一种铝电解槽打壳下料一体化装置的制作方法

本发明涉及一种铝电解槽打壳下料一体化装置，具体涉及现有预焙铝电解生产铝金属及铝合金，属于冶金设备领域。

背景技术：

目前，熔盐电解法是生产铝金属的主要方法，氧化铝是生产铝金属的原料，由于铝电解槽的操作要求，需要使其在电解时槽体上部结出一定厚度的壳面，一方面对铝电解槽内部熔融的电解质进行保温，另一方面减少氟化物的大量挥发和阳极与槽侧部块的氧化。但是，这给在添加氧化铝原料时提出了一定的要求，首先将电解槽上部结壳处打出一个下料孔（俗称下料口火眼），然后通过下料装置将氧化铝加入到电解槽中。在熔盐铝电解时，由于工业电解质对氧化铝的溶解度在10%以下，所以在对氧化铝下料时应保持消耗量与进料量平衡，如果加入氧化铝的量过少，电解槽欠料，容易发生阳极效应，如果加入氧化铝的量过多，会使氧化铝未及时溶解在槽底产生沉淀，过多或过少的氧化铝加入量都会导致电解槽的生产不稳定，电流效率降低和耗能增加。因此，当前铝电解槽上部均配有打壳装置和定容下料器，以满足铝电解槽的下料需要。

然而，现有铝电解槽打壳和下料装置是两个相对独立的装置，装备在铝电解槽的上部，由于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先后启动两个设备，操作程序和过程复杂，且设备投资大、安装困难，特别槽体上部空间被大量占用，使电解槽上部结构拥挤。同时，下料装置的导料管在打壳锤头的侧部，使其氧化铝在通过导料管下料时有一定的倾斜度，导致氧化铝飞扬损失较大。

中国发明专利cn104593827b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，该装置实现了铝电解槽中打壳机构和下料机构的一体化，但是其打壳步骤和下料步骤相对独立，一次打壳下料所需时间较长，需用到联动电磁阀等器件，结构较为复杂，同时，电磁阀处于环境要求高，难以适应电解生产环境，也增大了铝电解槽的上部结构及控制系统复杂度。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是：提供一种结构简单合理的铝电解槽打壳下料一体化装置，以简化打壳下料装置结构及相关过程，提高电解槽的生产效率和运行稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种铝电解槽打壳下料一体化装置，包括定容器，定容器的顶部和底部分别设有进料口和出料口，所述定容器上设有向上延伸的架体和竖直向下延伸且底部开口的导料筒，所述架体上固定有竖直分布的直线驱动件，所述导料筒内壁上设有中间开口的环状密封件；所述直线驱动件的输出端连接有运动导杆，该运动导杆由上至下依次穿过进料口、出料口和环状密封件的开口，运动导杆的下端连接有打壳锤头；所述运动导杆上由上至下依次设有与进料口匹配的第一活塞、与出料口匹配的第二活塞和与环状密封件的开口匹配的第三活塞；当运动导杆向上运动至下料工位时，所述第一活塞和第三活塞分别与进料口和环状密封件的开口之间形成可供物料通过的间隙，第二活塞向上伸入并堵住出料口；当运动导杆向下运动至打壳工位时，所述第一活塞和第三活塞分别向下伸入并堵住进料口和环状密封件的开口，第二活塞与出料口之间形成可供物料通过的间隙。

本发明中，下料工位是指物料从装置内落入电解槽槽体时运动导杆所处的位置；打壳工位是指打壳锤头撞击到电解槽槽体上的壳体时，运动导杆所处的位置。

进一步地，所述第一活塞包括由上至下依次连接的圆台部和圆柱部，所述圆台部的横截面积由上至下逐渐减小；优选地，所述进料口的形状为圆柱形。圆柱部的设置的增大进料口关闭状态下，运动导杆可活动的范围，方便于打壳锤头下落深度的调整。

