專利名稱：包含用以冷卻壓縮頭的冷卻系統(tǒng)和冷卻方法的熔渣壓縮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔渣壓縮裝置，且特別涉及更有效地冷卻熔渣壓縮裝置中的壓縮頭的冷卻系統(tǒng)和冷卻方法。
背景技術(shù)：
熔渣壓縮裝置通常用來(lái)回收從熔爐里被撇去的熔渣中的有色金屬，特別是鋁。鋁熔渣(dross)是金屬鋁和氧化鋁的混合物，也包含其它可能成分，比如各種氧化物、氮化物和碳化物。鋁熔渣是鋁熔化操作中的副產(chǎn)品。通常在熔爐里，熔渣飄浮在熔化態(tài)金屬鋁的頂層。取決于特定的制造工藝和熔爐種類，鋁熔渣可包含的鋁含量從10％到90％不等。因此熔化鋁操作中的鋁熔渣包含了數(shù)量可觀的金屬鋁，其被認(rèn)為是待回收利用的有價(jià)值資源。
從鋁熔渣中回收鋁也必須解決一個(gè)問(wèn)題，即由于鋁熱作用(thermiting)或者鋁熱反應(yīng)(也就是金屬鋁的放熱氧化反應(yīng))造成熔渣中金屬鋁的損失。公知的是，使熔渣壓縮裝置的壓縮頭(compressionhead)帶有氣冷或水冷，以減少鋁熱反應(yīng)并因此提高從鋁熔渣中回收的鋁的數(shù)量。然而，還有一個(gè)更進(jìn)一步的要求，即能更有效地讓熔渣壓縮頭散熱，在不使用水冷的情況下，在從鋁熔渣中回收鋁或者從其它熔渣中回收其它有色金屬的過(guò)程中，增強(qiáng)熔渣壓縮裝置的性能。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，通過(guò)在回收各種有色金屬的過(guò)程中，包括從各種熔渣內(nèi)回收鋁的過(guò)程中，使冷卻空氣吹過(guò)壓縮頭的頂部，使得熔渣壓縮裝置的壓縮頭被更有效地冷卻。
依照本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一個(gè)或多個(gè)空氣噴嘴來(lái)引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)壓縮頭的頂部。
依照本發(fā)明另一方面，在熔渣壓縮裝置中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)氣孔，以使空氣在被引導(dǎo)越過(guò)壓縮頭頂部之后被排出。
依照本發(fā)明另一方面，多個(gè)肋條可在氣孔的方向上延伸橫跨壓縮頭的頂部，用以在空氣被引導(dǎo)越過(guò)壓縮頭頂部之后，再引導(dǎo)空氣排出氣孔。
依照本發(fā)明另一方面，空氣噴嘴可以沿著壓縮頭頂部上的肋條以及在肋條之間、朝向氣孔引導(dǎo)空氣。
依照本發(fā)明另一方面，在壓縮頭靠近或者遠(yuǎn)離熔渣收集器的垂直移動(dòng)過(guò)程中，空氣噴嘴可與壓縮頭同步移動(dòng)。
在以下描述中，本發(fā)明的這些和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)、特征、及方面將會(huì)變得顯而易見(jiàn)。
為了達(dá)成上述和相關(guān)的目標(biāo)，本發(fā)明包含了下文中詳盡描述以及在權(quán)利要求書(shū)中特別指出的特征、本發(fā)明特定說(shuō)明性實(shí)施例中詳細(xì)闡明的描述以及附圖。然而，此實(shí)施例僅僅是說(shuō)明性的，是可利用本發(fā)明的原理的諸多方式中的一種。


在附圖中 圖1是本發(fā)明的熔渣壓縮裝置的示意性正面視圖，顯示了該裝置后壁中的通氣孔槽。
圖2是圖1中的熔渣壓縮裝置的部分側(cè)視圖，顯示了與空氣歧管相連接的空氣噴嘴，其用于將空氣吹過(guò)壓縮頭頂部的冷卻肋條并將其排出裝置壁中的通氣孔槽。
圖3是壓縮頭和圖2中的空氣歧管以及與其連接的空氣噴嘴的俯視圖。
圖4是圖2和圖3所示壓縮頭的正面視圖。
圖5是圖2和圖3所示空氣歧管和空氣噴嘴的放大的示意性透視圖。
圖6是本發(fā)明的一種形式的熔渣壓縮裝置的示意性側(cè)視圖。
圖7是圖6所示熔渣壓縮裝置的示意性后視圖。
圖8是圖6所示熔渣壓縮裝置的示意性俯視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)詳細(xì)參考附圖(其中相同的參考編號(hào)被用來(lái)表示相同部件)，并且先從圖1開(kāi)始，該圖中示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的熔渣壓縮裝置1的一種結(jié)構(gòu)，該裝置可以基本上是美國(guó)專利第5397104和5669957號(hào)所公開(kāi)的類型，在此通過(guò)引用并入上述專利的全部公開(kāi)內(nèi)容。這樣一個(gè)裝置包含壓縮頭2，該壓縮頭可通過(guò)適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置，例如靠近或離開(kāi)熔渣收集器4的液體活塞/氣缸3，而被垂直驅(qū)動(dòng)。作為選擇，所述驅(qū)動(dòng)裝置可驅(qū)動(dòng)熔渣收集器4靠近或離開(kāi)壓縮頭2，或者驅(qū)動(dòng)壓縮頭和熔渣收集器而使其彼此靠近或離開(kāi)。為達(dá)到此目的，可采用任何合適的驅(qū)動(dòng)裝置，包括水動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)或者其它驅(qū)動(dòng)裝置。
