专利名称：高效节能可调电气控制电解铝打壳阀岛系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电解铝打壳阀岛系统，尤其是通过阀岛系统对打壳气缸的工作模式及对活塞杆的运动速度控制系统。
背景技术：
目前国内铝行业采用电解铝液生产铝。打壳(下)料系统是生产电解铝的关键设备，它由电脑、PLC等自动控制打壳下料之间的协调、配合，完成电解铝的正常生产。自电解铝设备投产使用以来，一直存在着由于打壳锤头下伸过程惯性过大，导致气缸活塞不能迅速返回，锤头浸泡在铝液中并且浸泡时间过长的问题，这直接影响了铝液的纯度、电解铝设备的工作性能、产品的质量和生产成本，同时排除大量氧化物，不能达到环保的目标。电解铝打壳阀岛系统是电解铝打壳(下)料系统中的重要装置。电解铝行业中打壳缸的耗气量对整个工厂能耗的影响至关重要，有效的降低打壳缸压缩空气的能耗、提高打壳缸的压缩空 气使用效率是解决电解铝行业压缩气体节能的有效途径。如CN200710077602公开了电解铝打壳系统的打壳头装置，它包括打壳头、外活塞杆，以及与打壳气缸连接的滑板，滑板固定在外活塞杆上；在打壳头上设置有带内螺纹的连接孔，在外活塞杆的表面设有外螺纹，夕卜活塞杆通过外螺纹旋入在连接孔中，与打壳头连接在一起。但未涉及阀岛系统对气缸的工作模式的控制。电解铝行业中打壳缸的耗气量对整个工厂能耗的影响至关重要，有效的降低打壳缸压缩空气的能耗、提高打壳缸的压缩空气使用效率以及减少电能的消耗是解决电解铝行业压缩气体节能的有效途径。由于气缸每次动作排出的气体能耗太大，可以考虑气缸有杆腔排出的气体再利用；电解槽车间存在大量的氧化铝粉尘，部分粉尘会附着在打壳缸的活塞杆上，打壳气缸在长期的作动过程中使吸附在活塞杆上的粉尘与缸体密封圈摩擦，导致缸体内部泄漏严重。
实用新型内容本实用新型目的是，提出一种高效节能可调电气控电解铝打壳阀岛系统，将气源进气口、电磁换向阀、气控换向阀、节流阀、单向阀集成在一起，组成气缸活塞杆的运动速度控制系统。本实用新型技术方案是高效节能可调电气控制电解铝打壳阀岛系统，包括气源进气口，一个电磁换向阀，一个气控换向阀和一个用于调速的节流阀以及控制快退的单向阀集成于一体，气源进气口连接电磁换向阀、气动控制阀、节流阀的通路再连接阀岛上两个出口，两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔，电磁换向阀和气控换向阀的通路上设有节流阀。尤其是通过一单向阀、单向阀出口连接有杆腔。控制方法调节节流阀的弹簧座到合适位置，节流阀开口合适大小，并使进气口通气；首先采用节能模式，给电磁阀(阀一)线圈通电，阀一阀芯动作控制气控换向阀阀芯至节能的工作位置气缸的无杆腔进气，节流阀控制有杆腔排气速度，有杆腔排气，单向阀被关闭，活塞杆下行；击穿铝壳后，阀一线圈断电，阀一阀芯复位，与有杆腔连接的单向阀开启，有杆腔快速进气，气缸回程，活塞杆立即返回，实现快退；若电解铝打壳锤头无法击穿铝壳，铝壳处的传感器未有信号返回，则采用传统模式即非节能模式电磁换向阀一线圈断电使活塞杆返回，气缸的无杆腔压力增大，气控换向阀工作，即气控换向阀(阀二)阀芯动作至工作位置，气缸的有杆腔快速向空气排气。电磁换向阀复位可以控制气缸活塞杆换向，同时有助于气控换向阀复位。节能模式下，无杆腔进气，节流阀控制有杆腔排气速度，有杆腔排气，单向阀被关闭，气流从节流阀排出，节流阀的调节改变节流阀过流面积自动控制气缸活塞杆慢速伸出和快速伸出两种不同动作切换。下一次打壳的气缸动作还是采用节能模式，只有在节能模式下无法工作时才采用传统模式。综上所述阀岛系统集成了气源进气口、电磁换向阀、气动控制阀、节流阀、单向阀； 阐明了各个部件之间的连接关系和作用高效节能可调电气控制电解铝打壳阀岛系统，包括气源进气口，一个电磁换向阀(阀一)，一个气控换向阀(阀二)和一个用于调速的节流阀以及控制快退的单向阀集成于一体，气源进气口通过两个电磁换向阀的通路，电磁换向阀和气控换向阀的通路上设有节流阀，再连接控制装置上两个出口(出气口)，气源进气口通过电磁换向阀、气动控制阀、节流阀的通路再连接阀岛上两个出口，两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；气源进气口接电磁换向阀的进口，电磁换向阀在开通时出口接气缸的无杆腔且有杆腔进气与气源进气口关断，有杆腔排出气体的出口也接入气缸的无杆腔内；电磁换向阀一线圈断电关断时，有杆腔进气与气源进气口连通，气控换向阀开通的是连接有杆腔快速向空气中排气的通道。