CN108856294B - 加热辊轮及采用该加热辊轮的对辊轧机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种加热辊轮及采用该加热辊轮的对辊轧机以改善加热辊轮加热后温度均匀度及被压扎后的材料厚度均匀度，所述加热辊轮包括加热体、套设于所述加热体***的导热体及套设于所述导热体***的辊体，所述辊体包括朝向所述导热体的内表面及与所述内表面相对设置的外表面，所述外表面包括用于滚压的滚压面及设置于所述滚压面两端的的延伸面，所述导热体包括朝向所述内表面的传热面，所述内表面与所述传热面之间界定形成第一传热区域及位于所述第一传热区域两端的第二传热区域，所述第一传热区域在所述辊体上的正投影位于所述滚压面的范围内，且所述第一传热区域的传热系数小于所述第二区域的传热系数以均衡所述辊体的温度。
Description
技术领域
本发明涉及电池制造技术领域，具体的，涉及一种加热辊轮及采用该加热辊轮的对辊轧机。
背景技术
在软包动力电池的制造生产过程中，需要通过对辊轧机对极片材料或金属锂进行压实以提高单位面积的能量密度、密度的均匀性和厚度的均匀性。现市面上的对辊轧机分为不加热的冷轧对辊机和加热的对辊扎机两种类型。然而随着动力电池技术中材料应用的不断突破，冷加热的方式已满足不了新型材料的轧制特性及其能量密度的要求，而通过加热轧制可以实现提高极片材料单位面积的能量密度的目的。
以加热方式的不同，加热对辊可分为油循环加热对辊、电磁加热对辊及电加热对辊三种。其中，油加热是目前比较普遍的一种方式，但由于适合使用的高温油的安全闪点约在200℃左右会造成对辊的温度受限制，此种加热方式一般最高温度在150℃，同时油的污染也是此方式的最大弊病；电磁加热是比较新的一个概念技术，但由于没有解决温度的均匀性(市场上温差大于20℃以上)导致被加热的对辊热变形大，从而造成密度的均匀性和厚度的均匀性差(市面上都在0.01mm以上)，达不到软包动力电池中主要性能指标；电加热和电磁加热有同样的问题缺陷。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种能改善加热后温度均匀度及被压扎后的材料厚度均匀度的加热辊轮及采用该加热辊轮的对辊轧机。
本发明的技术方案如下：
一种加热辊轮，包括加热体、套设于所述加热体***的导热体及套设于所述导热体***的辊体，所述辊体包括朝向所述导热体的内表面及与所述内表面相对设置的外表面，所述外表面包括用于滚压的滚压面及设置于所述滚压面两端的的延伸面，所述导热体包括朝向所述内表面的传热面，所述内表面与所述传热面之间界定形成第一传热区域及位于所述第一传热区域两端的第二传热区域，所述第一传热区域在所述辊体上的正投影位于所述滚压面的范围内，且所述第一传热区域的传热系数小于所述第二区域的传热系数以均衡所述辊体的温度。
优选的，所述第一传热区域为所述内表面与所述传热面围合形成的一传热空间。
优选的，所述传热面包括凹陷形成的第一表面及设置于所述第一表面两端的第二表面，所述第一表面与所述内表面围合形成所述传热空间，所述第二表面与所述内表面接触以形成所述第二传热区域。
优选的，所述内表面和所述第二表面为圆柱形表面，且所述第二表面和所述内表面上形成有相互咬合的螺纹，组配时，所述辊体和所述导热体通过螺纹连接。
优选的，所述延伸面包括自所述滚压面向所述内表面方向弯折延伸的第一延伸面及自所述第一延伸面弯折延伸的第二延伸面，所述第二表面包括形成有螺纹的螺纹区，所述第二延伸面和所述滚压面在所述导热体上的正投影均至少部分落在所述螺纹区的范围内。
本发明还提供一种对辊轧机，所述对辊轧机包括支架结构及对辊装置，所述对辊装置包括两个上述中任一项所述的加热辊轮，两个所述加热辊轮分别转动连接于所述支架结构上，且二者之间形成一辊压通道，两个所述加热辊轮同步逆向转动以带动被轧材料穿过所述辊压通道。