进一步地，所述圆台部的母线和底线之间的夹角为40-70°。

进一步地，所述第二活塞的形状为圆台状，所述出料口的形状与第二活塞形状匹配。优选地，该圆台的母线与底线之间的夹角为40-70°。

进一步地，所述第三活塞可相对运动导杆上下移动，这样打壳锤头的下落深度可在某一范围内调整，以适应铝电解槽内不同壳体工况下的打壳。

优选地，第三活塞上方和下方分别设有定位销。

进一步地，所述第三活塞包括正立的上圆锥部和倒立的下圆锥部，所述上圆锥部和下圆锥部依次连接。第三活塞的上部设计成正立圆锥形，可保证物料正常落下，防止物料被留置于第三活塞上，而下圆锥部可与环状密封件形成配合，保证密封性。

进一步地，所述环状密封件为由正立的直角三角形绕导料筒中心线旋转而成的环状体，以形成横截面积由上至下逐渐减小的开口，使得物料暂存区内的物料可顺利落下。优选地，所述直角三角形的锐角角度为30-60°，通过角度的合理选择，可在保证物料顺利落下的同时，合理控制物料下落速度，以减少物料飞扬。

进一步地，环状密封件在导料筒内的高度位置可根据使用需求进行调整，以适应下料及铝电解槽工况要求。

进一步地，为了降低氧化铝等物料粉末从导料筒下端流出时产生飞扬程度，所述导料筒的下端连接有向导料筒内逐渐收拢的倾斜缩口。优选地，该倾斜缩口的倾斜角为30-60°。

优选地，所述倾斜缩口可拆卸地固定于导料筒下端，这样倾斜缩口可以根据其损耗情况定期更换。

进一步地，所述架体包括可拆卸地设置于定容器上的多根支撑杆，所述多根支撑杆的顶端可拆卸地固定有固定板，所述的支撑杆放在物料箱内，所述直线驱动件固定于固定板上。

进一步地，所述直线驱动件包括气缸、油缸中的一种。优选为气缸，进一步优选为125气缸。

进一步地，气缸与铝电解槽的下料控制系统连接。

基于同一发明构思，本发明还提供一种铝电解槽，安装有如上所述的打壳下料一体化装置。

本发明的铝电解槽打壳下料一体化装置安装于铝电解槽槽体上方。

对于多下料点的铝电解槽，其打壳下料一体化装置配备数量可以为多台。

采用上述技术方案的铝电解槽打壳下料一体化装置，当直线驱动件驱动运动导杆下移，第一活塞密封进料口，第二活塞下移，与出料口之间形成间隙，此时氧化铝等物料从定容器中进入暂存区，同时，运动导杆下移通过定位销带动第三活塞下行，进而与环状密封件结合对暂存区进行密封，物料处在暂存区，保证氧化铝在打壳过程中不漏料，运动导杆继续下行，驱动打壳锤头进行打壳。当打壳锤头打壳完成后，运动导杆上升，通过定位销带动第三活塞上提，从而使氧化铝等物料从暂存区流入铝电解槽中。同时，定容器中的第二活塞密封，第一活塞打开，定容器处于进料状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明的装置为打壳下料一体化结构，节省铝电解槽上部空间，便于铝电解槽其他设备的安装；

2.本发明的装置结构合理，打壳下料过程简单，可真正实现打壳下料一体化操作，有利于铝电解槽控制系统的简化；

3.本发明的铝电解槽打壳下料装置，打壳的下料口火眼和下料口在同一垂直方向上，更能精确地将氧化铝等物料下入到铝电解槽中，减少氧化铝的飞扬损失，提高铝电解槽的电流效率和运行稳定性；

