CN104593827B - 一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置和方法，该装置包括：气缸、驱动活塞、料箱、入料活塞、出料活塞、定容室、电磁阀、集料腔、锤头杆、外部钢套、下料管、钢筒、锤头、横梁、支架。其特征在于，锤头杆和与之相连接的锤头安装在集料腔和下料管内部，实现了氧化铝的均匀下料，避免氧化铝成堆下料，使氧化铝均匀分散进入电解质，从而提高电解质对氧化铝的溶解能力，减少阳极效应的发生和炉底沉淀的形成。同时，打壳下料装置合为一体，降低了设备成本，便于设备安装和维护；该装置能够刮除粘附在锤头和外部钢筒上的壳包头，从而减轻工人劳动强度和延长装置的使用寿命。

Description

一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置和方法

技术领域

本发明属于铝电解技术领域，特别涉及一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置和方法。

背景技术

点式下料技术是现代铝电解技术的一大突破。目前，点式下料器是由打壳装置和下料装置两个部分组成，其中打壳装置实现在电解槽结壳表面上打开一个孔穴，下料装置实现将定容室中的氧化铝通过打开的孔穴卸入电解质中。打壳装置由打壳气缸和锤头组成，锤头通过锤头杆与气缸活塞相连，当气缸活塞运动时，便带动锤头上、下运动而打击电解质表面结壳；下料装置由气缸带动钢筒中的透气活塞及下端装有钟罩的密封钢管组成，当气缸活塞运动到上端时，带动钟罩封住钢筒的下端，此时，料箱中的物料充满下料器的定容室。当汽缸活塞向下运动时，带动透气活塞和钟罩向下运动，此时，透气活塞挡住了充料口，而定容室中的料却随着钟罩向下运动而卸入电解槽内。

当前使用的点式下料系统存在以下几个问题：(1)打壳与下料装置是分开的单独设备，要完成打壳下料工作需要分别使用不同的设备，操作程序多，过程复杂，且设备投资大、安装困难；2)下料过程中氧化铝沿着钟罩的弯嘴进入孔穴时，氧化铝成堆进入电解质，由于氧化铝与电解质之间有较大的温差，当氧化铝成堆进入电解质时，氧化铝易形成二次结壳或聚集成块，影响氧化铝在电解质中的溶解；(3)锤头频繁打壳，经常与电解质接触，会有电解质粘附锤头，形成电解质结瘤，俗称“壳头包”，如果不及时处理，会堵塞下料口，影响氧化铝正常下料，从而引发阳极效应；人工处理壳头包时，要用钢钎敲打锤头，易造成打壳锤头及槽上打壳气缸的损坏，缩短打壳装置的使用寿命；人工敲打锤头时，会将阳极钢爪上的保护料碰掉，使靠近中缝侧的阳极易被氧化消耗，甚至使钢爪外露而被氧化，影响原铝质量。

发明内容

本发明针对目前打壳下料装置成堆下料，装置复杂和打壳锤头易形成电解质结瘤等问题，提出了一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，包括气缸、料箱、定容装置、锤头杆、钢筒、钢筒锤头杆联动装置和钢筒固定装置，所述的气缸、料箱、钢筒自上而下依次设置，所述的锤头杆竖直设置并穿过料箱和外部钢筒，且顶部处于气缸内并设有由气缸驱动的驱动活塞，锤头杆的底部设有用于打击电解槽表面结壳的锤头，定容装置设置于料箱内，所述的定容装置包括入料活塞、出料活塞和定容室，所述的定容室为筒状且设置于料箱底部的开口上，所述的入料活塞和出料活塞均固定于锤头杆上，分别用于开闭定容室的进料口和下料口，且入料活塞和出料活塞之间的距离大于定容室的长度，所述的钢筒锤头杆联动装置设置于钢筒的内壁上并用于使锤头杆和钢筒联动或使锤头杆独立于钢筒运动，所述的钢筒固定装置设置于钢筒的外壁上并用于使钢筒单独固定。

