УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОРЕЗКИ ПЕРИФЕРИИ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2004 года по МПК C25C3/10 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к обслуживанию самообжигающихся анодов, применяемых в электролизерах для производства алюминия.

При работе алюминиевого электролизера с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом в верхней части анодного кожуха происходит налипание анодной массы, в результате которого по всему периметру анода формируется углеродистый козырек, препятствующий попаданию анодной массы в область, находящуюся под ним, и приводящий к разрыхлению коксопекового слоя во время перемещения кожуха, т.е. к ухудшению качества анода, увеличению расхода сырья и снижению экономических и эргономических показателей.

На некоторых предприятиях прорезку периферии анода с целью разрушения козырька запекшейся массы в верхней части анодного кожуха все еще производят с помощью лома и отбойного молотка, а также с использованием металлической пластины, прикрепленной к штанге штыревого крана.

Основными недостатками первого способа являются тяжелый физический труд и опасные условия работы.

К недостаткам применения штыревого крана относятся невозможность прорезки анода в торце кожуха под анодной рамой, значительная энергоемкость процесса из-за большого веса крана, отвлечение штыревого крана от выполнения им основных технологических операций.

Известно близкое по технической сущности устройство для прорезки периферии самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, содержащее самоходную тележку, выполненный в виде ножа рабочий орган, закрепленный с помощью рычага на стреле, которая установлена на платформе и выполнена с возможностью шарнирного подъема, опускания и выдвижения перпендикулярно ходу тележки. При этом рабочий орган имеет механизм разворота вокруг своей оси, а платформа - возможность перемещения по оси, параллельной ходу устройства [RU 2167959, C 25 C 3/10, 2001].

К основным недостаткам данного устройства относятся низкое качество прорезки боковой поверхности анода, повышенные значения усилия резания и действующих на нож рабочих нагрузок, обусловленные поворотно-поступательным характером движения ножа в плоскости, перпендикулярной боковой поверхности кожуха, и раскачиванием машины. Невозможность прорезки периферии анода в торце анодного кожуха из-за невозможности установки ножа под острым углом к торцевой поверхности анодного кожуха, недостаточного выдвижения стрелы и ограниченного рабочего хода ножа по причине использования плоскоподвижной горизонтальной стрелы. Применение плоскоподвижной стрелы обуславливает также уменьшение величины рабочего хода ножа по мере увеличения угла его наклона относительно вертикали.

Задачей изобретения является создание машины, позволяющей качественно прорезать периферию анода, в том числе в торцах анодного кожуха под анодной рамой и под контрфорсами, а также уплотнять анодную массу в верхней части анода.

Поставленная задача решается путем обеспечения возвратно-поступательного движения ножа с возможностью виброударного воздействия на обрабатываемую среду; независимости рабочего хода ножа от угла его наклона относительно вертикали и величины рабочего пространства исполнительного механизма; возможности требуемой ориентации ножа в стесненных условиях рабочей зоны, а также фиксации рамы самоходной тележки относительно балки ведомой оси.

Искомые технические результаты достигаются предлагаемым устройством для прорезки периферии самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом. Оно содержит самоходную тележку с манипулятором. Манипулятор состоит из выдвижной и горизонтальной стрел, рычага и закрепленного на рычаге исполнительного механизма с рабочим инструментом в виде вертикально расположенного ножа, и выполнен с возможностью обеспечения подъема, опускания, выдвижения и наклона исполнительного механизма в плоскости поворота выдвижной стрелы, перпендикулярной ходу тележки. Горизонтальная стрела выполнена из входной, промежуточной и выходной секций, соединенных между собой вертикально и продольно расположенными шарнирами соответственно, с возможностью поворота выходной секции в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, перпендикулярных плоскости поворота выдвижной стрелы. Исполнительный механизм выполнен в виде рамы с направляющими и опорой в нижней ее части, установленной на раме подвижной каретки, с закрепленным на ней гидромолотом с рабочим инструментом, пропущенным через направляющее отверстие опоры. Каретка выполнена с возможностью перемещения вдоль рамы исполнительного механизма посредством гидромотора и цепной передачи. Исполнительный механизм выполнен с возможностью поворота вокруг оси, параллельной направляющим рамы за счет того, что рама исполнительного механизма и рычаг соединены между собой приводным шарниром, ось которого расположена параллельно направляющим рамы. В нижней части ножа выполнено отверстие для крепления сменных насадок. Самоходная тележка имеет жесткую подвеску, снабженную механизмом фиксации балки ведомой оси относительно рамы тележки. Механизм фиксации выполнен в виде выдвижных, посредством гидроцилиндров, упоров, обеспечивающих блокировку качательного движения балки ведомой оси относительно продольного шарнира ее крепления к раме тележки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен общий вид устройства для прорезки периферии анода;

на фиг.2 изображен общий вид манипулятора;

на фиг.3 изображена направляющая опора ножа;

на фиг.4 изображен общий вид механизма фиксации балки ведомой оси.

