CN120330817B - 一种用于电解工艺的极板出入槽系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电解工艺的极板出入槽系统及方法，涉及冶金设备技术领域，该系统包括：沿电解槽宽度方向布置的两条平行的轨道梁；与轨道梁固定连接的极板架，极板架中部设有空位，空位的两侧分别设置有第一暂存架、第二暂存架；位于两条轨道梁之间且可沿轨道梁移动的吊运小车，其包括分别与轨道梁配合以实现同步移动的同步移动机构，连接两同步移动机构的连接架，竖直固定在连接架上的导套，竖向贯穿导套的导向立柱，固定在导向立柱底部的吊架，驱动吊架升降的升降驱动单元，多组沿吊架长度方向排布且独立控制的吊具，每组吊具包括多个吊钩以及驱动吊钩转动的吊钩驱动单元。采用本发明的极板出入槽系统能够高效、稳定地完成极板更换任务。

Description

一种用于电解工艺的极板出入槽系统及方法

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，具体涉及一种用于电解工艺的极板出入槽系统及方法。

背景技术

在金属电解精炼工艺中，极板作为电解反应的核心载体，需周期性从电解槽中抽出以剥离沉积的单质金属，并重新插入空极板以维持连续生产。传统作业模式依赖人工操作，存在效率低、安全隐患大等固有缺陷。为提升自动化水平，现有技术中提出了多种机械化抽放装置，例如采用天车搭载吊具实现极板批量转运。然而，此类系统仍存在以下缺陷：现有装置多采用整槽极板一次性抽出的作业模式，导致电解槽出现空槽状态，造成电解槽瞬间断路，严重影响正常生产秩序。为解决断路问题，不得不额外设置铜板进行导电，增加了设备成本和操作复杂度。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于电解工艺的极板出入槽系统及方法，通过多组吊具独立控制，实现分批次、部分极板的更换，同时减少设备整体移动，提高极板更换效率，降低能耗。

本发明提供的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，包括：

沿电解槽宽度方向布置的两条平行设置的轨道梁；

与所述轨道梁固定连接的极板架，所述极板架中部设有与电解槽对应的供极板上下的空位，所述空位的两侧分别设置有用于存放空极板和从电解槽中取出的极板的第一暂存架、第二暂存架；

位于两条所述轨道梁之间且可沿所述轨道梁移动的吊运小车，所述吊运小车运行于所述第一暂存架、空位、第二暂存架之间，用于通过所述空位从电解槽中提出极板并转移至所述第二暂存架，并从所述第一暂存架上提出空极板并通过所述空位放置到电解槽中；

所述吊运小车包括：分别与所述轨道梁配合以实现同步移动的同步移动机构；连接两同步移动机构的连接架；竖直固定在连接架上的导套；竖向贯穿导套的导向立柱；固定在导向立柱底部的吊架；驱动所述吊架升降的升降驱动单元；多组沿吊架长度方向排布且独立控制的吊具，每组吊具包括多个吊钩，所述吊钩两两一组分别转动连接于吊架的两侧，每组吊具的两侧分别设置有同步驱动吊钩转动的吊钩驱动单元。

进一步地，所述吊钩驱动单元包括固定安装于所述吊架上的电动推杆，所述电动推杆的输出端连接有直线齿条，每个所述吊钩的顶端固定连接有与所述直线齿条啮合的齿轮。

进一步地，所述吊架的四个角上分别设置有吊环，所述升降驱动单元包括固定安装的连接架上的驱动电机，所述驱动电机的输出端传动连接有水平设置的转轴，所述转轴通过轴承座安装于所述连接架上，所述转轴的两端分别固定连接有带轮，所述带轮上绕设有两根连接带，两根连接带的自由端从带轮引出后分别与同侧的吊环连接。

进一步地，所述第一暂存架和第二暂存架的底部分别安装有极板限位机构，所述极板限位机构包括设置的第一暂存架/第二暂存架底部的滑轨，与所述滑轨滑动配合的移动框架，驱动所述移动框架沿滑轨移动的驱动电缸，两个所述移动框架相近的一侧设置有多个定位块，所述定位块之间设有与极板厚度适配的夹持间隙。

