发明专利转让：一种阳极碳块开槽设备及其使用方法

【专利名称】一种阳极碳块开槽设备及其使用方法

【专利号】201811097574X

【申请日】2018年09月20日

【法律状态】专利权维持

【专利权人】罗丽娅

【专利摘要】本发明提供了一种阳极碳块开槽设备，包括机架、固定工作平台、安全隔音罩、移动工作平台及超声波铲除装置；所述机架上部设有固定工作平台,底部设有倒锥形废料回收仓，所述固定工作平台上设有行程开关、夹紧杆及轴向夹紧液压缸，所述固定工作平台上环绕有物料传动链条；所述移动工作平台设有两条轴向导柱，所述移动工作平台中部设有滚珠丝杆;所述超声波铲除装置设在移动工作平台上,所述安全隔音罩固定在机架上并罩住固定工作平台和移动工作平台。本发明巧妙地将超声波铲除装置运用到阳极碳块开槽中，采用链条输送横向供料，阳极碳快固定铲除工具移动的方式进行加工开槽，隔音降噪，优化了生产制造工艺。

【发明内容】

技术领域

本发明属于电解铝设备制造技术领域，具体涉及一种阳极碳块开槽设备。

背景技术

在电解铝生产过程中，阳极碳块作为关键辅助材料，通常用来当做电解槽的阳极使用。阳极碳块一般采用石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂，经过煅烧、破碎、配料、混捏、成型以及焙烧而成，其质地较为坚硬。早期生产的阳极碳块底面均为平面，在生产过程中发现此类阳极碳块升温速度较慢，阳极电解释放的气体与阳极碳结合，增加碳消耗，缩短阳极碳块寿命，降低电解槽效率，同时又会附在阳极表面，形成形成一层膜，阻止阳极和电解质的接触，增加电能消耗，减少铝的产量。

为解决上述问题，需要在阳极碳块底部开供阳极气体O2、CO2和CO等排出的沟槽，帮助气体从阳极底部逸出，以改善电解槽运行状态、提高运行指标。现有技术中一般采用旋转切割机进行开槽，然而由于阳极碳快较硬，需要较大的切削力，切刀高速旋转过程中摩擦产生高温，容易造成切刀损坏，同时由于摩擦力过大，碳快容易出现崩边，若出现阳极碳块固定不稳牢，很容易照成阳极碳块的破损。且采用旋转切割方式，切割两道阳极碳块排气槽就需要半小时左右，期间还要等待切刀冷却后才可进行下一块阳极碳块的加工，生产效率极低。后来出现水冷式切槽法，在切削的同时喷洒冷却液，解决切刀过热的问题，确保能够连续作业，但是在切槽完成后需要对碳块进行烘干处理，增加了阳极碳块加工排气槽的工序和成本，且切割速度未能有效提高。

公开专利申请号为201210175172.3的中国发明专利公布了一种阳极碳块开槽机组，采用阳极碳块移动，切割工具固定的方式对阳极碳块排气槽进行切割。该方法虽然能够提高排气槽的切割速度，但由于需要具备较长的切割轨道，设备占地面积较大，并且切割过程锯齿的报废率非常高，切割噪音分贝极高，不利于生产使用。

因此，需要设计一种生产效率高，占地面积小，生产噪音小，加工成本低的阳极碳块开槽设备，以满足生产需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种阳极碳块开槽设备。采用链条输送横向供料，阳极碳快固定，超声波铲除工具移动的方式进行加工开槽，移动轨道长度仅需与阳极碳快长度相当，无需设置长导轨，极大的缩小了设备的尺寸，且无机械转动切削摩擦，不存在切割工具发热损坏、崩边的问题；超声波振动铲与阳极碳块夹角可根据需要铲除量进行调节，单组铲槽上设置有三把铲刀，铲刀在进给方向高度逐渐下降，进行分层铲除，降低铲刀的负荷，保护铲刀；同时设有废料收集装置自动进行排料，无需人工进行清扫，安全隔音罩使工作单元完全隔绝在一个封闭的空间内，起到隔音降噪和安全防护作用；通过光电传感器和行程开关双重检测阳极碳块在工作台上是否移动到位，自动对工件进行轴向和侧面夹紧固定，非常适合用于阳极碳块排气槽的加工。

