CN117781616A - 一种电芯极卷除水设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电芯极卷除水设备,包括至少一组烘烤单元,烘烤单元包括至少两个水平并排设置的用于放置电芯极卷以及托架的烘烤腔室,每个烘烤腔室的正面均设有用于电芯极卷出入的开口;烘烤腔室的上下与左右方向的内侧壁均布置有风道,还包括负压风机,风道内设有发热管;每组烘烤单元均包括移门组件,其开关门用于打开或关闭各个烘烤腔室的开口,开关门在关闭开口时能使烘烤腔室形成密封环境,开关门打开或关闭开口时开关门不超过电芯极卷除水设备在水平地面正投影的范围。本发明可有效降低开关门的意外碰撞的发生,提高设备安全性;烘烤腔室快速升温,提高烘烤腔室内温度的均匀性;还有利于烘烤腔室快速升温,提高烘烤腔室内温度的均匀性。
Description
技术领域
本发明一般地涉及锂电池技术领域。更具体地,本发明涉及一种电芯极卷除水设备。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池,其具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点。国内的锂电技术主要应用于新能源汽车行业以及储能行业。随着锂电技术的不断发展以及对安全生产的管控,锂电行业对安全生产的要求越来越高,对锂电池自身特性如对其具有高能量密度的要求也越来越高。
现有的针对电池或电芯极卷等原材料或半成品的除水设备,其烘烤腔室的门一般通过铰接支架搭配气缸或电缸以直接驱动门的方式实现门的开闭,开门方式为上开门或者下开门,还有一些结构是门与烘烤腔室铰接连接,前述开门方式所需要占用的空间较大,存在碰撞风险以及因操作人员视野受限带来的安全隐患;除此之外,现有的除水设备的烘烤腔室内温度一致性难以控制,存在温度升高缓慢、加热腔体内各处温度不一致的问题,导致在预定时间内不能达到预期烘烤效果,无法满足对电芯极卷水含量更低的要求,以致无法实现具有高能量密度电池的生产制造。
有鉴于此,亟需提供一种电芯极卷除水设备,以解决上述问题。
发明内容
为了至少解决上述背景技术中的一个或多个技术问题,本发明提出了一种电芯极卷除水设备,为此,本发明提供如下技术方案。
本发明公开了一种电芯极卷除水设备,包括:至少一组烘烤单元,所述烘烤单元包括至少两个水平并排设置的用于放置电芯极卷以及托架的烘烤腔室,每个所述烘烤腔室的正面均设有用于电芯极卷出入的开口;所述烘烤腔室的上下与左右方向的内侧壁均布置有风道,还包括负压风机,所述负压风机的吸入端设于所述烘烤腔室背面的内侧壁上,所述负压风机的排出端与所述风道的进风口连通,各个风道的出风口均朝向所述开口设置,所述风道内设有发热管;每组烘烤单元均包括移门组件,一组烘烤单元其移门组件的开关门数量与该组烘烤单元所具有的烘烤腔室的数量相等,所述开关门用于打开或关闭各个烘烤腔室的开口,所述开关门在关闭所述开口时能使所述烘烤腔室形成密封环境,所述开关门打开或关闭所述开口时所述开关门不超过所述电芯极卷除水设备在水平地面正投影的范围,还包括用于为所述烘烤腔室抽真空的第一管道以及用于向所述烘烤腔室充入氮气的第二管道。
优选地,所述开关门的内侧壁设有发热膜,所述开关门内侧壁的发热膜与所述风道内的发热管同时发热。
优选地,所述开关门的内侧设有探针,所述探针与所述发热膜电性连接,所述烘烤腔室的开口处设有与所述探针接触的触点,所述触点和所述发热管分别与PCB板电性连接,所述开关门使所述烘烤腔室的开口完全关闭时,所述探针与所述触点碰触以使二者电性连接。
优选地,所述烘烤腔室内还包括悬挂设置的至少一块翅片,所述翅片为导热片,所述翅片用于设置在任意相邻两个电芯极卷之间的空隙处,所述翅片与所述PCB板电性连接。
优选地,所述烘烤腔室的上下和左右方向内侧壁的表面以及所述翅片的两侧表面均为镜面。
优选地,所述第二管道上设有用于预热所述氮气的加热装置。