所述的一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，还包括下料装置，所述的下料装置包括下料管和集料腔，所述的下料管的直径小于钢筒的内径且大于锤头杆的直径，设置于钢筒内并通过支架固定于锤头杆上，集料腔设置于钢筒上部，为上端内径与钢筒内径相同、下端内径与下料管直径相同的环状装置，集料腔固定于钢筒与下料管之间。

所述的一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，所述的钢筒锤头杆联动装置包括至少四个环绕锤头杆均匀设置的联动电磁阀，联动电磁阀固定于钢筒的内壁上且联动电磁阀的活动端朝向锤头杆，以实现在联动电磁阀通电时卡紧锤头杆，断电时松开锤头杆。

所述的一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，所述的钢筒固定装置包括横梁、外部钢套和至少四个固定电磁阀，所述的横梁固定于外部的支撑物上，外部钢套竖直设置在钢筒外且顶端固定在横梁上，外部钢套的内径与钢筒的外径相同，固定电磁阀环绕钢筒均匀设置，固定电磁阀固定于钢套的内壁上且固定电磁阀的活动端朝向钢筒，以实现在固定电磁阀通电时卡紧钢筒，断电时松开钢筒。

所述的一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，所述的料箱的底部为向中心部分倾斜的锥形，所述的定容室设置于料箱底部的中心位置处。

一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化方法，采用权利要求1-5任一所述的装置，包括以下步骤：

打壳步骤：

步骤一：钢筒锤头杆联动装置卡紧锤头杆，同时钢筒固定装置松开钢筒，使锤头杆与钢筒联动，气缸向下推动驱动活塞，使锤头与钢筒同时下降，在电解质表面结壳上打孔，同时入料活塞下降堵住定容室入口，出料活塞下降使物料从定容室中进入集料腔中；

步骤二：气缸向上推动驱动活塞，锤头杆与钢筒同时上升，外部钢套刮掉钢筒上粘附的电解质，出料活塞上升并堵住定容室的出料口，入料活塞上升使料箱内的物料进入至定容室中；

下料步骤：

步骤一：钢筒锤头杆联动装置松开锤头杆，同时钢筒固定装置卡紧钢筒，使锤头杆相对于钢筒单独运动，气缸向下推动驱动活塞，入料活塞下降堵住定容室入口，出料活塞下降使物料由定容室进入集料腔中，同时使锤头下降，固定于锤头杆上的下料管也同时下降，当下料管的顶端下降至集料腔下料口之下时，集料腔内堆积的物料卸入下料管并继续向下直至撞击锤头后分散呈雾状进入到电解质表面结壳上所打出的孔中；

步骤二：气缸向上推动驱动活塞，锤头杆上升，出料活塞上升并堵住定容室的出料口，入料活塞上升使料箱内的物料进入至定容室中。

本发明的优点：

(1)本发明将锤头杆和与之相连接的锥形锤头安装在集料腔和下料管内部，从而实现了打壳下料装置一体化，解决了现有打壳下料装置需要分别使用不同的设备来完成打壳和下料工作的问题，节省了一套气缸、管路及控制系统，减少了设备的投资，且易于安装，方便维修。

(2)本发明在下料过程中，氧化铝在卸入电解槽时，受到锥形锤头的阻挡而成“雾状”均匀分散的进入电解槽，且锥形角度决定了雾状大小和氧化铝的分散性，从而解决了氧化铝成堆下料的问题，提高了电解质对氧化铝的溶解速度和氧化铝在电解槽中分散速度。

(3)本发明在钢筒上升过程中，外部钢套将钢筒上所粘附的电解质刮除，减少了电解质对钢筒的腐蚀，并且在下料过程中，锤头与钢筒分离，粘附在锤头与钢筒上的电解质由于锤头的机械运动而掉落，从而解决了锤头粘附电解质结瘤的问题，延长了打壳下料装置的使用寿命，减轻了工人的劳动强度。

(4)本发明在执行打壳命令时，内部锤头与钢筒共同运动打击电解质表面结壳，在壳面上打出大尺寸的下料孔。当执行下料命令时，只有内部锤头与下料管向下运动，因此能够实现精准下料，避免氧化铝散落在壳面上。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明装置的示意图；

