一种用于铝电解打壳气缸的控制装置

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，具体为一种用于铝电解打壳气缸的控制装置。

背景技术

铝电解槽打壳系统由打壳气缸、锤杆、锤头、绝缘材料以及压缩空气管路等组成，主要作用是在每次下料前能够有效地打开下料口，使氧化铝粉能顺畅的进入到熔融电解质中进行电解生产，是保证铝电解平稳生产的关键之一，早期的打壳气缸，为了能够顺利的打开下料口，一般将工作压力设定为管网最大压力，导致的问题是耗气量大，不够节能，于是有公开的技术文献提出一种改进后的打壳气缸，它包括缸体和装在缸体中的活塞轴、连接在活塞轴上的接头，以及与接头连接的打壳锤头，在缸体的前缸盖内壁上装有压力传感器，压力传感器通过导线与槽控机相连；在缸体的上部和下部分别设有上进气口和下进气口，上进气口连接上进气阀，下进气口连接下进气阀，上进气阀和下进气阀连接控制阀组；控制阀组与主控阀和风压切换阀相连接，主控阀、风压切换阀通过导线连接槽控机；在缸体的顶部装有磁控制锁，其工作原理是打壳气缸采用液压气动驱动，初始压力为0.15Mpa，打击壳面时，工作压力为0.20Mpa-0.30Mpa，不使用管网的最大风压(管网压力最大可达0.50Mpa)，在遇到坚硬壳面无法打穿时，可通过风压切换阀对风压进行分级逐步增加，直至气压达到管网最大值，在系统停风情况下，可通过设置在缸体中的磁控制锁对活塞轴进行自锁，避免打壳锤头下滑；

上升改进方案中，遇到坚硬壳面时，锤头时抵在壳面上表面的，通过风压切换阀将打壳气缸的工作压力逐级增加，已经由打壳转变成压壳动作，相对来说，压壳相比打壳少了锤头自重落下的冲击力，需要消耗更多的气源，此时存在三种情况：一是最大压力下壳面被压破，后续工作正常进行；二是最大压力下壳面局部下陷，但未完全破开而锤头已经接触到高温电解质溶液，三是最大压力下壳面仍无法破开，出现第二种情况时，锤头寿命极短，还容易出现在锤头粘连的情况，导致后续再次砸开时进料孔过大，影响壳面的保温效果，第三种情况时就必须要人工干预处理，所以该技术方案存在较大缺陷；

另外，包括上述技术以及市面常见技术中，一般打壳气缸的断气保护结构都是通过永磁铁吸附活塞盘，避免断气断电后锤头落入电解质液中，每一次打壳的动作，都需要消耗一定的压力供活塞盘挣脱永磁铁的吸附力，并不节能；

综上所述，有必要针对铝电解打壳气缸系统进行创新以解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于铝电解打壳气缸的控制装置，解决了永磁铁吸附活塞盘以达到断气保护的结构不节能以及现有的打壳气缸控制部分使用中存在缺陷的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于铝电解打壳气缸的控制装置，包括供气装置、槽板、阀组箱、电控箱、主气缸以及锤头，所述主气缸固定连接在槽板上壁，所述主气缸为双头气缸，所述主气缸下端伸出轴贯穿槽板并伸出至槽板下方，所述主气缸伸出轴端部通过连接套固定连接有打壳杆，所述锤头设置在打壳杆远离连接套的一端，所述槽板上壁且位于主气缸左右两侧分别固定连接有一组辅助气缸，两组所述辅助气缸伸出轴均贯穿槽板并伸出至槽板下侧，两组所述辅助气缸伸出轴端部与打壳杆之间设置有用于增加主气缸打壳力度的联动组件，所述主气缸远离槽板的一端通过支架固定连接有锁定箱，所述主气缸上端伸出轴贯穿锁定箱下壁及上壁并与之滑动连接，所述锁定箱内侧壁通过导向结构滑动连接有锁定板，所述锁定板内壁设置有呈上下贯通的通孔，所述主气缸上端伸出轴从通孔内侧壁穿过，所述锁定板与通孔之间设置有用于断气状态下锁定主气缸活塞位置的锁定结构，所述锁定箱外壁设置有用于驱动锁定结构的开锁驱动，所述锁定箱与锁定板之间设置有用于驱动锁定结构锁合的弹力结构，所述锁定箱与主气缸之间设置有用于检测主气缸活塞位置的距离检测结构，所述阀组箱上壁及下壁分别设置有三组进气管和五组用气管，三组所述进气管远离阀组箱的一端均与供气装置连接，五组所述用气管分别同主气缸、辅助气缸以及开锁驱动连接，所述阀组箱内部设置有用于控制打壳动作的阀门组件，所述电控箱内部设置有微电脑控制器，所述电控箱外壁设置有发生异常时进行报警提示的报警结构，所述报警结构、阀门组件、距离检测结构均与电控箱电连接。

