一种高效率的阳极碳块碳碗清理机组及其使用方法与流程

本发明属于电解铝设备制造技术领域，具体涉及一种高效率的阳极碳块碳碗清理机组及其使用方法。

背景技术：

在电解铝工业中，为了使提升装置能够更牢固抓取阳极碳块，往往都会在阳极碳块的上部设置3-6个沉孔，以便固定钢爪伸入夹紧。在阳极碳块高温焙烧时为了保护棒碗，需要在棒碗中充填阳极碳块熟料颗粒和木屑的混合物，并用硬纸封堵开口。在完成焙烧后，需要将碳碗中的填料灰渣清理干净，以确保阳极碳块能够正常使用。传统的碳碗灰渣清理装置均采用碳碗刷或清理钻刀等方式，此类设备虽然能够清除碳碗内的灰渣，但是其刀头寿命较短，而在清洁过程中设备噪音极大，清理出来的灰渣漫天飞舞，带来恶劣的工作环境；并且由于噪音大，扬尘广，故每次只能进行单块阳极碳块碳碗灰渣的清理，其工作效率低下，不符合大批量生产要求。

公开专利申请号为201310744054.4的中国发明专利公布了一种阳极碳块碳碗清理机构，该机构包括机架、碳碗清理刷和带动碳碗清理刷转动的电机，并在机构与阳极碳块接触的位置上设有梯形箱体。本发明在碳碗刷进行清理时在阳极碳块表面覆盖罩体，阻断噪音传播，并防止扬尘外漏，但受制造工艺及材料的影响，阳极碳块的表面并非光洁平整，多存在凹坑及凸起，导致梯形箱体密封受到影响，实际使用时对噪音及扬尘的控制效果并不理想。

因此，需要设计一种噪音小，扬尘少，设备寿命长，并能够同时对多块阳极碳块碳碗进行清洁的高效阳极碳块碳碗清理机组，以满足实际生产需要。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种高效率的阳极碳块碳碗清理机组及其使用方法。通过入口输送装置将沉重的阳极碳块从地面提升至阳极碳块碳碗清理机组中，再通过碳碗清洁槽及全封闭防尘罩组合的形式使碳碗进行清洁的全程均处于全密封环境中，起到很好的防尘降噪功效；并且清洁过程按照三步进行，同时配合液氮降温降尘，确保了碳碗清洁及降尘的效果，也保护了设备健康。本发明机械自动化程度高，操作方便省力，可实现阳极碳块碳碗的批量清洁加工。

本发明的技术方案如下：

一种高效率的阳极碳块碳碗清理机组，包括阳极碳块，还包括入口输送装置、碳碗清洁槽、全封闭防尘罩、碳碗清洁装置及控制系统；所述入口输送装置起始于地面，并设有提升输送带；所述提升输送带连入碳碗清洁槽；所述碳碗清洁槽为水平放置的弧形槽式结构，两端设有开口，内部设有滚筒输送机构；在所述碳碗清洁槽的侧内壁上设有正位护栏；所述全封闭防尘罩设置于碳碗清洁槽的正上方，与所述碳碗清洁槽相对应，且在两端设有密封板；所述全封闭防尘罩的顶部通过管道连接有液氮罐；所述碳碗清洁装置设置在碳碗清洁槽的内部，且位于所述滚筒输送机构的下方；所述碳碗清洁装置包括超声波探位装置、清理钻、清理毛刷、转盘、旋转电机及液压缸；所述液压缸竖直设置在碳碗清洁槽的底面上；所述旋转电机设置在液压缸的推杆端部，转子连接所述转盘的中心；所述超声波探位装置、清理钻及清理毛刷互成120°排布在转盘上；在所述碳碗清洁槽的底部连接有吸尘装置；所述吸尘装置主要包括集尘罐、出尘箱及出尘转盘；所述出尘箱设置在集尘罐的底部；所述出尘转盘设置在集尘罐的底部；在所述碳碗清洁槽的出口设有出料输送带；所述控制系统基于plc建立；所述入口输送装置、碳碗清洁槽、全封闭防尘罩、碳碗清洁装置均连接控制系统。所述阳极碳块从开口进入碳碗清洁槽；所述滚筒输送机构连有滚筒电机；所述正位护栏确保阳极碳块进入碳碗清洁槽时位置摆正；所述密封板与开口对应；所述液氮罐上设有压力表；所述超声波探位装置具备发射超声波及接收超声波的功能，通过接收到超声波反射波的不同来确认位置；所述吸尘装置设有吸头及储存腔。

