патент
№ RU 2638718
МПК C25C3/14

Пневмопривод рабочего органа устройства для пробивки корки электролита в алюминиевом электролизере

Авторы:
Кистиченко Алексей Алексеевич Романенков Александр Николаевич Пекшев Сергей Петрович
Все (9)
Номер заявки
2016133185
Дата подачи заявки
11.08.2016
Опубликовано
15.12.2017
Страна
RU
Дата приоритета
23.06.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
2
Реферат

Изобретение относится к пневмоприводу рабочего органа устройства для разрушения корки, образующейся над ванной электролизера для получения алюминия. Пневмопривод содержит пневмоцилиндр с пружинным возвратом, состоящий из гильзы, передней крышки, задней крышки с установленным на ее внутренней торцовой поверхности эластичным демпфером и отверстием для подвода воздуха, поршня с кольцевым выступом, штока, шарнирно закрепленного в кольцевом выступе, и полого фальш-штока, закрепленного на кольцевом выступе поршня, трехлинейный двухпозиционный распределительный клапан с пневматическим или электроуправлением с подсоединенным к нему источником воздуха под давлением и первой пневмолинией, соединяющей распределительный клапан с отверстием в задней крышке, регулируемый дроссель и глушитель, подсоединенные к пневмолинии выпуска воздуха, при этом между наружной поверхностью фальш-штока и внутренней цилиндрической поверхностью передней крышки образован кольцевой канал для выпуска воздуха из штоковой полости в окружающую среду и обдува поверхности фальш-штока для удаления пыли и охлаждения в процессе работы пневмопривода. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик системы пневмопривода за счет уменьшения абразивного изнашивания поверхности фальш-штока, поршня и внутренней поверхности цилиндра. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения

1. Пневмопривод рабочего органа устройства для пробивки корки электролита в электролизере для получения алюминия, содержащий пневмоцилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом, состоящий из гильзы, передней крышки с центральным отверстием для штока, задней крышки с установленным на внутренней ее торцовой поверхности эластичным демпфером и отверстием для подвода воздуха, поршня с кольцевым выступом, направленным к передней крышке, разделяющего полость пневмоцилиндра на поршневую и штоковую полости штока, шарнирно закрепленного в кольцевом выступе поршня, и полого фальш-штока, закрепленного на кольцевом выступе поршня, трехлинейный двухпозиционный распределительный клапан с пневматическим или электроуправлением с подсоединенным к нему источником воздуха под давлением и первой пневмолинией, соединяющей распределительный клапан с отверстием в задней крышке для совершения рабочего хода, и глушитель, подсоединенный к пневмолинии выпуска воздуха из штоковой полости, отличающийся тем, что между наружной поверхностью фальш-штока и внутренней цилиндрической поверхностью передней крышки образован кольцевой канал для выпуска воздуха из штоковой полости в окружающую среду в процессе работы пневмопривода, поршневая полость пневмоцилиндра соединена второй пневмолинией со штоковой полостью посредством трехлинейного двухпозиционного распределительного клапана при возвратном ходе поршня со штоком, а в пневмолинии выпуска воздуха перед глушителем размещен регулируемый дроссель.
2. Пневмопривод по п. 1, отличающийся тем, что пневмоцилиндр выполнен со вторым отверстием для выпуска воздуха из штоковой полости в окружающую среду, подсоединенным к пневмолинии выпуска воздуха.
3. Пневмопривод по п. 1, отличающийся тем, что кольцевой канал для выпуска воздуха из штоковой полости в окружающую среду образован непрерывным кольцевым зазором между наружной поверхностью фальш-штока и внутренней поверхностью передней крышки.
4. Пневмопривод по п. 1, отличающийся тем, что кольцевой канал выполнен прерывистым и имеет не менее трех перемычек, расположенных равномерно на внутренней поверхности передней крышки.
5. Пневмопривод по п. 1, отличающийся тем, что кольцевой канал выполнен с переменным поперечным сечением, площадь которого выполнена уменьшающейся в направлении к наружному торцу передней крышки.
6. Пневмопривод по п. 5, отличающийся тем, что кольцевой канал выполнен прерывистым и имеет не менее трех перемычек, расположенных равномерно на внутренней поверхности передней крышки.