本发明的技术方案如下：

一种阳极碳块开槽设备，其特征在于：包括机架、固定工作平台、安全隔音罩、移动工作平台及超声波铲除装置；所述机架上部设有固定工作平台，底部设有倒锥形废料回收仓；所述固定工作平台两端上平面设有直线导链凹槽，中部设有圆通孔，前后设有两个正方形通孔；所述固定工作平台左侧设有光电传感器，所述圆通孔位置设有行程开关，所述固定工作平台两端设有两组轴向夹紧液压缸；所述固定工作平台下底面设有传动电机，所述传动电机固定在固定工作平台底面上，所述传动电机输出连接到传动轴上，所述传动轴上有两组传动链轮Ⅰ，所述传动链轮Ⅰ上连接有两组传动链条Ⅰ，所述传动链轮Ⅰ通过传动链条Ⅰ与传动链轮Ⅱ链传动，所述传动链轮Ⅱ与链轮同轴安装在固定工作平台上，所述链轮设有两组，所述链轮上设有物料传动链条，所述物料传动链条上固定有两个以上挡块，所述物料传动链条环绕安装在固定工作平台上的直线导链凹槽中，所述链轮通过物料传动链条与张紧链轮链传动，所述张紧链轮安装在张紧槽上；所述正方形通孔位置设有两组侧面夹紧杆，所述侧面夹紧杆呈“7”字形状，并穿过正方形通孔，中部铰接在固定工作平台上，底部分别与夹紧液压缸两端铰接；所述移动工作平台设有两条轴向导柱，所述轴向导柱穿过移动工作平台，所述轴向导柱两端固定在升降横杆上，所述移动工作平台中部设有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆穿过移动工作平台，所述滚珠丝杆一端连接到进给伺服电机上，另一端固定在升降横杆上，所述升降横杆两端设有滑套，所述滑套滑动套接在升降导柱上，所述升降导柱底部固定在固定工作平台上，顶部连接有支撑杆；所述滑套上设有升降丝杆，所述升降丝杆穿过滑套，所述升降丝杆顶部连接有手动摇杆，所述滑套上设有两组锁紧螺钉。当阳极碳块在物料传动链条的带动下移动到固定工作台指定位置后，所述光电传感器和行程开关同时发出信号到控制系统，控制系统控制传动电机停止转动，同时轴向夹紧液压缸顶出，固定碳块两端，夹紧液压缸伸出，夹紧杆夹紧碳块；所述移动工作平台上的珠丝杆在进给伺服电机的带动下旋转，移动工作平台沿着轴向导柱进行平移；所述升降横杆在手动摇杆转动升降丝杆下可以沿着升降导柱做升降运动，调整移动工作平台的高度，调整完成后拧紧锁紧螺钉固定。

进一步的，所述超声波铲除装置包括超声波发生器、超声波换能器及铲刀，所述超声波发生器通过信号线与超声波换能器连接，所述超声波发生器设置频率至少30KHz，所述超声波换能器与变幅杆一端固定连接，所述变幅杆另一端与铲刀固定连接，所述超声波换能器外部设有保护罩，所述超声波换能器固定安装在保护罩内，所述保护罩顶部通过铰链Ⅰ与调节杆进行铰接，所述保护罩底部通过铰链Ⅱ与移动工作台铰接，所述调节杆两端设有调节螺母，所述移动工作台两端设有调节槽，所述调节杆穿过设在移动工作台上的调节槽。所述超声波铲除装置固定安装在 移动工作台上，所述超声波发生器发出的超声波经过超声波换能器变换后形成振动波，所述变幅杆把振幅扩大，所述变幅杆带动铲刀形成高频率的振幅，并作用在碳块上，所述调节杆左右移动，带动铲刀沿着铰链Ⅱ转动调节铲刀的工作角度，然后通过调节螺母进行锁紧固定。

进一步的，所述铲刀包括法兰和铲柄，所述铲刀通过法兰与变幅杆固定连接，所述法兰底部固定连接铲柄的一端，所述铲柄的另一端固定连接有铲面，所述铲面宽度为所需开槽的宽度，所述铲面与所需加工阳极碳块的平面夹角为10°~80°，所述铲刀至少设有2组，所述铲刀顶部位置逐渐降低排列。所述铲刀上的法兰与变幅杆上的法兰对应，通过螺栓进行连接固定，所述铲面与碳块形成夹角可以有效的进行铲除，铲除量由夹角确定，所述铲刀至少设有2组可以方便进行分层铲除，减少单把铲刀的负荷，影响铲刀寿命。

进一步的，所述废料回收仓中部设有光电检测传感器，底部设有螺旋输送机，所述螺旋输送机一端连接输送电机，另一端设有废料出口。所述光电检测传感器可以检测到废料回收仓中的废料位，反馈信号控制输送电机转动，所述螺旋输送机带动废料往废料出口传动进行回收。

进一步的，所述安全隔音罩包括后罩壳和对拉门，所述后罩壳固定在机架上，与对拉门无间隙连接，组成一个封闭的整体，罩住固定工作平台和移动工作平台；所述后罩壳与所述对拉门内壁上均安装有隔音棉；所述对拉门上设有观察透明窗，所述观察透明窗底部设有物料进口，所述物料进口外侧上部设有来料检测传感器，所述物料进口内侧上部设有两组隔断闸板，所述隔断闸板上部设有两组伸缩气缸，所述伸缩气缸固定在对拉门内壁上，所述隔断闸板与对拉门内壁滑动连接，所述对拉门底部设有滑轨，所述对拉门安装在滑轨，所述滑轨中间设有两组限位开关。所述后罩壳与对拉门对接密封内部设有隔音棉可以隔音降噪，所述对拉门上设有观察透明窗可以方便观察碳块加工进度，所述物料进口为碳块的进入设备内部的进口，进口上方的来料检测传感器检测到来料后伸缩气缸缩回提起隔断闸板，碳块进入到设备内部后隔断闸板下降，完成封闭，避免噪声传出设备外，所述滑轨上安装限位开关，对开门关闭触动限位开关后设备才能运行，确保安全运行。

