一种反应釜的进料装置的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池正极材料合成设备领域，具体涉及一种反应釜的进料装置。


背景技术：

2.锂离子电池产业在新能源产业的带动下，连续保持快速增长；锂离子电池的发展必将更高要求的确保使用寿命和安全。由于前驱体材料的一致性或者分布集中度越高，对于锂电池的安全性、稳定性有一定的影响，为了获得更高的锂电池的安全性能、稳定性，要对锂离子电池材料生产过程中的前驱体材料颗粒的一致性管控提出更高要求。
3.在目前锂离子电池正极材料前驱体的合成反应中，一般是将进料管固定支撑，在反应釜上部插入反应釜内部某一位置，不能活动，或者至多设置有活动套管能在套管里面单一的上下活动而获取简单的直线活动，而且大多采用单根或者至多两根进料进一种原料的方式，所有这种进料位置固定或者进料活动过于单一，不能满足不同反应对进料方式的需求。而且，进料口位置固定、口径固定，不能与反应进料流量相匹配，不能与反应体系液位相匹配。由于采用从上向下进料的原因、进料口位置固定、口径固定，当进料流量较大时，导致进料口出口位置处在反应体系中显得料液的局部浓度过高，只能通过提高搅拌强度稍微改善局部浓度过高或不均匀问题，但不能解决此问题；而当进料流量较小时，导致料液不能填满进料管，导致流速过慢，导致反应料液第一时间在气、液交界面处接触而反生反应，又会导致此处体系局部浓度过高或不均现象，即时提高搅拌强度也很难改善。所以，目前的反应釜进料管，由于出口固定、口径固定、从上往下的方式进料，而且大多采用单根或者至多两根进料进一种原料的方式，不能满足不同反应对进料方式的需求特别是变化流量、变化液位的体系的反应，易导致反应过程中的局部浓度过高或不均匀现象，从而影响前驱体材料的颗粒一致性。


技术实现要素：

4.针对上述已有技术存在的不足，本实用新型提供一种反应釜的进料装置。
5.本实用新型是通过以下技术方案实现的。
6.一种反应釜的进料装置，其特征在于，所述装置包括：釜体(1)、至少一根进料管(2)、活塞组件；所述釜体(1)的上端和下端均设有至少一个位置对应的连接孔，所述进料管(2) 经釜体上端和下端的连接孔穿插过釜体(1)；所述进料管(2)位于釜体上端的管体侧壁上开有通孔(3)，所述进料管(2)位于釜体内的管体管壁上开有多个自下而上分布的出料口 (4)；所述活塞组件包括活塞杆(5)、传动装置，所述活塞杆(5)设置在进料管(2)内，所述活塞杆(5)的上端套装有单环轴承组(6)、下端套装有密封胶套(7)，所述活塞杆(5) 的侧壁设有齿条(8)，所述传动装置包括齿轮(9)和电机(10)，所述齿轮(9)设置在进料管(2)上的通孔(3)中并且与齿条(8)啮合；所述进料管(2)的出料口(4)连接有止回阀(11)。
7.进一步地，所述进料管(2)位于釜体设有的连接孔处的管体上套装有管套(12)，所
述管套(12)与进料管(2)的外管壁之间设有密封圈(13)。
8.进一步地，所述管套(12)与进料管(2)通过法兰连接。
9.进一步地，所述进料管(2)的出料口(4)与止回阀(11)通过管接头(14)连接，所述止回阀(11)的外面套装有止回阀套筒(15)，所述止回阀套筒(15)与管接头(14)的外壁连接，所述止回阀(11)与管接头之间设有密封垫圈，所述止回阀(11)的外壁与止回阀套筒(15)之间设有密封圈。
10.进一步地，所述进料管(2)下端与原料供料装置通过原料泵连接，所述进料管的下端设有液位计(16)，所述液位计(16)、电机(10)均与plc控制系统连接。
11.进一步地，所述釜体内侧壁设有至少一个竖直设置的挡流板(17)，所述进料管(2)位于釜体内的管体设置在挡流板(17)的外侧。
12.本实用新型的有益技术效果：
13.1、本实用新型提供的一种反应釜的进料装置，采用反重力进料方式即从反应釜下端往上进料，体积范围内分布式进料的方式，液位、流量变化相匹配的进料方式，可拆卸设计，部件模块化，便于工艺更换或者维修保养；使用过程可以通过plc自动化控制，满足自动化趋势。
14.2、本实用新型的进料装置，安装可活动，采用多根进料管的方式进料，采用多根组合的方式可以与反应流量大小相匹配进料；进料口料液出口的位置呈体积范围内分散，能与反应液位相匹配进料。