优选地,所述开关门的内侧边缘设有密封条,还包括磁流体密封件,所述磁流体密封件设置在所述负压风机的扇叶轴与电机输出轴之间,所述扇叶轴位于所述磁流体密封件的真空端,所述电机输出轴位于所述磁流体密封件的大气端,所述真空端与所述烘烤腔室连通,所述大气端与外界环境连通。
优选地,所述出风口处设有多孔导风板,多个所述孔在所述多孔导风板上均匀分布。
优选地,每组所述烘烤单元的移门组件包括固定铺设的滑道,所述滑道由不连续的轨道段组成,各个相邻的轨道段之间形成豁口,每个豁口均靠近所述烘烤腔室的开口处设置,所述豁口设有能沿与所述水平滑动方向垂直方向运动的切换轨,任一切换轨具有至少两组并排设置的通道,所述通道的朝向与所述滑道的朝向一致,任一开关门的下方固定设置至少两组滚动支座,所述至少两组滚动支座分别位于不同切换轨其靠近所述开口一侧的通道内;当承载一个开关门的至少两个切换轨朝远离所述开口的方向运动以使所述开关门不再密封对应的烘烤腔室,所述开关门能沿所述滑道和所述切换轨水平滑动以完全打开所述开口;当承载一个开关门的至少两个切换轨朝靠近所述开口的方向运动以使所述开关门密封对应的烘烤腔室,所述开关门相对所述开口不产生左右方向的位移。
优选地,所述切换轨具有并排设置的内侧通道和外侧通道,每个所述切换轨的下方固定连接滑块,每个所述滑块固定连接一个气缸的活动端,每个气缸的固定端固定连接所述电芯极卷除水设备的本体,任一所述气缸其一次行程用于使所述内侧通道与所述滑道连通或使所述外侧通道与所述滑道连通;所述开口处设有用于限制所述开关门在左右方向位移的限位结构,所述开关门下方设有两组滚动支座,所述限位结构具有两个限位块,所述限位块分别位于所述两组滚动支座的异侧,以当所述外侧通道与所述滑道连通时所述限位块限制所述开关门在左右方向的位移;还包括用于使所述开关门沿所述水平滑道和所述切换轨水平滑动的驱动模组,所述驱动模组的固定端固定连接所述电芯极卷除水设备的本体,所述驱动模组的活动端固定连接卡块,所述开关门上设有卡槽,以当所述内侧通道与所述滑道连通时所述卡块与所述卡槽配合。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果:
通过利用本发明上述及其多个方案中所描述的装置,即本发明可以通过为一组烘烤单元设置至少两个水平并排的烘烤腔室,并为各个烘烤腔室设置开关门,同时使开关门关闭开口时能使烘烤腔室形成密封环境,且使开关门打开或关闭开口时开关门不超过电芯极卷除水设备在水平地面正投影的范围,连续水平并排设置的烘烤腔室以及减小开关门的开门幅度,由于开门过程中开关门不会超过设备自身之外,可以有效降低开关门的意外碰撞及干涉现象的发生,提高设备安全性。
在另一些实施例中,本发明还可以进一步通过在开关门的内侧壁设置发热膜,使开关门内侧壁的发热膜与风道内的发热管同时发热,被加热的氮气在经出风口到达正面的开关门时,因开关门上设有发热膜而已具有温度,不至于使氮气经过开关门而产生热损失,有利于烘烤腔室快速升温,提高烘烤腔室内温度的均匀性;开关门与烘烤腔室采用探针与触点的电连接结构,电性触点接触通电的方式不涉及走线,不会发生断电或触电等意外情况,安全性高。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述,本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中,以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式,并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中:
图1是示出本发明一个实施例结构示意图;
图2是示出本发明一个实施例移门组件结构示意图;
图3是示出本发明图2的A处局部放大图;