Описание

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пневмоприводам, работающим в условиях высокой температуры и высокого содержания абразивной пыли в окружающей среде, например к пневмоприводам рабочих органов устройств, применяемых в цветной металлургии, в частности в устройствах для разрушения корки, образующейся над ванной электролизера для получения алюминия.

Известна система пневматического привода (патент US №6776081 от 10.08.2001 г. ), содержащая пневмопривод с цилиндром двустороннего действия, с помощью которого пробивают корку, образующуюся при получении алюминия. Система управления пневмоцилиндром включает распределители, направляющие поток сжатого воздуха в полости пневмоцилиндра, реализуя выдвижение и втягивание штока. Для регулирования скорости выдвижения и втягивания штока система включает дроссели, встроенные в двухпозиционный распределительный клапан управления подачей воздуха в полости пневмоцилиндра.

Известна система пневмопривода устройства для разрушения корки, образующейся на поверхности ванны электролизера (патент US №4700612 от 17.03.1986 г. ), включающая пневмоцилиндр двустороннего действия, для управления работой которого в системе имеется несколько распределительных клапанов с электроуправлением, один из которых является трехлинейным двухпозиционным распределительным клапаном.

Известна система пневмопривода устройства разрушения корки, образующейся на поверхности ванны электролизера (заявка CN №102828202 от 17.09.2012 г. ). Система включает пневмоцилиндр двустороннего действия, два трехлинейных двухпозиционных распределительных клапана с пневмоуправлением, переключаемых с помощью двух распределительных клапанов с электроуправлением, один из которых является трехлинейным двухпозиционным. К каналу сброса сжатого воздуха из штоковой полости через трехлинейный двухпозиционный клапан с пневмоуправлением подсоединена пневмолиния с глушителем шума.

Известен пневмоцилиндр устройства для разрушения корки, образующейся на поверхности ванны электролизера (полезная модель CN №203782250 от 21.03.2014 г. ), к выпускному отверстию которого присоединен глушитель.

Недостатки известных систем пневмопривода - сложность системы управления пневматическим приводом и быстрое изнашивание поверхности штока вследствие оседания на нем абразивной пыли, присутствующей в окружающей среде.

Известен пневмоцилиндр молотка пневматического (патент RU №2236586 от 03.06.2003 г. ), на внутреннем торце задней крышки которого установлена амортизационная пластина.

Известны пневматические цилиндры одностороннего действия с возвратным ходом от расположенной внутри пневмоцилиндра пружины (патенты RU №2496030 от 27.08.2009 г., RU №2025345 от 10.03.1992 г., RU №125146 от 14.06.2012 г. ), которые работают в условиях повышенного содержания абразивной пыли в окружающей среде. Пневмоцилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом (патент RU №125146) состоит из гильзы, передней крышки с центральным отверстием для штока, задней крышки с установленным на внутренней торцовой поверхности эластичным демпфером и с отверстием для подвода воздуха, поршня с кольцевым выступом, направленным к передней крышке, делящего полость пневмоцилиндра на поршневую и штоковую полости; штока, шарнирно закрепленного в кольцевом выступе поршня, полого фальш-штока, закрепленного на кольцевом выступе поршня.

Недостаток известных пневмоцилиндров в том, что при их работе на фальш-шток оседает абразивная пыль, приводящая к быстрому изнашиванию фальш-штока и уплотнения, расположенного между фальш-штоком и цилиндрической поверхностью отверстия в передней крышке, а также к разрушению этого уплотнения из-за влияния высокой температуры, что снижает эксплуатационные характеристики пневмоцилиндров.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, - улучшение эксплуатационных характеристик системы пневмопривода при работе в условиях высокой температуры и повышенного содержания абразивной пыли в окружающей среде.

