CN1171259C - 用于以电解液真空浸渍电解电容器的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于以电解液真空浸渍电解电容器的装置和方法，其特征在于：一可转动的动态平衡托盘5设置有多个用于分别容纳电解电容器21的凹座5a5；一容器6容纳着电解液22，托盘5和容器6容纳在密封壳体4内；设置一个抽真空装置，以将密封壳体4抽成真空；设置一第一驱动装置，以使容器6沿垂直方向在托盘浸入容器内的电解液的第一位置和电解液与托盘分离的第二位置之间移动；设置一个第二驱动装置，以当容器6位于第二位置上时，使所述托盘5转动。

Description

用于以电解液真空浸渍电 解电容器的装置和方法

本发明涉及一种用于以电解液通过抽真空操作浸渍电解电容器的装置和方法，其中设置于托盘上的多个电解电容器在真空的密封壳体内用电解液浸渍，同时，将托盘浸入装在容器内的电解液中，而且容器可相对托盘垂直移动。当电容器用电解液浸渍之后，电解液容器远离电解电容器的托盘，然后，托盘转动，以在离心力的作用下将附着在电解电容器表面上的多余电解液除去。该装置和方法尤其适用于小批量大尺寸电解电容器的低速生产。

众所周知，全世界每个月要生产很多电解电容器，确切地说，是每个月生产6500百万个电解电容器，这样多的不同种类的电子元件以静态容量、尺寸和形状分类。作为电解电容器的生产过程之一，电解电容器通过抽真空操作用电解液浸渍，这样的装置和方法已被实际应用。

如果通过抽真空操作来大批量生产小尺寸的电解电容器，那么电解电容器可通过夹具或类似物将其导线固定在一条线上，而后输送其进入密封的壳体内，而后密封壳体被抽成真空以将电解电容器内的空气排出。同时，电解液被送入密封壳体内以使电解液能够浸入电容器。随后，附着在电解电容器外表面上的多余电解液通过负压或类似的方法被除去。这样的操作是可被自动、有效地执行。

然而，取代上述小尺寸电解电容器的大批量生产，代之以大尺寸电解电容器的小批量生产，如具有10mm或更大外径的电解电容器，由于将传统的大批量生产***用于小批量生产成本很高，因此不需要上述传统的大批量生产***。

事实上，到目前为止还没有这样一种装置能够通过用电解液浸渍而实现大尺寸大容量电解电容器的低成本生产，同时在小批量浸渍在电解液中的电容器之导线上没有附着多余的电解液。

对于大尺寸的电解电容器而言，当其浸渍在电解液中时，有太多多余的电解液附着在电容器的外表面上。实际上，通过传统的吸出法很难将附着于电容器外表面上的多余电解液完全除去。因此，就希望提出一种能够实现用电解液真空—浸渍电容器的方法和装置，而且该方法和装置可低成本、小批量的生产电容器。

本发明克服了现有技术的缺点。因此，本发明的主要目的是提供一种结构和操作都很优良的装置和方法，而且该装置和方法适合于用电解液浸渍小批量的大尺寸电解电容器。

本发明的另一个目的是提供一种具有多个凹座的托盘，这些凹座分别用于容纳多个要被电解液浸渍的电容器。

本发明的又一个目的是提供一种用于容纳电解液的容器，该容器可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置上，托盘浸入电解液，在第二位置上，电解液与托盘分离。

本发明的再一个目的是提供一种密封壳体，该壳体用于容纳托盘和容器并被抽成真空，以使托盘上的电容器能够浸渍在容器内的电解液内。

本发明的另一个目的是提供一种包括一第一电动马达的第一驱动装置，该电动马达可被转动，以使容器在第一位置和第二位置之间移动。

本发明的又一个目的是提供一种传感器装置，该传感器随容器的垂直移动而动作，以检测容器的第一位置和第二位置。

本发明的再一个目的是提供一种包括一第二电动马达的第二驱动装置，当容器处于第二位置上时，该第二马达可被驱动，以使托盘转动，从而通过离心力将多余的电解液从被电解液浸渍的电容器上除去。

