CN102431171A - 电动碳毡热压机 - Google Patents

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CN102431171A CN2011103279501A CN201110327950A CN102431171A CN 102431171 A CN102431171 A CN 102431171A CN 2011103279501 A CN2011103279501 A CN 2011103279501A CN 201110327950 A CN201110327950 A CN 201110327950A CN 102431171 A CN102431171 A CN 102431171A
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郑东冬
王大海
陈世新
许世荣
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

本发明提供了一种电动碳毡热压机，包括有热压机构和供料机构，所述热压机构包括有具有吸附和加热功能的上模具和下模具，以及第一驱动器，所述第一驱动器与所述上模具连接固定，以完成合模/开模运动，而且供料机构准确地将PE板送入热压机构的上下模具的碳毡垫之间，进行热压。本发明使用、操作十分简单、方便、快捷、安全，可快速地制备出导电性能高、结构致密、热塑性以及温度效应好的复合导电电极，而且导电电极的导电板内碳毡气孔含量极少，不易变形，大大增强了导电电极在稳定状态下的使用寿命。

Description

电动碳毡热压机
【技术领域】
本发明属于钒电池制造领域，尤其涉及一种电动碳毡热压机。
【背景技术】
目前，钒电池使用的电极材料主要为塑料板和石墨板等非金属电极板。
在实践中发现非金属类电极板在使用过程中导电的稳定性较差，容易出现断裂现象，即当非金属类电极长时间使用时，随着电极温度的升高，其电阻会在临界点陡然加大，导致电极变形，影响非金属类电极的正常使用。具体体现在所述塑料电极板中的表现为机械性能差、电性能差；石墨板容易剥落变形，使用寿命只有两年，寿命较短，而且电性能不稳定。
在钒电池的氧化还原液流中普遍使用的复合电极板，一般要求应当具有较好的导电性，即具有较低的体积电阻率，同时还应当具有较好的机械性能和稳定的温度效应，如电极板能够在长期使用后，尤其是在较高的温度之下工作仍能保持较为稳定的结构，即电极板变形极限较大，不易变形，仍可以有效隔离电极板两侧不同性质的液流。
专利申请号为2008103034837的中国发明专利申请公布说明书公开了一种全钒氧化还原液流电池用的复合电极及其制备方法，其主要内容是将多种导电填料添加到高分子聚合物中制得热塑性导电板，再使用热塑性导电板与石墨毡(碳毡)热压复合而成，使石墨毡中的部分导电碳纤维嵌入导电板表面，形成互穿的导电网络，进而提高了产品整体的导电性能。前述复合电极及其制备方法的主要缺陷是：体积电阻率实际上很难达到≤0.1Ω·cm的标准，产生该缺陷的原因是：导电碳纤维等导电填料的含量仍旧较少，此外，热压复合而成的导电板机械结构并不稳定，在电池长期使用后，导电碳纤维容易发生开链、断裂等现象，致使复合电极板的温度效应较差。
【发明内容】
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种使用、操作十分简单、方便、快捷、安全，可快速地制备出导电性能高、结构致密、热塑性以及温度效应好的复合导电电极的碳毡热压机。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：
一种电动碳毡热压机，包括有热压机构，所述热压机构包括有具有吸附和加热功能的上模具和下模具，以及第一驱动器，所述第一驱动器与所述上模具连接固定，以完成合模/开模运动；
所述上模具和下模具内部均分别设有导油腔、上模腔室和下模腔室，外部设有抽真空孔、进油孔、出油孔和用于吸附碳毡垫的吸孔，所述进油孔和出油孔与所述导油腔导通连接，所述抽真空孔和吸孔均与所述上模腔室或下模腔室导通连接；
