CN115602897A - 一种铁铬液流电池电解液及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电解液制备相关技术领域,且公开了一种铁铬液流电池电解液及其制备工艺,本发明通过将各部分的溶液依次通过不同的反应釜进行混合搅拌,并通过搅拌后的电解液进行过滤后再次输入另一反应釜中,使得溶液在混合的过程中降低杂质,保证后续电解液使用时减少杂质,最终达到除杂提纯的目的。

Description

一种铁铬液流电池电解液及其制备工艺
技术领域
本发明涉及电解液制备相关技术领域,具体为一种铁铬液流电池电解液及其制备工艺。
背景技术
铁铬液流是一种氧化还原流电池,它通过将活性化学物质溶解在含水的电解质中,进而在工作时具有不受温度影响、循环使用次数高等优点,有优秀的发展前景。
而电池在通过充电、放电过程中,将电能转换为化学能储存于电解质溶液中或将化学能转化为电能释放出来,从而可明显了解到电解液的浓度及电解液的纯度影响着液流电池的性能和容量大小,因而,优化电解液在制备过程中的纯度至关重要。
发明内容
针对背景技术中提出的现有铁铬液流电池电解质制备过程中存在的不足,本发明提供了一种铁铬液流电池电解液及其制备工艺,具备除杂提纯的优点,解决了上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提供如下技术方案:一种铁铬液流电池电解液,电解液中包括有30%-40%纯水、20%-25%铁离子、盐酸和20%-30%铬离子。
一种铁铬液流电池电解液的制备工艺,包括以下步骤:
S1:将纯水加温至45-60摄氏度加入反应釜中,并加入适量盐酸,盐酸含量在10-20%,通过惰性气体持续通入反应釜中进行防护;
S2:将80-140g的铁铬合金放入反应釜中,经反应釜搅拌混合,并进行保温1-1.5小时;
S3:混合后的溶液经反应釜底部的输出泵体将配置后的溶液输出至后一反应釜中,然后加入80g的硝酸亚铁进行搅拌混合后,继续向后以反应釜输送,并在输送路径上加入50-80g的铁粉,并经反应釜再次搅拌混合后向后一反应釜输出,持续保温并维持1-1.5小时;
S4:最后加入适量的盐酸进行最后搅拌,并通过加温设备,将温度维持在40-60摄氏度,保温时长45-55分钟;
S5:将反应釜中的电解液经泵体抽出储存罐中进行储存。
一种用于制造铁铬液流电池电解液的反应釜,包括反应釜体,所述反应釜体的内部设置有空腔,所述反应釜体的内腔底部活动安装有过滤架,且过滤架为上下贯通的筒体,所述过滤架侧壁开设有滤孔,所述反应釜体的底部固定安装有驱动电机,所述驱动电机的输出轴中线位于过滤架中心线的一侧,且驱动电机的输出轴上设置有位于过滤架内腔的传动杆,所述传动杆的外侧设置有活动柱,且活动柱的顶端固定安装有归集板,所述归集板的侧壁固定安装有顶杆,所述顶杆与滤孔适配,所述过滤架的侧壁固定安装有位于滤孔一侧的挡液外板,所述反应釜体的表面一侧固定安装有注料管,且反应釜体的底部固定安装有排料管,保证在实际生产的过程中。
优选的,所述滤孔设有六组,一组中的滤孔数量至少有六个,且一组中的滤孔呈竖直线等距开设在过滤架的侧壁,所述挡液外板的数量有六个,所述挡液外板倾斜布置在过滤架的侧壁,且挡液外板的侧壁与过滤架的外侧壁相切,所述挡液外板的内侧设有与顶杆适配的弧面。
