一种绝缘密封装置及燃料电池堆

文档序号:211683 发布日期:2021-11-05 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 一种绝缘密封装置及燃料电池堆 (Insulating sealing device and fuel cell stack ) 是由 程健 张瑞云 许世森 卢成壮 白发琪 于 2021-08-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及燃料电池技术领域,提供一种绝缘密封装置及燃料电池堆,该绝缘密封装置,至少包括:第一法兰,一面设置有第一连接管,适于与电池堆相连;第二法兰,一面设置有第二连接管,适于与外部金属管道相连;云母垫圈,夹设在所述第一法兰与所述第二法兰之间;其中,所述第一连接管与所述第二连接管相互背对设置。该绝缘密封装置,在第一法兰上设置有第一连接管,在第二法兰上设置有第二连接管,利用第一连接管与第二连接管将电池堆与外部的金属管道连接起来,同时,用云母垫圈将第一法兰与第二法兰隔开,在保证连接功能的前提下,使电池堆与金属管道之间处于绝缘状态,有利于提高燃料电池发电系统的安全性,降低触电等安全事故的发生率。(The invention relates to the technical field of fuel cells, and provides an insulating sealing device and a fuel cell stack, wherein the insulating sealing device at least comprises: a first flange, one side of which is provided with a first connecting pipe suitable for being connected with the cell stack; one side of the second flange is provided with a second connecting pipe which is suitable for being connected with an external metal pipeline; a mica washer sandwiched between the first flange and the second flange; wherein the first connecting pipe and the second connecting pipe are arranged back to back. This insulating sealing device is provided with first connecting pipe on first flange, be provided with the second connecting pipe on the second flange, utilize first connecting pipe and second connecting pipe to get up the pile with outside metal pipeline, simultaneously, separate first flange and second flange with the mica packing ring, under the prerequisite of guaranteeing connection function, make and be in insulating state between pile and the metal pipeline, be favorable to improving fuel cell power generation system&#39;s security, reduce the incidence of incident such as electrocution.)

一种绝缘密封装置及燃料电池堆

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域,具体涉一种绝缘密封装置及燃料电池堆。

背景技术

熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell,MCFC)是一种工作于650℃的高温燃料电池,具有不需要贵金属作催化剂、燃料来源广、噪音低、污染物基本达到近零排放、发电效率高、可实现热电联供等优点,适合于百千瓦级至兆瓦级分布式电站或固定电站,具有良好的发展前景。

熔融碳酸盐燃料电池堆的基本单元由阴极端板、电解质、阴极、阳极、阳极端板构成,燃料电池堆工作状态产生的电能一般由阴极端板和阳极端板引出,阴极端板和阳极端板上一般都连接有金属的进气和尾气管道,电池堆如果不和连接的金属管道绝缘断开,产生的强大电流就会沿着金属管道传导到各种辅助设备,给燃料电池发电系统的安全带来巨大影响,甚至出现触电等安全事故。因此,如何提高电池堆与外接金属管道之间的绝缘性成为亟待解决的问题。

发明内容

因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电池堆与外接金属管道之间的绝缘性差的缺陷,从而提供一种绝缘密封装置及燃料电池堆。

为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:

本发明提供一种绝缘密封装置,至少包括:第一法兰,一面设置有第一连接管,适于与电池堆相连;第二法兰,一面设置有第二连接管,适于与外部金属管道相连;云母垫圈,夹设在所述第一法兰与所述第二法兰之间;其中,所述第一连接管与所述第二连接管相互背对设置。

进一步地,该绝缘密封装置还包括陶瓷绝缘垫、第一密封垫以及第二密封垫;所述陶瓷绝缘垫嵌设在所述云母垫圈的内圈;所述第一密封垫夹设在所述陶瓷绝缘垫与所述第一法兰之间;所述第二密封垫夹设在所述陶瓷绝缘垫与所述第二法兰之间;其中,所述陶瓷绝缘垫、所述第一密封垫以及所述第二密封垫上均设置有过孔,以连通所述第一连接管与所述第二连接管。

进一步地,所述第一法兰朝向所述陶瓷绝缘垫的一面设置第一凹槽,所述第一密封垫至少一部分嵌设在所述第一凹槽内;所述第二法兰朝向所述陶瓷绝缘垫的一面设置第二凹槽,所述第二密封垫至少一部分嵌设在所述第二凹槽内。