所述上模具和下模具分别包括有上模模板和上模底板、下模模板和下模底板，且组合构成所述上模腔室、下模腔室，所述导油腔分别设于所述上模模板和下模模板内部，所述抽真空孔、进油孔和出油孔均分别设于所述上模模板和下模模板的外部，所述吸孔设于所述上模模板和下模模板的板面上；
所述上模模板和下模模板还分别设有用于放置碳毡垫的上模模腔、下模模腔，所述吸孔设于所述上模模腔和下模模腔上；
所述导油腔设于对应于所述上模模腔的上模模板内部和对应于所述下模模腔的下模模板内部，且所述导油腔的面积范围与所述上模模腔、下模模腔基本一致；
所述下模模板的下模模腔缘边上设有凹台，所述上模模板的上模模腔的缘边上设有凸台，合模时，所述凸台压合在所述凹台上；
所述导油腔是若干相互连通的油道，且所述油道一端均设有便于把油道内的铁渣冲洗干净的开口和堵头；
所述上模模板和上模底板、所述下模模板和下模底板之间还设有隔热板；
所述热压机构还包括有滑杆和顶板，所述滑杆两端分别与所述下模具和顶板连接固定，所述第一驱动器安装固定在所述顶板上，并与所述上模具连接固定，所述上模具在所述第一驱动器驱动下沿所述滑杆作合模/开模运动；
所述热压机还包括有供料机构，所述供料机构包括有吸盘、第二驱动器和连接杆，所述供料机构与所述热压机构之间还设有滑轨，所述滑轨上设有一滑块，所述连接杆一端设有所述吸盘，另一端连接固定在所述滑块上，且所述第二驱动器的伸缩端也与所述滑块连接固定；
所述热压机还包括有供料机构，所述供料机构包括有吸盘、第二驱动器、连接杆和升降座，所述第二驱动器包括有纵向驱动器和升降驱动器，所述供料机构与热压机构之间设有第一滑轨，所述第一滑轨上设有第一滑块，所述纵向驱动器的伸缩端连接固定在所述第一滑块上，所述升降座(26)一端也连接固定在所述第一滑块上，另一端安装固定有所述升降驱动器，且所述升降座设有第二滑轨，所述第二滑轨上设有第二滑块，所述连接杆和升降驱动器的伸缩端连接固定在所述第二滑块上。
本发明通过上述技术方案，热压机使用、操作十分简单、方便、快捷、安全，可快速地制备出导电性能高、结构致密、热塑性以及温度效应好的复合导电电极，而且导电电极的导电板内碳毡气孔含量极少，不易变形，大大增强了导电电极在稳定状态下的使用寿命。
【附图说明】
图1是本发明所述电动碳毡热压机实施例一的结构示意图；
图2是本发明所述电动碳毡热压机实施例一的上模模板的剖示结构示意图；
图3是本发明所述电动碳毡热压机的上模模板和下模模板分别放置有碳毡垫和PE板的结构示意图；
图4是本发明所述电动碳毡热压机实施例二的侧视结构示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明。
请参阅说明书附图图1-4。图中有热压机构1、上模具11(上模模板111、上模底板112、上模腔室113、上模模腔114、吸孔115、抽真空孔116、导油腔117、进油孔118、出油孔119和隔热板110)、下模具12(下模模板121、下模底板122、下模腔室123、下模模腔124、吸孔125、抽真空孔126、导油腔127、进油孔128、出油孔129和隔热板120)、第一驱动器13(侍服电机131、同步带132和驱动机构133)、供料机构2、吸盘21、第二驱动器22(纵向驱动器221和升降驱动器222)、连接杆23、升降座24。
如图1、图2和图3中所示：
