生產碳塊用的振動壓實器的充氣懸架的制作方法

專利名稱:生產碳塊用的振動壓實器的充氣懸架的制作方法
本發明是關于振動壓實器的充氣懸架裝置，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鋁的電解槽用碳質電極的制造，但是也不排除在其它方面的應用。
最先進的采用霍爾-赫羅爾特工藝生產鋁的設備所使用的是預焙陽極。這種預焙陽極的生產過程是這樣的在120°-200℃溫度下混合經過粉碎的焦炭和硬瀝青，得到碳糊，碳糊在120°-160℃溫度下成形為預焙陽極。
陽極的質量對能否順利生產及生產經濟效益起著重要作用，技術人員一直在對改進陽極的特性作出不斷的努力，特別是通過提高陽極電導率(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。事實上，即使采用機械的和自動的方式更換一塊陽極仍然是一個很棘手的問題，并會在電解槽的電、熱平衡方面造成局部失調。
廣泛用于陽極成形的工藝是振動壓實。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、電冶金學和同樣目的的電極。
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底板;模具的四壁至少部分是活動的，以便于成形的碳塊脫模;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，各種槽形構造，懸桿的密封孔。
利用一個在大多數情況下由具有不平衡偏心構件的二個轉軸所構成的裝置使模具底板產生振動。振動元件是基本垂直放置的，振動頻率為數十赫茲，振幅可達數十毫米。振動底板通過一定數量的彈簧，由一個混凝土基座支承著。
通過彈簧懸掛振動壓實器并不十分理想。特別是存在下述明顯的缺陷。
a)不可控制。實際上，在同一底板上生產不同規格的碳塊時，為了適應碳糊或模具重量的變化，或適應與時間有關的碳糊特性的變化，操作人員只能改變偏心不平衡塊的旋轉速度。
b)彈簧懸架式振動壓實器不能保持絕對的平衡。這或是由于在初始狀態彈簧的剛度或高度的不同，或是由于在使用期限內彈簧剛度變化所致。
c)對于周圍的環境來說，壓實器不能充分地隔振。
本發明的主旨是一種新型的振動壓實器的彈性懸架裝置，該懸架采用的是壓力可調節氣墊，部分或全部取代通常用于振動底板與混凝土塊之間的彈簧支承和減振元件。
圖1到圖5說明本發明的實施方式。
圖1表示已有技術和普通振動壓實器的結構(垂直剖視)。
圖2表示根據本發明安裝了充氣墊的相同的振動壓實器。
圖3表示充氣墊的詳細裝配結構。
圖4表示本發明的另一種結構形式，即用彈簧或彈性支承物來代替一定數量的氣墊。
圖5表示氣墊在振動底板下面的分布(輪廓圖)。
振動壓實器(1)通常由兩塊可移動的橫向壁(2)和兩塊在剖視圖中看不見的縱向壁構成的平行六面體模具組成。振動板(3)就是模具的底板，在與二個帶有偏心不平衡配重的軸相偶連的馬達作用下，振動板承受一個頻率為10-30赫茲，振幅可達40毫米的垂直方向分量的振動。振動壓實機的固有頻率通常在2-20赫茲之間。
相當重的頂蓋(4)(例如2至4噸重)，既在其自身重量慣性作用下壓實碳塊，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)，以及各種槽形構造。
壓模工序結束后，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。
根據本發明，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。金屬板上備有四個帶螺紋的金屬插入件以便固定它。其中一塊板，在實施例的圖中是13B，有充氣孔(15)。
在圖2所示的實施例中，由18個氣墊取代了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與氣源相接，要么把它們分成若干組，每組分別充入幾個巴的氣壓(如2至8個巴，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，并能對裝置并聯作出選擇，使其能夠同時對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的氣壓表(22)來監測壓力。
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降到最低。
考慮到裝置的質量(10至30噸)和由于振動可產生的力，所以必需保證在充氣墊發生故障時(漏氣或爆裂)，振動壓實器的安全。
為防止如上所述的一般性漏氣，把該裝置分成許多氣墊組。充氣時這些組以并聯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。
當對氣墊充氣時，各氣墊組靠電動閥門的操作予以隔開。
可以設想，當機器在工作時，氣墊組是保持并聯關系的。在這種情況下，只有借助氣壓測量儀測出的有漏氣現象時氣墊組才被相互斷開。
此外，在靠近底板的四個角還裝有四個防撞檢測器(18)，對振動底板(3)有任何早期的斷裂它們都能作出反應，并且自動中斷配有偏心不平衡塊馬達的轉動。
在振動底板和混凝土基座之間還裝有一定數量的彈性支承件(19)，以防止氣墊普遍漏氣時振動底板(3)全部塌落，由此保證氣墊不被振動壓實器和陽極的重量壓毀。
