专利名称：阴极板锌片冲击式预开口装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种湿法冶金设备，特别是涉及一种阴极板锌片冲击式预开口装置。
背景技术：
在湿法冶金电积过程中，在电流作用下电解槽中阴极板表面逐渐形成金属沉积(如锌、铜等)，当金属沉积厚度达到要求时，将阴极板从电解槽取出，用人工方式或机械方式将沉积金属剥离，得到所需要的金属产品，然后将阴极板送回电解槽，开始新一轮金属沉积，如此循环，生产出高纯度的金属。沉积金属与阴极板的附着强度，即剥离的难易程度与电解工艺参数有关，也与杂质含量有关。 现有的机械化剥锌设备对电解工艺参数要求很高，对电解液要求深度净化，对杂质含量要求严格控制，这样虽然可使锌片易于剥离，适应了机械化剥锌要求，但却大大增加了企业生产难度和生产成本,企业难以严格执行，因此,实际生产中锌片附着力往往较大，剥离难度也往往较大，现有机械化剥锌设备难以独立正常作业，需要人工预先将锌片开口，然后让剥锌设备在已预开口的情况下完成后续的锌片剥离工作。阴极板锌片预开口(预剥离)是机械化剥锌的核心工序。阴极板锌片剥离的难点是阴极板锌片的预开口，只有阴极板上锌片被成功预开口，后续剥离整个锌片才有了基础。影响开口成功率的因素很多，如阴极板变形、锌片上部边缘不平整、阴极板和刀具定位不准确、电解工艺参数波动和电解液杂质超标使锌片附着力加大等，都对机械化锌片预开口作业造成不利影响，开口不成功导致无法剥片，最终造成机械剥片失败。可见锌片预开口是机械化剥锌至关重要的一环，该环节出问题了，后序机械剥锌环节就无法顺利进行。现有技术中，阴极板锌片预剥离(预开口)技术是凿刀铲切式预开口及振打式预开口，现有技术存在以下缺点I、凿刀铲切式预开口 在凿刀铲切式预开口过程中，凿刀相对于阴极板锌片低速运动，凿刀刀刃几乎以静态力方式插入阴极板与锌片的附着面进行铲切，在锌电积生产过程中，电积工艺参数波动和电解液杂质含量增高是难以避免的事情，这些不利因素使得阴极板与锌片之间附着力显著加大，难以剥离，需要加大铲切力才能实现预开口，由于阴极板和导电棒均是纯铝制造，材料强度和表面硬度都较低，阴极板不耐磨损，导电棒承载力较小，所以预开口刀具向下铲切力也必须较小，否则会造成导电棒弯曲，毁坏阴极板，这些限制因素降低了预剥离的成功率，最终影响了机械剥锌成功率。另外，在不影响产品质量等级的前提下，过于严格的工艺和杂质控制要求，虽然会使锌片附着力减小，有利于剥锌，但也会带来生产成本的增力口，企业难以认真执行，这也导致目前机械剥锌时预开口成功率不高的原因。2、振打式预开口 振打式预开口通过两组气锤敲击阴极板锌片的上部边缘处，使其松动并产生预开口。振打式预开口的成功率与锌片附着性能密切相关，当锌片附着强度较大时，振打式预开口的效果受到很大影响，所以能否开口成功具有不确定性，开口成功率低，由于锌片在阴极板上的附着强度受各种因素影响，较难控制，所以振打式预开口难以满足实际生产要求。另夕卜，振打式预开口在振打过程产生较大的噪音，危害车间作业环境，阴极板在长期振打后还会产生变形，导致后续锌片剥离困难，阴极板变形还会造成阴阳极间发生碰电短路，给正常生产带来不利影响。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种效率高、适应性强、开口成功率高的阴极板锌片冲击式预开口装置。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的本实用新型的阴极板锌片冲击式预开口装置，包括预开口液压冲击器和液压控制
