基于液浴法加热或冷却为电芯除水的真空隧道炉

技术领域

本发明涉及电芯生产技术技术领域，特别涉及基于液浴法加热或冷却为电芯除水的真空隧道炉。

背景技术

在软包电芯生产过程中，需要对软包电芯进行除水，用以控制软包电芯的含水量。申请号为201910622066.7的中国发明专利公开了一种物料车循环利用的隧道炉除水装置及其生产工艺，该发明采用物料车装载多层电芯，物料车装载多层电芯的自动化上下料比较困难，而且预热腔和真空腔室内采用热风加热的方式对电芯进行加热，而导致物料车内部的电芯与外部的电芯不能够均匀加热，导致温度不一致，同时导致电芯除水时间过长，冷却时采用风冷，导致电芯容易回潮，使得电芯除水效果不理想，能耗较高。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种基于液浴法加热或冷却为电芯除水的真空隧道炉。本发明可以应用于锂电芯、钠电芯、锂硫电芯、铝电芯、超级电容器等需要控制环境温度的工序中。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：基于液浴法加热或冷却为电芯除水的真空隧道炉，包括真空仓，所述真空仓通过提供负压真空环境以将电芯内部水分加热后形成的水蒸气抽离，所述电芯装载在用于流拉的托盘中，所述真空仓内设置有用于摆放装载了托盘的夹具的料架，所述料架设置多个热量交换板，所述热量交换板通过管路与液体加热器或液体制冷器连接并通过加热或冷却的方式对放置在上方的电芯进行除水；所述真空仓内设置有将电芯在真空仓进料口、料架上的热量交换板、真空仓出料口之间传输的搬运装置，所述搬运装置、料架以及多个热量交换板组成位于真空仓内的仓储式定点除水机构，电芯通过仓储式定点除水机构在真空仓内完成定点定时长的加热或冷却。

在上述技术方案中，所述夹具设置有底部镂空的用于放置托盘的通槽，所述托盘外壁设置有挡块，所述通槽内壁设置有在搬运夹具以及托盘时与定位块相接触以托举托盘的定位块，在电芯除水过程中，所述夹具架设在料架上并悬置在一热量交换板上方且不与该热量交换板接触，所述热量交换板与托盘底部接触。

在上述技术方案中，所述料架上垂直设置有多层除水仓，每层除水仓均并排设置多个热量交换板，所述搬运装置包括垂直上料组件、多个横向搬运组件和垂直下料组件，所述多个横向搬运组件分别设置在相应一层除水仓内，所述垂直上料组件、垂直下料组件分别设置在料架的进料口侧、出料口侧；所述进料口处的夹具通过垂直上料组件提升至料架其中一层除水仓所在高度并由该层的横向搬运组件接驳搬运至该层除水仓的其中一个热量交换板处以完成定点搬运，除水完成后的夹具通过横向搬运组件搬运至垂直下料组件处并由垂直下料组件接驳搬运至下料口处。

在上述技术方案中，所述横向搬运组件包括移动座、用于托举夹具的托板、沿料架铺设的导轨和齿条，所述托板可升降的设置在移动座上，所述移动座上设置有通过横向丝杆带动移动座沿导轨移动的横向移动电机；所述移动座上设置有通过升降丝杆带动托板升降的升降电机。

在上述技术方案中，所述垂直上料组件、垂直下料组件均包括立柱、垂直丝杆、驱动电机以及与夹具协作的顶板，两个立柱对称设置在料架外侧，所述驱动电机通过沿立柱设置的垂直丝杆带动顶板沿立柱上下移动。

在上述技术方案中，所述真空仓的进料口和出料口均设置有作为真空仓与外部大气环境之间缓冲以保证真空仓内气压稳定的过渡仓，所述过渡仓在真空仓侧和外部大气环境侧分别设置有通过平移开启或关闭的插板阀。

在上述技术方案中，所述真空仓的进料口、出料口外侧分别设置有上料工位和下料工位，所述真空仓外侧的上料工位和下料工位之间设置有用于夹具流转的夹具回流运输线，夹具在上料工位通过一机械手装载托盘并在下料工位通过另一个机械手卸下托盘，所述夹具在真空仓内通过搬运装置移动，所述上料工位通过一直线气缸将夹具推入进料口过渡仓，所述下料工位通过另一个直线气缸将出料口过渡仓内的夹具拉出。

在上述技术方案中，所述夹具在上料工位往进料口过渡仓及真空仓的进料方向与夹具的长度方向相垂直或平行。

在上述技术方案中，所述真空仓、过渡仓通过管路与相应的真空系统控制阀、真空泵连接。

在上述技术方案中，多个热量交换板之间通过管路串联或并联，多个热量交换板与液体加热器或液体制冷器或厂房的冷冻水管路之间设置有液泵以及流体控制阀。

本发明有益效果在于，本发明结构合理、设计新颖、实用性强，采用仓储式定点除水机构在真空仓内对电芯进行定点定时长的加热或冷却以除去电芯内的水分；在真空环境下通过液浴法直接对电芯接触加热或冷却，降低能耗，电芯加热或冷却均匀，可以有效防止电芯回潮，电芯除水的时间短、一致性高，料架设置五层除水仓，每层除水仓内并排设置八个热量交换板，通过搬运装置实现自动化摆放物料，实现自动上下料、自动摆料的仓储式流拉作业，减少占地面积。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是热量交换板的液体水路连接结构示意图。

图3是料架平面的结构示意图。

图4是托盘与夹具的结构示意图。

图5是托盘和夹具放置在热量交换板上的立体结构示意图。

图6是真空管路结构示意图。

图7是料架的立体结构示意图。

图8是图7中A部分放大结构示意图。

图中：1、真空仓，11、进料口，12、出料口，13、料架，14、真空泵，15、齿条，2、上料工位，21、下料工位，22、三轴机械手，3、回流运输线，31、转盘，4、过渡仓，51、第一插板阀，52、第二插板阀，53、第三插板阀，54、第四插板阀，6、夹具，61、通槽，62、挡块，7、托盘，71、定位块，8、热量交换板，81、流体控制阀，82、液泵，83、液体加热器，84、液体制冷器，91、垂直上料组件，92、垂直下料组件，93、立柱，94、顶板，95、驱动电机，96、横向搬运组件，97、移动座，98、横向移动电机，99、托板，991、升降电机，10、电芯。

具体实施方式

参照附图介绍本发明的具体实施方式。

如图1-8所示，基于液浴法加热或冷却为电芯除水的真空隧道炉，包括真空仓1，真空仓1通过提供负压真空环境以将电芯10内部水分加热后形成的水蒸气抽离，电芯10装载在用于流拉的托盘7中，真空仓1内设置有用于摆放装载了托盘的夹具的料架13，料架13设置多个热量交换板8，热量交换板8通过管路与液体加热器83或液体制冷器84连接并通过加热或冷却的方式对放置在上方的电芯10进行除水；真空仓1内设置有将电芯10在真空仓1进料口11、料架13上的热量交换板8、真空仓1出料口12之间传输的搬运装置，搬运装置、料架13以及多个热量交换板8组成位于真空仓1内的仓储式定点除水机构，电芯10通过仓储式定点除水机构在真空仓1内完成定点定时长的加热或冷却。

真空仓1的进料口11和出料口12均设置有作为真空仓1与外部大气环境之间缓冲以保证真空仓1内气压稳定的过渡仓4，过渡仓4在真空仓1侧和外部大气环境侧分别设置有通过平移开启或关闭的插板阀。进料口11过渡仓4外部大气环境侧的插板阀为第一插板阀51，进料口11过渡仓4真空仓1侧的插板阀为第二插板阀52，出料口12过渡仓4真空仓1侧的插板阀为第三插板阀53，出料口12过渡仓4外部大气环境侧的插板阀为第四插板阀54。

真空仓1的进料口11、出料口12外侧分别设置有上料工位2和下料工位21，真空仓1外侧的上料工位2和下料工位21之间设置有用于夹具6流转的夹具6回流运输线3，夹具6在上料工位2通过一个三轴机械手22装载托盘7并在下料工位21通过另一个三轴机械手22卸下托盘7，夹具6在真空仓1内通过搬运装置移动，上料工位2通过一直线气缸将夹具6推入进料口11过渡仓4的，下料工位21通过另一个直线气缸将出料口12过渡仓4内的夹具6拉出。

夹具6设置有底部镂空的用于放置托盘7的通槽61，托盘7外壁设置有挡块62，通槽61内壁设置有在搬运夹具6以及托盘7时与定位块71相接触以托举托盘7的定位块71，在电芯10除水过程中，夹具6架设在料架13上并悬置在一热量交换板8上方且不与该热量交换板8接触，热量交换板8与托盘7底部接触。

将托盘7以及夹具6放置在热量交换板8上时，通过底部镂空的通槽61会使托盘7底部与热量交换板8接触，夹具6在重力的作用下与托盘7分离并在料架13的托举下悬浮，使得夹具6减少与托盘7的接触，同时保证夹具6悬空不与热量交换板8接触，加热或冷却时热量交换板8只会给托盘7以及托盘7上的电芯10加热或冷却，夹具6不会被直接接触加热，避免热量损失。

料架13上垂直设置有多层除水仓，每层除水仓均并排设置多个热量交换板8，搬运装置包括垂直上料组件91、多个横向搬运组件96和垂直下料组件92，多个横向搬运组件96分别设置在相应一层除水仓内，垂直上料组件91、垂直下料组件92分别设置在料架13的进料口11侧、出料口12侧；进料口11处的夹具6通过垂直上料组件91提升至料架13其中一层除水仓所在高度并由该层的横向搬运组件96接驳搬运至该层除水仓的其中一个热量交换板8处以完成定点搬运，除水完成后的夹具6通过横向搬运组件96搬运至垂直下料组件92处并由垂直下料组件92接驳搬运至下料口处。

采用仓储式定点除水机构将装载了六个托盘7的夹具6搬运到一个热量交换板8上(定点)，在该热量交换板8上电芯10需要到达固定的加热或冷却时间(定时长)后再搬运，在固定地方直接接触加热，有效的提高热传递的效率，从而减少加热时长，而且降低能耗，这区别于传统隧道炉中电芯10需要持续不停的传输，使得热量不能及时补充从而降低热量传递的效率，导致加热时间过长有的弊端。

料架13设置五层除水仓，每层除水仓内并排设置八个热量交换板8，通过搬运装置实现自动化摆放物料，实现自动上下料、自动摆料的仓储式流拉作业，满足先进先出原则，同时可以有效的降低真空仓1的占地面积。每一层除水仓的前四个热量交换板8用于加热、后四个热量交换板8用于加热冷却，或每一层除水仓用于加热的热量交换板8和用于冷却的热量交换板8依次交错设置。

横向搬运组件96包括移动座97、用于托举夹具6的托板99、沿料架13铺设的导轨和齿条15，托板99可升降的设置在移动座97上，移动座97上设置有通过横向丝杆或齿轮与齿条15带动移动座97沿导轨移动的横向移动电机98，横向丝杆、齿轮与齿条这两种传动方式为了是使移动座可以精确移动，本实施例的附图采用齿轮与齿条15进行说明；当采用横向丝杆时，横向移动电机98直接驱动横向丝杆上的丝杆螺母套转动，以带动移动座移动，当然横向移动电机98可以设置在料架上驱动横向丝杆转动，移动座与丝杆螺母套连接，从而带动移动座移动；移动座97上设置有通过升降丝杆带动托板99升降的升降电机991。

垂直上料组件91、垂直下料组件92均包括立柱93、垂直丝杆、驱动电机95以及与夹具6协作的顶板94，两个立柱93对称设置在料架13外侧，驱动电机95通过沿立柱93设置的垂直丝杆带动顶板94沿立柱93上下移动。

夹具6在上料工位2往进料口11过渡仓4及真空仓1的进料方向与夹具6的长度方向相垂直。

多个热量交换板8之间通过管路串联或并联且形成供液体循环的回路，多个热量交换板8与液体加热器83或液体制冷器84之间设置有液泵82以及流体控制阀81。申请人在2019.12.27申请的申请号为CN201922392299.0的一种采用液浴法加热的锂电池除水高真空隧道炉中有公开如果在真空环境下对电芯10通过液浴法对电芯10进行加热和冷却，本发明中的热量交换板8与该申请的交换器层板相类似，以实现液浴法加对电芯10的加热和冷却。液体加热器83给液体加热、液体制冷器84给液体制冷并通过液泵82进行液体的循环，完成在高真空条件的加热与冷却。在同一真空环境中，电芯加热后内部的水分蒸发并被抽离，通过冷却使得电芯的温度降低，防止回潮。

热量交换板8通过液浴法对真空仓1内的托盘7以及电芯10直接接触加热或冷却，能够实现在同一高真空条件下对电芯10进行加热和冷却，这是传统隧道炉所不具备的，传统隧道炉是不加热或者用热风式或辐射加热，热效率低下。

真空仓1、过渡仓4通过管路与相应的真空系统控制阀、真空泵14连接，实现真空与泄压的切换。

本发明的工作过程为：装载了电芯10的托盘7，从输送带上输送到上料工位2，上料工位2的三轴机械机械手将托盘7搬运至夹具6上，第二插板阀52关闭，进料口11过渡仓4泄压至与外界大气压相等，第一插板阀51打开，放满六个托盘7的夹具6在直线气缸的推动下进入进料口11过渡仓4，第一插板阀51关闭后对，进料口11过渡仓4抽真空至与真空仓1气压基本相同的时候，第二插板阀52打开，夹具6在另一直线气缸的推动下进入到真空仓1进料口11的垂直上料组件91处，第二插板阀52关闭。垂直上料组件91将夹具6提起，搬运至其中一层除水仓所在高度，再由该层横向搬运组件96接驳搬运到该层的一个用于加热的热量交换板8上，待加热完成后搬运至该层用于冷却的热量交换板8，待冷却完成后该层横向搬运组件96和垂直下料组件92将夹具6搬运至出料口12，出料口12过渡仓4抽真空，第三插板阀53开启，夹具6在直线气缸的推动下进入到出料过渡仓4，第三插板阀53关闭，出料口12过渡仓4泄压，第四插板阀54开启，夹具6在直线气缸的推动下到达下料工位21，第四插板阀54关闭，下料工位21的三轴机械手22将托盘7从夹具6上卸下至输送带，完成下料，空的夹具6通过夹具6回流运输线3回流至上料工位2。其中夹具6回流运输线3呈“匚”字型，为了方便夹具6的回流同时减少占地面积，在夹具6回流运输线3的垂直节点设置将夹具6水平旋转90度的转盘31。

本发明结构合理、设计新颖、实用性强，采用仓储式定点除水机构在真空仓1内对电芯10进行定点定时长的加热或冷却以除去电芯10内的水分；在真空环境下通过液浴法直接对电芯10接触加热或冷却，降低能耗，电芯10加热或冷却均匀，可以有效防止电芯10回潮，电芯10除水的时间短、一致性高，料架13设置五层除水仓，每层除水仓内并排设置八个热量交换板8，通过搬运装置实现自动化摆放物料，实现自动上下料、自动摆料的仓储式流拉作业，减少占地面积。

以上并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质，对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。