一种炭碗填料压实装置及使用方法

技术领域

本发明属于炭阳极生产技术领域，具体是一种炭碗填料压实装置及使用方法。

背景技术

铝电解预焙阳极炭块生产过程中，为了防止碳碗在焙烧中塌陷变形，在炭块编组装炉前要预先填充炭碗，以起到支撑作用。通常是由人工来完成填料和压实操作，人工填充炭碗的问题是，工作环境差，劳动强度大，且属于重复操作，劳动技术水平较低等。虽然也有部分企业对该工序尝试自动操作，但仍然难以满足在保证填碗质量的前提下，完全替代人工。

现有技术中的炭块填碗装置，大多是只有一次向炭碗中填料操作和压实操作，该类装置首先将填料全部输送至给炭碗中后，再从填料顶部往下压实。问题是，第一，只经一次压实后，炭碗中的填料变紧密、体积减少，炭碗顶部形成空料区，碗口处的支撑作用减弱；第二，只经一次压实后，受到炭碗侧壁与填料之间的摩擦力影响，压力在填料中传导不均匀，导致压实后炭碗中的填料密度不均匀，也影响填料对炭碗侧壁的支撑作用。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种炭碗填料压实装置及使用方法，目的在于，为实现通过机械装置自动填碗而完全替代人工的目的，在确保填碗质量的前提下，设计一种能够边填料边压实的填碗装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种炭碗填料压实装置，包括填料筒、封口部件和钢构框架；所述填料筒截面形状与所述炭碗形状相对应，用于其可插入所述炭碗，其上端敞口，其底面上开设有漏料口；所述封口部件的一端设有与所述漏料口形状相同的封口板；所述封口板的一侧固连芯轴，所述芯轴可活动的插入在所述填料筒底面中心；所述漏料口内壁上设有限位台肩，用于当所述封口板外侧面与所述填料筒底面外侧平齐时，所述封口板封闭所述漏料口，且所述限位台肩顶支所述封口板内侧面；

所述钢构框架下部连接有第一驱动装置，用于驱使填料筒底部插入或拔出所述炭碗；

所述钢构框架中部连接有料斗；所述料斗的下端设有出料布袋；所述出料布袋下端插入所述填料筒的上端敞口；

所述芯轴上端由下至上依次贯穿所述填料筒、出料布袋、料斗后可活动的插接在所述钢构框架上，其外侧套装有弹簧；所述弹簧的两端分别顶支所述钢构框架和所述芯轴上预设的限位板，用于通过自身弹力驱使所述封口部件上移；

所述钢构框架上部连接有第二驱动装置和第三驱动装置，分别用于驱使所述芯轴下降和旋转。

作为进一步优化，所述第二驱动装置包括下端固连在所述钢构框架上的第二气缸；所述第二气缸的上端固连压板；所述压板上连接有拨动套，用于当所述第二气缸收缩时，所述拨动套下部压推所述芯轴上部侧壁预设的卡头而驱使所述芯轴下降。

作为进一步优化，所述拨动套的下端设有卡槽；所述卡槽与所述卡头相对应，用于当所述拨动套下降时，所述卡头嵌入在所述卡槽中；所述拨动套可转动连接在所述压板上；用于当所述拨动套旋转时，卡槽拨动卡头而驱使所述芯轴旋转；所述第三驱动装置包括固设在所述压板上表面的直线电机；所述直线电机连接有齿条；所述齿条啮合连接所述拨动套上端固设的齿轮，用于当所述直线电机带动所述齿条伸缩时，驱使所述拨动套旋转。

作为进一步优化，所述第一驱动装置包括上端固连在所述钢构框架上的第一气缸；所述第一气缸的下端固连环形的推板；所述推板套装在所述填料筒外侧且与所述填料筒外壁固连，用于当所述第一气缸伸缩时，驱使所述填料筒底部插入或拔出所述炭碗。

作为进一步优化，所述封口板外形包括多个以所述芯轴为基准的圆周均布的叶片部；相应的所述漏料口包括多个与所述叶片部一一对应的叶片口部，用于当所述叶片部嵌入在所述叶片口部时，所述封口板封闭所述漏料口；每个所述叶片口部的侧壁均设有所述限位台肩，用于当所述封口板外侧面与所述填料筒底面外侧平齐时，所述限位台肩顶支所述封口板内侧面。

作为进一步优化，所述填料筒有多个，每个所述填料筒与待加工的炭块上的炭碗相对应；所述推板套装在所有填料筒外侧并与每一个填料筒外壁固连；所述第一气缸有两个，其下端分别连接在所述推板的左右两端；相应的，每个所述填料筒中连接一个所述封口部件；所述料斗下端预设的出料布袋也有多个，每个所述出料布袋对应一个所述填料筒；相应的，连接在所述压板上的拨动套也有多个，每个所述拨动套对应一个所述芯轴；所述齿条与每个所述拨动套啮合连接，用于当所述直线电机带动所述齿条伸缩时，驱使所有拨动套同时旋转；所述第二气缸有两个，其上端分别连接在所述压板的左右两端。

作为进一步优化，所述芯轴上部设有外螺纹段；所述限位板可拆卸的套装在所述外螺纹段处，在所述限位板上方处的所述外螺纹段上螺纹连接有螺母。

作为进一步优化，所述钢构框架包括第一层框架和位于所述第一层框架上方的第二层平板；所述第一层框架呈四边形，其中间为中空的开放区，所述料斗上端位于所述开放区中并与所述第一层框架固连；所述第一气缸的上端固连在所述第一层框架下表面；所述第一层框架的四角处均设有立柱；每个所述立柱的下端固连在地面上；所述第二层平板四角处均设有支腿，每个支腿的下端固连在所述第一层框架上表面；所述芯轴可活动的插接在所述第二层平板上；所述第二气缸下端固连在所述第二层平板上表面；所述弹簧的下端顶支在所述第二层平板上表面；所述第一层框架和第二层平板之间的间隙，用于形成向所述料斗输送物料的通道。

本发明还提供一种炭碗填料压实装置的使用方法，上述的炭碗填料压实装置，包括如下步骤：

S1：启动第一驱动装置，克服所述弹簧的回弹力，驱使填料筒底部插入所述炭碗中适当位置；

S2:启动第二驱动装置，克服所述弹簧的回弹力，驱使封口部件下降，带动所述封口板打开所述漏料口，使得填料筒中的物料落入所述炭碗中；

S5:第二驱动装置停止工作，所述弹簧利用回弹力驱使封口部件上移，带动所述封口板关闭所述漏料口，停止向所述炭碗中输送物料；

S6:控制第一驱动装置驱使填料筒继续下移，直至所述填料筒底面压实步骤S2中落入所述炭碗的物料；

S7:控制第一驱动装置驱使填料筒上移，填料筒底面远离步骤S6中被压实的物料上表面；

S8:重复步骤S2-S6,进行下一层物料铺设和压实。

作为进一步优化，在步骤S2至S5之间还包括步骤S3、S4；具体为：

S3:第三驱动装置驱使封口部件旋转，驱使封口板远离漏料口位置，并抛洒下落过程中的物料；

S4:第三驱动装置驱使封口部件恢复至初始位置，使得封口板对应漏料口位置。

本发明的有益效果在于：

本装置可以逐层铺设物料，再逐层压实，保证了炭碗中的填料密度均匀；并且，铺设物料至炭碗的碗口处时，最后压实的物料可以铺平碗口，保证了碗口处的支撑力，大大提高了填碗质量。同时以机械的方式替代了人工，达到提高自动化水平，降低劳动强度的作用。

附图说明

图1为本发明的实施例1的平面结构示意图；

图2为本发明的实施例1的立体结构示意图；

图3为本发明的实施例1的剖面结构示意图；

图4本发明的实施例1的填料筒与封口部件安装结构示意图。

图中：填料筒1、漏料口11、叶片口部111、限位台肩12、推杆13、封口部件2、封口板21、叶片部211、芯轴22、弹簧23、限位板24、卡头25、螺母26、钢构框架3、第一层框架31、第二层平板32、立柱33、支腿34、料斗4、出料布袋41、第二气缸5、压板51、拨动套52、卡槽53、齿轮54、直线电机6、齿条61、第一气缸7、推板71、阳极炭块8、炭碗81。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

实施例1：请参阅图1-4；

本发明提供如下技术方案：一种炭碗填料压实装置，包括填料筒1、封口部件2和钢构框架3；所述填料筒1上端敞口，其底面上开设有漏料口11；所述封口部件2的一端设有与所述漏料口11形状相同的封口板21；所述封口板21的一侧固连芯轴22，所述芯轴22可活动的插入在所述填料筒1底面中心；所述漏料口11内壁上设有限位台肩12，用于当所述封口板21外侧面与所述填料筒1底面外侧平齐时，所述封口板21封闭所述漏料口11，且所述限位台肩12顶支所述封口板21内侧面；可见，当封口打开所述漏料口11时，物料从填料筒1中下落至炭碗81中，而当封口板21封闭所述漏料口11时，封口板21外侧面与所述填料筒1底面外侧平齐而作为一个整体，继续下移，压实物料，故而可起到组成铺设物料，逐层压实物料的作用。

其中，所述封口板21外形包括多个以所述芯轴22为基准的圆周均布的叶片部211；相应的所述漏料口11包括多个与所述叶片部211一一对应的叶片口部111，用于当所述叶片部211嵌入在所述叶片口部111时，所述封口板21封闭所述漏料口11；每个所述叶片口部111的侧壁均设有所述限位台肩12，用于当所述封口板21外侧面与所述填料筒1底面外侧平齐时，所述限位台肩12顶支所述封口板21内侧面。可见，当叶片部211远离叶片口部111时，物料下落；而为了避免下落的物料被叶片部211阻挡，可以让叶片部211旋转，与叶片口部111错位，从而完全暴露漏料口11。在落料过程中，旋转的叶片部211不仅使得物料下落顺畅，并起到均匀抛洒物料的作用，使得铺设的物料分布均匀。

所以，钢构框架3上安装有第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置；所述钢构框架3下部连接有第一驱动装置，用于驱使填料筒1底部插入或拔出所述炭碗81；所述钢构框架3上部连接有第二驱动装置和第三驱动装置，分别用于驱使所述芯轴22下降和旋转。

为了临时存储填料，所述钢构框架3中部连接有料斗4；所述料斗4的下端设有出料布袋41；所述出料布袋41下端插入所述填料筒1的上端敞口；以使得当填料筒1上下移动时，出料布袋41始终在填料筒1中，确保填料不会外溢。

关键在于，所述芯轴22上端由下至上依次贯穿所述填料筒1、出料布袋41、料斗4后可活动的插接在所述钢构框架3上，其外侧套装有弹簧23；所述弹簧23的两端分别顶支所述钢构框架3和所述芯轴22上预设的限位板24，用于通过自身弹力驱使所述封口部件2上移；以使得常态下，封口板21封闭所述漏料口11，并确保填料筒1上下移动至指定位置前，一直处于所述封闭状态。只有需要打开时再打开，并且都能够自动复位。

其中，为了便于调节弹簧23的弹力，以及调节填料筒1的初始位置，将限位板24设置成可拆卸的，所述芯轴22上部设有外螺纹段；所述限位板24可拆卸的套装在所述外螺纹段处，在所述限位板24上方处的所述外螺纹段上螺纹连接有螺母26。通过旋拧螺母26达到调节限位板24的目的。

示例性的，所述第二驱动装置包括下端固连在所述钢构框架3上的第二气缸5；所述第二气缸5的上端固连压板51；所述压板51上连接有拨动套52，用于当所述第二气缸5收缩时，所述拨动套52下部压推所述芯轴22上部侧壁预设的卡头25而驱使所述芯轴22下降。而所述拨动套52的下端设有卡槽53；所述卡槽53与所述卡头25相对应，用于当所述拨动套52下降时，所述卡头25嵌入在所述卡槽53中；所述拨动套52可转动连接在所述压板51上；用于当所述拨动套52旋转时，卡槽53拨动卡头25而驱使所芯轴22旋转；从而达到先让封口板21下移而打开漏料口11，而后再进行旋转的效果。其中，所述第三驱动装置包括固设在所述压板51上表面的直线电机6；所述直线电机6连接有齿条61；所述齿条61啮合连接所述拨动套52上端固设的齿轮54，用于当所述直线电机6带动所述齿条61伸缩时，驱使所述拨动套52旋转。其中，更优的是，直线电机6驱使齿条61往复运动，带动拨动套52往复旋转，抛洒物料更加充分，铺设更加均匀。