优选的,所述过滤架的顶部固定安装有挡液管,且挡液管为上下贯穿的筒体,所述挡液管的内侧活动安装有推板,所述推板呈圆台形,所述推板的表面一侧活动安装有位于传动杆上方的搅拌盘,所述搅拌盘的表面一侧开设有排液槽,且搅拌盘的表面铰接有用于将排液槽封闭的盖板,所述过滤架的内壁开设有斜槽,所述斜槽呈斜面,且斜槽的表面与过滤架的内侧夹角在十度至四十五度之间,所述斜槽的一端与滤孔相连,相邻一组滤孔上的斜槽倾斜方向相反,且相邻一组的滤孔位置相互错开,所述驱动电机上的输出轴与传动杆活动套接,且传动杆的套接部位呈椭圆形。
优选的,所述活动柱与传动杆活动安装,且活动柱的数量有两个,两个所述活动柱之间呈一百八十度夹角,两个所述活动柱之间中线高度差为五至二十厘米,所述活动柱的侧壁固定安装有顶出磁块,所述传动杆的内壁固定安装有与顶出磁块磁斥的固定磁块,所述传动杆的内壁活动安装有活动磁块,所述活动磁块的顶部通过球体活动安装有拉绳,所述拉绳的一端穿过传动柱和搅拌盘后与盖板连接,所述活动磁块上下活动极限位置分别与两个固定磁块贴合。
本发明具备以下有益效果:
1、本发明通过将各部分的溶液依次通过不同的反应釜进行混合搅拌,并通过搅拌后的电解液进行过滤后再次输入另一反应釜中,使得溶液在混合的过程中降低杂质,保证后续电解液使用时减少杂质,最终达到除杂提纯的目的。
2、本发明通过在反应釜体中设有过滤架,过滤架侧壁开设有滤孔,过滤架的侧壁设置有挡液外板,从而在原料混合的过程中,依据传动杆带动顶杆转动,迫使顶杆与滤孔适配使得过滤架转动,使得挡液外板受过滤架转动将反应釜体中的溶液经滤孔过滤后向过滤架中部输入,受到转动的过滤架影响,使得滤孔射入的溶液在过滤架中进行混合,而杂质会被滤孔挡至外部,并通过顶杆插入滤孔中时,将滤孔清堵并将滤孔上的杂质压在挡液外板上,从而通过顶杆和挡液外板的相对挤压,实现成团原料的压碎,最终达到滤后混合、过滤防堵及杂质破碎的目的。
3、本发明通过在过滤架上方设置搅拌盘和盖板,还在反应釜体的内侧开设有斜槽,从而当顶杆与滤孔适配时,斜槽经对顶杆阻挡致使传动杆上下移动,并通过拉扯搅拌盘,迫使搅拌盘下压过程中,将过滤架中的介质从排液槽输出,与此同时,排液槽中输出的介质冲击盖板致使搅拌盘转动,通过盖板对排液槽中输出的介质进行再次搅拌,加快溶液的混合,而在搅拌盘上移时,盖板将排液槽封堵,使得滤孔加快反应釜体中溶液向过滤架中流动,进而加快原料过滤速率,最终达到加快搅拌和过滤速率的目的。
4、本发明通过活动柱外侧设置有与固定磁块磁斥的顶出磁块,并在传动杆中布置有增强固定磁块磁性的活动磁块,活动磁块通过拉绳与盖板连接,从而在盖板受过滤架中的溶液打开时,会迫使活动磁块提升,实现固定磁块磁力增强,进而使得活动柱顶出的强度增大,增强活动柱顶出强度,即增强破碎强度,同理,当过滤架向内吸入溶液时,活动磁块受重力拉扯盖板快速关闭,活动磁块还会增强另一个固定磁块,最终达到增强顶杆与滤孔之间的连接强度的目的。
附图说明
图1为本发明制备工艺流程示意图;
图2为本发明反应釜体结构示意图;
图3为本发明反应釜体内部立体结构示意图;
图4为本发明过滤架结构示意图;
图5为本发明整体剖视结构示意图;
图6为本发明图5中A处剖视结构示意图;
图7为本发明图5中B处剖视结构示意图;
图8为本发明推板俯视结构示意图。
图中:1、反应釜体;2、注料管;3、推板;4、斜槽;5、滤孔;6、归集板;7、顶杆;8、排料管;9、驱动电机;10、传动杆;11、挡液管;12、传动柱;13、顶出磁块;14、固定磁块;15、活动柱;16、拉绳;17、活动磁块;18、盖板;19、搅拌盘;20、排液槽;21、挡液外板;22、过滤架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
