CN115056453B - 一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置，包括支撑平台和设置于支撑平台上的挤出机构，并在支撑平台上设置有传动机构；传动机构包括设置支撑平台上的传动壳体，并在传动壳体内部设置有皮带轮，其中皮带轮上设置有转动端，还包括设置于转动端上的动力机构；设置于加料端内部的变速机构，此用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置，通过动力机构使得单螺杆上的进料端、熔融端和挤出端均保持同一速度进行转动，而加料端则在变速机构的作用下适当改变转速，此时变速机构使得加料端的转速加快，根据转速增加，外壳内部物料的压力增加，挤出速率增加的原理，使得熔融状的物料可进入至熔融端内进行再次加工。

Description

一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置

技术领域

本发明涉及板材挤出技术领域，具体为一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置。

背景技术

氢燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，具有高能量转换效率、高能量密度、低振动噪声、零排放等优点。由于汽车空间和重量的限制，要求电池模组所占空间小，重量轻，因此，在保证电池模组的整体结构需紧凑的前提下，要求电池模组上的每个零部件都应尽量做到重量轻、成本低，高强度高性能的绝缘塑料板就成为替代金属的首选材料；

其中氢燃料电池具有可再生且随时可用的优点，同时氢是支持零碳能源战略的清洁灵活的能源，比化石燃料更强大、更节能，与其他能源相比效率高，几乎零排放，从而减少了碳足迹，且加注氢气时间短并无噪音污染，然而相对而言，氢燃料电池因氢气提取较难，同时也需要进行一定投资，进而则导致氢燃料电池绝缘端板的塑料板相对其他塑料板而言其价格也相对较为昂贵；

该成型工艺包括高扭力单螺杆挤出主机，专用成型模具，牵引机，切割机以及模温机、上料机、烘干机等辅机，单螺杆挤出成型具有建压能力强，适应性强，稳定性好和用途广泛等优点，几乎适合于所有的高分子材料的加工。螺杆挤出机能将一系列化工基本单元过程，如固体输送、熔融、发泡、接枝、熔体输送和泵出等物理和化学过程集中在挤出机内的螺杆上来进行。固态塑料颗粒或粉末在螺杆上压缩、熔融塑化、混合并挤出至成型机头定型以得到制品或半制品；

现有的单螺杆挤出机的物料输送主要靠摩擦，使其加料性能受到限制，然而在实际使用过程中，物料常会因温度、螺杆转动速率或其他等原因而出现熔融不完全状况，且无法将该熔融不完全的物料投入至单螺旋挤出机内进行再加工，上述中提到氢燃料电池其原材料的成本相对普通塑料板而言价格较为昂贵，当熔融不完全的物料无法投入进挤出机内时，则会造成资源上的浪费，以至于增加了其加工成本，为此，我们提出一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置，包括支撑平台和设置于支撑平台上的挤出机构，所述挤出机构包括电机、传动机构和外壳，所述电机安装于支撑平台上，并在支撑平台上设置有传动机构，且所述外壳安装于支撑平台上，所述外壳内部设置有单螺杆，其中所述单螺杆由进料端、加料端、熔融端和挤出端构成；所述传动机构包括设置支撑平台上的传动壳体，并在所述传动壳体内部设置有皮带轮，其中所述皮带轮上设置有转动端，还包括设置于转动端上，用于驱动单螺杆进行转动的动力机构；设置于加料端内部，用于控制加料端转动速度的变速机构，以在变速机构的作用下是的加料端转速加快，从而便于处于液状的物料进行再加工。

优选的，所述动力机构包括设置于转动端上的圆盘本体，且所述圆盘本体和进料端外部进行固定连接，其中所述圆盘本体上设置有多个转轴，并在所述转轴上平行安装有圆形板体，所述圆形板体在进料端内部与其进行固定连接，且所述加料端内部的圆板本体与其内壁进行转动连接，其中所述加料端内部的圆板本体上安装有驱动轴，且所述驱动轴贯穿加料端内部并延伸至熔融端内部与其内壁进行固定连接，以在动力机构的作用下使得进料端、熔融端和挤出端均保持同一速度进行转动。

