УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ГОРЯЧЕГО ШЛАКА ЦВЕТНОГО МЕТАЛЛА Российский патент 2023 года по МПК C22B7/04 

Область техники

Изобретение относится к области извлечения цветных металлов из шлака, а именно к области рециклинга цветных металлов, преимущественно алюминия, его сплавов, магния, цинка из горячего шлака, снимаемого из плавильных печей, миксеров и других тепловых агрегатов.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство для сжатия горячего шлака цветного металла (патент на изобретение RU №2494157, С22В 7/04, опубл. 27.09.2013 г.), содержащее размещенные в корпусе с открывающейся дверью, опускаемую гидроприводом головку для сжимания шлака с оребрением, охлаждаемую за счет нагнетания воздуха в ее внутреннюю полость и выводом горячего воздуха в цех, шлаковницу, с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями в донной части, и установленную под шлаковницей изложницу, для сбора отжатого из шлака цветного металла. В качестве гидропривода головки используется гидроцилиндр. Дверь корпуса распашного типа, открывается на шарнирах в сторону. Дополнительное охлаждение за счет создания вакуума в шлаковнице. Вакуум создается вакуумным насосом, находящимся внутри корпуса.

Недостатком известного устройства является сложность и недостаточная надежность конструкции из-за применения сложной системы уплотнений и дополнительного насоса, датчиков и других компонентов системы управления, примененных в устройстве для создания вакуума. Кроме того, насос, создающий вакуум, находится внутри корпуса, что снижает ресурс его работы. Охлаждение головки потоком воздуха не имеет распределителей потока, что может приводить к неравномерному охлаждению поверхности головки, что может вызвать появление трещин и преждевременный выход головки из строя. Кроме того, процесс охлаждения металла в шлаковнице происходит медленно, поскольку при охлаждении внутрь корпуса нет приточного воздуха из цеха. Выделяемые газы, дым и продукты сгорания при охлаждении остаются внутри корпуса, и после открывания дверей выбрасываются неочищенными в цех. Отсутствие очистки воздуха при охлаждении приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является устройство для сжатия горячего шлака цветного металла (патент на изобретение RU №2547387, С22В 7/04, опубл. 10.04.2015 г.), содержащее размещенные в корпусе с открывающейся дверью, опускаемую гидроприводом головку для сжимания шлака с оребрением, охлаждаемую за счет нагнетания воздуха в ее внутреннюю полость и выводом горячего воздуха в цех, шлаковницу, с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями в донной части, и установленную под шлаковницей изложницу, для сбора отжатого из шлака цветного металла. В качестве гидропривода головки используется гидроцилиндр. Дверь корпуса распашного типа, открывается на шарнирах в сторону. Дополнительное охлаждение за счет создания вакуума в корпусе.

Недостатком известного устройства является сложность и недостаточная надежность конструкции из-за применения сложной системы уплотнений, дополнительных насоса, датчиков и других компонентов системы управления, примененных в устройстве для создания вакуума. Охлаждение головки потоком воздуха не имеет распределителей потока, что может приводить к неравномерному охлаждению поверхности головки, что может вызвать появление трещин и преждевременной выход головки из строя. Кроме того, процесс охлаждения металла в шлаковнице происходит медленно, поскольку при охлаждении внутрь корпуса нет приточного воздуха из цеха. Выделяемые газы, дым и продукты сгорания остаются при охлаждении внутри герметичного корпуса, и после открывания дверей выбрасываются неочищенными в цех. Отсутствие очистки воздуха при охлаждении приводит к загрязнению окружающей среды. Раскрытие изобретения

Техническим результатом является увеличение надежности за счет упрощения конструкции устройства и улучшение экологической ситуации за счет снижения выбросов неочищенного воздуха в цех.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для сжатия горячего шлака цветного металла, содержащем размещенные в корпусе с дверью головку (8) с ребрами (9) для сжимания шлака, выполненную с возможностью опускания гидроприводом, и внутренней полостью, выполненную с возможностью охлаждения за счет нагнетания воздуха и выводом горячего воздуха в цех, шлаковницу (6) со сквозными отверстиями (7) в донной части, и установленную под шлаковницей (6) изложницу (5), выполненную с возможностью сбора отжатого из шлака цветного металла, новым является то, что внутренняя полость (16) головки (8) выполнена с возможностью охлаждения рассеивателем (14) воздушного потока, закрепленным на внутренней поверхности крышки (11) головки (8), а шлаковница (6) выполнена с возможностью охлаждения посредством обдувки ее воздушным потоком вентилятора (19) аспирационной системы (18), установленного вне корпуса (1) и выполненного с возможностью забора воздуха через зазор h, образующийся между корпусом (1) и нижней стороной двери (2).

Изобретение дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению технического результата.

Рассеиватель (14) воздушного потока выполнен в виде закрепленной, например, сваркой к внутренней поверхности крышки (11) головки (8) трубы с отверстиями вдоль оси, с разных сторон, направленных параллельно нижней плоскости крышки (11) головки (8).

