RU2250539C2 - Device for assembling lead cells using forced control of electrolyte circulation into storage batteries - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering; lead-acid battery manufacture.

SUBSTANCE: novelty is that each cell is provided with separate heat-transfer apparatus incorporating two shutoff check valves and float-valve assembly; all heat-transfer apparatuses are connected to electrolyte tank using parallel circuit arrangement; hydraulic circuit has vacuum pump communicating with electrolyte tank and is also provided with set of adjustable valves designed for instant change-over of gas and liquid flows; gas analyzer is installed at hydraulic circuit outlet.

EFFECT: enhanced precision of electrolyte density, temperature, and level equalization, reduced time for parts treatment in manufacture.

1 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к производству свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.The invention relates to the electrical industry, namely to the production of lead-acid batteries.

Для того чтобы обеспечить высокое качество аккумуляторных батарей при их поточном производстве, необходимо производить полное кондиционирование электролита на стадии формирования.In order to ensure the high quality of the batteries during their continuous production, it is necessary to fully condition the electrolyte at the stage of formation.

Полное кондиционирование предполагает управление (в частности, стабилизацию) такими параметрами, как температура, плотность и уровень электролита, которые относятся к основным физическим факторам, оказывающими решающее влияние на итог процесса формирования электродов.Full conditioning involves controlling (in particular, stabilization) parameters such as temperature, density and electrolyte level, which are the main physical factors that have a decisive influence on the outcome of the electrode formation process.

Но в данном случае, то есть - при батарейном формировании, особую актуальность приобретает не только стабилизация параметров (в оптимальном диапазоне) в каждом аккумуляторе, но также идентичность этих параметров во всех аккумуляторах батареи.But in this case, that is, during battery formation, not only stabilization of parameters (in the optimal range) in each battery is of particular relevance, but also the identity of these parameters in all battery batteries.

В процессе формирования температура электролита в аккумуляторе повышается. Для стабилизации температуры на оптимальном уровне (в диапазоне около 30-50°С) организуют отбор тепловой энергии. Способы охлаждения многочисленны и имеют различную эффективность. Охлаждают либо каждый аккумулятор в отдельности, либо всю батарею. Все известные методы охлаждения не гарантируют идентичности тепловых балансов, поскольку не могут быть унифицированы условия теплоотвода и условия тепловыделения. Небольшие различия в намазке, составе паст и ряде второстепенных причин, дающих неизбежные различия значений в диапазоне технологической нормы, могут дать итоговое расхождение, приводящее в конце концов к различию тепловых балансов.In the process of formation, the temperature of the electrolyte in the battery rises. To stabilize the temperature at the optimum level (in the range of about 30-50 ° C), the selection of thermal energy is organized. Cooling methods are numerous and have varying effectiveness. They cool either each battery individually or the entire battery. All known cooling methods do not guarantee the identity of heat balances, since the conditions of heat removal and the conditions of heat release cannot be unified. Small differences in spreading, composition of pastes and a number of secondary reasons giving inevitable differences in values in the range of technological norms can give a final discrepancy, leading ultimately to a difference in thermal balances.

В процессе формирования плотность электролита увеличивается, но в разных аккумуляторах по-разному и должна быть усреднена. Обычный прием - полная замена формировочного электролита свежим электролитом рабочей плотности. Но это производится только в конце обработки. Корректировка плотности во время формирования, как правило, не производится. Такой способ обработки имеет ряд негативных последствий. И самое опасное из них - разброс технических характеристик в аккумуляторах одной батареи.In the process of formation, the density of the electrolyte increases, but in different batteries in different ways and should be averaged. A common technique is to completely replace the forming electrolyte with a fresh working density electrolyte. But this is done only at the end of processing. Density adjustment during formation, as a rule, is not performed. This processing method has a number of negative consequences. And the most dangerous of them is the scatter of technical characteristics in the batteries of one battery.

Процесс разложения воды, сопутствующий формированию, ведет к существенному газовыделению. Остающиеся после формирования в межэлектродном пространстве и в ткани сепараторов крупные пузырьки газов при дальнейшем хранении частично выходят, частично растворяются. Эти процессы не контролируются, имеют вероятностный характер. Если принудительно не удалять пузырьки в конце формирования, то при отстое аккумуляторов уровень электролита, который зависит от их числа, в разных аккумуляторах батареи в результате естественной деаэрации будет неизбежно различен. А разное количество электролита может привести к перекосу технических параметров при эксплуатации. Для стабилизации уровня пузырьки обычно удаляют различными методами.The process of decomposition of water, accompanying the formation, leads to significant gas evolution. The large gas bubbles remaining after the formation in the interelectrode space and in the separator tissue during partial storage partially escape and partially dissolve. These processes are not controlled, they are probabilistic in nature. If the bubbles are not forced to be removed at the end of the formation, then when the batteries are empty, the electrolyte level, which depends on their number, will inevitably be different in different battery batteries as a result of natural deaeration. A different amount of electrolyte can lead to a skew of technical parameters during operation. To stabilize the level, the bubbles are usually removed by various methods.

Процесс одновременно формирования аккумуляторов в батарее, как правило, проводится так, что каждый аккумулятор фактически изолирован от остальных. Несмотря на то, что электролит в них был залит из общей емкости и имел одинаковую начальную плотность, дальнейший контакт между аккумуляторами прекращается. Порционное распределение формировочного электролита исключает дальнейшее согласование химических реакций в аккумуляторах. Коррекцию состава и уровня, как правило, проводят в конце обработки. Но для точной коррекции нужно владеть сведениями о финальных параметрах электролита в каждом аккумуляторе (а они неизбежно различаются), с тем, чтобы усреднить их по всей батарее. Стоит ли говорить, что для этого необходим либо тщательный и синхронный мониторинг всех параметров во время формирования, либо полная замена электролита в конце. Первое требует создания автоматизированного электронного комплекса, а второе связано с серьезными дополнительными трудозатратами и применением сложного технологического оборудования.The process of simultaneously forming the batteries in the battery, as a rule, is carried out so that each battery is actually isolated from the rest. Despite the fact that the electrolyte in them was filled from the total capacity and had the same initial density, further contact between the batteries ceases. The batch distribution of the forming electrolyte precludes further coordination of chemical reactions in the batteries. Correction of the composition and level, as a rule, is carried out at the end of processing. But for accurate correction, you need to have information about the final electrolyte parameters in each battery (and they inevitably differ) in order to average them over the entire battery. Needless to say, this requires either careful and synchronous monitoring of all parameters during formation, or a complete replacement of the electrolyte at the end. The first requires the creation of an automated electronic complex, and the second is associated with serious additional labor costs and the use of sophisticated technological equipment.

Упомянутые проблемы, которыми сопровождается производство аккумуляторов, решались различными способами и данный проблемный раздел имеет достаточно обширную библиографию.The mentioned problems that accompany the production of batteries were solved in various ways and this problem section has a fairly extensive bibliography.

Известно устройство для заливки и формирования аккумуляторов по а.с.1653030, H 01 М 2/36, СССР. Устройство содержит заливочную, мерную и накопительную емкости и вакуумный насос, соединенные герметично в одну замкнутую гидравлическую систему, снабженную управляемыми из командного узла клапанами. Устройство содержит также автоматический зарядно-разрядный узел.A device for pouring and forming batteries according to AS 1653030, H 01 M 2/36, USSR. The device comprises filling, measuring and storage tanks and a vacuum pump connected hermetically into one closed hydraulic system equipped with valves controlled from the command unit. The device also contains an automatic charge-discharge unit.

Недостатком устройства является отсутствие возможности коррекции температурного режима при формировании изделий.The disadvantage of this device is the lack of correction of the temperature regime during the formation of products.

Одним из главных недостатков описанного устройства несомненно является последовательное гидравлическое соединение аккумуляторов в контуре циркуляции электролита. В результате такого соединения в разных аккумуляторах не только не выравниваются основные физические и химические параметры процесса разряда, но напротив, заведомо обеспечивается их существенный разброс. Охлажденный электролит, поступающий в первый аккумулятор, не только нагревается в нем, но и меняет химический состав, участвуя в активном процессе. Ступенчатый переброс электролита по всем аккумуляторам батареи неизбежно усугубляет перепад параметров между ними, что самым неблагоприятным образом сказывается на эксплуатационных качествах батареи, увеличивая, в первую очередь, темпы саморазряда.One of the main disadvantages of the described device is undoubtedly the serial hydraulic connection of the batteries in the circuit of the electrolyte. As a result of such a connection, in different batteries not only the basic physical and chemical parameters of the discharge process are not aligned, but, on the contrary, their significant spread is deliberately ensured. The cooled electrolyte entering the first battery not only heats up in it, but also changes the chemical composition, participating in the active process. The stepwise transfer of electrolyte across all the batteries of the battery inevitably exacerbates the difference in parameters between them, which adversely affects the performance of the battery, increasing, first of all, the rate of self-discharge.

