RU213635U1

RU213635U1 - Устройство для пробивки корки электролита

Info

Publication number: RU213635U1
Application number: RU2022112998U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Валентинович Дюмин; Евгений Владимирович Мастин; Тахир Талхатович Галемов; Михаил Валерьевич Емельянов; Юрий Александрович Соломин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринг Строительство Обслуживание"
Filing date: 2022-05-16
Publication date: 2022-09-20

Abstract

Полезная модель относится к устройству для пробивки корки электролита электролизера для получения алюминия электролитическим способом. Устройство содержит стрелу манипулятора с шарнирно закрепленной на оси шарнира концевой секцией, при этом концевая секция выполнена составной в длину из двух электроизолированных и виброизолированных друг от друга частей и установлена на шарнирной оси с возможностью демпфирования со стрелой, а вибратор и пика жестко закреплены на электроизолированной и виброизолированной части концевой секции. Обеспечивается надежность и безопасность конструкции устройства с расширенными технологическими возможностями, позволяющими осуществлять безопасный доступ для пробивки корки электролизеров в зонах с ограниченным рабочим пространством за счет минимальных габаритов рабочего органа, в первую очередь по высоте. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области металлургии цветных металлов, а именно к оборудованию для технологического обслуживания электролизеров для получения алюминия электролитическим способом, и может применяться для пробивки корки электролита электролизера.

Уровень техники

В торцах электролизеров и труднодоступных местах ванны с зоной ограниченного рабочего пространства и высокой температуры, пробивка корки проводится либо вручную ломом или с помощью пневматического отбойного молотка, либо специальными машинами, оснащенными вибраторами. Применение пневматических отбойных молотов и гидромолотов в качестве рабочего органа на специальной машине снижает их технологические возможности при обработке труднодоступных мест в стесненных условиях из-за увеличенных габаритных размеров рабочего органа по высоте.

Из уровня техники известна машина для пробивки торцов электролизеров, предназначенная для пробивки корки (https://vunivere.ru/work22171). В качестве шасси для машины использован дизельный погрузчик, на котором смонтирован манипулятор со стрелой. На стреле в качестве рабочего органа жестко закреплен вибратор, приводимый в движение гидромотором и пика, служащая рабочим инструментом. Ступени электроизоляции, термозащиты рабочего органа, виброзащиты и шумозащиты базового шасси на машине не предусмотрено.

Машина проста, надежна в работе, имеет минимальные размеры по высоте рабочего органа, но имеет ряд существенных недостатков, а именно:

- машина небезопасна из-за отсутствия ступени электроизоляции пики от рамы машины, которая обязательна по требованиям безопасности;

- надежность машины снижена из-за того, что вибрация, создаваемая вибратором, передается на стрелу и базовое шасси, сокращая ресурс их безотказной работы;

- надежность машины снижена из-за того, что отсутствует термозащита вибратора, который находится при пробивке корки в зоне повышенной температуры;

- эффективность вибратора снижена из-за отсутствия виброразрыва между машиной и рабочим органом, от этого происходит рассеивание на стрелу части энергии, создаваемой вибратором.

Известно устройство для разрушения корки электролита (патент на изобретение № 639460, С25С3/14, опубл. 25.12.1978 г.). В качестве шасси для устройства использован серийно выпускаемый промышленностью дизельный погрузчик, на котором смонтирован манипулятор со стрелой. На стреле в качестве рабочего органа жестко закреплен гидромолот с пикой, служащей рабочим инструментом. Ступени электроизоляции, термозащиты рабочего органа, виброзащиты и шумозащиты базового шасси на устройстве не предусмотрены.

Устройство имеет следующие недостатки:

- устройство небезопасно из-за отсутствия ступени электроизоляции пики от рамы устройства;

- надежность устройства снижена из-за того, что вибрация, создаваемая гидромолотом, передается на стрелу и базовое шасси, снижая ресурс их безотказной работы;

- надежность устройства снижена из-за того, что отсутствует термозащита гидромолота, который находится при работе в зоне повышенной температуры;

- снижены технологические возможности из-за увеличенных габаритов гидромолота по высоте, которые не позволяют работать в электролизном корпусе в местах, имеющих стесненные условия.

Известно устройство ударного действия (патент на полезную модель RU № 163038, B25D9/00, опубл. 10.07.2016 г.), предназначенное для пробивки корки электролита, содержащее стрелу и рабочий орган в виде гидромолота с пикой в качестве инструмента установленные на погрузчике. Гидромолот с пикой шарнирно закреплены через ось качания в щеках стрелы манипулятора с возможностью изменения угла наклона и демпфирования перекосов пики. Продольная ось гидромолота проходит через ось качания гидромолота. Демпфирование в процессе работы компенсирует отклонение рабочего органа и пики от рабочего положения не перпендикулярного к поверхности разрушения или в момент откалывания куска корки, при этом демпфируются поперечные составляющие реактивных нагрузок, воздействующих на устройство. Ступени электроизоляции, термозащиты рабочего органа, виброзащиты и шумозащиты базового шасси на устройстве не предусмотрено.