系统；所述预开口液压冲击器包括缸体和冲击活塞，在冲击活塞下部的活塞杆的头部安装有预开口刀具；所述液压控制系统包括液压蓄能器加速控制回路和充液回路；所述液压蓄能器加速控制回路与所述预开口液压冲击器的缸体连接，所述液压蓄能器加速控制回路上设有单向阀、蓄能器、压力开关和液动换向阀；所述充液回路通过电磁换向阀与所述液压蓄能器加速控制回路连接，所述充液回路上设有液压泵、充液阀、蓄能器、调速阀、减压阀、压力开关、吸油滤油器和回油滤油器；所述液动换向阀的液控口通过电磁换向阀与所述电磁换向阀连接，且该连接回路上设有减压阀。由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型提供的阴极板锌片冲击式预开口装置，由于在常规预开口刀具上增加液压冲击器和冲击器液压控制回路，构成动态冲击式预开口技术和装置，液压冲击器以蓄能器储存的液压能为动力，将蓄能器储存的液压能转变为冲击活塞和剥刀的高速运动冲击能，由此显著加快了预开口刀具相对于阴极板的运动速度，预剥离刀刃在锌片的附着面处形成瞬间巨大冲击式铲切力，此时既有惯性力又有冲击力，可以充分利用剥刀的惯性力和运动冲量，是一种动态的铲切，有利于扩展裂隙，有利于锌片剥离，由此显著提高了锌片预剥离成功率，锌片预剥离成功率达95%以上，比现有技术约高出10%以上，同时充分利用整个阴极板及锌片质量的惯性来承受冲击力，减少对导电棒的作用力，即通过冲击式预开口方式在显著增加预开口铲切力的同时，没有增加导电棒所受的作用力，该动态冲击铲切力远远大于现有技术的静态铲切力，解决了现有技术中预剥离铲切力受导电棒强度限制、预剥离铲切力较小的问题，大大增加了锌片开口成功率，能更好地适应了阴极板剥锌作业要求。
图I为本实用新型实施例提供的阴极板锌片冲击式预开口装置在剥锌机中的整体结构示意图；图2为本实用新型的实施例中预开口液压冲击器和阴极板视图；图3为本实用新型的实施例中液压控制系统的原理图；[0022]图4为本实用新型的实施例中冲击蓄能器油压与冲击活塞行程关系曲线图；图5为本实用新型的实施例中冲击活塞速度与冲击活塞行程关系曲线图；图6为本实用新型的实施例中活塞冲击功与冲击活塞行程关系曲线图。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。本实用新型阴极板锌片冲击式预开口装置，其较佳的具体实施方式
如图I、图2、图3所示包括预开口液压冲击器19和液压控制系统；所述预开口液压冲击器19包括缸体10和冲击活塞9，在冲击活塞9下部的活塞杆 的头部安装有预开口刀具5 ；所述液压控制系统包括液压蓄能器加速控制回路和充液回路；所述液压蓄能器加速控制回路与所述预开口液压冲击器19的缸体10连接，所述液压蓄能器加速控制回路上设有单向阀24、蓄能器23、压力开关22和液动换向阀20 ；所述充液回路通过电磁换向阀26与所述液压蓄能器加速控制回路连接，所述充液回路上设有液压泵32、充液阀31、蓄能器29、调速阀28、减压阀27、压力开关30、吸油滤油器34和回油滤油器33 ；所述液动换向阀20的液控口通过电磁换向阀21与所述电磁换向阀26连接，且该连接回路上设有减压阀25。所述冲击活塞9下部和上部均设有活塞杆，且下部和上部的活塞杆的直径不同。