附图标记说明:10、电芯极卷;11、烘烤腔室;12、风道;13、出风口;14、开关门;31、触点;41、翅片;91、轨道段;92、切换轨;93、滚动支座;921、内侧通道;922、外侧通道;101、卡块;102、卡槽。
具体实施方式
现在将参考附图描述实施例。应当理解,为了说明的简单和清楚,在认为合适的情况下,可以在附图中重复附图标记以指示对应或类似的元件。另外,本发明阐述了许多具体细节以便提供对本文所述实施例的透彻理解。然而,本领域普通技术人员将理解,可以在没有这些具体细节的情况下实践本文描述的实施例。在其他情况下,没有详细描述公知的方法、过程和组件,以免模糊本文描述的实施例。而且,该描述不应被视为限制本文描述的实施例的范围。
本发明提供了一种电芯极卷除水设备,包括:至少一组烘烤单元,烘烤单元包括至少两个水平并排设置的用于放置电芯极卷10以及托架的烘烤腔室11,每个烘烤腔室11的正面均设有用于电芯极卷10出入的开口;烘烤腔室11的上下与左右方向的内侧壁均布置有风道12,还包括负压风机,负压风机的吸入端设于烘烤腔室11背面的内侧壁上,负压风机的排出端与风道12的进风口连通,各个风道12的出风口13均朝向开口设置,风道12内设有发热管;每组烘烤单元均包括移门组件,一组烘烤单元其移门组件的开关门14数量与该组烘烤单元所具有的烘烤腔室11的数量相等,开关门14用于打开或关闭各个烘烤腔室11的开口,开关门14在关闭开口时能使烘烤腔室11形成密封环境,开关门14打开或关闭开口时开关门14不超过电芯极卷除水设备在水平地面正投影的范围,还包括用于为烘烤腔室11抽真空的第一管道以及用于向烘烤腔室11充入氮气的第二管道。
根据本发明的一个实施例,参考图1、图2和图3,该实施例包括了上下设置的两组烘烤单元,其中任意一组烘烤单元具有两个水平并排设置的用于放置电芯极卷10以及托架的烘烤腔室11,两个烘烤腔室11的正面设置有用于电芯极卷10出入的开口;两个烘烤腔室11背面的内侧壁上分别设有负压风机的吸入端,两个烘烤腔室11相互独立,位于每个烘烤腔室11的负压风机的排出端与该烘烤腔室11内的风道12的进风口连通,同一个烘烤腔室11内的各个风道12的出风口13均朝向该烘烤腔室11的开口设置,所有的风道12内均设有发热管。
上述实施例中,两组烘烤单元具有两组移门组件,每组移门组件具有两个开关门14,开关门14用于打开或关闭各个烘烤腔室11的开口,且开关门14通过关闭开口以使烘烤腔室11形成密封环境,此外,开关门14在打开或者关闭的过程中,开关门14相对该电芯极卷除水设备的活动幅度或活动范围不超过该设备在水平地面的正投影范围,解决了开关门14在打开以及关闭开口的过程中的安全隐患。
其中,用于为烘烤腔室11抽真空的第一管道以及用于向烘烤腔室11充入氮气的第二管道可以分别与烘烤腔室11直接连通。第一管道和第二管道上还可以设置开关阀。
在另一个实施例中,还在开关门14的内侧壁设置有发热膜,开关门14内侧壁的发热膜与风道12内的发热管同时发热。由于发热膜是面状发热体,其发热更加均匀。在通过风循环的方式对电芯极卷10烘烤除水时,由于热风从出风口13排出时由于气流的原因会接触开关门14的内侧而产生热损失现象,在开关门14的内侧设置发热膜后,经过开关门14处的热风的热量在流过电芯极卷10前不会产生热量损失,有效提高烘烤除水的效果。
本实施例使用的发热膜是由电绝缘材料与封装其内的发热电阻材料组成的平面型发热元件,其属于现有技术,此处不再赘述。
在上述实施例中,开关门14的内侧设有探针,探针与发热膜电性连接,烘烤腔室11的开口处设有与探针接触的触点31,触点31和发热管分别与PCB板电性连接,开关门14使烘烤腔室11的开口完全关闭时,探针与触点31碰触以使二者电性连接。
在上述实施例中,烘烤腔室11内还包括悬挂设置的至少一块翅片41,翅片41为导热片,翅片41用于设置在任意相邻两个电芯极卷10之间的空隙处,翅片41与PCB板电性连接。通过对翅片41传导热量后,翅片41的两侧平面将热量辐射至电芯极卷10,即以不接触的方式对电芯极卷10传导热量,使得对电芯极卷10的烘烤除水的过程中既有热风循环的方式,又有热辐射的方式,可以更加精确地控制对电芯极卷10的烘烤条件,进一步提高了烘烤效果。
上文描述的烘烤腔室11以及翅片41,在实际应用中可以使烘烤腔室11的上下和左右方向内侧壁的表面以及翅片41的两侧表面均设置为镜面。
在又一个实施例中,第二管道上设有用于预热氮气的加热装置。加热装置可以用于对风循环所使用的氮气进行预热,即先对冷氮加热至一定温度后再将预热的氮气通入烘烤腔室11,从而降低烘烤腔室11内的升温时间,这里的加热装置可以采用热风枪,热风枪的两端分别连接第二管道,热风枪为现有技术,此处不再赘述。
由于电芯极卷10的烘烤条件为真空高温环境,在抽真空后,为进一步提高烘烤腔室11的密封程度,开关门14的内侧边缘设有密封条,同时还设置了磁流体密封件,磁流体密封件设置在负压风机的扇叶轴与电机输出轴之间,扇叶轴位于磁流体密封件的真空端,电机输出轴位于磁流体密封件的大气端,真空端与烘烤腔室11连通,大气端与外界环境连通。通过使用磁流体密封件,在负压风机工作过程中能够使烘烤腔室11保持密封状态。
为提升风循环烘烤方式的效果,还在出风口13处设置了多孔导风板,多个孔在多孔导风板上均匀分布。以使经发热管加热的氮气乱流被多孔打散,改善氮气的流动,使氮气的流动更均匀,从而提高风循环方式的烘烤除水效果。
在另一些实施例中,每组烘烤单元的移门组件包括固定铺设的滑道,滑道由不连续的轨道段91组成,轨道段91可以是具有内凹槽的一段型材,各个相邻的轨道段91之间形成豁口,各个豁口为将各段型材以一定的间隔固定后自然形成,该固定后的间隔即豁口,同时通过固定型材的具体位置使得每个豁口均靠近烘烤腔室11的开口处设置;为使开关门14能够实现与开口的靠近以及远离动作,还在豁口设置能沿与水平滑动方向垂直方向运动的切换轨92,任一切换轨92具有至少两组并排设置的通道,通道的朝向与滑道的朝向一致,任一开关门14的下方固定设置至少两组滚动支座93,至少两组滚动支座93分别位于不同切换轨92其靠近开口一侧的通道内;当承载一个开关门14的至少两个切换轨92朝远离开口的方向运动以使开关门14不再密封对应的烘烤腔室11,开关门14能沿滑道和切换轨92水平滑动以完全打开开口;当承载一个开关门14的至少两个切换轨92朝靠近开口的方向运动以使开关门14密封对应的烘烤腔室11,开关门14相对开口不产生左右方向的位移。
在上述实施例中,切换轨92可以具有并排设置的内侧通道921和外侧通道922,切换轨92的运动可以通过气缸控制,例如可以在每个切换轨92的下方固定连接滑块,每个滑块固定连接一个气缸的活动端,每个气缸的固定端固定连接电芯极卷除水设备的本体,任一气缸其一次行程用于使内侧通道921与滑道连通或使外侧通道922与滑道连通,通过控制切换轨92的运动进而控制置于其内侧通道921的两组滚动支座93的运动,以实现开关门14相对烘烤腔室11的开口的运动。
在一个实施例中,还可以在开口处设有用于限制开关门14在左右方向位移的限位结构,该实施例中开关门14下方设有两组滚动支座93,限位结构具有两个限位块,限位块分别位于两组滚动支座93的异侧,即一个限位块位于其中一个滚动支座93的左侧而另一个限位块位于另一个滚动支座93的右侧,或者一个限位块位于其中一个滚动支座93的右侧而另一个限位块位于另一个滚动支座93的左侧,以当切换轨92的外侧通道922与滑道连通时,两个限位块通过限制两组滚动支座93在左右方向的位移进而限制开关门14在左右方向的位移。
开关门14沿水平滑道和切换轨92的水平滑动可以通过以下方式实现,具体地,还包括驱动模组,驱动模组的固定端固定连接电芯极卷除水设备的本体,驱动模组的活动端固定连接卡块101,开关门14上设有卡槽102,以当内侧通道921与滑道连通时卡块101与卡槽102配合。通过驱动模组的活动端的运动带动与卡块101配合的卡槽102运动,进而使开关门14沿水平滑道和切换轨92水平滑动。
