阴极板上电沉积金属层的剥离装置的制作方法

专利名称:阴极板上电沉积金属层的剥离装置的制作方法
本实用新型涉及一种从金属电解精炼过程的阴极板上剥离电沉积金属层特别是电沉积锌层的剥离装置。
从阴极板上剥下电沉积金属层是金属电解精炼工艺过程的最后一道工序，其特点是分批式作业，工作量大，每批要求在较短的时间内完成以将阴极板及时返回电解槽中重新使用。以往该项工作用人工进行，即用吊车将阴极板运到剥离工位后，先用铲刀在阴极电沉积金属层的上边缘处震打弄开一条缝隙，然后从缝隙处插入铲子自上而下进刀剥下电沉积金属层。这样做不仅劳动强度大，生产率低，需要许多工人在较浓酸雾的环境中工作，而且易损伤阴极母板。近年来，出现了剥离机，实现了剥离工艺的机械化与自动化，如美国3847779号和3980548号书公开了一种单片式的自动剥离装置。该装置用吊车将阴极板运到输送机上，经递送装置、进给装置将阴极板一块一块地安放到剥离工位，然后用固定装置将其固定在剥离工位上。它在阴极板一侧的固定垂直绝缘条的上方设置一条贴合在阴极板一侧面上并可绕销轴转动的绝缘开口条。剥离时，通过绕轴将上述绝缘开口条转到与固定绝缘条相垂直的位置，此时，在阴极板一侧则露出电沉积金属沿开口绝缘条接触处自然沉积而成的侧翻边缘，这就是所谓电沉积金属层的自动开口。然后将刮刀沿此边缘水平方向进刀到一定位置以撕开更大的缝隙(该过程称预剥离)，最后沿此缝隙插入主刮刀先水平方向运动至贯穿电沉积金属层的全宽，然后自上而下进刀剥下电沉积金属层。该装置的不足之处是阴极板导向机构复杂，体积庞大；为从阴极板侧面水平进刀预剥离需要一整套固定阴极的复杂机构且剥离时刀具易刮伤阴极板；自然沉积而成的侧翻边缘的形状完全取决于电沉积金属的厚度，因此，对厚的电沉积金属层，侧翻边缘形状明显，易进刀剥离；对薄的电沉积金属层，侧翻边缘形状就不明显，难进刀剥离；对阴极板的上横梁形状和电解精炼工艺条件如电解糟中液面高度的波动、电解液中杂质的浓度等有一定要求；由于采用静力剥离，能耗高，零部件寿命短。此外它为单片式剥离，生产能力低，为完成某一较大的生产定额需要设置多台剥离装置，应用于老厂时，要对现有工艺、设备甚至厂房结构进行较大变动，为此需要大量的人力、资金和时间，还要影响当前的生产。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、体积小、适应性强、生产能力大、使用寿命长和易于维修的从阴极板上剥离电沉积金属层，特别是电沉积锌层的多片式剥离装置，以克服现有技术的不足。
本实用新型所述的剥离装置是通过在电沉积金属层上边缘开口和在阴极板向上运动的同时，位于上述开口处附近的楔形刀作上下微幅振动的动力式剥离的方法设计的。
本实用新型所述的阴极板电沉积金属层的多片式剥离装置由阴极板导向机构、电沉积金属层开口机构、动力式剥离机构和机座组成。
阴极板导向机构的作用是将欲剥离电沉积金属层的阴极板安放到剥离工位并固定于刀具夹空中。它是通过吊梁下端的耙钩(3)稳固地吊挂阴极板(17)，然后用吊车将吊梁(2)安置到吊梁导向柱(4)的空间中，同时使阴极板(17)通过坡谷形导向槽(15)进入刀具夹空中，而位于阴极板上端的活动绝缘开口条(16)卡在坡谷形导向槽底部条形口上部的漏斗形空间中来实现的。这样它不仅起导向作用还起了固绞作用。
