CN117563919A - 一种红外热风混合干燥装置 - Google Patents
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Abstract
一种红外热风混合干燥装置，包括机架，所述机架上设有相连通的供热组件和烘烤组件，供热组件内设有用于向烘烤组件提供热风的加热室；所述烘烤组件包括与供热组件相连通的风箱和与风箱相对设置的往复运动机构，风箱上形成有朝向往复运动机构设置的若干风嘴，往复运动机构沿若干风嘴的排布方向移动式连接于烘烤组件内；所述烘烤组件中还设有与供热组件混合使用的红外灯管，红外灯管对应往复运动机构设置；与现有技术相比，通过热风和红外线对极片进行混合干燥，防止热风的集中干燥和红外线产生的气模，另外还可以根据具体的需要单独采用热风或红外的方式进行，实现多种干燥模式的快速切换，提高了极片的干燥效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池生产技术领域，具体涉及一种红外热风混合干燥装置。
背景技术
锂离子电池极片干燥的过程是，将涂布完成过后的浆料极片放入烘箱中，通过烘箱内部升温使溶剂蒸发诱导湿涂层厚度减少，石墨颗粒逐渐彼此接近，直到形成最密集的堆积态，涂层收缩终止，随后进一步的溶剂蒸发迫使气液界面推进到孔结构内部，最终形成多孔结构干电极涂层的过程。目前市面上常用的干燥方法可分为两种：热风干燥、红外干燥。
申请号为201610963753.1的中国专利公开了极片红外热风干燥系统，上述公开的干燥系统，包括放卷模组、热滚模组、干燥炉模组、驱动模组以及收卷模组；放卷模组设置有放卷纠偏组件、放卷摆辊、放卷压带平台组件，极片基带依次通过放卷纠偏组件、放卷摆辊、放卷压带平台组件，进入到热滚模组，热滚模组设置有多个热辊，极片基带依次通过每一个热辊后进入到干燥炉模组，干燥炉模组的箱体内上下平行设置有炉内辊，炉内辊之间设置有多个红外灯，箱体一侧还设置有热风循环结构和冷却循环结构，极片基带依次通过炉内辊进入到驱动模组后进入收卷模组。申请号为202222023741.4的中国专利公开了一种极片红外烘干装置及极片烘干设备，上述公开的外烘干装置包括灯罩、活动调节架、红外光源和调节机构，所述红外光源安装在活动调节架上，所述活动调节架设置在灯罩内，所述调节机构调节活动调节架与灯罩出光口的间距。极片烘干设备包括上船体、下船体、多个热风风干装置和多个前述的极片红外烘干装置，所述上船体与下船体相对设置，各所述热风风干装置错位设置在上船体和下船体相对侧；各所述极片红外烘干装置设置在上船体上，并与下船体上的热风风干装置相对设置。
上述公开的现有技术中对极片的烘干通常是通过热风或者红外线单独进行，而在红外干燥过程中，极片表面水分蒸发后，会在极片表面形成一层很薄的气膜，气膜的相对湿度较大，阻碍后续水分的排出，不利于干燥的进行，而在热风干燥过程中，热风的集中干燥容易造成极片表面的温度快速升温，存在造成破坏极片的隐患。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种能够实现红外热风任意切换或者混合的红外热风混合干燥装置。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种红外热风混合干燥装置，包括机架，所述机架上设有相连通的供热组件和烘烤组件，供热组件内设有用于向烘烤组件提供热风的加热室；所述烘烤组件包括与供热组件相连通的风箱和与风箱相对设置的往复运动机构，风箱上形成有朝向往复运动机构设置的若干风嘴，往复运动机构沿若干风嘴的排布方向移动式连接于烘烤组件内；所述烘烤组件中还设有与供热组件混合使用的红外灯管，红外灯管对应往复运动机构设置。
作为本发明的一种优选方案，所述供热组件包括设置在机架上的供热壳体，供热壳体内设有连通于加热室相对两侧的分风室和混风室，分风室与加热室之间设有分风阀机构，加热室内设有用于对冷风进行加热的加热器，分风室内设有用于吸入冷风的循环风机。
作为本发明的一种优选方案，所述供热壳体内还设有与烘烤组件相连通的排风室，排风室内设有用于排风的排风机，供热壳体上设有进风口和排风口，进风口与分风室相连通，排风口与排风室相连通，供热壳体上还设有与分风室和混风室相连通分风管。
作为本发明的一种优选方案，所述分风阀机构包括转动设置在分风室与加热室之间的若干分风片和带动分风片转动的电机组，相邻的分风片之间设有带动分风片联动的连接杆，电机组与分风片之间设有用于连接电机组与分风片的转动轴。