进一步地,该绝缘密封装置还包括双头螺杆、第一陶瓷套管以及第二陶瓷套管;所述第一法兰、所述第二法兰以及所述云母垫圈上均设置有安装孔,所述双头螺杆依次穿过所述第一法兰、所述云母垫圈以及所述第二法兰;所述第一陶瓷套管设置在所述第一法兰上的安装孔内,所述双头螺杆插置在所述第一陶瓷套管内;所述第二陶瓷套管设置在所述第二法兰上的安装孔内,所述双头螺杆插置在所述第二陶瓷套管内。

进一步地,沿所述第一法兰的周向均匀间隔设置四个所述安装孔。

进一步地,所述双头螺杆的一端采用第一螺母锁紧,所述第一螺母与所述第一法兰之间套设有第一弹垫以及第一平垫,其中,所述第一弹垫位于所述第一螺母与所述第一平垫之间;所述双头螺杆的另一端采用第二螺母锁紧,所述第二螺母与所述第二法兰之间套设有第二弹垫以及第二平垫,其中,所述第二弹垫位于所述第二螺母与所述第二平垫之间。

进一步地,该绝缘密封装置还包括第一云母环与第二云母环;所述第一云母环设置在所述第一平垫与所述第一法兰之间;所述第二云母环设置在所述第二平垫与所述第二法兰之间。

进一步地,所述第一密封垫与所述第二密封垫均为石墨材质。

进一步地,所述云母垫圈的厚度范围为2mm-4mm;所述陶瓷绝缘垫的厚度不小于5mm。

本发明还提供一种燃料电池堆,包括上述所述的绝缘密封装置。

本发明技术方案,具有如下优点:

本发明提供的绝缘密封装置,在第一法兰上设置有第一连接管,在第二法兰上设置有第二连接管,利用第一连接管与第二连接管将电池堆与外部的金属管道连接起来,同时,用云母垫圈将第一法兰与第二法兰隔开,在保证连接功能的前提下,使电池堆与金属管道之间处于绝缘状态,有利于提高燃料电池发电系统的安全性,降低触电等安全事故的发生率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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获得其他的附图。

图1为本发明实施例中绝缘密封装置的爆炸图;

图2为本发明实施例中绝缘密封装置中双头螺杆的示意图。

附图标记说明:

1、第一法兰; 2、云母垫圈; 3、第二法兰;

4、陶瓷绝缘垫; 5、第一密封垫; 6、第二密封垫;

7、第一陶瓷套管; 8、第二陶瓷套管; 9、双头螺杆;

10、第一螺母; 11、第二螺母; 12、第一弹垫;

13、第二弹垫; 14、第一平垫; 15、第二平垫;

16、第一云母环; 17、第二云母环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本发明实施例中绝缘密封装置的爆炸图;如图1所示,本实施例提供一种绝缘密封装置,至少包括:第一法兰1,一面设置有第一连接管,适于与电池堆相连;第二法兰3,一面设置有第二连接管,适于与外部金属管道相连;云母垫圈2,夹设在第一法兰1与第二法兰3之间;其中,第一连接管与第二连接管相互背对设置。

具体而言,第一法兰1与第二法兰3均可以为圆盘结构的平面法兰,第一连接管可以焊接在第一法兰1的一面上,第一法兰1的中心位置可以设置通孔,通孔与第一连接管相对齐。同理,可以对第二法兰3进行设置。其中,云母垫圈2的大小可以与第一法兰1的大小保持一致,云母垫圈2的厚度范围为2mm-4mm,例如,可以为2mm。使用时,云母垫圈2、第一法兰1以及第二法兰3可以同轴心设置。

本发明提供的绝缘密封装置,在第一法兰1上设置有第一连接管,在第二法兰3上设置有第二连接管,利用第一连接管与第二连接管将电池堆与外部的金属管道连接起来,同时,用云母垫圈2将第一法兰1与第二法兰3隔开,在保证连接功能的前提下,使电池堆与金属管道之间处于绝缘状态,有利于提高燃料电池发电系统的安全性,降低触电等安全事故的发生率。

本实施例中,该绝缘密封装置还包括陶瓷绝缘垫4、第一密封垫5以及第二密封垫6;陶瓷绝缘垫4嵌设在云母垫圈2的内圈;其中,陶瓷绝缘垫4的厚度不小于5mm,例如,陶瓷绝缘垫4的厚度可以为5mm。陶瓷绝缘垫4的外径可以比云母垫圈2的内圈直径小1mm,陶瓷绝缘垫4的中心设置有过孔。

其中,第一密封垫5夹设在陶瓷绝缘垫4与第一法兰1之间;第二密封垫6夹设在陶瓷绝缘垫4与第二法兰3之间。例如,第一密封垫5与第二密封垫6均可以为石墨材质,可耐800℃高温。例如,第一密封垫5与第二密封垫6的厚度均可以2mm。