Техническая задача решена в конструкции системы пневмопривода, содержащей: пневмоцилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом, состоящий из гильзы, передней крышки с центральным отверстием для штока, задней крышки с установленным на внутренней торцовой поверхности эластичным демпфером и с отверстием для подвода воздуха; поршня с кольцевым выступом, направленным к передней крышке, делящего полость пневмоцилиндра на поршневую и штоковую полости; штока, шарнирно закрепленного на кольцевом выступе поршня; трехлинейный двухпозиционный распределительный клапан с пневматическим или электроуправлением с подсоединенным к нему источником воздуха под давлением и первой пневмолинией, соединяющей распределительный клапан с отверстием в задней крышке для совершения рабочего хода; глушитель, подсоединенный к пневмолинии выпуска воздуха из штоковой полости, при этом между наружной поверхностью фальш-штока и внутренней цилиндрической поверхностью передней крышки имеется кольцевой канал для выпуска воздуха из штоковой полости в окружающую среду в процессе работы пневмопривода; поршневая полость пневмоцилиндра имеет соединение через трехлинейный двухпозиционный распределительный клапан второй пневмолинией со штоковой полостью - при возвратном ходе поршня со штоком; в пневмолинии выпуска воздуха перед глушителем имеется регулируемый дроссель.

Для удобства сборки и обслуживания пневмоцилиндр имеет второе отверстие для выпуска воздуха из штоковой полости в окружающую среду, при этом пневмолиния выпуска воздуха подсоединена ко второму отверстию.

Для упрощения изготовления передней крышки кольцевой канал между наружной поверхностью фальш-штока и внутренней поверхностью передней крышки является непрерывным.

Для повышения точности осевого движения фальш-штока кольцевой канал является прерывистым и имеет не менее трех перемычек, расположенных равномерно на внутренней поверхности передней крышки.

Для увеличения скорости потока воздуха с целью исключения попадания абразивной пыли внутрь пневмоцилиндра и повышения эффективности ее удаления с поверхности фальш-штока кольцевой канал между наружной поверхностью фальш-штока и внутренней поверхностью передней крышки имеет переменное поперечное сечение, площадь которого уменьшается в направлении к наружному торцу передней крышки.

Данная совокупность отличительных признаков не обнаружена в ходе проведенных патентно-информационных исследований, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна». Поскольку она не следует явно из уровня техники, следовательно, изобретение отвечает критерию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 показана система пневмопривода с электроуправлением распределительным клапаном в исходном перед работой положении поршня со штоком или в конце их возвратного хода.

На фиг. 2 - система пневмопривода с пневмоуправлением распределительным клапаном при рабочем ходе поршня со штоком.

На фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 при непрерывном кольцевом канале.

На фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1 при прерывистом кольцевом канале.

На фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 2 при прерывистом кольцевом канале, разделенном тремя перемычками.

Система пневмопривода (фиг. 1, 2) содержит: пневмоцилиндр 1, состоящий из гильзы 2, передней крышки 3 с центральным отверстием 4 для штока 5, задней крышки 6 с установленным на внутренней торцовой поверхности 7 эластичным демпфером 8 и с отверстием 9 для подвода воздуха, поршня 10 с кольцевым выступом 11, направленным к передней крышке 3, с подшипником скольжения 12 и эластичным уплотнением 13 на поверхности, контактирующей с внутренней поверхностью гильзы 2, делящего пневмоцилиндр 1 на поршневую полость 14 (фиг. 1, 2) и штоковую полость 15.

Посредством пальца 16 в кольцевом выступе 11 поршня 10 закреплен шток 5, а на кольцевом выступе 11 поршня 10 закреплен фальш-шток 17.

Соединение крышек 3 и 6 с гильзой 2 может быть выполнено сваркой, закаткой концов гильзы 2 на крышках 3 и 6 (не показано) или с помощью резьбовых соединений или комбинацией сварки или закатки гильзы 2 на крышке 6 и резьбовым соединением гильзы 2 с крышкой 3.

Между передней крышкой 3 и поршнем 10 установлена возвратная пружина 18, обеспечивающая возвратный ход поршня 10 со штоком 5 при выпуске воздуха из поршневой полости 14.

