CN107931591A - 液体定量取放装置、控制方法、工艺方法及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液体定量取放装置，包含取液管路、负压管路、保护管路以及盛液结构；取液管路与负压管路相连；取液管路上设置有一个或多个吸取管，多个所述吸取管并联连接；负压管路上设置有负压泵；所述盛液结构内部形成盛液空间，所述吸取管沿上下方向运动能够伸入或离开所述盛液空间。本发明还提供了一种上述液体定量取放装置的液体定量取放控制方法以及储存有计算机程序的计算机可读存储介质。另外，本发明还提供了一种定量取料的工艺方式。本发明应用于铸焊领域时，取液管路释放的铅液无铅渣，采用非沉入式底模的工艺，避免了传统工艺中铅液表面的大幅频繁翻动，减少了铅渣的产生，不用频繁的去捞铅渣，大大降低了工人的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及金属铸造铸焊领域、饮料灌装设备领域，具体地，涉及一种液体定量取放装置、控制方法、工艺方法及可读存储介质。
背景技术
在铅酸电池的生产制造过程中，蓄电池板栅铸造(以下板栅铸造)，电池极群汇流排铸焊(以下简称电池铸焊)连接是蓄电池生产过程中的关键工序，直接关系到电池的生产质量、效率、生产成本、环保等方面。
目前在板栅的铸造，电池极群汇流排的铸焊生产工艺中，普遍采用模具浸入和浇淋的金属液体非定量方式，两种方式都存在不少缺陷，是困扰目前铅酸电池生产的瓶颈问题。浸入式是将电池铸焊模具浸入熔铅锅，让高温铅液充满模具，如专利文献CN102039397A、CN104051741A以及CN103111605A都采用的所述模具浸入方法，该方法的模具需整体不断地浸入和拉出高温铅液，因高温铅液在空气中很容易氧化变成氧化铅，生产过程中因铅渣致使铅损耗很高，模具表面容易附着氧化后的铅皮，影响产品质量；此外，该方式给模具冷却、设备维护带很多麻烦；生产过程能耗高，铅尘污染大。另一种方式是采用浇注和淋铅的方式，如专利文献CN203610650U公开了一种浇注式板栅生产装置，专利文献CN104107902A公开了一种蓄电池铸焊淋铅装置，该装置采用的方法是在模具上浇淋高温铅液，虽然模具不让进入高温锅内，但铅氧化率还是很高，能耗还是很大。
高温金属液体定量有多种方式，但大都是基于模具定量。在蓄电池行业高温液体铅不同于其他高温金属液体，铅液表面容易被氧化形成铅渣，铅渣对铸焊质量的影响较大，如虚焊、脱焊等。现在大多数铸焊主要采用是铸焊模具沉入铅液内，再提出液面，但铸焊模具上的铅液会将铅液表面的铅渣带起来，所以大部分会采用刮渣装置刮渣，但这个局限于铅液表面铅渣的量，所以铅锅的铅渣必须隔几模捞一下，很多厂家为了保证质量要求每模都必须捞一次。这样造成了整个生产过程中铅渣量大，大大增加了生产成本。
除了使用高温铅液体进行铸造铸焊，在使用其他高温金属液体，例如锌、铝、铁等，进行铸造铸焊时也会遇到上述的金属氧化、材料损耗高、成品质量差等问题，而现有技术中并无有效解决上述问题的设备或方法。此外，饮料灌装过程中，现有技术也存在灌装量不一的缺陷。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种液体定量取放装置、控制方法、工艺方法及可读存储介质。
根据本发明提供的液体定量取放装置，包含取液管路、负压管路以及盛液结构；
取液管路与负压管路相连；取液管路上设置有一个或多个吸取管，多个所述吸取管并联连接；负压管路上设置有负压泵；
所述盛液结构内部形成盛液空间，所述吸取管沿上下方向运动能够伸入或离开所述盛液空间。
优选地，还包含保护管路；
