專利名稱：受控的鋁氧粉(氧化鋁)供料設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與控制鋁氧粉(氧化鋁)或其他固體物料供料到電解槽的供料設(shè)備有關(guān)，在電解槽內(nèi)鋁氧粉轉(zhuǎn)變成鋁。
在鋁氧粉的電解中，將固體的鋁氧粉溶于含有熔融的電解質(zhì)，如冰晶石的槽或容器中，并希望將鋁氧粉在電解質(zhì)中的濃度保持在預(yù)先確定的范圍內(nèi)。在目前電解鋁氧粉的通用方法中，將鋁氧粉以預(yù)先確定大小的連續(xù)劑量供給一個或幾個在電解質(zhì)硬殼上打出的孔中，從而當(dāng)需要時可以供給定量的鋁氧粉。由于鋁氧粉的電解是連續(xù)進(jìn)行，因而希望可以連續(xù)取代在電解過程中所消耗的鋁氧粉，以便使電解質(zhì)保持鋁氧粉的最佳濃度。但是，最佳的操作條件是這樣，在電解質(zhì)的表面上電解質(zhì)的硬殼不斷再生，因而很難向熔融電解質(zhì)的硬殼下連續(xù)供給鋁氧粉。由于這個原因，已知的鋁氧粉供料步驟包括使用硬殼破碎器，破碎器周期性操作破碎電解質(zhì)硬殼，在硬殼中形成孔，通過孔可以供給固體的鋁氧粉。硬殼破碎器的工作是必要的，硬殼破碎機構(gòu)，如氣動操作的軸，在軸的自由端帶有適當(dāng)?shù)蔫徸訖C構(gòu)(以下稱為插棒)，將在插棒形成的孔來回運動。
在一個已知的供料程序中，使用兩個分離的氣動系統(tǒng)，一個操作硬殼破碎機構(gòu)，另一個操作鋁氧粉供料系統(tǒng)。在這種程序中，操作硬殼破碎機構(gòu)的機械在電解質(zhì)硬殼中形成孔之后，有可能縮回硬殼破碎機構(gòu)，從而可以操作進(jìn)料系統(tǒng)在硬殼破碎機構(gòu)形成的孔內(nèi)放入鋁氧粉料。
在另一個程序中，使用單個的氣動系統(tǒng)來操作硬殼破碎機構(gòu)，從貯槽將鋁氧粉排出是與硬殼破碎機構(gòu)向下運動協(xié)調(diào)進(jìn)行。在這個程序中，鋁氧粉料是這樣釋放的，當(dāng)硬殼破碎機構(gòu)穿過硬殼時鋁氧粉不能進(jìn)入孔中，因此直到破碎機構(gòu)縮回的時候鋁氧粉才能進(jìn)入到孔內(nèi)。并且這個程序有只使用一個氣動系統(tǒng)的優(yōu)點，很清楚，當(dāng)硬殼破碎機構(gòu)縮回時并不是所有的鋁氧粉都能立刻通過孔進(jìn)入到電解質(zhì)之中。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的鋁氧粉供料設(shè)備，該設(shè)備只使用單個氣動機構(gòu)，但能避免已知系統(tǒng)使用這類單個機構(gòu)的缺點。
根據(jù)本發(fā)明為鋁氧粉電解槽提供的供料設(shè)備，包括硬殼破碎機構(gòu)，可在熔融的電解質(zhì)表面形成的硬殼中打出孔，硬殼破碎機構(gòu)包括插棒，切割刀刃安裝在往復(fù)插棒軸上，和供料設(shè)備還包括鋁氧粉貯槽，適合按照需要釋放鋁氧粉通過硬殼中的孔進(jìn)入到電解質(zhì)中，其特征是將貯槽內(nèi)鋁氧粉通過供料通道和入口送入供料室，供料室在供料設(shè)備的內(nèi)壁和供料室的外壁之間;由閥機構(gòu)控制的供料室出口將供料室與配料器連接起來，配料器由內(nèi)壁圍成，與插棒軸同心;內(nèi)壁向下朝向插棒的頭部;配料器的入口緊貼著