本发明的使用方法包括以下步骤：

1）加工准备：当需要加工阳极碳块排气槽时，首先根据需要加工槽深度，通过手动摇杆转动升降丝杆，与升降丝杆连接的滑套带动升降横杆沿着升降导柱上下移动，固定在升降横杆上的轴向导柱带动移动工作平台跟着进行上下移动，固定在移动工作平台上的超声波铲除装置同时进行上下移动，调整好移动工作平台的高度后，拧紧锁紧螺钉；同时通过调整调节杆沿着调节槽的移动量，通过铰链Ⅰ铰接在调节杆上的保护罩沿着铰链Ⅱ进行转动，固定在保护罩内的超声波换能器上连接的变幅杆携带铲刀转动到合适加工角度，此时进给方向最后一组铲面下降的深度与需要加工排气槽深度一致，拧紧调节杆两端的调节螺母进行锁紧，关上对拉门，设置在滑轨上的两组限位开关检测带关门信号后进入准备工作状态；

2）进料夹紧:当完成准备工作后，传动电机带动传动链轮Ⅰ转动，与传动链轮Ⅰ链接的传动链轮Ⅱ同时带动链轮转动，安装在链轮上的物料传动链条上的挡块推动阳极碳块横向传送至物料进口，设在物料进口上的来料检测传感器检测到来料后发出信号，控制伸缩气缸收缩上提隔断闸板，阳极碳块随着物料传动链条进入到设备内；进入设备后，物料传动链条进入固定工作平台上的导链凹槽，挡块继续推动阳极碳块前进，直至阳极碳块前进至设在固定工作平台中部圆通孔位置的行程开关和左侧的光电传感器同时检测到阳极碳块后停止传动，两组轴向夹紧液压缸同时动作顶住阳极碳块，两组侧面夹紧杆底部铰接的夹紧液压缸也同时顶出夹紧阳极碳块，同时完成轴向及前后夹紧固定；

3）开槽加工：当完成夹紧固定后，进给伺服电机带动滚珠丝杆转动，移动工作台在滚珠丝杆的带动下沿着轴向导柱向右侧移动，同时超声波铲除装置开启，超声波发生器发出的超声波频率通过超声波换能器转换为超声波振动频率，超声波振动频率经过变幅杆变幅后传到铲刀上，通过铲刀作用在阳极碳块上，进行连续的铲除工作；铲除后的废料落到废料回收仓中，废料储存到中部料位时光电检测传感器检测发出信号，启动输送电机带动螺旋输送机转动，传送废料到废料出口；

4）加工结束：当完成开槽加工后，轴向夹紧液压缸和夹紧杆底部铰接的夹紧液压缸同时缩回松开阳极碳块；传动电机启动，通过物料传动链条传动至设备外，移动工作平台返回初始位置，完成阳极碳块的开槽加工。

与现有技术相比，本发明的优点：

1.本发明采用链条输送横向供料，阳极碳快固定，铲除工具移动的方式进行加工开槽，轨道长度仅需与阳极碳快长度相当，无需设置长导轨，极大的缩小了设备的尺寸，减小设备占地空间，便于大量投放。

2.本发明中采用超声波铲除的方式进行铲除开槽，无机械转动切削摩擦，不存在切割工具发热损坏、崩边的问题；超声波振动铲与阳极碳块夹角可根据需要铲除量进行调节，单组铲槽上设置有三把铲刀，铲刀在进给方向高度逐渐下降，进行分层铲除，可以降低铲刀的负荷，保护铲刀。

3.本发明在设备底部设置有废料收集装置，能够自动根据检测到废料储存量启动排料装置进行排料，无需人工进行清扫，减少工作量。

4．本发明通过设置安全隔音罩使工作单元完全隔绝在一个封闭的空间内，在罩体内部设有隔音棉，隔音效果非常好，避免出现噪音污染，提高现场工作环境；并且设置有拉门和观察透明窗，方便操作人员对设备工作状况进行观察检修，同时能够起到安全防护作用。

5.本发明通过光电传感器和行程开关双重检测阳极碳块在工作台上是否移动到位，轴向夹紧装置和侧面夹紧装置自动进行夹紧固定，增加设备安全性，开槽完成后自动松开，链条传送出设备。

6.本发明通过采用超声波铲除方式对阳极碳块排气槽进行加工，单组槽上设有多把铲刀提高加工效率，同时可以根据加工情况调节铲刀角度以及铲刀加工深度，加工不同的槽深，阳极碳块的加工在一个完全封闭的安全隔音罩内进行，保护了操作人员的安全及健康；同时采用自动横向供料方式输送，自动化程度高，占地面积极小，非常适合用于阳极碳块排气槽的加工。

【附图】

【合作方式】专利权转让
【价格】面议