实施例一
请参阅图1,一种铁铬液流电池电解液制备工艺,包括以下步骤:
S1:将纯水加温至40-75摄氏度加入反应釜中,同时加入适量的盐酸,为后续提供溶液环境,并依据纯水自身的温度,为后续的反应提供环境。
S2:将80-140g的铁铬合金放入反应釜中,经反应釜搅拌混合,通过在反应釜中不仅用于搅拌,还通过反应釜中设置有过滤装置,将后续的电解液进行除杂,对后续电解液的配制进行除杂提纯。
S3:混合后的溶液经反应釜输出至后一反应釜中,然后加入65-80g的硝酸亚铁进行搅拌混合后,继续向后以反应釜输送,并在输送路径上加入50-80g的铁粉,并经反应釜再次搅拌混合后向后一反应釜输出,再次添加反应溶液,再次的进行提纯,并通过二次过滤,逐步的消除电解液中的杂质,以此增强后续电解液的除杂提纯。
S4:最后加入适量的盐酸进行最后搅拌,并通过加温设备,将温度维持在40-75摄氏度,并将温度维持,保持溶液进行充分的混合,降低沉淀,并最终实现过滤。
S5:将反应釜中的电解液输出并进行储存。
实施例二
请参阅图2-图5,其中,反应釜体1的内部设置有空腔,并在反应釜体1的内腔底部活动安装有过滤架22,过滤架22为上下贯通的筒体,并在过滤架22侧壁开设有滤孔5,并通过在反应釜体1的底部固定安装有驱动电机9,驱动电机9的输出轴中线位于过滤架22中心线的一侧,且驱动电机9的输出轴上设置有位于过滤架22内腔的传动杆10,并通过传动杆10的外侧设置有活动柱15,活动柱15的顶端固定安装有归集板6,归集板6的侧壁固定安装有顶杆7,顶杆7与滤孔5适配,从而通过传动杆10带动顶杆7转动,顶杆7通过插入滤孔5转动时使过滤架22转动,并通过在过滤架22的侧壁固定安装有位于滤孔5一侧的挡液外板21,并通过挡液外板21实现反应釜体1中的介质从滤孔5向过滤架22中灌入,并在反应釜体1的表面一侧固定安装有注料管2,同时,在反应釜体1的底部固定安装有用于将过滤架22中介质抽出的排料管8,保证在实际生产的过程中,依据注料管2灌入介质,通过驱动电机9经顶杆7带动过滤架22进行转动,促使过滤架22外侧挡液外板21将反应釜体1中的介质经滤孔5向过滤架22内腔灌入,不经通过滤孔5实现过滤,还使得挡液外板21持续将溶液从滤孔5中射入,并结合过滤架22持续转动,促使过滤架22中溶液在过滤架22内腔中不断的混合,从而增强混合的强度。
请参阅图4、图5和图8,其中,通过滤孔5设有六组,一组中的滤孔5数量至少有六个,且一组中的滤孔5呈竖直线等距开设在过滤架22的侧壁,挡液外板21的数量有六个,挡液外板21倾斜布置在过滤架22的侧壁,挡液外板21的侧壁与过滤架22的外侧壁相切,并通过挡液外板21的内侧设有与顶杆7适配的弧面,使得顶杆7与挡液外板21对滤孔5中的堵塞物进行挤压破碎,保证实际使用时,依据挡液外板21不仅使得反应釜体1中的溶液向过滤架22中流动,还通过顶杆7向外插入滤孔5时,将滤孔5中的堵塞物顶出,同时,顶杆7顶出后与挡液外板21形成挤压,对堵塞物进行破碎。