供料室的出口，所以當(dāng)閥機構(gòu)打開供料室的出口，也就同時打開了配料器的入口，在供料室里的鋁氧粉可以直接流入到配料器;閥機構(gòu)與內(nèi)壁相連一起操作，以跟著內(nèi)壁在第一位置和第二位置之間的運動而運動，內(nèi)壁在第一位置時配料器閉合與供料室不通，閥機構(gòu)與內(nèi)壁和閥機構(gòu)之間的流動通道相通，內(nèi)壁在第二位置時配料器打開與供料室相通，閥機構(gòu)使配料器與流動通道不通;配料器是由外壁;兩個徑向相內(nèi)的端壁，和由閥機構(gòu)形成的徑向朝內(nèi)的可動壁構(gòu)成的室，根據(jù)閥機構(gòu)的位置可動壁交替構(gòu)成各自的端壁，將配料器出口引導(dǎo)到流動通道或入口引導(dǎo)到供料室，使得當(dāng)一個口全閉合時，另一個全開;配料器的下端壁向下和向內(nèi)朝下端壁上的閥座傾斜，以構(gòu)成配料器出口的下部;在下端壁上的閥座提供制動作用，以便在插棒軸進(jìn)一步向下運動打碎電解質(zhì)硬殼時，阻止閥機構(gòu)的向下運動，在相連的內(nèi)壁企圖向下運動時，保持住閥機構(gòu);插棒軸上的撞錘機構(gòu)，當(dāng)插棒軸從其破碎硬殼的位置提起時撞錘機構(gòu)碰到內(nèi)壁的下緣，同時也提起內(nèi)壁和相連的閥機構(gòu)，從而閉合配料器的入口，打開配料器的出口，傾斜壁與供料設(shè)備內(nèi)壁下端相連，傾斜壁的下自由端終止在輸送斜管的入口部分或入口內(nèi)，輸送斜管適合裝在供料設(shè)備的下部，以提供像渠道一樣的作用，引導(dǎo)離開配料器的鋁氧粉到一個或幾個出口，在使用中這些出口正好在電解質(zhì)硬殼孔的上面。
本發(fā)明的供料設(shè)備包括硬殼破碎機構(gòu)，該機構(gòu)最好是氣動的。硬殼破碎機構(gòu)包括帶有用來破碎硬殼的切割刀刃的插棒，安裝在往復(fù)的插棒軸上。插棒軸最好帶有撞錘機構(gòu)，該機構(gòu)可由插棒附近的套環(huán)或由插棒與插棒軸連結(jié)處的臺肩構(gòu)成。
供料設(shè)備還至少包括一個貯槽，由料斗或類似容器裝載很細(xì)的鋁氧粉。電解槽其他的添加劑貯槽也可與供料設(shè)備相連，如氟化鋁，氟化鈣，破碎的電解質(zhì)，純堿，或冰晶石。其他貯槽也適合用下面描述的鋁氧粉所用的方法，向電解槽供給他們所貯藏的料。
在貯槽的配料器之間的供料室包括最好是環(huán)形安裝的園筒形內(nèi)壁，并與插棒軸同心。內(nèi)壁向下朝向插棒的頭，最好同彈簧在內(nèi)壁上徑向朝外的法蘭和供料設(shè)備的外壁之間加壓，該外壁也是與插棒軸同心安裝。供料設(shè)備的外壁也可裝設(shè)徑向延伸的法蘭，比內(nèi)壁的法蘭離插棒頭部更遠(yuǎn)，從而在內(nèi)壁和外壁各自的法蘭之間安裝的圈形彈簧，可對內(nèi)壁加上所需要的壓力，使內(nèi)壁向下運動直到運動終止。將彈簧裝在供料室的上部，使得供料室的鋁氧粉不會影響彈簧的操作。
在供料設(shè)備的內(nèi)壁和最好是園筒形的供料室外壁之間組成供料室。供料室包括與在內(nèi)壁法蘭下鋁氧粉供料通道相連的入口，由閥機構(gòu)控制的出口。供料室的最小容量最好與配料器一樣。在供料室處的內(nèi)壁最好增補上向下向外的供料室側(cè)壁，側(cè)壁下端在供料室的出口處終止。最好供料室的側(cè)壁以一定的角度傾斜，該角大于通過供料室的鋁氧粉的靜止角。這就保證鋁氧粉通暢地流過供料室。