其中,陶瓷绝缘垫4、第一密封垫5以及第二密封垫6上均设置有过孔,以连通第一连接管与第二连接管。其中,设置陶瓷绝缘垫4可以提高第一法兰1与第二法兰3之间的绝缘性。

本实施例中,第一法兰1朝向陶瓷绝缘垫4的一面设置第一凹槽,其中,第一凹槽的深度范围可以为3mm-4mm,其中,可以在第一凹槽内涂抹耐高温的胶水,之后,将第一密封垫5粘接在第一凹槽内。

同理,第二法兰3朝向陶瓷绝缘垫4的一面设置第二凹槽,其中,第二凹槽的深度范围可以为3mm-4mm,其中,可以在第二凹槽内涂抹耐高温的胶水,之后,将第二密封垫6粘接在第二凹槽内。其中,设置第一密封垫5与第二密封垫6可以提高第一法兰1与第二法兰3之间的密封性。

图2为本发明实施例中绝缘密封装置中双头螺杆的示意图,如图2所示,本实施例中,为了使第一法兰1与第二法兰3之间的连接更加紧密可靠,可以利用双头螺杆9对两者进行连接。

其中,第一法兰1、第二法兰3以及云母垫圈2上均设置有安装孔,双头螺杆9依次穿过第一法兰1、云母垫圈2以及第二法兰3。

之后,双头螺杆9的一端采用第一螺母10锁紧,第一螺母10与第一法兰1之间套设有第一弹垫12以及第一平垫14,其中,第一弹垫12位于第一螺母10与第一平垫14之间。

双头螺杆9的另一端采用第二螺母11锁紧,第二螺母11与第二法兰3之间套设有第二弹垫13以及第二平垫15,其中,第二弹垫13位于第二螺母11与第二平垫15之间。如此设置,可以使第一法兰1与第二法兰3连接更加紧密,有利于提高密封性。

为了提高双头螺杆9与第一法兰1及第二法兰3之间的绝缘性,可以在第一法兰1上的安装孔插置第一陶瓷套管7,双头螺杆9插置在第一陶瓷套管7内;可以在第二法兰3上的安装孔内插置第二陶瓷套管8,双头螺杆9插置在第二陶瓷套管8内。其中,第一陶瓷套管7的直径略小于第一法兰1上的安装孔的直径,第一陶瓷套管7的直径略大于云母垫圈2上的安装孔的直径。同理,第二陶瓷套管8的直径略小于第二法兰3上的安装孔的直径,第二陶瓷套管8的直径略大于云母垫圈2上的安装孔的直径。

本实施例中,可以根据需要设置双头螺杆9的数目,例如双头螺杆9的数目可以为四个,对应的,沿第一法兰1的周向均匀间隔设置四个安装孔,沿第二法兰3的周向均匀间隔设置四个安装孔,沿云母垫圈2的周向均匀间隔设置四个安装孔。如此设置,可以使第一法兰1与第二法兰3连接更加紧密,有利于提高密封性。

本实施例中,为了提高双头螺杆9与第一法兰1及第二法兰3之间的绝缘性,可以在第一平垫14与第一法兰1之间设置第一云母环16;可以在第二平垫15与第二法兰3之间设置第二云母环17。

使用时,可以按如下方法进行密封:

步骤1,在第一凹槽内均匀涂一层耐高温胶,在耐高温胶上放置与第一凹槽同样尺寸大小的第一密封垫;在第二凹槽内均匀涂一层耐高温胶,在耐高温胶上放置与第二凹槽同样尺寸大小的第二密封垫;

步骤2,在第一密封垫上放置陶瓷绝缘垫;

步骤3,在陶瓷绝缘垫上放置云母垫圈,云母垫圈的内圈直径比第一密封垫的外径大1mm,云母垫圈的外径大小与第一法兰的外径相同;

步骤4,将第二法兰倒扣与第一法兰上的所有安装孔对齐,在第一法兰上的安装孔内放置第一陶瓷套管,第二法兰的每个安装孔内放置第二陶瓷套管,插入双头螺杆进行连接,并拧紧螺帽,完成密封绝缘;

步骤5,将第一连接管与电池堆的任一进出气口焊接,将第二连接管与电池的进出气金属管路焊接,完成电池堆与金属管路的绝缘。

综上,熔融碳酸盐燃料电池堆与进出气金属管道采用本发明的绝缘密封装置后,可实现电池堆所有进出气金属管道在650℃-750℃高温下的绝缘与密封,消除与电池堆连接的金属管道漏电带电风险,提高燃料电池堆及系统运行的安全性。

本发明还提供一种燃料电池堆,包括上述所述的绝缘密封装置。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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