CN115747515A - 一种高纯铝连续提纯设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高纯铝加工技术领域，且公开了一种高纯铝连续提纯设备，包括机架，所述机架的上端设有提纯炉和加热炉，且所述提纯炉的上端设有冷却结晶机构，所述冷却结晶机构包括升降座，所述升降座的下端设有第一电机和固定板，且所述升降座的上端设有支撑架。本发明通过在冷却结晶管的下端设置一个分水座，在冷却结晶管的中部设置一个换热座，当冷却水通过第一输水管进入分水座内后，一部分冷却水会通过第一开口进入冷却结晶管内，另一部分冷却水会通过第二输水管进入换热座内，最先进入冷却结晶管中的冷却水，在其向上流动的过程中，会在换热座内与之前分流的冷却水进行再次混合，进而达到对其进行降温的目的。
Description
技术领域
本发明涉及高纯铝加工技术领域，具体为一种高纯铝连续提纯设备。
背景技术
按照惯例，通常把铝含量大于99.95％的铝称为高纯铝，其生产工艺是以铝含量99.70％-99.90％的原铝或铝锭为原料，经三层电解法或偏析法提纯后的产品。高纯铝具有比原铝更好的导电性、延展性、反射性和抗腐蚀性，在电子工业及航空航天等领域有着广泛的用途。
定向凝固提纯法又称偏析法，是较为常见的高纯铝生产工艺，其又可分为：冷却管凝固法、底部凝固法、侧部凝固法等几种。冷却管凝固法其基本工作原理为：将铝液加入坩埚中，然后将结晶管插入坩埚内，通过水冷或气冷的方式来对结晶管进行冷却，铝会不断的在结晶管的表面结晶，形成层状的结晶晶块，经过一段时间提纯后，将结晶管取出，然后对结晶管进行重新加热，结晶管上的结晶铝块熔化，即可得到高纯铝液，要想得到更高品质的高纯铝，反复的对铝液进行提纯即可。
现有的冷却管凝固法，在通过水来对结晶管进行冷却时，一般是将冷却水通入结晶管的底部，冷却水在将结晶管灌满后，通过结晶管的顶部溢出，这种冷却方式，会导致结晶管的底部温度较低，顶部温度较高，上下温差较大，进而使得结晶管的上下部分结晶速率不一，提纯效率较低。
发明内容
本发明提供了一种高纯铝连续提纯设备，具备提纯效率更高的有益效果，解决了上述背景技术中所提到传统的冷却方式，会导致结晶管的底部温度较低，顶部温度较高，上下温差较大，进而使得结晶管的上下部分结晶速率不一的问题。
本发明提供如下技术方案：一种高纯铝连续提纯设备，包括机架，所述机架的上端设有提纯炉和加热炉，且所述提纯炉的上端设有冷却结晶机构，所述冷却结晶机构包括升降座，所述升降座的下端设有第一电机和固定板，且所述升降座的上端设有支撑架，所述第一电机与所述升降座固定连接，且所述第一电机的输出轴与所述固定板固定连接，所述固定板上设有两个冷却结晶管，所述机架的一侧设有用于推动所述支撑架升降的电动推杆；
所述冷却结晶管与所述固定板转动连接，且所述冷却结晶管的外侧设有皮带轮，所述固定板上设有用于驱动所述冷却结晶管转动的第二电机，所述冷却结晶管的下端设有石墨叶片，且所述冷却结晶管的内部设有输水换热组件，所述输水换热组件包括第一输水管和分水座，所述第一输水管的一端与所述分水座连通，所述分水座的上侧设有换热座，且所述分水座的上设有若干个第一开口，所述分水座与所述换热座之间设有若干个第二输水管，所述换热座的上端设有若干第二开口，所述冷却结晶管的上端设有溢流口。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述换热座的中部设有与所述第一输水管相契合的第一通孔，且所述换热座通过螺丝与所述第一输水管可拆卸连接，所述换热座内设有导热座，所述导热座的上侧设有第一空腔，且所述导热座的下侧设有与所述第一空腔连通的第一流道。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述导热座的上部呈圆台状，且所述导热座的顶部设有用于连通导热座和第一空腔的第二通孔，所述导热座通过管道与所述第二开口连通。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述导热座内设有搅拌组件，且所述搅拌组件包括固定座，所述固定座通过轴承与所述导热座转动连接，且所述固定座的下侧设有若干凸起，所述固定座的外侧设有若干个搅拌叶片。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述搅拌叶片为空心结构，且所述搅拌叶片内部设有活动块，所述活动块的一端通过第二弹簧与所述搅拌叶片弹性连接。