Заявляемое устройство содержит самоходную тележку 1 с гидроприводом, на которой установлен манипулятор, состоящий из выдвижной стрелы 2, горизонтальной стрелы 3, которая выполнена сочлененной посредством вертикально и продольно расположенных шарниров А и В из входной 4, промежуточной 5 и выходной 6 секций, рычага 7 и исполнительного механизма 8, который состоит из направляющей рамы 9, установленной на ней каретки 10, закрепленного на каретке гидромолота 11, рабочим инструментом которого является нож 12, пропущенный через прямоугольное отверстие 13 в направляющей опоре 14, присоединенной к нижней части рамы 9. Возвратно-поступательное движение каретки 10 осуществляется гидромоторм 15 посредством цепной передачи 16. Шарнирный поворот выдвижной стрелы 2 относительно тележки 1 в плоскости, перпендикулярной ходу тележки, производится гидроцилиндром 17, а секции 4 относительно стрелы 2 - гидроцилиндром 18. Поворот промежуточной секции 5 относительно входной 4, в горизонтальной плоскости стрелы 3, осуществляется гидроцилиндром 19, а поворот выходной секции 6 относительно промежуточной 5, в поперечной плоскости их сечения, производится гидроцилиндром 20. Гидроцилиндром 21 обеспечивается продольный наклон рычага 7 относительно выходной секции 6. Поворот исполнительного механизма 8 относительно закрепленного на рычаге 7 шарнира С, ось которого параллельна направляющим 22 рамы 9, выполняется поворотным гидромотором 23. Самоходная тележка 1 снабжена выдвижными упорами 25. Упоры 25 выдвигают с помощью гидроцилиндров 24 для фиксации балки 26 ведомой оси относительно продольно расположенного шарнира 27, с помощью которого балка 26 крепится к раме 28 самоходной тележки 1.

Устройство работает следующим образом.

Для выполнения технологических операций самоходную тележку 1 устанавливают параллельно продольной стороне электролизера. Гидроцилиндрами 24 осуществляют выдвижение упоров 25, происходит фиксация рамы 28 самоходной тележки 1 относительно балки 26 ведомой оси вдоль продольной оси машины 1. Исполнительный механизм 8, находящийся в транспортном положении, переводят в рабочую зону манипуляциями в следующей последовательности. Гидроцилиндрами 17 и 18 производят шарнирный подъем и выдвижение горизонтальной стрелы 3, гидроцилиндром 19 осуществляют разворот промежуточной секции 5 и соответственно перемещение исполнительного механизма 8 в рабочую зону. Поворачивают нож 12 гидроцилиндром 21 и поворотным гидромотором 23 таким образом, что нижняя заостренная часть ножа 12 устанавливается вдоль борта внутри анодного кожуха с углом к вертикали до 6°, с наклоном к аноду. Гидромотором 15 посредством цепной передачи 16 перемещают вниз каретку 10 с гидромолотом 11, создавая давление на нож 12, который прорезает периферию анода до конуса его спекания, а затем устраняет на анодном кожухе шероховатости и задиры. Реверсивным включением гидромотора 15 нож 12 перемещают вверх и цикл прорезки периферии анода повторяется. При повышенном усилии резания включают гидромолот 11. За счет передаваемой от гидромолота 11 энергии ударов нож 12 обеспечивает прорубание особо прочных мест периферии анода.

Осуществляя наклон ножа 12 с помощью гидроцилиндра 20 в плоскости резания, производят прорезку боковой поверхности анода под контрфорсами. Перед прорезкой анода в углах и торцах анодного кожуха исполнительный механизм 8 с ножом 12 гидромотором 23 поворачивают на нужный угол относительно вертикально расположенного на рычаге 7 шарнира С. При этом, для прорезки торцевой поверхности анода гидроцилиндром 20 поворота выходной секции 6 горизонтальной стрелы 3 устанавливают нож 12 под острым углом к поверхности кожуха анода. Манипулируя гидроцилиндром 21 поворота рычага 7, выполняют обработку всей поверхности в торцах анодного кожуха, в том числе под рамой анода. Закрепив в нижней части ножа 12, где имеется отверстие, сменную насадку, разравнивают и уплотняют анодную массу в верхней части анода. Расположенная в нижней части рамы 9 направляющая опора 14 с отверстием 13 способствует более устойчивому поступательному перемещению ножа 12 при выполнении операции по прорезке поверхности анода.

