CN114215884B - 一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统 - Google Patents

一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，包括伺服电机（1），其特征在于：该伺服电机（1）的驱动端与输入轴箱（3）内串接的多级输入轴的伸出端相连接，多级输入轴采用中空花键结构的输入轴串接构成且任一输入轴上皆对应设置有主动锥齿轮（7），主动锥齿轮（7）与一一对应设置的从动锥齿轮（12）啮合连接，每个从动锥齿轮（12）上的输出轴（13）的一端伸出输入轴箱（3）外并分别通过各自对应的联轴器与萃取槽体（27）内的多个低转动惯量辊筒（23）一一对应相连。本发明的集成传动系统能控制萃取辊筒组传动精度，减少萃取各辊间的速度差，减少冲击和振动，可有效控制萃取系统的稳定性。

Description

一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统
技术领域
本发明属于锂电池隔膜生产技术领域，具体地说是一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统。
背景技术
湿法锂电池隔膜在白油萃取装置中，多采用上下辊筒组，萃取中对各辊速度差异要求较高，速差较大对膜面质量和隔膜的收缩影响较大。其辊筒组目前采用以下驱动方式：单伺服电机及减速机驱动单辊筒的方式，其控制精度高，单因驱动自身机械阻力小，因萃取隔膜在萃取液中的收缩导致辊失速现象存在，萃取传动比调整范围窄，工艺适应性较差，且萃取辊数量多，因此驱动装置成本高；槽体内辊筒端部设置齿轮系啮合驱动的方式，因齿轮布置在槽体内部易产生金属异物，且无机械润滑油润滑齿轮系统，传动冲击大且造成各辊速度差异较大；采用槽体外部设置单伺服电机与多个独立中间换向器连接的驱动方式，因中间连接件较多，并采用非同一安装基准面，现场安装复杂，安装精度及运行稳定性差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，包括伺服电机，其特征在于：该伺服电机的驱动端与输入轴箱内串接的多级输入轴的伸出端相连接，多级输入轴采用中空花键结构的输入轴串接构成且任一输入轴上皆对应设置有主动锥齿轮，主动锥齿轮与一一对应设置的从动锥齿轮啮合连接，每个从动锥齿轮上的输出轴的一端伸出输入轴箱外并分别通过各自对应的联轴器与萃取槽体内的多个低转动惯量辊筒一一对应相连。
所述的多级输入轴包括与伺服电机的驱动端相连接的驱动输入轴、以及驱动输入轴带动的从动输入轴，所述驱动输入轴的一端伸出输入轴箱并通过挠性联轴器一与伺服电机的驱动端相连接、所述驱动输入轴的另一端通过刚性联轴器与从动输入轴的一端相连接。
所述的刚性联轴器包括刚性联轴器左端和刚性联轴器右端，刚性联轴器左端和刚性联轴器右端之间采用定位销及螺栓固定，刚性联轴器左端通过左键固定在驱动输入轴上、刚性联轴器右端通过右键固定在从动输入轴上。
所述的从动输入轴有多个时，从动输入轴之间亦采用刚性联轴器相连接，刚性联轴器采用键固定在其两侧的从动输入轴上；如刚性联轴器左端通过左键固定在刚性联轴器左侧的从动输入轴上、刚性联轴器右端通过右键固定在刚性联轴器左侧的从动输入轴上。
所述主动锥齿轮的两端分别设置有套置在输入轴上的左圆锥滚子轴承和右圆锥滚子轴承，左圆锥滚子轴承的左侧设有用于锁紧固定的左锁紧螺母、且右圆锥滚子轴承的右侧设有用于锁紧固定的右锁紧螺母。
所述的输出轴上设有分别位于从动锥齿轮两侧的前圆锥滚子轴承和后圆锥滚子轴承，输出轴的一端穿过后圆锥滚子轴承后伸出输入轴箱外。
所述的输出轴伸出输入轴箱外的一端通过挠性联轴器二与设置在萃取槽体上的磁性联轴器的磁性联轴器外磁体轴相连接、磁性联轴器的磁性联轴器内磁体轴位于萃取槽体内且磁性联轴器内磁体轴通过挠性联轴器三与低转动惯量辊筒相连接。
