一種圓柱形燃料電池陽極側面多孔一次性成型機構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圓柱形燃料電池陽極側面多孔一次性成型機構。所述機構包括步進電機（1），驅動齒輪（2），齒圈（3），工作齒輪（4），凹模（5），凸模（7），側型芯（8），連桿（9）及曲軸（10），通過步進電機旋轉—帶動齒輪轉動—齒輪帶動齒圈轉動—再通過內齒帶動工作齒輪傳動—使曲軸轉動—連桿平面運動—使得側型芯作直線運動的工作方式，使模具完成合模、注射成型、側芯抽出、開模、頂出過程，實現(xiàn)側孔的一次性成型。本發(fā)明解決了圓柱形燃料電池側面孔的一次成型問題，具有效率高，成本低，質量好的特點。
【專利說明】一種圓柱形燃料電池陽極側面多孔一次性成型機構
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種圓柱形燃料電池陽極側面多孔一次性成型機構。
[0003]
【背景技術】
[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)是一種不經過燃燒過程直接將化學能轉化為電能的發(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，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能轉化成電能，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，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經過幾十年的發(fā)展，其技術日趨成熟，目前已商業(yè)化，主要是平板式結構的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。電堆的運行需要泵、氣瓶、空壓機等外圍設備，用于燃料的輸送和產物的移出，使電堆系統(tǒng)龐大，體積比功率和質量比功率降低。針對平板式燃料電池的不足，人們提出了制作圓柱型(管狀)燃料電池的構想(見本人作為發(fā)明人申請的發(fā)明專利，氫氧質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備，提高電池的體積比功率和質量比功率，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/樹脂復合材料制造，管壁上開有許多小通孔，這些側面小孔的加工是一關鍵。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、質量也不易保證。所以本發(fā)明是一種該陽極側面多孔一次同時成型的抽芯機構，即可將圓管與側面孔同時一次性成型加工出來，具有效率高、成本低、質量好的特點。
[0010]
【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種圓柱形燃料電池陽極側面多孔成型抽芯機構，采用齒輪，曲軸及連桿裝置完成注射成型過程中側型芯的抽芯及合模過程。
[0012]本發(fā)明的技術方案如下:
一種圓柱形燃料電池陽極側面多孔一次性成型機構，所述機構包括步進電機(1)，驅動齒輪(2)，齒圈(3)，工作齒輪(4)，凹模(5)，凸模(7)，側型芯(8)，連桿(9)及曲軸(10)，其特征在于:
所述步進電機(I)帶動驅動齒輪(2 )轉動，驅動齒輪(2 )與齒圈外齒嚙合，帶動齒圈(3 )轉動，齒圈(3)內齒帶動工作齒輪(4)轉動，工作齒輪(4)與曲軸(10)剛性連接，曲軸在工作齒輪(4)驅動下進行旋轉運動；連桿(9) 一端套在曲軸(10)上，另一端與側型芯(8)相連，側型芯(8 )與連桿(9 )采用銷連接，當曲軸(10 )做旋轉運動時，連桿(9 )做平面運動，曲軸(10)的轉動通過連桿(9)轉化為側型芯(8)的直線運動；當側型芯(8)運動到內極限位置時，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；
當復合材料注射完畢，步進電機旋轉一帶動齒輪轉動一齒輪帶動齒圈轉動一再通過內齒帶動工作齒輪傳動一使曲軸轉動一連桿平面運動一使得側型芯作直線運動，到外極限位置；當曲軸旋轉180°時，側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，使模具完成合模、注射成型、側芯抽出、開模、頂出過程，實現(xiàn)側孔的一次性成型。
[0013]進一步的，所述機構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面孔的一次成型問題，具有效率高，成本低，質量好的特點。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為圓柱形燃料電池陽極結構示意圖；
圖2為圓柱形燃料電池陽極側面多孔成型抽芯機構主視圖；
圖3為圓柱形燃料電池陽極側面多孔成型抽芯機構俯視圖；
圖4為曲軸、連桿、側型芯連接關系示意圖；
圖5為連桿結構示意圖。
[0017]其中，I一步進電機，2一驅動齒輪，3一齒圈(內圈和外圈都有齒)，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]本燃料電池陽極側面多孔成型抽芯機構由步進電機，驅動齒輪，齒圈(外圈和內圈都有齒輪)，工作齒輪，曲軸，連桿及側型芯等組成，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，然后進行側型芯的合模:首先，步進電機I帶動驅動齒輪2轉動，驅動齒輪與齒圈外齒嚙合，帶動齒圈3轉動，齒圈內外均有齒，齒圈內齒帶動工作齒輪4轉動，工作齒輪與曲軸10剛性連接，因此，曲軸在工作齒輪驅動下進行旋轉運動，連桿9 一端套在曲軸上，另一端與側型芯相連，側型芯8與連桿采用銷連接，當曲軸做旋轉運動時，連桿做平面運動。由此，曲軸的轉動通過連桿轉化為側型芯的直線運動。側芯運動到內極限位置時，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構，制造簡單、安裝方便。連桿兩端分別有與側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)中心軸連接后，通過端蓋固定安裝到件5上。連桿與側型芯通過銷釘連接，見圖4。當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]當復合材料注射完畢，步進電機旋轉一帶動齒輪轉動一齒輪帶動齒圈轉動一再通過內齒帶動工作齒輪傳動一使曲軸轉動一連桿平面運動一使得側型芯作直線運動，到外極限位置。當曲軸旋轉180°時，側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構)。如此往復，使模具能順利完成合模、注射成型、側芯抽出、開模、頂出過程，實現(xiàn)側孔的一次性成型。另本專利結構只采用一個電機就完成圓周上各個方向的抽芯運動，結構簡單，且步進電機易于控制和調整速度、角度等，可以很好控制抽芯距離和速度。
[0022]本發(fā)明專利示例的為設置八排側抽芯裝置，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)量設計新的曲軸機構。本專利主要涉及抽芯機構，所以模具的一些其它部件，如澆注系統(tǒng)、導柱、模架、頂出機構等這里不敘述。
[0023]本發(fā)明也可用于類似結構塑料件的注射成型方法。
【權利要求】
1.一種圓柱形燃料電池陽極側面多孔一次性成型機構，所述機構包括步進電機(1)，驅動齒輪(2)，齒圈(3)，工作齒輪(4)，凹模(5)，凸模(7)，側型芯(8)，連桿(9)及曲軸(10)，其特征在于: 所述步進電機(I)帶動驅動齒輪(2 )轉動，驅動齒輪(2 )與齒圈外齒嚙合，帶動齒圈(3 )轉動，齒圈(3)內齒帶動工作齒輪(4)轉動，工作齒輪(4)與曲軸(10)剛性連接，曲軸在工作齒輪(4)驅動下進行旋轉運動；連桿(9) 一端套在曲軸(10)上，另一端與側型芯(8)相連，側型芯(8 )與連桿(9 )采用銷連接，當曲軸(10 )做旋轉運動時，連桿(9 )做平面運動，曲軸(10)的轉動通過連桿(9)轉化為側型芯(8)的直線運動；當側型芯(8)運動到內極限位置時，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； 當復合材料注射完畢，步進電機旋轉一帶動齒輪轉動一齒輪帶動齒圈轉動一再通過內齒帶動工作齒輪傳動一使曲軸轉動一連桿平面運動一使得側型芯作直線運動，到外極限位置；當曲軸旋轉180°時，側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，使模具完成合模、注射成型、側芯抽出、開模、頂出過程，實現(xiàn)側孔的一次性成型。
2.根據(jù)權利要求1所述的機構，其特征在于:所述機構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