作为本发明的一种优选方案，所述烘烤组件包括设置在机架上的烘烤壳体，风箱和往复运动机构设置在烘烤壳体中。
作为本发明的一种优选方案，所述烘烤壳体上形成有与供热壳体相连通的热风入口和热风出口，热风入口与混风室相连通，热风出口与排风室相连通。
作为本发明的一种优选方案，所述风箱内形成有上风室和下风室，下风室内设有与上风室相连通的通风管，且下风室中还设有用于使热风均匀吹出的均风板。
作为本发明的一种优选方案，若干所述风嘴连通于风箱底部，且若干风嘴与下风室相连通。
作为本发明的一种优选方案，所述往复运动机构包括导轨和沿导轨长度方向设置的链条，导轨上设有用于放置极片的加热板和托盘，链条同步带动加热板和托盘移动，链条端部设有用于带动链条传动的齿轮轴，且烘烤壳体上设有用于带动齿轮轴旋转的电机和联轴器。
作为本发明的一种优选方案，所述供热壳体与烘烤壳体之间设有用于连接供热壳体与烘烤壳体的夹钳，夹钳包括设置在供热壳体上的第一安装座和设置在烘烤壳体上的第二安装座，第二安装座上转动设有把手，把手上设有与第一安装座相卡接的固定件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过设置的相连通的供热组件和烘烤组件，烘烤组件中设有红外灯管和往复运动机构，且往复运动机构与红外灯管相对应，极片放置往复运动机构上，并在往复运动机构的作用下移动，在对极片进行干燥时，通过热风和红外线对极片进行混合干燥，防止热风的集中干燥和红外线产生的气模，另外还可以根据具体的需要单独采用热风或红外的方式进行，实现多种干燥模式的快速切换，提高了极片的干燥效率；
2、进一步的，通过设置在分风室和加热室之间的分风阀结构实现对冷风和热风风量的控制，当冷风进入到分风室中时，通过电机组对分风片的转动角度进行调节，从而实现了对进入加热室的风量的控制，进而使得在混风室中的冷风与热风的混合比例，从而实现了对热风的温度的精准控制，从而保证了对极片干燥的热风的温度满足要求，提高了极片的干燥效率，保证了极片的质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明供热组件的结构示意图；
图3是本发明供热组件的内部结构示意图；
图4是分风阀机构的结构示意图；
图5是烘烤组件的结构示意图；
图6是往复运动机构的结构示意图；
图7是风箱的结构示意图；
图8是夹钳的结构示意图
附图标记：供热组件1，供热壳体101，排风口1011，进风口1012，排风机102，循环风机103，加热室104，加热器1041，分风管105，分风室106，混风室107，分风阀机构108，电机组1081，转动轴1082，分风片1083，连接杆1084，排风室109，烘烤组件2，烘烤壳体201，热风入口2011，热风出口2012，往复运动机构202，电机2021，联轴器2022，齿轮轴2023，链条2024，导轨2025，加热板2026，托盘2027，风嘴203，红外灯管204，风箱205，上风室2051，下风室2052，通风管2053，均风板2054，机架3，脚杯301，角铁302，夹钳4，第一安装座401，第二安装座402，把手403，固定件404。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
如图1-图8所示，一种红外热风混合干燥装置，包括机架3，机架3上设有相连通的供热组件1和烘烤组件2，供热组件1内设有用于向烘烤组件2提供热风的加热室104；烘烤组件2包括与供热组件1相连通的风箱205和与风箱205相对设置的往复运动机构202，风箱205上形成有朝向往复运动机构202设置的若干风嘴203，往复运动机构202沿若干风嘴203的排布方向移动式连接于烘烤组件2内；烘烤组件2中还设有与供热组件1混合使用的红外灯管204，红外灯管204对应往复运动机构202设置。
进一步的，供热组件1和烘烤组件2通过角铁302固定设置在机架3上，机架3底部设有用于稳定机架的脚杯301，脚杯301抵接在地面上；当冷风进入到供热组件1中时，在加热室104中进行加热，加热后的热风会进入到风箱205中，极片放置在往复运动机构202中，在往复运动机构202的作用下带动极片进行往复运动，从而使得极片能够受热均匀。