在一些实施例中,还可以设置用于监测开关门14是否完全将开口关闭的第一传感器,以及用于监测卡块101是否完全进入设于开关门14上的卡槽102内的第二传感器。第一传感器与第二传感器均可以采用光电传感器。
在烘烤除水使电芯极卷10达到预期的含水量后,通常要经除水工艺后的电芯极卷10进行冷却,通常为提高冷却环节的效率,往往要将烘烤后的电芯极卷10再转移至专用的冷却设备进行冷却,显然增加了搬运的动作,存在动作浪费,甚至在转运过程中存在将电芯极卷10碰坏的风险。在一些实施例中,本发明的技术方案还可以包括用于冷却已被除水的电芯极卷10的冷却组件,这里的冷却组件可以包括连通烘烤腔室11的循环气管,以及驱动冷却气体循环的鼓风机,还包括用于冷却循环气管的水冷箱,水冷箱用于通入冷却液,冷却液用于冷却流经循环气管内的高温气体,其中循环气管在水冷箱内部可以是盘管形式。在正常的烘烤除水过程中,循环气管被关闭。
应当理解,本发明披露的权利要求、说明书及附图中的可能术语“第一”或“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。本发明披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的,而并不意在限定本发明披露。如在本发明披露说明书和权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解,在本发明披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
虽然本发明的实施方式如上,但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例,并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种电芯极卷除水设备,其特征在于,包括:至少一组烘烤单元,所述烘烤单元包括至少两个水平并排设置的用于放置电芯极卷(10)以及托架的烘烤腔室(11),每个所述烘烤腔室(11)的正面均设有用于电芯极卷(10)出入的开口;所述烘烤腔室(11)的上下与左右方向的内侧壁均布置有风道(12),还包括负压风机,所述负压风机的吸入端设于所述烘烤腔室(11)背面的内侧壁上,所述负压风机的排出端与所述风道(12)的进风口连通,各个风道(12)的出风口(13)均朝向所述开口设置,所述风道(12)内设有发热管;每组烘烤单元均包括移门组件,一组烘烤单元其移门组件的开关门(14)数量与该组烘烤单元所具有的烘烤腔室(11)的数量相等,所述开关门(14)用于打开或关闭各个烘烤腔室(11)的开口,所述开关门(14)在关闭所述开口时能使所述烘烤腔室(11)形成密封环境,所述开关门(14)打开或关闭所述开口时所述开关门(14)不超过所述电芯极卷除水设备在水平地面正投影的范围,还包括用于为所述烘烤腔室(11)抽真空的第一管道以及用于向所述烘烤腔室(11)充入氮气的第二管道。
2.根据权利要求1所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,所述开关门(14)的内侧壁设有发热膜,所述开关门(14)内侧壁的发热膜与所述风道(12)内的发热管同时发热。