该机构包括吊梁(2)、吊环(61)、挂环(62)、耙钩(3)、吊梁导向柱(4)和坡谷形导向槽(15)。吊梁为一钢梁，上端有吊环(61)与吊车的吊钩(1)相接，下端有耙钩可与阴极板上端的挂环相接以吊挂阴极板，耙钩的数量视剥离装置一次同时能处理的阴极板数而定，相邻两耙构之间的间距，等于电解槽中相邻两阴极板之间的间距。耙钩带有限位凹槽，凹槽的宽度与挂环相配，正好可放入挂环，凹槽有一定的长度，使挂上阴极板后，阴极板相对耙钩的扭转角少于5°，这样就可以方便和稳固地吊挂起阴极板。在举升台紧靠坡谷形导向槽区域的两端与举升台的横、纵轴对称的位置焊接着两对吊梁导向柱(4)，每对由两根竖起的矩形立柱组成，横向的一对吊梁导向柱内侧面之间距(导轨)略大于吊梁两端缩口部分的宽度，纵向的一对吊梁导向柱内侧面之间的间距略大于吊梁中部宽截面部分的长度，以使吊梁正好可进入吊梁导向柱之间的空间中，这样就从纵横两个方向固定了吊梁的位置，使它完全对正举升台的纵向和横向轴线。坡谷形导向槽(15)也焊于举升台上，呈漏斗形，底部有一条形口，条形口上部有一形状和大小均与活动绝缘开口条相同的漏斗形空间，条形口的宽度只能通过带电沉积层的阴极板，不能通过活动绝缘开口条，这样当阴极板通过条形口时，活动绝缘开条就卡在其上部的漏斗形空间中。坡谷形导向槽(15)与上方的耙钩(3)和下方的刀具一一对正且中心线大体重合，以使阴极板准确地基本不偏斜地通过它进入动力式剥离机构的刀具夹空中。另外它还起着一定绞接作用，使进入导向机构的阴极板不能任意摆动较大的角度。由于省去了一系列的传送装置和固定装置，因此该机构的特点是结构简单，所需设备少，体积小。
电沉积金属层开口机构的作用是在电沉积金属层的上边缘形成易于进刀剥离的外翻式V型开口。它是通过在阴极板上边缘设置一边带凹口，另一边的中下部呈楔形表面的活动绝缘开口条，剥离时将其与沉积金属层分开而露出的。该机构包括活动绝缘开口条(16)、压棍(14)、坡谷形导向槽(15)、三角形摆臂(11)和压下油缸(44)。
活动绝缘开口条(16)由耐酸材料如塑料制做，呈山形，使用时两条一组，两端用螺栓(52)相联，组合时凹口朝内形成一长方形封闭内边缘围住阴极板，其间有适当间距，山形凹槽中间的凸起部分贴在阴极板两面的中间部位。活动绝缘开口条的中间外表面下部呈楔形，联接后的活动绝缘开口条可在阴极板两边垂直的固定绝缘条(51)的上端面和阴极板上横梁(63)的下端面之间滑动。电解前，将活动绝缘开口条安置在其滑动的下限上，即使其搭于阴极板两侧垂直的固定绝缘条(51)的上端面上。电解过程中，电解液液面高度的波动应控制在活动绝缘开口条的上边缘和下边缘之间，即既不低于阴极板两边固定绝缘条的上端面，也不没过搭在固定绝缘条上端面上的活动绝缘开口条。
当阴极板进入剥离工位后，阴极板通过坡谷形导向槽下端的条形口进入刀具夹空中，而活动绝缘开口条被卡在坡谷形导向槽下端的条形口上部的漏斗形空间中。这样活动绝缘开口条就相对于阴极板上滑而与电沉积金属层(18)分离，从而在电沉积金属层的上边缘暴露出较深的易于进刀的外翻式V形开口，这就是所谓电沉积金属层上边缘开口。在举升台上设有纵向布置的两根压棍，其作用是下压进入导向机构后的阴极板上横梁，确保所有阴极板都通过坡谷形导向槽下端的条形口，并从上部固定阴极板，防止它在剥离过程中向上窜动，同时使卡在条形口上部的活动绝缘开口条相对于阴极板上移而与电沉积金属层脱离，露出外翻式V形开口。压棍(14)的下压是通过位于举升台纵轴两侧的两个三角形摆臂(11)的相向摆压实现的。三角形摆臂的一角经销(45)绞接在支座上，另一角与压下油缸(44)绞联，第三个角与压棍的一端相绞接。三角形摆臂向上张开的转角约65°，以使阴极板能顺利地进出剥离工位。这种电沉积金属层上边缘开口的优点是由于避免了侧面自然沉积成形式开口必须进行的水平进刀预剥离，因此省去了固定阴极板位置的复杂机构，故结构比较简单，很容易实施，只要在现有阴极板上设置上述活动绝开口条就可实施；允许电解槽中电解液液面可在较大范围内波动，故可不需要装置严格控制电解槽液面的设施；另外，对薄的电沉积金属层也可露出明显的易于进刀的外翻式V形开口，因此适应性比较强。试验结果表明，对2毫米厚的电沉积锌层，电沉积层上边缘露出的外翻式V形开口的深度可达4－5毫米。