供热组件1包括设置在机架3上的供热壳体101，供热壳体101内设有连通于加热室104相对两侧的分风室106和混风室107，分风室106与加热室104之间设有分风阀机构108，加热室104内设有用于对冷风进行加热的加热器1041，分风室106内设有用于吸入冷风的循环风机103；供热壳体101内还设有与烘烤组件2相连通的排风室109，排风室109内设有用于排风的排风机102，供热壳体101上设有进风口1012和排风口1011，进风口1012与分风室106相连通，排风口1011与排风室109相连通，供热壳体101上还设有与分风室106和混风室107相连通分风管105。
进一步的，冷风通过循环风机103吸入到分风室106中，此时一部分风通过分风管105进入到混风室107中，另一部分通过分风阀机构108进入到加热室104中进行加热，并在分风阀机构108的作用下调节进入到加热室104中的风量；接着冷风和热风在混风室107中混合，在分风阀机构108的作用下使得混合的风的温度满足极片干燥的要求。
分风阀机构108包括转动设置在分风室106与加热室104之间的若干分风片1083和带动分风片1083转动的电机组1081，相邻的分风片1083之间设有带动分风片1083联动的连接杆1084，电机组1081与分风片1083之间设有用于连接电机组1081与分风片1083的转动轴1082。
若干的分风片1083竖直设置，且相邻的分风片1083之间形成有间隙，通过电机组1081带动分风片1083转动，从而调节间隙的大小，进行实现对进入到加热室104中的风量的调节。
烘烤组件2包括设置在机架3上的烘烤壳体201，风箱205和往复运动机构202设置在烘烤壳体201中；烘烤壳体201上形成有与供热壳体101相连通的热风入口2011和热风出口2012，热风入口2011与混风室107相连通，热风出口2012与排风室109相连通。
混合后的热风通过热风入口2011进入到烘烤壳体201中的风箱205中，烘干后的风通过热风出口2012进入到排风室109中，并通过排风口1011排出。
风箱205内形成有上风室2051和下风室2052，下风室2052内设有与上风室2051相连通的通风管2053，且下风室2052中还设有用于使热风均匀吹出的均风板2054；若干风嘴203连通于风箱205底部，且若干风嘴203与下风室2052相连通，进一步的，当热风进入到下风室2052中时，产生的水汽通过通风管2053进入到上风室2051中，从而避免了水汽对极片的干燥造成影响；均风板2054均匀分布在下风室2052中，通过均风板2054使得从下风室2052中吹出的热风能够均与作用在极片上。
往复运动机构202包括导轨2025和沿导轨2025长度方向设置的链条2024，导轨2025上设有用于放置极片的加热板2026和托盘2027，链条2024同步带动加热板2026和托盘2027移动，链条2024端部设有用于带动链条2024传动的齿轮轴2023，且烘烤壳体201上设有用于带动齿轮轴2023旋转的电机2021和联轴器2022。
导轨2025沿风箱205的长度方向设置，且导轨2025位于风箱205的正下方，极片放置在托盘2027上，通过电机2021和联轴器2022驱动齿轮轴2023转动，从而驱动链条2024带动加热板2026和托盘2027移动，保证了极片在干燥过程中能够受热均匀。
供热壳体101与烘烤壳体201之间设有用于连接供热壳体101与烘烤壳体201的夹钳4，夹钳4包括设置在供热壳体101上的第一安装座401和设置在烘烤壳体201上的第二安装座402，第二安装座402上转动设有把手403，把手403上设有与第一安装座401相卡接的固定件404。
在单独热风干燥工作时，需要在进行热风干燥前，需要将涂布完成的极片固定在极片固定板上，将极片固定板放置在导轨2025上方的托盘2027上进行固定；开始工作时供热组件1会对环境风进行加热，工作原理是循环风机103作为鼓风机元件，将新风（一般为冷风）从进风口1012吸入，并进入到分风室106内，新风在分风室106内通过分风阀机构108的作用下被分流，一部分新风沿着分风管105进入混风室107中，这部分风仍为冷风；另一部分新风通过分风阀机构108进入到加热室104中，并在加热器1041的作用下加热成了热风，然后又进入了混风室107中；冷风和热风在混风室107中进行了汇流、混合，达到设定目标温度最后通过热风入口2011排出并进入烘烤组件2的风箱205中，接着进入到下风室2052中，热风进入下风室2052后通过均分板2054进入风箱205下方风嘴203中，通过风嘴203到达干燥极片的表面，均分板2054提高了出风的均匀性，使极片表面受风均匀，提高干燥效率；同时通过往复运动机构202带动极片在烘烤组件2内进行往复运动，使极片受热均匀。干燥中产生的水汽通过下风室2052中的通风管2053进入到风箱205的上风室2051中；上风室2051与烘烤组件2的热风出口2012相连通，水汽通过排风机102将水汽排出，进而完成循环工作。