Положительные результаты предложенных технических решений:

1. Конструкция исполнительного механизма по сравнению с прототипом обеспечивает более качественную прорезку периферии анода, позволяет уменьшить значения усилия резания и действующих на исполнительный механизм нагрузок благодаря поступательному характеру движения ножа и установленной в нижней части рамы направляющей опоре, исключает зависимость рабочего хода ножа от угла его наклона относительно вертикали.

2. Шарнирно-сочлененное исполнение горизонтальной стрелы позволяет увеличить рабочее пространство и подвижность исполнительного механизма, дает возможность прорезки анода по всей периферии анодного кожуха, включая его торцовые поверхности, которые расположены под рамой анода, а также поверхности анода, находящиеся под контрфорсами.

3. Применение механизма фиксации балки ведомой оси предупреждает обусловленное действием рабочих нагрузок раскачивание машины, что способствует улучшению условий труда и повышению качества выполнения технологических операций.

Представленные положительные результаты подтверждены проведенными в корпусах электролиза ОАО "КрАЗ" производственными испытаниями выполненной согласно формуле изобретения машины по прорезке периферии анода.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к обслуживанию самообжигающихся анодов с верхним токоподводом электролизеров для производства алюминия. Техническим результатом изобретения является повышение качества прорезки периферии анода, в том числе в торцах анодного кожуха под анодной рамой и под контрфорсами, а также уплотнение анодной массы в верхней части анода. Устройство содержит самоходную тележку и установленный на тележке манипулятор, состоящий из выдвижной и горизонтальной стрел, рычага и закрепленного на рычаге исполнительного механизма с рабочим инструментом в виде вертикально расположенного ножа, выполненный с возможностью обеспечения подъема, опускания, выдвижения и наклона исполнительного механизма в плоскости поворота выдвижной стрелы, перпендикулярной ходу тележки. Горизонтальная стрела выполнена из входной, промежуточной и выходной секций с возможностью поворота выходной секции в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, перпендикулярных плоскости поворота выдвижной стрелы. Исполнительный механизм выполнен в виде рамы с направляющими и опорой в нижней ее части, установленной на раме подвижной каретки с закрепленным на ней гидромолотом с рабочим инструментом, пропущенным через направляющее отверстие опоры, и с возможностью поворота вокруг оси, параллельной направляющим рамы. Самоходная тележка имеет жесткую подвеску с механизмом фиксации балки ведомой оси. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для прорезки периферии самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, содержащее самоходную тележку и установленный на тележке манипулятор, состоящий из выдвижной и горизонтальной стрел, рычага и закрепленного на рычаге исполнительного механизма с рабочим инструментом в виде вертикально расположенного ножа, выполненный с возможностью обеспечения подъема, опускания, выдвижения и наклона исполнительного механизма в плоскости поворота выдвижной стрелы, перпендикулярной ходу тележки, отличающееся тем, что горизонтальная стрела выполнена из входной, промежуточной и выходной секций с возможностью поворота выходной секции в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, перпендикулярных плоскости поворота выдвижной стрелы, исполнительный механизм выполнен в виде рамы с направляющими и опорой в нижней ее части, установленной на раме подвижной каретки с закрепленным на ней гидромолотом с рабочим инструментом, пропущенным через направляющее отверстие опоры, и с возможностью поворота вокруг оси, параллельной направляющим рамы, а самоходная тележка имеет жесткую подвеску с механизмом фиксации балки ведомой оси.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что секции горизонтальной стрелы манипулятора соединены между собой шарнирами.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каретка выполнена с возможностью перемещения вдоль рамы исполнительного механизма посредством гидромотора и цепной передачи.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рама исполнительного механизма и рычаг соединены между собой приводным шарниром, ось которого параллельна направляющим рамы.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нижней части ножа выполнено отверстие для крепления сменных насадок.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм фиксации балки ведомой оси самоходной тележки выполнен в виде выдвижных посредством гидроцилиндров упоров.