动力式剥离机构的作用是从经导向和固定，并在电沉积金属层的上边缘上露出了外翻式V形开口的阴极板上剥下电沉积金属层。它是通过阴极板随举升台上移的同时，将刀具置于电沉积金属层上边缘的外翻式V形开口处且随振动台作上下微幅振动实现的。该机构包括振动台(36)和举升台(13)两个部分。
振动台为钢板焊接而成具有箱式截面的框架结构，它支撑在四根两端粘有法兰盘(31)和(32)由橡胶筒块制做的隔振弹簧(30)上，通过下端面的法兰盘(32)与机座联接，通过上端面的法兰盘(31)与振动框架(36)相接触。振动台中设置有由楔形刀(68)、门式刀架(19)和刀座(20)组成的刀具，含夹紧框架(21)、楔形夹套(65)夹紧油缸(26)的刀具夹紧器以及安装在框架纵梁中部关于框架对称的含两台电动机(38)、两台垂直惯性激振器(42)、刚性同步轴(43)、三角胶带(40)的惯性激振器。门式刀架通过销(67)联接于振动框架上的刀座(20)上，在其横梁中部装有楔形刀(68)，刀的宽度约为阴极板宽度的1／3，处于准剥离状态时，刀的刃部应位于电沉积金属层上边缘开口处的上方约10毫米处。在振动框架(36)两端横梁纵轴的中点处开有垂直通孔，夹紧油缸(26)通过该孔，下端销在横梁下面的支座上，上端的活塞杆(25)借耳环销在夹紧框架横梁下表面的支座(29)上，由于振动框架的横梁高与夹紧油缸长度重迭了很大一部分，这就减短了夹紧框架相对于振动框架之间的垂直距离，从而有效地降低了楔形刀(68)的长度。在夹紧框架两边的纵梁上并排排列着与两边门架一一对正的楔形夹套(65)，用它来张合楔形刀(68)，夹紧油缸(26)伸长时，夹紧框架沿装在振动框架四角上的导向杆(22)上行，夹紧楔套将楔形刀合拢在沉积金属层上边缘外翻式V形开口处；夹紧油缸缩回时，夹紧框架沿上述导向杆下返，楔形刀靠门架下部被夹紧的橡胶夹块(50)的恢复力向外侧分开关贴在夹紧楔套上。采用门式刀架可降低振动台的安装高度，设备紧凑可减少体积，使剥离时刀的动作类似于刮刀，刀的门架处于拉伸状态，稳定性好，没有失稳的可能，故可按强度要求来设计，因此尺寸较小。在振动框架两横梁中点的下部的电机座(37)上安装有两台两端出轴的电动机(38)，其外侧轴头上装有三角胶带轮(39)，通过其上的三角胶带(40)与位于振动框架纵梁上的双轴垂直惯性激振器上的三角胶带轮(41)联接，其内侧轴伸端上装有尼龙柱销联轴器(49)，分别与一根刚性同步轴(43)的两端相连，双轴垂直惯性激振器(42)，主要是装在齿轮箱内的一对啮合的装有偏心的高比重的金属块例如铅块的完全相同的齿轮(53)和(57)。齿轮借键(59)固接在由轴承支撑并有端盖定位和密封的转轴(55)和(66)上，由于在每一齿轮的轴孔和齿轮之间的孔内装有高比重的金属块(54)，从而使齿轮重心偏离其转动轴线，转动时产生离心惯性力，由于两个齿轮完全相同，偏心对称，故转动时两轴水平方向的离心力总是互相抵销，只合成垂直方向周期变化的惯性力，它通过齿轮箱体与框架连接处传递到振动框架上，从而使振动框架沿装在机座四角上的导向柱(27)作上下方向的微幅振动。为消除重力对振动框架的倾翻力矩，两边的双轴垂直惯性激振器(42)安装时应严格对称，振动框架静止时处于完全水平的状态，两台电动机之间应采用刚性同步轴(43)联接，以保证起动阶段完全同步。并在其中一台电动机发生故障时仍能照常工作。振动框架的振动频率约12次／分，振幅约3毫米。为使在进刀阻力很大时仍能保持振辐的稳定，振动台的惯性质量应选较大，隔振弹簧(30)的刚度应较小，使整个系统的固有频率远低于激振频率，即系统在远共振状态下工作，使具有极好的运动稳定性。
