CN211216355U - 电解液自动配制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电解液自动配制装置，包括控制器、加料机构和电解液配制机构；加料机构包括机壳、步进电机、多个贮存斗和多个称料斗，控制器控制多个贮存斗同时向多个称料斗内加料，所有的称料斗称量预设加料量的物料后，控制器控制步进电机带动称料斗转动，多个称料斗依次对准下料口，将物料下落入电解液配制机构内；电解液配制机构位于加料机构的下方，控制器控制电解液配制机构将水和加料机构添加的物料混合均匀配制成电解液。本实用新型的电解液自动配制装置能依次实现称料、下料、加水和配制电解液，实现电解液的自动配制，加快配制速度，提高效率，能保证不断地向金属空气电池内输送电解液，提高发电效率。

Description

电解液自动配制装置

技术领域

本实用新型涉及金属空气电池领域，更为具体来说，本实用新型涉及一种电解液自动配制装置。

背景技术

金属空气电池是以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、汞、铁等作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质。金属空气电池的电解质溶液一般采用碱性电解质水溶液。金属空气电池因其比能量高、价格便宜、性能稳定等特点，被广泛应用。

以铝空气电池为例，其以高纯度铝Al(含铝99.99％)为负极、氧为正极，以氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解液。铝摄取氧，在电池放电时产生化学反应，铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的进展十分迅速，它在电动汽车上的应用已取得良好效果，是一种很有发展前途的金属空气电池。

在实际应用过程中，为了提高金属空气电池的工作效率，电解液中除了最常见的碱液之外，还添加有其它电解质。随着化学反应的进行，电解液中各种离子根不断被消耗，进而影响电池的发电效率。因此，需定期检测电解液中各种离子根的浓度，及时向电解液中添加各种原料，以保持金属空气电池的工作效率。

目前，电解液配制以及向电解液中添加原料的方式为人工添加，此方法速度较慢，加料效率低。

实用新型内容

为解决现有的配制电解液和加料方式存在的速度慢、效率低等问题，本实用新型创新地提供了一种电解液自动配制装置，该装置能精准称量物料，自动配制成含预设离子浓度的电解液，向金属空气电池内不断地输送电解液，实现金属空气电池中电解质的补充，提高金属空气电池的发电效率。

为实现上述的技术目的，本实用新型公开了一种电解液自动配制装置，包括控制器、加料机构和电解液配制机构；

所述加料机构包括机壳、步进电机、多个贮存斗和多个称料斗，所述机壳的底面上设有下料口，所述步进电机固定在所述机壳上，所述步进电机的电机轴伸入所述机壳的内部，所述电机轴上固定有旋转轴，所述旋转轴上垂直固定有第一转盘和第二转盘，所述第一转盘位于所述第二转盘的上方，所述第一转盘沿周向设置有多个安装孔，所述安装孔内固定有所述贮存斗，所述第二转盘沿周向设置有多个下料通孔，所述下料通孔的下方固定有所述称料斗，所述称料斗与所述第二转盘之间设置有称重传感器，一个所述贮存斗的下方设置有一个所述称料斗，所述贮存斗的出料口设有第一电磁阀，所述称料斗的出料口设有第二电磁阀和红外传感器，所述下料口位于所述称料斗的下方，所述下料口连接有下料管；

所述电解液配制机构位于所述加料机构的下方，所述电解液配制机构包括搅拌桶、搅拌电机和搅拌器，所述下料管连接入所述搅拌桶内，所述搅拌器的上部与所述搅拌电机连接，所述搅拌器的下部伸入所述搅拌桶内部；

所述控制器分别与所述步进电机、称重传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、红外传感器和搅拌电机通信连接。

进一步的，所述电解液配制机构还包括配液管和液位传感器，所述配液管固定在所述搅拌桶上，所述配液管上设有第三电磁阀，所述配液管的出液口位于所述搅拌桶内部，所述液位传感器固定在所述搅拌桶的侧壁上，所述液位传感器和第三电磁阀分别与所述控制器通信连接。

进一步的，所述电解液自动配制装置还包括冲料机构，所述冲料机构设置在所述贮存斗和所述称料斗之间，所述冲料机构位于所述下料口的上方，所述冲料机构与所述控制器通信连接。

