專利名稱:生產(chǎn)碳?jí)K用的振動(dòng)壓實(shí)器的充氣懸架的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于振動(dòng)壓實(shí)器的充氣懸架裝置，尤其適用于利用霍爾-赫羅爾特(Hall-Heroult)工藝，即通過電解溶解在熔融冰晶石中的氧化鋁來生產(chǎn)鋁的電解槽用碳質(zhì)電極的制造，但是也不排除在其它方面的應(yīng)用。
最先進(jìn)的采用霍爾-赫羅爾特工藝生產(chǎn)鋁的設(shè)備所使用的是預(yù)焙陽極。這種預(yù)焙陽極的生產(chǎn)過程是這樣的在120°-200℃溫度下混合經(jīng)過粉碎的焦炭和硬瀝青，得到碳糊，碳糊在120°-160℃溫度下成形為預(yù)焙陽極。
陽極的質(zhì)量對(duì)能否順利生產(chǎn)及生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益起著重要作用，技術(shù)人員一直在對(duì)改進(jìn)陽極的特性作出不斷的努力，特別是通過提高陽極電導(dǎo)率(由此提高電解作用的總能量收益)及提高陽極的致密度，由此提高它們的使用壽命。事實(shí)上，即使采用機(jī)械的和自動(dòng)的方式更換一塊陽極仍然是一個(gè)很棘手的問題，并會(huì)在電解槽的電、熱平衡方面造成局部失調(diào)。
廣泛用于陽極成形的工藝是振動(dòng)壓實(shí)。這種工藝也可以用于其它類型的炭塊成形，如電解鋁用的電解槽陰極襯塊或用于冶鐵學(xué)、電冶金學(xué)和同樣目的的電極。
從混合器中流出的溫度為120°-200℃的碳糊注入模具，模具底部是一塊振動(dòng)底板;模具的四壁至少部分是活動(dòng)的，以便于成形的碳?jí)K脫模;模具頂部是很重的頂蓋，頂蓋向下的模面即是陽極上表面壓印形狀壁面或角，各種槽形構(gòu)造，懸桿的密封孔。
利用一個(gè)在大多數(shù)情況下由具有不平衡偏心構(gòu)件的二個(gè)轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成的裝置使模具底板產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)元件是基本垂直放置的，振動(dòng)頻率為數(shù)十赫茲，振幅可達(dá)數(shù)十毫米。振動(dòng)底板通過一定數(shù)量的彈簧，由一個(gè)混凝土基座支承著。
通過彈簧懸掛振動(dòng)壓實(shí)器并不十分理想。特別是存在下述明顯的缺陷。
a)不可控制。實(shí)際上，在同一底板上生產(chǎn)不同規(guī)格的碳?jí)K時(shí)，為了適應(yīng)碳糊或模具重量的變化，或適應(yīng)與時(shí)間有關(guān)的碳糊特性的變化，操作人員只能改變偏心不平衡塊的旋轉(zhuǎn)速度。
b)彈簧懸架式振動(dòng)壓實(shí)器不能保持絕對(duì)的平衡。這或是由于在初始狀態(tài)彈簧的剛度或高度的不同，或是由于在使用期限內(nèi)彈簧剛度變化所致。
c)對(duì)于周圍的環(huán)境來說，壓實(shí)器不能充分地隔振。
本發(fā)明的主旨是一種新型的振動(dòng)壓實(shí)器的彈性懸架裝置，該懸架采用的是壓力可調(diào)節(jié)氣墊，部分或全部取代通常用于振動(dòng)底板與混凝土塊之間的彈簧支承和減振元件。
圖1到圖5說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1表示已有技術(shù)和普通振動(dòng)壓實(shí)器的結(jié)構(gòu)(垂直剖視)。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明安裝了充氣墊的相同的振動(dòng)壓實(shí)器。