Еще одна негативная сторона последовательного соединения аккумуляторов по электролиту состоит в том, что поскольку равновесные потенциалы в различных аккумуляторах батареи неодинаковы, то при контакте по струе неизбежно возникнет встречная ЭДС, что заметно уменьшит токоотдачу. А прерывание струи производится только на участке общего теплообменника.Another negative side of the series connection of the batteries by electrolyte is that since the equilibrium potentials in different batteries of the battery are not the same, a counter-emf will inevitably occur upon contact along the jet, which will noticeably reduce current output. And interruption of the jet is carried out only in the area of the common heat exchanger.

И еще один серьезный недостаток состоит в том, что полости аккумуляторов напрямую заполняются электролитом, без вакуумной обработки. Отсутствие такой подготовки ухудшает условия пропитки сепараторов, провоцирует образование большого числа пузырьков воздуха, часть которых захватывается тканью сепараторов.And another serious drawback is that the cavity of the batteries are directly filled with electrolyte, without vacuum treatment. The absence of such preparation worsens the impregnation conditions of the separators, provokes the formation of a large number of air bubbles, some of which are captured by the fabric of the separators.

Таким образом, использование в данном функциональном энергоузле общего теплообменника становится гораздо менее эффективным, чем ожидалось.Thus, the use of a common heat exchanger in this functional energy center becomes much less efficient than expected.

В основу предложенного решения положена задача ускорения процесса формирования за счет полного кондиционирования электролита, прецизионной коррекции его уровня, ускорения и повышения равномерности пропитки сепараторов.The proposed solution is based on the task of accelerating the formation process due to the complete conditioning of the electrolyte, precision correction of its level, acceleration and increasing the uniformity of impregnation of separators.

Поставленная задача решается тем, что в заявленном устройстве каждый аккумулятор снабжен автономным теплообменником, в состав автономного теплообменника входят два обратных запорных клапана и поплавково-клапанный узел, все автономные теплообменники соединены с резервуаром с электролитом по параллельной схеме, гидравлический контур оснащен вакуумным насосом, соединенным с резервуаром с электролитом, и системой управляемых клапанов для оперативного переключения потоков газов и жидкостей, а на выходе гидравлического контура установлен газоанализатор.The problem is solved in that in the claimed device, each battery is equipped with an autonomous heat exchanger, the autonomous heat exchanger includes two check valves and a float-valve assembly, all autonomous heat exchangers are connected to the electrolyte tank in a parallel circuit, the hydraulic circuit is equipped with a vacuum pump connected to a reservoir with electrolyte, and a system of controlled valves for the operational switching of gas and liquid flows, and at the output of the hydraulic circuit gas analyzer.

Для выравнивания физических и химических параметров при формировании использован принцип принудительного массообмена. Перегретый электролит выводят из аккумуляторов, охлаждают во внешних локальных теплообменниках и соединяют все потоки электролита в резервуаре с электролитом, где выравнивается их состав и температура, и после этого возвращают в аккумуляторы по параллельной сети трубопроводов. Охлаждение производится в автономных теплообменниках контактного типа с водяным охлаждением и турбулизацией потока электролита.To align the physical and chemical parameters during the formation, the principle of forced mass transfer is used. The superheated electrolyte is removed from the batteries, cooled in external local heat exchangers, and all the electrolyte flows in the tank are connected to the electrolyte, where their composition and temperature are equalized, and then returned to the batteries through a parallel pipeline network. Cooling is carried out in autonomous contact-type heat exchangers with water cooling and turbulization of the electrolyte flow.

Резервуар с электролитом в данной конструкции играет роль смесителя, в котором поддерживаются стабильными основные параметров электролита, и откуда кондиционированный электролит постоянно поступает в аккумуляторы, замещая перегретый. Электролит становится теплоносителем, связывающим аккумуляторы в единую систему с постоянным обменом. Организованная таким образом циркуляция электролита способствует стабилизации и усреднению параметров формирования во всех аккумуляторах батареи. Именно циркуляция, то есть постоянный отвод перегретого агента из каждого аккумулятора и возврат кондиционированного из общего накопителя.The reservoir with electrolyte in this design plays the role of a mixer, in which the basic parameters of the electrolyte are kept stable, and from where the conditioned electrolyte constantly enters the batteries, replacing the superheated one. The electrolyte becomes a coolant, linking the batteries into a single system with a constant exchange. The electrolyte circulation organized in this way helps to stabilize and average the formation parameters in all battery accumulators. It is the circulation, that is, the constant removal of the superheated agent from each battery and the return of the conditioned from the general drive.

Предварительное вакуумирование полостей аккумуляторов производится при помощи вакуумного насоса, создающего разрежение перед подачей электролита в аккумуляторы. Эта процедура улучшает условия пропитки электродных пластин и сепараторов формировочным электролитом. Вакуумной обработке подвергается электролит еще раз в конце формирования. Откачкой удаляются остатки газовых пузырьков из межэлектродного пространства и частично-растворенные и адсорбированные газы. Финальная деаэрация раствора улучшает эксплуатационные качества батарей.Pre-evacuation of the cavities of the batteries is carried out using a vacuum pump that creates a vacuum before the electrolyte is fed into the batteries. This procedure improves the conditions for impregnation of the electrode plates and separators with forming electrolyte. The electrolyte is subjected to vacuum treatment again at the end of the formation. By pumping, the remnants of gas bubbles from the interelectrode space and partially dissolved and adsorbed gases are removed. Final deaeration of the solution improves battery performance.

Прецизионная коррекция уровня электролита во всех аккумуляторах обеспечивается за счет работы поплавково-клапанного узла, работающего по принципу обратной связи.Precise correction of the electrolyte level in all batteries is ensured by the operation of the float-valve assembly, operating on the basis of feedback.

Газоанализатор дает возможность (по количественному составу газовой смеси) точно определять все стадии процесса формирования. И, что особенно важно, момент прекращения обработки.The gas analyzer makes it possible (by the quantitative composition of the gas mixture) to accurately determine all stages of the formation process. And, most importantly, the moment of termination of processing.

По имеющимся у авторов сведениям предложенные существенные отличия, которые характеризуют суть изобретения, не известны в данном разделе техники.According to the information available to the authors, the proposed significant differences that characterize the essence of the invention are not known in this section of the technology.

Предложенное техническое решение может быть использовано на предприятиях по производству аккумуляторных батарей, в частности - свинцово-кислотных типов.The proposed technical solution can be used at enterprises for the production of rechargeable batteries, in particular, lead-acid types.

Критерий "промышленное внедрение" подтверждается актуальностью способа и его практической привязкой к реальным производственным технологиям.The criterion of "industrial implementation" is confirmed by the relevance of the method and its practical binding to real production technologies.

Подробная схема заявленного устройства приведена на фиг.1. На фиг.2 изображен автономный теплообменник. Аккумуляторы 1 собраны в батареи 2, установлены на технологическом столе 3 и подключены к гидравлическому контуру, содержащему форвакуумный насос 4 с блоком охлаждения 5, резервуар с электролитом 6, питающие емкости 7 и 8, жидкостный насос 9 и систему управляемых клапанов (10-19), с помощью которых осуществляется оперативное управление потоками газов и жидкостей (последовательность и согласованность их коммутирования регламентировано технологической картой процесса обработки изделий). На выходе гидравлического контура установлен газоанализатор 20. Резервуар с электролитом 6 снабжен штуцером 21 для откачки газов, датчиком уровня 22 и внутренним теплообменником 23. Каждый аккумулятор оснащен внешним автономным теплообменником 24 контактного типа с водяным охлаждением, соединенным с резервуаром с электролитом 6 гидравлического контура и магистралью водоснабжения 25. Каждый автономный теплообменник представляет собой сложнопрофильную трубку 26, охваченную кожухом 27 для циркуляции воды. Клапанная система теплообменника состоит из клапана 28, связанного рычажной передачей с поплавковым уровнемером 29 (поплавково-клапанный узел) и обратных клапанов 30 и 31. В нижней части трубки теплообменника имеется прерыватель струи 32. Устройство оснащено автоматизированным зарядно-разрядным узлом 33. Распределение клапанов по узлам гидравлического контура следующее: 10 - клапан питающей емкости 7; 11 - клапан питающей емкости 8; 12 - клапан между насосом 9 и резервуаром с электролитом 6; 13 и 14 - клапаны между резервуаром с электролитом 6 и теплообменниками 24; 15 - клапан вакуумного насоса 4; 16 - клапан газоанализатора 20; 17 - клапан теплообменника 23; 18 - клапан блока охлаждения 5; 19 - выпускной клапан системы теплообменников 24.A detailed diagram of the claimed device is shown in figure 1. Figure 2 shows a stand-alone heat exchanger. Batteries 1 are assembled in batteries 2, mounted on the technological table 3 and connected to a hydraulic circuit containing a fore-vacuum pump 4 with a cooling unit 5, a reservoir with electrolyte 6, feeding containers 7 and 8, a liquid pump 9 and a system of controlled valves (10-19) with the help of which the operational control of gas and liquid flows is carried out (the sequence and coordination of their switching is regulated by the technological map of the product processing process). A gas analyzer 20 is installed at the output of the hydraulic circuit 20. The tank with electrolyte 6 is equipped with a nozzle 21 for pumping gases, a level sensor 22 and an internal heat exchanger 23. Each battery is equipped with an external stand-alone contact-type heat exchanger 24 with water cooling connected to the tank with the electrolyte 6 of the hydraulic circuit and a line water supply 25. Each autonomous heat exchanger is a complex profile pipe 26, covered by a casing 27 for water circulation. The valve system of the heat exchanger consists of a valve 28 connected by a lever transmission with a float level gauge 29 (float-valve assembly) and check valves 30 and 31. At the bottom of the heat exchanger tube there is a jet breaker 32. The device is equipped with an automated charge-discharge assembly 33. The valves are distributed according to nodes of the hydraulic circuit are as follows: 10 - valve of the supply tank 7; 11 - valve supply capacity 8; 12 - valve between the pump 9 and the tank with electrolyte 6; 13 and 14 - valves between the tank with electrolyte 6 and heat exchangers 24; 15 - valve of the vacuum pump 4; 16 - valve gas analyzer 20; 17 - valve heat exchanger 23; 18 - valve of the cooling unit 5; 19 - exhaust valve of the heat exchanger system 24.

Предложенное устройство функционирует следующим образом. Вследствие многостадийности самого процесса обработки, включающего предварительное вакуумирование сухих полостей аккумуляторов и заливку электролита с последующей паузой для полной пропитки электродных пластин и сепараторов, собственно формирование, финальную деаэрацию и окончательную корректировку уровня электролита, работа устройства протекает в различных режимах. Опишем их в рамках технологической последовательности.The proposed device operates as follows. Due to the multi-stage processing process itself, including preliminary evacuation of dry battery cavities and filling the electrolyte with a subsequent pause for complete impregnation of the electrode plates and separators, the actual formation, final deaeration and final correction of the electrolyte level, the device operates in various modes. We describe them in the framework of the technological sequence.

1. Процесс заливки осуществляется по следующей схеме. В исходном положении все клапаны закрыты. Вначале открывают клапаны 15 и 13, включают насос 4 и откачивают воздух из резервуара с электролитом 6 и сухих полостей аккумуляторов. Разрежение не должно превышать предельной величины, определяемой прочностью стенок аккумуляторов и установленной в конструкторской документации на аккумуляторы конкретного типа. Затем закрывают клапаны 13 и 15 и открывают клапаны 10 и 12 и с помощью жидкостного насоса 9 перекачивают установленное количество заливочного электролита из питающей емкости 7 в резервуар с электролитом 6. Плотность заливочного электролита устанавливают в технологической документации (для стартерных аккумуляторных батарей она обычно составляет 1,24 г/см³). Количество электролита определяют по датчику уровня 22. Теплообменники 24 снабжены обратными клапанами 30 и 31 и это дает возможность использовать перепад давления газа в резервуаре с электролитом 6 и аккумуляторах 1 для перегонки электролита при отключенном вакуумном насосе. Уровень заполнения электролитом полости аккумуляторов 1 контролируется поплавково-клапанным узлом (28, 29). После заполнения резервуара с электролитом 6 насос 9 отключают, закрывая при этом клапаны 10 и 12. Затем необходимо открыть клапан 13 и произвести заливку электролита, используя для этого суммарную силу от перепада уровней электролита, а также от перепада давлений газа в резервуаре с электролитом 6 и аккумуляторах 1. После заполнения всех аккумуляторов начинается стадия пропитки, длительность которой, в зависимости от типа аккумуляторов, устанавливается в технологической документации.1. The pouring process is carried out according to the following scheme. In the initial position, all valves are closed. First, the valves 15 and 13 are opened, the pump 4 is turned on, and air is pumped out of the electrolyte tank 6 and the dry cavities of the batteries. The vacuum should not exceed the limit value determined by the strength of the walls of the batteries and established in the design documentation for the batteries of a particular type. Then, valves 13 and 15 are closed and valves 10 and 12 are opened and, using a liquid pump 9, the set amount of filling electrolyte is pumped from the supply tank 7 to the electrolyte reservoir 6. The density of the filling electrolyte is set in the technological documentation (for starter batteries it is usually 1, 24 g / cm ³ ). The amount of electrolyte is determined by the level sensor 22. Heat exchangers 24 are equipped with check valves 30 and 31 and this makes it possible to use the gas pressure drop in the tank with electrolyte 6 and batteries 1 to distill the electrolyte with the vacuum pump turned off. The level of electrolyte filling of the cavity of the batteries 1 is controlled by a float-valve assembly (28, 29). After filling the tank with electrolyte 6, the pump 9 is turned off, closing the valves 10 and 12. Then it is necessary to open the valve 13 and fill the electrolyte, using the total force from the difference in electrolyte levels, as well as from the differential pressure of the gas in the tank with electrolyte 6 and batteries 1. After filling all the batteries, the impregnation stage begins, the duration of which, depending on the type of batteries, is set in the technological documentation.

2. Далее следует стадия ускоренного формирования аккумуляторов. При формировании наблюдается рост температуры, усиление газообразования и дрейф концентрации активных веществ раствора. Конструкция заявленного устройства дает возможность для возбуждения циркуляции электролита по гидравлическому контуру использовать избыточное давление кислородно-водородной газовой смеси, являющейся побочным продуктом реакций формирования. Выделяющийся от разложения воды газ повышает давление газовой среды в каждом аккумуляторе, так как выпускной клапан 19 закрыт, а входное отверстие автономного теплообменника 24 расположено ниже уровня электролита. Поэтому газ выдавливает жидкость через трубу 26 теплообменника 24 (где охлаждается) по трубопроводу в резервуар с электролитом 6. Здесь происходит смешивание электролита из всех обрабатываемых аккумуляторов. В результате смешивания устанавливается общая температура и плотность для всей массы жидкости. Если температура становится выше нормативной (вследствие температурных пульсаций), то включают резервный внутренний теплообменник 23. Понижение температуры электролита в трубке 26 теплообменника 24 ускоряется за счет турбулизации пограничного слоя его потока при контакте со стенками трубки 26, имеющими переменную кривизну. Возможный электрический контакт с оборудованием по струям электролита разрушается пузырьковым методом благодаря прерывателям струи 32, размещенным в нижней части автономных теплообменников 24. Это предотвращает токи утечки. Когда уровень электролита в аккумуляторе при интенсивном газовыделении опускается ниже входного отверстия трубки автономного теплообменника, происходит сброс давления в верхней полости аккумулятора, вследствие чего уровень восстанавливается за счет притока охлажденного электролита из резервуара с электролитом 6. Таким образом перегретый электролит порциями вытесняется в буфер (резервуар с электролитом 6) и порциями же возвращается охлажденная жидкость. Происходит самостабилизация параметров за счет обратной связи, являющейся следствием взаимообусловленности всех процессов формирования. Так, флуктуация температуры может дать пульсацию в сторону перегрева, что стимулирует газообразование. Вслед за этим растет давление, усиливается отток жидкости в буфер, уровень падает, происходит сброс давления и в полость начинает поступать холодный электролит, уменьшающий температуру. Так происходит автокоррекция температуры.2. The next step is the accelerated formation of the batteries. During formation, an increase in temperature, an increase in gas formation, and a drift in the concentration of the active substances of the solution are observed. The design of the claimed device makes it possible to use the excess pressure of an oxygen-hydrogen gas mixture, which is a by-product of the formation reactions, for exciting the electrolyte circulation along the hydraulic circuit. The gas released from the decomposition of water increases the pressure of the gaseous medium in each accumulator, since the exhaust valve 19 is closed and the inlet of the autonomous heat exchanger 24 is located below the level of the electrolyte. Therefore, the gas squeezes the liquid through the pipe 26 of the heat exchanger 24 (where it is cooled) through the pipeline into the tank with electrolyte 6. Here, the electrolyte is mixed from all processed batteries. As a result of mixing, the overall temperature and density are established for the entire mass of liquid. If the temperature rises above the standard (due to temperature pulsations), then turn on the backup internal heat exchanger 23. The decrease in the temperature of the electrolyte in the tube 26 of the heat exchanger 24 is accelerated by turbulence of the boundary layer of its flow upon contact with the walls of the tube 26 having a variable curvature. Possible electrical contact with the equipment along the electrolyte streams is destroyed by the bubble method due to the jet breakers 32 located at the bottom of the autonomous heat exchangers 24. This prevents leakage currents. When the electrolyte level in the accumulator during intense gas evolution drops below the inlet of the autonomous heat exchanger tube, pressure is released in the upper cavity of the accumulator, as a result of which the level is restored due to the influx of cooled electrolyte from the electrolyte reservoir 6. Thus, the superheated electrolyte is forced out in portions to the buffer (reservoir with electrolyte 6) and chilled liquid returns in portions. Self-stabilization of parameters occurs due to feedback, which is a consequence of the interdependence of all formation processes. So, temperature fluctuation can give a pulsation towards overheating, which stimulates gas formation. Following this, the pressure rises, the outflow of liquid into the buffer increases, the level drops, pressure is released and cold electrolyte begins to flow into the cavity, which reduces the temperature. This is how auto-correction of temperature occurs.