所述充液阀31设有高限设定值和低限设定值；当蓄能器29油压低于充液阀31的低限设定值时，从液压泵32输出的液压油经充液阀31向蓄能器29充油，使该蓄能器29油压逐步上升，当蓄能器29的油压达到充液阀31的高限设定值时，充液阀31停止向蓄能器29充油，转而将液压泵32输出的液压油直接通回油箱，油泵处于卸荷状态；所述调速阀28用于稳定所述蓄能器23的充液流量，所述减压阀27用于消除所述充液阀31的油压高限设定值和低限设定值的影响，使蓄能器23的充液压力稳定。所述冲击活塞9下部的活塞杆通过销轴8连接有连杆6、7，用于保持预开口刀具5的刀刃的方位。本实用新型的动作原理是预开口刀具与冲击器活塞端部相连接，随冲击器活塞一同运动，获得较高动能后动态铲切锌片附着面，实现锌片动态冲击式预开口。冲击器可以是液动的，也可是气动的或是电动的，考虑到预开口刀具刀刃到锌片上部边缘的距离较小，即预开口刀具从初始位置开始向下加速运动到预开口刀具刀刃开始接触锌片时的加速行程较短(约60mm)，需要在短距离内将预开口刀具加速到高速，对冲击器的加速能力要求较高，液压传动能更好地符合这种要求，所以本实用新型优选液压驱动的冲击器。冲击器的运动可以分为三个阶段，第一阶段是冲击器活塞带动预开口刀具，从初始位置到预开口刀具刀刃接触锌片前的加速阶段，该阶段的特点是要求冲击器油压高，力口速能力强，以保障在较短的距离内将冲击活塞加速到要求的运动速度；第二阶段是预开口刀具刀刃瞬间作用于阴极板与锌片结合面，将高速动能转变为瞬间巨大冲击力使其产生微小开口，该阶段特点是作用时间极短；第三阶段是冲击器活塞带动预开口刀具继续下压阶段，将预开口刀具进一步插入阴极板与锌片之间的缝隙，将锌片上角部从阴极板分离开，实现锌片预开口，该阶段特点是预开口刀具将下压力持续作用于阴极板和锌片，并传递到导电棒，因此要求冲击器活塞油压较低，以便控制预开口刀具的向下作用力，避免压弯阴极板导电棒。不同于常规液压系统，本实用新型液压冲击器不直接由液压泵供油，而是由液压蓄能器加速控制回路中蓄能器储存的压力油作为动力源，这样既可以为满足液压冲击器需要的瞬间大流量，避免选用大规格的液压泵，还可随冲击过程不断减小液压冲击器油源压力，使得冲击器油压在预开口刀具刀刃开始铲切锌片之前已经下降到安全值以下，使该铲切力的大小得到有效控制，达到安全值以下，避免因冲击器油压过高、作用力太大而损坏阴极板导电棒。通过调节蓄能器容积、蓄能器充气压力和蓄能器最高充液压力，可调节冲击器的 冲击功，还可改变蓄能器油压随冲击活塞行程的函数关系，以适应不同附着力锌片的剥离要求，及适应不同尺寸导电棒的强度要求。液压冲击器的冲击功与蓄能器充气容积、蓄能器油压、冲击活塞直径、位移、速度、质量、流量等的关系由下列方程组表达
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‘ Q=— —......I—1- r式中E——冲击器的冲击功，Jm-冲击活塞质量，取m = 10. 9kgV——冲击活塞运动速度，m/sP0-蓄能器的预充气压力，取P。= O. 26MPap2-蓄能器最高充液压力，取P2 = 18. OMPaP-蓄能器油压，MPaη—多变指数，绝热条件下η = I. 4V0——蓄能器总容积，选取V。= O. 00063m3[0053](I1-冲击活塞杆大端直径，取(I1 = O. 050md2-冲击活塞杆小端直径，取d2 = O. 040ms——冲击活塞行程,取s = O. 060mP1-蓄能器开始充液压力，取P1 = 2. 