所述保护管路与负压管路并联连接后再与取液管路相连；
保护管路上设置有保护气储气罐与第三阀门，保护气储气罐、第三阀门、取液管路依次连接；
所述负压管路上还设置有第一阀门、负压储气罐以及第二阀门；
负压泵、第一阀门、负压储气罐、第二阀门、取液管路依次连接。
优选地，所述取液管道上设置有落液旁路；放液旁路位于负压管路与吸取管之间；
所述放液旁路与外部气源或大气相互连通，放液旁路上设置有第四阀门。
优选地，还包含控制器；
负压储气罐上设置有压力传感器，压力传感器与所述控制器相连；
所述控制器包含阀门控制模块，所述阀门控制模块用于控制以下任一个或任多个阀门：
--第一阀门；
--第二阀门；
--第三阀门；
--第四阀门；
取液管路上还设置有测距传感器，所述测距传感器与吸取管位置相对固定。
优选地，还包含冷却装置；所述冷却装置位于盛液结构的一侧；
所述冷却装置包含喷水口、冷却水回收盒、进水管、升降机构、出水管以及机架；
冷却水回收盒、升降机构、机架依次连接，进水管与喷水口相连，喷水口位于冷却水回收盒中，冷却水回收盒内部空间与出水管相连通。
本发明还提供了一种上述的液体定量取放装置的液体定量取放控制方法，包含以下步骤：
负压调整步骤：令第二阀门关闭；从压力传感器中获取反应负压储气罐内负压大小的检测值，当检测值大于等于设定值时，令第一阀门关闭；当检测值小于设定值时，令第一阀门开启；
保护气充入步骤：令第四阀门关闭，令第三阀门开启；
取液步骤：令第三阀门关闭；控制吸取管运动至盛液空间中，令第二阀门打开，经过设定的时间值后，令第二阀门关闭；
放液步骤：控制吸取管从盛液空间中移出，令第四阀门开启。
优选地，还包含以下步骤：
下行位移计算步骤：从红外线传感器中获取反应到盛液空间内液体表面距离的距离信号，根据所述距离信号计算取液步骤中吸取管需要向下运动的位移；
警报步骤：当计算得到的吸取管需要向下运动的位移大于设定值时，生成警报信号；
二次充气保护步骤：取液步骤完成后，打开第三阀门，使保护气体冲满吸铅管，关闭第三阀门。
本发明还提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的液体定量取放控制方法的步骤。
本发明还提供了一种液体定量取放的工艺方法，包含以下步骤：
步骤S1：在吸取管中充入保护气体；
步骤S2：将吸取管移入到盛液空间中，通过负压将盛液空间中的液体吸入到吸取管中，吸取管中液体吸入量通过负压大小与吸取管内径进行控制；
步骤S3：将吸取管从盛液空间中移出，并移动模具或吸取管到设定位置，平衡吸取管两端压力，使吸取管中的液体注入到模具中。
优选地，根据上述的液体定量取放装置、上述的液体定量取放控制方法、上述的计算机可读存储介质或者上述的工艺方法，吸取管的下端管口能够到达盛液空间中液面下方的液体中吸取液体；在吸取液体前，吸取管内充满保护气体；吸取管吸取液体后，通过向吸取管充入保护气体来驱使液体从吸取管的下端管口排出，并使得吸取管内重新充满保护气体。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明应用于铸焊领域时，取液管路释放的铅液无铅渣；
2、本发明采用非沉入式底模的工艺，避免了传统工艺中铅液表面的大幅频繁翻动，减少了铅渣的产生，进而不用频繁的去捞铅渣，大大降低了工人的劳动强度，
3、此机构无需刮底模上的铅渣，设备结构大大简化，故障点减少；
4、由于铅锅铅液表面已经形成铅渣(氧化铅)，本发明无需破坏表面的氧化铅(除吸铅杆进出的位置)，故铅渣率极低，成本大大降低。
5、吸铅杆在浸入铅液时会有正压的通惰性气体后再吸铅，此方式可以去除吸铅杆里面的残渣并保证吸铅杆内是惰性气体，再吸上来的铅液不会被氧化形成铅渣，进一步地，还能防止残渣堵塞吸铅杆的管口。