3.根据权利要求2所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,所述开关门(14)的内侧设有探针,所述探针与所述发热膜电性连接,所述烘烤腔室(11)的开口处设有与所述探针接触的触点(31),所述触点(31)和所述发热管分别与PCB板电性连接,所述开关门(14)使所述烘烤腔室(11)的开口完全关闭时,所述探针与所述触点(31)碰触以使二者电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,所述烘烤腔室(11)内还包括悬挂设置的至少一块翅片(41),所述翅片(41)为导热片,所述翅片(41)用于设置在任意相邻两个电芯极卷(10)之间的空隙处,所述翅片(41)与所述PCB板电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,所述烘烤腔室(11)的上下和左右方向内侧壁的表面以及所述翅片(41)的两侧表面均为镜面。
6.根据权利要求1所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,所述第二管道上设有用于预热所述氮气的加热装置。
7.根据权利要求1所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,所述开关门(14)的内侧边缘设有密封条,还包括磁流体密封件,所述磁流体密封件设置在所述负压风机的扇叶轴与电机输出轴之间,所述扇叶轴位于所述磁流体密封件的真空端,所述电机输出轴位于所述磁流体密封件的大气端,所述真空端与所述烘烤腔室(11)连通,所述大气端与外界环境连通。
8.根据权利要求1所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,所述出风口(13)处设有多孔导风板,多个所述孔在所述多孔导风板上均匀分布。
9.根据权利要求1所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,每组所述烘烤单元的移门组件包括固定铺设的滑道,所述滑道由不连续的轨道段(91)组成,各个相邻的轨道段(91)之间形成豁口,每个豁口均靠近所述烘烤腔室(11)的开口处设置,所述豁口设有能沿与所述水平滑动方向垂直方向运动的切换轨(92),任一切换轨(92)具有至少两组并排设置的通道,所述通道的朝向与所述滑道的朝向一致,任一开关门(14)的下方固定设置至少两组滚动支座(93),所述至少两组滚动支座(93)分别位于不同切换轨(92)其靠近所述开口一侧的通道内;当承载一个开关门(14)的至少两个切换轨(92)朝远离所述开口的方向运动以使所述开关门(14)不再密封对应的烘烤腔室(11),所述开关门(14)能沿所述滑道和所述切换轨(92)水平滑动以完全打开所述开口;当承载一个开关门(14)的至少两个切换轨(92)朝靠近所述开口的方向运动以使所述开关门(14)密封对应的烘烤腔室(11),所述开关门(14)相对所述开口不产生左右方向的位移。
10.根据权利要求9所述的一种电芯极卷除水设备,其特征在于,所述切换轨(92)具有并排设置的内侧通道(921)和外侧通道(922),每个所述切换轨(92)的下方固定连接滑块,每个所述滑块固定连接一个气缸的活动端,每个气缸的固定端固定连接所述电芯极卷除水设备的本体,任一所述气缸其一次行程用于使所述内侧通道(921)与所述滑道连通或使所述外侧通道(922)与所述滑道连通;所述开口处设有用于限制所述开关门(14)在左右方向位移的限位结构,所述开关门(14)下方设有两组滚动支座(93),所述限位结构具有两个限位块,所述限位块分别位于所述两组滚动支座(93)的异侧,以当所述外侧通道(922)与所述滑道连通时所述限位块限制所述开关门(14)在左右方向的位移;还包括用于使所述开关门(14)沿所述水平滑道和所述切换轨(92)水平滑动的驱动模组,所述驱动模组的固定端固定连接所述电芯极卷除水设备的本体,所述驱动模组的活动端固定连接卡块(101),所述开关门(14)上设有卡槽(102),以当所述内侧通道(921)与所述滑道连通时所述卡块(101)与所述卡槽(102)配合。
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