进一步地，所述定位块截面呈三角形状，其两侧设有与极板底部接触的导向斜面。

进一步地，所述第一暂存架和第二暂存架上设置有用于对极板进行定位放置的多个定位槽。

进一步地，所述轨道梁的两端连接有纵向移动机构，所述纵向移动机构包括沿电解槽长度方向设置的纵向导轨，以及与所述轨道梁连接沿纵向导轨移动的行走组件。

进一步地，所述纵向导轨通过支撑机构架设于电解槽上方。

进一步地，所述支撑机构包括与纵向导轨连接的支撑立柱以及连接支撑立柱的加固杆，所述支撑机构底板设有行走底盘。

本发明还提供了一种用于电解工艺的极板出入槽方法，应用上述极板出入槽系统，所述方法包括如下步骤：

S1、在装卸极板工位，所述吊运小车上的全部吊具同步动作钩取空极板，并通过所述空位运送至第一暂存架存放；

S2、将所述极板出入槽系统整体转移至电解槽上方，并使空位与电解槽对应；

S3、所述升降驱动单元驱动吊架下降至取板工位，然后第一组吊具的吊钩驱动单元驱动吊钩转动钩取电解槽内的极板后，升降驱动单元驱动吊架上升到位后，同步移动机构驱动吊运小车横向移动至第二暂存架上方，并将吊装的极板放置到第二暂存架；

S4、所述同步移动机构驱动吊运小车横向移动至第一暂存架上方，所述吊架下降，第一组吊具从第一暂存架上钩取相应数量的空极板，然后吊运小车移动至空位上方；

S5、所述极板限位机构伸出，升降驱动单元驱动吊架下降，并通过极板限位机构对各极板进行定位，将极板放置到电解槽内，完成一次换板；

S6、第二组吊具动作，钩取电解槽内的第二组极板，然后重复执行步骤S3-S5；多组吊具依次完成换板后，轨道梁及吊运小车整体沿电解槽长度方向移动至下一换板工位进行换板，直至空极板全部置换完成或该电解槽内的极板全部置换完成，然后出入槽系统整体返回装卸极板工位，吊运小车上的全部吊具同步动作钩取第二暂存架上的极板运出，再将空极板运送至第一暂存架上。

本发明的有益效果在于：

（1）通过多组吊具的独立控制及动态分批次抽放策略，实现极板抽换数量按需调整，彻底避免电解槽空槽状态，使得电解槽始终保持部分极板正常工作，无需设置导电铜板等附加装置，极大地维持了生产的连续性，节约了生产和维护成本；

（2）通过第一暂存架、第二暂存架和空位的合理分区，优化了极板出入槽的流程，吊运小车在第一暂存架、空位和第二暂存架间高效运行，快速转移极板；多组吊具分批次作业，换板过程中，吊运小车主要进行横向移动，无需频繁沿电解槽长度方向移动，减少了换板时间，极大地提高了换板效率，降低了设备运行能耗；

（3）通过分批次更换极板，每次操作涉及的极板数量少，在吊运和放置过程中，能更好地控制极板的姿态和受力，减少因操作不当导致的极板变形风险，确保极板能顺利放入电解槽。

附图说明

图1是本发明的一种用于电解工艺的极板出入槽系统的结构示意图。

图2是本发明的吊运小车的结构示意图。

图3是本发明的吊具的结构示意图。

图4是本发明的极板限位机构的结构示意图。

图5是包含纵向移动机构及支撑结构的整体结构示意图。

图中：轨道梁100、极板架200、空位201、第一暂存架202、第二暂存架203、极板限位机构204、滑轨2041、移动框架2042、驱动电缸2043、定位块2044、吊运小车300、同步移动机构301、连接架302、导套303、导向立柱304、升降驱动单元305、驱动电机3051、转轴3052、带轮3053、连接带3054、吊架306、吊具307、吊钩3071、吊钩驱动单元3072、电动推杆3073、直线齿条3074、齿轮3075、纵向移动机构400、行走组件401、纵向导轨402、支撑机构500、支撑立柱501、行走底盘502。

具体实施方式

下面将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的一部分实施例，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。

如图1所示，本实施例提供的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，包括轨道梁100、极板架200、吊运小车300。两条轨道梁100平行设置并沿电解槽宽度方向延伸布置。极板架200固定安装在轨道梁100下方，极板架200中部设有与电解槽对应的供极板上下的空位201，空位201的宽度与极板的宽度适配。空位201的两侧分别设置有用于存放空极板和从电解槽中取出的极板的第一暂存架202、第二暂存架203。可选地，为实现对放置在第一暂存架202、第二暂存架203上的极板进行定位放置，第一暂存架202和第二暂存架203上设置有用于对极板进行定位放置的多个定位槽。吊运小车300位于两条轨道梁100之间且可沿轨道梁100移动，吊运小车300运行于第一暂存架202、空位201、第二暂存架203之间，用于通过空位201从电解槽中提出极板并转移至第二暂存架203，并从第一暂存架202上提出空极板并通过空位201放置到电解槽中。

如图2、图3所示，本实施例的吊运小车300包括同步移动机构301、连接架302、导套303、导向立柱304、升降驱动单元305、吊架306、吊具307。同步移动机构301与轨道梁100配合实现同步移动，保证吊运小车300在横向移动过程中的同步性，连接架302则将同步移动机构301连接成一个整体，增强结构稳定性。

导套303竖直固定在连接架302上，导向立柱304竖向贯穿导套303，吊架306固定在导向立柱304的底部。导套303与导向立柱304配合，为吊架306的升降提供精确导向，确保吊架在升降过程中的稳定性，最大限度避免了极板晃动，提高极板放置的准确性。

在本实施例中，吊架306的四个角上分别设置有吊环，升降驱动单元305包括固定安装的连接架302上的驱动电机3051，驱动电机3051的输出端传动连接有水平设置的转轴3052，转轴3052通过轴承座安装于连接架302上，转轴3052的两端分别固定连接有带轮3053，带轮3053上绕设有两根连接带3054，两根连接带3054的自由端从带轮3053引出后分别与同侧的吊环连接。该设计传动方式结构简单、运行可靠，能够实现吊架的平稳升降，精确控制吊架的升降高度。

如图3所示，沿吊架306长度方向排布多组吊具307，且每组吊具307独立控制。每组吊具307包括多个吊钩3071，吊钩3071两两一组分别转动连接于吊架306的两侧，每组吊具307的两侧分别设置有同步驱动吊钩3071转动的吊钩驱动单元3072。

吊钩驱动单元3072包括固定安装于吊架306上的电动推杆3073，电动推杆3073的输出端连接有直线齿条3074，每个吊钩3071的顶端固定连接有与直线齿条3074啮合的齿轮3075，通过电动推杆3073、直线齿条3074和齿轮3075的配合实现吊钩3071同步转动。

如图1、图4所示，本实施例中，第一暂存架202和第二暂存架203的底部分别安装有极板限位机构204，极板限位机构204包括设置的第一暂存架202/第二暂存架203底部的滑轨2041，与滑轨2041滑动配合的移动框架2042，驱动移动框架2042沿滑轨2041移动的驱动电缸2043，两个移动框架2042相近的一侧设置有多个定位块2044，定位块2044之间设有与极板厚度适配的夹持间隙。定位块2044截面呈三角形状，其两侧设有与极板底部接触的导向斜面。该设计能够方便极板进入定位块之间的夹持间隙，同时对极板进行精确定位，确保极板在放置过程中位置准确。

如图5所示，本实施例中，轨道梁100的两端连接有纵向移动机构400，纵向移动机构400包括沿电解槽长度方向设置的纵向导轨402，以及与轨道梁100连接沿纵向导轨402移动的行走组件401，纵向导轨402通过支撑机构500架设于电解槽上方，使极板出入槽系统能够在电解槽长度方向上灵活移动，适应不同位置的换板需求。

为便于极板出入槽系统的整体移动，实现极板的装卸，支撑机构500包括与纵向导轨402连接的支撑立柱501以及连接支撑立柱501的加固杆，支撑机构500底板设有行走底盘502。

本发明提供的用于电解工艺的极板出入槽方法，包括如下步骤：

S1、在装卸极板工位，吊运小车300上的全部吊具307同步动作钩取空极板，并通过空位201运送至第一暂存架202存放，为后续换板操作做好准备；

S2、将极板出入槽系统整体转移至电解槽上方，并使空位201与电解槽对应；

S3、升降驱动单元305驱动吊架306下降至取板工位，然后第一组吊具307的吊钩驱动单元3072驱动吊钩3071转动钩取电解槽内的极板后，升降驱动单元305驱动吊架306上升到位后，同步移动机构301驱动吊运小车300横向移动至第二暂存架203上方，并将吊装的极板放置到第二暂存架203；

S4、同步移动机构301驱动吊运小车300横向移动至第一暂存架202上方，吊架306下降，第一组吊具307从第一暂存架202上钩取相应数量的空极板，然后吊运小车300移动至空位201上方；

S5、极板限位机构204伸出，升降驱动单元305驱动吊架306下降，并通过极板限位机构204对各极板进行定位，将极板放置到电解槽内，完成一次换板；

S6、第二组吊具307动作，钩取电解槽内的第二组极板，然后重复执行步骤S3-S5；多组吊具307依次完成换板后，轨道梁100及吊运小车300整体沿电解槽长度方向移动至下一换板工位进行换板，直至空极板全部置换完成或该电解槽内的极板全部置换完成，然后出入槽系统整体返回装卸极板工位，吊运小车300上的全部吊具307同步动作钩取第二暂存架203上的极板运出，再将空极板运送至第一暂存架202上。

通过以上步骤，实现了整个电解槽极板的自动化、高效化更换。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于电解工艺的极板出入槽系统，其特征在于，包括：

沿电解槽宽度方向布置的两条平行设置的轨道梁（100）；

与所述轨道梁（100）固定连接的极板架（200），所述极板架（200）中部设有与电解槽对应的供极板上下的空位（201），所述空位（201）的两侧分别设置有用于存放空极板和从电解槽中取出的极板的第一暂存架（202）、第二暂存架（203），所述第一暂存架（202）和第二暂存架（203）上设置有用于对极板进行定位放置的多个定位槽；

位于两条所述轨道梁（100）之间且可沿所述轨道梁（100）移动的吊运小车（300），所述吊运小车（300）运行于所述第一暂存架（202）、空位（201）、第二暂存架（203）之间，用于通过所述空位（201）从电解槽中提出极板并转移至所述第二暂存架（203），并从所述第一暂存架（202）上提出空极板并通过所述空位（201）放置到电解槽中；

所述吊运小车（300）包括：分别与所述轨道梁（100）配合以实现同步移动的同步移动机构（301）；连接两同步移动机构（301）的连接架（302）；竖直固定在连接架（302）上的导套（303）；竖向贯穿导套（303）的导向立柱（304）；固定在导向立柱（304）底部的吊架（306）；驱动所述吊架（306）升降的升降驱动单元（305）；多组沿吊架（306）长度方向排布且独立控制的吊具（307），每组吊具（307）包括多个吊钩（3071），所述吊钩（3071）两两一组分别转动连接于吊架（306）的两侧，每组吊具（307）的两侧分别设置有同步驱动吊钩（3071）转动的吊钩驱动单元（3072）。

2.如权利要求1所述的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，其特征在于，所述吊钩驱动单元（3072）包括固定安装于所述吊架（306）上的电动推杆（3073），所述电动推杆（3073）的输出端连接有直线齿条（3074），每个所述吊钩（3071）的顶端固定连接有与所述直线齿条（3074）啮合的齿轮（3075）。