进一步的，所述冲料机构包括冲水管和第四电磁阀，所述第四电磁阀与所述控制器通信连接。

进一步的，所述电解液自动配制装置还包括干燥机构，所述干燥机构设置在所述贮存斗和所述称料斗之间，所述干燥机构与所述控制器通信连接。

进一步的，所述搅拌器包括搅拌轴和多个搅拌桨，所述搅拌轴的上部通过联轴器与所述搅拌电机的电机轴连接，多个所述搅拌桨沿轴向固定在所述搅拌轴的下部。

进一步的，每个所述搅拌桨包括至少三片桨叶，桨叶与搅拌轴成预设倾斜角。

进一步的，所述电解液自动配制装置还包括电解液输送机构，所述电解液输送机构的第一端连接入所述搅拌桶的内部，所述电解液输送机构的第二端与金属空气电池连接。

本实用新型的有益效果为：

(1)与现有技术相比，本实用新型提供的电解液自动配制装置设有多个贮存斗和称料斗，贮存斗和称料斗一一对应，每个贮存斗内贮存一种物料，每个称料斗用于称量一种物料，实现多种物料的单独贮存和同步称量，提高加料效率的同时，保证每种物料的精准称量。

(2)本实用新型通过控制器依次控制称料、下料、加水和混合配制电解液过程，实现电解液的自动配制，而且每一步都精准控制，完成一个步骤后自动进入下一步，加快配制速度，提高配制效率，能保证不断地向金属空气电池内输送电解液，实现金属空气电池中电解质的补充，提高金属空气电池的发电效率。

附图说明

图1为电解液自动配制装置的结构示意图。

图2为电解液自动配制装置的俯视结构示意图。

图中，

1、控制器；2、加料机构；3、电解液配制机构；4、冲料机构；5、干燥机构；6、电解液输送机构；7、支撑架；8、竖梁；9、斜梁；21、机壳；22、步进电机；23、贮存斗；24、称料斗；25、旋转轴；31、搅拌桶；32、搅拌电机；33、搅拌器；34、配液管；35、液位传感器；36、观察窗；37、温度传感器；41、冲水管；42、第四电磁阀；211、下料口；212、下料管；231、第一电磁阀；241、第二电磁阀；26、称重传感器；251、第一转盘；252、第二转盘；331、搅拌轴；332、搅拌桨；341、第三电磁阀。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型提供的一种电解液自动配制装置进行详细的解释和说明。

图1为电解液自动配制装置的结构示意图，如图1所示，本实施例具体公开了一种电解液自动配制装置，包括控制器1、加料机构2和电解液配制机构3，控制器1用于控制加料机构2进行称料和下料到电解液配制机构3中，以及用于控制电解液配制机构3进行加入预设量的水、将水和物料混合均匀配制成电解液，实现整个电解液配制过程的自动化。

加料机构2包括机壳21、步进电机22、多个贮存斗23和多个称料斗24，机壳21的底面上设有下料口211，步进电机22固定在机壳21上，步进电机22的电机轴伸入机壳21的内部，电机轴上固定有旋转轴25，旋转轴25上垂直固定有第一转盘251和第二转盘252，第一转盘251位于第二转盘252的上方，第一转盘251沿周向设置有多个安装孔，安装孔内固定有贮存斗23，第二转盘252沿周向设置有多个下料通孔，下料通孔的下方固定有称料斗24，所述称料斗24与第二转盘252之间设置有称重传感器26，一个贮存斗23的下方设置有一个称料斗24，称料斗24在旋转轴的轴向上位于贮存斗23的下方，即称料斗24位于贮存斗23的正下方，每个贮存斗23内贮存有一种物料，物料能从贮存斗23经过下料通孔下落入下方对应的称料斗24内；物料单独贮存，一方面避免了物料之间的相互污染，另一方面由于每种物料所需量不同，保证每种物料的精准称量。控制器1控制多个称料斗24同时称料，提高加料速度，节约时间。贮存斗23的出料口设有第一电磁阀231，通过控制器1控制第一电磁阀231的开闭；初始状态时，第一电磁阀231为关闭状态；向称料斗24中加料时，第一电磁阀231为打开状态；当称料斗24中的物料重量达到预设重量时，关闭第一电磁阀231，完成称料。称料斗24的出料口设有第二电磁阀241和红外传感器，红外传感器用于监测称料斗24是否与下料口211对应；控制器1控制第二电磁阀241的开闭，称料时，第二电磁阀241为关闭状态；向下料口211下料时，第二电磁阀241为打开状态；下料完毕后，第二电磁阀241关闭，称料斗24进行下一次称料。下料口211位于多个称料斗24围成的圆周的下方，即下料口211的位置在称料斗24所组成的圆环环线上，保证每个称料斗24随旋转轴上的第二转盘252转动后都能正好处于下料口211的上方，多个称料斗24分步依次下料，保证称料斗24内的物料都能准确落入下料口211。下料口211连接有下料管212，避免由于粉末状物料质量过轻，而散落或飞扬，下料管212起到引导作用，保证物料全部落入电解液配制机构3内。

