一种闭环控制的流体压强稳定装置和方法与流程

1.本发明属于流体压强稳定性控制技术领域，涉及一种闭环控制的流体压强稳定装置，还涉及一种闭环控制的流体压强稳定方法。


背景技术：

2.锂电池涂布工艺是生产锂电池的重要工序段，其过程是将锂电池正负极材料制作成浆料，均匀的涂布并粘到集流体上，形成锂电池极片。输送浆料时，流体浆料的压强脉动影响着涂布纵向厚度的一致性，如果输送的浆料压强脉动波动较大，涂布机在涂布极片时，极片的纵向厚度会随着浆料压强的增大而变厚，随着浆料压强的减小而变薄，使极片的厚度一致性变差，进而影响电池的质量。
3.目前锂电行业采用单螺杆输送机给涂布机输送浆料，这种方式是开环控制方式，通过提高单螺杆输送机的加工精度，保证各个零件之间的配合精度，实现浆料压强脉动较小的输送方式。但是这种方式的缺点是：（1）单螺杆输送机一旦制作完成，其输送的压强脉动大小即定型，无法对泵送压强的脉动的大小进行控制；（2）高精密的加工方式使得单螺杆输送机的成本居高不下，生产成本也大大提高。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种闭环控制的流体压强稳定装置，以达到减少乃至消除浆料输送过程中的压强脉动、提高浆料输送稳定性，便于根据不同压强要求做出适应性的调整，降低锂电池浆料输送设备成本的目的；本发明还要提供一种闭环控制的流体压强稳定方法，以达到提高浆料输送稳定性，便于根据不同压强要求做出适应性的调整，降低锂电池浆料输送设备成本的目的。
5.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种闭环控制的流体压强稳定装置，包括设有密闭腔体的壳体，以及设于壳体内的第一支撑片、第二支撑片和稳压软膜；还包括控制系统；所述稳压软膜为弹性材料，第一支撑片和第二支撑片分别固定在稳压软膜的两端，用于支撑稳压软膜；所述稳压软膜通过进料管与壳体外部的供料装置连接，通过出料管与壳体外部的用料装置连接，进料管与第一支撑片固定连接，出料管与第二支撑片固定连接；供料装置、进料管、稳压软膜、出料管、用料装置连通设置；所述壳体内设有用于检测稳压软膜膨胀程度的位置检测装置，位置检测装置将稳压软膜的位置信号通过控制系统传递给供料装置；所述壳体上设有用于向其内部通入或排放气体的比例阀，用料装置上固设有用于监测其浆料压强的压强传感器，压强传感器将用料装置的浆料压强信号通过控制系统传递给比例阀。
6.作为对本发明的限定：所述位置检测装置包括位置传感器和连接杆，位置传感器
固设于壳体外壁上，连接杆为l形，一端与位置传感器连接，另一端搭接在稳压软膜上。
7.作为对本发明的进一步限定：所述稳压软膜的材质为硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶或聚四氟乙烯。
8.作为对本发明的另一种限定：所述第一支撑片和第二支撑片之间固设有两个支撑杆，两个支撑杆上均设有用于将稳压软膜内部撑开的定型件，定型件未连接支撑杆的一端顶在稳压软膜的内壁上；定型件为弹性结构。
9.作为对本发明的限定：所述定型件为弹簧。
10.一种闭环控制的流体压强稳定方法，利用上述闭环控制的流体压强稳定装置实现，该方法包括以下步骤：s1：设置一个具有密闭的腔体壳体；s2：在壳体的腔体内设置一个具有弹性的稳压软膜，稳压软膜的两端分别通过第一支撑片和第二支撑片支撑；s3：用进料管将稳压软膜与供料装置连接，用出料管将稳压软膜与用料装置连接，使供料装置中的浆料经过稳压软膜后输向用料装置；s4：在壳体内设置位置检测装置，用于检测稳压软膜被浆料撑开后外轮廓位置的变化，当稳压软膜通入浆料后，会随着浆料流量的大小而膨胀或回缩，位置检测装置通过检测稳压软膜外轮廓的位置，判断浆料的流量，并将该位置信号通过控制系统传递给供料装置，供料装置通过位置信号自动调整输出给稳压软膜浆料的速度和流量，当稳压软膜膨胀时，供料装置降低浆料的输出速度和流量，当稳压软膜回缩时，供料装置提高浆料的输出速度和流量；s5：在用料装置上设置压强传感器，在壳体上设置比例阀，压强传感器将压强信号通过控制系统传递给比例阀，比例阀根据用料装置的压强变化，调整壳体内的压强，稳压软膜根据壳体内压强的变化，控制稳压软膜的出料量，当用料装置的浆料压强大于设定的压强值时，比例阀将壳体内的气体排出，稳压软膜膨胀，当用料装置的浆料压强小于设定的压强值时，比例阀向壳体通入气体，稳压软膜回缩。
11.作为对本发明的限定：s4中，检测稳压软膜外轮廓的位置时，在壳体上设置一个位置传感器，在稳压软膜的外轮廓上搭接一个l形的连接杆，将连接杆与传感器连接，连接杆随着稳压软膜的外轮廓位置发生变化，位置传感器产生信号变化。
12.作为对本发明的进一步限定：利用硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶或聚四氟乙烯材料制作稳压软膜。
13.作为对本发明的另一种限定：在第一支撑片和第二支撑片之间设置两个支撑杆，并在两个支撑杆上设置定型件，用于将稳压软膜的内部支撑开。
14.作为对本发明的限定：定型件采用弹性材料制成。
15.由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果在于：（1）本发明的稳压软膜能随浆料的多少实时的发生弹性形变，并通过位置检测装置实时反馈稳压软膜内浆料的饱满程度，供料装置根据稳压软膜内浆料的饱满程度实时调整供料速度，以使稳压软膜内浆料的饱满程度处于动态平衡的稳定状态；同时，将稳压软膜设置在密闭的壳体内，使其与大气环境之间隔绝成密闭的空间，用料装置上的压强传感器将压强信号传递给比例阀，比例阀能根据需要向壳体内输入或排放空气，使壳体内形成高
于或低于大气压强的环境，由于稳压软膜弹性较好，能根据大气压自动调整输出料的速度，保证输给用料装置的浆料压强脉动较小，在供料和出料两种闭环控制的配合下，大大提高了浆料输送稳定性，进而提高了涂布极片的纵向厚度一致性，由于稳压软膜易于制作，大大降低了锂电池浆料输送设备的成本；稳压软膜为弹性材料，能通过变形实时稳定输送浆料的压强，适应性较强，自动调节性较强，能根据不同的压强要求，自行调节，适应性强，通用性强；（2）本发明的位置传感器上设置连接杆，连接杆搭接在稳压软膜上，能实时、准确的反应稳压软膜膨胀后位置的变化，结构简单，监测的准确性高；（3）本发明稳压软膜的材质易于获取，且不需要控制加工精度，制作成本大大降低；（4）本发明的定型件为弹簧，能对稳压软膜的内部起到支撑效果，防止在未输入浆料时，稳压软膜的内壁粘连；（5）本发明稳压方法不需要高精度的加工要求，通过控制输出浆料的稳定性，输入浆料的稳定性，双重减小用料装置浆料压强脉动，保证涂布厚度的一致性，提高涂布的质量，同时利用位置传感器和压强传感器实时进行闭环反馈，能时浆料进行自适应调整，适应强，通用性强。
16.综上所述，本发明能减少乃至消除浆料输送过程中的压强脉动，提高浆料输送稳定性，提高涂布极片的纵向厚度一致性，进而提高制备的电池的质量，同时，便于根据不同压强要求做出适应性的调整，降低锂电池浆料输送设备成本，适用于制备电池极片时，控制流体浆料的压强脉动。
附图说明
17.下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。
18.图1为本发明实施例1的主视结构示意图；图2为本发明实施例1的俯视结构示意图；图3为图1稳压软膜内浆料亏损时的a-a截面剖视结构示意图；图4为图1稳压软膜内浆料充盈时的a-a截面剖视结构示意图；图5为本发明实施例1的稳压控制原理图。
19.图中：1-壳体，2-第一支撑片，3-第二支撑片，4-进料管，5-出料管，6-稳压软膜，7-供料装置，8-用料装置，9-位置检测装置，91-位置传感器，92-连接杆，10-压强传感器，11-控制系统，12-比例阀，13-支撑杆，14-定型件。
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的一种闭环控制的流体压强稳定装置和方法为优选实施例，仅用于说明和解释本发明，并不构成对本发明的限制。
21.实施例1一种闭环控制的流体压强稳定装置如图1所示，本实施例包括壳体1、第一支撑片2、第二支撑片3、稳压软膜6和控制系统11。稳压软膜6设置在壳体1内，第一支撑片2和第二支撑片3用于支撑稳压软膜6的两端。
壳体1的两端与供料装置7和用料装置8连接，使供料装置7内的浆料通过壳体1内的稳压软膜6输送到用料装置8内。壳体1内设有位置检测装置9，用于检测稳压软膜6内浆料的充盈程度。壳体1上设有比例阀12，用料装置8上设置压强传感器10，比例阀12通过压强传感器10的反馈调节壳体1内的气体压强。
22.壳体1为密闭的腔体，壳体1的一端设置有进料管4，另一端设置有出料管5。进料管4的一端穿过壳体1的壁厚，伸向壳体1的内部，进料管4伸向壳体1内部的一端与第一支撑片2固定连接，由于进料管4具有一定的硬度，因此能使第一支撑片2悬空设置在壳体1内。第一支撑片2为圆环形，进料管4与第一支撑片2中间的圆孔固定连接。进料管4位于壳体1外部的一端与供料装置7固定连接。出料管5的一端穿过壳体1的壁厚，伸向壳体1的内部，出料管5伸向壳体1内部的一端与第二支撑片3固定连接，由于出料管5具有一定的硬度，因此能使第二支撑片3悬空设置在壳体1内。第二支撑片3为圆环形，出料管5与第二支撑片3中间的圆孔固定连接。出料管5位于壳体1外部的一端与用料装置8固定连接。
23.稳压软膜6为两端开口的筒状结构，其开口的两端分别固定连接在第一支撑片2和第二支撑片3上，用于支撑稳压软膜6，并使稳压软膜6与进料管4、出料管5连通，形成连通密封的腔体。稳压软膜6的材质可以为具有弹性的硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶或聚四氟乙烯，本实施例采用硅橡胶。利用硅橡胶制成的稳压软膜6弹性较好，形变较好，能撑开或缩回。供料装置7中的浆料通过进料管4进入稳压软膜6内，当输入的浆料速度较快，流量较大时，稳压软膜6由于弹性形变会膨胀，当输入的浆料速度较慢，流量较小时，稳压软膜6由于弹性形变会回缩。位置检测装置9通过检测稳压软膜6膨胀或回缩后时，外部轮廓位置的变化，判断浆料输送量的大小。
24.如图2所示，第一支撑片2和第二支撑片3之间固设有两个支撑杆13，两个支撑杆13为圆柱形，不会对稳压软膜6的内壁造成伤害。两个支撑杆13上均设有用于将稳压软膜6内部撑开的定型件14，定型件14固定在支撑杆13的中间位置，定型件14未连接支撑杆13的一端顶在稳压软膜6的内壁上，当稳压软膜6内未有浆料填充时，能对稳压软膜6起到支撑的作用。本实施例的定型件14为弹簧，具有一定的缓冲作用。
25.位置检测装置9用于检测稳压软膜6的膨胀程度，包括位置传感器91和连接杆92。位置传感器91固设于壳体1的外壁上，连接杆92为l形，一端与位置传感器91连接，另一端搭接在稳压软膜6上。壳体1上对应位置传感器91的位置开设有通孔，连接杆92穿过通孔与位置传感器91固定连接，为了保证连接杆92的转动，壳体1上的孔略大于连接杆92的直径，该通孔通过固定在壳体1外壁上的位置传感器91密封。如图3、图4所示，连接杆92未连接位置传感器91的一端搭接在稳压软膜6的中心位置，当稳压软膜6膨胀时，连接杆92随着稳压软膜6的外轮廓抬高，当稳压软膜6回缩时，连接杆92随着稳压软膜6的外轮廓降低，位置传感器91通过连接杆92位置的变化，识别稳压软膜6内浆料的饱满程度，并将该信号通过控制系统11反馈给供料装置7。供料装置7根据该信号调节供料的速度和流量，保证供料的稳定性，即当稳压软膜6处于充盈的状态时，供料装置7使浆料输入的速度降低，使输入流量减小；反之，当稳压软膜6处于亏损的状态时，供料装置7使浆料输入的速度提高，使输入流量增大，通过实时的检测和调整，保证稳压软膜6内浆料的稳定。
26.壳体1上设有用于向其内部通入或排放气体的比例阀12，用料装置8上固设有用于监测其浆料输入压强的压强传感器10，压强传感器10通过控制系统11将信号传递给比例阀
12。当用料装置8浆料输入的压强大于设定的压强值时，比例阀12根据该信号将壳体1内的气体排出，使壳体1内的压强小于外界大气压，稳压软膜6会膨胀，吸收更多的浆料，降低向用料装置8排出的速度和流量，使用料装置8输入的浆料压强降低；反之当用料装置8浆料输入的压强小于设定的压强值时，比例阀12根据该信号向壳体1内输入压缩气体，使壳体1内的压强大于外界大气压，稳压软膜6会亏损，将稳压软膜6内的浆料快速排出，增加向用料装置8排出的速度和流量，使用料装置8输入的浆料压强提高。
27.如图5所示，利用本实施例调节浆料压强脉动波动的原理为：供料装置7中的浆料依次进入进料管4、稳压软膜6、出料管5、用料装置8，用料装置8即为涂布机，将浆料涂布到极片上。通过控制供料装置7输入浆料的稳定性、输出给用料装置8的浆料的稳定性，来保证涂布时浆料的均匀性。当浆料流经稳压软膜6时，具有弹性形变的稳压软膜6会随着浆料的多少出现充盈和亏损的状态，这两种状态会使稳压软膜6外轮廓的位置发生变化，进而搭接在其外轮廓上的连杆也会发生位置的变化，位置传感器91将该信号传递给供料装置7，供料装置7根据该信号，可以实时控制输出浆料的流量和速度，实现输出浆料稳定性的控制。同时，用料装置8上的压强传感器10会将压强信号传递给比例阀12，比例阀12根据压强信号，控制壳体1内的压强，使稳压软膜6通过形变加速或者降低稳压软膜6内浆料输出的速度和流量，以此来实现输入供料装置7内浆料的稳定性。并且当用料装置8内的压强大于（小于）设定值后，比例阀12排出（通入）气体，稳压软膜6充盈（亏损），供料装置7将浆料输入的速度降低（提高），使输入流量减小（增加），供料的流量减小（增大），使整个浆料供给恢复正常，在两种闭环控制的配合下，可实现稳定的向用料装置8输送浆料，最终提高了涂布厚度的一致性。
28.实施例2一种闭环控制的流体压强稳定方法本实施例描述的闭环控制的流体压强稳定方法根据实施例1的稳压装置来实现。以下将针对具体步骤描述该稳压方法。
29.设置一个壳体1，形成密闭的腔体。在密封的壳体1内放置一个长筒形状的稳压软膜6，放置稳压软膜6时，使其长度方向与壳体1的长度方向保持一致。利用硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶或聚四氟乙烯材料制作稳压软膜6，本是实施例采用硅橡胶材质，使稳压软膜6具有一定的弹性，能根据内部填充物产生形变，并能恢复原状。为了支撑稳压软膜6，使其能在壳体1内悬空设置，在稳压软膜6的两端分别固定第一支撑片2和第二支撑片3，并将第一支撑片2和第二支撑片3的材质设置为具有一定的硬度。固定的方法是将稳压软膜6端部的外边缘分别与第一支撑片2和第二支撑片3的外边缘密封固定。同时在第一支撑片2和第二支撑片3的中心位置均设置圆形开口。
30.在第一支撑片2圆形的开口处固定一根进料管4，将进料管4穿过壳体1，伸向壳体1的外部，穿过壳体1时，与壳体1固定连接，并将其连接的部位密封，将进料管4的材质设置为具有一定硬度的材质，使进料管4对第一支撑片2起到支撑的作用。进料管4位于壳体1外部的一端和供料装置7连接，通过供料装置7向稳压软膜6内通入浆料。在第二支撑片3圆形的开口处固定一根出料管5，出料管5穿过壳体1，伸向壳体1的外部，穿过壳体1时，与壳体1固定连接，并将其连接的部位密封，将出料管5的材质设置为具有一定硬度的材质，使出料管5对第二支撑片3起到支撑的作用。通过这种方式，使供料装置7中的浆料输给用料装置8时，经过稳压软膜6，利用稳压软膜6调节浆料流量的稳定性。
31.在第一支撑片2和第二支撑片3之间设置两个支撑杆13，并在两个支撑杆13上设置定型件14，使定型件14抵在稳压软膜6的内壁上，将稳压软膜6的内部支撑开，使稳压软膜6保持一定的形状。定型件14采用具有弹性的弹簧，能对稳压软膜6的变形起到缓冲和支撑的作用。
32.检测稳压软膜6外轮廓位置变化的方法是在壳体1内设置位置检测装置9，用于检测稳压软膜6被浆料撑开后外轮廓位置的变化。通过位置检测装置9中的位置传感器91和连接杆92检测稳压软膜6的位置变化.该方法是将位置传感器91固定在壳体1的外部，并在位置传感器91上固定一个连接杆92，将连接杆92设置为l形，使其一端搭接在稳压软膜6上，能随着稳压软膜6外轮廓的位置变化。同时，通过位置传感器91密封连接杆91穿过壳体1的位置，使壳体1内保持密封。当稳压软膜6通入浆料后，会随着浆料流量的大小而膨胀或回缩，连接杆92也会随着稳压软膜6的外轮廓发生位置的变化，位置检测装置9通过识别连接杆92的位置，判断稳压软膜6内浆料的多少，并将该信息通过控制系统11传递给供料装置7，供料装置7通过位置信号自动调整输出给稳压软膜6浆料的速度和流量，实现供料装置7输出浆料的稳定性。即当稳压软膜6膨胀时，供料装置7降低浆料的输出速度和流量，当稳压软膜6回缩时，供料装置7提高浆料的输出速度和流量。
33.调节壳体1内压强的方法是在用料装置8上设置压强传感器10，在壳体1上设置比例阀12，压强传感器10用于监测用料装置8上输入的浆料压强，并将该压强值通过控制系统11传递给比例阀12，比例阀12根据用料装置8的压强变化，向壳体1内通入压缩空气，或将壳体1内的气体排出，使壳体1内大于或小于大气压强。即当用料装置8浆料输入的压强大于设定的压强值时，比例阀12根据该信号将壳体1内的气体排出，使壳体1内的压强小于外界大气压，稳压软膜6会变形膨胀，吸收更多的浆料，降低向用料装置8排出的速度和流量，使用料装置8输入的浆料压强降低；反之当用料装置8浆料输入的压强小于设定的压强值时，比例阀12根据该信号向壳体1内输入压缩气体，使壳体1内的压强大于外界大气压，稳压软膜6会亏损，将稳压软膜6内的浆料快速排出，增加向用料装置8排出的速度和流量，使用料装置8输入的浆料压强提高。
34.本实施例的压强稳定方法能实现实时循环双重控制，当用料装置8内的压强大于（小于）设定值后，比例阀12排出（通入）气体，稳压软膜6充盈（亏损），供料装置7将浆料输入的速度降低（提高），使输入流量减小（增加），供料的流量减小（增大），使整个浆料供给恢复正常，在两种闭环控制的配合下，可实现稳定的向用料装置8输送浆料，最终提高了涂布厚度的一致性。由于稳压软膜6具有一定的形变范围，所以可以根据用料装置8设定的压强值适应性的发生形变，通用性大大提高。
35.需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。