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述搅拌叶片内设有活动板，且所述活动板通过第三弹簧与所述搅拌叶片弹性连接，所述活动板的一侧设有若干刮板，且所述刮板的一端伸出至所述搅拌叶片的外侧，所述活动板的另一侧设有延伸柱。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述活动块的一侧设有凸块，所述凸块的一端设有斜面，且所述凸块与所述延伸柱抵触。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述第二输水管的一端与所述导热座连通，且所述第二输水管的另一端与所述分水座连通，所述导热座内设有导水板，且所述导水板的位置和数量与所述第二输水管一一对应。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述分水座内设有第一限流组件，且所述第一限流组件包括活动座，所述活动座呈圆环状，且所述活动座上设有浮板，所述活动座的上端设有若干堵头，所述堵头的一端插接在所述第一开口内，且所述堵头上设有第二流道。
作为本发明所述一种高纯铝连续提纯设备的一种可选方案，其中：所述堵头上设有第二限流组件，且所述第二限流组件包括限位杆，所述限位杆通过第一弹簧与所述堵头弹性连接，且所述限位杆的一端插接在所述第二流道内。
本发明具备以下有益效果：
1、该一种高纯铝连续提纯设备，通过对冷却结晶管进行改进，在冷却结晶管的下端设置了一个分水座，在冷却结晶管的中部设置了一个换热座，当冷却水通过第一输水管进入分水座内后，一部分冷却水会通过第一开口进入冷却结晶管内，另一部分冷却水会通过第二输水管进入换热座内，最先进入冷却结晶管中的冷却水，会沿着冷却结晶管向上流动，随着冷却水在冷却结晶管内的滞留时间的增加，其温度也会增加，当这部分冷却水流动至换热座时，可通过换热座底部的孔洞进入换热座，与之前分流的冷却水进行再次混合，进而达到对其进行降温的目的，有效的降低了冷却结晶管上下部分的温差，提高了提纯效率。
2、该一种高纯铝连续提纯设备，通过在换热座的内部设置导热座，导热座本身就具有导热的作用，当温度变高的冷却水通过换热座底部的孔洞进入换热座内后，其会沿着第一流道进入第一空腔，然后通过导热座顶部的第二通孔进入导热座内，导热座内的冷却水温度较低，温度较高的冷却水在沿着第一流道、第一空腔流动的过程中，即完成了与导热座内部冷却水的热交换，具有较好的换热效果；
通过在导热座内设置搅拌组件，搅拌组件包括固定座，固定座是可以转动的，在固定座的外侧设有若干个搅拌叶片，在导热座内还设有导水板，导水板位于第二输水管与导热座的连通处，通过设置导水板可使第二输水管处的冷却水在进入导热座时是倾斜的喷出的，相应的，在固定座的下端设有若干凸起，冷却水在喷出后，会对凸起造成冲击，进而带动固定座及搅拌叶片转动，进而对进入导热座内的冷却水进行搅拌混合，进一步的提高了换热效果。
3、该一种高纯铝连续提纯设备，通过在搅拌叶片处设置活动板，在活动板的一侧设有刮板，正常情况下，刮板处于缩入搅拌叶片内的状态，此时，刮板的存在，不会对搅拌叶片的工作造成影响；当搅拌叶片快速转动时，搅拌叶片中的活动块会在离心力的作用下被甩出，随着活动块的运动，凸块与延伸柱抵触，在凸块的抵触下延伸柱及活动板均会向搅拌叶片外侧运动，此时，刮板与导热座的内壁接触，通过刮板可对导热座上的水垢进行清理，进而达到提高换热效率的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的冷却结晶管结构示意图。
图3为本发明的分水座内部结构示意图。
图4为本发明的换热座内部结构示意图。
图5为本发明的导热座内部结构示意图。
图6为本发明的搅拌组件剖视图。
图7为本发明的导热座结构示意图。
图8为本发明的堵头剖视图。
图中：1、机架；2、提纯炉；3、加热炉；4、升降座；5、第一电机；6、固定板；7、支撑架；8、冷却结晶管；801、溢流口；9、电动推杆；10、皮带轮；11、第二电机；12、石墨叶片；13、第一输水管；14、分水座；1401、第一开口；15、换热座；1501、第一空腔；1502、第一流道；1503、第二开口；16、第二输水管；17、导热座；1701、第二通孔；18、固定座；19、凸起；20、搅拌叶片；21、活动块；22、第二弹簧；23、活动板；24、第三弹簧；25、刮板；26、延伸柱；27、凸块；28、导水板；29、活动座；30、浮板；31、堵头；32、第二流道；33、限位杆；34、第一弹簧；35、管道；36、第一通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1至图8，本发明提供了一种高纯铝连续提纯设备，包括机架1，机架1的上端设有提纯炉2和加热炉3，且提纯炉2的上端设有冷却结晶机构，冷却结晶机构包括升降座4，升降座4的下端设有第一电机5和固定板6，且升降座4的上端设有支撑架7，第一电机5与升降座4固定连接，且第一电机5的输出轴与固定板6固定连接，固定板6上设有两个冷却结晶管8，机架1的一侧设有用于推动支撑架7升降的电动推杆9；