进一步的，所述入口输送装置还包括入口输送带ⅰ、无动力滚桶输送带、提升支撑杆、托盘电机、提升托盘及入口输送带ⅱ；所述入口输送带ⅰ设置于地面；所述无动力滚桶输送带设置在入口输送带ⅰ的末端；所述提升输送带竖直朝上，设置在无动力滚桶输送带之后；所述提升支撑杆连接在提升输送带上；所述提升托盘与提升支撑杆铰接，并连接托盘电机；所述入口输送带ⅱ设置在提升输送带的顶部；所述入口输送带ⅱ包括外带及内带；两条所述外带设置在内带的两侧；所述外带的端部比内带长，形成一个托盘避让口；所述托盘避让口的宽度比提升托盘的宽度宽，但比所述阳极碳块的宽度窄。所述阳极碳块依次通过入口输送带ⅰ及无动力滚桶输送带后到达提升托盘上，再由提升输送带提升至入口输送带ⅱ上；所述托盘电机确保提升托盘及阳极碳块水平移动；所述托盘避让口的宽度比提升托盘的宽度宽，但比所述阳极碳块的宽度窄，是为了让提升托盘通过，而将阳极碳块卡住并带走。

进一步的，所述碳碗清洁槽还设有支撑座、固定连接杆、定位连杆、固定扣及橡胶密封圈；所述支撑座设置在碳碗清洁槽的底部；所述固定连接杆固定在碳碗清洁槽的两个侧面上；所述正位护栏设置在固定连接杆上；所述定位连杆为三段铰接在一起的连杆机构；所述定位连杆的一端固定在滚筒输送机构的端面上，另一端连接固定扣；所述橡胶密封圈环绕设置在碳碗清洁槽的槽面上；所述碳碗清洁槽至少可同时容纳两块阳极碳块。所述支撑座支撑整个碳碗清洁槽立于地面上；所述固定连接杆用于固定正位护栏；所述定位连杆连接有定位电机；所述固定扣用以加紧固定阳极碳块。

进一步的，所述全封闭防尘罩的端面上设有密封凹槽；所述密封凹槽与橡胶密封圈对应；在所述全封闭防尘罩的顶部设有升降装置；所述升降装置基于提升电机及提升轨道建立；所述升降装置的侧面设有加热装置；所述加热装置与液氮罐连接，内部设有电加热丝；所述液氮罐通过管道通入全封闭防尘罩的内部。所述密封凹槽与橡胶密封圈闭合后可加强碳碗清洁槽与全封闭防尘罩之间的密封性；所述升降装置起到升降全封闭防尘罩的作用；所述液氮罐向全封闭防尘罩内通入液氮，起到降温及降尘的作用；所述加热装置可在液氮管道出口结冰堵塞时加热去冰。

进一步的，所述超声波探位装置、清理钻及清理毛刷均设有连接柱；所述清理钻及清理毛刷上均设有电机保护壳及清洁电机；所述清理钻上设有清理钻头；所述清理毛刷上设有旋转刷头；所述清理钻头及旋转刷头上均设有出灰槽；所述连接柱设置在转盘上；所述超声波探位装置、清理钻及清理毛刷均通过连接柱连接转盘；所述电机保护壳设置在连接柱上；所述清洁电机设置在电机保护壳内；所述清理钻头及旋转刷头分别连接在清理钻及清理毛刷中的清洁电机上；所述转盘包括通孔、翻折板及翻折扣；所述通孔贯穿转盘；三块所述翻折板之间互成120°角，并通过所述翻折扣铰接在转盘上；所述翻折扣上设有翻折电机。所述电机保护壳罩住清洁电机，以免灰尘对清洁电机造成损坏；所述清洁电机带动清理钻头及旋转刷头转动，对碳碗进行清洁；所述出灰槽及通孔方便在清理碳碗时碳碗填料灰渣粉末的排出；所述翻折扣控制翻折板翻转。