图2为钢筒锤头杆联动装置示意图。

其中1为气缸、2为驱动活塞、3为料箱、4为入料活塞、5为下料活塞、6为定容室、7为联动电磁阀、8为集料腔、9为锤头杆、10为外部钢套、11为下料管、12为钢筒、13为锤头、14为固定电磁阀、15为横梁、16为支架。

具体实施方式

本实施例结构示意图如图1所示：

本实施例包括气缸、料箱、定容装置、锤头杆、钢筒、钢筒锤头杆联动装置和钢筒固定装置，气缸、料箱、钢筒自上而下依次设置，锤头杆竖直设置并穿过料箱和外部钢筒，且顶部处于气缸内并设有由气缸驱动的驱动活塞，锤头杆的底部设有用于打击电解槽表面结壳的锤头，定容装置设置于料箱内，定容装置包括入料活塞、出料活塞和定容室，定容室为筒状且设置于料箱底部的开口上，入料活塞和出料活塞均固定于锤头杆上，分别用于开闭定容室的进料口和下料口，且入料活塞和出料活塞之间的距离大于定容室的长度，钢筒锤头杆联动装置设置于钢筒的内壁上并用于使锤头杆和钢筒联动或使锤头杆独立于钢筒运动，钢筒固定装置设置于钢筒的外壁上并用于使钢筒单独固定。

为了在下料时实现物料分散呈雾化状进入铝电解槽内，本实施例还包括下料装置，下料装置包括下料管和集料腔，下料管的直径小于钢筒的内径且大于锤头杆的直径，设置于钢筒内并通过支架固定于锤头杆上，集料腔设置于钢筒上部，为上端内径与钢筒内径相同、下端内径与下料管直径相同的环状装置，集料腔固定于钢筒与下料管之间，这样在下料时，物料在重力作用下，由集料腔经下料管冲击到锤头上，即可实现分散雾化的作用。

为了实现锤头杆和钢筒联动，钢筒锤头杆联动装置包括至少四个环绕锤头杆均匀设置的联动电磁阀，若有需要，也可设置更多或减少联动电磁阀，联动电磁阀固定于钢筒的内壁上且联动电磁阀的活动端朝向锤头杆，以实现在联动电磁阀通电时卡紧锤头杆，断电时松开锤头杆。

为了实现单独固定钢筒，钢筒固定装置包括横梁、外部钢套和至少四个固定电磁阀，其中根据需要，固定电磁阀的数量也可设置更多或减少，横梁固定于外部的支撑物上，外部钢套竖直设置在钢筒外且顶端固定在横梁上，外部钢套的内径与钢筒的外径相同，固定电磁阀环绕钢筒均匀设置，固定电磁阀固定于钢套的内壁上且固定电磁阀的活动端朝向钢筒，以实现在固定电磁阀通电时卡紧钢筒，断电时松开钢筒。

为了使下料更加快速顺利，料箱的底部为向中心部分倾斜的锥形，定容室设置于料箱底部的中心位置处。

当接到打壳命令时，汽缸1充气，驱动活塞2向下运动，带动入料活塞4向下运动，此时，联动电磁阀7将锤头13与钢筒12连接，固定电磁阀14将外部钢套10与钢筒12的连接断开，驱动活塞2带动锤头13与钢筒12共同向下运动而打击电解槽表面结壳；打壳完成后，汽缸1内的压缩空气转向，驱动活塞2向上运动，锤头13与钢筒12共同向上运动，运动过程中，外部钢套10将钢筒12上粘附的电解质刮去，锤头杆9带动入料活塞4向上运动，入料活塞4移动到充料口上端，即充料口打开，料箱3中的氧化铝立即充满定容室6；当接到下料命令时，联动电磁阀7将锤头13与钢筒12断开，固定电磁阀14将钢筒12与外部钢套10连接，驱动活塞2带动入料活塞4向下运动，此时，入料活塞4挡住了充料口，堵住氧化铝流向定容室6，下料活塞5向下运动，定容室6中的氧化铝进入集料腔8，并进入下料管11，驱动活塞2推动锥形锤头与下料管11向下运动，氧化铝随着锤头13与下料管11的向下运动而卸入电解槽内，氧化铝在卸入电解槽时，受到锥形锤头13的阻挡而均匀分散进入电解槽。