优选的，所述变速机构包括齿圈、行星轮、太阳轮、限位机构，所述齿圈设置于加料端内部，并与其中一个所述圆板本体之间进行固定连接；所述行星轮设置于齿圈内部，并与所述齿圈处于啮合状态，并在所述行星轮上设置有行星连接支架；所述太阳轮设置于齿圈内部，且与所述行星轮之间处于啮合状态；所述限位机构设置于齿圈内部，且用于对所述太阳轮进行固定，以在限位机构的作用下使得太阳轮进行固定，从而当齿圈转动时，此时行星轮和行星连接支架的转动速度加快。

优选的，所述限位机构包括设置于齿圈内部的限位滑轨，并在所述限位滑轨内部设置有多个用于与其进行转动连接的滚轮组，其中所述滚轮组上设置有连接杆，并在所述连接杆上设置有环形磁性件，所述太阳轮上设置有磁性圆盘，以通过环形磁性件对太阳轮上的磁性圆盘提供吸力，从而当行星轮作用于太阳轮时，吸力用于阻碍太阳轮进行转动，从而起到对太阳轮进行限位的作用。

优选的，所述外壳上平行设置有进料仓一和进料仓二，且所述进料仓一位于进料端处，所述进料仓二位于加料端处，以在加料仓二添加处于液状的物料。

优选的，所述加料端内部固定安装有驱动圆盘，且所述驱动圆盘上设置有用于与其进行滑动连接的卡接套筒，并在所述卡接套筒内壁设置有卡接块，其中所述驱动轴上设置有用于与卡接块进行滑动连接的卡接槽，以使的卡接套筒可在驱动圆盘和驱动轴上进行定向位置调整。

优选的，所述卡接槽包括滑行区域和转动区域，所述卡接块与滑行区域之间进行滑动连接，且所述卡接块与转动区域之间进行转动连接，以使的当卡接套筒上的卡接块处于滑行区域处时，此时加料端的转速与进料端保持一致，而处于转动区域处时，此时加料端的转速与行星连接支架转速相同。

优选的，所述行星连接支架上安装有多个限位块，并在所述卡接套筒两侧固定安装有卡接圆板，其中一个所述卡接圆板上设置有多个开槽，以使得限位块可进入至开槽内部。

优选的，所述卡接圆板上均设置有环形磁铁，并在所述加料端内壁安装有电磁铁，其中所述电磁铁分别位于环形磁铁一侧，以通过电磁铁的作用下使得限位块处于开槽内部，从而在限位套筒的作用下可通过驱动圆盘带动加料端进行快速转动。

优选的，所述太阳轮与驱动轴之间进行转动连接，以使的太阳轮处于固定限位状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过动力机构使得单螺杆上的进料端、熔融端和挤出端均保持同一速度进行转动，而加料端则在变速机构的作用下适当改变转速，从而当加料仓二内的熔融状物料进入至加料端处时，此时变速机构使得加料端的转速加快，根据转速增加，外壳内部物料的压力增加，挤出速率增加的原理，使得熔融状的物料可进入至熔融端内进行再次加工，以达到对资源进行重复利用的目的。

2、本发明设置了限位机构，通过环形磁性件对太阳轮上的磁性圆盘提供吸力，以使的当行星轮啮合太阳轮时，行星轮作用于太阳轮的作用力被吸力所阻碍，从而使得太阳轮处于限位固定的状态，以达到行星连接支架的转动速率大于电机输出端转动速率的目的。

3、本发明设置了电磁铁，以通过其中一个电磁铁对其中一个卡接圆板上的环形磁铁进行吸引，使得卡接套筒上的卡接块从滑行区域进入至转动区域内，此时驱动轴与卡接套筒处于转动连接状态，而限位块此时处于开槽内部，以使的行星连接支架通过限位块带动卡接圆板进行转动，从而在卡接套筒的作用下通过驱动圆盘带动加料端进行同步转动，以达到提高加料端转速的目的。