进一步的，所述碳碗清洁槽的底部设有吸尘通孔；在所述吸尘通孔上连有吸尘管；所述吸尘管连入吸尘装置。所述吸尘装置通过吸尘管从吸尘通孔内吸走填料灰渣粉末。

进一步的，所述入口输送带ⅰ的端部及滚筒输送机构上均设有光电感应器；所述液氮罐连接的管道上设有电磁比例阀；所述光电感应器及电磁比例阀均连接控制系统；所述提升托盘的表面上设有橡胶垫；所述外带仅延伸到内带端部后60cm处；所述清洁装置的底部设有移动轨道。所述光电感应器感应阳极碳块的位置；所述电磁比例阀根据需求调整液氮进入全封闭防尘罩的量；所述橡胶垫可减缓阳极碳块在提升托盘上移动，防止所述阳极碳块滑落；所述外带仅延伸到内带端部后60cm处足以确保提升托盘通过托盘避让口，而所述阳极碳块则被外带卡住；所述移动轨道方便清洁装置进行移动微调。

进一步的，所述吸尘装置还包括涡轮吸尘机、降尘花洒、换箱电机及转盘轮；所述涡轮吸尘机设置在集尘罐的顶端，入口连接吸尘管；所述出尘箱连接集尘罐的底部出口；所述出尘转盘上放置着三组出尘箱；三组所述出尘箱互成120°排列；所述出尘转盘的中心处底部连接有换箱电机；所述转盘轮设置在出尘转盘的下部；所述降尘花洒设置在出尘箱的内部上方。所述涡轮吸尘机将阳极碳块加工过程中产生的填料灰渣粉末吸入集尘罐；填料灰渣粉末从再从所述集尘罐的底部进入出尘箱中；此时所述降尘花洒打开，向出尘箱中喷洒水雾，以降低烟尘飞扬，并可以使填料灰渣粉末更加紧实；当一组所述出尘箱装满后，所述出尘转盘在换箱电机的带动下转动，将另一组所述出尘箱替换已装满灰尘的出尘箱；所述转盘轮起到支撑并辅助出尘转盘转动的作用。

本发明的使用方法包括以下步骤：

1）上料：将代加工的阳极碳块放到入口输送带ⅰ上；此时提升托盘对齐无动力滚桶输送带的边沿；入口输送带ⅰ通过无动力滚桶输送带将阳极碳块输送到提升托盘上；在提升输送带的带动下，提升托盘带着阳极碳块向上运动；当到达顶部时，托盘电机转动，保持提升托盘水平；最后提升托盘穿过托盘避让口，而阳极碳块被外带卡住，并在外带及内带的带动下进入碳碗清洁槽；

2）密封：阳极碳块进入碳碗清洁槽后，定位连杆上翻，将阳极碳块固定在指定位置；当有两块阳极碳块被固定在碳碗清洁槽内的时候全封闭防尘罩在升降装置的带动下下降，并与碳碗清洁槽紧密结合，实现密封；

3）清洁：超声波探位装置下的翻折电机带动翻折扣翻起，使超声波探位装置朝上；超声波探位装置发出超声波，根据反射回来的超声波探明阳极碳块碳碗的精确位置，并由控制系统记录；超声波探位装置向下翻转，清理钻向上翻转，旋转电机带动转盘转动，并配合清洁装置底部的移动轨道进行移动微调，使清理钻精确对正阳极碳块的碳碗位置；液压缸将碳碗清洁装置向上顶起，清理钻转动，钻入对阳极碳块的碳碗里；将碳碗内的填料钻出后，清理钻向下脱离碳碗，并向下翻折；清理毛刷向上翻折，转盘再次转动，使清理毛刷对准碳碗；液压缸再次顶起，清理毛刷进入碳碗，在清洁电机的带动下将残余的灰渣粉末刷出；