6、换型方便，可以适用于批量生产亦可适用于多规格小批量生产，且维护简单。
7、生产越大规格的电池优势越明显，传统设备的功率需达到45kW，本发明提供的设备功率仅需15kW，在同等生产能力的情况下，每台设备每天能够节省700元的电费，极大节省能源消耗与生产成本；
8、本发明应用于饮料灌装领域时，具有灌装量统一，防止饮料受到污染的优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的液体定量取放装置结构示意图；
图2为本发明应用于铅液的定量取放时原理图；
图3为本发明提供的液体定量取放控制方法流程图；
图4为冷却装置立体结构示意图；
图5为冷却原理图。
图中示出：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。
如图1所示，本发明提供的液体定量取放装置包含取液管路100、负压管路200、保护管路300、放液旁路400以及盛液结构11，负压管路200、保护管路300并联后与取液管路100相连，取液管路100上设置有一个或多个吸取管10，放液旁路400设置在取液管道上，并且位于负压管路200与吸取管10之间。实施例中，所述吸取管10通过汇流排与负压管路200、保护管路300、放液旁路400相连；盛液结构11内部形成盛液空间，用于盛装液体，所述吸取管10沿上下方向运动能够伸入或离开所述盛液空间。保护管路300上设置有保护气储气罐8与第三阀门7，保护气储气罐8、第三阀门7、取液管路100依次连接。所述负压管路200上设置有负压泵5、第一阀门4、负压储气罐3以及第二阀门6，负压泵5、第一阀门4、负压储气罐3、第二阀门6、取液管路100依次连接。所述放液旁路400与外部气源或大气相互连通，放液旁路400上设置有第四阀门9。负压储气罐3上设置有压力传感器2，压力传感器2与所述控制器1相连，所述控制器1包含阀门控制模块，所述阀门控制模块用于控制以下任一个或任多个阀门：第一阀门4、第二阀门6、第三阀门7、第四阀门9。另外，在实施例中，所述盛液结构11为熔炉，熔炉内盛装铅液，相应地，所述吸取管10为吸铅杆；所述负压泵5为真空泵；第一阀门4、第二阀门6、第三阀门7、第四阀门9均为电磁阀；所述保护气储气罐8中储存的是惰性气体。
当然，在优选例中，所述熔炉内盛装的还可以是例如锌液、铁液等其他的金属液体。优选地，所述盛液结构11还可以是普通的容器，用于盛装汞液，当然，进一步优选地，所述盛液结构11内还可以是例如饮料、溶液的其他非金属液体，适用于多种应用场合。优选地，本发明提供的液体定量取放装置还配有例如电池铸焊模、板栅铸造模的模具12，当吸取管10吸取了液体并离开盛液空间后，可以通过继续移动吸取管10或移动模具12至设定位置后，使吸取管10中的液体落入到模具12中。优选地，所述第一阀门4、第二阀门6、第三阀门7、第四阀门9中还可以存在普通阀门，通过人工打开或关闭，但是该结构会导致人工成本的增加。优选地，所述外部气源还可以不是外部空气，而是充满保护气体的储罐，这样例如铅液的金属液体在整个吸取、排出的过程中均布不接触或很少接触空气，避免或减少金属液体的氧化。优选地，保护气储气罐8内充满的还可以是例如二氧化碳、氮气等的其他保护气体。优选地，配备有多种规格的吸取管10，这是因为在不同的环境中，液体吸取量也会不一样，根据流体压强公式P＝ρgh，在同种负压、同种液体的前提下，吸取的液体在吸取管10中的高度是一致的，通过配用不同规格的吸取管10，一方面可以将多个吸取管10中的液体在进行汇流排中汇集，高效精准获得各种体积的液体，另一方面，可以针对不同模具12注入不同的体积的液体。