8MPaV1—蓄能器开始充液压力时气体体积，m3V2-蓄能器最高充液压力时气体体积，m3Δ V—蓄能器有效工作容积，m3Q-冲击器流量，L/min 在上述参数下的冲击蓄能器油压与活塞行程关系曲线见图4，冲击活塞速度与活塞行程关系曲线见图5，活塞冲击功与活塞行程关系曲线见图6。本实用新型在常规预开口刀具上增加液压冲击器和冲击器液压控制回路，构成动态冲击式预开口技术和装置，该预开口技术和装置能更好地适应了阴极板剥锌作业要求，本实用新型具有如下优点和效果I、动态冲击式锌片预开口技术和装置由液压冲击器结合液压蓄能器加速控制系统构成，液压冲击器以蓄能器储存的液压能为动力，将蓄能器储存的液压能转变为冲击活塞和剥刀的高速运动冲击能，由此显著加快了预开口刀具相对于阴极板的运动速度，预剥离刀刃在锌片的附着面处形成瞬间巨大冲击式铲切力，此时既有惯性力又有冲击力，可以充分利用剥刀的惯性力和运动冲量，是一种动态的铲切，有利于扩展裂隙，有利于锌片剥离，由此显著提高了锌片预剥离成功率，锌片预剥离成功率达95%以上，比现有技术约高出10%以上，同时充分利用整个阴极板及锌片质量的惯性来承受冲击力，减少对导电棒的作用力，即通过冲击式预开口方式在显著增加预开口铲切力的同时，没有增加导电棒所受的作用力，该动态冲击铲切力远远大于现有技术的静态铲切力，解决了现有技术中预剥离铲切力受导电棒强度限制、预剥离铲切力较小的问题，大大增加了锌片开口成功率。2、液压冲击器采用两端不同直径的双活塞杆结构，冲击活塞导向支承长度大，稳定性好；活塞两腔差动供油，冲击过程所需流量少，有效减少液压蓄能器、液压阀、液压泵和管路等的规格尺寸，并简化了控制回路。3、液压冲击器不直接由液压泵供油，而是由液压蓄能器加速控制回路中蓄能器储存的压力油作为动力源，使得锌片在预剥离的不同阶段，预开口刀具的铲切作用力可以得到有效控制，保护阴极板导电棒不被过大的作用力损坏，提高其使用寿命。4、冲击活塞9的向下冲击和向上复位动作，由电磁换向阀26和电磁换向阀21来控制，只有电磁换向阀26换向完成，并确实切断冲击蓄能器的供油通路后，液控换向阀20换向先导油路才有压力油，该阀才能实现换向，由此避免误动作发生，防止在充液回路油源没有切断的情况下，液压冲击器承受该油源的高油压，导致冲击活塞作用力过大，使导电棒损坏。5、在充液回路中，当蓄能器29油压低于充液阀31的低限设定值时，从液压泵32输出的液压油经充液阀31向蓄能器29充油，使该蓄能器油压逐步上升，当蓄能器29油压达到充液阀31的高限设定值时，充液阀31停止向蓄能器29充油，转而将液压泵32输出的液压油直接通回油箱，油泵处于卸荷状态，减少液压系统能源消耗，同时减少液压系统发热。调速阀28可稳定蓄能器23的充液流量，减压阀27可消除充液阀31油压高低限的影响，使蓄能器23的充液压力稳定，保障冲击性能稳定。6、液压冲击器19的冲击活塞9由连杆6、连杆7、销轴8来保持方位，保持预开口刀具5的刀刃与阴极板16平行。下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明本实用新型涉及一种阴极板锌片冲击式预开口装置，阴极板锌片冲击式预开口装置在剥锌机中的整体视图如图I所示，冲击式预开口装置和阴极板视图如图2所示，液压蓄能器加速控制和充液系统图如图3所示，蓄能器油压与冲击活塞行程关系曲线如图4所示，冲击活塞速度与冲击活塞行程关系曲线如图5所示，活塞冲击功与冲击活塞行程关系曲线如图6所示。