优选的，所述联动组件包括挡板、推板以及肩台，所述挡板固定连接在打壳杆外壁，所述挡板位于打壳杆外壁且靠近锤头的一端，所述推板通过两组固定套与两组辅助气缸伸出轴端部固定连接，两组所述固定套均固定连接在挡板上壁且分别靠近左右两端，所述肩台固定连接在推板下壁，所述肩台正视投影呈上大下小的倒锥型，两组所述固定套俯视投影下位于肩台上表面投影范围内，所述挡板、肩台内壁且居中位置设置有呈上下贯通的让位孔，所述让位孔内径大于连接套的外径。

优选的，所述导向结构包括导向套、导向柱，所述导向套固定连接在锁定箱右壁，所述导向柱滑动连接在导向套内侧壁，所述导向柱朝向锁定箱的一端贯穿锁定箱右壁并伸入至锁定箱内部，所述导向柱伸入至锁定箱内部的一端与锁定板左壁固定连接，所述锁定板通过导向套、导向柱与锁定箱滑动连接。

优选的，所述锁定结构包括卡块、环槽，所述卡块固定连接在锁定板上通孔内侧左壁，所述环槽设置在主气缸上端伸出轴外壁，所述主气缸活塞位于上行程终点时环槽位于锁定箱内部且与卡块水平高度对齐。

优选的，所述开锁驱动包括开锁气缸、管式单向阀、排气阀，所述开锁气缸固定连接在锁定箱右壁，所述开锁气缸伸出轴贯穿锁定箱侧壁并伸入至锁定箱内部，所述开锁气缸伸出轴端部与锁定板右壁固定连接，所述开锁气缸外壁设置有两组气口，两组所述气口分别与开锁气缸活塞的左右两侧贯通，所述管式单向阀和排气阀按上下分布依次固定连接在开锁气缸上位于活塞右侧的气口上，所述排气阀为通电封闭、断电打开的常闭式电控阀，所述管式单向阀远离排气阀的一端与五组用气管其中一组贯通，所述管式单向阀控制方向为允许用气管向开锁气缸内部通气。

优选的，所述弹力结构包括四组弹簧，所述锁定板左壁且位于导向结构外侧设置有四组安装孔，四组所述弹簧分别滑动连接在四组安装孔内侧壁，四组所述弹簧远离锁定板的一端均与锁定箱内侧左壁抵接。

优选的，所述距离检测结构包括两组距离检测探头，两组所述距离检测探头分别固定连接在主气缸上壁以及主气缸上端伸出轴后壁，两组所述距离检测探头呈上下对应。

优选的，所述阀门组件包括调压阀、第一换向阀、第二换向阀以及电磁阀，所述调压阀、第一换向阀、第二换向阀以及电磁阀均固定连接在阀组箱内侧后壁，所述调压阀、第二换向阀以及电磁阀分别与三组进气管远离供气装置的一端贯通，所述第一换向阀与调压阀远离进气管的一端连接，所述第一换向阀远离调压阀的一端、第二换向阀以及电磁阀远离进气管的一端分别与五组用气管连接。

