一种大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装装置与方法与流程

1.本发明涉及水电解制氢装备制造领域，特别涉及一种大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装装置与方法。


背景技术：

2.水电解制氢装备核心电解槽装备为压滤式结构，其外部表现主要通过两端压板、极板组件类工件和密封垫等多组层层叠加后螺栓紧固而成，内部层层小室空间内装配有活性电极及隔膜布，其中端压板及极板组件类零件为金属刚性材料，密封垫为塑料或橡胶等柔性材料，隔膜布为多孔柔性布料，因电解槽大量柔性材料的使用，使电解槽难以横向安装。压滤式制氢电解槽鉴于其结构特性与材料特性，业内均采用纵向竖直层层叠加、竖直紧固安装的方法。大型电解槽外形尺寸较大，当前最大直径可达2m，最大长度可达7m，最大重量约为50吨。随着市场对大产气量电解水制氢装备的需求增多，电解槽也不断朝着大直径大尺寸方向发展，导致电解槽装配面临着越来越大的问题，直接影响着水电解制氢设备的制造成本。
3.目前的安装是，电解槽各个零部件依照次序层层叠加过程中通过定位杆等方式约束零部件的垂直度，叠加完成后从上至下穿紧固螺杆进行初步紧固，随后进行多次热紧过程，紧固完毕后通过行吊等措施将电解槽翻转横向水平放置。该装配方式存在以下主要问题：电解槽设备本体质量大，位于下部安装位置的密封垫相比于上部安装位置的承受的压力大，密封垫压缩量不均匀，影响电解槽的密封效果和使用寿命；大尺寸电解槽纵向安装，尤其是穿紧固螺杆和电解槽起吊翻转过程，对纵向空间的要求远远大于标准厂房，致使配套厂房建设及起吊装置投资成本过高；纵向竖直安装仅通过定位螺杆方式难以保证安装垂直度与电解槽零部件的同轴度。