В гильзе 2, в зоне, прилегающей к передней крышке 3, выполнено одно отверстие 19 (фиг. 1) или два отверстия 19 и 19а (фиг. 2) для обеспечения подачи воздуха из поршневой полости 14 в штоковую полость 15 при возвратном ходе поршня 10 со штоком 5. Для исключения попадания абразивной пыли внутрь пневмоцилиндра, обдува поверхности фальш-штока 17 и удаления с его поверхности абразивной пыли, имеющейся в окружающей среде, между наружной поверхностью фальш-штока 17 и внутренней цилиндрической поверхностью передней крышки 3 имеется кольцевой канал 20. Кольцевой канал 20 между наружной поверхностью фальш-штока 17 и внутренней поверхностью передней крышки 3 (фиг. 3) может быть непрерывным с постоянным поперечным сечением (фиг. 1) или иметь переменное поперечное сечение, площадь которого уменьшается в направлении к наружному торцу передней крышки 3 (фиг. 2).

Для повышения точности осевого движения фальш-штока 17 кольцевой канал 20а (фиг. 4) является прерывистым с перемычками 21, расположенными равномерно по внутренней поверхности передней крышки 3, или разделен как минимум тремя перемычками 21а (фиг. 5).

Система пневмопривода включает трехлинейный двухпозиционный распределительный клапан 22 с управлением от электромагнита 23 (фиг. 1) или пневматическим управлением (фиг. 2) от двухлинейного двухпозиционного клапана 22а с управлением от электромагнита 23а с подсоединенным к клапану 22 источником 24 воздуха под давлением; первую пневмолинию 25, соединяющую распределительный клапан 22 с отверстием 9 в задней крышке 6; вторую пневмолинию 26, соединяющую распределительный клапан 22 с отверстием 19 в гильзе 2 в зоне передней крышки 3 для перетекания воздуха из поршневой полости 14 в штоковую полость 15 при возвратном ходе поршня 10 со штоком 5; регулируемый дроссель 27, встроенный в пневмолинию 28 выпуска воздуха из штоковой полости 15, и глушитель 29, подсоединенный за регулируемым дросселем 27.

Поршневая полость 14 пневмоцилиндра 1 соединена через распределительный клапан 22 с источником 24 воздуха под давлением при рабочем ходе (фиг. 2) и со штоковой полостью 15 - при возвратном ходе поршня 10 со штоком 5 (фиг. 1).

Для обеспечения рабочего хода поршня 10 со штоком 5 на вход электромагнита 23 (фиг. 1) или 23а (фиг. 2) подается сигнал от контроллера (не показан); клапан 22 переключается, и в поршневую полость 14 пневмоцилиндра 1 от источника 24 поступает сжатый воздух (фиг. 2). В пневмоцилиндре 1 поршень 10 со штоком 5, преодолевая усилие пружины 18, совершают рабочий ход. Воздух вытесняется из штоковой полости 15 через кольцевой канал 20 и через пневмолинию 28 с регулируемым дросселем 27 и глушителем 29. При снятии напряжения с электромагнита 23 (фиг. 1) или 23а (фиг. 2) распределительный клапан 22 занимает исходное положение. За счет возвратной пружины 18 поршень 10 со штоком 5 совершают возвратный ход (фиг. 1), при котором сжатый воздух из поршневой полости 14 через распределительный клапан 22 и пневмолинии 25 и 26 поступает в штоковую полость 15, выпускается через кольцевой канал 20, тем самым реализуется продувка, исключающая попадание абразивной пыли внутрь пневмоцилиндра 1 и ее оседание на фальш-штоке 17. Обдув фальш-штока 17 воздухом позволяет исключить из конструкции пневмоцилиндра манжетное уплотнение фальш-штока 17, подвергаемое интенсивному изнашиванию в присутствии абразивной пыли и высокой температуры. Часть сжатого воздуха через регулируемый дроссель 27 и глушитель 29 сбрасывается в атмосферу. Дросселем 27 регулируется интенсивность продувки фальш-штока 17 воздухом через кольцевой канал 20 за счет изменения соотношения объемов воздуха, выпускаемых в окружающую среду через кольцевой канал 20 и пневмолинию 28.

Вышеописанная система пневмопривода и конструкция пневмоцилиндра 1 с кольцевым каналом 20 улучшают эксплуатационные характеристики системы пневмопривода при работе в условиях высокой температуры и повышенного содержания абразивной пыли в окружающей среде.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты