CN103411441A - 自动捣料搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动捣料搅拌装置，解决了现有铜熔炼中需要人工搅拌，劳动强度大、危险性高的缺陷，包括底座及固定在底座上的门架，门架上设置有可上下升降的悬臂，搅拌机构设置与悬臂上，底座上设置有相互独立且单独驱动的纵向移动机构和横向移动机构；悬臂上还设置有捣料机构，捣料机构和搅拌机构分别独立驱动。底座上的纵向移动机构和横向移动机构能带动整个装置实现纵向和横向上的移动，实现移动上的自动化；门架上的悬臂可以上下升降，从而可以将搅拌机构和捣料机构浸入到铜液中，也可以从铜液中升起，悬臂上固定的搅拌电机能实现自动搅拌，从而减轻工人劳动强度，提高安全性。

Description

自动捣料搅拌装置

技术领域

本发明涉及一种搅拌装置，尤其是一种使用在金属熔炼中前置进行捣料的自动捣料搅拌装置。

背景技术

铜合金具有导电、导热、耐蚀、耐磨、抑菌、可镀、装饰、易加工等一系列优异特性，广泛用于电力、电子、通讯、化工、机械、交通运输、海洋工程、航天航空、建筑、装饰等领域，在人类生活和国民经济中发挥着巨大的作用。我国是世界上重要的铜材生产、消费和贸易大国，产量跃居世界第一，品种不断增加，产品质量逐年提高，工艺技术创新十分活跃，但我国铜加工加工业大而不强，存在资源短缺，生产技术及装备先进与落后并存等问题。

在铜及铜合金的熔炼过程中，根据企业的规模不同，熔炼炉装炉量在1T-5T不等，熔炼温度要高达1000℃以上，要确保炉料全部熔化和铜液的均匀性，操作工要经常进行捣料、搅拌。在捣料的时候，操作工要拿着捣料工具将未熔化的炉料压入铜液内，在搅拌的时候，操作工要拿着搅拌工具让其在铜液内上下、左右来回搅动，这样的操作，操作工的劳动强度比较大，而且还要持续在高温作业环境工作，存在着较大的安全隐患。如果不进行捣料，将会使炉料熔化时间延长，会直接导致能耗上升、产能下降，公司生产成本会增加；如果不进行搅拌操作，将铸锭成分不均匀，会直接导致产品成材率下降、公司品质下降，生产成本也同样会增加。而且，铜及铜合金产品生产过程中，熔炼工序能耗较高，是企业主要耗能工序之一，为保证产品质量，在熔炼温度控制上难以调控，熔炼的能耗下降一直是一个攻关课题。如果能够研发出一种降低熔炼能耗的设备，不仅提高了工作效率、降低劳动强度、改善作业环境，还能降低生产成本，提高产品品质，为企业、社会带来经济效益。

中国专利局于2012年4月25日公告了一份CN202204333U号专利，名称为熔炼搅拌机，包括立柱、变速箱、搅拌头锁组成，立柱上套有横梁，横梁的左顶端设置有搅拌电机，搅拌电机下方设置有搅拌头，横梁的右顶端设置有横梁旋转电机，立柱的顶端从下至上分别设置变速箱、升降电机，变速箱上设置的齿条与横梁上设置的齿轮相啮合，由升降电机带动使横梁上、下移动。该搅拌机没有提出搅拌头的形状结构，只在附图中能看到搅拌头的外形，但是该搅拌头的搅拌叶片很小，搅拌中产生的铜液流动增幅小，搅拌叶片小也造成搅拌的范围只能在搅拌头所在的很小的区域内，相对整个熔炉来讲对铜液的搅拌效果比较差，同时熔炉中会存在一些浮在铜液表面未被熔化的矿石或金属物料或金属物料，使用该搅拌机不能对这些矿石或金属物料起到加速熔化的辅助作用，也不能将这些矿石或金属物料混入到流动的铜液中。

发明内容

本发明解决了现有铜熔炼中需要人工搅拌，劳动强度大、危险性高的缺陷，提供一种自动捣料搅拌装置，实现自动搅拌，降低工人劳动强度，危险性低，还在搅拌前及搅拌过程中进行捣料。

本发明还解决了现有的搅拌装置中的搅拌叶片较小，搅拌产生的铜液流动增幅小，搅拌范围小，搅拌效果差的缺陷，提供一种自动捣料搅拌装置，具有大的搅拌叶片，搅拌产生的铜液流动性大，搅拌的效果比较好。

本发明还解决了现有的搅拌装置搅拌叶片小，搅拌靠铜液的粘着力来作为铜液流动的动力，因此铜液搅拌效果差的缺陷，提供一种自动捣料搅拌装置，搅拌叶片上固定有涡流叶片，搅拌旋转中，涡流叶片提供铜液较大的流动动力，搅拌效果好。

本发明还解决了铜液中存在悬浮的矿石或金属物料，现有的搅拌装置无法将悬浮的矿石或金属物料浸入到铜液中以达到完全熔化的目的的缺陷，提供一种自动捣料搅拌装置，中心部位设置有捣料杆，通过捣料杆将悬浮的矿石或金属物料完全浸入到铜液中便于矿石或金属物料熔化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动捣料搅拌装置，包括机架，机架上设置有带搅拌叶片的搅拌机构，其中，机架包括底座及固定在底座上的门架，门架上设置有可上下升降的悬臂，搅拌机构设置与悬臂上，底座上设置有相互独立且单独驱动的纵向移动机构和横向移动机构；悬臂上还设置有捣料机构，捣料机构和搅拌机构分别独立驱动。底座上的纵向移动机构和横向移动机构能带动整个装置实现纵向和横向上的移动，可以将装置移动到合适的位置进行捣料和搅拌，也可以在完成工作后将装置移开，实现移动上的自动化；门架上的悬臂可以上下升降，从而可以将搅拌机构和捣料机构浸入到铜液中，也可以从铜液中升起，悬臂上固定的搅拌电机能实现自动搅拌，从而减轻工人劳动强度，提高安全性，而且悬臂上设置有捣料机构，在搅拌前可以先进行捣料或者搅拌中也进行捣料，从而将悬浮在铜液表面的矿石或金属物料完全浸入到铜液中，提高矿石或金属物料的熔化效率，也可以降低能耗；捣料机构可以是固定在悬臂上，也可以是通过其他机构连接到悬臂上。

作为优选，搅拌机构包括连接到悬臂一端部的搅拌杆及固定到悬臂另一端的搅拌电机，搅拌杆与搅拌电机通过传动链相连，搅拌叶片对称固定在搅拌杆的下端，搅拌叶片的长度大于搅拌杆的直径。搅拌叶片的长度大于搅拌杆的直径，这样搅拌杆外周上的搅拌叶片形成较大的搅拌区域，搅拌产生的铜液流动性大，提高搅拌效果；搅拌杆和搅拌电机分别设置到悬臂的两端，从而实现重心在悬臂上的合理分配，也使得搅拌电机远离熔炉的正上方，降低高温对搅拌电机的影响；搅拌电机通过传动链带动搅拌杆旋转，搅拌杆带动搅拌叶片旋转进而搅动铜液，提高铜液的流动性，从而使得铜液中铜的含量更加均匀。

作为优选，搅拌杆的上端套置有转动套，转动套与搅拌杆通过螺钉固定，转动套的外周上固定有齿轮，齿轮的轴线与搅拌杆的轴线同轴，传动链连接齿轮与搅拌电机。齿轮设置到转动套上，转动套与搅拌杆相固定，连接方便，搅拌杆加工业方便，更换搅拌杆更加方便。