4）辅助功能：在清洁过程中，部分碳碗填料灰渣粉末穿过通孔及吸尘通孔；吸尘装置通过吸尘管将填料灰渣粉末吸出；同时，液氮罐管道上的电磁比例阀打开，向全封闭防尘罩内缓慢通入适量液氮，降温降尘。

与现有技术相比，本发明的优点：

1.本发明通过采用碳碗清洁槽及全封闭防尘罩合并的设置，能够将阳极碳块完全密封包裹起来，使得碳碗清洁过程中不会有烟尘溢出，同时也降低了设备噪音。

2.本发明在碳碗清洁装置上设置吸尘通孔及出灰槽，在碳碗清洁槽底部设置吸尘装置，能够将阳极碳块碳碗清洁时产生的烟尘及时有效地吸除，避免烟尘弥漫在全封闭防尘罩内，使清洁工作完成后立刻能够开启设备，对下一批阳极碳块进行清洁加工。

3.本发明依次通过超声波探位装置精确定位，清理钻钻除碳碗内的填料，清理毛刷清洁这三步的工序，使得阳极碳块碳碗内的填料能够清除得更干净；同时由于定位精准，使清理钻能够准确钻入碳碗内，避免了清理钻触碰坚硬的阳极碳块而出现损坏的问题发生。

4.本发明的入口输送装置能够将沉重的阳极碳块从地面提升至阳极碳块碳碗清理机组中，方便了工作人员操作，自动化程度高。

5.本发明的碳碗清洁槽可根据操作场地及清洁需求适当定制尺寸，以满足实际生产中多块阳极碳块同时批量进行清洁加工的需求，提高工作效率。

6.本发明的吸尘装置能够有效将阳极碳块碳碗加工过程中产生的填料灰渣粉末吸除并储存，最后在出尘箱及出尘转盘的作用下将不断产生的填料灰渣粉末运走，处理方式连贯有效。

7.本发明通过碳碗清洁槽及全封闭防尘罩组合的形式使碳碗进行清洁的全程均处于全密封环境中，起到很好的防尘降噪功效；并且清洁过程按照三步进行，确保了碳碗清洁的效果，也保护了设备健康；本发明机械自动化程度高，操作方便省力，可实现阳极碳块碳碗的批量清洁加工。

附图说明

图1是碳碗清洁槽三维图。

图2是全封闭防尘罩三维图。

图3是碳碗清洁槽内部结构示意图。

图4是碳碗清洁装置示意图。

图5是碳碗清洁装置局部示意图。

图6是入口输送装置示意图。

图7是入口输送带ⅱ示意图。

图8是吸尘装置结构示意图。

图中零部件名称及序号：

入口输送装置1、碳碗清洁槽2、全封闭防尘罩3、碳碗清洁装置4、入口输送带ⅰ5、无动力滚桶输送带6、提升输送带7、提升支撑杆8、托盘电机9、提升托盘10、阳极碳块11、入口输送带ⅱ12、外带13、内带14、滚筒输送机构15、正位护栏16、固定连接杆17、定位连杆18、固定扣19、吸尘通孔20、吸尘管21、密封板22、升降装置23、超声波探位装置24、清理钻25、清理毛刷26、连接柱27、电机保护壳28、清洁电机29、清理钻头30、出灰槽31、旋转刷头32、连接转盘33、通孔34、旋转电机35、液压缸36、橡胶密封圈37、密封凹槽38、翻折板39、翻折扣40、托盘避让口41、液氮罐42、加热装置43、吸尘装置44、集尘罐45、涡轮吸尘机46、出尘箱47、降尘花洒48、出尘转盘49、换箱电机50、转盘轮51。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：（无出灰槽31，无通孔34）

如说明书附图所示，一种高效率的阳极碳块碳碗清理机组，包括阳极碳块11，还包括入口输送装置1、碳碗清洁槽2、全封闭防尘罩3、碳碗清洁装置4及控制系统；所述入口输送装置1起始于地面，并设有提升输送带7；所述提升输送带7连入碳碗清洁槽2；所述碳碗清洁槽2为水平放置的弧形槽式结构，两端设有开口14，内部设有滚筒输送机构15；在所述碳碗清洁槽2的侧内壁上设有正位护栏16；所述全封闭防尘罩3设置于碳碗清洁槽2的正上方，与所述碳碗清洁槽2相对应，且在两端设有密封板22；所述全封闭防尘罩3的顶部通过管道连接有液氮罐42；所述碳碗清洁装置4设置在碳碗清洁槽2的内部，且位于所述滚筒输送机构15的下方；所述碳碗清洁装置4包括超声波探位装置24、清理钻25、清理毛刷26、转盘33、旋转电机35及液压缸36；所述液压缸36竖直设置在碳碗清洁槽2的底面上；所述旋转电机35设置在液压缸36的推杆端部，转子连接所述转盘33的中心；所述超声波探位装置24、清理钻25及清理毛刷26互成120°排布在转盘33上；在所述碳碗清洁槽2的底部连接有吸尘装置44；所述吸尘装置44主要包括集尘罐45、出尘箱47及出尘转盘49；所述出尘箱47设置在集尘罐45的底部；所述出尘转盘49设置在集尘罐45的底部；在所述碳碗清洁槽2的出口设有出料输送带；所述控制系统基于plc建立；所述入口输送装置1、碳碗清洁槽2、全封闭防尘罩3、碳碗清洁装置4均连接控制系统。

所述入口输送装置1还包括入口输送带ⅰ5、无动力滚桶输送带6、提升支撑杆8、托盘电机9、提升托盘10及入口输送带ⅱ12；所述入口输送带ⅰ5设置于地面；所述无动力滚桶输送带6设置在入口输送带ⅰ5的末端；所述提升输送带7竖直朝上，设置在无动力滚桶输送带6之后；所述提升支撑杆8连接在提升输送带7上；所述提升托盘10与提升支撑杆8铰接，并连接托盘电机9；所述入口输送带ⅱ12设置在提升输送带7的顶部；所述入口输送带ⅱ12包括外带13及内带14；两条所述外带13设置在内带14的两侧；所述外带13的端部比内带14长，形成一个托盘避让口41；所述托盘避让口41的宽度比提升托盘10的宽度宽，但比所述阳极碳块11的宽度窄。

所述碳碗清洁槽2还设有支撑座13、固定连接杆17、定位连杆18、固定扣19及橡胶密封圈37；所述支撑座13设置在碳碗清洁槽2的底部；所述固定连接杆17固定在碳碗清洁槽2的两个侧面上；所述正位护栏16设置在固定连接杆17上；所述定位连杆18为三段铰接在一起的连杆机构；所述定位连杆18的一端固定在滚筒输送机构15的端面上，另一端连接固定扣19；所述橡胶密封圈37环绕设置在碳碗清洁槽2的槽面上；所述碳碗清洁槽2至少可同时容纳两块阳极碳块。

所述全封闭防尘罩3的端面上设有密封凹槽38；所述密封凹槽38与橡胶密封圈37对应；在所述全封闭防尘罩3的顶部设有升降装置23；所述升降装置23基于提升电机及提升轨道建立；所述升降装置23的侧面设有加热装置43；所述加热装置43与液氮罐42连接，内部设有电加热丝；所述液氮罐42通过管道通入全封闭防尘罩3的内部。

所述超声波探位装置24、清理钻25及清理毛刷26均设有连接柱27；所述清理钻25及清理毛刷26上均设有电机保护壳28及清洁电机29；所述清理钻25上设有清理钻头30；所述清理毛刷26上设有旋转刷头32；所述连接柱27设置在转盘33上；所述超声波探位装置24、清理钻25及清理毛刷26均通过连接柱27连接转盘33；所述电机保护壳28设置在连接柱27上；所述清洁电机29设置在电机保护壳28内；所述清理钻头30及旋转刷头32分别连接在清理钻25及清理毛刷26中的清洁电机29上；所述转盘33包括翻折板39及翻折扣40；三块所述翻折板39之间互成120°角，并通过所述翻折扣40铰接在转盘33上；所述翻折扣40上设有翻折电机。