所述低转动惯量辊筒的一端穿过辊筒驱动端支架上设置的对应辊筒驱动端轴承后、再通过挠性联轴器三与设置有磁性联轴器轴承的磁性联轴器内磁体轴相连接，所述低转动惯量辊筒的另一端安装在辊筒非驱动端支架上设置的对应辊筒非驱动端轴承上。
所述低转动惯量辊筒的辊身由内至外依次为芯轴、碳纤维辊层、聚四氟乙烯辊层、不锈钢金属层；其中，金属中空结构的芯轴的外侧缠绕包覆碳纤维辊层且碳纤维辊层所采用的碳纤维比强度不低于2000N/tex，所述碳纤维辊层的外侧热喷涂耐萃取溶剂腐蚀的聚四氟乙烯辊层，所述聚四氟乙烯辊层的外侧设置厚度为0.5～10mm的不锈钢金属层；该低转动惯量辊筒23的2/3体积采用非金属材料，以降低转动惯量。
所述低转动惯量辊筒的辊身两端分别设置左挡板和右挡板，不锈钢制成的左挡板和右挡板的厚度为0.5～10mm。
所述低转动惯量辊筒的辊面上热喷涂耐萃取溶剂腐蚀的合金层，如镍铬合金层。
密闭的输入轴箱内充有用于润滑多级输入轴的机械润滑油。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的集成传动系统通过在单独的输入轴箱内设置串接的多级输入轴且上述串接的多级输入轴采用输入轴箱外的伺服电机统一驱动，且多级输入轴的每个输入轴上分别配置用于传动的主动锥齿轮，一一对应啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮构成的多级锥齿轮组合串联在多级输入轴上，上述多级直连结构型式的传动部件在闭式环境中采用闭式机械润滑油润滑，能够根据萃取槽体内的辊筒组数量灵活增加串联数量，采用中空花键结构的输入轴能够降低集成传动系统的转动惯量，低转动惯量辊筒采用低转动惯量结构；该集成传动系统能够提高萃取辊筒组的传动精度，减少萃取各辊筒间的速度差，减少冲击和振动，能有效控制萃取系统稳定性，低转动惯量的萃取辊筒和传动系统的工艺适应性高。
附图说明
附图1为本发明的一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统的结构示意图；
附图2为本发明的串接的多级输入轴的结构示意图；
附图3为附图2的A-A截面示意图；
附图4为本发明的低转动惯量辊筒的结构示意图。
其中：1—伺服电机；2—挠性联轴器一；3—输入轴箱；4—驱动输入轴；5—左锁紧螺母；6—左圆锥滚子轴承；7—主动锥齿轮；8—右圆锥滚子轴承；9—右锁紧螺母；10—刚性联轴器；101—刚性联轴器左端；102—刚性联轴器右端；103—左键；104—右键；11—从动输入轴；12—从动锥齿轮；13—输出轴；14—前圆锥滚子轴承；15—后圆锥滚子轴承；16—挠性联轴器二；17—磁性联轴器外磁体轴；18—磁性联轴器；19—磁性联轴器内磁体轴；20—挠性联轴器三；21—磁性联轴器轴承；22—辊筒驱动端轴承；23—低转动惯量辊筒；2301—芯轴；2302—碳纤维辊层；2303—聚四氟乙烯辊层；2304—不锈钢金属层；2305—左挡板；2306—右挡板；24—辊筒非驱动端轴承；25—辊筒非驱动端支架；26—辊筒驱动端支架；27—萃取槽体。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-4所示：一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，包括伺服电机1、输入轴箱3部分和萃取槽体27部分，密闭的输入轴箱3内充有用于润滑多级输入轴的机械润滑油；其中伺服电机1的驱动端与输入轴箱3内串接的多级输入轴的伸出端相连接，多级输入轴采用中空花键结构的输入轴串接构成且任一输入轴上皆对应设置有主动锥齿轮7，中空定心精度高的矩形、圆柱直齿渐开线花键结构能够降低轴重量并有效降低传动系统的转动惯量；主动锥齿轮7与一一对应设置的从动锥齿轮12啮合连接，每个从动锥齿轮12上的输出轴13的一端伸出输入轴箱3外并分别通过各自对应的联轴器与萃取槽体27内的多个低转动惯量辊筒23一一对应相连。
