一种防爆消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置的制作方法

1.本实用新型属于废物回收技术领域，涉及废旧带电锂电池的回收装置，具体涉及一种防爆消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置。


背景技术：

2.锂电池由于其具有高比能量、长寿命、循环性能好以及环境友好等优点得到广泛的应用。但是，动力电池的急剧增加引发了新的问题。即动力电池的工作寿命到期后的回收再利用问题。一方面，由于早期动力电池推广期间采用电池规格混乱、电池质量良莠不齐、性能有差异，行业标准执行模糊、准入门槛低等原因，造成几年后即将迎来第一个动力电池报废高峰期；另一方面，如何无害化处置大量报废电池、协同深度处理报废电池同时有效循环利用报废电池中的有用组分向企业及科研院所提出了切实的科学技术问蹲。
3.拆解分选是锂离子电池回收必要的预处理技术。其中，撕碎过程和破碎过程是废旧锂电池拆解分选过程中必不可少的步骤。目前，撕碎装置和破碎装置在两个独立的腔体，二者之间通过履带连接。锂电池撕碎产物通过履带输送到破碎机进行二次破碎，同时将正负极粉从正负极集流体脱胶后剥离出来。但这种方式所占用空间过大，大大降低了锂电池的回收效率。同时，由于电池富含余能，在破碎过程中极易起火爆炸，所以在拆解分选过程，需要重点预防废旧锂电池起火爆炸。当前，废旧锂离子电池的放电方法主要分为物理放电法和化学放电法。物理放电法通过外接电路消耗残余电量，难以得到大规模的应用；而化学放电法通过盐水浸泡放电，但是容易导致电解液泄漏，产生污水，大大提高了锂电池回收的成本。因而，对废旧锂电池进行带电回收是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种防爆消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置，实现废旧锂离子电池安全带电破碎，提高电池回收效率、安全性及设备的空间利用率。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种防爆消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置，包括腔体，所述的腔体由互相连通的大立方体底舱和小立方体顶舱拼接而成；所述的顶舱顶部设置有使腔体形成密闭工作空间的密封盖；
7.所述的顶舱内设置有布气舱，所述的布气舱内设置有监测所述布气舱舱体内的温度、湿度、起火情况和易燃气体的种类含量的监测仪；
8.所述的布气舱上部设置有连接进料传输履带的第一进料口，第一进料口上安装有进料阀门；
9.所述的第一进料口下部设置有撕碎装置及防暴装置；
10.所述的撕碎装置下部设置有收集过滤装置；
11.所述的顶舱底部设置有使物料进入底舱的第二进料口，所述的底舱内设置有破碎
装置，破碎装置的下部设置有筛板；
12.所述的筛板下部设置有通过出料口伸出至底舱外部的出料传输履带；
13.所述的底舱前壁设置有与监测仪连接的显示报警装置。
14.本实用新型还具有以下技术特征：
15.优选的，所述的第一进料口与撕碎装置之间、收集过滤装置与第二进料口之间，均设置有一组朝下的引导板，每个引导板安装端的下部由支撑架支撑，每组引导板与顶舱侧壁呈锐角夹角相向错层设置；
16.所述的筛板与出料传输履带之间设置有一组相向设置的聚料板，所述的聚料板包括与底舱侧壁连接的平板和平板尾端向下的斜板。
17.优选的，所述的撕碎装置包括平行布设的两个纵向滚轴，所述的滚轴的中段可旋转式安装在布气舱和顶舱的后壁上，尾端伸出布气舱和顶舱并与布设在顶舱外的两个第一电动机固定连接；
18.所述的滚轴位于布气舱内的部分外周安装有桶形刀架，所述的两个桶形刀架外满布有可相互咬合的锥形刀片；
19.所述的第一电动机外设置有第一电动机机罩。
20.优选的，所述的防暴装置布设在撕碎装置的两侧，包括设置有通孔的阻挡架，所述的阻挡架的内部沿布气舱侧壁布设有布水管，所述布水管的下部设置有布气管，所述的布水管上设置有喷淋头，所述的布气管上设置有输气孔；
21.所述的布水管和布气管通过第一电动机机罩两侧的安装孔通入顶舱侧壁，保护性气体经安装孔通入布气管。
22.进一步的，所述的阻挡架的上壁和下壁相对设置，内侧壁为圆弧面，所述的圆弧面上均匀布设有通孔。
23.优选的，所述的收集过滤装置包括纵向设置在布气舱的底部中央的第一通槽，所述的第一通槽的侧壁上部与布气舱侧壁连接，下部向内侧倾斜，底部设置有开口；所述的开口中央设置有过滤桶筛网，过滤桶筛网外部设置有与第一通槽外壁固定连接的收集罩；
24.所述的收集罩内过滤桶筛网两侧设置有粗料管道，粗料管道的一端安装有与过滤桶筛网表面相切的刮片，粗料管道的另一端伸出收集罩和顶舱连接有粗料收集箱；
25.所述的粗料管道向下倾斜，与顶舱侧壁成锐角夹角，由安装在顶舱侧壁的支撑架支撑；所述的两侧粗料收集箱放置在顶舱和底舱拼接处两侧的腰台上；所述的粗料收集箱均设置有可闭合的粗料出口；
26.所述的收集罩内由过滤桶筛网和粗料管道分隔为收集粗料的第一回收腔和收集细料的第二回收腔；
27.所述收集罩的底部设置有第二通槽，所述的第二通槽的侧壁上部与收集罩侧壁连接，下部向内侧倾斜，底部设置有出料通口；
28.所述的过滤桶筛网通过安装轴可旋转式安装在顶舱后壁，安装轴的尾端安装有带动过滤桶筛网转动的第二电动机；
29.所述的第二电动机外设置有第二电动机机罩。
30.优选的，所述的破碎装置包括交替设置的多个圆锤头和方锤头，所述的圆锤头和方锤头通过锤柄安装在环形支撑架上，环形支撑架中心通过伸出底舱后壁的轴安装有第三
电动机。
31.优选的，所述的筛板由其底部的筛板架支撑；
32.所述的筛板的一侧通过螺钉连接有反击板；
33.所述的筛板架通过螺钉安装在底舱内。
34.优选的，所述的监测仪包括温度监测仪、湿度监测仪、火焰检测传感仪和燃气监测传感仪；
35.所述的与监测仪连通的显示报警装置包括设置在底舱前壁的显示屏以及分布在显示屏两侧的指示灯和报警器。
36.优选的，所述的布气舱内通入的保护性气体为氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气、氪气和氙气中的一种或者任意组合；
37.所述的布气舱的顶部中心设置有布气舱门。
38.本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
39.本实用新型将未放电的锂电池在同一个腔体内进行撕碎和破碎，大大减少了撕碎和破碎的占用空间，向装置中通入高流量的保护性气体，废旧锂电池可通过进料口连续投入装置中进行拆解分选，高流量的保护气体可制造低氧环境，同时带走破碎过程产生的热量，避免起火爆炸，保护气可以通过循环管路重复使用；
40.同时撕碎和破碎联用装置中配备了温度传感器、湿度传感器、易燃气体监测传感器和火焰监测传感器，同时设置有布气管、布水管和喷淋头，在电池起火时进行降温灭火，可作为效的保障措施；
41.本撕碎破碎联用设备能够实现废旧锂离子电池带电破碎，撕碎破碎过程中废旧锂电池无需放电步骤，既简化了工序又节约了空间成本，同时提高了废旧锂电池回收的效率和安全性。
附图说明
42.图1为防暴消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置的结构示意图；
43.图2为防暴消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置的正面结构示意图；
44.图3为防暴消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置的侧面结构示意图；
45.图4为防暴消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置的后侧结构示意图；
46.图5为防暴消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置的顶端结构示意图；
47.图6为撕碎装置结构示意图；
48.图7为阻挡架结构示意图；
49.图8为过滤装置俯视结构示意图；
50.图9为过滤装置正视结构示意图；
51.图10为粗料管道结构示意图；
52.图11为破碎装置结构示意图；
53.图中各标号的含义为：1
‑
腔体，2
‑
底舱，3
‑
顶舱，4
‑
密封盖，5
‑
布气舱，6
‑
监测仪，7
‑
第一进料口，8
‑
撕碎装置，9
‑
防暴装置，10
‑
收集过滤装置，11
‑
第二进料口，12
‑
破碎装置，13
‑
筛板，14
‑
出料口，15
‑
出料传输履带，17
‑
引导板，18
‑
支撑架，19
‑
聚料板，20
‑
滚轴，21
‑
第一电动机，22
‑
桶形刀架，23
‑
锥形刀片，24
‑
第一电动机机罩，25
‑
通孔，26
‑
阻挡架，27
‑
布水
管，28
‑
布气管，29
‑
喷淋头，30
‑
输气孔，31
‑
安装孔，32
‑
反击板，33
‑
第一通槽，34
‑
开口，35
‑
过滤桶筛网，36
‑
收集罩，37
‑
粗料管道，38
‑
刮片，39
‑
粗料收集箱，40
‑
腰台，41
‑
粗料出口，42
‑
第一回收腔，43
‑
第二回收腔，44
‑
第二通槽，47
‑
出料通口，48
‑
安装轴，49
‑
第二电动机，50
‑
第二电动机机罩，51
‑
圆锤头，52
‑
方锤头，53
‑
锤柄，54
‑
环形支撑架，55
‑
第三电动机，56
‑
筛板架，57
‑
显示屏，58
‑
指示灯，59
‑
报警器，60
‑
布气舱门，61
‑
进料传输履带，62
‑
进料阀门；
54.1901
‑
平板，1902
‑
斜板。
具体实施方式
55.以下结合附图对本实用新型的具体内容做进一步详细解释说明。
56.如图1至图11所示，本实施例给出一种防爆消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置，包括腔体1，腔体1由互相连通的大立方体底舱2和小立方体顶舱3拼接而成；顶舱3顶部设置有使腔体1形成密闭工作空间的密封盖4；
57.顶舱3内设置有布气舱5，布气舱5内设置有监测仪6，监测仪6设置在布气舱5内侧顶部，用于监测所述布气舱5舱体内的温度、湿度、起火情况和易燃气体的种类含量。
58.布气舱5上部设置有连接进料传输履带61的第一进料口7；进料传输履带61由腔体1的外部一直延伸到设置于布气舱5的第一进料口7，第一进料口7上安装有进料阀门62用来控制第一进料口7的闭合。
59.第一进料口7下部设置有撕碎装置8及防暴装置9；
60.撕碎装置8下部设置有收集过滤装置10；
61.顶舱3底部设置有使物料进入底舱2的第二进料口11，底舱2内设置有破碎装置12，破碎装置12的下部设置有筛板13；第二进料口11用于通过收集过滤装置10所得的产物。
62.筛板13下部设置有通过出料口14伸出至底舱2外部的出料传输履带15；出料口14和出料传输履带15用于排出破碎的产物，所述的出料口14安装有出料阀门。
63.底舱2前壁设置有与监测仪6连接的显示报警装置。
64.第一进料口7与撕碎装置8之间、收集过滤装置10与第二进料口11之间，均设置有一组朝下的引导板17，每个引导板17安装端的下部由支撑架18支撑，每组引导板17与顶舱3侧壁呈锐角夹角相向错层设置；引导板17便于缓冲废旧锂电池掉落时的冲击力，起到了保护撕碎机刀片和破碎装置的作用，在其底部设置有支撑架18，用于提高引导板的机械强度。
65.筛板13与出料传输履带15之间设置有一组相向设置的聚料板19，聚料板19包括与底舱1侧壁连接的平板1901和平板1901尾端向下的斜板1902，聚料板19使物料平稳滑落至出料传输履带15，减少物料冲击，起到保护作用。
66.撕碎装置8包括平行布设的两个纵向滚轴20，滚轴20的中段可旋转式安装在布气舱5和顶舱3的后壁上，尾端伸出布气舱5和顶舱3并与布设在顶舱3外的两个第一电动机21固定连接；
67.滚轴20位于布气舱5内的部分外周安装有桶形刀架22，两个桶形刀架22外满布有可相互咬合的锥形刀片23；第一电动机带动滚轴20旋转，从而带动锥形刀片23旋转对废旧锂电池进行撕碎。
68.第一电动机21外设置有第一电动机机罩24。
69.防暴装置9布设在撕碎装置8的两侧，包括设置有通孔25的阻挡架26，阻挡架26的
内部沿布气舱5侧壁布设有布水管27，所述布水管27的下部设置有布气管28，布水管27上设置有出水孔，其上安装有喷淋头29，布气管28上设置有输气孔30；喷淋头29和输气孔30均匀布设；阻挡架26设置在撕碎装置8锥形刀片23的两侧，来限制废旧锂电池的位置，保证其能通过撕碎装置8完成撕碎步骤，同时避免撕碎过程的粉尘堵塞喷淋头29和输气孔30。
70.布水管27和布气管28通过第一电动机机罩24两侧的安装孔31通入顶舱3侧壁，保护性气体经安装孔31通入布气管28，保护性气体可循环使用。
71.阻挡架26的上壁和下壁相对设置，内侧壁为圆弧面，圆弧面上均匀布设有通孔25，通孔25用于保护性气体和水通入布气舱5，且保证布气、布水均匀。
72.收集过滤装置10包括纵向设置在布气舱5的底部中央的第一通槽33，第一通槽33的侧壁上部与布气舱5侧壁连接，下部向内侧倾斜，底部设置有开口34；开口34中央设置有过滤桶筛网35，过滤桶筛网35外部设置有与第一通槽33外壁固定连接的收集罩36；开口34用于通过经撕碎后粒径大于过滤桶筛网3的撕碎产物。
73.收集罩36内过滤桶筛网35两侧设置有粗料管道37，粗料管道37的一端安装有与过滤桶筛网35表面相切的刮片38，粗料管道37的另一端伸出收集罩36和顶舱3连接有粗料收集箱39；刮片38用于清理过滤桶筛网3表面的粗料，进而粗料通过粗料管道37进入粗料收集箱39，用于再次返回布气舱5撕碎，直至粒径符合所述破碎装置12的要求为止。
74.粗料管道37向下倾斜，与顶舱3侧壁成锐角夹角，由安装在顶舱3侧壁的支撑架18支撑；两侧粗料收集箱39放置在顶舱3和底舱2拼接处两侧的腰台40上；粗料收集箱39均设置有可闭合的粗料出口41，用于收集到的粗料取出。
75.收集罩36内由过滤桶筛网35和粗料管道37分隔为收集粗料的第一回收腔42和收集细料的第二回收腔43；
76.所述收集罩36的底部设置有第二通槽44，第二通槽44的侧壁上部与收集罩36侧壁连接，下部向内侧倾斜，底部设置有出料通口47；
77.过滤桶筛网35通过安装轴48可旋转式安装在顶舱3后壁，安装轴48的尾端安装有带动过滤桶筛网35转动的第二电动机49；第二电动机49带动用于带动粗料转动至第一回收腔42，便于收集，并且依靠转动防止过滤桶筛网35堵塞。
78.第二电动机49外设置有第二电动机机罩50。
79.收集过滤装置10的细料产物经引导板17缓冲后从第二进料口11进入底舱2进行破碎，第二进料口11与较下部引导板17的下料方向一致，顶舱3底部一侧安装有平板，靠近引导板17的下料方向安装有斜板，斜板与顶舱3底部另一侧之间形成第二进料口11，这种设置起到缓冲物料保护破碎装置的作用，同时，有助于腔体1形成低氧气的惰气空间。
80.破碎装置12包括交替设置的多个圆锤头51和方锤头52，圆锤头51和方锤头52通过锤柄53安装在环形支撑架54上，环形支撑架54中心通过伸出底舱2后壁的轴安装有第三电动机55，第三电动机55外设置有第三电动机机罩；由第三电动机55带动环形支撑架54、圆锤头51和方锤头52同步旋转进行二次破碎。
81.如图1和图11所示，锤柄53为长条形状，两个个锤柄53垂直交叉设置，一个锤柄53两端各安装有一个圆锤头51，另一个锤柄53两端各安装有一个方锤头52，圆锤头51和方锤头52的旋转外缘与筛板13相切。
82.筛板13由其底部的筛板架56支撑；
83.筛板13的一侧通过螺钉连接有反击板32；反击板32可用于调节其与方锤头52、圆锤头51之间的间隙，以此来调节破碎产物的粒径。
84.筛板架56通过螺钉安装在底舱2内。
85.监测仪6包括温度监测仪、湿度监测仪、火焰检测传感仪和燃气监测传感仪；
86.与监测仪6连通的显示报警装置包括设置在底舱2前壁的显示屏57以及分布在显示屏57两侧的指示灯58和报警器59。指示灯58包括红色、绿色和黄色三种，当红灯亮起的时候，说明腔体内的工作环境处于异常状态；当绿灯亮起的时候，说明腔体内的工作环境处于正常状态；而当黄灯亮起的时候，说明腔体内的异常状态的工作环境正在被调节，直至指示灯变为绿色状态；显示屏57可以使得用户更方便的获取温度传感器、湿度传感器、易燃气体监测传感器所监测到的密闭空间的环境，来确认是否要通过布水管27对密闭空间内的温湿度进行调整，保证安全的操作环境；当火焰检测传感器监测到撕碎装置8内部有电池起火时，警报器59会通过发出警报声，从而提醒本领域技术人员进行相关灭火操作。
87.布气舱5内通入的保护性气体为氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气、氪气和氙气中的一种或者任意组合；
88.布气舱5的顶部中心设置有布气舱门60。密封盖4和布气舱舱门60的位置相对，且在同一条直线上，二者都可以手动或自动开启和闭合，在上面分别设有把手。同时，密封盖4和布气舱舱门60为钢化玻璃材质，用于观察撕碎装置8中废旧锂电池的量和处理状况。
89.本实用新型的防爆消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置在工作时，原理如下：
90.首先开启第一进料口7的进料阀门62，将废旧锂电池通过进料传输履带61输送进入腔体1，布气舱5中，当布气舱5中的废旧锂电池堆积过多时，进料传输履带61停止工作，第一进料口7的进料阀门62关闭；
91.闭合布气舱门60和密封盖4，队形气体经顶舱3后壁的安装孔31通入布气管28通过输气孔30对布气舱5进行布气，营造出安全的工作环境；第一电动机23带动撕碎装置8开始工作，布气管28通过输气孔30实现布气舱5舱体内的快速均匀布气，高通量的保护性气体可以制造出低氧环境，同时带出布气舱5舱体内的多余热量，防止撕碎过程中废旧锂电池的起火爆炸；此外，还可以在布气之前对保护性气体进行制冷处理，效果更好。
92.经撕碎装置8撕碎后、第二电动机49带动收集过滤装置10分类收集过滤后的粗料产物经刮片38从过滤桶筛网35表面刮取，经粗料管道37收集到粗料收集箱39后，从粗料出口41去除，重复输入撕碎操作，直至达到标准；细料产物经过过滤桶筛网35从第二通槽44的出料通口47经引导板17缓冲后从第二进料口11降落至筛板13，第三电动机55带动圆锤头51和方锤头52进行二次破碎，直至通过筛板13经聚料板19聚集缓冲后降落到出料传输履带15，后经出料口14输出至腔体1外部。
93.撕碎装置8工作时，显示屏57用于显示温度传感器、湿度传感器、火焰监测传感器和易燃气体监测传感器监测的腔体1内部的温度、湿度和易燃气体的种类与含量。而指示灯58与显示屏57相连，有三种颜色，分别为红灯、绿灯和黄灯。当红灯亮起的时候，说明撕碎装置8内的工作环境处于异常状态。当绿灯亮起的时候，说明撕碎装置8内的工作环境处于正常状态。而当黄灯亮起的时候，说明撕碎装置8内的异常状态的工作环境正在手动或自动调节，直至指示灯变为绿色状态继续工作。
94.当火焰检测传感器监测到撕碎装置8内部有电池起火时，警报器59会通过发出警报声，从而提醒本领域技术人员进行相关灭火操作。
95.而当警报器59发出起火警报时，防爆装置9(亦可人工)控制布水管27工作，布水管27通过内部喷淋头29实现布气舱5舱体内的均匀布水，从而实现内部灭火的目的。
96.本防爆消防式带电废旧锂电池撕碎破碎联用装置的制作材料可为44钢、35钢、a3钢、40cr合金结构钢、ht149灰铸铁、65mn钢、0cr18ni9钢、dccr12mov铬钢、skd11铬钢、d2钢、skd11(sld)铬钢、dc53铬钢、skh
‑
9钢、asp
‑
23钢中的一种或者几种。
97.需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前壁”、“后壁”、“侧壁”、“一端”、“另一端”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。
98.需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
99.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。