加料机构2进行称料过程为：控制器1开启所有的第一电磁阀231，贮存斗23内贮存的物料经下料通孔后落入下方的称料斗24内，当称重传感器26监测到称料斗24内部的物料重量达到预设预设加料量时，称重传感器26将测量的物料重量数据传输给控制器，控制器1控制该称料斗24上方对应的贮存斗上的第一电磁阀231关闭，控制器1对其他的称料斗24进行同样的操作，使所有的称料斗24内的物料均达到其预设加料量，由于每种物料的添加量不同，所以控制关闭第一电磁阀231的时间不同，控制器1分别控制第一电磁阀231一一关闭，完成所有物料的称量；称料完成后，自动进入下料过程：控制器1开启步进电机22，步进电机22带动第一转盘251和第二转盘252转动，从而带动第一转盘上的贮存斗23和第二转盘上的称料斗24以旋转轴为轴心转动，贮存斗23和称料斗24同时转动，始终保持一一上下对应关系，便于下料完成的称料斗24进行下一次称料，一个称料斗24专用于称量同一种物料，也避免了物料之间的混合污染。当红外传感器监测到其所在的称料斗24对准下料口211后，步进电机22停止，该称料斗24上的第二电磁阀241打开，进行下料；下料完成后，该称料斗24上的第二电磁阀241关闭，步进电机22打开，旋转轴继续转动，使下一个称料斗24对准下料口211进行下料。在转动过程中，下料完成的称料斗也可以进行下一次的称料。

电解液配制机构3位于加料机构2的下方，用于加入预设量的水以及将水和加料机构2添加的物料混合配制成电解液；具体的，电解液配制机构3包括搅拌桶31、搅拌电机32、搅拌器33、配液管34和液位传感器35，下料管212连接入所述搅拌桶31内，配液管34固定在搅拌桶31上，配液管34上设有第三电磁阀341，配液管34的出液口位于搅拌桶31内部，配液管34的进液口一端与水源连接，配液管34用于向搅拌桶内加水，控制器1控制第三电磁阀341的开闭，来控制加水的量；液位传感器35固定在搅拌桶31的侧壁上，用于监测搅拌桶31内的水位，实现水的精准测量；搅拌器33的上部与搅拌电机32连接，搅拌器33的下部伸入搅拌桶31内部，控制器1控制搅拌电机32的启停，搅拌器33用于将水和物料搅拌混合均匀，配制成电解液。

搅拌器33包括搅拌轴331和多个搅拌桨332，搅拌轴331的上部通过联轴器与搅拌电机32的电机轴连接，多个搅拌桨33沿轴向固定在搅拌轴331的下部，多个搅拌桨33上下分布，增大与水和物料的接触面积，上下同时搅拌，缩短搅拌时间，提高效率。每个搅拌桨332包括至少三片桨叶，桨叶与搅拌轴成一定的倾斜角，如30°、45°，增强搅拌混合效果，缩短配制时间，提高效率。

优选的，搅拌桶36上还设有透明的观察窗36和温度传感器37，通过观察窗36可以观察搅拌桶36内水和物料的混合情况，保证物料全部溶解；温度传感器37用于监测搅拌过程中搅拌桶内液体的温度，保证搅拌配制过程的安全进行。

控制器1可以是单片机或者PLC。控制器1分别与步进电机22、称重传感器26、第一电磁阀231、第二电磁阀241、第三电磁阀341、红外传感器、搅拌电机32和液位传感器35通信连接，实现整个电解液配制过程的全自动以及分步连续控制，缩短配料时间，提高效率。