本发明提供了一种电动碳毡热压机，包括有热压机构1和供料机构2。其中，热压机构1包括有上模具11、下模具12和第一驱动器13，上模具11主要由上模模板111和上模底板112组成，且上模模板111设计呈凹框形，并与上模底板112连接固定，构成上模腔室113；上模模板111的板面上设有用于放置碳毡垫14的上模模腔114，上模模腔114形状大小与碳毡垫14相适配，上模模腔114底部设有若干吸孔115，吸孔115与上模腔室113连通，上模模板111一侧还设有抽真空孔116，抽真空孔116一端与上模腔室113连通，另一端与抽真空装置(图中未表示出来)连接，启动抽真空装置，上模腔室113即成为一真空室，碳毡垫14在真空负压的作用下紧贴在上模模腔114内壁上；上模模板111对应于上模模腔114的位置内部设有导油腔117，导油腔117的面积范围与上模模腔114基本相同，而且上模模板111两侧还分别设有进油孔118和出油孔119，进油孔118和出油孔119均一端与导油腔117连通，另一端则均与热油供给装置和冷油供给装置(图中均未表示出来)连接，加热时，热油供给装置将热油从进油孔118进入到导油腔117内，再经出油孔119回流至热油供给装置，热油在导油腔117内循环流动，使上模模腔114内的碳毡垫14快速、均匀地加热至一定温度(50℃～250℃)；同理，冷却时，冷油供给装置将冷油从进油孔118进入到导油腔117内，再经出油孔119回流至冷油供给装置，冷油在导油腔117内循环流动，使上模模腔114内的经热压后碳毡垫14快速冷却、定形。另外，上模模板111与上模底板112之间还设有一隔热板110，隔热板110由石棉材料做成，主要用于隔离上模模板111的热量，保证导油腔117内热油传递过来的热量不会被传递到其他部件上而被散发掉，上模模腔114内温度控制更保障、更稳定，也不会因高温对其他部件造成损坏。下模具12与上模具11结构几乎一样，同样地主要由下模模板121、下模底板122组成，且下模模板121设计呈凹框形，并与下模底板122连接固定，构成下模腔室123；下模板板121同样设有用于放置碳毡垫14的下模模腔124、与下模腔室123连通的若干吸孔125、与下模腔室123和抽真空装置连接的抽真空孔126，对应于下模模腔124的位置内部也设有导油腔127，导油腔127的面积范围与下模模腔124基本相同，而且下模模板121还设有进油孔128和出油孔129，进油孔128和出油孔129均一端与导油腔127连通，另一端则均与热油供给装置和冷油供给装置连接，下模模板121与下模底板122之间还设有一由石棉材料做成隔热板120。下模模板121的下模模腔124外围还设有定位锁钉121’，上模模板111相应位置设有定位孔111’，保证合模时上下模具位置准确无误，热压效果好。第一驱动器13包括有侍服电机131、同步带132和驱动机构133(如油压机)，同步带132两端分别与侍服电机131、驱动机构133连接，驱动机构133另一端与上模具11的上模底板112连接，用于带动上模具11作合模/开模运动。热压机构1还包括有滑杆15和顶板16，滑杆15两端分别与下模底板122和顶板16连接固定，且上模底板112相应位置设有滑孔112’，滑孔112’套在滑杆15上，上模具11在第一驱动器13驱动下沿滑杆15作合模/开模运动，运动路径更有保障，热压效果更好。
从图2中可见所述上模模板111的导油腔117是若干相互连通的油道，且油道一端均设有开口1171，方便把油道内的铁渣冲洗干净，一般情况下，开口1171以堵头1172封堵住，堵头1172为RI3/4堵头，可承受2.5kg/cm2的压力。同理，所述下模模板121的导油腔127同样是若干相互连通的油道，油道一端也设有开口，并同样以堵头封堵住。
另外，所述上模具11的上模腔室113和和下模具12的下模腔室123的内壁上均喷涂有特氟龙，起到很好的耐高温效果。所述进油孔(118、128)、出油孔(119、129)均经过HRC50～55的淬火处理。
供料机构2包括有吸盘21、第二驱动器22和连接杆23，吸盘21是真空吸盘，主要用于吸住PE板24，并设有连接杆23一端，第二驱动器22是一横向驱动器，可以是驱动汽缸或驱动油缸(如型号为SC32-850)，在供料机构2与热压机构1之间还设有滑轨25，滑轨25上设有一滑块25’，连接杆23的另一端连接固定在滑块25’上，且第二驱动器22的伸缩端也与滑块25’连接固定，在第二驱动器22的作用下，供料机构2即可自动将PE板24准确地送入热压机构1内的上下模具的碳毡垫14的之间进行热压，无需人工操作，生产更安全。