Устройство имеет следующие недостатки:

- надежность устройства снижена из-за того, что вибрация, создаваемая гидромолотом при работе, передается на стрелу и базовое шасси через ось качания гидромолота, сокращая ресурс их безотказной работы, поскольку ось качания гидромолота расположена на продольной оси гидромолота, от этого эффективность гашения вибрации демпфером минимальна, устраняются только поперечные составляющие изгибающих реактивных нагрузок и компенсируются перекосы плоскости качания;

- надежность устройства снижена из-за того, что отсутствует термозащита гидромолота, который находится при пробивке корки в зоне повышенной температуры;

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для пробивки корки электролита (патент на полезную модель RU № 171457, С25С3/14, опубл. 01.06.2017 г.). В качестве базового шасси для устройства использован серийно выпускаемый промышленностью дизельный погрузчик, с установленным на него манипулятором со стрелой, с не жестко закрепленной на оси шарнира концевой секцией стрелы, на которой жестко закреплен рабочий орган в виде гидромолота с инструментом в виде пики. Концевая секция с закрепленным на ней гидромолотом переводится в необходимое для транспортировки и для пробивки корки положения гидроцилиндром, который вращает концевую секцию на оси шарнира. Ступени электроизоляции, термозащиты рабочего органа, виброзащиты и шумозащиты базового шасси на устройстве не предусмотрено.

Известное устройство имеет следующие недостатки:

- надежность устройства снижена из-за того, что вибрация, создаваемая гидромолотом при работе, передается через жесткое крепление гидромолота к концевой секции и через ось шарнира на стрелу и базовое шасси, сокращая ресурс безотказной работы устройства и базового шасси;

Раскрытие полезной модели

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание надежного и безопасного устройства для пробивки корки электролита с расширенными технологическими возможностями, позволяющими осуществлять безопасный доступ для пробивки корки электролизеров в зонах с ограниченным рабочим пространством за счет минимальных габаритов рабочего органа, в первую очередь по высоте.

Техническая задача достигается за счет того, что в устройстве для пробивки корки электролита, содержащем стрелу манипулятора 2 с шарнирно закрепленной на оси шарнира 3 концевой секцией 4 с жестко закрепленными рабочим органом и инструментом, новым является то, что концевая секция 4 выполнена составной в длину из двух электроизолированных и виброизолированных друг от друга частей 10 и 11, и установлена на шарнирной оси 3 с возможностью демпфирования со стрелой 2, а рабочий орган выполнен в виде внешнего вибратора 16 фиксированного типа, жестко закрепленных с инструментом в виде пики 17 на изолированной части 11 концевой секции 4.

Техническое решение дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению поставленной задачи.

Демпфирование обеспечивается демпфером, выполненным составным из двух последовательно установленных частей 5 и 6, разделенных жестко закрепленной на стреле 2 пластиной 7.

Демпфер 5 и 6 выполнен из материала с упругими свойствами, например, резины, силикона или аналогичного упругого материала.

Крепление демпфера 5 и 6 со стрелой 2 и концевой секцией 4 производится разъемным соединением 9, проходящим насквозь через отверстия демпферов 5, 6, отверстие в пластине 7 стрелы 2 и отверстие пластины 8 концевой секции 4.

Ось крепления демпфера 5 и 6 перпендикулярна оси шарнира 3.

Внешний вибратор 16 фиксированного типа на концевой секции 4 закрыт снаружи защитным кожухом 20.

Электроизоляция и виброизоляция двух частей 10 и 11 концевой секции 4 обеспечивается по стыку фланцевого разъема 12 за счет установки плоской прокладки 14, а электроизоляция и виброизоляция разъемного соединения 13 за счет втулок 15, выполненных из неэлектропроводного материала, имеющего возможность гашения вибрации, например, из капролона, фторопласта или аналогичного по свойствам материала.

Ось шарнира 3 и ось пики 17 перпендикулярны и максимально разнесены друг от друга на противоположные торцы концевой секции 4.

Краткое описание чертежей

Полезную модель, её признаки, детали и преимущества можно понять из описания, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие пример выполнения полезной модели, на которых показано:

на фиг. 1 – общий вид устройства (на базовом шасси в положении стрелы при пробивке корки);

на фиг. 2 – увеличенный фрагмент элемента А на фиг. 1, с разрезом по местам крепления вибратора, с разрезом по оси крепления демпфера, с разрезом по разъемным соединениям фланцев концевой секции;

на фиг. 3 – увеличенный фрагмент ¾ спереди справа, элемента А на фиг. 1;

на фиг. 4 – увеличенный фрагмент ¾ спереди справа, элемента А на фиг. 1, со снятым защитным кожухом.