冷却结晶管8与固定板6转动连接，且冷却结晶管8的外侧设有皮带轮10，固定板6上设有用于驱动冷却结晶管8转动的第二电机11，冷却结晶管8的下端设有石墨叶片12，且冷却结晶管8的内部设有输水换热组件，输水换热组件包括第一输水管13和分水座14，第一输水管13的一端与分水座14连通，分水座14的上侧设有换热座15，且分水座14的上设有若干个第一开口1401，分水座14与换热座15之间设有若干个第二输水管16，换热座15的上端设有若干第二开口1503，冷却结晶管8的上端设有溢流口801。
在机架1上设有提纯炉2和加热炉3，在提纯炉2和加热炉3内均设有加热电阻丝，通过加热电阻丝可为提纯炉2、加热炉3加热，使用时，将铝液倒入提纯炉2内，电动推杆9工作，升降座4向下运动，此时，位于升降座4下侧的冷却结晶管8伸入至铝液内，在冷却结晶管8的外侧设有皮带轮10，第二电机11通过皮带与冷却结晶管8传动连接，通过第二电机11可带动冷却结晶管8转动；
冷却结晶管8由石墨制成，导热效果好，在冷却结晶管8的下端设有石墨叶片12，随着冷却结晶管8的转动，通过石墨叶片12可对铝液进行搅拌，随着冷却结晶管8的温度降低，铝不断在其表面结晶，进而形成层状的结晶铝块，与此同时，晶体前沿富集的杂质熔体层还会在离心力的作用下被向外甩出，在反应一段时间后，通过电动推杆9将冷却结晶管8提起，然后第一电机5工作，固定板6转动，此时固定板6上的两个冷却结晶管8调换位置，新的冷却结晶管8进入提纯炉2内进行继续提纯，带有结晶体的冷却结晶管8进入加热炉3内，通过加热炉3对冷却结晶管8进行加热，冷却结晶管8外部的铝块会熔化并进入加热炉3内。
冷却结晶管8采用水冷的方式进行冷却，为了降低冷却结晶管8上下的温差，本技术方案在冷却结晶管8的下端设置了一个分水座14，在冷却结晶管8的中部设置了一个换热座15，当冷却水通过第一输水管13进入分水座14内后，一部分冷却水会通过第一开口1401进入冷却结晶管8内，另一部分冷却水会通过第二输水管16进入换热座15内，最先进入冷却结晶管8中的冷却水，会沿着冷却结晶管8向上流动，随着冷却水在冷却结晶管8内的滞留时间的增加，其温度也会增加，当这部分冷却水流动至换热座15处时，可通过换热座15底部的孔洞进入换热座15内部，与之前分流的冷却水进行再次混合，进而达到对其进行降温的目的，有效的降低了冷却结晶管8上下部分的温差，提高了提纯效率。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上做出的解释说明，具体的，请参阅图1至图8，换热座15的中部设有与第一输水管13相契合的第一通孔36，且换热座15通过螺丝与第一输水管13可拆卸连接，换热座15内设有导热座17，导热座17的上侧设有第一空腔1501，且导热座17的下侧设有与第一空腔1501连通的第一流道1502。
导热座17的上部呈圆台状，且导热座17的顶部设有用于连通导热座17和第一空腔1501的第二通孔1701，导热座17通过管道35与第二开口1503连通。
第二输水管16的一端与导热座17连通，且第二输水管16的另一端与分水座14连通，导热座17内设有导水板28，且导水板28的位置和数量与第二输水管16一一对应。导热座17内设有搅拌组件，且搅拌组件包括固定座18，固定座18通过轴承与导热座17转动连接，且固定座18的下侧设有若干凸起19，固定座18的外侧设有若干个搅拌叶片20。
在换热座15的内部设有导热座17，导热座17本身就具有导热的作用，在导热座17的上侧设有第一空腔1501，下侧设有与第一空腔1501连通的第一流道1502，当温度变高的冷却水通过换热座15底部的孔洞进入换热座15内后，其会沿着第一流道1502进入第一空腔1501，然后通过导热座17顶部的第二通孔1701进入导热座17内，导热座17内的冷却水温度较低，温度较高的冷却水在沿着第一流道1502、第一空腔1501流动的过程中，即完成了与导热座17内部冷却水的热交换，具有较好的换热效果。
为了进一步提高换热效果，本技术方案还在导热座17内设置了搅拌组件，搅拌组件包括固定座18，固定座18是可以转动的，在固定座18的外侧设有若干个搅拌叶片20，在导热座17内还设有导水板28，导水板28位于第二输水管16与导热座17的连通处，通过设置导水板28可使第二输水管16处的冷却水在进入导热座17时是倾斜的喷出的，相应的，在固定座18的下端设有若干凸起19，冷却水在喷出后，会对凸起19造成冲击，进而带动固定座18及搅拌叶片20转动，进而对进入导热座17内的冷却水进行搅拌混合，导热座17内的水可通过管道35进入第二开口1503，然后通过第二开口1503重新进而冷却结晶管8内，并最终通过溢流口801流出。
需要说明的是：为了防止导热座17内的水通过第二通孔1701回流，可在第二通孔1701处设置单向阀。
实施例3
本实施例是在实施例1的基础上做出的解释说明，具体的，请参阅图1至图8，搅拌叶片20为空心结构，且搅拌叶片20内部设有活动块21，活动块21的一端通过第二弹簧22与搅拌叶片20弹性连接。
搅拌叶片20内设有活动板23，且活动板23通过第三弹簧24与搅拌叶片20弹性连接，活动板23的一侧设有若干刮板25，且刮板25的一端伸出至搅拌叶片20的外侧，活动板23的另一侧设有延伸柱26。
活动块21的一侧设有凸块27，凸块27的一端设有斜面，且凸块27与延伸柱26抵触。
在长时间使用的过程中，导热座17内部会结垢，而结垢则会导致换热效果大大折扣，为此，本技术方案在搅拌叶片20处设置了活动板23，在活动板23的一侧设有刮板25，正常情况下，刮板25处于缩入搅拌叶片20内的状态，此时，刮板25的存在，不会对搅拌叶片20的工作造成影响；当搅拌叶片20快速转动时，搅拌叶片20中的活动块21会在离心力的作用下被甩出，随着活动块21的运动，凸块27与延伸柱26抵触，在凸块27的抵触下延伸柱26及活动板23均会向搅拌叶片20外侧运动，此时，刮板25与导热座17的内壁接触，通过刮板25可对导热座17上的水垢进行清理；
在实际使用的过程中，先通过刮板25对导热座17上的水垢进行清理，然后将清洗药剂送入导热座17内，通过清洗药剂来促使水垢溶解，由于提前通过刮板25来对水垢进行预处理，能够有效提高后续的水垢的清理效率。
实施例4
本实施例是在实施例1的基础上做出的解释说明，具体的，请参阅图1至图8，分水座14内设有第一限流组件，且第一限流组件包括活动座29，活动座29呈圆环状，且活动座29上设有浮板30，活动座29的上端设有若干堵头31，堵头31的一端插接在第一开口1401内，且堵头31上设有第二流道32。
堵头31上设有第二限流组件，且第二限流组件包括限位杆33，限位杆33通过第一弹簧34与堵头31弹性连接，且限位杆33的一端插接在第二流道32内。
在水流的冲击下，搅拌叶片20及固定座18的转速较慢，为了提高搅拌叶片20的转速，进而达到通过离心力促使活动块21运动的目的，在实际使用时，通过气流来带动固定座18转动，使用时，将气流通过第一输水管13导入分水座14内，在分水座14内设有用于对第一开口1401进行限流的限流组件，其包括活动座29，在活动座29上设有浮板30和堵头31，堵头31的一端插接在第一开口1401内，在堵头31上设有第二流道32；
正常情况下，第二流道32的上端会被分水座14挡住，当冷却水进入分水座14内时，活动座29在浮板30的带动下浮起，此时，活动座29会带动堵头31向上运动，第二流道32的上端露出，在第二流道32的下端设有限位杆33，冷却水进入分水座14内后，会先通过第二输水管16进入换热座15，此时，随着水位的升高，水压变大，分水座14内的水会克服第一弹簧34的阻力将限位杆33推开，然后通过第二流道32流出分水座14，这样就完成了分水；
当需要对水垢进行清理时，将压缩气体通入第一输水管13内，压缩气体通过第一输水管13进入分水座14，由于高压气体的存在，无法使活动座29及浮板30浮起，因此此时第二流道32处于关闭的状态，而压缩气体只能通过第二输水管16进入导热座17内，在压缩气体的吹动下，固定座18及搅拌叶片20快速旋转，在离心力的作用下，活动块21被甩出，刮板25伸出至搅拌叶片20外侧，通过刮板25可对水垢进行清理。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高纯铝连续提纯设备，包括机架(1)，其特征在于：所述机架(1)的上端设有提纯炉(2)和加热炉(3)，且所述提纯炉(2)的上端设有冷却结晶机构，所述冷却结晶机构包括升降座(4)，所述升降座(4)的下端设有第一电机(5)和固定板(6)，且所述升降座(4)的上端设有支撑架(7)，所述第一电机(5)与所述升降座(4)固定连接，且所述第一电机(5)的输出轴与所述固定板(6)固定连接，所述固定板(6)上设有两个冷却结晶管(8)，所述机架(1)的一侧设有用于推动所述支撑架(7)升降的电动推杆(9)；