本发明所述电动碳毡热压机还包括有机台3，所述热压机构1和供料机构2设于机台3上，机台3上设有两个启动按钮31和一个急升按钮32，机台3还设有一电控箱33，主要用于完成电源开关、电机ON/OFF、半自动/手动切换、电源指示、电机指示、下压计时和保压计时等操作。
本发明工作流程：首先通过人手将碳毡垫14放入上模具11和下模具12的模腔(114、124)内，碳毡垫14在真空负压的作用下紧贴在模腔(114、124)内壁上，同时按下两个启动按钮31，热压机构1开始合模，热油在导油腔(117、127)油道里循环流动加热碳毡垫14；接着，当碳毡垫14达到一定的温度时，打开上下模具，供料机构2的真空吸盘21将PE板24吸住，并通过第二驱动器22的作用下，将PE板24准确地送入上下碳毡垫14的之间；再接着，热压机构1再次合模，并继续加热，直至PE板24熔化为流体状态，在第一驱动器13的油压机133的作用下将流体状态的PE料均匀地渗入到上下碳毡垫14的孔隙中；然后，立即停止导油腔(117、127)内的热油循环，转换为冷油循环，将上下模具快速冷却至常温；最后，打开模具，取下产品，进入下一个循环作业。本发明所述热压机使用、操作十分简单、方便、快捷、安全，可快速地制备出复合导电电极，且导电电极的导电板内碳毡气孔含量极少，不易变形，大大增强了导电电极在稳定状态下的使用寿命。
如图3中所示：
本发明所述电动碳毡热压机的下模模板121，其所设下模模腔124的大小至少足以容纳碳毡垫14和PE板24，且在下模模腔124缘边上设有环形凹台1241，相应地，所述上模模板111的上模模腔114的缘边上设有环形凸台1141，合模时，凸台1141压合在凹台1241上，即可有效防止在热压过程中PE板24熔化为流体状态时从上下模具接合处外流，保证流体状态的PE料充分渗入到上下碳毡垫14的孔隙中。
如图4中所示：
本发明实施例二所述的电动碳毡热压机与实施例一基本相同，包括有热压机构1和供料机构2，热压机构1与实施例一结构完全相同，包括有上模具11、下模具12、第一驱动器13、滑杆15、顶板16。区别仅在于，实施例二的供料机构2包括有吸盘21、第二驱动器22、连接杆23和升降座26，第二驱动器22是一驱动器组，包括有纵向驱动器221和升降驱动器222，纵向驱动器221(如型号为SC32-600)和升降驱动器222(如型号为SC32-50)均为驱动汽缸工驱动油缸，纵向驱动器221的伸缩端连接固定在供料机构2与热压机构1之间的第一滑轨27的第一滑块27’上，升降座26一端也连接固定在第一滑块27’上，另一端安装固定有所述升降驱动器222，且升降座26上设有第二滑轨261，第二滑轨251上设有第二滑块262上，连接杆23和升降驱动器222的伸缩端连接固定在第二滑块262上。这样，在纵向驱动器221和升降驱动器222的作用下，即可准确地控制PE板24的送入位置，热压效果有保证。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动碳毡热压机，其特征在于：包括有热压机构(1)，所述热压机构(1)包括有具有吸附和加热碳毡的上模具(11)和下模具(12)，以及第一驱动器(13)，所述第一驱动器(13)与所述上模具(11)连接固定，以完成合模/开模运动。
2.根据权利要求1所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述上模具(11)和下模具(12)内部均分别设有导油腔(117、127)、上模腔室(113)和下模腔室(123)，外部设有抽真空孔(116、126)、进油孔(118、128)、出油孔(119、129)和用于吸附碳毡垫的吸孔(115、125)，所述进油孔(118、128)和出油孔(119、129)与所述导油腔(117、127)导通连接，所述抽真空孔(116、126)和吸孔(115、125)均与所述上模腔室(113)或下模腔室(123)导通连接。