其中，分风阀机构108的工作原理：通过电机组1081驱动转动轴1082转动，进而驱动分风片1083转动，通过控制电机组1081精确的转动角度，来控制分风片1083张开和关闭的角度，从而精确的调节了混风室107内热风和冷风的混合比例。烘烤组件2内部有测量热风的温度传感器，温度传感器与PLC控制器相连接，PLC控制器又可以控制电机组1081的转动角度。通过PID闭环控制算法可以做到实时调整最终用于加热烘箱内极片的热风温度，温度的控制精度可以达到0.1℃，可以根据需求在实验过程中对温度实现精确控制。
在单独红外干燥工作时，由红外灯管204独立工作，在红外干燥实验前，需要将涂布完成的极片固定在极片固定板上，将极片固定板放置在导轨2025上方的托盘2027中并进行固定；开始工作时通过往复运动机构202带动托盘2027在烘烤组件2中进行匀速往返运动，保证极片的受热均匀性，红外辐射波长控制精度可达到0.1µm。
在红外—热风联合工作时，可以对于极片进行快速加热、并且烘干过程可控、具有极高的传热效率、热惯性小并且具有更好的干燥质量。干燥过程中先由供热组件1将设定温度的热风送入风箱205中，再从风箱205下方的风嘴203将设定温度的风均匀扩散在极片的表面，红外灯管204提供红外热辐射，过程中产生的水汽通过风箱205中通风管2053进入风箱205的上风室2051中，然后再由排风机102将水汽排出，完成内部循环工作。
结构采用红外—热风交替作用的形式设计，当以红外辐射为主，热风结构为辅时。当只有辐射加热时，极片在干燥过程中表面会出现一层由溶剂气体形成的薄薄的气膜，这层气膜对内部溶剂的挥发产生抑制作用，还会影响红外辐射的穿透效率。此时再辅助热风对流循环干燥，在吹散极片表层气膜的同时，还能把热量均匀的传递到极片的各个位置，及时排出高浓度水汽并且补充新鲜的干燥热空气，这样可以大大提高溶剂的挥发和排出速率，降低传质阻力，提高极片的干燥质量。当以热风结构为主，红外辐射为辅时。当只有热风加热时，极片在进行烘烤时在达到设定温度需要加热时间，这段加热的时间则会影响干燥的效率。此时再辅以红外辐射加热，就可以减少极片达到预定温度的时间，提升干燥的效率，同时红外辐射会将热风干燥过程中产生的水蒸气进行蒸干，防止在极片表面发生冷凝现象，影响干燥的质量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：供热组件1，供热壳体101，排风口1011，进风口1012，排风机102，循环风机103，加热室104，加热器1041，分风管105，分风室106，混风室107，分风阀机构108，电机组1081，转动轴1082，分风片1083，连接杆1084，排风室109，烘烤组件2，烘烤壳体201，热风入口2011，热风出口2012，往复运动机构202，电机2021，联轴器2022，齿轮轴2023，链条2024，导轨2025，加热板2026，托盘2027，风嘴203，红外灯管204，风箱205，上风室2051，下风室2052，通风管2053，均风板2054，机架3，脚杯301，角铁302，夹钳4，第一安装座401，第二安装座402，把手403，固定件404等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种红外热风混合干燥装置，包括机架(3)，其特征在于，所述机架(3)上设有相连通的供热组件(1)和烘烤组件(2)，供热组件(1)内设有用于向烘烤组件(2)提供热风的加热室(104)；所述烘烤组件(2)包括与供热组件(1)相连通的风箱(205)和与风箱(205)相对设置的往复运动机构(202)，风箱(205)上形成有朝向往复运动机构(202)设置的若干风嘴(203)，往复运动机构(202)沿若干风嘴(203)的排布方向移动式连接于烘烤组件(2)内；所述烘烤组件(2)中还设有与供热组件(1)混合使用的红外灯管(204)，红外灯管(204)对应往复运动机构(202)设置。