搅拌电机32通过支撑架7固定在搅拌桶31的上方，支撑架7为框架结构，支撑架7的下部固定在搅拌桶31的桶沿上，支撑架7的顶面为安装平面，安装平面上设置有电机轴通过孔，电机轴通过孔的上部固定有搅拌电机32，搅拌电机32的电机轴穿过电机轴通过孔竖直向下安装，搅拌电机32的电机轴通过联轴器与搅拌轴331固定连接。机壳21呈圆筒状，如图2所示，机壳21固定在搅拌桶31的斜上方；机壳21底面的一部分与支撑架7的顶面固定连接，两者之间通过螺栓或者焊接的方式固定连接，机壳的底面上垂直固定有竖梁8，竖梁8的长度方向固定在支撑架7上，机壳21底面和支撑架7之间固定有斜梁9，竖梁8、斜梁9和机壳底面形成三角形结构，增强装置的稳定性和牢固性；机壳21的底面中心固定有步进电机22，步进电机22通过法兰盘、螺栓固定在机壳的底面上，步进电机22的电机轴竖直伸入到机壳21的内部，步进电机22的电机轴上设置有旋转轴25，旋转轴25的外圆柱面上固定设置有水平的第一转盘251和第二转盘252，第一转盘251位于第二转盘252的上方，第一转盘251的盘面上设置有多个安装孔，多个安装孔形成以旋转轴为圆心的圆环，每个安装孔内设置有一个贮存斗23，第二转盘252的盘面上设置有多个下料通孔，每个下料通孔的下方设置有一个称料斗24，下料通孔与称料斗24连通，从贮存斗23下落的物料经下料通孔后落入下方的称料斗24内。

在本实用新型一些优选的实施例中，电解液自动配制装置还包括冲料机构4，冲料机构4固定在机壳21的侧壁上，冲料机构4设置在贮存斗23和称料斗24之间，冲料机构4位于下料口211的上方，冲料机构4与控制器1通信连接，称料斗24中的物料在重力作用下下料的同时，冲料机构4进行冲料，避免称料斗内存留物料，保证电解液中的电解质浓度达到预设要求，避免出现误差。冲料机构4包括冲水管41和第四电磁阀42，冲水管41位于下料口211的正上方，第四电磁阀42与控制器1通信连接，冲料时，第四电磁阀42打开，冲水管41进行冲水，称料斗24内的物料在水流的带动下进入搅拌桶31内。

电解液自动配制装置还包括干燥机构5，干燥机构5固定在机壳21的侧壁上，干燥机构5设置在贮存斗23和称料斗24之间，以旋转轴转动方向为正方向，冲水管41为起点，干燥机构5位于冲水管41的下个工位，干燥机构5与控制器1通信连接，实现干燥过程的启停。优选的，干燥机构5包括吹风干燥管和第五电磁阀，吹风干燥管位于冲水管41的下一个工位，在其他称料斗下料的同时，吹风干燥管将冲料完毕的称料斗上的残留的水吹干，避免下次称料时物料溶解，导致称料不准确，第五电磁阀与控制器1通信连接，实现干燥过程的启停。

电解液自动配制装置还包括电解液输送机构6，电解液输送机构6的第一端连接入搅拌桶内，第二端与金属空气电池连接，用于将搅拌桶31内配制好的电解液输送到金属空气电池中，保证不断地向金属空气电池内输送电解液，实现金属空气电池中电解质的补充，提高金属空气电池的发电效率。优选的，电解液输送机构6为泵。

本实用新型的电解液自动配制装置进行电解液配制的工作过程为：

S1、称料：每个贮存斗内贮存有一种物料，控制器内设置有每种物料的预设加料量，控制器同时开启多个第一电磁阀，即多个贮存斗的出料口同时开通，贮存斗内的物料下落入下方对应的称料斗内，当称料斗内的物料重量达到预设加料量时，控制器关闭该称料斗对应的贮存斗上的第一电磁阀，依次操作，直至所有称料斗内的物料重量都达到预设加料量，所有第一电磁阀都关闭，等待下一次称料；

S2、下料：称料完成后，控制器开启步进电机，带动贮存斗和称料斗同时转动，当红外传感器监测到其所在称料斗的出料口对准下料口时，控制器控制步进电机停止转动，并开启该称料斗上的第二电磁阀，称料斗内的物料经下料口落入电解液配制机构内，当称料斗内物料的重量不再变化时，控制器关闭第二电磁阀，同时开启步进电机，使下一个称料斗对准下料口进行下料，直至所有的称料斗都完成下料，所有的第二电磁阀都关闭，称料斗进行下一次称料；

如果还包括冲料机构和干燥机构，则可以在开启第二电磁阀的同时开启第四电磁阀，冲水管冲入水将称料斗内的物料冲入搅拌桶内，当称料斗内物料的重量不再变化时，控制器关闭第四电磁阀，称料斗下料完毕后、下一次称料前，开启干燥机构对称料斗进行干燥；

S3、加水：下料完成后，控制器控制电解液配制机构加入预设量的水，具体为：控制器开启第三电磁阀，配液管向搅拌桶内加入水，水位到达液位传感器所在位置时，控制器关闭第三电磁阀，停止加水；