3. Деаэрацию электролита производят путем вакуумирования объема резервуара с электролитом 6. Для этого закрывают все клапаны, кроме клапанов 15 и 14 и включают вакуумный насос 4. Разрежение, созданное им в резервуаре с электролитом 6, распространится и на верхние полости аккумуляторов. Что приведет к понижению уровня в них и выходу остаточных газов.3. Electrolyte is deaerated by evacuating the volume of the reservoir with electrolyte 6. To do this, close all valves except valves 15 and 14 and turn on the vacuum pump 4. The vacuum created by it in the reservoir with electrolyte 6 also extends to the upper cavities of the batteries. Which will lead to a decrease in the level in them and the release of residual gases.

4. Доливка электролита до нормативного уровня проводится с удовлетворительной точностью благодаря работе поплавково-клапанного узла (28, 29). Технология заливки может быть формализована (расписана по командам) следующим образом. Не отключая вакуумный насос, открывают клапаны 11 и 12 и включают жидкостный насос 9. При этом в резервуар с электролитом 6 подается свежий электролит рабочей плотности из питающей емкости 8. Рабочая плотность электролита устанавливается в технологической документации (для стартерных аккумуляторных батарей она обычно составляет 1,28 г/см³). После наполнения резервуара с электролитом 6 по сигналу от датчика уровня 22 отключают насос 9 и закрывают клапаны 11 и 12. Старый и новый электролиты смешиваются. Для дозаливки аккумуляторов этой смесью необходимо прекратить откачку, перекрыв клапан 15, открыть клапаны 16 и 13. Благодаря работе обратных клапанов 30 и 31 в аккумуляторах сохраняется достигнутый уровень разрежения газовой среды, что позволит довести уровень электролита до максимального значения и блокировать его дальнейшее переливание с помощью поплавкового клапана 28.4. Topping up the electrolyte to the standard level is carried out with satisfactory accuracy due to the operation of the float-valve assembly (28, 29). Pouring technology can be formalized (scheduled by teams) as follows. Without turning off the vacuum pump, open valves 11 and 12 and turn on the liquid pump 9. At the same time, a fresh working-density electrolyte is supplied from the supply tank 8 to the electrolyte tank 6. The working density of the electrolyte is set in the process documentation (for starter batteries it is usually 1, 28 g / cm ³ ). After filling the tank with electrolyte 6 at the signal from the level sensor 22, turn off the pump 9 and close the valves 11 and 12. The old and new electrolytes are mixed. To replenish the batteries with this mixture, it is necessary to stop pumping by closing valve 15, open valves 16 and 13. Due to the operation of the check valves 30 and 31, the achieved level of rarefaction of the gas medium is stored in the batteries, which will allow to increase the electrolyte level to the maximum value and block its further transfusion with float valve 28.