优选的，所述报警结构包括报警灯、蜂鸣器、无线通信器，所述报警灯通过支撑杆固定连接在电控箱上壁，所述蜂鸣器、无线通信器按从左到右顺序依次固定连接在电控箱前壁。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于铝电解打壳气缸的控制装置。具备以下有益效果：

1、相比现有技术，该用于铝电解打壳气缸的控制装置，由微电脑控制器获取铝电解槽中温度信息、加料间隔信息，可以根据经验算出打壳需求的工作压力，通过微电脑控制器控制调压阀调整主气缸的初始工作压力，并由两组距离检测探头检测活塞位置的方式判断是否破壳成功，当遇到更换阳极等人工干预行为导致加料间隔时间变化而壳面硬度增加后，微电脑控制器通过调压阀主动上调主气缸工作压力，上调压力仍未能破开壳面时，由微电脑控制器控制两组辅助气缸启动，通过推板与挡板将辅助气缸的压力传递到锤头进行破壳，从而达到顺利破壳的目的，避免锤头卡住导致粘连以及损耗，通过两组辅助气缸大大提升了破壳成功率，解决了以往技术中一次破壳不成功就需要人工处理的问题。

2、相比现有技术，该用于铝电解打壳气缸的控制装置，采用双头气缸作为主气缸，日常作业时，通过在开锁气缸中通入一定压力，通过伸出轴将锁定板与环槽连接处弹开，当发生断电断气时，排气阀断电排气，将开锁气缸中活塞盘与管式单向阀之间的压缩空气排除，同步的弹簧迅速复位，带动锁定板右移，使卡块与环槽卡接，形成物理锁定的结构，日常作业时，由管式单向阀控制开锁气缸中保持压力，不需要持续供气，非常节能。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明图1中A处的局部放大图；

图3为本发明主气缸上端伸出轴与锁定箱连接结构侧面示意图；

图4为本发明阀组箱内部结构示意图；

图5为本发明电控箱结构示意图；

图6为本发明锁定气缸结构示意图；

图7为本发明锁定箱内部结构局部剖视图；

图8为本发明锁定板俯面局部剖视图；

图9为本发明推板及肩台连接结构剖视图。

其中，1、槽板；2、阀组箱；3、电控箱；4、主气缸；5、辅助气缸；6、连接套；7、打壳杆；8、挡板；9、固定套；10、推板；11、让位孔；12、支撑杆；13、报警灯；14、支架；15、锁定箱；16、开锁气缸；17、调压阀；18、第一换向阀；19、第二换向阀；20、电磁阀；21、蜂鸣器；22、无线通信器；23、管式单向阀；24、排气阀；25、锁定板；26、环槽；27、弹簧；28、导向套；29、导向柱；30、安装孔；31、卡块；32、肩台；33、距离检测探头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1到图9所示，本发明实施例提供一种用于铝电解打壳气缸的控制装置，包括供气装置、槽板1、阀组箱2、电控箱3、主气缸4以及锤头，主气缸4固定连接在槽板1上壁，主气缸4为双头气缸，主气缸4下端伸出轴贯穿槽板1并伸出至槽板1下方，主气缸4伸出轴端部通过连接套6固定连接有打壳杆7，锤头设置在打壳杆7远离连接套6的一端，电控箱3内部设置有微电脑控制器，电解槽内还设置有用于检测温度的温度传感器以及用于记录两次加料时间的时间控制器，与现有技术特征一致，当没有出现人工干预时，温度恒定的情况下以及加料分量控制精准时，形成的壳面厚度是一致的，通过简单的测试可得出破开壳面所需要的压力，将初始压力输入电控箱3内的微电脑控制器，通过微电脑控制器结合时间控制器配合加料设备进行破壳加料；