Claims (5)

1.一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，其特征在于，包括气缸、料箱、定容装置、锤头杆、钢筒、钢筒锤头杆联动装置和钢筒固定装置，所述的气缸、料箱、钢筒自上而下依次设置，所述的锤头杆竖直设置并穿过料箱和外部钢筒，且顶部处于气缸内并设有由气缸驱动的驱动活塞，锤头杆的底部设有用于打击电解槽表面结壳的锤头，定容装置设置于料箱内，所述的定容装置包括入料活塞、出料活塞和定容室，所述的定容室为筒状且设置于料箱底部的开口上，所述的入料活塞和出料活塞均固定于锤头杆上，分别用于开闭定容室的进料口和下料口，且入料活塞和出料活塞之间的距离大于定容室的长度，所述的钢筒锤头杆联动装置设置于钢筒的内壁上并用于使锤头杆和钢筒联动或使锤头杆独立于钢筒运动，所述的钢筒固定装置设置于钢筒的外壁上并用于使钢筒单独固定，还包括下料装置，所述的下料装置包括下料管和集料腔，所述的下料管的直径小于钢筒的内径且大于锤头杆的直径，设置于钢筒内并通过支架固定于锤头杆上，集料腔设置于钢筒上部，为上端内径与钢筒内径相同、下端内径与下料管直径相同的环状装置，集料腔固定于钢筒与下料管之间。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，其特征在于，所述的钢筒锤头杆联动装置包括至少四个环绕锤头杆均匀设置的联动电磁阀，联动电磁阀固定于钢筒的内壁上且联动电磁阀的活动端朝向锤头杆，以实现在联动电磁阀通电时卡紧锤头杆，断电时松开锤头杆。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，其特征在于，所述的钢筒固定装置包括横梁、外部钢套和至少四个固定电磁阀，所述的横梁固定于外部的支撑物上，外部钢套竖直设置在钢筒外且顶端固定在横梁上，外部钢套的内径与钢筒的外径相同，固定电磁阀环绕钢筒均匀设置，固定电磁阀固定于钢套的内壁上且固定电磁阀的活动端朝向钢筒，以实现在固定电磁阀通电时卡紧钢筒，断电时松开钢筒。

4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化装置，其特征在于，所述的料箱的底部为向中心部分倾斜的锥形，所述的定容室设置于料箱底部的中心位置处。

5.一种铝电解槽氧化铝打壳及下料一体化方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的装置，包括以下步骤：

打壳步骤：

步骤一：钢筒锤头杆联动装置卡紧锤头杆，同时钢筒固定装置松开钢筒，使锤头杆与钢筒联动，气缸向下推动驱动活塞，使锤头与钢筒同时下降，在电解质表面结壳上打孔，同时入料活塞下降堵住定容室入口，出料活塞下降使物料从定容室中进入集料腔中；

步骤二：气缸向上推动驱动活塞，锤头杆与钢筒同时上升，外部钢套刮掉钢筒上粘附的电解质，出料活塞上升并堵住定容室的出料口，入料活塞上升使料箱内的物料进入至定容室中；

下料步骤：

步骤一：钢筒锤头杆联动装置松开锤头杆，同时钢筒固定装置卡紧钢筒，使锤头杆相对于钢筒单独运动，气缸向下推动驱动活塞，入料活塞下降堵住定容室入口，出料活塞下降使物料由定容室进入集料腔中，同时使锤头下降，固定于锤头杆上的下料管也同时下降，当下料管的顶端下降至集料腔下料口之下时，集料腔内堆积的物料卸入下料管并继续向下直至撞击锤头后分散呈雾状进入到电解质表面结壳上所打出的孔中；

步骤二：气缸向上推动驱动活塞，锤头杆上升，出料活塞上升并堵住定容室的出料口，入料活塞上升使料箱内的物料进入至定容室中。