熔渣收集器4有一個(gè)大致半球狀的容器5，且壓縮頭2可被類似地定形加工成與該容器配合。此處使用的術(shù)語(yǔ)“大致半球狀”被廣義地定義為指任何這樣的形狀其在概念和功能上類似于附圖中所示形狀，并且包括那些與圖示形狀不同的形狀，如較平的結(jié)構(gòu)或者較尖的結(jié)構(gòu)，以及那些可能帶有附加曲面的結(jié)構(gòu)。
熔渣收集器的容器5在容器底部配備有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口(未示)，以使得溶化鋁(或者其它熔化金屬)能夠在重力作用下通過(guò)，并在壓縮頭2的壓力作用下從收集器中流出而進(jìn)入一個(gè)底部容器6，該底部容器在本技術(shù)領(lǐng)域被稱為“爐底?！?sow mold)。熔渣收集器4可配備有管狀部件7，以接受叉車(chē)(forklift truck)的叉子，用于將熔渣收集器從熔爐運(yùn)送到熔渣壓縮裝置以及從熔渣壓縮裝置取走。
本發(fā)明的壓縮頭2可以由任何合適的實(shí)心金屬如合金鑄鋼制成，以便在從各種各樣的熔渣回收各種有色金屬的過(guò)程中，尤其包括從熔渣(該熔渣已自熔爐中被撇去)里回收鋁的過(guò)程中，為壓縮頭提供足夠的質(zhì)量，用于在熔渣金屬中散熱。如圖2-4示意性地顯示的，多根肋條10-12可被設(shè)置于壓縮頭的頂部15、底部16和側(cè)部17。此處所用術(shù)語(yǔ)“肋條”廣義地指任何這樣的突出部分或形狀其構(gòu)成壓縮頭上的突出部分、凸起表面、隆起、邊角或者不連續(xù)部分。
在回收過(guò)程中，壓縮頭2的底部16和側(cè)部17上的肋條11和12伸入熔渣收集器或撇渣箱(skim box)4中的熔渣以幫助在熔渣金屬中散熱。這些肋條也能夠幫助增加熔渣金屬上的壓縮力，如前面提到過(guò)的美國(guó)專利第5397104和5669957號(hào)所述。
壓縮頭2的頂部15上的肋條10也有助于從壓縮頭取走熱量。為了更有效地從壓縮頭取走熱量，在壓縮頭和熔渣收集器相互靠近和離開(kāi)的相對(duì)垂直移動(dòng)期間和之中，可使冷卻空氣從壓縮頭的頂部吹過(guò)。這些肋條10通常在同一個(gè)方向延伸，例如從裝置的正面延伸到背面，以幫助引導(dǎo)冷卻空氣從壓縮頭2的頂部吹過(guò)，從熔渣壓縮裝置的壁19上的氣孔槽18(見(jiàn)圖1-3和圖7)排出。
通過(guò)空氣歧管23所支撐的多個(gè)渦流噴嘴22，可沿著肋條10的峰20和谷21引導(dǎo)冷卻空氣。如果壓縮頭被設(shè)置成是垂直移動(dòng)的，空氣歧管23和附帶的空氣噴嘴22即可隨著壓縮頭2的上升和下降而同步上升和下降，因此空氣總是被引導(dǎo)越過(guò)壓縮頭的頂部，而不會(huì)吹到熔渣金屬上(這會(huì)造成熔渣金屬氧化)。
可在空氣歧管23上設(shè)置適當(dāng)?shù)幕壔蝾愃撇考?未顯示)，以與熔渣壓縮裝置的框架上的垂直軌道或者類似部件配合，從而在空氣歧管的垂直移動(dòng)期間引導(dǎo)空氣歧管。被用來(lái)垂直移動(dòng)空氣歧管23的合適的機(jī)械裝置，例如活塞/氣缸25，也由被用來(lái)控制壓縮頭2的垂直移動(dòng)的相同控制器26(見(jiàn)圖7和圖8)加以控制，以使得空氣歧管及附帶的空氣噴嘴22與壓縮頭協(xié)調(diào)一致地移動(dòng)。
適當(dāng)?shù)墓艿?0可將空氣噴嘴22連接到空氣歧管23的送氣室31，如圖5所示?？赏ㄟ^(guò)管道32，從合適的空氣補(bǔ)給源，例如壓縮空氣或者從位于遠(yuǎn)處的送風(fēng)機(jī)所接收到的空氣，為空氣歧管23提供壓縮空氣。
熔渣壓縮裝置1的壁19中的空氣孔槽18的數(shù)量、形狀和位置應(yīng)該是這樣的其使得通過(guò)壓縮頭頂部的全部冷卻空氣均通過(guò)這些槽來(lái)排放，從而使熔渣金屬的氧化量達(dá)到最小。氣孔槽18可以全部具有大約相同的長(zhǎng)度，并且可在數(shù)量和位置方面與壓縮頭2的頂部上的肋條10所形成的峰20和谷21匹配。如果配備槽的熔渣壓縮裝置1的壁19包含一個(gè)小門(mén)35(該小門(mén)被用來(lái)提供清潔壓縮頭的通道)，那么槽18也可延伸通過(guò)部分該小門(mén)，如圖7示意性地顯示的，以幫助基本所有的冷卻空氣在通過(guò)壓縮頭頂部之后均從熔渣壓縮裝置排出。