供料室的出口緊貼著配料器的入口，從而當(dāng)閥機構(gòu)打開供料室的出口時也同時打開了配料器的入口，使得供料室里的鋁氧粉能直接流入配料器。
閥機構(gòu)與內(nèi)壁相連一起操作，以便跟著內(nèi)壁在第一位置和第二位置之間的運動而運動，在第一位置配料器閉合與供料室不通，在第二位置配料器與供料室相通。在它的第一位置閥機構(gòu)與內(nèi)壁和閥機構(gòu)之間的流動通道相通。在它的第二位置閥機構(gòu)使配料器與流動通道不通。閥機構(gòu)最好是園筒形的，連接在內(nèi)壁的自由端之間。園筒形閥機構(gòu)的每個自由端都適合坐入在配料器相對端構(gòu)成的環(huán)形閥座內(nèi)。
配料器由最好是園筒形的外壁構(gòu)成，配料器有兩個徑向朝內(nèi)的端壁，在端壁上形成各自環(huán)形座，和由閥機構(gòu)形成的徑向朝內(nèi)的可動壁。根據(jù)閥機構(gòu)的位置，配料器總是有一個開口，或是構(gòu)成通向流動通道的出口，或是構(gòu)成通向供料室的入口。配料器這開口的特性由閥機構(gòu)控制，從而當(dāng)一個全閉合時，另一個全開。
最好下端壁向下向內(nèi)傾斜，傾斜角大于供料給配料器的鋁氧粉的靜止角。下端壁的這種傾斜保證了所有的鋁氧粉，當(dāng)出口打開時都流出配料器(而不是停留在環(huán)形座內(nèi))。
上端壁基本上是向下向外傾斜。上端壁的傾斜角最好大于供料給配料器的鋁氧粉的靜止角。上端壁的這種傾斜保證了鋁氧粉將可充滿配料器，這樣提供了所希望的可重復(fù)的精確劑量。
在下端壁上的環(huán)形座不僅提供了配料器出口的密封機構(gòu)。而且還提供制動作用，停止閥機構(gòu)和相連的內(nèi)壁的向下運動，當(dāng)插棒軸在彈簧或其他加力機構(gòu)的向下力作用下，向下運動時會發(fā)生這種情況。當(dāng)硬殼被打破，插棒軸可能進(jìn)一步向下運動時，由向下的壓力將閥機構(gòu)保持在下端壁的座內(nèi)。
當(dāng)插棒軸提起時，由插棒頭本身或最好是撞錘機構(gòu)構(gòu)成的裝置遇到內(nèi)壁的下緣，從而把內(nèi)壁和相連的閥機構(gòu)提起，關(guān)閉入口和打開配料器的出口。當(dāng)閥機構(gòu)的上緣坐入配料器上端壁內(nèi)的環(huán)形座時，停止了內(nèi)壁的向上運動。
供料設(shè)備還包括連接在內(nèi)壁下部的傾斜壁。傾斜壁最好是截頭錐形的，它的下自由端終止在輸送斜管的入口內(nèi)或入口處。
輸送斜管適合裝在供料設(shè)備的下部。適合提供像渠道一樣的作用，以引導(dǎo)離開配料器的鋁氧粉到一個或幾個出口，在使用中這些出口正好在電解質(zhì)硬殼的上面。輸送斜管最好能引導(dǎo)所有離開內(nèi)壁底部傾斜壁下緣的鋁氧粉，都到一個或幾個輸送出口5。
為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考附圖
進(jìn)行說明，附圖顯示本發(fā)明的一個最優(yōu)實施方案。所給的實施方案僅僅是為了圖解說明，本發(fā)明不受圖解說明的限制。