Перечень конструктивных элементов:

1 – базовое шасси;

2 – стрела манипулятора;

3 – ось шарнира;

4 – концевая секция;

5 – демпфер;

6 – демпфер;

7 – пластина;

8 – пластина;

9 – разъемное соединение;

10 – внутренняя часть секции 4;

11 – изолированная часть секции 4;

12 – фланцевый разъем;

13 – разъемное соединение;

14 – прокладка;

15 – втулка;

16 – вибратор;

17 – пика;

18 – разъемное соединение;

19 – разъемное соединение;

20 – защитный кожух;

21 – разъемное соединение.

Осуществление полезной модели

Устройство установлено на базовое шасси 1, в качестве которого может использоваться, например, самоходный вилочный погрузчик или специально созданная самоходная машина. Устройство состоит из стрелы 2, на оконечности которой шарнирно на оси шарнира 3 закреплена концевая секция 4. Подвижность концевой секции 4 ограничивается демпфером, состоящим из двух последовательно установленных частей, демпфера 5 и демпфера 6, разделенных пластиной 7, приваренной сварным швом к оконечности стрелы 2. Крепление демпфера 5 и демпфера 6 со стрелой 2 и концевой секцией 4 производится разъемным соединением 9 с возможностью фиксации, проходящим насквозь через отверстия демпфера 5 и демпфера 6, отверстие в пластине 7 стрелы 2, отверстие в пластине 8 концевой секции 4.

Демпферы 5 и 6 выполнены из материала с упругими, виброизоляционными свойствами, например, резины, силикона или аналогичного упругого материала.

Ось шарнира 3 и ось демпферов 5 и 6, вдоль которой установлено разъемное соединение 9 перпендикулярны, благодаря этому при работе отсутствуют боковые нагрузки на демпфер 5 и 6, ведущие к его быстрому выходу из строя. Концевая секция 4 выполнена составной в длину из двух электроизолированных и виброизолированных друг от друга частей, внутренней части 10 и изолированной части 11, соединенных фланцевым разъемом 12. Крепление частей 10 и 11 концевой секции 4 во фланцевом разъеме 12 осуществляется разъемным соединением 13. Электроизоляция и виброизоляция двух частей 10 и 11 концевой секции 4 обеспечивается по стыку фланцевого разъема 12 за счет установки плоской прокладки 14 и втулок 15, выполненных из неэлектропроводного материала, являющегося электроизолятором и имеющего возможность гашения вибрации, например, из капролона, фторопласта или аналогичного по свойствам материала. На изолированной части 11 концевой секции 4 жестко закреплен рабочий орган в виде вибратора 16, например, внешний вибратор фиксированного типа по ГОСТ ISO 18652-2014. На изолированной части 11 концевой секции 4 ниже вибратора 16 жестко закреплен рабочий инструмент в виде пики 17. Жесткое крепление вибратора 16 к изолированной части 11 концевой секции 4 производится разъемным соединением 18, жесткое крепление пики 17 к изолированной части 11 концевой секции 4 производится разъемным соединением 19. Ось пики 17 перпендикулярна оси шарнира 3, они максимально разнесены друг от друга за счет размещения на противоположных торцах концевой секции 4. Вибратор 16 закрыт снаружи защитным кожухом 20. Крепление защитного кожуха 20 выполнено разъемным соединением 21 к изолированной части 11 концевой секции 4. Из-за повышенной вибрации, которую испытывают детали и крепежные элементы, размещенные на концевой секции 4 и чтобы не допустить раскручивания крепежа, все разъемные соединения 9, 13, 18, 19 и 21, в качестве которых могут использоваться болтовые или винтовые соединения, надежно законтриваются, например, с помощью стандартных шплинтов.

Устройство работает следующим образом.

Базовое шасси 1, перемещаясь в корпусе электролиза алюминия, располагается у электролизера в месте, необходимом для пробивки корки. При помощи стрелы 2 концевая секция 4 перемещается в рабочую зону над обрабатываемой поверхностью.

Пика 17 прижимается стрелой 2 к разрушаемой корке электролита. При включении вибратора 16, за счет жесткого крепления вибратора 16 и пики 17 к изолированной части 11 концевой секции 4, пика 17 начинает выполнять возвратно-поступательные движения по вертикали, при этом концевая секция 4 совершает угловые колебания относительно оси шарнира 3, и за счет вибрации и давления, получаемого от стрелы 2, пика 17 разрушает корку электролита.