剥锌机主要由待剥离的阴极板I、剥锌机机架2、冲击式预开口装置3、主剥离刀具 4等部分组成。冲击式预开口装置3有两套，分别用于阴极板两面的预开口剥离，冲击式预开口装置3的缸体10通过销轴11与安装座12相铰接，油缸13用来驱动冲击式预开口装置3绕销轴11摆动，实现预开口刀具的开合。冲击式预开口装置3主要由预开口刀具5、连杆6、连杆7、销轴8、冲击活塞9、缸体10等组成,其中冲击活塞9、缸体10组成液压冲击器19,冲击活塞9与预开口刀具5连接成一体，在液压系统压力油的作用下，冲击活塞9带动预开口刀具5高速运动，预开口刀具5的刀刃在锌片的附着面处形成瞬间巨大冲击式铲切力，可显著提高预开口成功率，该冲击式铲切力是瞬间作用力，依靠阴极板和锌片的惯性可以化解对导电棒15的作用力，保障该作用力在安全范围内，连杆6与连杆7通过销轴8将冲击活塞9与缸体10连接在一起，使得冲击活塞9不会相对于缸体10转动，保持预开口刀具5的刀刃与阴极板处于平行状态。液压控制系统由液压蓄能器加速控制回路和充液回路组成。液压蓄能器加速控制回路由液压冲击器19、蓄能器23、电磁换向阀26、单向阀24、电磁换向阀21、液动换向阀20、减压阀25、压力开关22等组成。充液回路由液压泵32、充液阀31、蓄能器29、调速阀28、减压阀27、压力开关30、吸油滤油器34、回油滤油器33等组成。阴极板总成包括阴极板16、导电棒15、绝缘体17等组成。通过电积作用金属锌沉积在阴极板16的两个表面上形成锌片18。由于电解槽电解液液面存在微小波动，会使锌片18的上部边缘呈斜坡形状，不利于预开口刀具5插入锌片，为此一般在阴极板的液面处边部安装圆形绝缘块17，在圆形绝缘块17处不会沉积金属锌，由于圆形绝缘块17的下部边缘始终是浸在电解液中，不会产生锌片边缘斜坡情况，有利于预开口，在锌片预开口作业时，预开口刀具5的刀刃对准该圆弧处进行预开口。待剥离的阴极板I安放在支撑件14上后，油缸13驱动预开口装置3处于预剥离位置，然后电磁换向阀26通电，电磁换向阀21通电，电磁换向阀26在切断蓄能器23的供油通路的同时，将压力油通向减压阀25，经该阀减压后作为先导控制油源，经过电磁换向阀21通到液动换向阀20，使其换向，此时液压冲击器19上腔由回油状态改变为通压力油状态，冲击活塞9在差动油压作用下，开始加速向下运动，此时液压冲击器19的驱动油压随着冲击行程逐渐降低，见图4，冲击速度和冲击功逐渐上升，见图5和图6。当预开口刀具5的的刀刃接触到锌片之前，蓄能器23的油压也已下降到安全值以下，不会因为油压过大产生过大的预开口刀具向下作用力，保护阴极板导电棒15不被压弯变形损坏。当预开口完成后，主剥离刀具4向下运动，实现整个锌片的剥离。在预开口刀具5和主剥离刀具4回位后，油缸13驱动预开口装置3处于离开阴极板位置，这时可移开该阴极板，安装下一块待剥离的阴极板。如果电磁换向阀26有故障，通电后没有换向成功，则先导控制油源通油箱，无压力油，虽然电磁换向阀21已通电，液动换向阀20也不会换向，液压冲击器19不会开始冲击，保障冲击系统油源仅由蓄能器23提供，避免因充液回路直接供油时，油源油压过大发生导电棒15损坏现象。