示例性的，所述第一驱动装置包括上端固连在所述钢构框架3上的第一气缸7；所述第一气缸7的下端固连环形的推板71；所述推板71套装在所述填料筒1外侧且与所述填料筒1外壁固连，用于当所第一气缸7伸缩时，驱使所述填料筒1底部插入或拔出所述炭碗81。其中，填料筒1外壁上固设突出的推杆13，所述推板71与推杆13焊接而固连成一体。

作为固定基础的钢构框架3，所述钢构框架3包括第一层框架31和位于所述第一层框架31上方的第二层平板32；所述第一层框架31呈四边形，其中间为中空的开放区，所述料斗4上端位于所述开放区中并与所述第一层框架31固连；所述第一气缸7的上端固连在所述第一层框架31下表面；所述第一层框架31的四角处均设有立柱33；每个所述立柱33的下端固连在地面上；所述第二层平板32四角处均设有支腿34，每个支腿34的下端固连在所述第一层框架31上表面；所述芯轴22可活动的插接在所述第二层平板32上；所述第二气缸5下端固连在所述第二层平板32上表面；所述弹簧23的下端顶支在所述第二层平板32上表面；所述第一层框架31和第二层平板32之间的间隙，用于向所述料斗4输送物料的通道。从而料斗4可以通过皮带输送器，或者螺旋输送器持续上料，以满足连续工作的目的。

其中，虽然可以对一个炭块中的多个炭碗81逐个进行填料和压实，但为了提高工作效率，所述填料筒1有多个，每个所述填料筒1与待加工的炭块上的炭碗81相对应；所述推板71套装在所有填料筒1外侧并与每一个填料筒1外壁固连；所述第一气缸7有两个，其下端分别连接在所述推板71的左右两端；相应的，每个所述填料筒1中连接一个所述封口部件2；所述料斗4下端预设的出料布袋41也有多个，每个所述出料布袋41对应一个所述填料筒1；相应的，连接在所述压板51上的拨动套52也有多个，每个所述拨动套52对应一个所述芯轴22；所述齿条61与每个所述拨动套52啮合连接，用于当所述直线电机6带动所述齿条61伸缩时，驱使所有拨动套52同时旋转；所述第二气缸5有两个，其上端分别连接在所述压板51的左右两端。

使用时，其中第一种使用方式可以包括如下步骤：

S1：启动第一驱动装置，克服所述弹簧23的回弹力，驱使填料筒1底部插入所述炭碗81中适当位置；

S2:启动第二驱动装置，克服所述弹簧23的回弹力，驱使封口部件2下降，带动所述封口板21打开所述漏料口11，使得填料筒1中的物料落入所述炭碗81中；

S5:第二驱动装置停止工作，所述弹簧23利用回弹力驱使封口部件2上移，带动所述封口板21关闭所述漏料口11，停止向所述炭碗81中输送物料；

S6:控制第一驱动装置驱使填料筒1继续下移，直至所述填料筒1底面压实步骤S2中落入所述炭碗81的物料；

S7:控制第一驱动装置驱使填料筒1上移，填料筒1底面远离步骤S6中被压实的物料上表面；

S8:重复步骤S2-S6,进行下一层物料铺设和压实。

从而，可以逐层铺设物料，再逐层压实，保证了炭碗81中的填料密度均匀；并且，铺设物料至炭碗81的碗口处时，最后压实的物料可以铺平碗口，保证了碗口处的支撑力，大大提高了填碗质量。并以机械的方式替代了人工，达到提高自动化水平，降低劳动强度的作用。

其中，第二种使用方式中还可以包括如下步骤：

S3:第三驱动装置驱使封口部件2旋转，驱使封口板21远离漏料口11位置，并抛洒下落过程中的物料；

S4:第三驱动装置驱使封口部件2恢复至初始位置，使得封口板21对应漏料口11位置。

第二种使用方式的步骤顺序是，S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8。以使得，在铺设物料时，旋转的叶片部211不仅使得物料下落顺畅，并起到均匀抛洒物料的作用，使得铺设的物料分布均匀。

本发明未详述部分为现有技术；对于本领域的普通技术人员而言，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。