3.根据权利要求2所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述上模具(11)和下模具(12)分别包括有上模模板(111)和上模底板(112)、下模模板(121)和下模底板(122)，且组合构成所述上模腔室(113)、下模腔室(123)，所述导油腔(117、127)分别设于所述上模模板(111)和下模模板(121)内部，所述抽真空孔(116、126)、进油孔(118、128)和出油孔(119、129)均分别设于所述上模模板(111)和下模模板(121)的外部，所述吸孔(115、125)设于所述上模模板(111)和下模模板(121)的板面上。
4.根据权利要求3所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述上模模板(111)和下模模板(121)还分别设有用于放置碳毡垫的上模模腔(114)、下模模腔(124)，所述吸孔(115、125)设于所述上模模腔(114)和下模模腔(124)上。
5.根据权利要求3所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述导油腔(117、127)设于对应于所述上模模腔(114)的上模模板(111)内部和对应于所述下模模腔(124)的下模模板(121)内部，且所述导油腔(117、127)的面积范围与所述上模模腔(114)、下模模腔(124)基本一致。
6.根据权利要求3所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述下模模板(121)的下模模腔(124)缘边上设有凹台(1241)，所述上模模板(111)的上模模腔(114)的缘边上设有凸台(1141)，合模时，所述凸台(1141)压合在所述凹台(1241)上。
7.根据权利要求2所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述导油腔(117、127)是若干相互连通的油道，且所述油道一端均设有便于把油道内的铁渣冲洗干净的开口(1171)和堵头(1172)。
8.根据权利要求1所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述热压机构(1)还包括有滑杆(15)和顶板(16)，所述滑杆(15)两端分别与所述下模具(12)和顶板(16)连接固定，所述第一驱动器(13)安装固定在所述顶板(16)上，并与所述上模具(11)连接固定，所述上模具(11)在所述第一驱动器(13)驱动下沿所述滑杆(15)作合模/开模运动。
9.根据权利要求1-8中任何一项所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述热压机还包括有供料机构(2)，所述供料机构(2)包括有吸盘(21)、第二驱动器(22)和连接杆(23)，所述供料机构(2)与所述热压机构(1)之间还设有滑轨(25)，所述滑轨(25)上设有一滑块(25’)，所述连接杆(23)一端设有所述吸盘(21)，另一端连接固定在所述滑块(25’)上，且所述第二驱动器(22)的伸缩端也与所述滑块(25’)连接固定。
10.根据权利要求1-8中任何一项所述的电动碳毡热压机，其特征在于：所述热压机还包括有供料机构(2)，所述供料机构(2)包括有吸盘(21)、第二驱动器(22)、连接杆(23)和升降座(26)，所述第二驱动器(22)包括有纵向驱动器(221)和升降驱动器(222)，所述供料机构(2)与热压机构(1)之间设有第一滑轨(27)，所述第一滑轨(27)上设有第一滑块(27’)，所述纵向驱动器(221)的伸缩端连接固定在所述第一滑块(27’)上，所述升降座(26)一端也连接固定在所述第一滑块(27’)上，另一端安装固定有所述升降驱动器(222)，且所述升降座(26放有第二滑轨(261)，所述第二滑轨(261)上设有第二滑块(262)，所述连接杆(23)和升降驱动器(222)的伸缩端连接固定在所述第二滑块(262)上。
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