15.3、进料管管壁设有的出料口可定制数量、孔径大小；止回阀套筒及止回阀，可定制数量、孔径大小、长度。
16.4、出料口止回阀设计，止回阀套筒内有小型止回阀，小型止回阀作用于使料液只能从进料管向反应釜内部流动，反应釜内部反应料液不能回流至料液进料管内部；优点是，当进料管/进料泵出现异常情况，即进料管内部的液压小于反应釜内的液压，就会导致反应釜内的浆料(含颗粒物)进入进料管，一方面污染原料，另一方面颗粒物进入进料管当累积一定程度会堵死进料管。
17.5、进料管内部为拉杆活塞可升降设计用于与液位变化相匹配；进料管管壁开有多个等距出料口用于分散料液出口；出料口安装有小型止回阀作用于使料液只能从进料管向反应釜内部流动，反应釜内部反应料液不能回流至料液进料管内部；小型止回阀设计成与进料管排孔处螺纹连接并可拆卸，可更换为不同的止回阀口径，不同的止回阀长度，用于匹配不同的进料流量与不同的进料位置；进料管设计为可拆卸方便更换不同口径的进料管。
18.6、本实用新型解决了传统锂离子电池正极材料前驱体的合成反应中进料方式不能与反应进料流量相匹配，不能与反应体系液位相匹配的问题，解决了分散进料的问题，解决了反应过程中的局部浓度过高或不均匀的问题，极大改善了前驱体材料的颗粒一致性。
附图说明
19.图1为本实用新型结构的主视图。
20.图2为图1的俯视图。
21.图3为进料管上端管体剖面图。
22.图4为进料管下端管体剖面图。
23.图5为活塞组件的结构示意图。
24.图6为本装置在第一种使用状态下的进料管出料口处的剖面图。
25.图7为本装置在第二种使用状态下的进料管出料口处的剖面图。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
27.如图1
‑
7所示，一种反应釜的进料装置，包括：釜体1、至少一根进料管2、活塞组件；
28.釜体1的上端和下端均设有至少一个位置对应的连接孔，釜体1内侧壁设有至少一个竖直设置的挡流板17，釜体1的一侧侧壁上设有溢流口18，釜体1的底部设有出料管19，釜体1内设有搅拌桨20和搅拌轴21，搅拌轴21的下端与搅拌桨20连接，搅拌轴的上端与设置在釜体1外的电机减速机22连接；
29.进料管2为竖直管体，进料管2经釜体上端和下端的连接孔穿插过釜体1，即进料管2 的上部穿出釜体1的上端，进料管2的下端穿出釜体1的下端，进料管2的中部管体位于釜体1内；进料管2位于釜体上端的管体侧壁上开有通孔3，进料管2位于釜体内的管体管壁 (侧壁或者沿圆周)上开有多个自下而上分布的出料口4(包括第一出料口28、第二出料口 29、第三出料口30、第四出料口31等)，进料管2的出料口4与止回阀11通过管接头14 连接，止回阀11的外面套装有止回阀套筒15，止回阀套筒15与管接头14的外壁连接，止回阀11与管接头之间设有密封垫圈，止回阀11的外壁与止回阀套筒15之间设有密封圈；进料管2位于釜体内的管体设置在挡流板17的外侧；进料管2位于釜体1设有的连接孔处并且位于釜体外的管体上套装有管套12，管套12与进料管2通过法兰23连接，管套12与进料管2的外管壁之间设有密封圈13；
30.活塞组件包括活塞杆5、传动装置，活塞杆5设置在进料管2内，活塞杆5的上端套装有单环轴承组6(包括多个自上而下分布的单环轴承)、下端套装有密封胶套7，活塞杆5的侧壁设有齿条8；传动装置包括齿轮9和电机10，齿轮9设置在进料管2上的通孔3中并且与齿条8啮合，齿轮9与电机10连接；
31.进料管2下端与原料供料装置通过原料泵连接，进料管的下端设有液位计16(液位传感器)，液位计16、电机10均与plc控制系统连接。
32.使用时，将进料管2内部活塞杆5向下推入底部位置，直至其密封胶套7完全处于第一出料口28的下端；开启反应釜，反应釜内部加入少量底液至淹没搅拌桨桨叶上沿，启动搅拌；反应釜开启进料，确认启动后，在电机10的带动下，活塞杆5向上运动，密封胶套7至第三出料口30下端为止，露出第一出料口28和第二出料口29，电机停止运动，活塞杆停止运动；原料开始由进料管下端进入经第一出料口28和第二出料口29进入反应釜参与反应。当反应釜内的液位上升，由液位计16传入实时数据，通过plc控制电机启停，来控制活塞杆5的上下运动，当液位上升至淹没第四出料口31时，数据液位计16传入实时数据，通过plc控制电机启动，直至密封胶套7至第四出料口31下端为止，直至露出第一出料口28、第二出料口29、第三出料口30，电机停止运动，活塞杆停止运动；原料由第一出料口28、第二出料口29、第三出料口30进入反应釜釜体内参与反应。同理，随着液位的上升，出料口数量开启越多，与液位高度正相关匹配。