如图1-3所示，在输入轴箱3部分：在任一输入轴上，主动锥齿轮7的两端分别设置有套置在输入轴上的左圆锥滚子轴承6和右圆锥滚子轴承8，左圆锥滚子轴承6的左侧设有用于锁紧固定的左锁紧螺母5、且右圆锥滚子轴承8的右侧设有用于锁紧固定的右锁紧螺母9。进一步的，多级输入轴包括与伺服电机1的驱动端相连接的驱动输入轴4、以及驱动输入轴4带动的从动输入轴11，驱动输入轴4的一端伸出输入轴箱3并通过挠性联轴器一2与伺服电机1的驱动端相连接、驱动输入轴4的另一端通过刚性联轴器10与从动输入轴11的一端相连接，刚性联轴器10包括刚性联轴器左端101和刚性联轴器右端102，刚性联轴器左端101和刚性联轴器右端102之间采用定位销及螺栓固定，刚性联轴器左端101通过90°布置两个平键作为左键103固定在驱动输入轴4上、刚性联轴器右端102通过90°布置两个平键作为右键104固定在从动输入轴11上；当从动输入轴11有多个时，从动输入轴11之间亦采用刚性联轴器10相连接，刚性联轴器10采用键固定在其两侧的从动输入轴11上，即刚性联轴器左端101通过90°布置两个平键作为左键103固定在其左侧的从动输入轴11上、刚性联轴器右端102通过90°布置两个平键作为右键104固定在其右侧的从动输入轴11上。为了支撑输出轴13，在输出轴13上设有分别位于从动锥齿轮12两侧的前圆锥滚子轴承14和后圆锥滚子轴承15，输出轴13的一端穿过后圆锥滚子轴承15后伸出输入轴箱3外。
如图1所示，关于输入轴箱3部分和萃取槽体27部分的连接关系为：输出轴13伸出输入轴箱3外的一端通过挠性联轴器二16与设置在萃取槽体27上的磁性联轴器18的磁性联轴器外磁体轴17相连接、磁性联轴器18的磁性联轴器内磁体轴19位于萃取槽体27内且磁性联轴器内磁体轴19通过挠性联轴器三20与低转动惯量辊筒23相连接。上述低转动惯量辊筒23的一端穿过辊筒驱动端支架26上设置的对应辊筒驱动端轴承22后、再通过挠性联轴器三20与设置有磁性联轴器轴承21的磁性联轴器内磁体轴19相连接，该低转动惯量辊筒23的另一端安装在辊筒非驱动端支架25上设置的对应辊筒非驱动端轴承24上。
如图3所示，为降低辊筒的转动惯量，本发明提供的低转动惯量辊筒23的2/3体积采用非金属材料，该低转动惯量辊筒23的辊身由内至外依次为芯轴2301、碳纤维辊层2302、聚四氟乙烯辊层2303、不锈钢金属层2304；其中，金属中空结构的芯轴2301的外侧缠绕包覆比强度不低于2000N/tex的碳纤维辊层2302，在碳纤维辊层2302的外侧热喷涂耐萃取溶剂腐蚀的聚四氟乙烯辊层2303，所述聚四氟乙烯辊层2303的外侧设置厚度为0.5～10mm的不锈钢金属层2304；该低转动惯量辊筒23的辊身两端分别设置左挡板2305和右挡板2306，不锈钢制成的左挡板2305和右挡板2306的厚度为0.5～10mm。另外为进一步提高耐萃取溶剂腐蚀性能，在低转动惯量辊筒23的辊面上还热喷涂如镍铬合金等耐萃取溶剂腐蚀的合金层。
实施例
如图1-4所示：一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其包括：伺服电机1、挠性联轴器一2、输入轴箱3、驱动输入轴4、左锁紧螺母5、左圆锥滚子轴承6、主动锥齿轮7、右圆锥滚子轴承8、右锁紧螺母9、刚性联轴器10、从动输入轴11、从动锥齿轮12、输出轴13、前圆锥滚子轴承14、后圆锥滚子轴承15、挠性联轴器二16、磁性联轴器外磁体轴17、磁性联轴器18、磁性联轴器内磁体轴19、挠性联轴器三20、磁性联轴器轴承21、辊筒驱动端轴承22、低转动惯量辊筒23、辊筒非驱动端轴承24、辊筒非驱动端支架25、辊筒驱动端支架26以及萃取槽体27。伺服电机1的电机轴与伸出输入轴箱3的驱动输入轴4和挠性联轴器一2通过键连接和螺栓连接，主体位于输入轴箱3内的驱动输入轴4上有左至右安装有左锁紧螺母5、左圆锥滚子轴承6、主动锥齿轮7、右圆锥滚子轴承8、右锁紧螺母9、刚性联轴器10，驱动输入轴4为中空定心精度高的矩形、圆柱直齿渐开线花键结构，左锁紧螺母5用于固定其右侧的左圆锥滚子轴承6、右锁紧螺母9用于固定其左侧的右圆锥滚子轴承8，刚性联轴器左端101和刚性联轴器右端102之间采用定位销及螺栓固定、刚性联轴器左端101通过左键103固定在驱动输入轴4上、刚性联轴器右端102通过右键104固定在从动输入轴11上，三个从动输入轴11之间亦采用刚性联轴器10相互连接固定；驱动输入轴4和后续的三个从动输入轴11可串联固定多级，实现同步驱动各低转动惯量辊筒23；四个输入轴上的主动锥齿轮7分别与对应的四个从动锥齿轮12啮合传动，从动锥齿轮12与输出轴13通过键连接，输出轴13的前后端设置有前圆锥滚子轴承14和后圆锥滚子轴承15；输出轴13的一端伸出输入轴箱3外与磁性联轴器外磁体轴17通过挠性联轴器二16连接、位于萃取槽体27内的磁性联轴器内磁体轴19与低转动惯量辊筒23通过挠性联轴器三20连接固定，挠性联轴器三20前的磁性联轴器内磁体轴19上安装有磁性联轴器轴承21；低转动惯量辊筒23的驱动端安装有辊筒驱动端轴承22、低转动惯量辊筒23的另一端安装辊筒非驱动端轴承24，低转动惯量辊筒23两端的辊筒驱动端轴承22和辊筒非驱动端轴承24分别固定在辊筒非驱动端支架25、辊筒驱动端支架26上，萃取用的低转动惯量辊筒23及辊筒非驱动端支架25、辊筒驱动端支架26均在萃取槽体27内，固定在萃取槽体27上的磁性联轴器18用于隔离内外的萃取液体。低转动惯量辊筒23的芯轴2301采用金属中空结构，芯轴2301的外侧缠绕包覆比强度不低于2000N/tex的碳纤维辊层2302，碳纤维辊层2302的外侧热喷涂耐萃取溶剂腐蚀的聚四氟乙烯辊层2303，聚四氟乙烯辊层2303外侧过盈配合不锈钢金属层2304，两侧设置不锈钢左挡板2305和右挡板2306。
工作时，伺服电机1通过挠性联轴器一2将转矩传传递至驱动输入轴4，驱动输入轴4多级串联从动输入轴11，实现主动锥齿轮7与从动锥齿轮12的多级串联啮合驱动，从动锥齿轮12通过输出轴13驱动低转动惯量辊筒23，实现同步驱动各低转动惯量辊筒23，为锂电池隔膜萃取提供稳定的辊筒线速度，且闭式的串联锥齿轮系统采用机械润滑油润滑，传动稳定性好，运行使用寿命长，萃取用的低转动惯量辊筒23能够适应萃取锂电池隔膜的收缩状态、且辊面热喷涂镍铬合金等耐萃取溶剂腐蚀。
本发明的集成传动系统的结构可靠、易操作、好维护，采用闭式机械润滑油润滑的多级直连结构型式，能根据辊筒组数量灵活增加串联数量，多级输入轴采用中空花键结构能够降低传动系统转动惯量，辊筒采用低转动惯量辊筒23；能够提高萃取辊筒组的传动精度，减少萃取各辊筒间的速度差，减少冲击和振动，能有效控制萃取系统稳定性，低转动惯量的萃取辊筒和传动系统的工艺适应性高。
以上所述，仅为发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，包括伺服电机（1），其特征在于：该伺服电机（1）的驱动端与输入轴箱（3）内串接的多级输入轴的伸出端相连接，多级输入轴采用中空花键结构的输入轴串接构成且任一输入轴上皆对应设置有主动锥齿轮（7），主动锥齿轮（7）与一一对应设置的从动锥齿轮（12）啮合连接，每个从动锥齿轮（12）上的输出轴（13）的一端伸出输入轴箱（3）外并分别通过各自对应的联轴器与萃取槽体（27）内的多个低转动惯量辊筒（23）一一对应相连；所述的多级输入轴包括与伺服电机（1）的驱动端相连接的驱动输入轴（4）、以及驱动输入轴（4）带动的从动输入轴（11），所述驱动输入轴（4）的一端伸出输入轴箱（3）并通过挠性联轴器一（2）与伺服电机（1）的驱动端相连接、所述驱动输入轴（4）的另一端通过刚性联轴器（10）与从动输入轴（11）的一端相连接；所述的刚性联轴器（10）包括刚性联轴器左端（101）和刚性联轴器右端（102），刚性联轴器左端（101）和刚性联轴器右端（102）之间采用定位销及螺栓固定，刚性联轴器左端（101）通过左键（103）固定在驱动输入轴（4）上、刚性联轴器右端（102）通过右键（104）固定在从动输入轴（11）上；所述低转动惯量辊筒（23）的辊身由内至外依次为芯轴（2301）、碳纤维辊层（2302）、聚四氟乙烯辊层（2303）、不锈钢金属层（2304）；其中，金属中空结构的芯轴（2301）的外侧缠绕包覆碳纤维辊层（2302），所述碳纤维辊层（2302）的外侧热喷涂耐萃取溶剂腐蚀的聚四氟乙烯辊层（2303），所述聚四氟乙烯辊层（2303）的外侧设置厚度为0.5～10mm的不锈钢金属层（2304）。
2.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其特征在于：所述的从动输入轴（11）有多个时，从动输入轴（11）之间亦采用刚性联轴器（10）相连接，刚性联轴器（10）采用键固定在其两侧的从动输入轴（11）上。
3.根据权利要求1-2任一所述的湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其特征在于：所述主动锥齿轮（7）的两端分别设置有套置在输入轴上的左圆锥滚子轴承（6）和右圆锥滚子轴承（8），左圆锥滚子轴承（6）的左侧设有用于锁紧固定的左锁紧螺母（5）、且右圆锥滚子轴承（8）的右侧设有用于锁紧固定的右锁紧螺母（9）。
4.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其特征在于：所述的输出轴（13）上设有分别位于从动锥齿轮（12）两侧的前圆锥滚子轴承（14）和后圆锥滚子轴承（15），输出轴（13）的一端穿过后圆锥滚子轴承（15）后伸出输入轴箱（3）外。
5.根据权利要求1或4所述的湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其特征在于：所述的输出轴（13）伸出输入轴箱（3）外的一端通过挠性联轴器二（16）与设置在萃取槽体（27）上的磁性联轴器（18）的磁性联轴器外磁体轴（17）相连接、磁性联轴器（18）的磁性联轴器内磁体轴（19）位于萃取槽体（27）内且磁性联轴器内磁体轴（19）通过挠性联轴器三（20）与低转动惯量辊筒（23）相连接。
6.根据权利要求5所述的湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其特征在于：所述低转动惯量辊筒（23）的一端穿过辊筒驱动端支架（26）上设置的对应辊筒驱动端轴承（22）后、再通过挠性联轴器三（20）与设置有磁性联轴器轴承（21）的磁性联轴器内磁体轴（19）相连接，所述低转动惯量辊筒（23）的另一端安装在辊筒非驱动端支架（25）上设置的对应辊筒非驱动端轴承（24）上。
7.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其特征在于：所述低转动惯量辊筒（23）的辊身两端分别设置左挡板（2305）和右挡板（2306），不锈钢制成的左挡板（2305）和右挡板（2306）的厚度为0.5～10mm。
8.根据权利要求1或7所述的湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其特征在于：所述低转动惯量辊筒（23）的辊面上热喷涂耐萃取溶剂腐蚀的合金层。
9.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜萃取用低转动惯量的集成传动系统，其特征在于：密闭的输入轴箱（3）内充有用于润滑多级输入轴的机械润滑油。
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