另外，在吸取管10为吸铅杆时，吸铅杆的下端开孔内径控制在1.2mm，可以保证铅液的张力，吸铅杆离开熔炉中的铅液时，吸铅杆内部的铅液不至于滴出，当释放铅液的时候，比较顺畅，如果吸铅杆的下端开孔设计得更小，铅液流出的速度较慢，影响效率；而开孔设计的太大时，铅液有可能从吸铅杆中滴出，影响铅液取用量的精度，而且造成更多铅液被氧化；进一步优选地，吸铅杆提升到铅液液面时，第二电磁阀再通电后马上断电，防止铅液从吸铅杆中滴出。优选地，当本发明应用于饮料灌装时，所述吸取管10由食品级别的材料，例如食品级不锈钢或食品级塑料制成，防止对饮料造成污染。优选例中，取液管路100上还设置有红外线传感器，所述红外线传感器与吸取管10位置相对固定，红外线传感器用于检测吸取管10到盛液结构11中液体表面的距离，优选地，红外线传感器还可以是例如超声波传感器的其他类型的测距传感器。
如图4所示，本发明提供的液体定量取放装置还包含了冷却装置20，冷却装置20包含喷水口21、冷却水回收盒22、进水管23、升降机构24、出水管25以及机架26，冷却水回收盒22、升降机构24、机架26依次连接，进水管23与喷水口21相连，喷水口21位于冷却水回收盒22中，冷却水回收盒22内部空间与出水管25相连通。在应用于铸焊领域时，冷却装置20用于对模具12实施冷却，具体原理为：升降机构24能够上下移动调节，升降机构24升起到位后，模具12与喷水口21位置接触，进水管23与外部的泵连接，泵抽取冷的冷却水，经过进水管23将冷的冷却水通过喷水口21喷出，进而将模具12进行降温，此时，冷却水变为热的冷却水，并从喷水口21四周的挡边处流入冷却水回收盒22，然后通过出水管25流出至冷却水塔，热的冷却水在冷却水塔中冷却重新变为冷的冷却水，在泵的作用下继续抽取至喷水口21对模具12进行冷却，实现循环利用，整个冷却过程原理图如图5所示。冷却装置20位于盛液结构11的一侧，在实际使用过程中，模具12在盛液结构11上方接受吸取管10放出的液体后，在外部推动机构的作用下到达冷却装置20上；优选例中，所述吸取管10能够在冷却装置20与盛液结构11之间往返运动，将盛液结构11中的铅液吸取到冷却装置20上的模具12上，进而完成整个工艺流程。
本发明还提供了一种上述的液体定量取放装置的液体定量取放控制方法，如图3所示，包含以下步骤：负压调整步骤：令第二阀门6关闭；从压力传感器2中获取反应负压储气罐3内负压大小的检测值，当检测值大于等于设定值时，令第一阀门4关闭；当检测值小于设定值时，令第一阀门4开启；保护气充入步骤：令第四阀门9关闭，令第三阀门7开启；取液步骤：令第三阀门7关闭；控制吸取管10运动至盛液空间中，令第二阀门6打开，经过设定的时间值后，令第二阀门6关闭；放液步骤：控制吸取管10从盛液空间中移出，令第四阀门9开启。优选地，还包含以下步骤：下行位移计算步骤：从红外线传感器中获取反应到盛液空间内液体表面距离的距离信号，根据所述距离信号计算取液步骤中吸取管10需要向下运动的位移；警报步骤：当计算得到的吸取管10需要向下运动的位移大于设定值时，生成警报信号，提醒使用者在盛液结构11中补充液体。优选地，当放液步骤完成后，继续执行二次充气保护步骤：令第三阀门7打开，保护气体进入并充满吸取管10，起到吹除残渣的作用。
本发明还提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的液体定量取放控制方法的步骤。
