Пневматический вибратор

 

Использование: в качестве привода рабочего органа для питания алюминиевого электролизера сырьем. Сущность изобретения: пневматический вибратор, содержащий корпус, вибрируемый элемент, связанный с рабочим органом, подпружиненную относительно корпуса опорную плиту и закрепленную на ней с образованием первой силовой камеры первую эластичную манжету, соединенную с вибрируемым элементом, а также источник рабочей среды под давлением, подключенный к первой силовой камере, и устройство сброса рабочей среды из последней через отверстие опорной плиты, снабжен дополнительным источником рабочей среды под давлением и второй эластичной манжетой, закрепленной в корпусе с образованием второй силовой камеры, подключенной к дополнительному источнику рабочей среды, а опорная плита подпружинена относительно корпуса и снабжена разделительной перегородкой, установленной с одной стороны с зазором относительно первой манжеты и опертой с другой стороны на вторую манжету, при этом устройство сброса среды выполнено в виде уплотнительного пояска вокруг отверстия опорной плиты и клапана, закрепленного на вибрируемом элементе, выполненном в виде вертикально установленного центрального штока, размещенного в отверстии опорной плиты и подпружиненного относительно последней в направлении прижима клапана к уплотнительному пояску. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое изобретение относятся к вибрационной технике и может применяться в качестве привода для рабочего органа для питания алюминиевого электролизера сырьем, а также других отраслях народного хозяйства.

Известно, что процесс электролиза алюминия осуществляется непрерывно, а питание электролизеров глиноземом, как правило, периодически. Обычно питание осуществляется путем пробивки корки по длине электролизера и введением в него определенной порции глинозема.

Известен способ питания глиноземом алюминиевых электролизеров по а.с. СССР N 126271, НКИ 40 С 4, 1959, по которому было предложено в электролит подавать глинозем с применением вибрации. По мнению автора, изобретение позволяет быстро растворить глинозем в электролите и предотвратить выпадение осадков на подине.

Данная технология не нашла применение на практике из-за трудностей, связанных с поддержанием открытой поверхности расплавленного электролита в месте ввода глинозема, т.к. на ней быстро образуется корка при контакте холодного глинозема с электролитом. Кроме того, трудности возникают из-за отсутствия материалов, длительно устойчивых к криолит-глиноземным расплавам.

Известен пневматический вибровозбудитель по а.с. СССР N 1542632, кл. В 06 В 1/18, 1968 (фиг.1), который содержит корпус, вибрируемый орган, образованную эластичной диафрагмой и опорной плитой силовую камеру, соединенную с источником давления.

Пневматический вибровозбудитель работает следующим образом.

При подаче сжатого воздуха в силовую камеру давление в ней нарастает и эластичная диафрагма, смещаясь вверх, перемещает подпружиненный вибрируемый орган. Это перемещение происходит до тех пор пока не откроются выхлопные окна эластичной диафрагмы. При этом давление в силовой камере резко падает и эластичная диафрагма, а вместе с ней вибрируемый орган перемещаются вниз. Цикл повторяется при котором происходит вибрация вибрируемого органа.

К недостаткам известного вибровозбудителя относятся: наличие узкого спектра частотно-амплитудных характеристик; невысокий срок службы из-за наличия сопряженных узлов трения (корпуса и пяты); устойчивая работа только в строго горизонтальном положении; невозможность его использования в качестве привода к рабочему органу для питания алюминиевого электролизера сырьем.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышения эксплуатационных качеств пневматического вибратора.