技术实现要素：

4.本发明针对目前水电解制氢设备安装技术难度大、基础设施要求高的问题，本发明提供一种大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装装置与方法，通过采用横向紧固安装装置与安装方法，提高大型压滤式制氢电解槽的安装精度、简化安装过程、降低对基础设施的要求。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装装置，包括底座、翻转架、液压装置和紧压夹具；
7.所述翻转架铰接安装在底座上；所述翻转架包括连接在一起的纵向支撑架和横向支撑架，纵向支撑架具有一纵向支撑面，横向支撑架具有横向支撑面，横向支撑面与纵向支撑面垂直；液压装置用于驱动翻转架翻转，使纵向支撑面与水平面夹角在0～90
°
；
8.使用时，先将翻转架翻转至纵向支撑面为水平状态，将电解槽的各部件在纵向支撑面上自下至上依次叠放，其中的密封垫和极板组件外周面与横向支撑面接触，然后采用
紧压夹具夹紧电解槽的各部件，并将翻转架翻转至纵向支撑面为竖直状态。
9.优选的，纵向支撑架包括支撑柱，支撑柱一端垂直安装有支撑板，支撑板远离支撑柱的侧面为纵向支撑面。
10.进一步的，支撑柱另一端垂直安装有脚垫片，脚垫片远离支撑柱的侧面为地平基准面，地平基准面与纵向支撑面平行。
11.优选的，横向支撑架包括横向支撑板，横向支撑板为圆弧形结构设置，横向支撑板的内侧面为横向支撑面，横向支撑面的半径与电解槽的极板组件半径配合。
12.进一步的，横向支撑板两端分别连接有一支撑腿面板，两支撑腿面板用于对电解槽中的上端板、下端板进行定位。
13.优选的，横向支撑板包括多个沿轴向布置的支撑板条，各支撑板条通过设置在支撑板条外侧面的加强筋连接在一起，相邻两支撑板条之间具有与电解槽紧固螺杆直径配合的间隙。
14.优选的，所述紧压夹具包括紧压夹具基座、紧压夹具液压缸、紧压夹具连杆和紧压圆盘；所述紧压夹具基座固定在横向支撑架上，紧压夹具液压缸的输出端与紧压夹具连杆的一端铰接，紧压夹具液压缸的另一端与紧压夹具基座一端固定连接，紧压夹具基座的另一端与紧压夹具连杆的中段铰接，紧压夹具连杆另一端固定连接紧压圆盘；紧压夹具在压紧电解槽各个零部件状态下，紧压圆盘与支撑板平行。
15.优选的，液压装置的输出端与翻转架铰接，另一端与底座铰接；液压装置的负载能力大于电解槽与翻转架的重量总和。
16.一种大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装方法，基于所述的装置，包括以下步骤：
17.s1：采用液压装置将翻转架翻转至纵向支撑面为水平状态；
18.s2：将电解槽各部件在纵向支撑面上自下至上依次叠放，其中的密封垫和极板组件外周面与横向支撑面接触；
19.s3：叠放完毕后采用紧压夹具进行初步预紧；
20.s4：将翻转架翻转至纵向支撑面为竖直状态；
21.s5：安装电解槽紧固螺杆并进行热紧固工艺，完成电解槽的装配过程。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
23.本发明电解槽横向紧固安装装置，翻转架能进行翻转，装配电解槽时将各零部件层层叠加后采用夹紧装置初步夹紧各零部件，将翻转架翻转，使电解槽处于横向布置，再进行电解槽的紧固工序，能够防止因电解槽各个密封垫的压缩量不均造成的电解槽密封效果不良，提升电解槽的稳定性，延长电解槽的使用寿命。同时，装配大型电解水制氢设备，特别是电解槽长度大于标准厂房高度一半的电解槽，在装配紧固螺杆过程中，标准厂房高度即可满足装配需求，可以不用吊装设备翻转电解槽，降低电解槽装备对厂房基础建设及设备的要求，降低基础设施投入成本。并且，以面为基准，极板组件外周面与横向支撑面接触定位，降低电解槽零部件装配时的调整次数与装配难度，同时可以保证各个零部件之间的同轴度，保证装配精度。
24.进一步的，脚垫片的设置，能保证放在零件阶段纵向支撑面的水平状态。
25.进一步的，支撑腿面板的设置，便于对电解槽中的端板进行定位。
26.进一步的，横向支撑板中支撑板条之间具有与电解槽紧固螺杆直径配合的间隙，
便于电解槽紧固螺杆的安装。
27.进一步的，电解槽紧压夹具能保证在翻转时电解槽各部件不发生位移，保证装配精度。
28.本发明方法，能保证电解槽装配精度，保证电解槽的稳定性，降低对厂房基础建设及设备的要求。
附图说明
29.图1为大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装装置结构示意图；
30.图2为大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装装置的横向支撑架结构示意图；
31.图3为大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装装置的紧压装置结构示意图；
32.图中：1-底座，2-翻转架，3-液压装置，4-紧压夹具，5-纵向支撑架，6-横向支撑架，7-支撑柱，8-脚垫片，9-支撑板，10-纵向支撑面，11-横向支撑板，12-横向支撑面，13-第一支撑腿基准面，14-紧压夹具基座，15-紧压夹具液压缸，16-紧压夹具连杆，17-紧压圆盘，18-支撑凸台，19-第二支撑腿基准面。
具体实施方式
33.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
