Устройство дозирования сырья алюминиевого электролизера

Устройство дозирования сырья алюминиевого электролизера

Реферат

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом в криолитглиноземных расплавах.

Известно, что современные конструкции электролизеров для получения алюминия как в отечественной, так и в зарубежной алюминиевой промышленности оснащаются системами автоматизированной подачи глинозема (системы АПГ) в электролизную ванну, причем подача осуществляется определенными дозами через определенные промежутки времени. Для этой цели применяются различные устройства, но наибольшее распространение среди них получили дозирующие устройства точечного типа с клапанными дозаторами, с пневматическим приводом. Основным их достоинством является относительная простота конструкции и точность дозирования.

Известно дозирующее устройство по патенту США №4431491, в котором дозирование осуществляется с помощью мерного стакана и двух соединенных между собой вертикальным стержнем клапанов конической формы, расположенных выше и ниже мерного стакана, т.е. верхний и нижний клапаны. Стержень, на котором закреплены эти клапана, в свою очередь соединен с подвижным в вертикальном направлении элементом исполнительного механизма, например со штоком пневмоцилиндра. Это устройство установлено внутри емкости для глинозема (или иного сырья) в полости трубы, выполняющей роль защитного кожуха. В нижней части труба имеет боковые прорези-окна, через которые глинозем самотеком проходит к мерному стакану и наполняет его, т.е. верх мерного стакана сообщается с внутренним объемом емкости для глинозема. Нижняя часть мерного стакана и нижний клапан входят в полость течки и, таким образом, глинозем из мерного стакана, при открытом клапане, выходит в течку и направляется по ней к отверстию в электролитной корке, которая образуется с помощью пробивающего устройства. Управление работой клапанов осуществляется от пневмоцилиндра (или иного механизма) в автоматическом режиме по определенной программе.

К основным недостаткам данной конструкции относятся следующие:

1. Как было указано, глинозем из бункера попадает в мерный стакан, расположенный под верхним клапаном, через боковые окна в нижней части защитного кожуха самотеком. Для гарантированного схода глинозема из бункера в мерный стакан окна в защитном кожухе должны иметь достаточную высоту, примерно 200-250 мм с учетом угла естественного откоса (20-45°С) для стекания глинозема, т.е. верхний след окон оказывается выше клапана. Это значит, что глинозем из бункера попадает в пространство выше верхнего клапана. Это приводит к тому, что при каждом движении вверх клапан своей верхней плоскостью подбрасывает часть глинозема во внутреннюю полость защитного кожуха, постепенно заполняя его.

2. Так как клапаны имеют коническую форму, то для перекрывания потока глинозема необходимо, чтобы боковая поверхность клапана довольно точно прилегала к мерному стакану по всему периметру его среза, в противном случае глинозем будет постоянно протекать в имеющийся зазор. Это особенно нежелательно для нижнего клапана, так как нарушается точность дозирования. Для исключения этого явления необходима индивидуальная подготовка клапанов и посадочных мест мерного стакана.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы устройства дозирования при одновременном упрощении его конструкции.

Поставленная техническая задача решается тем, что клапаны выполнены с буртиками для охвата мерного стакана, верхний клапан выполнен в виде цилиндра, установлен соосно с мерным стаканом и соединен в верхней части с исполнительным механизмом, при этом защитный кожух выполнен высотой, большей величины хода верхнего клапана, и жестко соединен стойками с фланцем мерного стакана.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен вертикальный разрез устройства дозирования.

Конструкция устройства состоит из бункера 1 для глинозема, внутри которого на площадке 2 установлены исполнительный механизм 3 (пневмоцилиндр) с вертикально перемещающимся штоком 4 и защитный кожух 3 с опорным фланцем 6, который при помощи вертикальных стоек 7 жестко соединен с фланцем 8 мерного стакана 9, свободно установленного в отверстии дна бункера. Соосно с мерным стаканом 9, над ним, размещается верхний клапан 10, представляющий собой цилиндр с дном 11 внизу и крышкой 12 вверху, при этом дно 11 приварено с некоторым заглублением в цилиндр так, что образуется выступающий буртик 13. Дно 11, кроме этого, при помощи стержня 14 соединено с нижним клапаном 15, который по окружности также имеет буртик 16. Крышка 12 верхнего клапана 10 жестко соединена со штоком 4 пневмоцилиндра и постоянно находится внутри защитного кожуха 5.

Сборка "устройства" производится следующим образом: сваренные между собой мерный стакан 9, его фланец 8, стойки 7 и защитный кожух 5 с опорным фланцем 6 устанавливают на площадку 2 бункера так, что мерный стакан 9 входит в отверстие в дне бункера, а фланец 8 закрывает это отверстие сверху, при этом между площадкой 2 и фланцем 8 защитного кожуха предусматривается зазор 1-2 мм. После этого соединяют между собой шток 4 пневмоцилиндра 3 с крышкой 12 верхнего клапана 10 с приваренными ранее дном 11 и стержнем 14 и устанавливают фланец цилиндра 3 на фланец 6 защитного кожуха 5 и закрепляют всю конструкцию на площадке 2 с помощью болтов или другим креплением. При этом благодаря зазору 1-2 мм между фланцем 6 защитного кожуха и площадкой 2 фланец 8 мерного стакана плотно прижимается к дну бункера, уплотняя это соединение. После установки "устройства" в бункере необходимо нижний клапан 15 закрепить на стержне 14 и дозатор готов к работе.

Работа "устройства" происходит в следующей последовательности: примем за исходное положение момент, когда верхний клапан 10 находится в верхнем положении и шток 4 пневмоцилиндра 3 втянут. В этом случае мерный стакан 9 открыт сверху для заполнения глиноземом, а снизу закрыт нижним клапаном 15 так, что его буртик 16 охватывает мерный стакан и предотвращает вытекание из него глинозема.

При движении штока 4 пневмоцилиндра вниз верхний клапан 10 опускается, его выступающий буртик 13 охватывает мерный стакан сверху и перекрывает доступ глинозема в стакан, а нижний клапан 15, опускаясь, открывает мерный стакан снизу, давая возможность выходу глинозема в течку и далее в электролизную ванну. Кроме того, при опускании клапана 10 в нижнее положение его верхняя крышка 12 не опускается ниже нижнего среза защитного кожуха, а постоянно находится внутри его объема. Это достигается тем, что при его изготовлении высота кожуха выполняется заведомо больше величины хода клапана. Такое решение позволяет полностью исключить попадание глинозема во внутренний объем кожуха, повышая надежность работы дозирующего устройства.

Другим преимуществом предлагаемого решения является то, что клапаны имеют простую цилиндрическую форму, что значительно упрощает их изготовление, а наличие буртиков обеспечивает надежное перекрывание мерного стакана, не требуя точности в изготовлении.

Устройство дозирования сырья алюминиевого электролизера, содержащее бункер, мерный стакан с фланцем, защитный кожух, исполнительный механизм и верхний и нижний клапаны, соединенные стержнем и размещенные внутри стакана, отличающееся тем, что клапаны выполнены с буртиками для охвата мерного стакана, верхний клапан выполнен в виде цилиндра, установлен соосно с мерным стаканом и соединен в верхней части с исполнительным механизмом, при этом защитный кожух выполнен высотой, большей величины хода верхнего клапана, и жестко соединен стойками с фланцем мерного стакана.