在根據(jù)本發(fā)明的方法所做操作中，熔渣從電爐或者熔渣收集器4的容器5的類似裝置中被收集起來(lái)，并隨后運(yùn)到熔渣壓縮裝置1。在底部容器或爐底模6就位的情況下，金屬特別是鋁能夠通過(guò)熔渣收集器4的底端中的開(kāi)口被輕輕倒入爐底模內(nèi)。然后，在熔渣壓縮裝置的主門(mén)36(見(jiàn)圖8)被關(guān)閉后，壓縮頭2被朝向熔渣收集器的容器5移動(dòng)以壓縮熔渣。同時(shí)，壓縮頭2的底部16和側(cè)部17上的肋條11和12在壓縮頭與容器的內(nèi)表面之間的材料殼中形成凹槽，如前面提到的美國(guó)專利第5397104和5669957號(hào)所披露的，從而使材料殼能夠容易地破裂，以便做進(jìn)一步處理比如粉碎(crushing)。
在熔渣壓縮期間被渦流噴嘴22引導(dǎo)越過(guò)壓縮頭2的頂部的冷卻空氣，將會(huì)降低壓縮頭的溫度并且使壓縮頭上的空氣的冷卻效率達(dá)到最大。在熔渣回收期間當(dāng)壓縮頭擠壓熔渣原料時(shí)，從壓縮頭取出熱量增大了熔渣壓縮裝置的能力而不需要水冷。本發(fā)明的壓縮頭的冷卻能力可大至標(biāo)準(zhǔn)壓縮頭的冷卻能力的四倍。例如，通常每三到四個(gè)小時(shí)壓縮三到四個(gè)貯存箱(container)熔渣金屬的熔渣壓縮裝置，與本發(fā)明的壓縮頭冷卻系統(tǒng)配合即能夠每一個(gè)小時(shí)壓縮三到四個(gè)貯存箱的熔渣金屬。
雖然本發(fā)明是參照特定實(shí)施例展示和描述的，但顯然一旦閱讀和理解本說(shuō)明書(shū)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)得出等效的替代和修正方案。特別是關(guān)于上述各組件所完成的各種功能，用來(lái)描述這類組件的術(shù)語(yǔ)(包括對(duì)“裝置”的任何指代)，除非特別說(shuō)明，應(yīng)對(duì)應(yīng)于完成與所述組件相同功能的任何組件(例如功能匹配的組件)，即使它們與完成此處所述本發(fā)明示例性實(shí)施例里功能的所述組件在結(jié)構(gòu)上不相等。而且，所有所述功能都可根據(jù)需要而計(jì)算機(jī)化和自動(dòng)化。另外，雖然本發(fā)明的特定特征可能是僅根據(jù)一個(gè)實(shí)施例揭示的，不過(guò)對(duì)任何給定或特定的應(yīng)用而言，此特征可需要根據(jù)需要和方便而與一個(gè)或多個(gè)其它特征相結(jié)合。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.一種熔渣壓縮裝置(1)，包含壓縮頭(2)，其具有多個(gè)肋條(10)，所述肋條位于所述壓縮頭的頂部(15)；以及用于引導(dǎo)冷卻空氣的裝置，其引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部和所述肋條之間，以冷卻所述壓縮頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)氣孔(18)，其位于所述裝置的壁(19)中，空氣在通過(guò)所述壓縮頭的頂部之后通過(guò)所述氣孔排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述肋條在所述裝置的壁的氣孔的方向上延伸橫跨所述壓縮頭的頂部，用于引導(dǎo)空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部并從所述氣孔排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中附加肋條(12)被設(shè)置于所述壓縮頭的底部和側(cè)部上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4其中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述用于引導(dǎo)冷卻空氣的裝置包含一個(gè)或多個(gè)噴嘴(22)，用于沿著所述肋條并在所述肋條之間、朝向所述氣孔引導(dǎo)空氣，所述肋條延伸橫跨所述壓縮頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述空氣噴嘴是渦流噴嘴。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述肋條有峰(20)和谷(21)，且位于所述裝置的壁中的所述氣孔在數(shù)量和位置上與所述峰和谷實(shí)質(zhì)匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7其中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述用于引導(dǎo)冷卻空氣的裝置引導(dǎo)冷卻空氣吹過(guò)所述壓縮頭的頂部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述壓縮頭可垂直移動(dòng)以靠近和離開(kāi)熔渣收集器(4)，且所述用于引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭頂部的裝置可與所述壓縮頭同步地垂直移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，進(jìn)一步包含多個(gè)垂直氣孔，其位于所述裝置的壁中，空氣在通過(guò)所述壓縮頭的頂部之后通過(guò)所述垂直氣孔被排出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述肋條在所述裝置的壁中的氣孔的方向上延伸橫跨所述壓縮頭的頂部，用于引導(dǎo)空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部并從所述氣孔排出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述肋條有峰和谷，且所述裝置的壁中的氣孔在數(shù)量和位置上與所述峰和谷實(shí)質(zhì)匹配。
13.一種冷卻熔渣壓縮裝置(1)的壓縮頭(2)的方法，包含以下步驟引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部以及位于所述壓縮頭的頂部的肋條(10)之間，并在通過(guò)所述壓縮頭的頂部之后排出所述裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中空氣是被吹過(guò)所述壓縮頭的頂部的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13-14其中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述肋條(10)延伸橫跨所述壓縮頭的頂部，用于引導(dǎo)空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部，并通過(guò)所述裝置的壁(19)中的氣孔(18)排出。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-14其中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟當(dāng)引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部時(shí)，使所述壓縮頭垂直移動(dòng)靠近和離開(kāi)所述熔渣收集器(4)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述壓縮頭垂直移動(dòng)期間及之間，與所述壓縮頭同步地垂直移動(dòng)空氣噴嘴(22)，以沿著延伸橫跨所述壓縮頭的所述肋條和在所述肋條之間引導(dǎo)空氣。
18.一種熔渣壓縮裝置(1)，包含壓縮頭(22)；以及用于引導(dǎo)冷卻空氣的裝置，其引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部，但不進(jìn)入所述壓縮頭之內(nèi)，以冷卻所述壓縮頭。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述壓縮頭是實(shí)心的。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述壓縮頭的頂部包含多個(gè)肋條(10)，冷卻空氣被引導(dǎo)于所述肋條之間。
權(quán)利要求
1.一種熔渣壓縮裝置(1)，包含壓縮頭(2)；以及用于引導(dǎo)冷卻空氣的裝置，其引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部以冷卻該壓縮頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)位于所述裝置的壁(19)上的氣孔(18)，空氣經(jīng)過(guò)所述壓縮頭的頂部后穿過(guò)所述氣孔排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步包含多個(gè)肋條(10)，其在所述裝置的壁中的所述氣孔的方向上延伸于所述壓縮頭的頂部上，用以引導(dǎo)空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部并從所述氣孔排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中在所述壓縮頭的底部和側(cè)部設(shè)置有附加肋條(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4其中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述用于引導(dǎo)冷卻空氣的裝置包含一個(gè)或多個(gè)噴嘴(22)，用于沿著所述肋條并在所述肋條之間、朝向所述氣孔引導(dǎo)空氣，所述肋條延伸橫跨所述壓縮頭的頂部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述空氣噴嘴是渦流噴嘴。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述肋條有峰(20)和谷(21)，且位于所述裝置的壁中的氣孔在數(shù)量和位置上與所述峰和谷實(shí)質(zhì)匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7其中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述用于引導(dǎo)的裝置引導(dǎo)冷卻空氣吹過(guò)所述壓縮頭的頂部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述壓縮頭可垂直移動(dòng)以靠近和離開(kāi)熔渣收集器，且所述用于引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭頂部的裝置可與所述壓縮頭同步地垂直移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，進(jìn)一步包含多個(gè)垂直氣孔，其位于所述裝置的壁中，空氣在通過(guò)所述壓縮頭的頂部之后通過(guò)所述垂直氣孔被排出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，進(jìn)一步包含多個(gè)肋條，其在所述裝置的壁中的氣孔的方向上延伸橫跨所述壓縮頭的頂部，用于引導(dǎo)空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部并從所述氣孔排出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述肋條有峰和谷，且所述裝置的壁中的氣孔在數(shù)量和位置上與所述峰和谷實(shí)質(zhì)匹配。
13.一種冷卻熔渣壓縮裝置(1)的壓縮頭(2)的方法，包括以下步驟引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部；以及使空氣在通過(guò)所述壓縮頭的頂部之后從所述裝置中排出。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中空氣是被吹過(guò)所述壓縮頭的頂部的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13-14其中任一項(xiàng)所述的方法，其中多個(gè)肋條延伸橫跨所述壓縮頭的頂部，用于引導(dǎo)空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部并通過(guò)所述裝置的壁中的氣孔(18)排出。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-14其中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟當(dāng)引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)所述壓縮頭的頂部時(shí)，使所述壓縮頭垂直移動(dòng)靠近和離開(kāi)熔渣收集器(4)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述壓縮頭垂直移動(dòng)期間及之間，與所述壓縮頭同步地垂直移動(dòng)空氣噴嘴(22)，以沿著延伸橫跨所述壓縮頭的所述肋條和在所述肋條之間引導(dǎo)空氣。
全文摘要
熔渣壓縮裝置及使用方法，其包含一個(gè)或多個(gè)空氣噴嘴(22)，用以引導(dǎo)冷卻空氣越過(guò)壓縮頭(2)的頂部以冷卻壓縮頭?？諝馔ㄟ^(guò)壓縮頭頂部后，可通過(guò)所述裝置的壁(19)上的氣孔(18)排出。多個(gè)肋條(10)還可沿著裝置壁中的氣孔方向延伸于壓縮頭的頂部上，以引導(dǎo)空氣越過(guò)壓縮頭并排出氣孔。
文檔編號(hào)C22B21/00GK1894428SQ200480037499
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者D·魯斯 申請(qǐng)人:Mdy有限責(zé)任公司