圖3表示充氣墊的詳細(xì)裝配結(jié)構(gòu)。
圖4表示本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)形式，即用彈簧或彈性支承物來代替一定數(shù)量的氣墊。
圖5表示氣墊在振動(dòng)底板下面的分布(輪廓圖)。
振動(dòng)壓實(shí)器(1)通常由兩塊可移動(dòng)的橫向壁(2)和兩塊在剖視圖中看不見的縱向壁構(gòu)成的平行六面體模具組成。振動(dòng)板(3)就是模具的底板，在與二個(gè)帶有偏心不平衡配重的軸相偶連的馬達(dá)作用下，振動(dòng)板承受一個(gè)頻率為10-30赫茲，振幅可達(dá)40毫米的垂直方向分量的振動(dòng)。振動(dòng)壓實(shí)機(jī)的固有頻率通常在2-20赫茲之間。
相當(dāng)重的頂蓋(4)(例如2至4噸重)，既在其自身重量慣性作用下壓實(shí)碳?jí)K，又壓制成形陽極(5)頂部，包括斷壁或角(6)，懸桿密封插入件(7)，以及各種槽形構(gòu)造。
壓模工序結(jié)束后，移去模壁(2)，陽極被頂重器(8)推向傳送帶(9)，送入焙烘爐或送入半成品貯存庫。模具振動(dòng)底板(3)由成組的螺旋彈簧(10)支承在混凝土基座(11)上，為了盡可能地減小將振動(dòng)傳到周圍，常將混凝土基座使用彈性支承裝置與地面隔離。
根據(jù)本發(fā)明，彈簧(10)部分或全部由可充氣的氣墊或軟管(12)所替代。
圖2所表示的實(shí)施例中，使用由兩塊與彈性膜(14)相連接的金屬板(13A、13B)形成的氣墊或軟管。金屬板上備有四個(gè)帶螺紋的金屬插入件以便固定它。其中一塊板，在實(shí)施例的圖中是13B，有充氣孔(15)。
在圖2所示的實(shí)施例中，由18個(gè)氣墊取代了24只彈簧。
為了安全起見，氣墊(12)的氣流回路并不全是并連的，比較好的分布方式是這樣要么使每一氣墊單獨(dú)與氣源相接，要么把它們分成若干組，每組分別充入幾個(gè)巴的氣壓(如2至8個(gè)巴，也就是說0.2-0.8Mpa氣壓)，這些組按一定次序排列并配上相互隔離的閥門，并能對(duì)裝置并聯(lián)作出選擇，使其能夠同時(shí)對(duì)氣墊充氣直至充到相同的壓力，然后把各組斷開。用一能顯示出氣壓下降信號(hào)的氣壓表(22)來監(jiān)測(cè)壓力。
氣墊(12)有氣孔(15)，充氣孔靠近底板的下部，這樣就把充氣回路所受到的振動(dòng)降到最低。
考慮到裝置的質(zhì)量(10至30噸)和由于振動(dòng)可產(chǎn)生的力，所以必需保證在充氣墊發(fā)生故障時(shí)(漏氣或爆裂)，振動(dòng)壓實(shí)器的安全。
為防止如上所述的一般性漏氣，把該裝置分成許多氣墊組。充氣時(shí)這些組以并聯(lián)的方式與一中間氣箱(26)相連，因此可將所有氣墊充氣到相同的氣壓。
中間氣箱與高壓氣源，如壓縮空氣瓶(23)，相連接。
當(dāng)對(duì)氣墊充氣時(shí)，各氣墊組靠電動(dòng)閥門的操作予以隔開。
可以設(shè)想，當(dāng)機(jī)器在工作時(shí)，氣墊組是保持并聯(lián)關(guān)系的。在這種情況下，只有借助氣壓測(cè)量?jī)x測(cè)出的有漏氣現(xiàn)象時(shí)氣墊組才被相互斷開。
此外，在靠近底板的四個(gè)角還裝有四個(gè)防撞檢測(cè)器(18)，對(duì)振動(dòng)底板(3)有任何早期的斷裂它們都能作出反應(yīng)，并且自動(dòng)中斷配有偏心不平衡塊馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
