CN1040346C - 用于氧化铝电解槽的供料装置 - Google Patents

Abstract

一种用于氧化铝电解槽的供料装置，包括规定于内、外壁(6、7、7’)之间的氧化铝剂量给料器(5)，在所述外壁内高于所述内壁上出料孔的位置上设有入料口。通过在外壁(7.7′)和与该外壁(7.7′)的密封条相配合的阀门座(10.12)之间相对移动所形成的阀门装置可使所述入料和出料口(8.11)打开和关闭，阀门装置由驱动装置(13)移动，该驱动装置(13)包括一个可在与用于破碎电解质外壳的滑阀(1)的轴(2)同心的气缸(15)内移动的风动活塞(14)，该滑阀轴(2)可在所述活塞(14)的环形轴套(18)内轴向滑动，活塞(14)至少连接到所述阀门装置的一个可移动部件上。

Description

用于氧化铝电解槽的供料装置

本发明涉及一种用于将氧化铝或其它固态材料有控制地提供给一个电解槽，以便在该电解槽中将氧化铝转换成铝的装置。

在氧化铝电解过程中，固态氧化铝在装有诸如液化冰晶石的熔融电解质的容器或电解槽中被溶化并且希望在该电解质中保持氧化铝浓度在一个予定的范围以内。在目前实际应用的氧化铝电解过程中，氧化铝被以予定规模的连续剂量投入设置在电解质外壳上的一个或多个外孔内，以便在需要时使氧化铝能够被导入。当持续对氧化铝进行电解处理时，希望不断更换在电解处理过程中所使用的氧化铝以保持该电解质中的最佳氧化铝浓度。但是，最佳的工作状态应当是在电解质的表面上不断重新形成电解质外壳，这就使得向该外壳之下的溶融电解质不断地提供氧化铝变得很困难。

为此，公知的氧化铝供给过程使用了外壳破碎器以周期性地捣碎电解质外壳并形成一个用以提供固态氧化铝的孔。但是，外壳破碎器必须是诸如在其自由端带有一个适当铲刀装置并靠压缩空气推动的轴(此后称之为滑阀)的外壳捣碎机构，该机构能够移入和移出由该滑阀所形成的孔。

在一个公知的供料过程中，一个唯一的风动机构被用于操作外壳破碎机构且使从一个存贮装置中泄放氧化铝和该外壳破碎器的下移相互协调在这个过程中，当该外壳破碎器不再和该外壳发生任何关系时，氧化铝的充填工作即告完成，这样，在外壳破碎器退回以前，氧化铝就不能随意进入位于该外壳内的孔。尽管该过程具有仅使用一个风动机构的优点，但是很明显，当外壳破碎器退回的时候并不是所有的氧化铝都能经过这个孔而直接进入电解质。

将可能出现如下情况，即利用这种形式的机构，滑阀每次都必需穿过外壳才能使氧化铝被引入电解质中。这不仅包括要使用足够的空气去驱动滑阀，而且还包括将该滑阀伴随着每次的行程沉浸到电解质中。希望尽可能地减少滑阀与电解质的接触次数，从而可以减少该滑阀的磨损。

利用滑阀移动和用以控制氧化铝泄放的流动控制阀门的移动。二者之间所需的关系来精确地设定氧化铝流动控制是很困难的。应当理解，用于滑阀移动的可获得的力及所需的速度必须足以能够使外壳破碎，这个力、速度以及产生这个力和速度所需的空气量要远远地大于移动氧化铝流动控制阀门所需的力、速度和空气量，因此有必要使风动机构的最后一级对使滑阀移动所产生的相当大的力得到缓解。由于风动机构的控制阀门之间的相互作用，这个必要的缓冲作用影响了添加精度。