S4、配制电解液：加水完成后，控制电解液配制机构将水和物料混合均匀，得到配制好的电解液；具体为：控制器开启搅拌电机，搅拌器将水和物料混合均匀，得到配制好的电解液。

还包括S5、电解液输送机构将搅拌桶内配制好的电解液输送到金属空气电池中。保证不断地向金属空气电池内输送电解液，实现金属空气电池中电解质的补充，提高金属空气电池的发电效率。

以上步骤能分步依次有序进行，也能在一次电解液配制完成后，马上进行下一次电解液的配制，实现电解液的连续配制，持续补充电解质，提高金属空气电池的发电效率。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电解液自动配制装置，其特征在于：包括控制器(1)、加料机构(2)和电解液配制机构(3)；

所述加料机构(2)包括机壳(21)、步进电机(22)、多个贮存斗(23)和多个称料斗(24)，所述机壳(21)的底面上设有下料口(211)，所述步进电机(22)固定在所述机壳(21)上，所述步进电机(22)的电机轴伸入所述机壳(21)的内部，所述电机轴上固定有旋转轴(25)，所述旋转轴(25)上垂直固定有第一转盘(251)和第二转盘(252)，所述第一转盘(251)位于所述第二转盘(252)的上方，所述第一转盘(251)沿周向设置有多个安装孔，所述安装孔内固定有所述贮存斗(23)，所述第二转盘(252)沿周向设置有多个下料通孔，所述下料通孔的下方固定有所述称料斗(24)，所述称料斗(24)与所述第二转盘之间设置有称重传感器(26)，一个所述贮存斗(23)的下方设置有一个所述称料斗(24)，所述贮存斗(23)的出料口设有第一电磁阀(231)，所述称料斗(24)的出料口设有第二电磁阀(241)和红外传感器，所述下料口(211)位于所述称料斗(24)的下方，所述下料口(211)连接有下料管(212)；

所述电解液配制机构(3)位于所述加料机构(2)的下方，所述电解液配制机构(3)包括搅拌桶(31)、搅拌电机(32)和搅拌器(33)，所述下料管(212)连接入所述搅拌桶(31)内，所述搅拌器(33)的上部与所述搅拌电机(32)连接，所述搅拌器(33)的下部伸入所述搅拌桶(31)内部；

所述控制器(1)分别与所述步进电机(22)、称重传感器(26)、第一电磁阀(231)、第二电磁阀(241)、红外传感器和搅拌电机(32)通信连接。

2.根据权利要求1所述的电解液自动配制装置，其特征在于：所述电解液配制机构(3)还包括配液管(34)和液位传感器(35)，所述配液管(34)固定在所述搅拌桶(31)上，所述配液管(34)上设有第三电磁阀(341)，所述配液管(34)的出液口位于所述搅拌桶(31)内部，所述液位传感器(35)固定在所述搅拌桶(31)的侧壁上，所述液位传感器(35)和第三电磁阀(341)分别与所述控制器(1)通信连接。

3.根据权利要求1所述的电解液自动配制装置，其特征在于：所述电解液自动配制装置还包括冲料机构(4)，所述冲料机构(4)设置在所述贮存斗(23)和所述称料斗(24)之间，所述冲料机构(4)位于所述下料口(211)的上方，所述冲料机构(4)与所述控制器(1)通信连接。

4.根据权利要求3所述的电解液自动配制装置，其特征在于：所述冲料机构(4)包括冲水管(41)和第四电磁阀(42)，所述第四电磁阀(42)与所述控制器(1)通信连接。

5.根据权利要求4所述的电解液自动配制装置，其特征在于：所述电解液自动配制装置还包括干燥机构(5)，所述干燥机构(5)设置在所述贮存斗(23)和所述称料斗(24)之间，所述干燥机构(5)与所述控制器(1)通信连接。

6.根据权利要求1所述的电解液自动配制装置，其特征在于：所述搅拌器(33)包括搅拌轴(331)和多个搅拌桨(332)，所述搅拌轴(331)的上部通过联轴器与所述搅拌电机(32)的电机轴连接，多个所述搅拌桨(332)沿轴向固定在所述搅拌轴(331)的下部。

7.根据权利要求6所述的电解液自动配制装置，其特征在于：每个所述搅拌桨(332)包括至少三片桨叶，桨叶与搅拌轴成预设倾斜角。

8.根据权利要求1所述的电解液自动配制装置，其特征在于：所述电解液自动配制装置还包括电解液输送机构(6)，所述电解液输送机构(6)的第一端连接入所述搅拌桶的内部，所述电解液输送机构(6)的第二端与金属空气电池连接。

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