作为优选，捣料机构包括连接到悬臂上的捣料杆及与捣料杆上端部相连接的震动电机，捣料杆的下端设置有尺寸大于捣料杆直径的捣料头。通过震动电机，捣料杆在下行捣料的过程中，能实现震动，从而能提高捣料的效果，而且捣料杆产生的震动能对大的矿石或金属物料产生破碎的效果，从而增强捣料效果，提高矿石或金属物料熔化效率，也进一步降低能耗。

作为优选，搅拌杆为为中空结构，捣料杆穿入到搅拌杆中空内部，捣料杆的上端伸出到搅拌杆上端外部与震动电机相连，捣料头伸出到搅拌杆下端外。捣料杆捣料是随着搅拌杆同时下行，捣料头在搅拌叶片下方，这样捣料头也进行捣料，不会对搅拌叶片造成影响，尤其能防止大的矿石或金属物料与搅拌叶片发生碰撞而使搅拌叶片受损；捣料杆穿入到搅拌杆的中空内部，这样搅拌杆转动中不会带动捣料杆转动，从而减小搅拌杆的负担，也降低了搅拌时的能耗。

作为优选，搅拌叶片为两片，两搅拌叶片上下错开，搅拌叶片为弧面状，搅拌叶片处于搅拌杆外周的螺旋轨迹上，同时搅拌叶片的外侧边相对搅拌杆在径向上为上翘状。两片搅拌叶片对称固定，而且在轴线方向上错开，错开的高度落差使得搅拌叶片在铜液中搅拌时，铜液在横向和纵向上均可形成对流，提高铜液的均匀性；搅拌叶片的形状，能给予铜液相对搅拌杆轴向流动的动力，也能给予铜液相对搅拌杆圆周方向旋转的动力。

作为优选，搅拌叶片朝向搅拌杆下端的弧面上固定有若干道与搅拌叶片呈夹角的弧形的推料片，推料片的弧形走向与搅拌杆同心圆的走向相反，推料片的一端距离搅拌杆轴线近，推料片的另一端距离搅拌杆轴线远，距离近的一端为搅拌叶片旋转先入铜液的一端，距离远的一端为搅拌叶片后入铜液的一端。推料片能拨动铜液起到推开铜液的作用，而且推料片与搅拌叶片之间具有一个夹角，给夹角能提高搅拌叶片旋转时的搅拌力，增加一次旋转能带动的铜液的体积，同时也能增加铜液及铜液中固体矿石或金属物料旋转的动力，提高铜液的流动能力，从而使得铜液更加均匀。

作为优选，门架的上横梁上连接有悬臂升降驱动源，悬臂与门架的两侧为滑动配合，悬臂与悬臂升降驱动源之间通过升降链相连，升降链与悬臂相固定。

作为优选，底座分为上下两层，两层之间通过四个液压缸相连接，纵向移动机构和横向移动机构分别设置到两层上，通过液压缸控制实现纵向移动机构或横向移动机构单独工作。底座分层，纵向移动机构和横向移动机构叶分层，这样纵向移动机构和横向移动机构相互独立，工作时通过液压缸进行选择，不会造成干涉。

作为优选，纵向移动机构包括纵向布置的联动的四个移动轮和驱动移动轮转动的运转电机，该运转电机与移动轮的轴线相平行；横向移动机构包括横向布置的联动的四个移动轮和驱动移动轮转动的运转电机；该运转电机与移动轮的轴线相平行。

本发明的有益效果是：底座上的纵向移动机构和横向移动机构能带动整个装置实现纵向和横向上的移动，可以将装置移动到合适的位置进行捣料和搅拌，也可以在完成工作后将装置移开，实现移动上的自动化；门架上的悬臂可以上下升降，从而可以将搅拌机构和捣料机构浸入到铜液中，也可以从铜液中升起，悬臂上固定的搅拌电机能实现自动搅拌，从而减轻工人劳动强度，提高安全性。 