在振動(dòng)底板和混凝土基座之間還裝有一定數(shù)量的彈性支承件(19)，以防止氣墊普遍漏氣時(shí)振動(dòng)底板(3)全部塌落，由此保證氣墊不被振動(dòng)壓實(shí)器和陽極的重量壓毀。
最后，還可以保留一定數(shù)量的彈簧(10)以加強(qiáng)或替代彈性支承件(19)，其目的仍是為了避免振動(dòng)底板(3)的全部塌落。
還可以在電動(dòng)閥門和氣墊之間增加一容器(如25所示)，其目的是調(diào)整氣墊的總?cè)萘?，因此增?qiáng)氣墊的剛度。
根據(jù)以上所闡述的原理，按照本發(fā)明，振動(dòng)壓實(shí)器裝有18個(gè)由FIRESTONE生產(chǎn)的A113型彈性氣墊，氣墊的最大直徑為390毫米。
18個(gè)氣墊被安裝在底架結(jié)構(gòu)的四周。注入的氣壓可控制在0.4至0.8Mpa之間，根據(jù)壓縮空氣的供給方式，18個(gè)氣墊被分成五組，有四組每組四個(gè)氣墊，有一組是兩個(gè)氣墊，對(duì)稱排列(見圖5)。
如上所述，充氣孔(15)位于靠近下面的基座。每一組氣墊都由裝有黃銅連接件的聚酰胺類聚合物(如注冊(cè)商標(biāo)為-RILSAN的)制成的管相接。五組中的每一組都通過各自的閥門(21)與共用的中間氣箱(26)相接，氣箱本身又通過閥門(20)與高壓氣源相接。
這些閥門允許進(jìn)行以下操作以可控制的氣壓向所有氣墊平行充氣，隔開5組氣墊，利用電驅(qū)動(dòng)的排氣閥門(24)排氣，或使一組氣墊獨(dú)立于其它組單獨(dú)排氣。
可以把整個(gè)系統(tǒng)連接于工廠的壓縮空氣管路或連接于壓縮機(jī)，還可以接于壓縮氣體(或空氣)瓶(23)，所需的氣體容量可以是較小的。
在底座中部，8個(gè)印有“PAULSTRA”商標(biāo)的彈性支承物(19)能夠在發(fā)生氣墊普遍漏氣或破裂事故時(shí)防止振動(dòng)壓實(shí)器完全塌落以及壓毀氣墊。
振動(dòng)壓實(shí)器的總重量為13.5噸(其中頂蓋3.9噸，底板+陽極9.6噸)，每一氣墊所承受的負(fù)荷為13.5/18＝750公斤/每個(gè)氣墊。整個(gè)支承件測(cè)得的剛度為15.8·106牛頓/米，也就是說每一氣墊充氣到7個(gè)巴(0.7Mpa)時(shí)剛度為0.88·106N/m。(牛頓/米)按照上述方式安裝的機(jī)器已生產(chǎn)出兩批不同規(guī)格的陽極。
下表所表示的是這兩批陽極與用裝彈簧的振動(dòng)壓實(shí)器生產(chǎn)的同樣配量的陽極之間不同的特性(固定剛度＝40·106N/m)。
陽極重量 頂蓋重量 剛度 相對(duì)已有技術(shù)，增加的干燥密度KG KG N/m g/cm3配量A 350 2200 12.7·106+0.015配量B 690 4000 15.8·106+0.005干燥密度定義為表觀密度乘以(100-間距容量%/100)。
使用本項(xiàng)發(fā)明可以作到-利用增加或減少氣墊內(nèi)的充氣氣壓，很容易調(diào)節(jié)懸架支承物的剛度。當(dāng)生產(chǎn)不同規(guī)格的碳?jí)K，或使用不同的原材料時(shí)，可以很容易使其剛度適應(yīng)振動(dòng)質(zhì)量的變化。
-使機(jī)器處于更好的平衡狀態(tài)。由于各個(gè)氣墊是并聯(lián)的，它們注入氣體的壓力是相等的，因此懸架裝置的剛度也是均勻分布的。
-通過監(jiān)測(cè)氣體回路內(nèi)的壓力，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)某一氣墊是否失效。