在锌片预剥离完成后主剥离刀具4开始向上运动时，电磁换向阀21断电，阀芯切换，液动换向阀20的先导控制油路通油箱，该阀在弹簧作用下复位，将液压冲击油缸19的上腔进油路切断并通油箱，冲击活塞9在活塞下腔油压的作用下向上运动，直到回到最上端的初始位置后停止运动，这时电磁换向阀26也断电，该阀在弹簧作用下切换，回到初始状态，在切断先导油源油路的同时，接通充液回路，蓄能器29储存的压力油经调速阀28、减压阀27、电磁换向阀26及单向阀24，开始给蓄能器23充液，当充液压力达到时，压力开关22的触点接通发出信号，冲击系统为下一次预开口动作做好了准备。 液压泵32通过吸油滤油器34从油箱吸油，然后将压力油通入充液阀31，充液阀31根据蓄能器29的油压来决定动作，当蓄能器29的油压低于充液阀31低限设定值时，从液压泵32输出的液压油经充液阀31向蓄能器29充油，使该蓄能器油压逐步上升，当蓄能器29油压达到充液阀31的高限设定值时，充液阀31停止向蓄能器29充油，转而将液压泵32输出的液压油经回油滤油器33过滤后直接通回油箱，液压泵32处于卸荷状态，减少液压系统能源消耗，同时减少液压系统发热。调速阀28可稳定蓄能器23充液流量，减压阀27可消除充液阀油压高低限的影响，使蓄能器23充液压力稳定，保障冲击性能稳定。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.一种阴极板锌片冲击式预开口装置，其特征在于，包括预开口液压冲击器(19)和液压控制系统； 所述预开口液压冲击器(19)包括缸体(10)和冲击活塞(9)，在冲击活塞(9)下部的活塞杆的头部安装有预开口刀具(5)； 所述液压控制系统包括液压蓄能器加速控制回路和充液回路； 所述液压蓄能器加速控制回路与所述预开口液压冲击器(19)的缸体(10)连接，所述液压蓄能器加速控制回路上设有单向阀(24)、蓄能器(23)、压力开关(22)和液动换向阀(20)； 所述充液回路通过电磁换向阀(26)与所述液压蓄能器加速控制回路连接，所述充液回路上设有液压泵(32)、充液阀(31)、蓄能器(29)、调速阀(28)、减压阀(27)、压力开关(30)、吸油滤油器(34)和回油滤油器(33)； 所述液动换向阀(20)的液控口通过电磁换向阀(21)与所述电磁换向阀(26)连接，且该连接回路上设有减压阀(25 )。
2.根据权利要求I所述的阴极板锌片冲击式预开口装置，其特征在于，所述冲击活塞(9)下部和上部均设有活塞杆，且下部和上部的活塞杆的直径不同。
3.根据权利要求I或2所述的阴极板锌片冲击式预开口装置，其特征在于，所述冲击活塞(9 )下部的活塞杆通过销轴(8 )连接有连杆(6、7 )。
专利摘要本实用新型公开了一种阴极板锌片冲击式预开口装置，包括预开口液压冲击器和液压控制系统；预开口液压冲击器包括缸体和冲击活塞，在冲击活塞下部的活塞杆的头部安装有预开口刀具；液压控制系统包括液压蓄能器加速控制回路和充液回路；液压蓄能器加速控制回路与预开口液压冲击器的缸体连接，液压蓄能器加速控制回路上设有单向阀、蓄能器、压力开关和液动换向阀；充液回路通过电磁换向阀与液压蓄能器加速控制回路连接，充液回路上设有液压泵、充液阀、蓄能器、调速阀、减压阀、压力开关、吸油滤油器和回油滤油器；液动换向阀的液控口通过电磁换向阀与电磁换向阀连接。效率高、适应性强、开口成功率高，能更好地适应了阴极板剥锌作业要求。
文档编号C25C7/08GK202595302SQ20122026878
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者石峰, 冯孝华, 顾洪枢, 战凯, 郭鑫 申请人:北矿机电科技有限责任公司, 北京矿冶研究总院