5. Окончание процесса формирования определяют с помощью газоанализатора 20 по соотношению водорода и кислорода в газовой смеси, выбрасываемой в атмосферу. По сигналу от прибора 20 происходит отключение обрабатываемых изделий от источников электроэнергии (зарядно-разрядного узла 33). Эта процедура важна в плане предотвращения перезаряда батарей, который может произойти вследствие различного качества пасты и по ряду других причин.5. The end of the formation process is determined using a gas analyzer 20 by the ratio of hydrogen and oxygen in the gas mixture emitted into the atmosphere. The signal from the device 20 is the disconnection of the processed products from sources of electricity (charge-discharge unit 33). This procedure is important in preventing overcharging of batteries, which can occur due to different paste quality and for a number of other reasons.

После проведения всех этапов обработки, перед включением батарей от системы необходимо закрыть клапан 13. Клапан 14 необходим для выпуска электролита из системы путем вакуумирования с последующим удалением его через клапан 19. Эту операцию проводят в период длительного простоя оборудования.After carrying out all the processing steps, before turning on the batteries from the system, it is necessary to close valve 13. Valve 14 is necessary to release electrolyte from the system by evacuation and then remove it through valve 19. This operation is carried out during a long period of equipment downtime.

Для полного удаления электролита из резервуара с электролитом 6 достаточно открыть клапаны 13, 16 и 11,10.To completely remove the electrolyte from the tank with electrolyte 6, it is enough to open the valves 13, 16 and 11.10.

Теплообменник 23 включают, открывая клапаны 17 и 18, только при необходимости дополнительного охлаждения электролита.The heat exchanger 23 include, opening the valves 17 and 18, only if necessary, additional cooling of the electrolyte.

Заявляемое устройство дает возможность с большой точностью выравнивать плотность, температуру и уровень электролита во всех аккумуляторах батареи. Этот эффект достигается за счет параллельного соединения автономных теплообменников и принудительной управляемой циркуляции электролита по гидравлическому контуру для проведения полного кондиционирования электролита.The inventive device makes it possible to accurately balance the density, temperature and electrolyte level in all battery batteries. This effect is achieved through the parallel connection of autonomous heat exchangers and forced controlled circulation of the electrolyte along the hydraulic circuit for complete conditioning of the electrolyte.

Использование устройство для батарейного формирования аккумуляторов дает также возможность существенно ускорить обработку изделий при их поточном пространстве и гарантирует максимальную выходную идентичность технических характеристик аккумуляторов, что способствует производству батарей со стабильно высокими эксплуатационными качествами.The use of a device for battery formation of batteries also makes it possible to significantly accelerate the processing of products with their flow space and guarantees maximum output identity of the technical characteristics of batteries, which contributes to the production of batteries with consistently high performance.

Claims (1)

Устройство для батарейного формирования свинцовых аккумуляторов с принудительной управляемой циркуляцией электролита, содержащее гидравлический контур, соединенный с аккумуляторами при помощи трубопровода, и включающее жидкостный насос, резервуар с электролитом, теплообменник, поплавково-клапанный узел и узел разрыва электрической цепи по струи электролита, отличающееся тем, что каждый аккумулятор снабжен автономным теплообменником, в состав автономного теплообменника входят два обратных запорных клапана и поплавково-клапанный узел, все автономные теплообменники соединены с резервуаром с электролитом по параллельной схеме, гидравлический контур оснащен вакуумным насосом, соединенным с резервуаром с электролитом, и системой управляемых клапанов для оперативного переключения потоков газов и жидкостей, а на выходе гидравлического контура установлен газоанализатор.A device for the battery formation of lead-acid accumulators with controlled electrolyte circulation, comprising a hydraulic circuit connected to the accumulators by means of a pipeline and including a liquid pump, an electrolyte reservoir, a heat exchanger, a float valve assembly, and an electric circuit rupture assembly along the electrolyte jet, characterized in that each battery is equipped with an autonomous heat exchanger, the composition of an autonomous heat exchanger includes two check valves and a float valve green, all autonomous heat exchangers are connected to the electrolyte tank in a parallel circuit, the hydraulic circuit is equipped with a vacuum pump connected to the electrolyte tank and a system of controlled valves for operative switching of gas and liquid flows, and a gas analyzer is installed at the output of the hydraulic circuit.

Images