Дверь (2) корпуса (1) выполнена с возможностью открывания вверх посредством гидропривода, выполненного в виде двух гидроцилиндров (3).

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан общий вид устройства, вид 3/4 спереди.

На фиг. 2 показан общий вид устройства, вид спереди с дверью в поднятом (открытом) положении и головкой в поднятом положении.

На фиг. 3 показан увеличенный фрагмент головки, вид с ломаным разрезом.

На фиг. 4 показан вид по стрелке А на фиг. 3 крышки головки пресса с рассеивателем.

Перечень конструктивных элементов:

1 - корпус;

2 - дверь;

3 - гидроцилиндр открывания двери;

4 - направляющая;

5 - изложница;

6 - шлаковница;

7 - сквозные отверстия шлаковницы;

8 - головка;

9 - ребро головки;

10 - гидроцилиндр сжатия шлака;

11 - крышка головки;

12 - патрубок входа воздуха;

13 - патрубок выхода воздуха;

14 - рассеиватель;

15 - отверстие в рассеивателе;

16 - внутренняя полость головки;

17 - воздуходувка;

18 - аспирационная система;

19 - вентилятор;

Б - направление движения воздуха в полость головки;

В - направление движения воздуха из полости головки;

Г - направление движение чистого воздуха из цеха в корпус;

Д - направление движения грязного воздуха в аспирационную систему;

Е - направление движения чистого воздуха из аспирационной системы в цех;

h - зазор между корпусом и дверью.

Осуществление изобретения

Устройство состоит из корпуса (1) с дверью (2), которая поднимается и опускается двумя гидроцилиндрами (3) по направляющим (4). В корпусе (1), например, вилочным погрузчиком, устанавливается изложница (5) с установленной сверху на ней шлаковницей (6), наполненная шлаком. Шлаковница (6) имеет в донной части несколько сквозных отверстий (7) для дренажа отжатого из шлака металла в изложницу (5). Над шлаковницей (6) подвешена головка (8) с ребрами (9), закрепленная штоками гидроцилиндров (10). Головка (8) предназначена для сжимания (прессования) горячего шлака в шлаковнице (6), при опускании ее в нижнее положение в шлаковницу (6) гидроцилиндрами (10).

На головке (8) сверху герметично закреплена крышка (11) с патрубками входа (12) и выхода (13) воздуха. На внутренней поверхности крышки (11), например, сваркой закреплен рассеиватель (14), выполненный в виде трубы, например, прямоугольной, имеющий по всем сторонам вдоль оси отверстия (15), направленные параллельно нижней плоскости крышки (11) головки (8), для равномерного распределения воздуха по внутренней полости головки (16). За счет равномерного распределения воздуха по внутренней полости головки (16) снижается концентрация напряжений и продлевается срок службы головки (8). Воздух из цеха нагнетается по патрубку входа воздуха (12) воздуходувкой (17) и выходит наружу через патрубок выхода воздуха (13), охладив головку (8), при этом не смешиваясь с вредной газовоздушной смесью, выделяемой шлаком.

В корпус (1) для охлаждения шлаковницы (6) из цеха вентилятором (19) через зазор h по стрелке Г засасывается воздух, который отводит тепло от шлаковницы (6), при этом загрязняется газовоздушной смесью от шлака. Отработавший загрязненный воздух поступает в аспирационную систему (18) по стрелке Д и после очистки выбрасывается в цех по стрелке Е вентилятором (19), что положительно сказывается на экологической обстановке в цехе.

Устройство работает следующим образом

Процесс отжима шлака происходит по команде оператора. Изначально устройство находится в исходном состоянии (фиг. 2): дверь (2) и головка (8) подняты вверх. Внутрь корпуса (1), например, вилочным погрузчиком помещается изложница (5) с установленной на ней шлаковницей (6), заполненной горячим шлаком, например, из алюминиевого миксера. Оператор, включая гидроцилиндры (3), опускает дверь (2) по направляющим (4) в нижнее закрытое положение, в котором между дверью (2) и корпусом (1) остается незакрытым зазор h.

Далее включается автоматический режим отжима шлака.

Гидроцилиндрами (10) головка (8) опускается до соприкосновения ребрами (9) со шлаком в шлаковнице (6). Далее, опускаясь гидроцилиндрами (10) ниже, головка (8) сжимает (прессует) горячий шлак в шлаковнице (6), при этом из шлака выжимается металл, который через сквозные отверстия шлаковницы (7) стекает в изложницу (5). Ребра головки (9) увеличивают давление на шлак и повышают выход металла.

Одновременно с опусканием вниз головки (8) запускается воздуходувка (17), из которой по направлению стрелки Б (на фиг. 1) нагнетает воздух из цеха по патрубку входа воздуха (12) в рассеиватель (14), из которого воздух выходит в разные стороны через отверстия в рассеивателе (15) во внутреннюю полость головки (16) по направлению стрелок Б (на фиг. 3 и 4), равномерно охлаждая внутреннюю полость головки (16) воздухом из цеха через рассеиватель (14), снижая концентрацию напряжения и продлевая срок службы головки (8). Использованный воздух из внутренней полости головки (16) выходит в цех из патрубка (13), закрепленного на крышке головки (11) по направлению стрелки В, не смешиваясь с загрязненным воздухом из корпуса (1).

Одновременно с опусканием вниз головки (8) запускается вентилятор (19) аспирационной системы (18), засасывая воздух через зазор h по стрелке Г из цеха в корпус (1), при этом воздух загрязняется газовоздушной смесью от шлака и отводит тепло, охлаждая шлаковницу (6). Отработавший загрязненный воздух поступает в аспирационную систему (18) по стрелке Д и после очистки выбрасывается в цех по стрелке Е вентилятором (19), что положительно сказывается на экологической обстановке в цехе.

По завершении процесса прессования, гидроцилиндрами (10) головка (8) поднимается в верхнее положение, дверь (2) по направляющим (4) гидроцилиндрами (3) поднимается вверх в исходное положение, отключаются воздуходувка (17) и вентилятор (19). Изложница с металлом и шлаковницей, например, вилочным погрузчиком извлекаются из корпуса (1).

Положительные результаты предложенного технического решения.

Конструкция устройства:

- за счет исключения системы вакуумирования позволяет упростить конструкцию, не требует вакуумной насосной станции, системы сложных уплотнений;

- за счет применения рассеивателя воздуха позволяет равномерно охлаждать поверхность головки и исключить образование местных концентраторов напряжения и повысить надежность устройства в целом;

- за счет направления загрязненного воздуха из корпуса в аспирационную систему позволяет выбрасывать в цех очищенный от вредных примесей воздух, что улучшает экологическую обстановку в цехе.

Простота конструкции и отсутствие сложных систем вакуумирования и уплотнений позволяет изготавливать устройство без значительных затрат и обеспечивать экологические чистые выбросы в атмосферу цеха, а также организовать серийное производство.

Положительные результаты, работоспособность, простота и надежность конструкции подтверждены проведенными в литейном цехе производственными испытаниями, выполненным согласно формуле изобретения опытно-промышленным образцом установки.

Техническое решение промышленно применимо, поскольку разработан комплект конструкторской документации, испытаны основные технические решения, устройство предполагается к серийному производству.

Изобретение относится к извлечению цветных металлов из шлака, а именно к рециклингу алюминия, его сплавов, магния, цинка из горячего шлака, снимаемого из плавильных печей, миксеров и других тепловых агрегатов. Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла содержит размещенные в корпусе с дверью головку с ребрами для сжимания шлака, выполненную с возможностью опускания гидроприводом, и внутренней полостью, выполненной с возможностью охлаждения за счет нагнетания воздуха и выводом горячего воздуха в цех, шлаковницу со сквозными отверстиями в донной части и установленную под шлаковницей изложницу, выполненную с возможностью сбора отжатого из шлака цветного металла. Внутренняя полость головки выполнена с возможностью охлаждения рассеивателем воздушного потока, закрепленным на внутренней поверхности крышки головки, а шлаковница выполнена с возможностью охлаждения посредством обдувки ее воздушным потоком вентилятора аспирационной системы, установленного вне корпуса и выполненного с возможностью забора воздуха через зазор h, образующийся между корпусом и нижней стороной двери. Устройство обеспечивает увеличение надежности за счет упрощения конструкции устройства и улучшение экологической ситуации за счет снижения выбросов неочищенного воздуха в цех. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла, содержащее размещенные в корпусе с дверью головку (8) с ребрами (9) для сжимания шлака, выполненную с возможностью опускания гидроприводом, и внутренней полостью, выполненной с возможностью охлаждения за счет нагнетания воздуха и выводом горячего воздуха в цех, шлаковницу (6) со сквозными отверстиями (7) в донной части и установленную под шлаковницей (6) изложницу (5), выполненную с возможностью сбора отжатого из шлака цветного металла, отличающееся тем, что внутренняя полость (16) головки (8) выполнена с возможностью охлаждения рассеивателем (14) воздушного потока, закрепленным на внутренней поверхности крышки (11) головки (8), а шлаковница (6) выполнена с возможностью охлаждения посредством обдувки ее воздушным потоком вентилятора (19) аспирационной системы (18), установленного вне корпуса (1) и выполненного с возможностью забора воздуха через зазор h, образующийся между корпусом (1) и нижней стороной двери (2).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рассеиватель (14) воздушного потока выполнен в виде закрепленной, например, сваркой к внутренней поверхности крышки (11) головки (8) трубы с отверстиями вдоль оси, с разных сторон, направленными параллельно нижней плоскости крышки (11) головки (8).

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дверь (2) корпуса (1) выполнена с возможностью открывания вверх посредством гидропривода.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что гидропривод открывания двери (2) выполнен в виде двух гидроцилиндров (3).