本发明的另一个目的是提供一种随托盘之转动而动作的计数器，从而当托盘转动预定的圈数时，计算出托盘的转数并使第二马达停止转动。

总之，根据本发明的装置大体包括：一个可转动的动态平衡托盘，该托盘上设置有多个凹座，这些凹座分别用于容纳多个电解电容器；一个用于容纳电解液的容器；一个容纳所述托盘和容器的密封壳体；用于将所述密封壳体内部抽成真空的抽真空装置；第一驱动装置，其包括一个第一电动马达，该马达可被转动以使所述容器相对所述托盘在第一位置与第二位置之间移动，其中在第一位置上，所述托盘浸入所述容器中的电解液内；在所第二位置上，所述电解液与所述托盘分离；第二驱动装置，其包括一第二电动马达，该电动马达可被驱动，以使所述托盘转动。

根据本发明的方法大体包括以下步骤：将多个电解电容器分别***多个设置于密封壳体内之托盘上的凹座中；将所述密封壳体抽成真空；通过第一电动马达使设置于密封壳体内并容纳有电解液的容器沿垂直方向移动至托盘浸入所述容器内之电解液中的第一位置上；停止所述第一电动马达，以使所述容器在所述第一位置停留一预定时间段；使所述第一电动马达转动，以使所述容器移动至所述电解液与所述托盘分离的第二位置上；停止所述第一电动马达，以使所述容器停留在第二位置上；通过第二电动马达转动托盘，从而在离心力的作用下将多余电解液从电解电容器表面除去。

图1是根据本发明用于以电解液真空浸渍电解电容器的装置的透视图；

图2是该装置的主体部分在垂直面上的侧面剖视图；

图3是该装置的托盘和托盘驱动装置之一部分的透视图；

图4是该装置用于容纳电解液的容器和容器驱动装置的透视图；

图5是该装置的主要部分沿垂直面及运转模式下的侧面部分剖视图；

图6是该装置的主要部分在垂直面上的侧面部分剖视图，该图具体示出了将电容器布置在托盘上的方法；

图7是该装置的主要部分在垂直面上的侧面部分剖视图，该图具体示出了在电容器浸入电解液之前用于将该装置的密封壳体抽成真空的方法；

图8是该装置的主要部分在垂直面上的侧面部分剖视图，该图具体示出了电容器浸入电解液以被电解液浸渍的情形；

图9是该装置的主要部分在垂直面上的局部放大剖视图；

图10是该装置的主要部分在垂直面上的侧面部分剖视图，该图具体示出了电解液浸渍电容器同时离心力作用于电容器上的情形。

参照附图，本发明详细说明如下。如图1-4所示，根据本发明用于以电解液真空浸渍电解电容器的装置大体包括：一个抽真空装置3；一个密封壳体4，可通过抽真空装置3将壳体抽成真空；一个托盘5，该托盘用于固定要被电解液浸渍的电容器；一个用于容纳电解液22的容器6；一个用于供给电解液的装置8；一个用于驱动托盘5的装置9和另一个用于驱动容器6的装置10。

真空浸渍装置1被固定在支架2上，如图1所示，支架2由具有L形断面的角钢形成并被焊接成一个箱体。支架2具有一顶部2a，顶部2a沿水平方向设置有一顶板，该顶板用于安装电解液供给装置8。支架2具有一底面2b，该底面沿水平方向设置有一底板13，该底部用于安装抽真空装置3。在底板13下设置有四个用于调整装置1之高度的支脚14。支架2设置有一前部侧面2c，该侧面上设置有一前板15，用于固定密封壳体4和容器驱动装置10。

当电解电容器被电解液浸渍时，抽真空装置3用于将密封壳体4的内部抽成真空。抽真空装置3被固定于底板13上，如图1和7所示，抽真空装置3包括一个固定于底板13上的真空泵16；一个过滤装置19，该过滤装置通过框架18支撑在支架2的侧面2d上；一个电磁阀26，固定于密封壳体4的顶面4b上并通过管路17与过滤装置19连接。当泵16被驱动时，在空气中的水分通过过滤装置19被除去后，密封壳体4之内部4a的空气沿箭头V所示的方向被导入。

密封壳体4为一个耐真空容器，其被安装在支架2的侧板15上，该壳体内容纳着托盘5和电解液容器1，如图1和5所示。

密封壳体4设置有一通过合页20与之连接的盖40，盖40用于打开和关闭壳体。盖40与壳体4之间的接缝部分4c沿壳体和箱盖两侧设置有密封条41，从而当壳体4通过盖40被关闭时，保持壳体4内部的密封性。如图2所示，托盘驱动装置9的轴承90之下部通过密封壳体4的顶部4b延伸到壳体4的内部4a。

如图2和3所示，密封壳体4内的托盘5可转动地被O形环91、92、硅树脂密封环93和润滑脂94所支承，润滑脂用于保持密封性。托盘5为一个动态平衡盘，沿托盘的圆周布置有多个凹座5a。

每个凹座5a都包括从其顶面5b沿托盘5的厚度方向延伸的圆柱形内壁和一底面，其内径和深度适合于垂直容纳电解电容器21的主体21a，同时使电解电容器21的导线21b伸出座5a的开口顶端。每个凹座5a在开口顶端边缘5c都呈圆锥形，以使开口的顶端略有增大，从而使电容器21可容易地***到凹座5a内。在一个实施例中，约有四十个凹座5a以均匀间隔设置于托盘5的圆周上。

每个凹座5a上都设置有小孔5d、5e和5f，从而当托盘5浸入电解液22时允许电解液22流入凹座5a，当多余的电解液22在离心力作用下从电容器21表面上除去时允许电解液22流出凹座5a。小孔5d从托盘5的外圆周5g延伸到凹座5a内。小孔5e从托盘5的底部5h延伸到凹座5a内。小孔5f从设置于托盘5上并与托盘5的外圆周5g同心的中央凹槽5i之内圆周5j延伸到凹座5a内，并且设置于由电解电容器21所限定的圆周内。

托盘5在其顶部设置有六个较大的孔，这些孔沿圆周等间距设置于由中央凹槽5I所限定的圆内，从而易于托盘5浸入到电解液22中。

如图2所示，托盘5通过支撑件23、24从上到下夹紧并通过多个螺钉27固定在支撑件上，然后通过紧固支撑件23的螺钉23a固定于托盘驱动装置的轴95上，同时，***轴95之下端的销被用作托盘5的转动中心。

容纳电解液的容器6设置于密封壳体4内并可沿垂直方向在密封壳体4内移动，同时密封壳体4内无空气泄漏。容器6是一个薄的圆筒形容器，该容器在顶端开口，容器内容纳着用于浸渍电解电容器的电解液。容器6的内径略大于托盘5的外径，而其高度则是托盘高度的两倍，从而使托盘5可以完全放置在容器6内。容器6具有一个略微向里倾斜的顶部边缘6a，以当离心力作用于托盘5上时防止电解液的溅出。容器6通过固定在容器6底部6b的连接件6c与容器驱动装置10的轴50连接，从而当容器驱动装置10被驱动时，容器6可以垂直移动。

设置电解液供给装置8，以向容器6输送预定数量的电解液22。如图1所示，电解液供给装置8包括：一个液箱81，该液箱设置有多个支脚80并定位于支架2之顶端的支撑板12上；一管路82，其一端与液箱81连接，另一端与密封壳体4内的容器6连接，以使电解液22可通过管路82从液箱81流至容器6；一阀83，设置于液箱81和管路82之间并可通过人工操作向容器6供给电解液22；一电磁阀84，该阀设置于密封壳体4的顶部4a上并随用于检测电解液22数量的传感器(未示出)而动作，以启动或停止电解液22的供给。

设置液箱81以在其中储存电解液，该液箱设置有一个用于向液箱补充电解液22的孔81a，一个用于导通液箱81内部和外部空气的孔81b，一个用于测量液箱81内电解液22数量并与液箱81连接的测量装置81c。