Сущность изобретения состоит в том, что пневматический вибратор, содержащий корпус, вибрируемый элемент, связанный с рабочим органом, подпружиненную относительно корпуса опорную плиту и закрепленную на ней с образованием первой силовой камеры первую эластичную манжету, соединенную с вибрируемым элементом, а также источник рабочей среды под давлением, подключенный к первой силовой камере, и устройство сброса рабочей среды из последней через отверстие опорной плиты, снабжен дополнительным источником рабочей среды под давлением и второй эластичной манжетой, закрепленной в корпусе с образованием второй силовой камеры, подключенной к дополнительному источнику рабочей среды, а опорная плита подпружинена относительно корпуса и снабжена разделительной перегородкой, установленной с одной стороны с зазором относительно первой манжеты и опертой с другой стороны на вторую манжету, при этом устройство сброса рабочей среды выполнено в виде уплотнительного пояска вокруг отверстия опорной плиты и клапана, закрепленного на вибрируемом элементе, выполненном в виде вертикально установленного центрального штока, размещенного в отверстии опорной плиты и подпружиненного относительно последней в направлении прижима клапана к уплотнительному пояску, при этом центральный шток снабжен в своей нижней части элементами крепления рабочего органа, причем клапан выполнен из эластичного материала и эакреплен на центральном штоке с помощью дополнительно установленной на последнем втулки, а дополнительный источник рабочей среды под давлением снабжен системой регулирования подачи во вторую силовую камеру.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем.

В месте подачи глинозема в расплав и вокруг него постоянно образуется корка электролита, причем ее толщина имеет значительную величину, особенно вокруг места подачи (проруби). В результате этого возникают значительные силы трения, которые необходимо преодолеть. Снабжение рабочего органа вибрационным приводом который дополнительно имеет возможность вертикального перемещения позволяет снизить силы трения в месте ввода сырья в электролизер и, кроме того, проводить профилактическую операцию (очистки) по поддержанию места ввода сырья ("проруби") в открытом состоянии. Новая конструкция подпружиненных элементов пневматического вибратора позволяет повысить надежность герметизации силовой камеры при различных отклонениях рабочего органа от вертикали и исключить использование сопряжен ных пар трения, тем самым повысив срок службы вибратора. Кроме того, такая конструкция позволяет расширить степень свободы рабочего органа при его вибрационном воздействии на стенки "проруби" и тем самым увеличить общую площадь "проруби".

На фиг. 1 показан фрагмент алюминиевого электролизера с устройством для ввода в него сырья, на фиг.2 пневматический вибратор в исходном положении и с закрытым клапаном, на фиг.3 пневматический вибратор в рабочем положении с открытым клапаном и положении, когда центральный шток находится в крайней нижней точке, на фиг.4 клапан в открытом положении.

Пневматический вибратор 1 к рабочему органу 2 для питания алюминиевого электролизера 3 сырьем содержит корпус 4, центральный шток 5, закрепленный на первой эластичной манжете 6, который проходит через отверстие 7 опорной плиты 8, которая подпружинена относительно корпуса при помощи пружин 9. В центральной части опорной плиты расположен клапан 10, закрепленный при помощи втулки 11 на центральном штоке, который контактирует в процессе вибрации с уплотнительным пояском 12. Центральный шток подпружинен при помощи пружины 13 относительно опорной плиты, которая вместе с первой эластичной манжетой образует первую силовую камеру 14, соединенную с источником рабочей среды 15, а в верхней части вибратор снабжен крышкой 16, которая вместе со второй эластичной манжетой 17, опирающейся на разделительную перегородку 18, образует вторую силовую камеру 19, которая соединена с дополнительным источником рабочей среды 20 и снабжена системой регулирования (на чертеже не показана) периодической подачи энергоносителя, центральный шток 5 соединен при помощи элемента крепления 21 с рабочим органом 2, который поддерживает в корке электролита 22 прорубь 23 в открытом состоянии.

Пневматический вибратор работает следующим образом.

От источника рабочей среды 15 сжатый воздух по каналу поступает в первую силовую камеру 14 которая образована первой эластичной манжетой 6 и опорной плитой 8. Под действием сжатого воздуха в первой силовой камере 14 возникает избыточное давление в результате которого клапан 10, закрепленный через втулку 11 на центральном штоке 5, садится на уплотнительный поясок 12 и тем самым герметизирует первую силовую камеру 14.

В дальнейшем под действием избыточного давления первая эластичная манжета 6 перемещается вверх, а вместе с ней преодолевая усилие сжатия пружины 13, вверх перемещается центральный шток 5, закрепленный на первой эластичной манжете 6.