本发明还提供了一种液体定量取放的工艺方法，包含以下步骤：步骤S1：在吸取管10中充入保护气体；步骤S2：将吸取管10移入到盛液空间中，通过负压将盛液空间中的液体吸入到吸取管10中，吸取管10中液体吸入量通过负压大小与吸取管10内径进行控制；步骤S3：将吸取管10从盛液空间中移出，并移动模具12或吸取管10到设定位置，平衡吸取管10两端压力，使吸取管10中的液体注入到模具12中。
优选地，在上述的液体定量取放装置、液体定量取放控制方法、计算机可读存储介质以及工艺方法中，吸取管10的下端管口能够到达盛液空间中液面下方的液体中吸取液体；在吸取液体前，吸取管10内充满保护气体；吸取管10吸取液体后，通过向吸取管10充入保护气体来驱使液体从吸取管10的下端管口排出，并使得吸取管10内重新充满保护气体。
优选实施方式：如图2所示，所述负压泵5为真空泵，真空泵抽真空后能够到达的负压值设置在操作中负压设定值的50倍以上。与真空泵连接的第一阀门4为直动电磁阀，第一阀门4形成第一电磁阀，第一电磁阀通电时真空泵给负压储气罐3抽真空，当压力传感器2检测到负压储气罐3内的负压到达设定值时，第一电磁阀断电，真空泵不再对负压储气罐3抽真空，使负压储气罐3内的负压保持在设定值。压力传感器2连接控制器1，当负压低于设定值时，控制器1控制第一电磁阀通电，真空泵抽负压储气罐3负压，直达检测到的负压值达到设定值，控制第一电磁阀断电。以此循环工作。通过稳定的负压来吸取定量的铅液。
所述吸取管10为吸铅杆，用于吸取铅液；所述盛液结构11为熔炉，用于盛装铅液；所述保护气体为惰性气体。吸铅杆通过汇流排连接第二阀门6、第三阀门7、第四阀门9这三个电磁阀，第二阀门6、第三阀门7、第四阀门9分别形成第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀。第二电磁阀是控制吸铅的，第四电磁阀控制释放铅液的，第三电磁阀是控制惰性气体吹残渣和保持吸铅杆内是惰性气体，防止吸上的铅液被氧化。当吸铅杆沉入到铅液中后，第二电磁阀通电打开4s左右，断电停止吸铅，吸铅杆提升到液面，第二电磁阀再通电后马上断电，吸铅杆提升到位后，模具12到位，第四电磁阀通电释放吸铅杆内铅液至模具12中，然后模具12被移至下一个工位；铅液释放完毕后，第四电磁阀关闭，第三电磁阀打开往吸铅杆内吹惰性气体，将里面的残渣吹出，并保持吸铅杆内是惰性气体，保证下次吸起来的铅液不被氧化，以此循环工作。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种液体定量取放装置，其特征在于，包含取液管路(100)、负压管路(200)以及盛液结构(11)；
取液管路(100)与负压管路(200)相连；取液管路(100)上设置有一个或多个吸取管(10)，多个所述吸取管(10)并联连接；负压管路(200)上设置有负压泵(5)；
所述盛液结构(11)内部形成盛液空间，所述吸取管(10)沿上下方向运动能够伸入或离开所述盛液空间。
2.根据权利要求1所述的液体定量取放装置，其特征在于，还包含保护管路(300)；
所述保护管路(300)与负压管路(200)并联连接后再与取液管路(100)相连；
保护管路(300)上设置有保护气储气罐(8)与第三阀门(7)，保护气储气罐(8)、第三阀门(7)、取液管路(100)依次连接；
所述负压管路(200)上还设置有第一阀门(4)、负压储气罐(3)以及第二阀门(6)；
负压泵(5)、第一阀门(4)、负压储气罐(3)、第二阀门(6)、取液管路(100)依次连接。
3.根据权利要求2所述的液体定量取放装置，其特征在于，所述取液管道上设置有落液旁路(400)；放液旁路(400)位于负压管路(200)与吸取管(10)之间；
所述放液旁路(400)与外部气源或大气相互连通，放液旁路(400)上设置有第四阀门(9)。