这种动力式剥离与静力剥离相比，具有结构简单、设备紧凑，能耗低，运行阻力小，零部件使用寿命长，不易损伤阴极板等优点。振动剥离过程中，刀具向下运动时进行剥离，此时刀与阴极板的相对速度为振动位移的速度加阴极板上移速度，刀具向上运动时，剥离暂歇，刀具与阴极板的相对速度为振动位移速度减去阴极板上移速度，这种间歇式的剥离方式，可以充分利用刀的运动冲量及惯性力。在进刀过程中，插入和劈开都是动力式的，冲击式的，这样使电沉积金属层以一定的速度和加速度向外张开，即既有惯性力又有冲击力，是一种动力式的劈开；在退刀过程中，随刀的快速退回，电沉积金属层也趋向贴近阴极板，电沉积金属层的这种内外交替的张合摆动可形成同步频率的摆动，也有利于扩展裂隙，有利于剥离。在绝大多数情况下，楔形刀的刀刃前部只在进刀起始阶段起插入作用，随后主要是刀后部微微隆起的园弧形斜面起劈开电沉积金属层与阴极板的粘合面的作用。当剥离与阴极板粘合力极大的电沉积金属层时，刀的后部不起作用，只靠刀前部的刀刃部分进行切削，即自行变成“振动切削”，因此，从理论上说其剥离率应接近100％。如不开振动台只开举升台，则变成了静力进刀剥离。
举升台(13)也是钢板焊接的框架结构。它具有很大的刚性。在举升框架(13)两边各有一台举升油缸(10)，油缸下端通过销轴(33)绞接在机座(35)上，其上端的活塞杆(9)借耳环(64)和销轴(8)与举升框架(13)上的举升油缸支座(7)绞接在一起，如前所述，举升台上焊有吊梁导向柱(4)，坡谷形导向槽(15)，安置有三角形摆臂(11)和压下油缸(44)。随举升油缸(10)的伸缩，举升台可沿位于机座四角上的立柱式截面的凸平台中心孔中的导向柱(6)作上下运动。
机座(35)采用钢板焊接，具有一定的质量，用于支撑振动台和举升台，用地脚螺栓固定在混凝土地基上。在机座的四个角处有四根高起的立柱式方截面凸平台，台中开有安装举升框架导向柱(6)的中心孔，导向柱的上端盖有柱帽(5)。
根据电解精炼工艺和剥离工序现场情况，按照上述原理可以设计和制造出每次同时剥离若干块带电沉积金属层的阴极板的多片式剥离装置。
本实用新型所述的剥离装置不仅结构简单、适应性强，能耗低、使用寿命长和易于维修且生产能力大，例如一台每次同时剥离10块阴极板上的电沉积锌层的剥离装置，每小时可剥离1500多片锌，比现有装置至少高60％，同时其体积仅约10立方米，还不到现有装置的1／5。
图1为剥离装置的主视图。
图2为剥离装置的左视图。
图3为剥离装置的俯视图。
图4为带活动绝缘开口条并电沉积金属层的阴极板的主视图。
图5为图4中C－C剖视图。
图6为图4中D－D剖视图。
图7为双轴垂直惯性激振器结构图。
图8为刀具正视图。
图9为刀具左视图。
图10为处于剥离状态的阴极板和刀具正视图。
图11为图1中F－F局剖视图。
图12为吊梁正视图。
图13为图12中I－I剖视图。
图14为图12中G－G剖视图。
图中(1)吊钩(25)活塞秆(2)吊梁(26)夹紧油缸(3)耙钩(27)振动台导向柱(4)吊梁导向柱(28)销轴(5)柱帽(29)夹紧油缸支座(6)举升台导向柱(30)隔振弹簧(7)举升油缸支座(31)法兰盘(8)销轴(32)法兰盘(9)活塞杆(33)销轴(10)举升油缸(34)举升油缸支座(11)三角形摆臂(35)机座(12)支座(36)振动框架(13)举升框架(37)电机座(14)压棍(38)电动机(15)坡谷形导向槽(39)三角胶带轮(16)活动绝缘开口条(40)三角胶带(17)阴极板(41)三角胶带轮(18)电沉积金属层(42)双轴垂直惯性激振器(19)门式刀架(43)刚性同步轴(20)刀座(44)压下油缸(21)夹紧框架(45)销(22)夹紧框架导向杆(46)垫片(23)销轴(47)螺帽(24)夹紧油缸支座(48)键
(49)尼龙柱销联轴器(50)橡胶夹块(51)固定绝缘条(52)螺栓(53)啮合齿轮(54)高比重金属块(55)转轴(56)轴承(57)啮合齿轮(58)端盖(59)键(60)导向滑套(61)吊环(62)挂环(63)阴极板上横梁(64)耳环(65)楔形夹套(66)转轴(67)销(68)楔形刀下面结合附图给出的实施例，对本实用新型作进一步说明图1－3分别示出了处于准剥离状态的一次同时剥离10块阴极板上电沉积金属层的剥离装置的主视图、左视图和俯视图显而易见，根据同样的原理，按实际需要可提供一次同时剥离某一特定块数带电沉积金属层的阴极板的剥离装置。
按功能，剥离装置可分为阴极板导向机构、电沉积金属层开口机构、动力式剥离机构和机座四个部分。
机座可用20毫米的钢板焊接而成，用于支撑其他部分，安装时用地脚螺栓将其与混凝土地基固定。
下面详述一下剥离过程首先将吊车的吊钩与吊梁上端的吊环连接，行至电解槽上方，使吊梁下端的耙钩与阴极板上端挂环联接，从电解槽中一次吊出10块阴极板，经水洗除去阴极板电沉积层上的电解残液和酸后运往剥离装置上方，吊梁对正吊梁导向柱的导轨后，徐徐下落，使吊梁由上而下进入吊梁导向柱的导象空间，然后沿导轨下落使阴极板通过坡谷形导向槽下端的条形口而阴极板上的活动绝缘开口条卡在条形口上部的与其大小和形状相同的漏斗形空间中，这样不仅把阴极板导入剥离工位，而且起了一定的固定绞接定位作用。然后开动压下油缸，油缸伸长带动连于三角形摆臂上的压棍下压阴极板上横梁，确保所有阴极板都穿过坡谷形导向槽下端的条形口进入剥离机构的刀具夹空中，同时将所有活动绝缘条都卡在坡谷形导向槽下端条形口上部的漏斗形空间中，此时籍阴极板自重和／或压棍下压阴极板上横梁的力量使阴极板下行，即活动绝缘开口条相对于阴极板上行，直至其上端面与阴极板上横梁的下端面接触，从而使活动绝缘开口条与电沉积金属层分开，在电沉积层上边缘露出了外翻式V型开口，另外压棍下压阴极板上横梁，从上端固定了阴极板。此时将吊车的吊钩与吊梁吊环脱开。到此阴极板已处于待剥离状态，最后先开动惯性激振系统的电动机，使振动台振动，经数秒钟待振动的振幅定后，再开动夹紧油缸，使夹紧框架上行，此时在框架夹紧楔套作用下，刀具合拢，楔形刀内侧从两面紧帖在阴极板的两面上，从下方又固定了阴极板，这时阴极板已完全被定位，此时，刀刃的位置正好处于电沉积金属层上边缘开口处上方约10毫米时，并作上下方向的微幅振动，与此同时开动举升油缸，使举升台沿导向柱上行，这样剥离工序就开始了，振动中的刀刃借助于惯性力和运动速度沿电沉积金属层上边缘开口处切入，将电沉积金属层与阴极板顺它们之间的粘合面劈开，随着举升台的上升，劈开的深度不断增加，经若干秒钟后，电沉积金属层从整个帖合面被劈开，与阴极板脱离，至此剥离工作完成。被剥离下来的电沉积金属层可先落地由工人收集，也可在剥离装置下方设置一台链板输送机直接运出装置外垛好，以备铸锭。完成剥离工作后，关掉电动机，停止振动，夹紧油缸退回以松开刀具，然后，通过压下油缸将三角形摆臂向上转动约65°松开压棍，最后将吊车的吊钩与吊梁的吊环相连从举升台上吊起阴极母板返回到电解槽重新使用。同时进行下一批带电沉积层阴极板的剥离工作。
权利要求
1.一种从阴极板上剥离电沉积金属层特别是电沉积锌层的剥离装置，其特征是它由下列三个机构组成a.阴极板导向机构，它包括吊梁(2)，吊环(61)，挂环(62)，耙钩(3)，吊梁导向柱(4)和坡谷形导向槽(15)；b.电沉积金属层开口机构，它包括活动绝缘开口条(16)、三角形摆臂(11)、压棍(14)、压下油缸(44)和坡谷形导向槽(15)；c.动力式剥离机构，它包括振动台和举升台，前者包括楔形刀(68)门式刀架(19)和刀座(20)组成的刀具，含夹紧框架(21)、楔形夹套(65)和夹紧油缸(26)的刀具夹紧器及含电动机(38)、双轴垂直振动惯性激振器(42)、刚性同步轴(43)、三角胶带(40)的惯性激振器；举升台包括举升油缸(10)和通过销(45)绞接在举升台上的三角形摆臂(11)、压下油缸(44)和焊接在举升台上的吊梁导向柱(4)和坡谷形导向槽(15)。
2.根据权利要求
1所述的剥离装置，其特征在于两对竖立的吊梁导向柱(4)分别位于举升框架(13)上的一列坡谷形导向槽(15)两端并关于举升台的横轴和纵轴对称，横向上的一对吊梁导向柱内侧面的间距(导轨)略大于吊梁两端缩口部分的宽度，纵向上的一对吊梁导向柱内侧面的间距略大于吊梁中间宽截面部分的长度，吊梁上端有与吊车的吊钩(1)相接的吊环(61)，下端有与阴极板上端的挂环(62)相接的带限位凹槽的耙钩(3)，限位凹槽的宽度正好可放入挂环(62)，限位凹槽的长度使放入挂环(62)后，阴极板的摆角少于5°。坡谷形导向槽(15)位于耙钩(3)正下方，其底部有一条形口，条形口上端有一大小和形状均与活动绝缘开口条相同的漏斗形空间，条形口的宽度只能通过带电沉积金属层的阴极板(17)，而把活动绝缘开口条(16)卡在其上端的漏斗形空间中。
3.根据权利要求
1所述的剥离装置，其特征在于活动绝缘开口条(16)由耐酸塑料制做，呈山形，两条一组，两端用螺栓(52)固定，联接时凹口朝内形成一长方形封闭内边缘围在阴极板(17)上端未绝缘部分上，中间凸面部分贴合在阴极板上，活动绝缘开口条(16)可在阴极板两边固定绝缘条(51)的上端面和阴极板上横梁(63)的下端面之间上下滑动，活动绝缘开口条(16)中间部分的外表面下部呈楔形。
4.根据权利要求
1所述的剥离装置，其特征在于两台双轴垂直振动惯性激振器(42)对称地安装在振动框架纵轴两侧，各由一台两端出轴式电动机(38)驱动，电动机的一端通过三角胶带(40)与双轴垂直惯性激振器(42)联接，另一端通过一根刚性同步轴(43)互相联接，双轴垂直惯性激振器(42)主要是一对啮合的完全相同的带偏心高比重金属块(54)的齿轮(53)和(57)。
专利摘要
一种从阴极板上剥离电沉积金属层特别是电沉积锌层的多片式剥离装置，它由阴极板导向机构、电沉积金属层开口机构、动力式剥离机构和机座组成。其主要特征是在电沉积金属层上边缘开口和借刀具微幅振动的动力式剥离。该装置具有结构简单、体积小、适应性强、生产能力大、使用寿命长和易于维修等优点。
文档编号C25C7/00GK86207512SQ86207512
公开日1987年12月23日 申请日期1986年10月22日
发明者殷际英 申请人:北方工业大学