槽板1上壁且位于主气缸4左右两侧分别固定连接有一组辅助气缸5，两组辅助气缸5伸出轴均贯穿槽板1并伸出至槽板1下侧，阀组箱2上壁及下壁分别设置有三组进气管和五组用气管，三组进气管远离阀组箱2的一端均与供气装置连接，五组用气管分别同主气缸4、辅助气缸5以及开锁驱动连接，阀组箱2内部设置有用于控制打壳动作的阀门组件，阀门组件包括调压阀17、第一换向阀18、第二换向阀19以及电磁阀20，调压阀17、第一换向阀18、第二换向阀19以及电磁阀20均固定连接在阀组箱2内侧后壁，调压阀17、第二换向阀19以及电磁阀20分别与三组进气管远离供气装置的一端贯通，第一换向阀18与调压阀17远离进气管的一端连接，第一换向阀18远离调压阀17的一端、第二换向阀19以及电磁阀20远离进气管的一端分别与五组用气管连接，调压阀17用根据微电脑控制器的控制信号，调整主气缸4的工作的压力，第一换向阀18用于控制主气缸4活塞的下降以及上升，主气缸4活塞动作通过连接套6带动打壳杆7及锤头动作，形成打壳及返回的动作，当主气缸4压力不足以破开壳面时，通过第二换向阀19控制两组辅助气缸5中的活塞下降及上升，辅助气缸5活塞动作通过固定套9、推板10以及肩台32将压力传递到挡板8及打壳杆7上，通过主气缸4与两组辅助气缸5的工作压力叠加，迅速破壳，可避免锤头卡住；

两组辅助气缸5伸出轴端部与打壳杆7之间设置有用于增加主气缸4打壳力度的联动组件，联动组件包括挡板8、推板10以及肩台32，挡板8固定连接在打壳杆7外壁，挡板8位于打壳杆7外壁且靠近锤头的一端，推板10通过两组固定套9与两组辅助气缸5伸出轴端部固定连接，两组固定套9均固定连接在挡板8上壁且分别靠近左右两端，肩台32固定连接在推板10下壁，肩台32正视投影呈上大下小的倒锥型，两组固定套9俯视投影下位于肩台32上表面投影范围内，挡板8、肩台32内壁且居中位置设置有呈上下贯通的让位孔11，让位孔11内径大于连接套6的外径，辅助气缸5动作时，工作压力通过推板10、肩台32向挡板8传递，肩台32的倒锥型设置使得辅助气缸5的工作压力可以很好的向挡板8传递，避免压力损失；

主气缸4远离槽板1的一端通过支架14固定连接有锁定箱15，主气缸4上端伸出轴贯穿锁定箱15下壁及上壁并与之滑动连接，锁定箱15内侧壁通过导向结构滑动连接有锁定板25，导向结构包括导向套28、导向柱29，导向套28固定连接在锁定箱15右壁，导向柱29滑动连接在导向套28内侧壁，导向柱29朝向锁定箱15的一端贯穿锁定箱15右壁并伸入至锁定箱15内部，导向柱29伸入至锁定箱15内部的一端与锁定板25左壁固定连接，锁定板25通过导向套28、导向柱29与锁定箱15滑动连接，通过导向柱29与导向套28的滑动连接，锁定板25可以在锁定箱15内部左右移动，导向柱29与导向套28之间可通过设置异型结构如扁方或者键槽等来进行防转，避免锁定板25端面发生水平翻转，该结构为市面常见技术，此处不展开说明；

锁定板25内壁设置有呈上下贯通的通孔，主气缸4上端伸出轴从通孔内侧壁穿过，锁定板25与通孔之间设置有用于断气状态下锁定主气缸4活塞位置的锁定结构，锁定结构包括卡块31、环槽26，卡块31固定连接在锁定板25上通孔内侧左壁，环槽26设置在主气缸4上端伸出轴外壁，主气缸4活塞位于上行程终点时环槽26位于锁定箱15内部且与卡块31水平高度对齐，卡块31厚度小于环槽26的宽度，当主气缸4活塞位于上行程终点时，锁定板25向右移动就会带动卡块31进入环槽26，通过卡块31卡入环槽26，使得主气缸4的活塞无法再移动，可避免断电断气后锤头经自重落入电解质液；