所述冷却结晶管(8)与所述固定板(6)转动连接，且所述冷却结晶管(8)的外侧设有皮带轮(10)，所述固定板(6)上设有用于驱动所述冷却结晶管(8)转动的第二电机(11)，所述冷却结晶管(8)的下端设有石墨叶片(12)，且所述冷却结晶管(8)的内部设有输水换热组件，所述输水换热组件包括第一输水管(13)和分水座(14)，所述第一输水管(13)的一端与所述分水座(14)连通，所述分水座(14)的上侧设有换热座(15)，且所述分水座(14)的上设有若干个第一开口(1401)，所述分水座(14)与所述换热座(15)之间设有若干个第二输水管(16)，所述换热座(15)的上端设有若干第二开口(1503)，所述冷却结晶管(8)的上端设有溢流口(801)。
2.根据权利要求1所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述换热座(15)的中部设有与所述第一输水管(13)相契合的第一通孔(36)，且所述换热座(15)通过螺丝与所述第一输水管(13)可拆卸连接，所述换热座(15)内设有导热座(17)，所述导热座(17)的上侧设有第一空腔(1501)，且所述导热座(17)的下侧设有与所述第一空腔(1501)连通的第一流道(1502)。
3.根据权利要求2所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述导热座(17)的上部呈圆台状，且所述导热座(17)的顶部设有用于连通导热座(17)和第一空腔(1501)的第二通孔(1701)，所述导热座(17)通过管道(35)与所述第二开口(1503)连通。
4.根据权利要求3所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述导热座(17)内设有搅拌组件，且所述搅拌组件包括固定座(18)，所述固定座(18)通过轴承与所述导热座(17)转动连接，且所述固定座(18)的下侧设有若干凸起(19)，所述固定座(18)的外侧设有若干个搅拌叶片(20)。
5.根据权利要求4所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述搅拌叶片(20)为空心结构，且所述搅拌叶片(20)内部设有活动块(21)，所述活动块(21)的一端通过第二弹簧(22)与所述搅拌叶片(20)弹性连接。
6.根据权利要求5所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述搅拌叶片(20)内设有活动板(23)，且所述活动板(23)通过第三弹簧(24)与所述搅拌叶片(20)弹性连接，所述活动板(23)的一侧设有若干刮板(25)，且所述刮板(25)的一端伸出至所述搅拌叶片(20)的外侧，所述活动板(23)的另一侧设有延伸柱(26)。
7.根据权利要求6所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述活动块(21)的一侧设有凸块(27)，所述凸块(27)的一端设有斜面，且所述凸块(27)与所述延伸柱(26)抵触。
8.根据权利要求7所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述第二输水管(16)的一端与所述导热座(17)连通，且所述第二输水管(16)的另一端与所述分水座(14)连通，所述导热座(17)内设有导水板(28)，且所述导水板(28)的位置和数量与所述第二输水管(16)一一对应。
9.根据权利要求1所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述分水座(14)内设有第一限流组件，且所述第一限流组件包括活动座(29)，所述活动座(29)呈圆环状，且所述活动座(29)上设有浮板(30)，所述活动座(29)的上端设有若干堵头(31)，所述堵头(31)的一端插接在所述第一开口(1401)内，且所述堵头(31)上设有第二流道(32)。
10.根据权利要求9所述的一种高纯铝连续提纯设备，其特征在于：所述堵头(31)上设有第二限流组件，且所述第二限流组件包括限位杆(33)，所述限位杆(33)通过第一弹簧(34)与所述堵头(31)弹性连接，且所述限位杆(33)的一端插接在所述第二流道(32)内。
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