當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)180°時，側(cè)型芯運動到外極限位置，同時凸模(7)和凹模(5)進行開模和脫模運動，并頂出圓柱形燃料電池陽極零件，如此往復(fù)，使模具完成合模、注射成型、側(cè)芯抽出、開模、頂出過程，實現(xiàn)側(cè)孔的一次性成型。
[0013]進一步的，所述機構(gòu)還包括四個齒圈限位塊(11)，限制齒圈(3)的上下位置。
[0014]本發(fā)明解決了圓柱形燃料電池側(cè)面孔的一次成型問題，具有效率高，成本低，質(zhì)量好的特點。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為圓柱形燃料電池陽極結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔成型抽芯機構(gòu)主視圖；
圖3為圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔成型抽芯機構(gòu)俯視圖；
圖4為曲軸、連桿、側(cè)型芯連接關(guān)系示意圖；
圖5為連桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中，I一步進電機，2一驅(qū)動齒輪，3一齒圈(內(nèi)圈和外圈都有齒)，4一工作齒輪，5—凹模，6—燃料電池陽極，7—凸模，8—側(cè)型芯，9一連桿，10—曲軸，11—齒圈限位塊。
[0018]
【具體實施方式】
[0019]本燃料電池陽極側(cè)面多孔成型抽芯機構(gòu)由步進電機，驅(qū)動齒輪，齒圈(外圈和內(nèi)圈都有齒輪)，工作齒輪，曲軸，連桿及側(cè)型芯等組成，陽極成型過程中，凸模5和凹模6首先通過模具裝置進行合模，然后進行側(cè)型芯的合模:首先，步進電機I帶動驅(qū)動齒輪2轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪與齒圈外齒嚙合，帶動齒圈3轉(zhuǎn)動，齒圈內(nèi)外均有齒，齒圈內(nèi)齒帶動工作齒輪4轉(zhuǎn)動，工作齒輪與曲軸10剛性連接，因此，曲軸在工作齒輪驅(qū)動下進行旋轉(zhuǎn)運動，連桿9 一端套在曲軸上，另一端與側(cè)型芯相連，側(cè)型芯8與連桿采用銷連接，當(dāng)曲軸做旋轉(zhuǎn)運動時，連桿做平面運動。由此，曲軸的轉(zhuǎn)動通過連桿轉(zhuǎn)化為側(cè)型芯的直線運動。側(cè)芯運動到內(nèi)極限位置時，進入凸模，此時完成合模運動，步進電機停止，模具進行注射成型。
[0020]曲軸采用三段分體式結(jié)構(gòu)，制造簡單、安裝方便。連桿兩端分別有與側(cè)型芯和曲軸連接的孔，見圖5，連桿先分別裝到曲軸曲拐上，曲拐再與二個曲軸(旋轉(zhuǎn))中心軸連接后，通過端蓋固定安裝到件5上。連桿與側(cè)型芯通過銷釘連接，見圖4。當(dāng)齒圈與工作齒輪嚙合后，其水平方向位置就可同時限制，其上下位置由四個齒圈限位塊11限制。
[0021]當(dāng)復(fù)合材料注射完畢，步進電機旋轉(zhuǎn)一帶動齒輪轉(zhuǎn)動一齒輪帶動齒圈轉(zhuǎn)動一再通過內(nèi)齒帶動工作齒輪傳動一使曲軸轉(zhuǎn)動一連桿平面運動一使得側(cè)型芯作直線運動，到外極限位置。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)180°時，側(cè)型芯運動到外極限位置，同時凸模和凹模進行開模和脫模運動，并頂出圓柱形燃料電池陽極零件(本申請沒有表示頂出結(jié)構(gòu))。如此往復(fù)，使模具能順利完成合模、注射成型、側(cè)芯抽出、開模、頂出過程，實現(xiàn)側(cè)孔的一次性成型。另本專利結(jié)構(gòu)只采用一個電機就完成圓周上各個方向的抽芯運動，結(jié)構(gòu)簡單，且步進電機易于控制和調(diào)整速度、角度等，可以很好控制抽芯距離和速度。
[0022]本發(fā)明專利示例的為設(shè)置八排側(cè)抽芯裝置，由八個工作齒輪與齒圈配合完成合模和抽芯動作，若各排數(shù)或每排的孔個數(shù)不同，可根據(jù)孔的位置和數(shù)量設(shè)計新的曲軸機構(gòu)。本專利主要涉及抽芯機構(gòu)，所以模具的一些其它部件，如澆注系統(tǒng)、導(dǎo)柱、模架、頂出機構(gòu)等這里不敘述。
[0023]本發(fā)明也可用于類似結(jié)構(gòu)塑料件的注射成型方法。
【權(quán)利要求】
1.一種圓柱形燃料電池陽極側(cè)面多孔一次性成型機構(gòu)，所述機構(gòu)包括步進電機(1)，驅(qū)動齒輪(2)，齒圈(3)，工作齒輪(4)，凹模(5)，凸模(7)，側(cè)型芯(8)，連桿(9)及曲軸(10)，其特征在于: 所述步進電機(I)帶動驅(qū)動齒輪(2 )轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪(2 )與齒圈外齒嚙合，帶動齒圈(3 )轉(zhuǎn)動，齒圈(3)內(nèi)齒帶動工作齒輪(4)轉(zhuǎn)動，工作齒輪(4)與曲軸(10)剛性連接，曲軸在工作齒輪(4)驅(qū)動下進行旋轉(zhuǎn)運動；連桿(9) 一端套在曲軸(10)上，另一端與側(cè)型芯(8)相連，側(cè)型芯(8 )與連桿(9 )采用銷連接，當(dāng)曲軸(10 )做旋轉(zhuǎn)運動時，連桿(9 )做平面運動，曲軸(10)的轉(zhuǎn)動通過連桿(9)轉(zhuǎn)化為側(cè)型芯(8)的直線運動；當(dāng)側(cè)型芯(8)運動到內(nèi)極限位置時，進入凸模(7)，此時完成合模運動，步進電機停止，模具進行注射成型； 當(dāng)復(fù)合材料注射完畢，步進電機旋轉(zhuǎn)一帶動齒輪轉(zhuǎn)動一齒輪帶動齒圈轉(zhuǎn)動一再通過內(nèi)齒帶動工作齒輪傳動一使曲軸轉(zhuǎn)動一連桿平面運動一使得側(cè)型芯作直線運動，到外極限位置；當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)180°時，側(cè)型芯運動到外極限位置，同時凸模(7)和凹模(5)進行開模和脫模運動，并頂出圓柱形燃料電池陽極零件，如此往復(fù)，使模具完成合模、注射成型、側(cè)芯抽出、開模、頂出過程，實現(xiàn)側(cè)孔的一次性成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征在于:所述機構(gòu)還包括四個齒圈限位塊(11)，限制齒圈(3)的上下位置。
【文檔編號】B29C45/66GK103770283SQ201410020481
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】黃明宇, 厲丹彤, 張政, 馮小保, 張華麗, 吳強, 李志揚, 唐通鳴, 周一丹, 倪紅軍 申請人:南通大學(xué)