所述碳碗清洁槽2的底部设有吸尘通孔20；在所述吸尘通孔20上连有吸尘管21；所述吸尘管21连入吸尘装置44。

所述入口输送带ⅰ5的端部及滚筒输送机构15上均设有光电感应器；所述液氮罐42连接的管道上设有电磁比例阀；所述光电感应器及电磁比例阀均连接控制系统；所述提升托盘10的表面上设有橡胶垫；所述外带13仅延伸到内带14端部后60cm处；所述清洁装置4的底部设有移动轨道。

所述吸尘装置44还包括涡轮吸尘机46、降尘花洒48、换箱电机50及转盘轮51；所述涡轮吸尘机46设置在集尘罐45的顶端，入口连接吸尘管21；所述出尘箱47连接集尘罐45的底部出口；所述出尘转盘49上放置着三组出尘箱47；三组所述出尘箱47互成120°排列；所述出尘转盘49的中心处底部连接有换箱电机50；所述转盘轮51设置在出尘转盘49的下部；所述降尘花洒48设置在出尘箱47的内部上方。

本发明的使用方法如下：

上料：将代加工的阳极碳块11放到入口输送带ⅰ5上；此时提升托盘10对齐无动力滚桶输送带6的边沿；入口输送带ⅰ5通过无动力滚桶输送带6将阳极碳块11输送到提升托盘10上；在提升输送带7的带动下，提升托盘10带着阳极碳块11向上运动；当到达顶部时，托盘电机9转动，保持提升托盘10水平；最后提升托盘10穿过托盘避让口41，而阳极碳块11被外带13卡住，并在外带13及内带14的带动下进入碳碗清洁槽2；密封：阳极碳块11进入碳碗清洁槽2后，定位连杆18上翻，将阳极碳块11固定在指定位置；当有两块阳极碳块11被固定在碳碗清洁槽2内的时候全封闭防尘罩3在升降装置23的带动下下降，并与碳碗清洁槽2紧密结合，实现密封；清洁：超声波探位装置24下的翻折电机带动翻折扣40翻起，使超声波探位装置24朝上；超声波探位装置24发出超声波，根据反射回来的超声波探明阳极碳块11碳碗的精确位置，并由控制系统记录；超声波探位装置24向下翻转，清理钻25向上翻转，旋转电机35带动转盘33转动，并配合清洁装置4底部的移动轨道进行移动微调，使清理钻25精确对正阳极碳块11的碳碗位置；液压缸36将碳碗清洁装置4向上顶起，清理钻25转动，钻入对阳极碳块11的碳碗里；将碳碗内的填料钻出后，清理钻25向下脱离碳碗，并向下翻折；清理毛刷26向上翻折，转盘再次转动，使清理毛刷26对准碳碗；液压缸36再次顶起，清理毛刷26进入碳碗，在清洁电机29的带动下将残余的灰渣粉末刷出；辅助功能：在清洁过程中，部分碳碗填料灰渣粉末穿过吸尘通孔20；吸尘装置44通过吸尘管21将填料灰渣粉末吸出；同时，液氮罐42管道上的电磁比例阀打开，向全封闭防尘罩3内缓慢通入适量液氮，降温降尘。

实施例2：（有出灰槽31，无通孔34）

本实施例2同实施例1结构及原理基本相同，不同的是所述清理钻头30及旋转刷头32上均设有出灰槽31；部分碳碗填料灰渣粉末穿过出灰槽31及吸尘通孔20。所述出灰槽31方便在清理碳碗时碳碗填料灰渣粉末的排出。

实施例3：（无出灰槽31，有通孔34）

本实施例3同实施例1结构及原理基本相同，不同的是所述转盘33还包括通孔34；所述通孔34贯穿转盘33；部分碳碗填料灰渣粉末穿过通孔34及吸尘通孔20。所述通孔34方便在清理碳碗时碳碗填料灰渣粉末的排出。

实施例4：（有出灰槽31，有通孔34）

本实施例4同实施例1结构及原理基本相同，不同的是所述清理钻头30及旋转刷头32上均设有出灰槽31；所述转盘33还包括通孔34；所述通孔34贯穿转盘33；部分碳碗填料灰渣粉末穿过出灰槽31、通孔34及吸尘通孔20。所述出灰槽31及通孔34方便在清理碳碗时碳碗填料灰渣粉末的排出。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。