托盘驱动装置9设置于密封壳体4的顶部，其包括一个电动马达96，该马达被驱动，以通过位于密封壳体4之外部4d的同步皮带使托盘5转动。托盘5的转数可由计数器32来计算，计数器32对传感器圆盘31的狭缝31a作出反应，其中圆盘31被固定到轴95的顶部95a上并可与轴95一起转动，如图2所示。

马达96垂直固定于支撑板98上，该支撑板98固定设置于密封壳体4之顶部4b的多个支撑轴29上。马达96包括一驱动轴96a，驱动轴96a上装配有皮带轮99A，而支撑托盘5的驱动轴95包括一固定于其上的从动皮带轮99B。同步皮带97卷绕在驱动皮带轮和从动皮带轮上，以将马达96的转动传递至托盘5。

如图2所示，驱动轴95被轴承箱90内的轴承30A、30B垂直支撑，驱动轴95包括传感器圆盘31和固定于其端部上的从动皮带轮99B，该驱动轴还设置有与其下端95b连接的托盘5。轴承30A通过模压圆盘33与轴承箱90连接，而轴承30B通过硅密封层98及圆盘34与轴承箱90连接，其中圆盘34用于密封轴承箱90，以防止电解液22进入轴承箱90。

O形环91、92设置于驱动轴95的外表面和轴承箱90的内表面之间以保证轴承箱90内侧的密封性，从而当密封壳体4被抽成真空时，防止空气通过驱动轴95和轴承箱90之间的间隙进入密封壳体4的内部4a。

如图2所示，轴承箱90被垂直定位，并包括一通过密封壳体4的顶部4b延伸到密封壳体4内部4a的下部和一抵靠在密封壳体4之顶部4b上的法兰盘90b。一个O形环设置于法兰盘90b和密封壳体4的顶部4b之间，以保持密封壳体4之内部4a的密封性，从而当壳体被抽真空时，防止空气通过法兰盘90b和密封壳体4的顶部4b之间的间隙流入密封壳体4的内部4a。

压力计43安装在支柱42上，支柱42设置于支撑板98上，用于测量密封壳体4之内部4a的压力。

如图4和5所示，设置用于驱动电解液容器6的装置10，以将电动马达51的转动传递给容器6，从而使容器6可在密封壳体4内垂直移动。容器驱动装置10包括一个电动马达51，该马达与固定在支架侧板16上的支撑板51相连接；一个转动圆盘53，随马达51的转动而转动；一个垂直轴50，其包括支撑容器6的上端；一个轴套54，垂直轴50可在该轴套内垂直移动；一个滑块55，固定于垂直轴50的下端50a；一个传感器板56，固定于滑块55上；一套正常发光的光传感器57A、57B、57C，用于通过传感器板56接收光信号，以检测电解液容器6的位置；一个传动杆59，其包括两个相对的端部58、58，其一端与滑块55连接，另一端与转动圆盘53连接。

电动马达51是一制动电动机，当电解液容器6上下移动时，马达51能够根据光传感器57A、57B、57C之一发出的位置检测信号立即停止转动。

设置多个O形圈(未示出)，润滑脂填充在垂直轴50和和衬套54之间，以保证衬套54内部的密封性，从而当密封壳体4被抽成真空时，防止空气从轴50和衬套54之间的间隙进入密封壳体4的内部4a。

光传感器57A、57B、57C分别设置于支撑板62A、62B、62C上，支撑板62A、62B、62C被安装在垂直轴61上，垂直轴61通过一对托架60固定于侧板15上。这些传感器用于检测电解液容器6的垂直位置并将电解液容器6定位于托盘5浸入电解液容器6的位置上、托盘5被转动以对电容器施加离心力的位置上及便于将电解电容器定位于托盘5上和便于将电容器从托盘5上取出的位置上。

应该注意，转动圆盘53的转动中心偏离垂直轴50的轴线，并且不与垂直轴50的轴线对中。

另外，用于以电解液真空浸渍电解电容器的方法大体包括下列布骤：将电解电容器***托盘5的凹座5a中，同时将电解液容器6与托盘5分离，随后将密封壳体4抽成真空，然后将电解液容器6移动至托盘5浸入容器6的位置上，以通过真空作用使电解电容器21浸渍在电解液中，将电解液容器6移离托盘5并转动托盘5以通过离心力的作用将多余电解液22从电解电容器21表面上除去。

本发明之装置的结构已在上面说明，下面说明其工作过程：

参照图1和图6，打开密封壳体4盖板，同时释放密封壳体4之内部4a的空气。当开关(未示出)被按下时，电动马达51通电转动，圆盘53沿图中箭头A的方向转动。然后，电解液容器按照如图示箭头C标注的方向向下移动，直到与容器6一起移动的传感器板56到达光传感器57C。然后，光传感器57C检测到电解液容器6已到达与托盘5分离的位置上，在该位置上，操作人员可容易地将电解电容器21***托盘5t的凹座5a内和从凹座5a内取出。而后光传感器57C发出信号停止马达51。而后以电解电容器21的导线21b伸出凹槽5a之上部开口端的方式，通过手工将电解电容器21依次***托盘5的凹座5a中，如图箭头E所示。如果***四十片电容器，那么***电容器所需的时间大约为三十秒钟。当电解液容器6位于该位置上时，如果电解液22的量少于所需的预定量，那么电磁阀84就会打开，以使电解液22从液箱81输送到容器6。

随后，用盖40封闭密封壳体4，而后，抽真空装置3工作以将密封壳体4的内部4a抽成真空，从而使空气通过管路17从密封壳体4的内部4a排出，如图中的箭头F所示。随后电路开关工作，以驱动马达51并沿图8中箭头B所示的方向转动圆盘3。这样，电解液容器6沿图中箭头D所示方向向上移动，直至托盘5定位于容器6内，而且除其上部外，其它部分浸入容器6内的电解液中，同时传感器板56到达光传感器57A。传感器57A发出一个信号，使马达51停止运转。而后，如图9所示，电解液22立即通过小孔5d、5e、5f流入凹槽5a内。保持电容器21的主体21a充分浸入电解液体2内的这种状态约三十(30)秒钟。

接下来，电磁阀26开启，以使密封壳体4的内部4a与大气相通。而后，外部空气流入密封壳体4的内部4a，终止了密封壳体4内的真空环境。密封壳体4内急剧增加的大气压力将使电容器21受到冲击和压力，从而使电解液22浸入每个电容器21之主体21a的中心。这样，当托盘5浸入容器6内的电解液22时，中心凹槽5I和设置于托盘5上的开口5k可防止电解液22之液面高度的急剧增加和/或电解液的飞溅及电解液附着在电容器21的导线21b上。

当电容器21被电解液22浸渍后，一开关(未示出)启动，以驱动马达51，从而使圆盘51沿图中箭头A所示的方向转动，以使电解液容器6沿图6和10中箭头C所示的方向向下移动，直至传感器板56到达光传感器57B。光传感器57B产生信号停止马达51的运转。这样，就使电解液容器6停留在托盘5定位于容器6内而且电解液22与托盘5完全分离的位置上。

随后，托盘的驱动装置9动作，以使托盘5按图中箭头H所示的方向转动。残留在托盘5之凹槽5a内的电解液22通过小孔5d和5e飞出，这样，就使附着在各个电容器21表面上的多余电解液22除去。飞出托盘5的电解液22碰撞电解液容器6的内壁并返回容器6。容器6的锥形顶部6a可防止飞出的电解液22从容器6内溅出。托盘5的转动圈数通过计数器32计数。当托盘5转动了预定圈数后就会自动停止。通过离心力去除电解液所需的时间约为三十(30)秒。在多余的电解液22从电容器21上除去后，打开密封壳体4的盖40，从托盘5的凹槽5a内手工取出电容器21。手工取出电容器21所需的时间约为四十(40)秒。