优选的，所述对辊轧机还包括加热控制装置，所述加热控制装置包括两个温度传感器组及分别与两个所述温度传感器组和两个所述加热辊轮中加热体连接的控制器，每一所述温度传感器组包括测量所述加热辊轮中滚压面的温度的第一传感器及测量所述加热辊轮中延伸面远离所述滚压面一端的温度的第二传感器，所述控制器根据每一所述温度传感器组的检测温度控制所述加热体加热，以均衡所述加热辊轮中辊体的温度。
优选的，所述对辊轧机还包括间隙调整组件，每一所述加热辊轮的两端分别套设有一所述间隙调整组件，且所述间隙调整组件分别固设于所述支架结构的两相对侧面上，所述间隙调整组件通过消除所述支架结构与所述加热辊轮之间因所述加热辊轮热胀冷缩产生的间隙以防止所述加热辊轮在压轧过程中跳动。
优选的，每一所述间隙调整组件包括套设于所述加热辊轮一端的安装板、自所述安装板的两相对端延伸出的滑动块、固设于所述支架结构上并与所述滑动块一一对应设置的固定块以及弹性支撑所述滑动块的弹性组件，当所述支架结构与所述加热辊轮之间产生的间隙时，所述弹性组件驱动所述滑动块以带动所述加热辊轮运动至与所述支架结构抵接。
优选的，所述弹性组件包括弹性元件及穿过所述滑动块和所述弹性元件并锁在所述固定块上的螺栓，所述弹性元件的两端分别支撑于所述滑动块和所述螺栓上，通过旋转所述螺栓可改变所述弹性元件的压缩比。
本发明的加热辊轮及采用该加热辊轮的对辊轧机的有益效果在于：
一、通过所述内表面与所述传热面之间界定形成第一传热区域及位于所述第一传热区域两端的第二传热区域，所述第一传热区域在所述辊体上的正投影位于所述滚压面的范围内，且所述第一传热区域的传热系数小于所述第二区域的传热系数以均衡所述辊体的温度，可以避免热量在所述辊体的中间部分累计，从而造成因局部温度过高导致的所述辊体的全跳动范围过大，进而导致被压扎后材料的厚度均匀度不合格。
二、通过在所述内表面和所述第二表面上形成有相互咬合的螺纹，不仅可以避免因热胀冷缩造成的所述内表面和所述第二表面分离，而且有利于提高传热效率和热传递的均匀性，也便于所述辊体和所述导热体的连接。
三、通过所述第一传感器和所述第二传感器分别测量所述加热辊轮加热后所述滚压面的实际温度及所述加热辊轮作用在龙门架的温度，并通过所述控制器根据每一所述温度传感器组的检测温度控制所述加热体加热，可以使得所述辊体加热后温度均匀度不大于2℃，从而保证所述辊体被加热后的全跳动不大于2微米。
四、通过所述弹性组件弹性支撑所述滑动块，且当所述支架结构与所述加热辊轮之间产生的间隙时，所述弹性组件驱动所述滑动块以带动所述加热辊轮运动至与所述支架结构抵接，以消除所述加热辊轮与所述支架结构之间因所述加热辊轮热胀冷缩产生的间隙，从而可以防止所述加热辊轮在压轧过程中跳动，进而可以保证被轧材料经过所述辊压通道后的厚度均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明提供的对辊轧机的立体图；
图2是图1所示对辊轧机另一角度的立体图；
图3是图1所示对辊轧机的部分结构示意图；
图4是图1所示对辊轧机中加热辊轮的剖视图；
图5是图4所示加热辊轮中辊体的结构示意图；
图6是图4所示加热辊轮中导热体的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请结合参阅图1和图2，所述对辊轧机100包括支架结构1、驱动装置(图未示)、传动装置5及对辊装置7，所述对辊装置7包括两个加热辊轮71，两个所述加热辊轮71分别转动连接于所述支架结构1上，且二者之间形成一辊压通道7A，所述驱动装置3通过所述传动装置5驱动两个所述加热辊轮71同步逆向转动以带动被轧材料穿过所述辊压通道7A。在本实施例中，被轧材料可以是极片材料，也可以是金属锂，还可以是其他类型的板材。
所述支架结构1包括底座11及设于所述底座11上的支架13。每一所述加热辊轮71的两端分别与所述支架13转动连接。在本实施例中，所述底座11为箱体结构，所述箱体结构上设有通风散热结构，所述驱动装置设于所述底座11内，所述支架13为两个间隔设置的龙门架，每一所述加热辊轮71的两端分别与两个龙门架转动连接。
