RU2673514C1 - Device for mixing components of gel electrolyte - Google Patents
Device for mixing components of gel electrolyte Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673514C1 RU2673514C1 RU2017133355A RU2017133355A RU2673514C1 RU 2673514 C1 RU2673514 C1 RU 2673514C1 RU 2017133355 A RU2017133355 A RU 2017133355A RU 2017133355 A RU2017133355 A RU 2017133355A RU 2673514 C1 RU2673514 C1 RU 2673514C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- mixing
- tank
- speed
- mixer
- Prior art date
Links
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 title claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010294 electrolyte impregnation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
- B01F27/72—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with helices or sections of helices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для перемешивания и используется при приготовлении электролита в виде геля, применяемого для заправки свинцово-кислотных аккумуляторов.The invention relates to devices for mixing and is used in the preparation of an electrolyte in the form of a gel used for refueling lead-acid batteries.
Известно устройство для перемешивания твердых и жидких компонентов (патент RU 2 283 170 С1), содержащее емкость, смонтированную на подставке рамы, и мешалку с приводом, которая установлена на стойке рамы и жестко не связана с емкостью. Вал мешалки проходит в емкость через центральное отверстие в крышке. Система управления позволяет изменять обороты мешалки и обеспечивает задаваемые режимы смешивания.A device for mixing solid and liquid components (
Устройство является простым и надежным, однако оно не обеспечивает эффективное перемешивание приготавливаемой смеси. В известном устройстве используется только одна мешалка и, соответственно, имеется только один привод с одним типом рабочих лопастей, который, даже при наличии регулятора частоты, не обеспечивает одновременно смешивание при введении компонентов (на низких оборотах мешалки) и дисперсионное распределение смеси (на высоких оборотах мешалки). Более того, при низких оборотах мешалки потеря мощности на приводе высокооборотной мешалки может достигать 75% в зависимости от заданной нагрузки, что неприемлемо при приготовлении (смешивании компонентов) геля для заправки аккумуляторов. Другой недостаток устройства обусловлен неравномерным перемешиванием компонентов смеси: сухих наполнителей и раствора серной кислоты в объеме мешалки, что снижает электропроводность электролита и его текучесть, а это, в свою очередь, затрудняет пропитку электролитом пористых деталей аккумулятора и снижает электрическую емкость последнего.The device is simple and reliable, but it does not provide effective mixing of the prepared mixture. In the known device, only one mixer is used and, accordingly, there is only one drive with one type of working blades, which, even with a frequency controller, does not simultaneously provide mixing when introducing components (at low speeds of the mixer) and dispersion distribution of the mixture (at high speeds mixers). Moreover, at low speeds of the mixer, the power loss at the drive of the high-speed mixer can reach 75% depending on the set load, which is unacceptable when preparing (mixing the components) gel for refueling the batteries. Another disadvantage of the device is caused by uneven mixing of the components of the mixture: dry fillers and a solution of sulfuric acid in the volume of the mixer, which reduces the conductivity of the electrolyte and its fluidity, and this, in turn, makes it difficult to impregnate the porous parts of the battery with electrolyte and reduces the electric capacity of the latter.
Известно устройство для перемешивания (авт. св. SU 1792731 А1 - ближайший аналог, БИ №5, 1993 г.), содержащее емкость с расположенным внутри диффузором, снабженным мешалкой пропеллерного типа. Приводной вал мешалки проходит в диффузор через центр верхней крышки емкости. В верхней части диффузора имеются отверстия для всасывания раствора, что обеспечивает хорошее перемешивание раствора с сухим наполнителем.A device for mixing (ed. St. SU 1792731 A1 is the closest analogue, BI No. 5, 1993), containing a container with a diffuser located inside, equipped with a propeller-type mixer. The drive shaft of the mixer passes into the diffuser through the center of the top cover of the tank. In the upper part of the diffuser there are holes for suctioning the solution, which ensures good mixing of the solution with a dry filler.
Недостаток известного устройства состоит в том, что введение сухих гелеобразующих компонентов в раствор затруднено. Это обусловлено тем, что размеры отверстий в диффузоре ограничены и не обеспечивают свободное беспрепятственное проникновение (истечение) сухого наполнителя в раствор. В результате, в случае приготовления гелевого электролита для аккумуляторов, не достигается эффективное перемешивание раствора серной кислоты с загустителями и компонентами, улучшающими электропроводность электролита и, как следствие, ухудшается пропитка электролитом пористых элементов аккумуляторов и снижается электрическая емкость самого аккумулятора.A disadvantage of the known device is that the introduction of dry gelling components into the solution is difficult. This is due to the fact that the size of the holes in the diffuser is limited and does not provide free unhindered penetration (outflow) of the dry filler into the solution. As a result, in the case of preparing a gel electrolyte for batteries, efficient mixing of the sulfuric acid solution with thickeners and components that improve the electrolyte conductivity is not achieved and, as a result, the electrolyte impregnation of the porous elements of the batteries deteriorates and the electric capacity of the battery itself decreases.
