СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ МАССЫ АКТИВАТОРА АНОДНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК B29C43/02 B29C70/88 H01M4/04 

Изобретение относится к технике и технологии формования изделий из твердых сыпучих материалов и термопластичной связки, в частности для формования массы активатора из графитированного коксового ореха и битума вокруг центрального электрода анодных заземлителей в виде цилиндра, концентричного его оси, и может быть использовано для изготовления последних.

В практике известен способ формования массы активатора вокруг центрального электрода анодных заземлителей в виде цилиндра, концентричного электроду, в разъемной вдоль оси форме. Способ включает разогрев равномерно перемешанной смеси частиц твердого сыпучего материала и частиц термопластической связки в нерасплавленном состоянии. Разогрев осуществляют до расплавления частиц связки, затем нагретую смесь еще раз перемешивают и подают в форму, с находящимся там по оси электродом. По мере заполнения формы смесь уплотняют по оси трамбовками. Форму со смесью помещают в вертикальном положении в печь и выдерживают заданное время до спекания смеси в монолит. По окончании выдержки форму перемещают в вертикальном положении из печи в место остывания. После остывания форму раскрывают и извлекают из нее готовый анодный заземлитель. Недостатками способа являются:

- неравномерная по объему тела активатора плотность смеси;

- наличие воздушных каверн и полостей в теле активатора.

Известен способ формования массы активатора анодных заземлителей и устройство для его осуществления (патент RU №2207952; МПК: B29C 43/02, B30B 11/04 от 10.07.2003 г.), включающий перемешивание и разогрев смеси твердого сыпучего материала с термопластичной связкой, составленной из гранулированного кокса и пека, подачу смеси в горизонтальную формообразующую трубу порциями, уплотнение, формование и перемещение порции продольным вдоль оси усилием вокруг центрального электрода, размещенного в формообразующей трубе по оси, с образованием активатора в форме цилиндра концентричного оси электрода, причем величину силы, противодействующей усилию уплотнения смеси, контролируют, а по окончанию формования, активатор охлаждают.

Устройство для осуществления способа включает станину, узел перемешивания и разогрева смеси твердого сыпучего материала с термопластичной связкой, формообразующую трубу, расположенную горизонтально, холодильник, узел подачи смеси порциями в формообразующую трубу, узел уплотнения порции смеси в формообразующей трубе с размещенным по ее оси центральным электродом, систему контролирующую величину усилия уплотнения и перемещения порции смеси, муфту соединения последовательно собранных в гирлянду центральных электродов.

Недостатками известных способа и устройства являются:

- неравномерность плотности и пористости массы активатора по его длине;

- наличие газовых каверн и полостей в массе активатора;

- сложность устройства.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа формования и улучшение качества активаторов, исключающего неравномерность плотности и пористости массы активатора, наличие в ней газовых каверн и полостей; увеличение производительности процесса формования активаторов за счет сокращения времени охлаждения, сформованных активаторов; а также упрощение конструкции устройства.

Техническая задача по способу формования массы активаторов анодных заземлителей, включающему перемешивание и разогрев смеси твердого сыпучего материала с термопластичной связкой, подачу смеси порциями в формообразующую трубу, уплотнение и формование порции смеси вокруг центрального электрода, размещенного в формообразующей трубе по оси, с образованием активатора в форме цилиндра, концентричного оси электрода, и контролем величины силы противодействующей усилию уплотнения и перемещения порции смеси, охлаждение активатора, решается согласно изобретению тем, что перемешивание и разогрев смеси до 60-70ºC, составленной из графитированного коксового ореха, раздробленного на частицы размером: 3-2 мм 15% массы, 2-1,2 мм 15% масс., 1,2-0,7 мм 10% масс., 0,7-0,4 мм 10% масс., <0,4 мм 50% масс.; и термопластичной связки - битума, раздробленного на частицы размером 0,2-0,4 мм; в соотношении компонентов: 65-72% массы и 28-35% соответственно, осуществляют заранее, вне устройства, далее смесь подают порциями, величина которой достаточна для формования одного активатора, в формообразующую трубу, установленную вертикально, где ее уплотняют вибрационным воздействием на входе и выходе трубы, приводя смесь в псевдожидкое состояние, формуют в замкнутой снизу неэластичной оболочке из бумаги электропроводной кабельной ЭКУ-120 ГОСТ 10751-85, наматываемой на формообразующую трубу и являющейся ее продолжением, стягиваемой с нее вместе с формуемой смесью под осевым усилием уплотнения, обусловленным гидростатическим давлением смеси в псевдожидком состоянии, и весом сформованной части порции смеси, причем по выходу из формообразующей трубы сформованной порции смеси, работу на время останавливают, оболочку сверху обрезают и замыкают, при этом по выходе порции смеси в оболочке из зоны вибрационного воздействия и прохождения ею холодильника, активатор считается сформованным; кроме того контроль величины силы, противодействующей усилию уплотнения и перемещения порции смеси, осуществляют подержанием постоянства заданной скорости перемещения порции смеси.