由于托盘5采取这种动态平衡设计，因此托盘5在转动期间不会产生振动和/或噪音，否则，将会降低与托盘驱动装置9连接的部件的强度，尤其是轴承部分的强度。

用电解液22浸渍电容器21的全部过程所需时间大约为140秒，即每个电容器需3.5秒。

本发明的结构及其操作同样都是优秀的，并能有效高效地用电解液浸渍少量大尺寸的电容器。

应该清楚：本发明可以有很多变化方式。但这种变化和/或修改都未脱离本发明的保护范围，并且所有这些变化都被包括于所附权利要求书的范围内。

Claims (14)

1.一种用于以电解液真空浸渍电解电容器的装置包括：一个可转动的动态平衡托盘，该托盘上设置有用于容纳多个电解电容器的凹座；一个容纳电解液的容器；一个容纳所述托盘和容器的密封壳体；用于将所述密封壳体抽成真空的抽真空装置；一第一驱动装置，该装置包括一第一电动马达，该马达可被转动以使所述容器相对所述托盘在第一位置和第二位置之间垂直移动，其中在第一位置上时，所述托盘浸入所述容器中的电解液，在第二位置上时，所述电解液与所述托盘分离；及第二驱动装置，该装置包括一第二电动马达，该马达可被驱动以使所述托盘转动。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括用于检测所述第一位置和第二位置的传感器装置；所述传感器装置包括一个可与所述容器一起移动的传感器板；一个固定的第一光传感器和一个固定的第二光传感器，所述第一光传感器与所述传感器板协同动作以产生第一信号，当所述容器移动至所述第一位置上时，所述第一电动马达停止工作；所述第二光传感器与所述传感器板协同动作以产生第二信号，从而当所述容器移动至所述第二位置时，使所述第一电动马达停止工作。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括计数器装置，该装置随所述托盘的转动而工作，以计算出所述托盘的转数，安装所述计数器装置，从而当所述托盘转动预定圈数时，所述计数器能够产生一信号，以使所述第一电动马达停止工作。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：当所述容器位于所述的第二位置上时，所述托盘在所述容器内的一个水平平面上转动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述托盘设置有多个小孔，从而当所述托盘转动时，使电解液飞出所述托盘。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述容器的顶部具有一锥形的圆周表面，该表面由下至上向锥形的中心径向倾斜，当所述托盘转动时，该锥形表面可防止所述电解液从所述容器中溅出。

7.按照权利要求4所述的装置，其特征在于所述托盘是动平衡的，以平稳转动。

8.一种用于以电解液真空浸渍电解电容器的方法，该方法包括以下步骤：将多个电解电容器分别***多个凹座中，所述凹座设置于密封壳体内的托盘上；将所述密封壳体抽成真空；通过第一电动马达使设置于密封壳体内并在其中容纳有电解液的容器沿垂直方向移动至托盘浸入所述容器中之所述电解液的第一位置；使所述第一电动马达停止运转，以使所述容器在所述第一位置上停留一预定时间段；转动所述第一电动马达，使所述容器移动至所述电解液与所述托盘分离的第二位置；停止所述第一电动马达，使所述容器停留在第二位置；通过第二电动马达转动托盘，以在离心力作用下将多余电解液从电解电容器表面除去。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括通过传感器装置检测所述第一位置和第二位置的步骤，所述传感器装置包括一个与所述容器一起移动的传感器板、一个固定的第一光传感器和一个固定的第二光传感器，所述第一光传感器与所述传感器板协同动作，以当所述容器移动至所述第一位置上时，产生第一信号以停止所述第一电动马达，所述第二光传感器与所述传感器板协同动作，从而当所述容器移动至所述第二位置上时，产生第二信号以停止所述第一电动马达。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括计算所述托盘转数的步骤，设置所述的计数器装置，以当所述托盘转动预定圈数时，发出一信号，从而使所述第一电动马达停止工作。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述容器在所述第二位置时，所述托盘在所述容器内的一个水平平面内转动。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述托盘设置有多个小孔，从而当所述托盘转动时，使所述电解液飞出所述托盘。

13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述容器的顶部具有一锥形的圆周表面，该表面由下至上向锥形的中心径向倾斜，当所述托盘转动时，该锥形表面可防止所述电解液从所述容器中溅出。

14.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：所述托盘是动平衡的，以平稳转动。

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