Задачей предлагаемого изобретения является достижение равномерного распределения сухих компонентов в объеме электролита и улучшение его текучести в пространстве аккумулятора за счет оптимизации режима перемешивания компонентов электролита путем применения мешалок с различными скоростями вращения и конфигурацией рабочих лопастей.The objective of the invention is to achieve a uniform distribution of dry components in the volume of the electrolyte and to improve its fluidity in the battery space by optimizing the mixing mode of the electrolyte components by using mixers with different speeds and configuration of the working blades.
Техническая задача решается путем создания устройства для перемешивания жидкого вещества и твердого вещества, содержащего бак, в котором расположена высокооборотная лопастная мешалка, отличающегося тем, что в бак дополнительно под углом устанавливают низкооборотную мешалку. Применение двух конструктивно отличающихся между собой мешалок позволяет улучшить электропроводность электролита и повысить степень пропитки электролитом пористых элементов аккумулятора, а значит и электрическую емкость самого аккумулятора.The technical problem is solved by creating a device for mixing a liquid substance and a solid substance containing a tank in which a high-speed paddle mixer is located, characterized in that a low-speed mixer is additionally installed at an angle to the tank. The use of two structurally different mixers allows to improve the electrolyte conductivity and increase the degree of electrolyte impregnation of the porous elements of the battery, and hence the electric capacity of the battery itself.
Устройство предназначено для приготовления электролита в виде геля и последующей его заправки в аккумуляторы. Схема заявляемого устройства представлена на фиг. 1. Устройство включает бак 1, размещенный внутри опорной конструкции 8. В верхней части бака вертикально установлена высокооборотная мешалка 2 с приводом 3, под углом к ней расположена низкооборотная шнековая мешалка 4 с приводом 6. В верхней части бака также размещено окно 5 для подачи сухих компонентов электролита. Внутри бака смонтирован теплообменник 7. Вверху бака установлен патрубок для подачи раствора серной кислоты, а внизу бака - патрубок для отвода гелевого электролита.The device is intended for the preparation of an electrolyte in the form of a gel and its subsequent charging into batteries. A diagram of the inventive device is shown in FIG. 1. The device includes a
Важной особенностью устройства является особая конфигурация рабочих лопастей мешалок. На низкоборотной мешалке 4 лопасти выполнены в виде шнекового винта и подобраны таким образом, чтобы обеспечить эффективное внедрение сухих компонентов в раствор серной кислоты, а конфигурация лопастей высокооборотной мешалки 2 позволяет обеспечить максимально быстрое растворение загустителя в растворе кислоты за счет того, что лопасти имеют выборку специальной формы. Форма лопастей высокооборотной мешалки приведена на фиг. 2.An important feature of the device is the special configuration of the working blades of the mixers. On a low-speed mixer, 4 blades are made in the form of a screw screw and are selected in such a way as to ensure the effective incorporation of dry components into the sulfuric acid solution, and the configuration of the blades of the high-
Для оценки эффективности работы заявляемого устройства применена установка, схема которой приведена на фиг. 3.To assess the performance of the inventive device, an installation is applied, the circuit of which is shown in FIG. 3.