附圖有關(guān)示意性地僅顯示供料設(shè)備最優(yōu)形式剖面圖的一半。插棒軸1與插棒2相連，在插棒軸1與插棒2連結(jié)處的臺肩3在圖示位置緊貼著內(nèi)壁4上的撞錘機構(gòu)23。彈簧5裝在內(nèi)壁4的法蘭6和外壁8的法蘭7之間，把內(nèi)壁4壓向下。在內(nèi)壁4下端的傾斜壁9連結(jié)在內(nèi)壁4和撞錘機構(gòu)23的連結(jié)處附近。
由側(cè)壁11和端壁12與13，同閥機構(gòu)14一起組成配料器10的空間，閥機構(gòu)包括與內(nèi)壁4相連的可動壁。在圖中顯示的閥機構(gòu)14，正在配料器10的出口15打開，入口16關(guān)閉的位置。在各自的端壁12和13內(nèi)形成閥機構(gòu)14各個端部的環(huán)形座17和18。
在法蘭6水平面以下的供料室19一般充滿著鋁氧粉，按照箭頭20所指的方向鋁氧粉從貯槽進(jìn)入供料室。傾斜壁24增強內(nèi)壁4，并引導(dǎo)室19中的鋁氧粉到入口16。如上述，輸送斜管21與供料設(shè)備的最外層的壁相連，適合引導(dǎo)離開配料器10的鋁氧粉流過流動通道22，向下到傾斜壁9，然后進(jìn)入到由插棒2在電解質(zhì)硬殼中所形成的孔?？梢钥吹剑瑥匿X氧粉的供料到從配料器排料，閥機構(gòu)只需移動距離A。而插棒打破電解質(zhì)的硬殼所需的運動顯然要大于距離A。
很清楚，本發(fā)明使得供料設(shè)備的設(shè)計和操作只使用單個氣動機構(gòu)，并能協(xié)調(diào)地將鋁氧粉送入由硬殼破碎機構(gòu)在電解質(zhì)硬殼中打出的孔內(nèi)，當(dāng)硬殼破碎機構(gòu)從孔中縮回時，鋁氧粉可直接送入孔中。盡管當(dāng)閥機構(gòu)從出口打開的位置移動到入口打開位置時某些鋁氧粉直接流過配料器，基本上所有從配料器釋放的鋁氧粉都能直接流入電解質(zhì)硬殼中的孔內(nèi)。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，當(dāng)僅需要啟動閥機構(gòu)以便對配料器重新加料時可以限制插棒的向下運動。不必使插棒向下運動，經(jīng)過打破硬殼所需的整個行程，每次僅需向下運動一點便可使配料器再供料。配料器可以這樣再供料，縮回的插棒釋放所供的鋁氧粉，而不需要插棒通過的電解質(zhì)硬殼的整個行程。因此大大減小了插棒的磨損。
配料器端壁的角度大于鋁氧粉的靜止角，從而使鋁氧粉的加料不會因所供鋁氧粉的質(zhì)量改變而受到影響，使現(xiàn)在加料的數(shù)量保持不變，得到更加一致的加料體積轉(zhuǎn)變。適當(dāng)選擇配料器的體積，使得鋁氧粉加入到電解質(zhì)溶液中的加料量小于目前的加料量，增加加料次數(shù)，從而有利于維持鋁氧粉的濃度更接近常數(shù)。
權(quán)利要求
1.鋁氧粉電解槽的供料設(shè)備，包括硬殼破碎機構(gòu)，以在熔融電解質(zhì)表面形成的硬殼上打出孔，硬殼破碎機構(gòu)包括帶有切割刀刃的插棒，安裝在往復(fù)的插棒軸上，和設(shè)備還包括鋁氧粉貯槽，適合按照需要釋放鋁氧粉通過硬殼中的孔進(jìn)入到電解質(zhì)中，其特征是貯槽將鋁氧粉通過供料通道和入口送入供料室，供料室在供料設(shè)備的內(nèi)壁和供料室的外壁之間；由閥機構(gòu)控制的供料室出口將供料室與配料器連接起來，配料器由內(nèi)壁圍成，與插棒軸同心；內(nèi)壁向下朝向插棒的頭部；配料器的入口緊貼著供料室的出口，所以