在另一过程中，使用了两个相互独立的风动系统，一个用于操作外壳破碎机构，另一个用于操作氧化铝供给系统在该过程中，对于操作外壳破碎机构的机构而言，可以在电解质外壳内形成一个必要的孔并且可以使该外壳破碎器退回，从而使供料系统可以进行工作以将氧化铝置入由外壳破碎器所形成的孔内。由于该氧化铝供给系统的配料汽缸具有较小的容量，以及由于该系统与外壳破碎机构相互独立而能更加经常地处于运行状态，因此这个过程所使用的空气较少。但是该公知的过程需要分别用于外壳破碎机构和氧化铝供给系统的箱体，这不仅减少了用于运行上述电解容器所需的空间，同时也使整个装置的结构复杂。因此，比起单风动机构方案来讲，该方案更加昂贵。

在我们提出的澳大利亚专利申请PK 2658/90(它构成了国际专利申请PCT/AU91/00169的基础)中，提出一种供料装置，在该装置中，除了能够实现具有位于氧化铝流动以外的滑阀这个优点以外，与外壳破碎滑阀轴同心的阀门机构仅响应该滑阀下移的最初部分而运行。然而，与第一个方案类似，当外壳破碎器的汽缸比进行氧化铝配料所需的汽缸大得多时，它也要受到缓冲的影响。除了其配料精度不太受速度影响以外，该方案的仍然受到大空气使用量的影响。

因此，本发明的一个目的就是要提供一种改进型氧化铝供给装置，该装置能够直接地将氧化铝馈入一个孔(如具有两个相互独立的风动系统的方案和我们的专利申请PK2698/90)，并且和仅使用一个风动汽缸的方案相比较可以有效地减少空气使用量。

相应地，本发明提供一种用于向氧化铝电解容器供料的装置，包括用于在熔融电介液表面所形成的外壳内击穿一个孔的外壳破碎机构，该外壳破碎机构包括安装在一个倒易轴上并且有一个切割刃的滑阀，该装置还包括一个适于在需要时将氧化铝泄放到一个剂量给料器中的氧化铝存贮容器。本发明的特征在于该剂量给料器被规定在内壁和外壁之间，外壁上的入料口形成于高于内壁上出料口的位置上从而使得氧化铝能够通过该剂量给料器从入料口受重力影响流到出料口，入料口和出料口是可以关闭和开启的，并且可以通过在该剂量给料器的外壁和与该外壁密封条相配合的阀门座之间相对移动所形成的阀门装置进行操作，阀门装置可由驱动装置驱动，该驱动装置包括一个可在与该滑阀轴同心的汽缸内移动的风动运行活塞，该活塞包括一个可在该汽缸内轴向滑动的环形轴套，并且滑阀轴可以在该轴套内轴向滑动，该轴套被连接到一个延伸轴套上，接着又连接到该阀门装置的至少一个可移动部件上。

本发明的供料装置包括一个最好是利用风动运行的外壳破碎机构，该外壳破碎机构包括一个安装在一个倒易滑阀轴上并具有用于捣碎外壳的切割刃的滑阀。

在使用中，该供给装置可以涉及至少一个用于最终分离氧化铝并含有一个给料器或类似容器的存贮容器。用于存贮将向电解容器提供的诸如氟化铝、氟化钙、碾碎了的电解质、纯碱或冰晶石等其它添加剂的其它的存贮容器可以涉及到一些类似的供给装置。随后，这些其它的存贮器可适用于以下面将要描述的用于氧化铝的类似方式将其所存贮的材料提供给该容器。

一个或多个存贮容器适用于将它们所存贮的材料根据需要提供给剂量给料器。最好首先将存贮容器所存贮的材料提供给一个供给室，该供给室具有一个与剂量给料器的入料口相连通出口。剂量给料器被规定在内、外壁之间，这些内、外壁最好彼此同心并与滑阀轴同心。剂量给料器的入料口成型于它的外壁内。该剂量给料器还包括一个位于入料口之下的出料口，以使得氧化铝或其它的材料能够在重力影响下从入料口流向出料口。

入料口和出料口都可以通过在该剂量给料器的外壁和与该外壁密封条相配合的阀门座之间相对移动所形成的阀门装置开合。入料口最好由座落于一个固定的上座内的可移动上壁来闭合，而出料口最好通过将一个可移动的下座移入一个带有固定下壁的支座中予以闭合。