最后，還可以保留一定數量的彈簧(10)以加強或替代彈性支承件(19)，其目的仍是為了避免振動底板(3)的全部塌落。
還可以在電動閥門和氣墊之間增加一容器(如25所示)，其目的是調整氣墊的總容量，因此增強氣墊的剛度。
根據以上所闡述的原理，按照本發明，振動壓實器裝有18個由FIRESTONE生產的A113型彈性氣墊，氣墊的最大直徑為390毫米。
18個氣墊被安裝在底架結構的四周。注入的氣壓可控制在0.4至0.8Mpa之間，根據壓縮空氣的供給方式，18個氣墊被分成五組，有四組每組四個氣墊，有一組是兩個氣墊，對稱排列(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(如注冊商標為-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，利用電驅動的排氣閥門(24)排氣，或使一組氣墊獨立于其它組單獨排氣。
可以把整個系統連接于工廠的壓縮空氣管路或連接于壓縮機，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個印有“PAULSTRA”商標的彈性支承物(19)能夠在發生氣墊普遍漏氣或破裂事故時防止振動壓實器完全塌落以及壓毀氣墊。
振動壓實器的總重量為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荷為13.5/18＝750公斤/每個氣墊。整個支承件測得的剛度為15.8·106牛頓/米，也就是說每一氣墊充氣到7個巴(0.7Mpa)時剛度為0.88·106N/m。(牛頓/米)按照上述方式安裝的機器已生產出兩批不同規格的陽極。
下表所表示的是這兩批陽極與用裝彈簧的振動壓實器生產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已有技術，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)。
使用本項發明可以作到-利用增加或減少氣墊內的充氣氣壓，很容易調節懸架支承物的剛度。當生產不同規格的碳塊，或使用不同的原材料時，可以很容易使其剛度適應振動質量的變化。
-使機器處于更好的平衡狀態。由于各個氣墊是并聯的，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。
-通過監測氣體回路內的壓力，能及時發現某一氣墊是否失效。
-由于把透射系數的響應峰值轉變至低頻，所以能限制振動傳到外部(基礎塊)。振動頻率出現在衰減區而不是增強區。
所取得的所有這些優點絕不影響生產出來的碳塊的致密度。
權利要求
1.一種用于壓實碳塊的振動壓實器的懸架裝置，它是在模具內注入需要成形的碳糊，模具放置在振動底板(3)上，振動底板由減振裝置(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)構成。
2.按權利要求
1所述的懸架裝置，其特征是不同的氣墊(12)始終并聯于同一個可控制壓力的氣壓源上。
3.按權利要求
1所述的充氣懸架裝置，其特征是在充氣期間，各氣墊(12)并聯連接，并且以單個或以組的形式與壓力氣源隔開。
4.按權利要求
1所述的懸架裝置，其特征是它包括測量每一個或每一組氣墊中壓力的裝置(22)和顯示每一個或每一組氣墊中壓力下降的裝置。
5.按權利要求
2至4的任何一項所述的懸架裝置，其特征是每一個或每一組氣墊(12)均經由電控閥門(21)與流體源相連接。
6.按權利要求
1至5中的任何一項所述的懸架裝置，其特征是懸架裝置裝有檢測模具振動底板(3)發生塌落的裝置(18)，并在振動底板(3)發生塌落時使振動停止。
7.按權利要求
1至6中的任何一項所述的懸架裝置，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底板(3)和基座構件(16)之間，氣墊設置在基座之上，以便在氣墊發生漏氣事故中防止振動底板的塌落。
8.按權利要求
1至7中任何一項所述的懸架裝置，其特征是充氣墊(12)是由可控制壓力的氣態或液態流體充壓的。
9.按權利要求
8所述的懸架裝置，其特征是壓力源可以包含一個或更多個附加的輔助容器(25)。
10.按權利要求
1至9中的任何一項所述的懸架裝置，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.按權利要求
1至10中任何一項所述的懸架裝置的使用，它可用于生產碳塊，例如在用電解法生產鋁的工藝中所使用的碳質電極(陽極和陰極襯料)。
專利摘要
壓實碳塊用的振動壓實器的懸架裝置。要成型的碳糊注入模具，模具位于振動板(3)之上，振動板由減振裝置(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成。各氣墊始終并聯于同一個可控壓力的氣源，另外，在充氣時它們并聯連接，并以單個或以組的形式與壓力氣源斷開。還有一個測量每個或每組氣墊中氣壓的裝置和一個顯示每個或每組氣墊中壓力下降的裝置。
文檔編號F16F15/023GK87104215SQ87104215
公開日1987年12月30日 申請日期1987年6月15日
發明者萬弗倫·克勞德, 卡斯特·貝諾瓦特 申請人:皮奇尼鋁業公司