34.如图1和2，本发明所述大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装装置，包括底座1、翻转架2、液压装置3和紧压夹具4。
35.所述底座1固定在水平地面上，应保证其牢固可靠。底座1上设置有若干支撑凸台18，在翻转架2翻转到水平位置时起到支撑作用。
36.所述翻转架2铰接安装在底座1上。所述翻转架2包括连接在一起的纵向支撑架5和横向支撑架6。纵向支撑架5具有一纵向支撑面10，横向支撑架6具有横向支撑面12，横向支撑面12与纵向支撑面10垂直。横向支撑面12起到极板组件安装定位作用。
37.液压装置3用于驱动翻转架2翻转，使纵向支撑面10与水平面夹角在0～90
°
之间，依据需求调整角度。
38.使用时，先将翻转架2翻转至纵向支撑面10为水平状态，将电解槽各部件在纵向支撑面10上自下至上依次叠放，电解槽中密封垫和极板组件的外周面与横向支撑面12接触，电解槽各部件叠加完成后，采用紧压夹具4压紧各部件，然后将翻转架2翻转至纵向支撑面10为竖直状态。
39.本发明一个实施例中，纵向支撑架5包括支撑柱7，支撑柱7底部垂直安装有脚垫片8，脚垫片8底面为地平基准面；支撑柱7顶部垂直安装有支撑板9，支撑板9顶面为纵向支撑面10。纵向支撑面10与地平基准面平行。所述支撑柱7在装配电解槽过程中起到主要支撑作用；所述纵向支撑面10在装配过程中起到定位与支撑作用。
40.本发明一个实施例中，横向支撑架6包括横向支撑板11，横向支撑板11为圆弧形结构设置，横向支撑板11的内侧面为横向支撑面12，纵向支撑架5位于横向支撑板11的内侧面一侧。横向支撑板11的轴线与支撑柱7的轴线平行。横向支撑面12的半径大小与极板组件半径配合。
41.本发明一个实施例中，横向支撑板11一端外侧面连接有第一支撑腿面板，横向支撑板11另一端外侧面连接有第二支撑腿面板，第一支撑腿面板的上表面为第一支撑腿基准面13，第二支撑腿面板的上表面为第二支撑腿基准面19。第一支撑腿基准面13和第二支撑腿基准面19与地平基准面垂直。所述第一支撑腿基准面13和第二支撑腿基准面19与纵向支撑面10保持垂直关系，起到端板水平定位作用。
42.本发明一个实施例中，横向支撑板11的外侧面设置有加强筋，加强筋包括横向加强筋和纵向加强筋。
43.本发明一个实施例中，翻转架2通过一转动轴铰接在底座1上，支撑柱7通过l型连接杆与转动轴连接，第一支撑腿面板与转动轴连接，支撑柱7与转动轴垂直，支撑腿面板与转动轴平行。
44.当纵向支撑面10与水平面夹角为0时，纵向支撑架5底部支撑在地面上。当纵向支撑面10与水平面夹角为90
°
时，第一支撑腿基准面13和第二支撑腿基准面19为水平布置。
45.液压装置3为液压杆，液压杆的活塞杆一端与翻转架2铰接，液压杆的液压油缸一端与底座1铰接。液压装置3的负载能力应大于电解槽总重量与翻转架2的重量总和。
46.第一支撑腿面板和第二支撑腿面板与横向支撑架6为一体结构。
47.由于横向支撑面12之间需要给电解槽紧固螺杆留有空隙，所以横向支撑面为间断式，其背面设置纵向加强筋和横向加强筋，以增大横向支撑面12的承载能力。具体的，横向支撑板11包括多个沿轴向布置的支撑板条，各支撑板条通过设置在支撑板条外侧面的加强筋连接在一起，相邻两支撑板条之间具有与电解槽紧固螺杆直径配合的间隙。
48.所述紧压夹具4设置在纵向支撑面10的另一侧，当电解槽各部件在纵向支撑面10上叠加完成后，从电解槽的上部初步给预紧力，采用紧压夹具4将电解槽之间的零部件初步压紧，再将翻转架2翻转。保证翻转架2在翻转电解槽从水平位置到垂直位置的过程中电解槽各个零部件没有位移即可。
49.所述紧压夹具4包括紧压夹具基座14、紧压夹具液压缸15、紧压夹具连杆16和紧压圆盘17，所述紧压夹具基座14固定在横向支撑架6上，其纵向位置与横向支撑面平行。如图3所示，紧压夹具液压缸15的一端与紧压夹具基座14一端固定连接，紧压夹具液压缸15的活塞杆输出端与紧压夹具连杆16的一端铰接，紧压夹具基座14的另一端与紧压夹具连杆16的中段铰接，紧压夹具连杆16另一端固定连接紧压圆盘17。紧压夹具4在压紧电解槽各个零部件状态下，紧压圆盘17的圆平面与纵向支撑面10相平行，即紧压圆盘17与支撑板9平行。
50.采用该电解槽横向紧固安装的装置，装置的液压装置3和紧压夹具4可以设置为自动化控制过程，可以大大简化压滤式电解槽的安装过程。
51.一种大型压滤式制氢电解槽横向紧固安装的方法，包括以下步骤：
52.s1：将横向紧固安装装置调整到如图1所示的位置，使纵向支撑面10平行于水平面，横向支撑面、第一支撑腿基准面13和第二支撑腿基准面19垂直于水平面。
53.s2：放置下端板组件于支撑面上，下端板的支撑腿底面与第一支撑腿基准面13相接触以定位。
54.s3：依次按照顺序叠加放置密封垫、极板组件、隔膜布、柔性支撑网等零部件，其中密封垫和极板组件的外周面与纵向支撑面10相接触以定位。
55.s4：安装上端板组件，上端板的支撑腿底面与第二支撑腿基准面19相接触以定位，
完成电解槽各零部件叠加及初步组装完成电解槽。
56.s5：调整紧压夹具液压缸15以夹紧下端板组件和上端板组件以及两者之间的零部件，保证电解槽从竖直位置调整到水平位置过程中各个零部件没有位移。
57.s6：液压装置3调整翻转架2，使电解槽从竖直位置调整到水平位置。
58.s7：完成电解槽螺杆紧固与热紧固等紧固工艺过程，完成电解槽的装配过程。