根据本发明，我们利用一个驱动装置来规定阀门装置的移动，该驱动装置包括一个在与滑阀轴同心的汽缸内可移动的风动活塞。该活塞包括一个可在该汽缸内轴向滑动的环形轴套并且该滑阀轴可以在该轴套内轴向滑动。该活塞轴套被连接到一个最好是环形的延伸轴套上，该环形延伸轴套接下来连接到该阀门装置的至少一个可移动的部件上。

在一个最佳结构中，驱动装置被连接到同时移动剂量给料器的上壁和可移动的下座。这样，当输入口被打开时，输出口则被关闭。反之，当输出口被打开时，输入口则被关闭。

另外，该结构可以保证入料口阀门装置和出料口阀门装置进行独立操作。例如，该活塞可以被连接以移动内壁和与剂量给料器的出料口相关的阀门座，且该剂量给料器的外壁被连接到可与该活塞同心移动的汽缸壁上。该可移动的汽缸和外壁控制与入料口相关的阀门装置的工作。

无论是否使用特定结构，使用在活塞内可同心滑动的滑阀轴都提供了独立于该滑阀而工作的阀门装置。因此，该阀门装置可以如所需要的那样经常工作，以将氧化铝装入电解容器，而只有在需要时才使该滑阀进行工作以捣碎外壳并允许氧化铝进入到电解质混合物中相对于驱动外壳破碎器而言，驱动阀门装置的汽缸仅需要相当小的冲程。驱动阀门装置的汽缸可以具有较小的活塞面积。与使用单风动机构相比较这就有可能有效地节省空气使用量。

本发明的装置最好包括一个围绕滑阀轴的箱体和如上所述的多个基本同心的供给机构部件。这个箱体的下端部份最好向中心形成锥度，以推进氧化铝在离开该供料装置的出料口以后流向电解容器的方向，然后，该箱体的下缘规定了泄料端口边缘，当氧化铝流向容器时，离开箱体经过该泄料端口。

另外，该箱体的下端部份构成能够提供指向在电解质外壳中由该滑阀所形成的孔的两个或多个向下呈锥度的出料孔。

为了帮助进一步理解本发明，下面将参考示出本发明一个最佳实施例的附图加以描述。应当理解，该实施例仅作为一个例子给出，本发明并不受其限制。

该附图示意性地示出了一个最佳形式供给装置的剖面图。在图1中，剂量给料器是打开的以便装入氧化铝图2示出了阀门运动处于相反状态的剂量给料器，关闭以装入氧化铝，打开以泄放氧化铝。

在附图中，外壳破碎滑阀1装附于滑阀轴2上。存贮容器(未示出)将氧化铝或其它的容器添加剂如箭头A所示地装入环形供料室3。供料室3具有一个或多个出口4，这些出口保持打开状态以允许氧化铝落入环形剂量给料器5。剂量给料器5被限定在内壁6和外壁7。7′之间，该内壁与外壁都与滑阀轴2同心。

该剂量给料器的外壁由两部份7和7′形成。在所示的实施例中，外壁的上部份7是可移动的，且在其增高部位为位于其低座缘9和阀门座10之间的剂量给料器5提供一个入料口8。外壁上部分7的移动与阀门座10相结合为入料口8提供了一个阀门装置。

利用在可移动阀门座12和剂量给料器外壁的固定的下壁部份7′之间的相对移动构成了用于该剂量进料器出料口11的阀门装置。

各阀门装置的移动是由驱动装置13控制的，该驱动装置包括一个可在气缸15内移动的风动活塞14。空气供给线16和17被用于驱动活塞14在气缸15的上下移动，并被连接到延伸轴套18上，该延伸轴套18接下来又带动剂量给料器外壁的上部份7和包括有可移动阀门座12的剂量给料器的下壁19。

