Пристрій для батарейного формування свинцевих акумуляторів із примусовою керованою циркуляцією електроліту

Пристрій для батарейного формування свинцевих акумуляторів із примусовою керованою цир 3 54270 4 після формування в міжелектродному просторі та шу чергу, темпи саморозряду. у тканині сепараторів, за час подальшої консерваЩе одна негативна сторона послідовного з'єдції акумуляторів частково виходять з рідини, частнання акумуляторів по електроліту полягає у тому, ково розчинюються в ній. Ці процеси не підлягають що оскільки рівноважні потенціали в різних акумуконтролю, мають вірогідний характер. Якщо приляторах батареї неоднакові, то при контакті по мусово не видаляти бульбашки наприкінці формуструменю електроліта неминуче виникне зустрічна вання, то при відстої акумуляторів рівень електроЕРС, що помітно зменшить струмовіддачу. А пеліту, який залежить від їх кількості, у різних реривання струменя здійснюється тільки на ділянакумуляторах батареї у результаті природної деці загального теплообмінника. аерації буде неминуче різний. А різна кількість Ще одним поважним недоліком з'являється те, електроліту може призвести до перекосу технічних що порожнини акумуляторів прямо заповнюються параметрів при експлуатації. Для стабілізації рівня електролітом, без попередньої вакуумної обробки. бульбашки звичайно видаляють різними метоВідсутність такої підготовки погіршує умови просодами. чення сепараторів, провокує утворення великої Процес одночасного формування акумулятокількості бульбашок повітря, частина яких міцно рів у батареї, як правило, проводять так, що кожен захоплюється тканиною сепараторів. акумулятор фактично є ізольованим від усіх інших. Таким чином, використання в даному функціоНезважаючи на те, що електроліт у них був залинальному енерговузлі загального теплообмінника тий із загальної ємності та мав однакову початкову виглядає набагато менш ефективним, ніж очікувагустину, подальший контакт між акумуляторами лося. припиняється. Порціонний розподіл формувальноВ основу запропонованого рішення покладено го електроліту виключає подальше узгодження задачу прискорення процесу формування за рахухімічних реакцій в акумуляторах. Корекцію густини нок повного кондиціонування електроліту, прециі рівня, як правило, проводять наприкінці обробки. зійної корекції його рівня та прискорення і підвиАле для точної корекції потрібно мати відомості щення рівномірності просочення сепараторів. про фінальні параметри електроліту в кожному Поставлена задача вирішується тим, що в заакумуляторі (а вони неминуче розрізнюються), для явленому пристрої до кожного акумулятора додатого, щоб усереднити їх по всій батареї. Чи варто но автономний теплообмінник, устаткований двонаголошувати, що для цього необхідний або ретема зворотними запірними клапанами, впускний же льний і синхронний моніторинг усіх параметрів під клапан зв'язаний важільною системою з поплавчас формування, або повна заміна електроліту цевим вузлом, усі теплообмінники з'єднані з заганаприкінці. Перше вимагає створення автоматизольною буферною ємністю за паралельною схеваного електронного комплексу, а друге пов'язане мою, замкнений гідравлічний контур оснащено із серйозними додатковими працевитратами і завакуумним насосом, з'єднаним з буферною ємнісстосуванням складного технологічного устаткутю, і системою керованих клапанів для оперативвання. ного переключення потоків газів та рідин, а на виЗгадані проблеми, якими супроводжується виході контуру встановлено газоаналізатор. робництво акумуляторів, вирішувалися різноманіДля вирівнювання фізичних і хімічних параметними способами і даний проблемний розділ має трів при формуванні використано принцип примудосить велику бібліографію. сового масообміну. Перегрітий електроліт вивоВідомий пристрій для заливання та формудять з акумуляторів, охолоджують у зовнішніх вання акумуляторів по а.с. 1653030, МПК 01М2/36, локальних теплообмінниках і з'єднують усі потоки СРСР містить заливальну, мірну та накопичувальелектроліту в буферній ємності, де вирівнюється ну ємності і вакуумний насос, з'єднані герметично їхній склад і температура, і після цього повертають в одну замкнену гідравлічну систему, устатковану, в акумулятори по паралельній мережі трубопрокерованими з командного вузла, клапанами. Приводів. Охолодження здійснюється в автономних стрій оснащено також автоматичним заряднотеплообмінниках контактного типу з водяним охорозрядним вузлом. лодженням і турбулізацією потоку електроліту. Недоліком пристрою є відсутність можливості Накопичувальна ємність у даній конструкції вікорекції температурного режиму при формуванні діграє роль змішувача, у якому підтримуються виробів. стабільними основні параметри електроліту, і звідОдним з головних недоліків описаного прикіля кондиціонований електроліт постійно надхострою безсумнівно є послідовне гідравлічне з'єддить в акумулятори, заміщаючи перегрітий. Електнання акумуляторів у контурі циркуляції електроліроліт стає теплоносієм, який зв'язує акумулятори в ту. У результаті такого з'єднання в різних єдину систему з постійним обміном. Організована акумуляторах не тільки не вирівнюються основні у такий спосіб циркуляція електроліту сприяє стафізичні та хімічні параметри процесу розряду, але білізації й усередненню параметрів формування у навпроти, свідомо забезпечується їхній істотний всіх акумуляторах батареї. Саме циркуляція, тобто розкид. Охолоджений електроліт, що надходить у - постійне видалення зміненого агента з кожного перший акумулятор, не тільки нагрівається в ньоакумулятора і повернення кондиціонованого з заму, але й змінює свій хімічний склад, беручи гального накопичувача. участь в активному процесі. Східчасте перекиданПопереднє вакуумування порожнин акумуляня електроліту по всіх акумуляторах батареї неторів здійснюється за допомогою вакуумного наминуче збільшує перепад параметрів між ними, що соса, який створює розрідження перед подачею самим несприятливим чином позначається на екселектроліту в акумулятори. Ця процедура поліпплуатаційних якостях батареї, збільшуючи, у першує умови просочення електродних пластин і се 5 54270 6 параторів формувальним електролітом. Вакуумній цесу обробки, що включає попереднє вакуумуванобробці електроліт піддається ще раз наприкінці ня сухих порожнин акумуляторів і заливання елекформування. Відкачкою видаляються залишки троліту з наступною паузою для повного просогазових бульбашок з міжелектродного простору і чення електродних пластин і сепараторів, власне частково - розчинені й адсорбовані гази. Фінальна формування, фінальну деаерацію й остаточне деаерація розчину поліпшує експлуатаційні якості коректування рівня електроліту, робота пристрою батарей. протікає в різних режимах. Опишемо їх у рамках Прецизійна корекція рівня електроліту у всіх технологічної послідовності. акумуляторах забезпечується за рахунок роботи 1. Процес заливання електроліту здійснюється поплавцево-клапанного вузла, що працює за за наступною схемою. У вихідному положенні всі принципом зворотного зв'язку. клапани закрито. Спочатку відкривають клапани 15 Газоаналізатор дає можливість (по кількісному і 13, включають насос 4 і відкачують повітря з бускладу газової суміші) точно визначати всі стадії ферної ємності 6 і сухих порожнин акумуляторів 1. процесу формування. І, що особливо важливо, Розрідження не повинне перевищувати граничної, момент припинення обробки. величини, обумовленої механічною міцністю стінок За наявними у авторів відомостями запропоакумуляторів, і встановленої в конструкторській новані істотні відмінності, що характеризують суть документації на акумулятори конкретного типу. винаходу, не відомі в даному розділі техніки. Потім закривають клапани 13 і 15, відкривають Запропоноване технічне рішення може бути клапани 10 і 12 і за допомогою рідинного насоса 9 використане на підприємствах з виробництва акуперекачують необхідну кількість електроліту з жимуляторних батарей, зокрема - свинцевовильної ємності 7 у буферну ємність 6. Густину кислотних типів. заливального електроліту встановлюють у техноКритерій «промислове впровадження» підтвелогічній документації (для стартерних акумуляторрджується актуальністю способу і його практичною них батарей вона звичайно складає 1,24г/см3). прив'язкою до реальних виробничих технологій. Кількість електроліту визначають по датчику рівня Докладну схему заявленого пристрою приве22. Теплообмінники 24 забезпечено зворотними дено на Фіг.1. На Фіг.2 окремо зображено автоноклапанами 30 і 31 і це дає можливість використомний теплообмінник. Акумулятори 1, зібрано в вувати перепад тисків газу в ємностях 6 і 1 для батареї 2, встановлено на технологічний стіл 3 і перегонки електроліту при відключеному вакуумпідключено до замкненого гідравлічного контуру, ному насосі. Рівень заповнення електролітом пощо містить форвакуумний насос 4 із блоком охорожнин акумуляторів контролюється поплавцеволодження 5, буферну ємність 6, живильні ємності клапанним вузлом (28, 29). Після заповнення єм7 і 8, рідинний насос 9 і систему керованих клапаності 6 насос 9 відключають, закриваючи при цьонів (10-19), за допомогою яких здійснюється опему клапани 10 і 12. Потім необхідно відкрити кларативне керування потоками газів і рідин (послідопан 13 і провести заливання електроліту, вність і погодженість їх комутування використовуючи для цього сумарну силу від перерегламентована технологічною картою процесу паду рівнів електроліту, а також від перепаду тисобробки виробів). На виході гідравлічного контуру ків газу в судинах 6 та 1. Після заповнення всіх встановлено газоаналізатор 20. Буферна ємність 6 акумуляторів починається стадія просочення, тризабезпечена штуцером 21 для відкачки газів, датвалість якої, у залежності від типу акумуляторів, чиком рівня 22 і внутрішнім теплообмінником 23. встановлюється в технологічній документації. Кожен акумулятор оснащено зовнішнім автоном2. Далі іде стадія прискореного формування ним теплообмінником 24 контактного типу з водяакумуляторів. При формуванні спостерігається ним охолодженням, з'єднаним з буферною ємнісзростання температури, посилення темпу газоуттю 6 гідравлічного контуру і магістраллю ворення і дрейф концентрації активних речовин водопостачання 25. Кожен автономний теплооброзчину. Конструкція заявленого пристрою дає мінник являє собою складнопрофільну трубку 26, можливість для збудження циркуляції електроліту охоплену кожухом 27 для циркуляції води. Клапо гідравлічному контуру використовувати надлипанна система теплообмінника складається з клашковий тиск киснево-водневої газової суміші, яка є пана 28, зв'язаного важільною передачею з поплапобічним продуктом реакцій формування. Газ, що вцевим рівнеміром 29 (поплавцево-клапанний виділяється від розкладання води, підвищує тиск вузол) і зворотних клапанів 30 і 31. У нижній часгазового середовища в кожнім акумуляторі, тому тині трубки теплообмінника є переривач струменя що випускний клапан 19 закритий, а вхідний отвір 32. Пристрій оснащено автоматизованим зарядноавтономного теплообмінника 24 розташовано нирозрядним вузлом 33. Розподіл клапанів по вузлах жче рівня електроліту. Тому газ видавлює рідину гідравлічного контуру виконано наступним чином: через трубку 26 теплообмінника 24 (де вона охо10 - клапан живильної ємності 7; 11 - клапан живилоджується) по трубопроводу в буферну ємність 6. льної ємності 8; 12 - клапан між насосом 9 і буфеТут відбувається змішування електроліту з усіх ром 6; 13 і 14 - клапани між буферною ємністю 6 і оброблюваних акумуляторів. У результаті змішутеплообмінниками 24; 15 - клапан вакуумного навання встановлюється загальна температура і соса 4; 16 - клапан газоаналізатора 20; 17 - клапан густина для всієї маси рідини. Якщо температура теплообмінника 23; 18 - клапан блоку охолодженстає вище нормативної (внаслідок температурних ня 5; 19 - випускний клапан системи теплообмінпульсацій), то включають резервний внутрішній ників 24. теплообмінник 23. Зниження температури електЗапропонований пристрій функціонує в такий роліту в трубці 26 теплообмінника 24 прискорюспосіб. Унаслідок багатостадійности самого проється за рахунок турбулізації прикордонного шару 7 54270 8 його потоку при контакті зі стінками, що мають пеливки акумуляторів цією сумішшю необхідно приремінну кривизну. Можливий електричний контакт пинити відкачку, перекривши клапан 15, та відкриз устаткуванням по струменях електроліту руйнути клапани 16 і 13. Завдяки роботі зворотних клається бульбашковим методом завдяки переривапанів 30 і 31 в акумуляторах зберігається чам струменя 32, розміщеним у нижній частині досягнутий рівень розрідження газового середоавтономних теплообмінників 24. Це запобігає вивища, що дозволяє довести рівень електроліту до никненню струмів витоку. Коли рівень електроліту максимального значення і блокувати його подав акумуляторі при інтенсивному газовиділенні опульше переливання за допомогою поплавцевого скається нижче вхідного отвору трубки автономноклапана 28. го теплообмінника, відбувається скидання тиску у 5. Закінчення процесу формування визначаверхній порожнині акумулятора, унаслідок чого ють за допомогою газоаналізатора 20 по співвідрівень відновлюється за рахунок припливу охолоношенню водню і кисню в газовій суміші, що викидженого електроліту з буферної ємності 6. У такий дається в атмосферу. По команді від приладу 20 спосіб перегрітий електроліт порціями витісняєтьвідбувається відключення оброблюваних виробів ся в буфер і порціями ж повертається охолоджена від джерел електроенергії (зарядно-розрядного рідина. Відбувається самостабілізація параметрів вузла 33). Ця процедура важлива в плані запобіза рахунок зворотного зв'язку, що є наслідком взагання перезаряду батарей, що може відбутися ємозумовленості всіх процесів формування. Так, внаслідок різної якості пасти і по ряду інших прифлуктуація температури може дати пульсацію убік чин. перегріву, що стимулює газоутворення. У зв'язку з Після проведення всіх етапів обробки, перед цим росте тиск, підсилюється відтік рідини в бувідключенням батарей від системи необхідно зафер, рівень рідини спадає, тиск зменшується й у крити клапан 13. Клапан 14 служить для випуску порожнину починає надходити холодний електроелектроліту із системи шляхом вакуумування з літ, що знижує температуру. Так відбувається темнаступним видаленням його через клапан 19. Цю пературна автокорекція. операцію проводять у період тривалого простою 3. Деаерацію електроліту проводять шляхом устаткування. вакуумування простору буферної ємності 6. Для Для повного видалення електроліту з буферцього закривають усі клапани, крім клапанів 15 і 14 ної ємності 6 досить відкрити клапани 13, 16 і і включають вакуумний насос 4. Розрідження, 11, 10. створене ним у буферній ємності 6, пошириться і Теплообмінник 23 включають, відкриваючи на верхні порожнини акумуляторів, що приведе до клапани 17 і 18, тільки при необхідності додатковозниження рівня в них і виходу залишкових газів. го охолодження електроліту. 4. Доливка електроліту до нормативного рівня Пристрій, що заявляється, дає можливість з проводиться з задовільною точністю завдяки ровеликою точністю вирівнювати густину, темпеработі поплавцево-клапанного вузла (28, 29). Технотуру і рівень електроліту у всіх акумуляторах балогія заливання може бути формалізована (розпитареї. Цей ефект досягається за рахунок паралесана по командах) у такий спосіб. Не відключаючи льного з'єднання автономних теплообмінників і вакуумний насос, відкривають клапани 11 і 12 та примусової керованої циркуляції електроліту по включають рідинний насос 9. При цьому в буфергідравлічному контуру для проведення повного ну ємність 6 подається свіжий електроліт робочої його кондиціонування. густини з живильної ємності 8. Робоча густина Використання пристрою для батарейного фоелектроліту встановлюється в технологічній докурмування акумуляторів дає також можливість істоментації (для стартерних акумуляторних батарей тно прискорити обробку виробів при їхньому потовона звичайно складає 1,28г/см3). Після наповненковому виробництві й гарантує максимальну ня ємності 6 по сигналу від датчика рівня 22 відквихідну ідентичність технічних характеристик акулючають насос 9 і закривають клапани 11 і 12. муляторів, що сприяє виробництву батарей із стаСтарий і новий електроліти змішуються. Для дозабільно високими експлуатаційними якостями. 9 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 54270 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601