4.根据权利要求3所述的液体定量取放装置，其特征在于，还包含控制器(1)；
负压储气罐(3)上设置有压力传感器(2)，压力传感器(2)与所述控制器(1)相连；
所述控制器(1)包含阀门控制模块，所述阀门控制模块用于控制以下任一个或任多个阀门：
--第一阀门(4)；
--第二阀门(6)；
--第三阀门(7)；
--第四阀门(9)；
取液管路(100)上还设置有测距传感器，所述测距传感器与吸取管(10)位置相对固定。
5.根据权利要求1所述的液体定量取放装置，其特征在于，还包含冷却装置(20)；所述冷却装置(20)位于盛液结构(11)的一侧；
所述冷却装置(20)包含喷水口(21)、冷却水回收盒(22)、进水管(23)、升降机构(24)、出水管(25)以及机架(26)；
冷却水回收盒(22)、升降机构(24)、机架(26)依次连接，进水管(23)与喷水口(21)相连，喷水口(21)位于冷却水回收盒(22)中，冷却水回收盒(22)内部空间与出水管(25)相连通。
6.一种权利要求1至5中任一项所述的液体定量取放装置的液体定量取放控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
负压调整步骤：令第二阀门(6)关闭；从压力传感器(2)中获取反应负压储气罐(3)内负压大小的检测值，当检测值大于等于设定值时，令第一阀门(4)关闭；当检测值小于设定值时，令第一阀门(4)开启；
保护气充入步骤：令第四阀门(9)关闭，令第三阀门(7)开启；
取液步骤：令第三阀门(7)关闭；控制吸取管(10)运动至盛液空间中，令第二阀门(6)打开，经过设定的时间值后，令第二阀门(6)关闭；
放液步骤：控制吸取管(10)从盛液空间中移出，令第四阀门(9)开启。
7.根据权利要求6所述的液体定量取放控制方法，其特征在于，还包含以下步骤：
下行位移计算步骤：从红外线传感器中获取反应到盛液空间内液体表面距离的距离信号，根据所述距离信号计算取液步骤中吸取管(10)需要向下运动的位移；
警报步骤：当计算得到的吸取管(10)需要向下运动的位移大于设定值时，生成警报信号；
二次充气保护步骤：取液步骤完成后，打开第三阀门(7)，使保护气体冲满吸铅管，关闭第三阀门(7)。
8.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6或7中所述的液体定量取放控制方法的步骤。
9.一种液体定量取放的工艺方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1：在吸取管(10)中充入保护气体；
步骤S2：将吸取管(10)移入到盛液空间中，通过负压将盛液空间中的液体吸入到吸取管(10)中，吸取管(10)中液体吸入量通过负压大小与吸取管(10)内径进行控制；
步骤S3：将吸取管(10)从盛液空间中移出，并移动模具(12)或吸取管(10)到设定位置，平衡吸取管(10)两端压力，使吸取管(10)中的液体注入到模具(12)中。
10.根据权利要求1所述的液体定量取放装置、权利要求6所述的液体定量取放控制方法、权利要求8所述的计算机可读存储介质或者权利要求9所述的工艺方法，其特征在于，吸取管(10)的下端管口能够到达盛液空间中液面下方的液体中吸取液体；在吸取液体前，吸取管(10)内充满保护气体；吸取管(10)吸取液体后，通过向吸取管(10)充入保护气体来驱使液体从吸取管(10)的下端管口排出，并使得吸取管(10)内重新充满保护气体。
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