如将要了解的，活塞14由图1所示位置下移使得部份壁7的密封条9与阀门座10相啮合从而关闭了剂量给料器入料口8，同时，活塞14的下移便可移动阀门座12和剂量给料器部份壁7′的下沿21相互分开，从而打开了剂量给料器5的出料口11并允许剂量给料器中的氧化铝在重力作用下流出。该向下流动的氧化铝流动方向是由箱体20的向中心呈锥度的下部份规定的，首先朝向滑阀和滑阀轴，随后朝向利用该滑阀进行破碎的外壳中的孔。

由于用于剂量给料器5的阀门装置的驱动装置13可以独立于与滑阀1相关的驱动装置(未示出)而工作，所以比起利用滑阀移动和剂量给料器阀门装置的移动相互依赖以实现其功能来讲，该阀门装置可以获得更好的控制，且可以使外壳破碎器的面积和冲程更小，从而节省了空气使用量。

本发明的另一个优点是当需要或者是希望更换原来的驱动和氧化铝供应机构时，该机构可以相对容易地被馈入原有设备，这就导致了节省空间以及花费在为支撑该供料装置所需结构的成本。通过利用本发明去减少滑阀移动的次数和滑阀磨损能够进一步降低成本。与滑阀移动无关的氧化铝添加还允许更加频繁地添加氧化，铝，从而实现了氧化铝的不断添加。独立地操作剂量进料器入料口和出料口各自阀门装置的能力还允许通过当剂量给料器中材料被泄放时避免氧化铝进入该剂量给料器来进一步提高氧化铝添加精度。

Claims (8)

1、一种用于氧化铝电解槽的供料装置，包括一个用于在熔融电介质表面上形成的外壳内捣出一个孔的外壳破碎机构，该外壳破碎机构包括一个其切割刃安装在倒易滑阀轴上的滑阀，该装置还包括一个在需要时适于将氧化铝泄放给一个剂量给料器的氧化铝存贮容器，其特征在于该剂量给料器被限定在内壁和外壁之间，入料口形成于外壁内高于内壁上出料口的位置上并借此使氧化铝能够在重力作用下从放料口经该剂量给料器流向出料口，入料口和出料口可以通过由在该剂量给料器外壁和与该外壁密封条相配合的阀门座之间相对移动所形成的阀门装置开合，该阀门装置可由包括一个可在与滑阀轴同心的汽缸内移动的风动活塞的驱动装置移动，该活塞具有一个可在该气缸内轴向滑动的环形轴套，且滑阀轴可在一个连接到延伸轴套的轴套内轴向滑动，该延伸轴套接下来连接到该阀门装置的至少一个可移动的部件上。

2、根据权利要求1的供料装置，其特征在于该剂量给料器的内、外壁彼此同心并与滑阀轴同心。

3、根据权利要求1的供料装置，其特征在于入料口是利用可座落于一个固定上座内的可移动上壁进行闭合的，和出料口是通过将一个可移动的下座移入一个具有固定下座的支座中进行闭合的。

4、根据权利要求3的供料装置，其特征在于该驱动装置被用于同时移动剂量给料器的上壁和可移动的下座。

5、根据权利要求3的供料装置，其特征在于该驱动装置被用于单独移动各自的入料口阀门装置和出料口阀门装置。

6、根据权利要求5的供料装置，其特征在于该活塞被用于移动所述内壁和与输出口相配合的所述阀门座，和剂量给料器的外壁被连接到所述气缸壁，该气缸壁可与所述活塞同心移动以控制与输入口相关的阀门工作。

7、根据权利要求1的供料装置，其特征在于所述的剂量给料器与所述的滑阀轴同心，且利用一个箱体来支撑所述的滑阀轴和剂量给料器，箱体的较下端部份沿其下缘中心向下呈锥形，其下缘规定了一个泄放口的周边部份，氧化铝经上述泄放口离开箱体落入所述容器。

8、根据权利要求1的供料装置，其特征在于剂量给料器与所述的滑阀轴同心，且利用一个箱体来支撑所述滑阀轴和剂量给料器，所述箱体的下端部份被构型，以提供指向在电解质外壳中由所述滑阀所形成的孔的两个或多个向下呈锥度的出料口。

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