33.当反应的流量变小时，可以在安装进料管的时候，选择小孔径的进料管，选择一根
或者两根进料管；选择小孔径、短长度尺寸的止回阀套筒，选择少量的止回阀套筒以及止回阀，多出来的出料口用堵头套筒封住；进料过程中选择性开启一根进料管用于进料；当反应的流量变大时，可以在安装进料管的时候，选择大孔径的进料管，选择两根或者多根进料管；选择大孔径、长长度尺寸的止回阀套筒，选择大数量的止回阀套筒以及止回阀；进料过程中选择性开启两根或者多根进料管用于同时进料。
34.实施例1
35.选择dn15的进料管，选择φ1.6mm孔径、长度30mm的止回阀套筒，选择11个止回阀套筒；将多根进料管包括第一进料管24、第二进料管25、第三进料管26、第四进料管27安装就位。
36.将与第一进料管24、第二进料管25、第三进料管26、第四进料管27上端齿轮相匹配的外部电动机连接，将与第一进料管24、第二进料管25、第三进料管26、第四进料管27下端的外部原料泵管连接，第一进料管24和第三进料管26泵入一种反应原料(如沉淀金属盐溶液)，第二进料管25和第四进料管27泵入另外一种原料(如沉淀剂溶液)。
37.选择3m3的反应釜，加入550l的底液(比如纯水、反应原料)至淹没搅拌桨上沿为止，搅拌桨叶转速选择400r/min，温度可以用常温。
38.安装工艺要求，准备好启动条件：温度、ph、底液体积和浓度、搅拌转速、4个原料输送泵；确认活塞杆推入进料管最下端。
39.确认开始进料反应：根据液位计的初始液位反馈给plc，plc控制4个外部电机带动第一进料管24、第二进料管25、第三进料管26、第四进料管27的活塞杆，向上拉动使得密封胶套至第三出料口30下端为止，只露出第一出料口28和第二出料口29，电机停止运动，活塞杆停止运动；第一进料管24和第三进料管26泵入一种反应原料(如沉淀金属盐溶液)，通过各自的第一出料口28、和第二出料口29开始进入反应釜釜体1内；第二进料管25和第四进料管27泵入另外一种原料(如沉淀剂溶液)，通过各自的第一出料口28和第二出料口29 开始进入反应釜釜体内；反应开始启动。
40.当反应的液位上升，由液位传感器传入实时数据，通过plc控制电机启停，来控制活塞杆的上下运动，当液位上升至淹没第四出料口31时，数据液位传感器传入实时数据，通过 plc控制电机启动，直至密封胶套至第四出料口下端为止，直至露出第一出料口28、第二出料口29、第三出料口30，电机停止运动，活塞杆停止运动；原料由第一出料口28、第二出料口29、第三出料口30进入反应釜釜体内参与反应。同理，随着液位的上升，出料口数量开启越多，与液位高度正相关匹配；最终反应液位到达溢流口处，至此所有的进料管的11个出料口均被开启，均可以流出原料参与反应。
41.当反应的流量较小时，可以在安装进料的时候，选择dn15的进料管，选择φ1.6mm孔径、长度30mm的止回阀套筒，选择6个止回阀套筒(多出来的出料口用堵头套筒封住)；将第一进料管24、第二进料管25、第三进料管26、第四进料管27安装就位。反应过程中可以，选择一根进料管第一进料管24或第三进料管26泵入一种反应原料(如沉淀金属盐溶液)；第二进料管25或第四进料管27泵入另外一种原料(如沉淀剂溶液)。
42.当反应的流量较大时，可以在安装进料的时候，选择dn25的进料管，选择φ3.2mm孔径、长度40mm的止回阀套筒，选择11个止回阀套筒(多出来的出料口用堵头套筒封住)；将第一进料管24、第二进料管25、第三进料管26、第四进料管27安装就位。反应过程中可以，选
择两根第一进料管24和第三进料管26同时泵入一种反应原料(如沉淀金属盐溶液)；第二进料管25和第四进料管27同时泵入另外一种原料(如沉淀剂溶液)。
43.以上所述的仅是本实用新型的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本实用新型的目的，都应视为本实用新型的保护范围。