4.本发明的铝电解槽打壳下料装置，其导料筒下部设计为倾斜缩口，有效的避免了氧化铝的飞扬；

5.本发明的铝电解槽打壳下料装置，各功能部件主要采用可拆卸形式连接，便于定期清理和检修；

6.本发明的铝电解槽打壳下料一体化装置，结构设计简单方便，从而降低了铝电解槽的设备成本。

附图说明

图1为本发明的一种铝电解槽打壳下料一体化装置的打壳进料状态示意图。

图2为本发明的一种铝电解槽打壳下料一体化装置的下料状态示意图。

图中：1-直线驱动件、2-固定板、3-螺母、4-支撑杆、5-运动导杆、6-第一活塞、7-定容器、8-进料口、9-物料暂存区、10-出料口、11-第二活塞、12-导料筒、13-第三活塞、14-环状密封件、15-定位销、16-打壳锤头、17-密封气垫、18-倾斜缩口、19-螺母板。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1和图2所示，一种铝电解槽打壳下料一体化装置，包括定容器7，定容器7的顶部和底部分别设有进料口8和出料口10，其特征在于，所述定容器7上设有向上延伸的架体和竖直向下延伸且底部开口的导料筒12，所述架体上固定有竖直分布的直线驱动件1，所述导料筒12内壁上设有中间开口的环状密封件14；所述直线驱动件1的输出端连接有运动导杆5，该运动导杆5由上至下依次穿过进料口8、出料口10和环状密封件14的开口，运动导杆5的下端连接有打壳锤头16；所述运动导杆5上由上至下依次设有与进料口匹配的第一活塞6、与出料口匹配的第二活塞11和与环状密封件14的开口匹配的第三活塞13；当运动导杆5向上运动至下料工位时，所述第一活塞6和第三活塞13分别与进料口8和环状密封件14的开口之间形成可供物料通过的间隙，第二活塞11向上伸入并堵住出料口10；当运动导杆5向下运动至打壳工位时，所述第一活塞6和第三活塞13分别向下伸入并堵住进料口8和环状密封件14的开口，第二活塞11与出料口10之间形成可供物料通过的间隙。

其中，所述第一活塞6包括由上至下依次连接的圆台部和圆柱部，所述圆台部的横截面积由上至下逐渐减小；所述进料口8的形状为圆柱形；所述圆台部的母线和底线之间的夹角为60°。

所述第二活塞11的形状为圆台状，所述出料口10的形状与第二活塞形状匹配。优选地，该圆台的母线与底线之间的夹角为60°。

所述第三活塞13可相对运动导杆5上下移动，可移动范围为10cm。第三活塞13上方和下方分别设有一个定位销15。

所述第三活塞13包括依次连接的上圆锥部和倒立的下圆锥部。

所述环状密封件14为由正立的直角三角形绕导料筒12中心线旋转而成的环状体，所述直角三角形的锐角角度为45°。

所述导料筒12的下端连接有向导料筒内逐渐收拢的倾斜缩口18，该倾斜缩口的倾斜角为45°。

导料筒12与倾斜缩口18通过螺母板19，螺母板19上的螺母至少2个。

所述架体包括通过螺母3固定于定容器7上的至少4根根支撑杆4，所述螺母下使用密封气垫17作为密封措施；所述多根支撑杆4的顶端通过螺母3固定有固定板2，所述直线驱动件1固定于固定板2上。

所述直线驱动件1为125气缸。

使用时，可将本装置的定容器顶面及其以上部分置于物料箱内。

参见图1铝电解槽打壳进料装置的打壳进料状态示意图，图1中第一活塞关闭，第二活塞打开，第三活塞关闭，氧化铝物料从定容器流入物料暂存区，锤头下移进行打壳，为打壳进料状态。

参见图2铝电解槽下料装置的下料状态示意图，此时图2中第一活塞打开，第二活塞关闭，第三活塞打开，氧化铝从物料暂存区流入电解槽中，为下料状态。

每个下料周期时，控制系统将下料信号传送给空气压缩机，然后压缩空气进入气缸，驱动运动导杆下移，第一活塞密封，第二活塞下移，同时，运动杆下移通过定位销带动第三活塞下行，进而与环状密封件结合密封，保证打壳过程中不漏料，此时氧化铝从定容器中进入物料暂存区，运动导杆继续下行，驱动打壳锤头进行打壳。当打壳锤头打完壳后，运动导杆上升过程中，通过定位销将第三活塞上提，从而使氧化铝从物料暂存区流入铝电解槽中。同时，第二活塞密封，第一活塞打开，定容器处于进料状态。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。