當(dāng)閥機構(gòu)打開供料室的出口，也就同時打開了配料器的入口，在供料室里的鋁氧粉可以直接流入到配料器；閥機構(gòu)與內(nèi)壁相連一起操作，以便跟著內(nèi)壁在第一位置和第二位置之間的運動而運動，內(nèi)壁在第一位置時配料器閉合與供料室不通，閥機構(gòu)與內(nèi)壁和閥機構(gòu)之間的流動通道相通，內(nèi)壁在第二位置時配料器打開與供料室相通，閥機構(gòu)使配料器與流動通道不通；配料器是由外壁，兩個徑向朝內(nèi)的端壁，和由閥機構(gòu)形成的徑向朝內(nèi)的可動壁構(gòu)成的室，根據(jù)閥機構(gòu)的位置可動壁交替構(gòu)成各自的端壁，將配料器出口引導(dǎo)到流動通道或?qū)⑷肟谝龑?dǎo)到供料室，使得當(dāng)一個口全閉合時，另一個全開；配料器的下端壁是向下和向內(nèi)朝下端壁上的閥座傾斜，以構(gòu)成配料器出口的下部；在下端壁上的閥座提供制動作用，以便在插棒抽進(jìn)一步向下運動打碎電解質(zhì)硬殼時，阻止閥機構(gòu)的向下運動，在相連的內(nèi)壁企圖向下時，保持住閥機構(gòu)；插棒軸上的撞錘機構(gòu)，當(dāng)插棒軸從其破碎硬殼的位置提起時撞錘機構(gòu)碰到內(nèi)壁的下緣，同時也提起內(nèi)壁和相連的閥機構(gòu)，從而閉合配料器的入口，打開配料器的出口，傾斜壁與供料設(shè)備內(nèi)壁下端相連，傾斜壁的下自由端終止在輸送斜管的入口部分或入口內(nèi)，輸送斜管適合裝在供料設(shè)備的下部，以提供像渠道一樣的作用，引導(dǎo)離開配料器的鋁氧粉到一個或幾個出口，在使用中這些出口正好在電解質(zhì)硬殼孔的上面。
2.如權(quán)利要求1所述的供料設(shè)備，其特征是配料器下端壁向內(nèi)向下傾斜，其傾斜角大于供料設(shè)備所供鋁氧粉的靜止角。
3.如權(quán)利要求2所述的供料設(shè)備，其特征是配料器上端壁向外向下傾斜，其傾斜角大于供料設(shè)備所供鋁氧粉的靜止角。
4.如權(quán)利要求1或3所述的供料設(shè)備，其特征是閥機構(gòu)為園筒形，與在它的自由端和環(huán)形閥座之間的內(nèi)壁相連，在配料器的上、下端壁之間形成環(huán)形閥座。
5.如權(quán)利要求1，3和4所述的供料設(shè)備，其特征是供料室由傾斜的內(nèi)壁構(gòu)成，內(nèi)壁的下緣在供料室出口處終止。
全文摘要
控制向電解槽供應(yīng)鋁氧粉的設(shè)備包括與配料器的進(jìn)口相連的供料室，電解槽有破碎電解質(zhì)硬殼的插棒。離開配料器出口的鋁氧粉通過傾斜壁到輸送斜管，斜管將鋁氧粉對準(zhǔn)由插棒在硬殼上打出的孔。相對插棒可移動的閥機構(gòu)控制配料器進(jìn)口和出口的開度，當(dāng)閥打開一個時就關(guān)閉了另一個，當(dāng)插棒從殼體退回時允許鋁氧粉流過輸送斜管，插棒的運動需要控制閥機構(gòu)，使得鋁氧粉可連續(xù)地供料到電解槽，以免與插棒發(fā)生沖突。
文檔編號C25C3/14GK1062931SQ9110960
公開日1992年7月22日 申請日期1991年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月5日
發(fā)明者J·P·基桑 申請人:波特蘭冶煉事業(yè)有限公司