附图说明

图1是本发明一种结构示意图；

图2是本发明一种俯视图；

图3是本发明一种捣料杆及搅拌杆装配示意图；

图4是本发明第二种搅拌叶片结构示意图；

图5是本发明图4所示搅拌叶片的立体图；

图6是本发明第三种搅拌叶片结构示意图；

图7是本发明一种捣料搅拌状态示意图；

图中：1、底座，2、液压缸，3、门架，4、搅拌电机，5、悬臂升降驱动电机，6、悬臂，7、震动电机，8、支架，9、搅拌杆，10、搅拌叶片，11、捣料头，12、捣料杆，13、运转电机，14、下层，15、上层，16、移动轮，17、轴承座，18、平面轴承，19、转动套，20、齿轮，21、推料片。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种自动捣料搅拌装置（参见附图1附图2），包括机架，机架包括底座1，底座分为上层15和下层14，上层与下层之间通过液压缸相连，并使得上层能相对下层上下移动。下层上设置有纵向移动机构，纵向移动机构包括纵向布置的联动的四个移动轮16和驱动移动轮转动的运转电机13，该运转电机与移动轮的轴线相平行。上层上设置有横向移动机构，横向移动机构包括横向布置的联动的四个移动轮和驱动移动轮转动的运转电机；该运转电机与移动轮的轴线相平行。

上层上固定有门架3，门架上设置有悬臂6，门架的两侧与悬臂为滑动配合，门架的上横梁上设置有悬臂升降驱动电机5，悬臂与悬臂升降驱动电机之间通过升降链相连，升降链的端部与悬臂相固定。悬臂与门架相垂直并与底座相平行，悬臂中空的方形结构，悬臂靠近门架的一端固定有搅拌电机4，搅拌电机的输出轴伸入到悬臂中空内部，输出轴上固定有主动轮，悬臂的另一端垂直连接有搅拌杆9。

搅拌杆的上端套置有转动套19，转动套与搅拌杆通过螺钉固定，转动套处于悬臂中空内，转动套的外周上固定有齿轮20，齿轮与主动轮之间通过传动链相连。转动套的两端分别连接有轴承座17，轴承座与转动套之间设置有平面轴承18，转动套通过轴承座固定到悬臂上（参见附图3）。

悬臂远离门架的一端的上表面上固定有支架8，支架上固定有震动电机7，震动电机连接有捣料杆12，捣料杆的下端为捣料头11。搅拌杆为中空状，捣料杆穿入到搅拌杆中空内部，捣料杆的上端伸出到搅拌杆上端外部，捣料头伸入到搅拌杆下端外。搅拌杆的下端180°对称固定有两搅拌叶片10，搅拌叶片的长度大于搅拌杆的直径，两搅拌叶片上下错开，搅拌叶片为弧面状，搅拌叶片的宽度从搅拌杆外周向外逐渐增大。搅拌叶片处于搅拌杆外周的螺旋轨迹上，同时搅拌叶片的外侧边相对搅拌杆在径向上为上翘状。捣料头的最大宽度大于搅拌杆的直径小于搅拌叶片的搅拌直径。捣料杆的外径与搅拌杆的内孔直径为间隙配合，为了防止堵塞该间隙，搅拌杆下端中空内部设置有刮圈。捣料头的内部具有空腔，空腔的下端的直径最大，捣料头的上端为弧形状。

底座在纵向移动机构和横向移动机构的组合驱动下移动到熔炼炉盘，接着将搅拌杆提升并处于熔炼炉的正上方，然后悬臂升降驱动电机工作，悬臂下降，捣料头先接触到悬浮的矿石或金属物料，并将矿石或金属物料浸入到铜液内，接着搅拌叶片也浸入到铜液表面下，然后搅拌电机启动，搅拌叶片开始搅拌铜液（参见附图7）。