За счет установки концевой секции 4 на стреле 2 с возможностью демпфирования, вибрация, передаваемая вибратором 16 на стрелу 2 гасится демпферами 5 и 6, при этом за счет того, что ось шарнира 3 и ось крепления демпфера 5 и 6 перпендикулярны, не возникает изгибающих моментов на демпферы 5 и 6. Вибрация на стрелу 2 дополнительно гасится электроизолированной и виброизолированной прокладкой 14 и втулками 15, установленными во фланцевом разъеме 12 концевой секции 4.

В процессе работы вибратора 16 демпфер 5 испытывает импульсное давление, как реакция импульсному давлению пики 17 на корку, при этом за счет сжатия не позволяет передавать вибрацию на стрелу 2 при такте хода пики 17 вверх. Демпфер 6 обеспечивает усилие предварительного сжатия демпферов 5 и 6 разъемным соединением 9 и компенсирует ослабление усилия затяжки разъемного соединения 9, например, за счет затяжки болта гайкой, при такте сжатии демпфера 5. Кроме того, демпфер 6 не дает возможности соприкасаться при работе вибратора 16 разъемному соединению 9 со стрелой 2, не позволяя передавать вибрацию на стрелу 2 при такте хода пики 17 вниз.

После пробивки корки пика 17 проходит через корку, давление стрелы 2 на корку уменьшается, и происходит отключение вибратора 16. Далее стрела 2 поднимается и складывается. Базовое шасси 1 передвигает стрелу 2 с пикой 17 на место следующей пробивки корки, где цикл работы повторяется. Процесс продолжается до момента разрушения всей корки электролита на электролизере.

Электроизолированное исполнение фланцевого разъема 12 за счет прокладки 14 и втулок 15 обеспечивает ступень электроизоляции между пикой 17 и базовым шасси 1.

За счет того, что ось шарнира 3 и ось пики 17 перпендикулярны и максимально разнесены друг от друга на противоположные торцы концевой секции 4, не происходит возникновение изгибающих моментов на пику 17, обеспечивается оптимальная работа демпфера 5 и 6.

Защита вибратора 16 от перегрева обеспечивается за счет того, что он снаружи закрыт защитным кожухом 20. Кроме того, защитный кожух 20 дополнительно снижает на рабочем месте уровень шума от работы вибратора 16.

Устройство может быть установлено, например, на погрузчике и любом другом самоходном шасси, имеющем гидравлическую систему управления машины.

Расширение технологических возможностей устройства обеспечивается возможностью безопасного доступа для пробивки корки электролизеров в зонах с ограниченным рабочим пространством за счет минимальных габаритов рабочего органа, в первую очередь по высоте.

Проведенные испытания устройства для пробивки корки электролита подтвердили работоспособность, безопасность и надежность конструкции. Техническое решение промышленно применимо, поскольку изготовлено, испытано и предполагается к использованию на алюминиевых заводах.

Claims

1. Устройство для пробивки корки электролита, содержащее стрелу манипулятора 2 с шарнирно закрепленной на оси шарнира 3 концевой секцией 4 с жестко закрепленными рабочим органом и инструментом,

отличающееся тем, что концевая секция 4 выполнена составной в длину из двух электроизолированных и виброизолированных друг от друга частей 10 и 11, и установлена на шарнирной оси 3 с возможностью демпфирования со стрелой 2, а рабочий орган выполнен в виде вибратора 16, жестко закрепленные с инструментом в виде пики 17 на изолированной части 11 концевой секции 4.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что демпфирование обеспечивается демпфером, выполненным составным из двух последовательно установленных частей 5 и 6, разделенных жестко закрепленной на стреле 2 пластиной 7.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что демпфер 5 и 6 выполнен из материала с упругими свойствами, например, резины, силикона или аналогичного упругого материала.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что крепление демпфера 5 и 6 со стрелой 2 и концевой секцией 4 производится разъемным соединением 9, проходящим насквозь через отверстия демпфера 5, 6, отверстие в пластине 7 стрелы 2 и отверстие в пластине 8 концевой секции 4.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что ось крепления демпфера 5 и 6 перпендикулярна оси шарнира 3.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вибратор 16 на концевой секции 4 закрыт снаружи защитным кожухом 20.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроизоляция и виброизоляция двух частей 10 и 11 концевой секции 4 обеспечивается по стыку фланцевого разъема 12 за счет установки плоской прокладки 14, а электроизоляция и виброизоляция разъемного соединения 13 - за счет втулок 15, выполненных из неэлектропроводного материала, имеющего возможность гашения вибрации, например, из капролона, фторопласта или аналогичного по свойствам материала.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ось шарнира 3 и ось пики 17 перпендикулярны и максимально разнесены друг от друга на противоположные торцы концевой секции 4.