-由于把透射系數(shù)的響應(yīng)峰值轉(zhuǎn)變至低頻，所以能限制振動(dòng)傳到外部(基礎(chǔ)塊)。振動(dòng)頻率出現(xiàn)在衰減區(qū)而不是增強(qiáng)區(qū)。
所取得的所有這些優(yōu)點(diǎn)絕不影響生產(chǎn)出來的碳?jí)K的致密度。
權(quán)利要求
1.一種用于壓實(shí)碳?jí)K的振動(dòng)壓實(shí)器的懸架裝置，它是在模具內(nèi)注入需要成形的碳糊，模具放置在振動(dòng)底板(3)上，振動(dòng)底板由減振裝置(10)支承在通常為混凝土的基座(11)上，其特征是至少一部分減振裝置是由可充氣氣墊(12)構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求
1所述的懸架裝置，其特征是不同的氣墊(12)始終并聯(lián)于同一個(gè)可控制壓力的氣壓源上。
3.按權(quán)利要求
1所述的充氣懸架裝置，其特征是在充氣期間，各氣墊(12)并聯(lián)連接，并且以單個(gè)或以組的形式與壓力氣源隔開。
4.按權(quán)利要求
1所述的懸架裝置，其特征是它包括測(cè)量每一個(gè)或每一組氣墊中壓力的裝置(22)和顯示每一個(gè)或每一組氣墊中壓力下降的裝置。
5.按權(quán)利要求
2至4的任何一項(xiàng)所述的懸架裝置，其特征是每一個(gè)或每一組氣墊(12)均經(jīng)由電控閥門(21)與流體源相連接。
6.按權(quán)利要求
1至5中的任何一項(xiàng)所述的懸架裝置，其特征是懸架裝置裝有檢測(cè)模具振動(dòng)底板(3)發(fā)生塌落的裝置(18)，并在振動(dòng)底板(3)發(fā)生塌落時(shí)使振動(dòng)停止。
7.按權(quán)利要求
1至6中的任何一項(xiàng)所述的懸架裝置，其特征是該裝置裝有輔助彈性部件，如(10或19)，這些輔助部件置于振動(dòng)底板(3)和基座構(gòu)件(16)之間，氣墊設(shè)置在基座之上，以便在氣墊發(fā)生漏氣事故中防止振動(dòng)底板的塌落。
8.按權(quán)利要求
1至7中任何一項(xiàng)所述的懸架裝置，其特征是充氣墊(12)是由可控制壓力的氣態(tài)或液態(tài)流體充壓的。
9.按權(quán)利要求
8所述的懸架裝置，其特征是壓力源可以包含一個(gè)或更多個(gè)附加的輔助容器(25)。
10.按權(quán)利要求
1至9中的任何一項(xiàng)所述的懸架裝置，其特征是它包括有位于壓力源(23)與閥門(21)之間的中間氣箱(26)。
11.按權(quán)利要求
1至10中任何一項(xiàng)所述的懸架裝置的使用，它可用于生產(chǎn)碳?jí)K，例如在用電解法生產(chǎn)鋁的工藝中所使用的碳質(zhì)電極(陽極和陰極襯料)。
專利摘要
壓實(shí)碳?jí)K用的振動(dòng)壓實(shí)器的懸架裝置。要成型的碳糊注入模具，模具位于振動(dòng)板(3)之上，振動(dòng)板由減振裝置(10)支承在通常為混凝土的基座(11)之上，至少一部分減振裝置由可充氣的氣墊構(gòu)成。各氣墊始終并聯(lián)于同一個(gè)可控壓力的氣源，另外，在充氣時(shí)它們并聯(lián)連接，并以單個(gè)或以組的形式與壓力氣源斷開。還有一個(gè)測(cè)量每個(gè)或每組氣墊中氣壓的裝置和一個(gè)顯示每個(gè)或每組氣墊中壓力下降的裝置。
文檔編號(hào)F16F15/023GK87104215SQ87104215
公開日1987年12月30日 申請(qǐng)日期1987年6月15日
發(fā)明者萬弗倫·克勞德, 卡斯特·貝諾瓦特 申請(qǐng)人:皮奇尼鋁業(yè)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan