МАШИНА ДЛЯ ВЫЛИВКИ МЕТАЛЛА ИЗ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
MACHINE FOR METAL TAPPING FROM ELECTROLYZER

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению алюминия электролизом расплава по способу Холла-Эру. В частности, она относится к машинам обслуживания, применяющимся на заводах по производству алюминия для выливки металла из электролизеров и транспортировки ковшей.
Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЛИВКИ АЛЮМИНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА [патент РФ №2054052], содержащее емкость с крышкой, расположенные на шасси, и всасывающую трубу с охлаждающим элементом, расположенным в нижней части трубы.
Недостатком устройства является ограниченная мобильность, обусловленная тем, что установка не имеет собственного силового агрегата и для ее буксировки требуется буксировщик (трактор «Беларусь»), также при эксплуатации устройства требуются значительные трудовые и технологические затраты, для установки, снятия ковша и для выливки металла необходимо использовать цеховой кран.
Также из уровня техники известна МАШИНА ОБСЛУЖИВАНИЯ, ПРИМЕНЯЮЩАЯСЯ ДЛЯ ВМЕШАТЕЛЬСТВА В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ РАСПЛАВА [патент РФ №2499086], содержащая мостовой кран, на котором установлена подвижная инструментальная тележка, которая оборудована несколькими органами манипулирования и обслуживания, такими как инструменты (ковши, захваты для извлечения, пробойники и т.д.), а также лебедку для выливки, установленную на тележке, которая несет систему выливки, содержащую разливочный ковш, заборную трубу и устройство разрежения.
В отличие от предыдущего аналога мобильность машины несколько повышается, но при выполнении выливки металла необходимо использование цехового мостового крана, который также необходим при выполнении большого количества технологических операций на электролизерах (перетяжка анодных рам, перемещение лома, изделий и технологического оборудования), также повышаются временные издержки на выливку металла, которые обусловлены значительным временем, необходимым для установки и снятия инструментальной тележки к крана.
Наиболее близким по технической сущность является ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО ТРАНСПОРТИРОВКИ [авторское свидетельство СССР №1386033], содержащее подвижное шасси, образованное двумя тележками, соединенными между собой жесткой рамной конструкцией. В передней части шасси расположена кабина водителя, в задней части моторный отсек с силовой установкой, а в центральной части механизм подъема ковша с 2 гидравлическими цилиндрами, установленными между шасси и подъемными рычагами, при этом к подъемным рычагам на цапфах подвешен ковш, сверху которого расположена съемная крышка, на которой расположена выливная труба. Также шасси снабжено устройством для бокового перемещения.
Недостатком прототипа является невысокая точность позиционирования при подготовке к выливки металла, которая обусловлена тем, что лунка, которая делается в корке электролита электролизной ванны для опускания в расплав носка вакуумного ковша, имеет малые  размеры - 15-20 см в диаметре. Поэтому рассчитать положение транспортного средства, в котором необходимо выпустить дополнительные колеса и начать боковое смещение на ванну с целью попадания вакуумным носком в лунку, чрезвычайно трудно, тем более трудно корректировать направление в процессе смещения.
Задачей изобретения является повышение точности позиционирования и маневренности машины для выливки металла.
Технический результат заключается в снижении временных издержек в технологии выливки металла, повышении грузоподъемности машины для выливки металла, а также в упрощении конструкции и повышении надежности устройства.
Технический результат достигается за счет того, что машина для выливки металла, содержащая подвижное шасси, в передней части которого расположена кабина водителя, в задней части моторный отсек с силовой установкой, а в центральной части механизм подъема ковша с двумя гидравлическими цилиндрами, установленными между шасси и подъемными рычагами, при этом к подъемным рычагам на цапфах подвешен ковш, сверху которого расположена съемная крышка, на которой расположена выливная труба, отличающаяся тем, что шасси установлено, по крайней мере, на четырех ведущих мостах с управляемыми колесами, с гидравлическим приводом и гидропневматической подвеской, при этом мосты закреплены к шасси на подшипниковые опоры, система выливки содержит бортовой компрессор, размещенный в моторном отсеке и пневматически сообщающийся с резервуаром для сжатого воздуха, который прикреплен на шасси сзади справа, а также бортовой компрессор, который через пневмопанель и клапаны пневматически соединен с вакуумным эжекторным насосом, установленным на крышке ковша, который через рукава пневмосистемы сообщается с внутренним пространством ковша, а на верхней балке подъемного механизма расположен гидравлический цилиндр, механически связанный с крышкой ковша, выливная труба механически связана с подъемным механизмом через пневмоцилиндр, подъемный механизм установлен на тензодатчиках брускового типа, которые через аналого-цифровой преобразователь подключены к блоку управления выливкой и дисплею, расположенному в кабине водителя, при этом блок управления выливкой соединен с клапанами пневмопанели.
В частности, ковш и выливная труба с внутренней стороны облицованы футеровкой.
В частности, кабина водителя установлена на виброопоры и оборудована шумоизоляционным и теплоизоляционным материалами, а также содержит педали управления ходом, рулевое колесо, а также рычаги управления гидроприводом ковша.
В частности, содержит, по крайней мере, два фонаря рабочего освещения, направленные на место выливки металла.
В частности, содержит, по крайней мере, две видеокамеры реверсного хода и наблюдения за выливкой, которые подключены к дисплею.
В частности, по периметру шасси расположен бампер, а в передней части и задней части шасси расположены крюки для буксировки.
В частности, топливный бак установлен под шасси, сзади справа.
В частности, гидравлические насосы выполнены с возможностью управления силовой установкой посредством раздаточной коробки, установленной в моторном отсеке.
В частности, пневматическая система имеет разъемы внешнего питания.
В частности, моторный отсек и кабина водителя содержат индивидуальные системы охлаждения.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 и фиг. 2 представлен общий вид машины для выливки металла.
На фиг. 3 представлен вид сбоку машины для выливки металла.
На фиг. 4 представлено схематичное изображение различных вариантов поворотов колес машины для выливки металла.
Осуществление изобретения
Машина для выливки металла содержит шасси 1, в передней части которого расположена кабина водителя 2, в задней части моторный отсек 3, а в центральной части механизм подъема 4 ковша 5 с 2 гидравлическими цилиндрами 6, установленными между шасси 1 и подъемными рычагами 7, при этом к подъемным рычагам 7 на цапфах 8 подвешен ковш 5, сверху которого расположена съемная крышка 9, на которой расположена выливная труба 10. Шасси 1 установлено на 4 ведущих мостах с управляемыми колесами 11, с гидравлическим приводом и гидропневматической подвеской, при этом мосты крепятся к шасси на подшипниковые опоры, система выливки содержит бортовой компрессор, размещенный в моторном отсеке 3 и пневматически сообщающийся с резервуаром для сжатого воздуха, который прикреплен на шасси 1 сзади справа, а также бортовой компрессор, который через пневмопанель 12 и клапаны пневматически соединен с вакуумным эжекторным насосом 13, установленным на крышке 9 ковша 5, который через рукава пневмосистемы сообщается с внутренним пространством ковша 5, на верхней балке 14 подъемного механизма 4 расположен гидравлический цилиндр 15, механически связанный с крышкой 9 ковша 5, выливная труба 10 механически связана с подъемным механизмом через пневмоцилиндр 16, подъемный механизм 4 установлен на тензодатчиках брускового типа, которые через аналого-цифровой преобразователь подключены к блоку управления выливкой и дисплею, расположенному в кабине водителя 2, при этом блок управления выливкой соединен с клапанами пневмопанели 12.
Для обеспечения высокой теплоизоляции ковш 5 и выливная труба 10 с внутренней стороны облицованы футеровкой.
Кабина водителя установлена на виброопоры и оборудована шумоизоляционным и теплоизоляционным материалами, а также содержит педали управления ходом, рулевое колесо, а также рычаги управления гидроприводом ковша
На балке 14 расположены 2 фонаря 17 рабочего освещения, направленные на место работы, также на балке расположена видеокамера 18 наблюдения за выливкой, а на моторном отсеке расположена видеокамера реверсивного хода 19.
По периметру шасси 1 расположен бампер 20, а в передней части и задней части шасси расположены крюки для буксировки 21.
Топливный бак установлен под шасси 1, сзади справа.
Гидравлические насосы управляются силовой установкой посредством раздаточной коробки, которые расположены в моторном отсеке 3.
Пневматическая система имеет разъемы внешнего питания.
Кабина водителя 2 и моторный отсек 3 содержат соответственно индивидуальные системы охлаждения 22 и 23.
Система подвески может автоматически выравнивать все колесные пары 11 до высоты, необходимой для движения, а также может быть опущена вручную и использована для «наклона» машины в сторону.
Колесные пары 11 машины для выливки металла обеспечивают 3 возможных варианта движения машины: линейное 24, поперечное 25 и круговое 26 (см. фиг. 4).
2 гидравлических цилиндра 6 обеспечивают подъем ковша 5 в позицию, необходимую для выпуска, транспортировки и опускания его на пол.
Гидравлический цилиндр 15 верхней балки 14 предназначен для прижимания крышки 9 к ковшу 5. Цилиндр 15 может прижимать крышку 9 на двух силовых уровнях. Нижний уровень используется во время выпуска и транспортировки. Верхний уровень силы требуется для того, чтобы герметично удерживать крышку 9 на ковше 5.
Для смены ковша 5 крышку 9 поднимают гидравлическим цилиндром 15, а подъемные рычаги 7 полностью опускаются. Отъехав в сторону, можно отсоединить ковш 5. Таким же образом чистый ковш 5 может быть подсоединен.
Машина работает следующим образом.
Перед выливкой металла из электролизеров ковш 5 размещают на подставке в корпусе электролиза в соединительном коридоре. Машина для выливки металла подъезжает к подставке с порожним ковшом 5, устанавливает на нем крышку 9, снимает ковш 5 с подставки и перемещается к электролизерам, подготовленным под выливку металла.
При выполнении выливки металла оператор устанавливает машину рядом с торцом электролизера и посредством манипуляций положениями ковша 5 и выливной трубы 10 оператор вводит в лунку, образованную на поверхности электролизера, выливную трубу 10. Все операции оператор контролирует из кабины машины.
Обеспечение установки ковша 5 и выливной трубы 10 в предварительно подготовленную лунку на электролизере выполняется за счет механизма подъема 4 и привода хода в режиме поперечного смещения.
Для выливки металла из электролизеров машина использует сжатый воздух бортового компрессора. Вакуум для выливки создается вакуумным насосом 13, работающим по принципу эжектора, который установлен непосредственно на крышке ковша 5. Сжатый воздух подается в систему через пневмопанель 12, клапаны которой отключают сжатый воздух при достижении заданного веса. Сигнал об окончании выливки приходит из системы взвешивания после достижения заданного оператором веса.
Машина для выливки металла может в один ковш 5 набрать металл из нескольких электролизеров.
Во время выливки количество выпускаемого алюминия измеряется встроенной системой контроля нагрузки ковша, которая останавливает механизм выливки, как только достигнут, предварительно заданное количество вылитого жидкого алюминия, или если ковш полон.
После заполнения ковша 5 труба 10 извлекается из электролизера и переводится в транспортное положение. В транспортном положении выливная труба 10 механически блокируется для предотвращения ее произвольного «ухода». Машина транспортирует ковш 5 в зону передачи ковшей.
По завершении выливки из электролизеров машина для выливки металла возвращается в район соединительно коридора, устанавливает ковш 5 на подставку, снимает крышку 9 и отъезжает к следующей подставке с порожним ковшом 5.
Машина выливки металла может "захватывать" пустые ковши с подставок и устанавливать на них полные ковши.
Установку и захват ковшей 5 машина выполняет за счет применения комбинации: механизм вертикального подъема ковша 4 и привод хода машины. Один оператор в состоянии управлять всем циклом выливки.
Бортовой компрессор машины для выливки металла обеспечивает возможность применения метода сифонного слива металла из ковша 5 за счет создания под крышкой 9 избыточного давления.
Положительные эффекты от использования изобретения состоят в:
- повышении точности позиционирования, маневренности машины и снижении временных издержек на выливку металла за счет использования управляемых колесных пар 11, которые обеспечивают линейное, поперечное и круговое движение машины;
- повышении надежности и упрощении конструкции за счет того, что крышка 5 не является поворотной и предусмотрена механизация на базе пневмоприводов;
- обеспечении возможности использования ковшей с большой емкостью благодаря тому, что ось шасси 1 совпадает с вертикальной осью ковша 5 и оптимально распределяет вес ковша между всеми колесными парами 11;
- обеспечении возможности работы с ковшами на подставках, то есть машина для выливки металла может взять пустой ковш с подставки и поднять мостовой конструкцией, а полный ковш с алюминием может установить на подставку, стоящую на полу. Эта особенность дает возможность включать машину для выливки металла в логистические комплексы. В условиях электролизных цехов это значит высвобождение цеховых кранов на операциях выливки, транспортировки и перелива металла из ковшей.