请结合参阅图1至图3，所述驱动装置包括电机。所述传动装置5包括受所述电机驱动的第一齿轮51及两个分别固设于两个所述加热辊轮71上并相互齿合的第二齿轮53，所述第一齿轮51和靠近所述底座11的所述第二齿轮53齿合。
请结合参阅图3和图4，所述加热辊轮71包括加热体73、套设于所述加热体73***的导热体75及套设于所述导热体75***的辊体77。在本实施例中，所述加热辊轮71还包括分别与所述加热体73、所述导热体75和所述辊体77固定连接的固定座79，所述固定座79位于所述加热辊轮71远离所述第二齿轮53的一端，所述加热体73为通用标准件的发热棒。
请结合参阅图4和图5，所述辊体77包括朝向所述导热体75的内表面771及与所述内表面771相对设置的外表面773。
所述外表面773包括用于滚压的滚压面775及设置于所述滚压面775两端的的延伸面777。所述滚压面775为圆柱形表面。
请参阅图4和图6，所述导热体75包括朝向所述内表面771的传热面751。所述内表面771与所述传热面751之间界定形成第一传热区域及位于所述第一传热区域两端的第二传热区域，所述第一传热区域在所述辊体77上的正投影位于所述滚压面775的范围内，且所述第一传热区域的传热系数小于所述第二区域的传热系数以均衡所述辊体77的温度。由于所述加热辊轮71固定在两个龙门架中间，龙门架是金属体，其具有良好的导热性，当所述加热辊轮71加热时，所述加热辊轮71的两端的热量会因龙门架使得其热能流失的比所述加热辊轮71中间快，从而导致所述加热辊轮71中间的温度比两端高，同时，因所述加热辊轮71的温度不均匀，会造成所述加热辊轮71的变形，因此，通过所述内表面771与所述传热面751之间界定形成第一传热区域及位于所述第一传热区域两端的第二传热区域，所述第一传热区域在所述辊体77上的正投影位于所述滚压面775的范围内，且所述第一传热区域的传热系数小于所述第二区域的传热系数以均衡所述辊体77的温度，可以避免热量在所述辊体77的中间部分累计，从而造成因局部温度过高导致的所述辊体77的全跳动范围过大，进而导致被压扎后材料的厚度均匀度不合格。
所述传热面751包括凹陷形成的第一表面753及设置于所述第一表面753两端的第二表面755。
所述第一表面753与所述内表面771围合形成一传热空间71A，所述传热空间71A为所述第一传热区域。在其他实施例中，也可以是所述内表面771包括凹陷形成的一表面与所述传热面751围合形成所述传热空间71A。
所述第二表面755与所述内表面771接触以形成所述第二传热区域。
所述内表面771和所述第二表面755为圆柱形表面，且所述内表面771和所述第二表面755上形成有相互咬合的螺纹，组配时，所述辊体77和所述导热体75通过螺纹连接。同时，通过在所述内表面771和所述第二表面755上形成有相互咬合的螺纹，不仅可以避免因热胀冷缩造成的所述内表面771和所述第二表面755分离，而且有利于提高传热效率和热传递的均匀性，也便于所述辊体77和所述导热体75的连接。
请结合参阅图4-图6，所述延伸面777包括自所述滚压面775向所述内表面771方向弯折延伸的第一延伸面778及自所述第一延伸面778弯折延伸的第二延伸面779。所述第二表面755包括形成有螺纹的螺纹区757，所述第二延伸面779和所述滚压面775在所述导热体75上的正投影均至少部分落在所述螺纹区757的范围内。在本实施例中，所述螺纹区757位于所述第二表面755靠近所述第一表面753的一端。
请结合参阅图2、图3及图4，在本实施例中，为了进一步改善所述辊体77加热后的温度均匀度，所述对辊轧机100还包括加热控制装置。所述加热控制装置包括两个温度传感器组及分别与两个所述温度传感器组和两个所述加热辊轮71中加热体73连接的控制器(图未示)，每一所述温度传感器组包括测量所述加热辊轮71中滚压面775的温度的第一传感器81及测量所述加热辊轮71中延伸面777远离所述滚压面775一端的温度的第二传感器83，所述控制器根据每一所述温度传感器组的检测温度控制所述加热体73加热，以均衡所述加热辊轮71中辊体77的温度。在本实施例中，所述第一传感器81固设于所述支架13上，所述辊体77连接所述内表面771和所述外表面773的端面上设有安装孔774，所述第二传感器83穿过所述固定座79并***所述安装孔774。在本实施例中，所述控制器为可编程逻辑控制器。通过所述第一传感器81和所述第二传感器83分别测量所述加热辊轮71加热后所述滚压面775的实际温度(即：设备提供的压扎温度)及所述加热辊轮71作用在龙门架的温度，并通过所述控制器根据每一所述温度传感器组的检测温度控制所述加热体73加热，可以进一步均衡所述辊体77加热后的温度和改善所述辊体77加热后的全跳动。例如，在所述辊体77加热至250℃后，其温度均匀度不大于2℃，且全跳动不大于2微米。
请结合参阅图1、图2及图3，在本实施例中，为了防止所述加热辊轮71与两个龙门架连接处因所述加热辊轮71热胀冷缩产生间隙，从而导致所述加热辊轮71在压轧过程中跳动(所述加热辊轮71在压轧过程中跳动会影响被轧材料经过所述辊压通道7A后的厚度均匀性)，所述对辊轧机100还包括间隙调整组件9。每一所述加热辊轮71的两端分别套设有一所述间隙调整组件9，且所述间隙调整组件9分别固设于所述支架结构1的两相对侧面上，所述间隙调整组件9通过消除所述支架结构1的所述支架13与所述加热辊轮71之间因所述加热辊轮7热胀冷缩产生的间隙以防止所述加热辊轮71在压轧过程中跳动。在本实施例中，所述间隙调整组件9的数量为四个。
所述间隙调整组件9包括套设于所述加热辊轮71的一端的安装板91、自所述安装板91的两相对端延伸出的滑动块93、固设于所述支架13上并与所述滑动块93一一对应设置的固定块95以及弹性支撑所述滑动块93的弹性组件。
所述弹性组件包括弹性元件97及穿过所述滑动块93和所述弹性元件97并锁在所述固定块95上的螺栓99，所述弹性元件97的两端分别支撑于所述滑动块93和所述螺栓99上。通过旋转所述螺栓99可改变所述弹性元件97的压缩比以增强所述弹性组件对所述滑动块93的弹性支撑力。在本实施例中，所述弹性元件97为弹簧。
当所述支架结构1与所述加热辊轮71之间产生的间隙时，所述弹性组件驱动所述滑动块93以带动所述加热辊轮71运动至与所述支架13抵接。
具体的，当靠近所述底座11的所述加热辊轮71与所述支架13产生间隙时，相应设置的所述弹性组件驱动所述滑动块93以带动所述加热辊轮71沿远离所述底座11的方向运动至与所述支架13抵接；当远离所述底座11的所述加热辊轮71与所述支架结构1产生间隙时，相应设置的所述弹性组件驱动所述滑动块93以带动所述加热辊轮71沿靠近所述底座11的方向运动至与所述支架13抵接。在所述加热控制装置进一步均衡所述辊体77加热后的温度和改善所述辊体77加热后的全跳动的情况下，通过所述间隙调整组件9防止所述加热辊轮71在压轧过程中跳动，可以保证被压扎后的材料厚度的均匀度不大于1.5微米。
本发明提供的的加热辊轮及采用该加热辊轮的对辊轧机的具有以下有益效果：
一、通过所述内表面771与所述传热面751之间界定形成第一传热区域及位于所述第一传热区域两端的第二传热区域，所述第一传热区域在所述辊体77上的正投影位于所述滚压面775的范围内，且所述第一传热区域的传热系数小于所述第二区域的传热系数以均衡所述辊体77的温度，可以避免热量在所述辊体77的中间部分累计，从而造成因局部温度过高导致的所述辊体77的全跳动范围过大，进而导致被压扎后材料的厚度均匀度不合格。
二、通过在所述内表面771和所述第二表面755上形成有相互咬合的螺纹，不仅可以避免因热胀冷缩造成的所述内表面771和所述第二表面755分离，而且有利于提高传热效率和热传递的均匀性，也便于所述辊体77和所述导热体75的连接。