请参阅图5-图8,其中,通过过滤架22的顶部固定安装有挡液管11,挡液管11为上下贯穿的筒体,并在挡液管11的内侧活动安装有推板3,推板3呈圆台形,使得推板3顶出后,推板3上的杂质会向反应釜体1中流出,并在推板3的表面一侧活动安装有位于传动杆10上方的搅拌盘19,搅拌盘19的表面一侧开设有排液槽20,并通过搅拌盘19的表面铰接有用于将排液槽20封闭的盖板18,并在过滤架22的内壁开设有斜槽4,斜槽4呈斜面,且斜槽4的表面与过滤架22的内侧夹角在十度至四十五度之间,斜槽4的一端与滤孔5相连,相邻一组滤孔5上的斜槽4倾斜方向相反,且相邻一组的滤孔5位置相互错开,并通过驱动电机9上的输出轴与传动杆10活动套接,且套接的部位呈椭圆形,保证实际使用的过程中,由于传动杆10带动顶杆7转动,使得顶杆7与滤孔5连通时,由于相邻一组中的滤孔5相互错开,顶杆7会经过斜槽4导向后才会滑动至滤孔5,因而会使得传动杆10因斜槽4的导向移动,结合相邻一侧滤孔5上的斜槽4倾斜方向相反,因而会使得传动杆10上下运动,而传动杆10的上下运动又会带动搅拌盘19上下移动,搅拌盘19向下移动时,会使得盖板18打开,并通过盖板18实现受排液槽20中介质输出进行转动,盖板18对排液槽20输出后的介质进行搅拌,当盖板18将排液槽20封堵后,搅拌盘19的上移会使得过滤架22中的压力降低,从而使得滤孔5吸入反应釜体1中的介质强度增大,增强过滤的强度。
请参阅图5-图8,其中,通过活动柱15与传动杆10活动安装,且活动柱15的数量有两个,两个活动柱15之间呈一百八十度夹角,两个活动柱15之间中线高度差为五至二十厘米,并通过活动柱15的侧壁固定安装有顶出磁块13,并在传动杆10的内壁固定安装有与顶出磁块13磁斥的固定磁块14,同时,在传动杆10的内壁活动安装有活动磁块17,活动磁块17的顶部通过球体活动安装有拉绳16,拉绳16的一端穿过传动柱12和搅拌盘19后与盖板18连接,活动磁块17上下活动极限位置分别与两个固定磁块14贴合,以此通过活动磁块17与固定磁块14的贴合增强固定磁块14的磁性,而通过活动磁块17始终受自重力下移,致使活动磁块17拉扯拉绳16下移,并通过拉绳16迫使盖板18将排液槽20封堵,从而通过盖板18打开时,受到拉绳16拉扯活动磁块17上移,促使活动磁块17位于上限位,同时,阻止盖板18进一步的打开,而在活动磁块17自重力的作用下,会使得活动磁块17处于下限位,并通过拉绳16的拉扯使得盖板18将排液槽20封堵。
本发明反应釜体的工作原理如下:
通过将溶液经注料管2放入至反应釜体1的内腔,溶液经滤孔5过滤后流向过滤架22的内腔,驱动电机9带动传动杆10进行转动,传动杆10转动会带动活动柱15转动,活动柱15经归集板6上的顶杆7与过滤架22上的滤孔5适配,从而通过传动杆10的转动致使过滤架22同步的转动,过滤架22转动会使得挡液外板21将反应釜体1中的溶液输送至滤孔5中,并通过滤孔5实现反应釜体1中成团原料及杂质进行过滤,而随着过滤架22的不断转动,致使滤孔5中不断的向过滤架22的中部射入液体,从而使得过滤架22中的溶液进行混合。
同时,顶杆7在插入滤孔5时,会将滤孔5中的堵塞物疏通,并通过顶杆7将堵塞物压制在挡液外板21上,并通过顶杆7和挡液外板21对堵塞物的挤压,从而使得堵塞物压碎成小颗粒,从而可被滤孔5进行过滤,使其溶液可进行后续的应用。
传动杆10的不断转动,使得顶杆7不断在过滤架22的内侧进行转动,并通过顶杆7分别与滤孔5进行配合,使得滤孔5带动过滤架22不断在反应釜体1内腔中转动,并通过转动的挡液外板21对反应釜体1中的溶液进行搅拌,增强混合的强度。
而在传动杆10转动的过程中,传动杆10上的归集板6会受顶出磁块13和固定磁块14的磁力向外顶出,传动杆10转动使得归集板6上的顶杆7插入至滤孔5过程中,顶杆7会率先的顶在斜槽4上,而此时另一个归集板6上的顶杆7未从滤孔5上脱离,此处所说顶杆7的是图6中左侧的顶杆7,并随着传动杆10的转动致使顶杆7压动在斜槽4上,并使得顶出磁块13通过活动柱15的被压制而靠近固定磁块14,而当滤孔5中的顶杆7随着转动脱离后,位于斜槽4上的顶杆7会由于顶出磁块13和固定磁块14的弹力使得顶杆7沿斜槽4斜面活动,此处以图5中斜槽4的斜面为依据,当顶杆7置于斜槽4上后,受到顶出磁块13和固定磁块14的磁力致使顶杆7向上滑动,并使得传动杆10也向上移动,传动杆10的上移促使传动柱12顶动传动杆10上移,此时,活动磁块17受自身重力拉扯拉绳16,致使拉绳16拉扯盖板18,盖板18在自重力和拉绳16拉扯作用下将排液槽20封闭,而传动柱12顶动搅拌盘19上移,使得推板3在挡液管11的内侧滑动,进而迫使过滤架22中的压力降低,从而使过滤架22通过滤孔5对反应釜体1中的介质进行抽吸,增强过滤速率,与此同时,活动磁块17会落在传动杆10的内腔底部,使得活动磁块17与图6中低侧的固定磁块14贴合,如图6,通过活动磁块17和固定磁块14的贴合,增强固定磁块14的磁性,致使固定磁块14与顶出磁块13的磁斥力增强,进而使得活动柱15向外推出的强度增大,归集板6将顶杆7向外顶出的强度增大,增强了顶杆7与挡液外板21之间的挤压强度。
同理,当传动杆10再转动后,上面所说的插入在滤孔5中的顶杆7会逐步脱离,而此时,图6左侧的顶杆7会逐步的与斜槽4接触,由于相邻的斜槽4倾斜方向相反,从而此时的顶杆7会压在如图6中倾斜的斜槽4上,而受到斜槽4的倾斜,会使得顶杆7通过斜槽4向下滑动,顶杆7会通过斜槽4将传动杆10向下移动,并在传动杆10下移时,会使得搅拌盘19拉动推板3在挡液管11内壁向下滑动,并通过推板3下移的过程中,由于滤孔5中持续的向过滤架22灌入介质,致使推板3下移后迫使过滤架22中的介质从排液槽20中输出,介质从排液槽20顶出时,会迫使盖板18打开,盖板18向上打开会牵引拉绳16,拉绳16拉扯活动磁块17上移,活动磁块17会与传动杆10高部的固定磁块14贴合,即增强高部固定磁块14的磁性,与此同时,盖板18的打开迫使排液槽20的介质从挡液管11中流出,而受排液槽20介质冲击盖板18,盖板18经拉绳16的限位使得活动磁块17与搅拌盘19在零度至五十度之间活动,而盖板18受介质冲击,致使盖板18带动搅拌盘19转动,搅拌盘19的转动同时使得盖板18将排液槽20输出的介质进行再次的搅拌,从而通过盖板18进一步的进行增强搅拌效率,以此循环,实现传动杆10上下反复移动,使得推板3在挡液管11中上下往复活动,增强过滤和搅拌的效率。
当搅拌完毕后,通过排料管8将过滤除杂和搅拌完毕后的溶液输出至下一工序。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种铁铬液流电池电解液,其特征在于:电解液中包括有30%-40%纯水、20%-25%铁离子、盐酸和20%-30%铬离子。
2.根据权利要求1所述的一种铁铬液流电池电解液的制备工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将纯水加温至45-60摄氏度加入反应釜中,并加入适量盐酸,盐酸含量在10-20%,通过惰性气体持续通入反应釜中进行防护;
S2:将80-140g的铁铬合金放入反应釜中,经反应釜搅拌混合,并进行保温1-1.5小时;