Это перемещение происходит до тех пор, пока центральный шток 5, а вместе с ним втулка 11 достигнут такого положения, при котором произойдет отрыв клапана 10 от уплотнительного пояска 12. Происходит разгерметизация первой силовой камеры 14. При этом давление в первой силовой камеры 14 резко падает, так как отработанный воздух с выхлопом через образованную клапаном 10 и уплотнительным пояском 12 щель выцедится наружу. В этот период под действием сжатой пружины 13 центральный шток 5 резко перемещается вниз, а вместе с ним и втулка 11 с клапаном 10, который ложится на уплотнительный поясок 12, герметизируя вновь первую силовую камеру 14. Так как сжатый воздух поступает в первую силовую камеру непрерывно, цикл работы повторяется, в результате чего центральный шток 5, а вместе с ним и рабочий орган 2 вибрируют относительно опорной плиты 8.

В процессе вибрации в зону действия рабочего органа 2 непрерывно подают глинозам, который через прорубь 23 поступает в расплав электролита. Так как глинозем холодный, то, соприкасаясь с расплавленным электролитом происходит постепенное зарастание стенок проруби 23. Для того чтобы не произошло полного зарастания проруби периодически через определенное время (например, через 1-3 минуты) включают дополнительный источник рабочей среды 20, от которого сжатый воздух поступает во вторую силовую камеру 19, герметично образованной крышкой 16 и второй эластичной манжетой 17. Под действием сжатого воздуха во второй силовой камере 19 возникает избыточное давление, в результате которого вторая эластичная манжета 17, опираясь на разделительную перегородку 18, медленно перемещается вниз вместе с перегородкой 18 и опорной плитой 8, преодолевая усилия пружины сжатия 9. Вместе с опорной плитой 8 происходит движение вниз центрального штока 5. Величина хода опорной плиты 8 может достигать, например, 70-75 мм. При своем движении опорной плиты 8 вниз происходит непрерывная вибрация центрального штока 5. При отключении дополнительного источника рабочей среды 20 отработанный воздух из второй силовой камеры 19 стравливается, давление в ней снижается и под действием сжатых пружин 9 вторая эластичная манжета 17, опорная плита 8 с разделительной перегородкой 18, а вместе с ней центральный шток 5, который непрерывно вибрирует, перемещаются вверх в исходное положение.

Цикл повторяется.

При своем движении вверх-вниз центральный шток 5 и соединенный с ним при помощи элемента крепления 21 рабочий орган 2 при одновременной вибрации прорабатывает отверстие проруби 23, поддерживая ее в открытом состоянии свободной для подачи глинозема в расплав.

Следует заметить, что конструкция пневматического вибратора за счет подпружиненного центрального штока 5 относительно опорной плиты 8 и подпружиненной опорной плиты 8 относительно корпуса 4 позволила обеспечить большую свободу перемещения рабочему органу 2 и исключить в конструкции пары трения.

Формула изобретения

1. Пневматический вибратор, содержащий корпус, вибрируемый элемент, связанный с рабочим органом, подпружиненную относительно корпуса опорную плиту и закрепленную на ней с образованием первой силовой камеры первую эластичную манжету, соединенную с вибрируемым элементом, а также источник рабочей среды под давлением, подключенный к первой силовой камере, и устройство сброса рабочей среды из последней через отверстие опорной плиты, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным источником рабочей среды под давлением и второй эластичной манжетой, закрепленной в корпусе с образованием второй силовой камеры, подключенной к дополнительному источнику рабочей среды, а опорная плита подпружинена относительно корпуса и снабжена разделительной перегородкой, установленной с одной стороны с зазором относительно первой манжеты и опертой с другой стороны на вторую манжету, при этом устройство сброса рабочей среды выполнено в виде уплотнительного пояска вокруг отверстия опорной плиты и клапана, закрепленного на вибрируемом элементе, выполненном в виде вертикально установленного центрального штока, размещенного в отверстии опорной плиты и подпружиненного относительно последней в направлении прижима клапана к уплотнительному пояску.

2. Вибратор по п. 1, отличающийся тем, что центральный шток снабжен в своей нижней части элементом крепления рабочего органа.

3. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что клапан выполнен из эластичного материала и закреплен на центральном штоке с помощью дополнительно установленной на последнем втулки.

4. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что дополнительный источник рабочей среды под давлением снабжен системой регулирования подачи во вторую силовую камеру.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4