锁定箱15外壁设置有用于驱动锁定结构的开锁驱动，锁定箱15与锁定板25之间设置有用于驱动锁定结构锁合的弹力结构，开锁驱动包括开锁气缸16、管式单向阀23、排气阀24，开锁气缸16固定连接在锁定箱15右壁，开锁气缸16伸出轴贯穿锁定箱15侧壁并伸入至锁定箱15内部，开锁气缸16伸出轴端部与锁定板25右壁固定连接，开锁气缸16外壁设置有两组气口，两组气口分别与开锁气缸16活塞的左右两侧贯通，管式单向阀23和排气阀24按上下分布依次固定连接在开锁气缸16上位于活塞右侧的气口上，排气阀24为通电封闭、断电打开的常闭式电控阀，管式单向阀23远离排气阀24的一端与五组用气管其中一组贯通，管式单向阀23控制方向为允许用气管向开锁气缸16内部通气，弹力结构包括四组弹簧27，锁定板25左壁且位于导向结构外侧设置有四组安装孔30，四组弹簧27分别滑动连接在四组安装孔30内侧壁，四组弹簧27远离锁定板25的一端均与锁定箱15内侧左壁抵接，开锁气缸16朝向锁定箱15的一组气口通过堵丝封闭，日常使用时，微电脑控制器控制电磁阀20打开，供气装置供应压缩空气经管式单向阀23、排气阀24内腔进入开锁气缸16内活塞与右方气口之间，通过压缩空气的压力推动开锁气缸16活塞向左移动，开锁气缸16伸出轴带动锁定板25沿着导向结构左移并挤压弹簧27，卡块31从环槽26中退出，此时主气缸4上端伸出轴可自由上下移动，不受卡块31限制，打壳动作时也不需要增加额外的工作压力，锁定结构打开后，电磁阀20关闭，开锁气缸16中的压缩空气被管式单向阀23以及处于常闭状态的排气阀24控制，保持在开锁气缸16中，使得锁定结构保持在打开状态，当发生断电断气后，排气阀24断电打开，开锁气缸16中压缩空气从排气阀24出口排出，同步的，弹簧27失去压缩空气的约束，迅速将锁定板25向右推动，带动卡块31伸入环槽26，将主气缸4上端伸出轴卡住，避免锤头落下，当供电供气恢复后，重复开锁动作即可打开锁定结构；

锁定箱15与主气缸4之间设置有用于检测主气缸4活塞位置的距离检测结构，距离检测结构包括两组距离检测探头33，两组距离检测探头33分别固定连接在主气缸4上壁以及主气缸4上端伸出轴后壁，两组距离检测探头33呈上下对应，通过两组距离检测探头33可以实时检测到主气缸4活塞所在的位置，即锤头的位置，微电脑控制器通过该距离信息可以判断出破壳是否成功，从而选择是否启用辅助气缸5；

电控箱3外壁设置有发生异常时进行报警提示的报警结构，报警结构、阀门组件、距离检测结构均与电控箱3电连接，报警结构包括报警灯13、蜂鸣器21、无线通信器22，报警灯13通过支撑杆12固定连接在电控箱3上壁，蜂鸣器21、无线通信器22按从左到右顺序依次固定连接在电控箱3前壁，当微电脑控制器通过距离检测结构反馈的距离信息判断主气缸4破壳不成功后，立即通过第二换向阀19控制辅助气缸5参与破壳，当辅助气缸5参与破壳后若干时间内，距离检测结构仍反馈破壳不成功时，微电脑控制器立即控制主气缸4及辅助气缸5伸出轴缩回，避免锤头发生粘连，同步启动报警灯13、蜂鸣器21进行报警，由于电解铝车间较大且噪音较多，现场作业人员可能无法及时观察到报警灯13或者听到蜂鸣器21的报警提示，此时通过预设有报警短息的无线通信器22，可以向工作人员的手机、工作电脑等发出报警短信，提升警示效果。

工作原理：当没有出现人工干预时，温度恒定的情况下以及加料分量控制精准时，形成的壳面厚度是一致的，通过简单的测试可得出破开壳面所需要的压力，将初始压力输入电控箱3内的微电脑控制器，通过微电脑控制器结合时间控制器配合加料设备进行破壳加料，调压阀17用根据微电脑控制器的控制信号，调整主气缸4的工作的压力，第一换向阀18用于控制主气缸4活塞的下降以及上升，主气缸4活塞动作通过连接套6带动打壳杆7及锤头动作，形成打壳及返回的动作，通过两组距离检测探头33可以实时检测到主气缸4活塞所在的位置，即锤头的位置，微电脑控制器通过该距离信息可以判断出破壳是否成功，从而选择是否启用辅助气缸5，当主气缸4压力不足以破开壳面时，通过第二换向阀19控制两组辅助气缸5中的活塞下降及上升，辅助气缸5活塞动作通过固定套9、推板10以及肩台32将压力传递到挡板8及打壳杆7上，通过主气缸4与两组辅助气缸5的工作压力叠加，迅速破壳，可避免锤头卡住，辅助气缸5动作时，工作压力通过推板10、肩台32向挡板8传递，肩台32的倒锥型设置使得辅助气缸5的工作压力可以很好的向挡板8传递，避免压力损失，当微电脑控制器通过距离检测结构反馈的距离信息判断主气缸4破壳不成功后，立即通过第二换向阀19控制辅助气缸5参与破壳，当辅助气缸5参与破壳后若干时间内，距离检测结构仍反馈破壳不成功时，微电脑控制器立即控制主气缸4及辅助气缸5伸出轴缩回，避免锤头发生粘连，同步启动报警灯13、蜂鸣器21进行报警，由于电解铝车间较大且噪音较多，现场作业人员可能无法及时观察到报警灯13或者听到蜂鸣器21的报警提示，此时通过预设有报警短息的无线通信器22，可以向工作人员的手机、工作电脑等发出报警短信，提升警示效果；

日常使用时，微电脑控制器控制电磁阀20打开，供气装置供应压缩空气经管式单向阀23、排气阀24内腔进入开锁气缸16内活塞与右方气口之间，通过压缩空气的压力推动开锁气缸16活塞向左移动，开锁气缸16伸出轴带动锁定板25沿着导向结构左移并挤压弹簧27，卡块31从环槽26中退出，此时主气缸4上端伸出轴可自由上下移动，不受卡块31限制，打壳动作时也不需要增加额外的工作压力，锁定结构打开后，电磁阀20关闭，开锁气缸16中的压缩空气被管式单向阀23以及处于常闭状态的排气阀24控制，保持在开锁气缸16中，使得锁定结构保持在打开状态，当发生断电断气后，排气阀24断电打开，开锁气缸16中压缩空气从排气阀24出口排出，同步的，弹簧27失去压缩空气的约束，迅速将锁定板25向右推动，带动卡块31伸入环槽26，将主气缸4上端伸出轴卡住，避免锤头落下，当供电供气恢复后，重复开锁动作即可打开锁定结构，通过导向柱29与导向套28的滑动连接，锁定板25可以在锁定箱15内部左右移动，导向柱29与导向套28之间可通过设置异型结构如扁方或者键槽等来进行防转，当主气缸4活塞位于上行程终点时，锁定板25向右移动就会带动卡块31进入环槽26，通过卡块31卡入环槽26，使得主气缸4的活塞无法再移动，可避免断电断气后锤头经自重落入电解质液。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。