三、通过所述第一传感器81和所述第二传感器83分别测量所述加热辊轮71加热后所述滚压面775的实际温度及所述加热辊轮71作用在龙门架的温度，并通过所述控制器根据每一所述温度传感器组的检测温度控制所述加热体73加热，可以使得所述辊体77加热后温度均匀度不大于2℃，从而保证所述辊体77被加热后的全跳动不大于2微米。
四、通过所述弹性组件弹性支撑所述滑动块93，且当所述支架结构1与所述加热辊轮71之间产生的间隙时，所述弹性组件驱动所述滑动块93以带动所述加热辊轮71运动至与所述支架结构1抵接，以消除所述加热辊轮71与所述支架结构1之间因所述加热辊轮71热胀冷缩产生的间隙，从而可以防止所述加热辊轮71在压轧过程中跳动，进而可以保证被轧材料经过所述辊压通道7A后的厚度均匀性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种加热辊轮，其特征在于，包括加热体、套设于所述加热体***的导热体及套设于所述导热体***的辊体，所述辊体包括朝向所述导热体的内表面及与所述内表面相对设置的外表面，所述外表面包括用于滚压的滚压面及设置于所述滚压面两端的的延伸面，所述延伸面包括自所述滚压面向所述内表面方向弯折延伸的第一延伸面及自所述第一延伸面弯折延伸的第二延伸面，所述导热体包括朝向所述内表面的传热面，所述传热面包括凹陷形成的第一表面及设置于第一表面两端的第二表面，所述第一表面与所述内表面围合形成传热空间，所述传热空间为第一传热区域，所述第二表面与所述内表面接触以形成第二传热区域，所述第二表面包括形成有螺纹的螺纹区，所述第二延伸面和所述滚压面在所述导热体上的正投影均至少部分落在所述螺纹区的范围内，所述第一传热区域在所述辊体上的正投影位于所述滚压面的范围内，且所述第一传热区域的传热系数小于所述第二传热区域的传热系数以均衡所述辊体的温度。
2.一种对辊轧机，其特征在于，包括支架结构及对辊装置，所述对辊装置包括两个如权利要求1中任一项所述的加热辊轮，两个所述加热辊轮分别转动连接于所述支架结构上，且二者之间形成一辊压通道，两个所述加热辊轮同步逆向转动以带动被轧材料穿过所述辊压通道。
3.根据权利要求2所述的对辊轧机，其特征在于，所述对辊轧机还包括加热控制装置，所述加热控制装置包括两个温度传感器组及分别与两个所述温度传感器组和两个所述加热辊轮中加热体连接的控制器，每一所述温度传感器组包括测量所述加热辊轮中滚压面的温度的第一传感器及测量所述加热辊轮中延伸面远离所述滚压面一端的温度的第二传感器，所述控制器根据每一所述温度传感器组的检测温度控制所述加热体加热，以均衡所述加热辊轮中辊体的温度。
4.根据权利要求2或3所述的对辊轧机，其特征在于，所述对辊轧机还包括间隙调整组件，每一所述加热辊轮的两端分别套设有一所述间隙调整组件，且所述间隙调整组件分别固设于所述支架结构的两相对侧面上，所述间隙调整组件通过消除所述支架结构与所述加热辊轮之间因所述加热辊轮热胀冷缩产生的间隙以防止所述加热辊轮在压轧过程中跳动。
5.根据权利要求4所述的对辊轧机，其特征在于，每一所述间隙调整组件包括套设于所述加热辊轮一端的安装板、自所述安装板的两相对端延伸出的滑动块、固设于所述支架结构上并与所述滑动块一一对应设置的固定块以及弹性支撑所述滑动块的弹性组件，当所述支架结构与所述加热辊轮之间产生的间隙时，所述弹性组件驱动所述滑动块以带动所述加热辊轮运动至与所述支架结构抵接。
6.根据权利要求5所述的对辊轧机，其特征在于，所述弹性组件包括弹性元件及穿过所述滑动块和所述弹性元件并锁在所述固定块上的螺栓，所述弹性元件的两端分别支撑于所述滑动块和所述螺栓上，通过旋转所述螺栓可改变所述弹性元件的压缩比。
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