2.根据权利要求1所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，所述供热组件(1)包括设置在机架(3)上的供热壳体(101)，供热壳体(101)内设有连通于加热室(104)相对两侧的分风室(106)和混风室(107)，分风室(106)与加热室(104)之间设有分风阀机构(108)，加热室(104)内设有用于对冷风进行加热的加热器(1041)，分风室(106)内设有用于吸入冷风的循环风机(103)。
3.根据权利要求2所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，所述供热壳体(101)内还设有与烘烤组件(2)相连通的排风室(109)，排风室(109)内设有用于排风的排风机(102)，供热壳体(101)上设有进风口(1012)和排风口(1011)，进风口(1012)与分风室(106)相连通，排风口(1011)与排风室(109)相连通，供热壳体(101)上还设有与分风室(106)和混风室(107)相连通分风管(105)。
4.根据权利要求2所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，所述分风阀机构(108)包括转动设置在分风室(106)与加热室(104)之间的若干分风片(1083)和带动分风片(1083)转动的电机组(1081)，相邻的分风片(1083)之间设有带动分风片(1083)联动的连接杆(1084)，电机组(1081)与分风片(1083)之间设有用于连接电机组(1081)与分风片(1083)的转动轴(1082)。
5.根据权利要求3所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，所述烘烤组件(2)包括设置在机架(3)上的烘烤壳体(201)，风箱(205)和往复运动机构(202)设置在烘烤壳体(201)中。
6.根据权利要求5所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，所述烘烤壳体(201)上形成有与供热壳体(101)相连通的热风入口(2011)和热风出口(2012)，热风入口(2011)与混风室(107)相连通，热风出口(2012)与排风室(109)相连通。
7.根据权利要求1所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，所述风箱(205)内形成有上风室(2051)和下风室(2052)，下风室(2052)内设有与上风室(2051)相连通的通风管(2053)，且下风室(2052)中还设有用于使热风均匀吹出的均风板(2054)。
8.根据权利要求7所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，若干所述风嘴(203)连通于风箱(205)底部，且若干风嘴(203)与下风室(2052)相连通。
9.根据权利要求5所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，所述往复运动机构(202)包括导轨(2025)和沿导轨(2025)长度方向设置的链条(2024)，导轨(2025)上设有用于放置极片的加热板(2026)和托盘(2027)，链条(2024)同步带动加热板(2026)和托盘(2027)移动，链条(2024)端部设有用于带动链条(2024)传动的齿轮轴(2023)，且烘烤壳体(201)上设有用于带动齿轮轴(2023)旋转的电机(2021)和联轴器(2022)。
10.根据权利要求5所述的一种红外热风混合干燥装置，其特征在于，所述供热壳体(101)与烘烤壳体(201)之间设有用于连接供热壳体(101)与烘烤壳体(201)的夹钳(4)，夹钳(4)包括设置在供热壳体(101)上的第一安装座(401)和设置在烘烤壳体(201)上的第二安装座(402)，第二安装座(402)上转动设有把手(403)，把手(403)上设有与第一安装座(401)相卡接的固定件(404)。
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| CN202311541886.6A CN117563919A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种红外热风混合干燥装置 |
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