两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；尤其是通过一单向阀、单向阀出口连接有杆腔。本实用新型的有益效果是大多数情况下可以在节能模式下工作，经实测本高效节能可调电气控电解铝打壳阀岛系统可节约40%的气体能源，减小空压机的使用，节约电能。此阀岛系统具有高效节能、高度集成、环保减排、体积小、安装使用方便、经济实用、效果显著、维护简单等优点，可以通过计算机、PLC可编程序控制系统等自动控制，使气缸实现不同的运动模式，满足实际工况。本实用新型高效节能可调电气控电解铝打壳阀岛系统，通过改进现有电解铝设备电气动系统，来解决活塞杆伸出过程中惯性大，活塞杆返回滞后，返回速度过慢，打壳锤头在铝液中浸泡时间过长等问题，将多个阀集成在一起，安装简单。安装使用时，阀岛系统安装在电解槽的打壳缸主气控回路上，用来控制每个打壳缸的作动。投资回收期短由于本产品节能效率高，且针对性强，一般情况下，投资回收期在半年以内。节能效果明显通过某铝业的现场实际实验跟踪测试，完全不会影响打壳缸的打壳效果要求。适用行业专为电解铝行业的打壳缸设计，实现了打壳缸的气路节能控制。
图I阀岛系统装配图，图2是图I的另一角度阀岛系统装配图。
具体实施方式
本实用新型高效节能可调电气控电解铝打壳阀岛系统用于电解铝生产设备的电气动回路，图中I一阀二顶盖、2—阀一衔铁、3—阀一线圈、4一阀芯、5—弹簧、6—阀二消音器、7—锁紧螺母、8 —阀二弹簧座、9 一阀一弹簧座、10—总气源、11 一阀一消音器。安装在气缸缸盖上。高效节能可调电气控电解铝打壳阀岛系统的控制方法，集成了气源进气口，一个电磁换向阀(阀一)，一个气控换向阀(阀二)和一个用于调速的节流阀以及控制快退的单向阀；气源进气口通过电磁换向阀、气动控制阀、节流阀的通路再连接阀岛上两个出口，阀岛上两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；单向阀出口连接有杆腔。控制方法调节节流阀的弹簧座到合适位置，节流阀开口合适大小，并使进气口通气；首先采用节能模式，给电磁阀(阀一)线圈通电，阀一阀芯动作控制气控换向阀阀芯节能位置气缸的无杆腔进气，节流阀控制有杆腔排气速度，有杆腔排气，单向阀被关闭，活塞杆下行；击穿铝壳后，阀一线圈断电，阀一阀芯复位，与有杆腔连接的单向阀开启，有杆腔快速进气，活塞杆立即返回，实现快退； 若电解铝打壳无法击穿铝壳，则采用传统模式即非节能模式；无法击穿时打壳锤头的传感器未有信号返回，气缸的无杆腔压力增大，气控换向阀工作，即气控换向阀(阀二)阀芯动作至工作位置，气缸的有杆腔快速排气。节流阀的调节改变节流阀过流面积自动控制气缸活塞杆慢速伸出和快速伸出两种不同动作切换。可调电气控电解铝打壳阀岛系统的主材为铝，通过加工中心和数控车床加工，安装在与之配套的气缸缸盖上，采用内六角螺钉固定。为打壳阀岛量身设计了专用节气阀，实现打壳阀岛的气路控制。打壳阀岛安装在打壳气缸的气控回路上，通过节气阀对打壳缸作动时耗气量进行合理的匹配控制，使打壳缸的用气效率达到最大，节能效果在40%左右。通过实际的实验证明该节气阀在打壳缸动作过程中对压缩空气耗气量的节能空间明显，安装方便，且不影响工艺要求。
权利要求1.高效节能可调电气控制电解铝打壳阀岛系统，其特征是包括气源进气口，一个电磁换向阀，一个气控换向阀和一个用于调速的节流阀以及控制快退的单向阀集成于一体，气源进气口连接电磁换向阀、气动控制阀、节流阀的通路再连接阀岛上两个出口，两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔，电磁换向阀和气控换向阀的通路上设有节流阀。
专利摘要高效节能可调电气控制电解铝打壳阀岛系统，包括气源进气口，一个电磁换向阀，一个气控换向阀和一个用于调速的节流阀以及控制快退的单向阀集成于一体，气源进气口连接电磁换向阀、气动控制阀、节流阀的通路再连接阀岛上两个出口，两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔，电磁换向阀和气控换向阀的通路上设有节流阀。若节能模式的电解铝打壳锤头无法击穿铝壳，采用常规方式。
文档编号F15B13/02GK202597304SQ201220116790
公开日2012年12月12日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者高佩川 申请人:南京工程学院