实施例2：一种自动捣料搅拌装置，与实施例1的不同之处在于，搅拌叶片朝向搅拌杆下端的弧面上固定有三道与搅拌叶片呈夹角的弧形的推料片21，推料片的弧形走向与搅拌杆同心圆的走向相反，推料片的一端距离搅拌杆轴线近，推料片的另一端距离搅拌杆轴线远，距离近的一端为搅拌叶片旋转先入铜液的一端，距离远的一端为搅拌叶片后入铜液的一端（参见附图4附图5）。推料片与搅拌叶片之间的夹角为90°。其余结构参照实施例1。

实施例3：一种自动捣料搅拌装置，与实施例2不同之处在于，每一搅拌叶片由两长叶片组成，两长叶片之间留出一道缝隙，该缝隙靠近搅拌杆的一端宽度小，远离搅拌杆的一端宽度大（参见附图6）。其余结构参照实施例2。

以上所述的实施例只是本发明的几种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1. 一种自动捣料搅拌装置，包括机架，机架上设置有带搅拌叶片的搅拌机构，其特征在于机架包括底座及固定在底座上的门架，门架上设置有可上下升降的悬臂，搅拌机构设置与悬臂上，底座上设置有相互独立且单独驱动的纵向移动机构和横向移动机构；悬臂上还设置有捣料机构，捣料机构和搅拌机构分别独立驱动。

2.根据权利要求1所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于搅拌机构包括连接到悬臂一端部的搅拌杆及固定到悬臂另一端的搅拌电机，搅拌杆与搅拌电机通过传动链相连，搅拌叶片对称固定在搅拌杆的下端，搅拌叶片的长度大于搅拌杆的直径。

3.根据权利要求2所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于搅拌杆的上端套置有转动套，转动套与搅拌杆通过螺钉固定，转动套的外周上固定有齿轮，齿轮的轴线与搅拌杆的轴线同轴，传动链连接齿轮与搅拌电机。

4.根据权利要求1或2或3所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于捣料机构包括连接到悬臂上的捣料杆及与捣料杆上端部相连接的震动电机，捣料杆的下端设置有尺寸大于捣料杆直径的捣料头。

5.根据权利要求4所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于搅拌杆为为中空结构，捣料杆穿入到搅拌杆中空内部，捣料杆的上端伸出到搅拌杆上端外部与震动电机相连，捣料头伸出到搅拌杆下端外。

6.根据权利要求1所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于搅拌叶片为两片，两搅拌叶片上下错开，搅拌叶片为弧面状，搅拌叶片处于搅拌杆外周的螺旋轨迹上，同时搅拌叶片的外侧边相对搅拌杆在径向上为上翘状。

7.根据权利要求6所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于搅拌叶片朝向搅拌杆下端的弧面上固定有若干道与搅拌叶片呈夹角的弧形的推料片，推料片的弧形走向与搅拌杆同心圆的走向相反，推料片的一端距离搅拌杆轴线近，推料片的另一端距离搅拌杆轴线远，距离近的一端为搅拌叶片旋转先入铜液的一端，距离远的一端为搅拌叶片后入铜液的一端。

8.根据权利要求1所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于门架的上横梁上连接有悬臂升降驱动源，悬臂与门架的两侧为滑动配合，悬臂与悬臂升降驱动源之间通过升降链相连，升降链与悬臂相固定。

9.根据权利要求1或2或3或6或7或8所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于底座分为上下两层，两层之间通过四个液压缸相连接，纵向移动机构和横向移动机构分别设置到两层上，通过液压缸控制实现纵向移动机构或横向移动机构单独工作。

10.根据权利要求9所述的自动捣料搅拌装置，其特征在于纵向移动机构包括纵向布置的联动的四个移动轮和驱动移动轮转动的运转电机，该运转电机与移动轮的轴线相平行；横向移动机构包括横向布置的联动的四个移动轮和驱动移动轮转动的运转电机；该运转电机与移动轮的轴线相平行。

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