Основой гелевого электролита является раствор серной кислоты, в который вводится загуститель и вещества, повышающие его электропроводность. Приготовление геля осуществляется в автоматическом режиме. Оборудованием технологической линии управляет программируемый логический контроллер, смонтированный в электрическом шкафу. Наличие частотно-регулируемых приводов в составе системы управления позволяет адаптировать процесс в зависимости от исходных свойств вводимых веществ. Оборудование технологической линии смонтировано на пространственной раме и включает емкости А, Б, В, Г, установленные на опорные площадки 10 и соединенные между собой трубопроводами. Во всех емкостях установлены теплообменники, обеспечивающие заданные значения температур растворов серной кислоты и гелевого электролита.The basis of the gel electrolyte is a solution of sulfuric acid, into which a thickener and substances that increase its electrical conductivity are introduced. The gel is prepared in automatic mode. The equipment of the technological line is controlled by a programmable logic controller mounted in an electrical cabinet. The presence of variable frequency drives in the control system allows you to adapt the process depending on the initial properties of the input substances. The equipment of the processing line is mounted on a spatial frame and includes tanks A, B, C, D installed on supporting
Емкость В является основным элементом установки и представляет заявляемое устройство для перемешивания компонентов гелевого электролита, оснащенное высокооборотной мешалкой 2 с приводом 3 и низкооборотной шнековой мешалкой 4 с приводом 6. Процесс, протекающий в емкости Г, препятствует преждевременному загущению готового геля, для чего в емкости размещена мешалка с приводом 9.Capacity B is the main element of the installation and represents the inventive device for mixing gel electrolyte components, equipped with a high-
Приготовление геля начинается в стационарной емкости А. При охлаждении раствора серной кислоты в емкости А до заданной температуры с панели управления запускают цикл приготовления геля путем открытия клапана между емкостями А и Б. Раствор серной кислоты самотеком перетекает в весовую емкость Б. После слива заданного количества раствора клапан закрывают. Далее открывают клапан между емкостями Б и В, вследствие чего взвешенный раствор серной кислоты перетекает в емкость В. После закрытия клапана в емкость В вводят компоненты, улучшающие электропроводность. В процессе введения компонентов включают привод 6 шнековой низкооборотной мешалки 4. После введения компонентов смесь перемешивают до полного растворения компонентов. Затем через загрузочное окно емкости В вводят загуститель, при этом привод 3 высокооборотной мешалки 2 останавливают, а привод 6 низкооборотной мешалки 4 продолжает работать. После завершения введения загустителя включают привод 3 высокооборотной мешалки, а привод 6 низкооборотной мешалки останавливают. Процесс окончательного перемешивания производится при помощи высокооборотной мешалки 2 в течение нескольких минут до полного равномерного распределения загустителя в растворе.The gel preparation begins in the stationary tank A. When the sulfuric acid solution in tank A is cooled to a predetermined temperature, the gel preparation cycle is started from the control panel by opening the valve between tanks A and B. The sulfuric acid solution flows by gravity into the weight tank B. After draining the specified amount of solution the valve is closed. Next, a valve is opened between tanks B and C, as a result of which a suspended solution of sulfuric acid flows into tank B. After closing the valve, components that improve electrical conductivity are introduced into tank B. During the introduction of the components, the
После завершения окончательного перемешивания привод 3 высокооборотной мешалки 2 останавливают и в цикле возникает пауза для определения параметров готового геля. В случае неудовлетворительных показателей качества готового геля можно либо произвести дополнительное интенсивное перемешивание с помощью After the final mixing is completed, the
высокооборотной мешалки, либо произвести корректировку рецепта за счет ввода сухих наполнителей с последующим перемешиванием.high-speed mixer, or to adjust the recipe by introducing dry fillers with subsequent stirring.
Экспериментальные данные по изменению температуры, вязкости и времени приготовления электролита приведены в табл. 1, 2, 3. Experimental data on changes in temperature, viscosity and time of preparation of the electrolyte are given in table. 1, 2, 3.
Из анализа данных, приведенных в табл. 1-3, можно сделать выводы, что предлагаемое устройство позволяет обеспечить:From the analysis of the data given in table. 1-3, we can conclude that the proposed device can provide:
- выравнивание температуры в объеме приготавливаемого раствора до заданного значения (например, 10°С) в течение 25 мин., т.е. в 1,6 раза быстрее, чем в прототипе,- equalization of temperature in the volume of the prepared solution to a predetermined value (for example, 10 ° C) for 25 minutes, i.e. 1.6 times faster than in the prototype,
- заданную вязкость электролита, достигаемую в течение 15 мин., в то время как в устройстве с одной высокооборотной мешалкой (прототип) для достижения того же результата потребуется 20 мин., а в устройстве с одной низкооборотной мешалкой и того больше-75 мин.,- the specified viscosity of the electrolyte, achieved within 15 minutes, while in a device with one high-speed mixer (prototype), it will take 20 minutes to achieve the same result, and in a device with one low-speed mixer, more than 75 minutes,
- сокращение общего времени приготовления электролита со 100 до 60 мин.- reduction of the total time of preparation of the electrolyte from 100 to 60 minutes
Улучшение перечисленных показателей заявляемого устройства свидетельствует о повышении эффективности перемешивания раствора серной кислоты с загустителями и корректирующими компонентами, что способствует увеличению электропроводности электролита и в итоге улучшает степень пропитки пористых деталей аккумуляторов.The improvement of these indicators of the claimed device indicates an increase in the efficiency of mixing a solution of sulfuric acid with thickeners and corrective components, which helps to increase the electrical conductivity of the electrolyte and ultimately improves the degree of impregnation of the porous parts of the batteries.
Если, при температуре геля, равной 10°С, наблюдается практически 100%-ное заполнение аккумулятора гелем (срок службы аккумулятора - 8 лет), то при температуре геля - 20°С заполнение в среднем не превышает 90% и срок службы аккумулятора сокращается до 7 лет. При приведенных значениях температур (табл. 1) наблюдается строгая корреляция, близкая к линейной, со сроком службы.If, at a gel temperature of 10 ° C, almost 100% gel filling of the battery is observed (battery life is 8 years), then at a gel temperature of 20 ° C the filling on average does not exceed 90% and the battery life is reduced to 7 years. At the given temperatures (Table 1), a strict correlation is observed, which is close to linear, with the service life.
Технические решения, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, не выявлены, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».Technical solutions that coincide with the essential features of the claimed invention are not identified, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."
Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение вышеописанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».The claimed essential features of the invention, predetermining the receipt of the above technical result, do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "inventive step".
Поскольку предлагаемое изобретение обеспечивает технический результат, выражающийся в достижении равномерного распределения сухих компонентов в объеме электролита и улучшения его текучести в пространстве аккумулятора, то можно сделать вывод, что изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».Since the present invention provides a technical result, expressed in achieving a uniform distribution of dry components in the volume of the electrolyte and improving its fluidity in the battery space, we can conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133355A RU2673514C1 (en) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Device for mixing components of gel electrolyte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133355A RU2673514C1 (en) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Device for mixing components of gel electrolyte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2673514C1 true RU2673514C1 (en) | 2018-11-27 |
Family
ID=64556420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017133355A RU2673514C1 (en) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Device for mixing components of gel electrolyte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2673514C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4382685A (en) * | 1979-07-17 | 1983-05-10 | Techne (Cambridge) Limited | Method and apparatus for stirring particles in suspension such as microcarriers for anchorage-dependent living cells in a liquid culture medium |
US4606648A (en) * | 1984-07-31 | 1986-08-19 | General Signal Corporation | Clustered mixing system |
SU1792731A1 (en) * | 1989-12-18 | 1993-02-07 | Kalininsk Polt Inst | Mixing device |
RU2262979C1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-10-27 | Закрытое акционерное общество "Холдинговая катализаторная компания" | Device for heat treatment and homogenization of products |
RU2283170C1 (en) * | 2005-04-06 | 2006-09-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Stirring device |
CN104043365A (en) * | 2014-05-30 | 2014-09-17 | 李兵 | Eccentric stirring machine |
-
2017
- 2017-09-21 RU RU2017133355A patent/RU2673514C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4382685A (en) * | 1979-07-17 | 1983-05-10 | Techne (Cambridge) Limited | Method and apparatus for stirring particles in suspension such as microcarriers for anchorage-dependent living cells in a liquid culture medium |
US4606648A (en) * | 1984-07-31 | 1986-08-19 | General Signal Corporation | Clustered mixing system |
SU1792731A1 (en) * | 1989-12-18 | 1993-02-07 | Kalininsk Polt Inst | Mixing device |
RU2262979C1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-10-27 | Закрытое акционерное общество "Холдинговая катализаторная компания" | Device for heat treatment and homogenization of products |
RU2283170C1 (en) * | 2005-04-06 | 2006-09-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Stirring device |
CN104043365A (en) * | 2014-05-30 | 2014-09-17 | 李兵 | Eccentric stirring machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN202921209U (en) | Preparation device of high viscosity organic carrier | |
RU2673514C1 (en) | Device for mixing components of gel electrolyte | |
CN211514279U (en) | Can realize viscosity automated inspection's homogenate device | |
CN210021926U (en) | Mixing and stirring device for lithium battery materials | |
CN108918242A (en) | Multifunction test device and method for asphalt mixing, preparation and microwave aging | |
CN209832150U (en) | Automatic water-cooled concrete mixing device | |
CN206535483U (en) | A kind of agitating device of adaptive vessel port | |
CN213590341U (en) | Lithium battery electrolyte preparation device | |
CN210332368U (en) | Compounding device for construction | |
CN109046098B (en) | Explosion-proof liquid mixing, synthesizing and filling equipment system and control method thereof | |
CN211586149U (en) | Aluminum powder uniform stirrer | |
CN204339989U (en) | A kind of mortar stirring device | |
CN202823261U (en) | Ultrasonic material mixing and bubble removing device | |
CN203281239U (en) | Agitator tank | |
CN208727255U (en) | A kind of electrolyte stirring easy device | |
CN208871944U (en) | A kind of digital display constant temperature refrigerator being applicable to asphalt modifier | |
CN211097676U (en) | Defoaming device | |
CN208852790U (en) | Explosion-proof liquid mixing synthesis and filling apparatus system | |
CN207271121U (en) | A kind of emulsion paint Scattered Kettle | |
CN207126434U (en) | A kind of battery matches somebody with somebody glue refrigerating plant | |
CN213227082U (en) | Raw material mixing, stirring and blending device for silicon rubber plastic preparation | |
CN219879627U (en) | Dispersing device for paint production | |
CN218924351U (en) | Retractable automatic stirrer | |
CN214598535U (en) | Putty powder stirring barrel capable of automatically discharging | |
CN218871880U (en) | Lithium ion battery slurrying compounding device |