Техническая задача по устройству для воплощения способа формования массы активатора анодных заземлителей, содержащему станину, узел перемешивания и разогрева смеси, формообразующую трубу, холодильник, узел подачи смеси порциями в формообразующую трубу, узел уплотнения порции смеси в формообразующей трубе, с размещенным по ее оси центральным электродом, и перемещения уплотненной порции смеси, систему контролирующую величину усилия уплотнения и перемещения порции смеси, муфту соединения последовательно соединенных в гирлянду центральных электродов, решается согласно изобретению тем, что узел перемешивания и разогрева смеси твердого сыпучего материала и термопластичной связки установлен отдельно от устройства, формообразующая труба установлена вертикально на пружинных опорах и жестко связана с узлом подачи в нее порции смеси, включающим воронку с подогревом и вибратором, воронка же сообщена с лотком, оборудованным заслонкой и подогревом, узел уплотнения порции смеси в формообразующей трубе и перемещения уплотненной порции смеси включает верхний вибратор, закрепленный на верху формообразующей трубы, и установленные, концентрично ей, ниже: средний вибратор с возможностью разъема его и горизонтального перемещения, нижний вибратор, установленный перед холодильником, причем концентрично формообразующей трубе установлен орбитальный механизм намотки на ее поверхности неэластичной оболочки из бумаги электропроводной кабельной ЭКУ-120 ГОСТ 10751-85, являющейся продолжением формообразующей трубы, кроме того система контроля усилия уплотнения и перемещения порции смеси включает две направляющие и установленные на них откидные разъемные захваты муфт на тормозных ползунах, с возможностью регулирования величины тормозящего усилия, лебедку и канат с якорем, причем лебедка наделена возможностью контролировать и регулировать скорость перемещения каната.

Сущность изобретения поясняется чертежом: Фиг.1 - Общий вид устройства.

Устройство для осуществления способа формования массы активатора анодных заземлителей включает станину 1, узел 2 перемешивания и разогрева смеси твердого сыпучего материала и термопластичной связки (установлен отдельно от устройства с целью упрощения конструкции последнего, схематично показан на фиг.1), формообразующую трубу 3 установленную вертикально на пружинных опорах 4 и жестко связанную с узлом 5 подачи в формообразующую трубу 3 порции смеси, выполненным в виде воронки 6 с подогревом 7 и вибратором 8. Воронка 6 сообщена с лотком 9, с подогревом 10 и заслонкой 11. Узел 12 уплотнения порции в формообразующей трубе 3 и перемещения уплотненной порции смеси включает верхний вибратор 13, закрепленный на верху формообразующей трубы 3 и установленные, концентрично ей, ниже: средний вибратор 14 с возможностью разъема его по образующей и горизонтального перемещения, нижний вибратор 15, размещенный вплотную перед холодильником 16. Концентрично формообразующей трубе 3 установлен орбитальный механизм 17 намотки на ее поверхности неэластичной оболочки 18 из бумаги электропроводной кабельной ЭКУ-120 ГОСТ 10751-85, изготавливаемой на основе небеленой сульфатной целлюлозы, являющейся продолжением формообразующей трубы 3. Система 19 контроля усилия уплотнения и перемещения порции смеси включает две направляющие 20 и установленные на них откидные разъемные захваты 21 быстросъемных муфт 22, соединяющие последовательно центральные электроды 23 анодных заземлителей 24. Захваты 21 закреплены на тормозных ползунах 25 с возможностью регулирования величины тормозящего усилия. Также система 19 включает лебедку 26 с канатом 27, который оснащен якорем 28, ввернутым в муфту 22. Лебедка 26 наделена возможностью контролировать и регулировать скорость перемещения каната 27, перекинутого через отводной блок 29.

Способ формования массы активатора анодных заземлителей осуществляют устройством следующим образом: в узле 2 тщательно перемешивают и разогревают до 60-70°C смесь из графитированного коксового ореха, раздробленного на частицы размером: от 0,4 до 3 мм, и термопластичного связующего - битума, раздробленного на частицы размером от 0,2 до 0,4 мм, в соотношении компонентов: 65-72% массы и 28-35%, соответственно. При температуре 60-70°C битум расплавляют до жидкого состояния. Смесь порцией, величина которой равна норме потребной для формирования одного активатора 30, подают в лоток 9 через воронку 6 узла 5, причем подогрев 10 лотка 9 и подогрев 7 и вибратор 8 воронки 6, придают смеси текучесть, необходимую для беспрепятственной подачи порции в формообразующую трубу 3 и поддерживают температуру смеси в пределах 60-70°C. Смесь заполняет свободное пространство формообразующей трубы 3 с установленным в ней по оси центральным электродом 23, ориентацию которого по оси задают направлением формообразующей трубы 3 и захватом 21 системы 19. Верхний вибратор 13 приводит смесь в псевдожидкое состояние. Смесь вытекает и заполняет оболочку 18, диаметр которой определяется внешним диаметром формообразующей трубы 3 и равен диаметру формуемого активатора 30. Псевдожидкое состояние смеси аналогично псевдожидкому состоянию бетонной смеси при ее уплотнении в форме. Вертикальное положение формообразующей трубы 3, узла 5 и псевдожидкое состояние смеси обеспечивают удаление излишних воздуха и выделившихся газов из смеси, что гарантирует отсутствие в массе активатора 30 каверн и пустот, а также заданную пористость его смеси. Гидростатическое давление псевдожидкой смеси уплотняет ее, формует активатор 30, создает продольное усилие вдоль оси для перемещения формуемого активатора 30. Вибраторами средним 14 и нижним 15 поддерживают псевдожидкое состояние смеси, уплотняют ее, распором стенок оболочки 18 о сопрягаемую внутреннюю поверхность вибраторов 14, 15, обусловленным гидростатическим давлением, создают усилие уплотнения массы, и силу трения о вибраторы 14, 15. Формуемый активатор 30 при перемещении стягивает с формообразующей трубы 3 постоянно возобновляемую орбитальным механизмом 17 неэластичную оболочку 18 и при прохождении зоны вибрационного воздействия вибраторов 14, 15 окончательно формует активатор 30 из порции смеси. При достижении муфты 21 створа вибратора 14, т.е. окончании порции смеси, работу останавливают, подача порции смеси прекращают заслонкой 11, вибратор 14 размыкают и отводят в сторону по горизонтали. Оболочку 18 перевязывают в двух местах по сторонам муфты 22, для чего, подрабатывая механизмом 17, создают слабину оболочки 18, необходимую для перевязки ее по центральному электроду 23, и разрезают по этому месту оболочку 18. Далее по возобновлении работы сформованный активатор 30 в замкнутой оболочке 18 подают в холодильник 16, где охлаждают до отвердения поверхностный слой массы активатора 30, что вполне достаточно для сохранения формы активатора 30 в оболочке 18 при окончательном охлаждении, но находящегося в вертикальном положении. Этот ограниченный по глубине и по времени процесс охлаждения одновременный с процессом формования, значительно упрощает работу и увеличивает производительность устройства.

Анодный заземлитель 24 поставляется к применению с активатором 30 в оболочке 18, обладающей электропроводностью, что не влияет на электрические свойства анодного заземлителя 24, к тому же целлюлоза служащая для изготовления бумаги электропроводной кабельной ЭКУ-120 ГОСТ 10751-85 со временем распадается в скважине. Плотность, пористость и степень наличия каверн и полостей в массе активатора 30 зависит не только от частоты колебаний вибрационного воздействия, но и от времени нахождения порции смеси формуемого активатора 30 в зоне уплотнения, т.е. зоны вибрационного воздействия, что определяется скоростью перемещения порции смеси. На скорость перемещения влияет баланс сил: с одной стороны вес гирлянды 31 центральных электродов 23, продольное гидростатическое усилие для перемещения по оси формуемого активатора 30, усилие лебедки 26 и с противоположной сила трения оболочки 18 о вибраторы 14, 15 и холодильник 16 и тормозящее усилие тормозного ползуна 25, которое превышает по величине все силы, кроме усилия лебедки 26. Усилием лебедки 26 устанавливают необходимый баланс сил, определяющий скорость перемещения порции смеси, т.е. время нахождения ее в зоне вибрационного воздействия вибраторов 14, 15 и, в конечном смысле, качество массы активатора 30. Скорость перемещения контролируют лебедкой 26. При присоединении очередного 32 центрального электрода 23 к гирлянде 31 центральных электродов 23 быстросъемной муфтой 22, ее закрепляют в захвате 21 и раскрепляют по окончании формования активатора 30, захват 21 откидывают и поднимают вверх вместе с тормозным ползуном 25 по одной из направляющих 20 для закрепления очередной муфты 22. В нижнюю муфту 22 нижнего в гирлянде 31 центральных электродов 23 закрепляют якорь 28 каната 27 и снимают при отправке готового анодного заземлителя 24 на окончательное охлаждение.

Изобретение относится к технологии формования изделий из твердых сыпучих материалов и термопластичной связки. Способ включает подачу массы активатора порциями, величина которой достаточна для формования отдельного активатора. Уплотнение и формование порции массы вокруг центрального электрода в виде цилиндра вибрационным воздействием в неэластичной электропроводной оболочке. Уплотнение и формование производят вначале в вертикальной формообразующей трубе и затем в продолжении ее в оболочке постоянно образуемой намоткой электропроводной бумаги на формообразующую трубу и стягиваемой с нее перемещением сформованного цилиндра активатора. Сформованный активатор в оболочке охлаждают до затвердения только поверхностного слоя массы, затем анодный заземлитель выдерживают в вертикальном положении до полного затвердения активатора, вне устройства. Устройство для осуществления способа включает узел смешения и разогрева массы активатора, узел подачи ее в формообразующую трубу порцией, узел уплотнения и формования массы, орбитальный механизм намотки оболочки, холодильник, систему контроля и поддержания постоянства скорости перемещения формуемого активатора. Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению, заключается в увеличении эффективности и производительности процесса формования массы активатора, повышении качества активатора, упрощении конструкции устройства и уменьшении трудоемкости процесса формования. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ формования массы активаторов анодных заземлителей, включающий перемешивание и разогрев смеси твердого сыпучего материала с термопластичной связкой, подачу смеси порциями в формообразующую трубу, уплотнение и формование порции смеси вокруг центрального электрода, размещенного в формообразующей трубе по оси, с образованием активатора в форме цилиндра, концентричного оси электрода, и контролем величины силы противодействующей усилию уплотнения и перемещения порции смеси, охлаждение активатора, отличающийся тем, что перемешивание и разогрев смеси до 60-70°C, составленной из графитированного коксового ореха, раздробленного на частицы размером: 3-2 мм 15 масс.%, 2-1,2 мм 15 масс.%, 1,2-0,7 мм 10 масс.%, 0,7-0,4 мм 10 масс.%, <0,4 мм 50 масс.%, и термопластичной связки - битума, раздробленного на частицы размером 0,2-0,4 мм в соотношении компонентов: 65-72 масс.% и 28-35% соответственно, осуществляют заранее, далее смесь подают порциями, величина которой достаточна для формования одного активатора, в формообразующую трубу, установленную вертикально, где ее уплотняют вибрационным воздействием на входе и выходе трубы, приводя смесь в псевдожидкое состояние, формуют в замкнутой снизу неэластичной оболочке из бумаги электропроводной кабельной ЭКУ-120, наматываемой на формообразующую трубу и являющейся ее продолжением, стягиваемой с нее вместе с формуемой смесью под осевым усилием уплотнения, обусловленным гидростатическим давлением смеси в псевдожидком состоянии, и весом сформованной части порции смеси, причем по выходу из формообразующей трубы сформованной порции смеси работу на время останавливают, оболочку сверху обрезают и замыкают, при этом по выходе порции смеси в оболочке из зоны вибрационного воздействия и прохождения ею холодильника активатор считается сформованным; кроме того, контроль величины силы, противодействующей усилию уплотнения и перемещения порции смеси, осуществляют поддержанием постоянства заданной скорости перемещения порции смеси.

2. Устройство для осуществления способа формования массы активатора анодных заземлителей, содержащее станину, узел перемешивания и разогрева смеси, формообразующую трубу, холодильник, узел подачи смеси порциями в формообразующую трубу, узел уплотнения порции смеси в формообразующей трубе с размещенным по ее оси центральным электродом и перемещения уплотненной порции смеси, систему, контролирующую величину усилия уплотнения и перемещения порции смеси, муфту соединения последовательно соединенных в гирлянду центральных электродов, отличающееся тем, что узел перемешивания и разогрева смеси твердого сыпучего материала и термопластичной связки установлен отдельно от устройства, формообразующая труба установлена вертикально на пружинных опорах и жестко связана с узлом подачи в нее порции смеси, включающим воронку с подогревом и вибратором, воронка же сообщена с лотком, оборудованным заслонкой и подогревом, узел уплотнения порции смеси в формообразующей трубе и перемещения уплотненной порции смеси включает верхний вибратор, закрепленный на верху формообразующей трубы, и установленные, концентрично ей, ниже: средний вибратор с возможностью разъема его и горизонтального перемещения, нижний вибратор, установленный перед холодильником, причем концентрично формообразующей трубе установлен орбитальный механизм намотки на ее поверхности неэластичной оболочки из бумаги электропроводной кабельной ЭКУ-120, являющейся продолжением формообразующей трубы, кроме того, система контроля усилия уплотнения и перемещения порции смеси включает две направляющие и установленные на них откидные разъемные захваты муфт на тормозных ползунах, с возможностью регулирования величины тормозящего усилия, лебедку и канат с якорем, причем лебедка наделена возможностью контролировать и регулировать скорость перемещения каната.