S3:混合后的溶液经反应釜底部的输出泵体将配置后的溶液输出至后一反应釜中,然后加入80g的硝酸亚铁进行搅拌混合后,继续向后以反应釜输送,并在输送路径上加入50-80g的铁粉,并经反应釜再次搅拌混合后向后一反应釜输出,持续保温并维持1-1.5小时;
S4:最后加入适量的盐酸进行最后搅拌,并通过加温设备,将温度维持在40-60摄氏度,保温时长45-55分钟;
S5:将反应釜中的电解液经泵体抽出储存罐中进行储存。
3.一种用于制造铁铬液流电池电解液的反应釜,其特征在于:包括反应釜体(1),所述反应釜体(1)的内部设置有空腔,所述反应釜体(1)的内腔底部活动安装有过滤架(22),且过滤架(22)为上下贯通的筒体,所述过滤架(22)侧壁开设有滤孔(5),所述反应釜体(1)的底部固定安装有驱动电机(9),所述驱动电机(9)的输出轴中线位于过滤架(22)中心线的一侧,且驱动电机(9)的输出轴上设置有位于过滤架(22)内腔的传动杆(10),所述传动杆(10)的外侧设置有活动柱(15),且活动柱(15)的顶端固定安装有归集板(6),所述归集板(6)的侧壁固定安装有顶杆(7),所述顶杆(7)与滤孔(5)适配,所述过滤架(22)的侧壁固定安装有位于滤孔(5)一侧的挡液外板(21),所述反应釜体(1)的表面一侧固定安装有注料管(2),且反应釜体(1)的底部固定安装有排料管(8),保证在实际生产的过程中。
4.根据权利要求3所述的一种铁铬液流电池电解液及其制备工艺,其特征在于:所述滤孔(5)设有六组,一组中的滤孔(5)数量至少有六个,且一组中的滤孔(5)呈竖直线等距开设在过滤架(22)的侧壁,所述挡液外板(21)的数量有六个,所述挡液外板(21)倾斜布置在过滤架(22)的侧壁,且挡液外板(21)的侧壁与过滤架(22)的外侧壁相切,所述挡液外板(21)的内侧设有与顶杆(7)适配的弧面。
5.根据权利要求4所述的一种用于制造铁铬液流电池电解液的反应釜,其特征在于:所述过滤架(22)的顶部固定安装有挡液管(11),且挡液管(11)为上下贯穿的筒体,所述挡液管(11)的内侧活动安装有推板(3),所述推板(3)呈圆台形,所述推板(3)的表面一侧活动安装有位于传动杆(10)上方的搅拌盘(19),所述搅拌盘(19)的表面一侧开设有排液槽(20),且搅拌盘(19)的表面铰接有用于将排液槽(20)封闭的盖板(18),所述过滤架(22)的内壁开设有斜槽(4),所述斜槽(4)呈斜面,且斜槽(4)的表面与过滤架(22)的内侧夹角在十度至四十五度之间,所述斜槽(4)的一端与滤孔(5)相连,相邻一组滤孔(5)上的斜槽(4)倾斜方向相反,且相邻一组的滤孔(5)位置相互错开,所述驱动电机(9)上的输出轴与传动杆(10)活动套接,且传动杆(10)的套接部位呈椭圆形。
6.根据权利要求5所述的一种用于制造铁铬液流电池电解液的反应釜,其特征在于:所述活动柱(15)与传动杆(10)活动安装,且活动柱(15)的数量有两个,两个所述活动柱(15)之间呈一百八十度夹角,两个所述活动柱(15)之间中线高度差为五至二十厘米,所述活动柱(15)的侧壁固定安装有顶出磁块(13),所述传动杆(10)的内壁固定安装有与顶出磁块(13)磁斥的固定磁块(14),所述传动杆(10)的内壁活动安装有活动磁块(17),所述活动磁块(17)的顶部通过球体活动安装有拉绳(16),所述拉绳(16)的一端穿过传动柱(12)和搅拌盘(19)后与盖板(18)连接,所述活动磁块(17)上下活动极限位置分别与两个固定磁块(14)贴合。
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