3.如权利要求1所述的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，其特征在于，所述吊架（306）的四个角上分别设置有吊环，所述升降驱动单元（305）包括固定安装的连接架（302）上的驱动电机（3051），所述驱动电机（3051）的输出端传动连接有水平设置的转轴（3052），所述转轴（3052）通过轴承座安装于所述连接架（302）上，所述转轴（3052）的两端分别固定连接有带轮（3053），所述带轮（3053）上绕设有两根连接带（3054），两根连接带（3054）的自由端从带轮（3053）引出后分别与同侧的吊环连接。

4.如权利要求1所述的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，其特征在于，所述第一暂存架（202）和第二暂存架（203）的底部分别安装有极板限位机构（204），所述极板限位机构（204）包括设置的第一暂存架（202）/第二暂存架（203）底部的滑轨（2041），与所述滑轨（2041）滑动配合的移动框架（2042），驱动所述移动框架（2042）沿滑轨（2041）移动的驱动电缸（2043），两个所述移动框架（2042）相近的一侧设置有多个定位块（2044），所述定位块（2044）之间设有与极板厚度适配的夹持间隙。

5.如权利要求4所述的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，其特征在于，所述定位块（2044）截面呈三角形状，其两侧设有与极板底部接触的导向斜面。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，其特征在于，所述轨道梁（100）的两端连接有纵向移动机构（400），所述纵向移动机构（400）包括沿电解槽长度方向设置的纵向导轨（402），以及与所述轨道梁（100）连接沿纵向导轨（402）移动的行走组件（401）。

7.如权利要求6所述的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，其特征在于，所述纵向导轨（402）通过支撑机构（500）架设于电解槽上方。

8.如权利要求7所述的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，其特征在于，所述支撑机构（500）包括与纵向导轨（402）连接的支撑立柱（501）以及连接支撑立柱（501）的加固杆，所述支撑机构（500）底板设有行走底盘（502）。

9.一种用于电解工艺的极板出入槽方法，其特征在于，应用权利要求1-8任意一项所述的一种用于电解工艺的极板出入槽系统，所述方法包括如下步骤：

S1、在装卸极板工位，所述吊运小车（300）上的全部吊具（307）同步动作钩取空极板，并通过所述空位（201）运送至第一暂存架（202）存放；

S2、将所述极板出入槽系统整体转移至电解槽上方，并使空位（201）与电解槽对应；

S3、所述升降驱动单元（305）驱动吊架（306）下降至取板工位，然后第一组吊具（307）的吊钩驱动单元（3072）驱动吊钩（3071）转动钩取电解槽内的极板后，升降驱动单元（305）驱动吊架（306）上升到位后，同步移动机构（301）驱动吊运小车（300）横向移动至第二暂存架（203）上方，并将吊装的极板放置到第二暂存架（203）；

S4、所述同步移动机构（301）驱动吊运小车（300）横向移动至第一暂存架（202）上方，所述吊架（306）下降，第一组吊具（307）从第一暂存架（202）上钩取相应数量的空极板，然后吊运小车（300）移动至空位（201）上方；

S5、极板限位机构（204）伸出，升降驱动单元（305）驱动吊架（306）下降，并通过极板限位机构（204）对各极板进行定位，将极板放置到电解槽内，完成一次换板；

S6、第二组吊具（307）动作，钩取电解槽内的第二组极板，然后重复执行步骤S3-S5；多组吊具（307）依次完成换板后，轨道梁（100）及吊运小车（300）整体沿电解槽长度方向移动至下一换板工位进行换板，直至空极板全部置换完成或该电解槽内的极板全部置换完成，然后出入槽系统整体返回装卸极板工位，吊运小车（300）上的全部吊具（307）同步动作钩取第二暂存架（203）上的极板运出，再将空极板运送至第一暂存架（202）上。