附图说明

图1为本发明单螺杆结构示意图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明结构示意图；

图4为本发明局部结构剖视图；

图5为本发明动力机构结构示意图；

图6为本发明单螺杆局部结构分离示意图；

图7为本发明变速机构局部结构示意图；

图8为本发明拿去驱动轴后变速机构结构示意图；

图9为本发明拿去驱动轴后变速机构另一角度结构示意图；

图10为本发明限位机构结构示意图；

图11为本发明局部结构示意图；

图12为本发明加料端内部结构示意图；

图13为本发明加料端局部结构示意图；

图14为本发明加料端局部结构另一角度示意图；

图15为本发明卡接圆板和卡接套筒结构分离示意图；

图16为本发明行星连接支架和卡接圆板结构示意图；

图17为本发明局部结构分离示意图。

图中：1-支撑平台；2-挤出机构；3-单螺杆；4-动力机构；5-变速机构；6-进料仓一；7-进料仓二；8-电磁铁；21-电机；22-传动机构；23-外壳；221-传动壳体；222-皮带轮；223-转动端；31-进料端；32-加料端；33-熔融端；34-挤出端；321-驱动圆盘；322-卡接套筒；323-卡接块；324-卡接槽；325-滑行区域；326-转动区域；327-卡接圆板；328-开槽；329-环形磁铁；41-圆盘本体；42-转轴；43-圆形板体；44-驱动轴；51-齿圈；52-行星轮；53-太阳轮；54-限位机构；55-行星连接支架；56-限位块；541-限位滑轨；542-滚轮组；543-连接杆；544-环形磁性件；545-磁性圆盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-17，本发明提供一种技术方案：一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置，本方案解决了现有在实际使用过程中，物料常会因温度、螺杆转动速率或其他等原因而出现熔融不完全状况，且无法将该熔融不完全的物料投入至单螺旋挤出机内进行再加工，从而易造成资源上的浪费，本方案针对上述问题进行相应的改进；

具体的，根据单螺杆3挤出机构2的原理：转速增加，机筒内物料的压力增加，挤出速率增加，本方案对加熔融物料区域内的转速进行改变，包括支撑平台1和设置于支撑平台1上的挤出机构2，其中挤出机构2包括电机21、传动机构22和外壳23，且电机21固定安装于支撑平台1上，并在支撑平台1上安装有传动机构22，且外壳23安装于支撑平台1上，外壳23内部设置有单螺杆3，其中单螺杆3由进料端31、加料端32、熔融端33和挤出端34构成，需要说明的是，进料端31的螺槽较深，而熔融端33和挤出端34的螺槽处于渐浅的状态，而加料端32的螺槽深度则是接近熔融端33的槽深；其中传动机构22包括固定安装于支撑平台1上的传动壳体221，并在传动壳体221内部安装有皮带轮222，其中皮带轮222上连接有转动端223，且转动端223的输出端贯穿外壳23内壁并延伸至其内部，还包括：设置于转动端223上，用于驱动单螺杆3进行转动的动力机构4；设置于加料端32内部，用于控制加料端32转动速度的变速机构5，进一步，通过变速机构5改变加料端32的转速，以使的加料端32的转速大于单螺杆3其他区域的转速，同时外壳23上平行安装有进料仓一6和进料仓二7，且进料仓一6位于进料端31处，进料仓二7位于加料端32处。

本方案中的动力机构4包括固定安装于转动端223上的圆盘本体41，且圆盘本体41和进料端31外部进行固定连接，以使的转动端223通过圆盘本体41带动进料端31进行转动，其中圆盘本体41上固定安装有多个转轴42，并在转轴42上平行安装有圆形板体43(圆形板体43在转轴42上安装有多个)，圆形板体43在进料端31内部与其进行固定连接，且加料端32内部的圆形板体43与其内壁进行转动连接，本方案在加料端32内部的圆形板体43设置有一个，其中加料端32内部的圆形板体43上安装有驱动轴44，且驱动轴44贯穿加料端32内部并延伸至熔融端33内部与其内壁进行固定连接，同时，加料端32两端与进料端31和熔融端33之间进行转动连接，从而转动端223通过圆盘本体41使得进料端31进行转动，并在圆形板体43和转轴42的作用下带动驱动轴44进行同步转动，同时通过驱动轴44带动熔融端33进行同步转动，以使的进料端31和熔融端33之间的转速保持相同。

本方案中的变速机构5包括齿圈51、行星轮52、太阳轮53、限位机构54，其中齿圈51设置于加料端32内部，并与处于加料端32内部的其中一个圆形板体43之间进行固定连接，从而使得该圆形板体43在进行转动过程中，带动齿圈51进行同步转动，需要说明的是，齿圈51与驱动轴44之间不进行接触；

其中行星轮52设置于齿圈51内部，并与齿圈51处于啮合状态，而行星轮52在齿圈51内部设置有多个，并在行星轮52之间安装有行星连接支架55，行星连接支架55由连接柱和圆形支架构成，连接柱分别安装在行星轮52上，圆形支架则用于连接每个连接柱；太阳轮53设置于齿圈51内部，且与行星轮52之间处于啮合状态；限位机构54设置于齿圈51内部，且用于对太阳轮53进行固定，同时太阳轮53与驱动轴44之间处于转动连接关系，进一步说明，齿圈51处于转动状态，太阳轮53处于固定，则会增加行星轮52的转动，从而使得行星轮52连接支架的转速加快；

本方案中的限位机构54包括固定安装于齿圈51内部的限位滑轨541，并在限位滑轨541内部设置有多个用于与其进行转动连接的滚轮组542，其中滚轮组542上连接有连接杆543，并在多个连接杆543上安装有环形磁性件544，而太阳轮53上安装有磁性圆盘545，其中环形磁性件544对磁性圆盘545提供吸引力，以使的当行星轮52在转动啮合太阳轮53过程中，行星轮52会作用于太阳轮53，太阳轮53具有转动趋势，此时环形磁性件544对太阳轮53上的磁性圆盘545进行吸引，以对太阳轮53的转动趋势进行阻碍，从而起到对太阳轮53进行限位固定的目的。

本方案中的加料端32内部固定安装有驱动圆盘321，且驱动圆盘321上安装有用于与其进行滑动连接的卡接套筒322，并在卡接套筒322内壁安装有卡接块323，其中驱动轴44上设置有用于与卡接块323进行滑动连接的卡接槽324，其中卡接槽324包括滑行区域325和转动区域326，卡接块323与滑行区域325之间进行滑动连接，且卡接块323与转动区域326之间进行转动连接，需要说明的是，滑行区域325内壁之间的间距略微小于卡接块323端部之间的间距，以使的驱动轴44在转动过程中，卡接槽324内壁作用于卡接块323使得卡接套筒322进行转动，从而使得卡接套筒322作用于驱动圆盘321，驱动圆盘321则带动加料端32进行同步转动，此时加料端32的转速与单螺杆3其他区域的转速相同。

其中行星连接支架55上固定安装有多个限位块56，并在卡接套筒322两侧固定安装有卡接圆板327，其中一个卡接圆板327上设置有多个开槽328，另一个未设置，且卡接圆板327上均固定安装有环形磁铁329，并在加料端32内壁安装有两个电磁铁8，其中电磁铁8分别位于环形磁铁329一侧，且两个电磁铁8均对卡接圆板327上的环形磁铁329处于吸引状态，以使的可通过对环形磁铁329吸引，以带动卡接套筒322上的卡接块323从滑行区域325进入至转动区域326内，此时驱动轴44与卡接套筒322处于转动连接状态，而限位块56处于开槽328内部，以使的行星连接支架55通过限位块56带动卡接圆板327进行转动，从而在卡接套筒322的作用下通过驱动圆盘321带动加料端32进行同步转动，以达到提高加料端32转速的目的；

具体的，电机21通过传动机构22带动外壳23内部的单螺杆3进行转动，转动端223通过圆盘本体41分别带动进料端31和转轴42进行转动，同时转轴42上的圆形板体43随其进行同步转动，处于加料端32内的圆形板体43则与其内壁进行转动连接，以使的圆形板体43在随转轴42进行转动过程中，圆形板体43带动驱动轴44进行同步动作，由于齿圈51固定安装于该圆形板体43上，从而使得圆形板体43带动齿圈51进行转动，以使的齿圈51啮合行星轮52进行转动，行星轮52在转动过程中，会啮合太阳轮53，太阳轮53具有转动趋势，此时环形磁性件544对太阳轮53上的磁性圆盘545进行吸引，以对太阳轮53的转动趋势进行阻碍，从而起到对太阳轮53进行限位固定的目的，此时行星轮52的转动速率加快；

若处于正常状态，此时电磁铁8不通电，卡接套筒322上的卡接块323处于滑行区域325内，此时驱动轴44通过卡接套筒322使得驱动圆盘321进行转动，由于驱动圆盘321与加料端32内壁之间固定连接，进而此时加料端32的转动速率与单螺杆3其他区域的转速相同；

若需要添加熔融状物料，此时其中一个电磁铁8对环形磁铁329吸引，以带动卡接套筒322上的卡接块323从滑行区域325进入至转动区域326内，此时驱动轴44与卡接套筒322处于转动连接状态，而限位块56处于开槽328内部，以使的行星连接支架55通过限位块56带动卡接圆板327进行转动，从而在卡接套筒322的作用下通过驱动圆盘321带动加料端32进行同步转动，以达到提高加料端32转速的目的；

需要恢复至初始状态时，先对上述其中一个电磁铁8进行断电，另一个电磁铁8通电，对另一个环形磁铁329进行吸引，将卡接套筒322上的卡接块323从转动区域326运动至滑行区域325内，此时驱动轴44通过卡接套筒322使得驱动圆盘321带动加料端32进行转动，以使的加料端32的转速与其他区域处于相同状态，从而达到对熔融状物料进行再加工的目的，以提高其利用率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置，包括支撑平台（1）和设置于支撑平台（1）上的挤出机构（2），所述挤出机构（2）包括电机（21）、传动机构（22）和外壳（23），所述电机（21）安装于支撑平台（1）上，并在支撑平台（1）上设置有传动机构（22），且所述外壳（23）安装于支撑平台（1）上，所述外壳（23）内部设置有单螺杆（3），其中所述单螺杆（3）由进料端（31）、加料端（32）、熔融端（33）和挤出端（34）构成；

所述传动机构（22）包括设置支撑平台（1）上的传动壳体（221），并在所述传动壳体（221）内部设置有皮带轮（222），其中所述皮带轮（222）上设置有转动端（223），其特征在于：还包括：

设置于转动端（223）上，用于驱动单螺杆（3）进行转动的动力机构（4），所述动力机构（4）包括设置于转动端（223）上的圆盘本体（41），且所述圆盘本体（41）和进料端（31）外部进行固定连接，其中所述圆盘本体（41）上设置有多个转轴（42），并在所述转轴（42）上平行安装有圆形板体（43），所述圆形板体（43）在进料端（31）内部与其进行固定连接，且所述加料端（32）内部的圆形板体（43）与其内壁进行转动连接，其中所述加料端（32）内部的圆形板体（43）上安装有驱动轴（44），且所述驱动轴（44）贯穿加料端（32）内部并延伸至熔融端（33）内部与其内壁进行固定连接；

设置于加料端（32）内部，用于控制加料端（32）转动速度的变速机构（5）；所述变速机构（5）包括齿圈（51）、行星轮（52）、太阳轮（53）、限位机构（54），所述齿圈（51）设置于加料端（32）内部，并与其中一个所述圆形板体（43）之间进行固定连接；所述行星轮（52）设置于齿圈（51）内部，并与所述齿圈（51）处于啮合状态，并在所述行星轮（52）上设置有行星连接支架（55）；所述太阳轮（53）设置于齿圈（51）内部，且与所述行星轮（52）之间处于啮合状态；所述限位机构（54）设置于齿圈（51）内部，且用于对所述太阳轮（53）进行固定；所述限位机构（54）包括设置于齿圈（51）内部的限位滑轨（541），并在所述限位滑轨（541）内部设置有多个用于与其进行转动连接的滚轮组（542），其中所述滚轮组（542）上设置有连接杆（543），并在所述连接杆（543）上设置有环形磁性件（544），所述太阳轮（53）上设置有磁性圆盘（545）；所述加料端（32）内部固定安装有驱动圆盘（321），且所述驱动圆盘（321）上设置有用于与其进行滑动连接的卡接套筒（322），并在所述卡接套筒（322）内壁设置有卡接块（323），其中所述驱动轴（44）上设置有用于与卡接块（323）进行滑动连接的卡接槽（324）；所述卡接槽（324）包括滑行区域（325）和转动区域（326），所述卡接块（323）与滑行区域（325）之间进行滑动连接，且所述卡接块（323）与转动区域（326）之间进行转动连接；所述行星连接支架（55）上安装有多个限位块（56），并在所述卡接套筒（322）两侧固定安装有卡接圆板（327），其中一个所述卡接圆板（327）上设置有多个开槽（328）；所述卡接圆板（327）上均设置有环形磁铁（329），并在所述加料端（32）内壁安装有电磁铁（8），其中所述电磁铁（8）分别位于环形磁铁（329）一侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置，其特征在于：所述外壳（23）上平行设置有进料仓一（6）和进料仓二（7），且所述进料仓一（6）位于进料端（31）处，所述进料仓二（7）位于加料端（32）处。

3.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料电池堆绝缘端板的塑料板材挤出装置，其特征在于：所述太阳轮（53）与驱动轴（44）之间进行转动连接。