МАШИНА ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ
MACHINE FOR MECHANIZED PROCESSING OF ALUMINUM ELECTROLYSERS

Область техники
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, а именно к промышленным машинам для технологического обслуживания электролизеров получения алюминия электролитическим способом, и может применяться для пробивки (разрушения) корки электролита в электролизере для получения алюминия и для транспортировки и разгрузки (раздачи) сыпучих материалов, например, глинозема, фтористых солей, их смеси или аналогичных материалов (далее по тексту сырья) на корку электролита электролизера, преимущественно при проведении локальной обработки.
Уровень техники
При получении алюминия электролизом из расплавленного криолита, содержащего растворенную окись алюминия, на поверхности расплава в пространстве «борт-анод» образуется корка электролита, которую необходимо периодически пробивать (разрушать) согласно требованиям технологии. После пробивки корки необходимо на поверхность разрушенной корки загрузить (подсыпать) сырье.
Из уровня техники известна машина для пробивки корки электролита в алюминиевом электролизере (патент на изобретение RU № 2760148, С25С3/14, опубл. 22.11.2021 г.), которая содержит самоходную раму, на колесном ходу с рабочим местом водителя в кабине закрытого типа и установленный перед кабиной рабочий орган разрушающий корку электролита, снабженный приспособлением для перемещения в вертикальной плоскости и прижатия его к корке.
Недостатком известной машины, при проведении локальной обработки электролизера, является невозможность после пробивки корки оперативно производить доставку глинозема и производить загрузку глинозема на корку. Для загрузки глинозема на корку требуется использовать дополнительную машину для загрузки глинозема на поверхность корки, что снижает производительность работ и более затратно.
Из уровня техники известна машина для транспортировки и выгрузки сыпучих материалов в электролизер (патент на полезную модель RU № 162284, С25С3/00, опубл. 10.06.2016 г.), которая содержит самоходную раму на колесном ходу с рабочим местом в кабине закрытого типа и расположенный сзади кабины бункер с гибкой выгрузной трубой для разгрузки сыпучего сырья на корку электролизера.
Недостатком известной машины является недостаточно хорошая обзорность с рабочего места водителя на место раздачи, поскольку раздача сыпучего сырья в электролизер производится сзади от водителя при движении машины вперед и водитель должен постоянно крутить головой вперед в направлении движения и назад на место раздачи, что не безопасно. Кроме того, из-за небольшой длины откидной гибкой трубы, машина небезопасна при эксплуатации из-за того, что при выгрузке сырья в электролизер с прорубленной коркой, машина передвигается вплотную к открытой ванне с расплавленным алюминием температурой около 900 градусов, что небезопасно. Вместе с тем, перед раздачей сырья машина не может осуществлять пробивку корки. Для пробивки корки требуется использовать дополнительную машину для пробивки корки, что снижает производительность работ и более затратно.
Применение двух машин при проведении локальной обработки электролизера повышает затраты на горюче смазочные материалы, запасные части, расходные материалы, обслуживание и ремонт, требует работы двух водителей-операторов для управления двумя разными машинами.
Из уровня техники известна машина для обслуживания алюминиевых электролизеров (авторское свидетельство на изобретение № 308092, С25С3/14, приоритет от 21.07.1969 г.), которая содержит самоходную портальную раму на колесно-рельсовом ходу, рабочий орган разрушающий корку электролита, снабжённый приспособлением для перемещения в вертикальной плоскости и прижатия его к корке, бункер для разгрузки глинозема в электролизер с выгрузной трубой.
Недостатком известной машины является ее громоздкость, повышенная сложность конструкции и повышенная металлоемкость, что снижает производительность работ и более затратно.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является устройство для механизированной обработки алюминиевых электролизеров (авторское свидетельство на изобретение № 396422, H05B1/00, C25C3/04, приоритет от 29.03.1962 г.), которое выполнено в виде самоходной рамы на колесном ходу, с рабочим органом для разрушения корки электролита в виде зубчатого колеса, снабженным приспособлением для перемещения в вертикальной плоскости и прижатия его к корке, бункер с выгрузной трубой для раздачи глинозема, выполненной в виде шнека или пневможелоба. Рабочее место водителя кабины не имеет, открытого типа, расположено в передней части устройства.
Недостатком аналога является некомфортные условия работы водителя из-за того, что отсутствует герметизированная кабина закрытого типа. Кроме того, с рабочего места водителя недостаточно хорошая обзорность на зону обработки, поскольку и разрушение корки, и раздача глинозема в электролизер производится сзади от водителя при движении машины вперед и водитель должен постоянно крутить головой вперед в направлении движения и назад на место обработки, что не безопасно. Так же к недостаткам известной машины относится повышенная металлоемкость машины, из-за необходимости установки на ней противовесов, чтобы всей массой машины можно было эффективно продавливать и разрушать корку зубчатым колесом. Указанные недостатки снижают производительность работ, работа не безопасна, все это приводит к увеличенным затратам.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание универсальной, многофункциональной самоходной машины для пробивки корки электролита и транспортирования и разгрузки сырья на корку электролита электролизера для получения алюминия, преимущественно при проведении локальной обработки.
Техническим результатом изобретения является обеспечение комфортных и безопасных условий работы водителю, увеличение производительности и снижение затрат на обработку электролизера, в том числе за счет многофункциональности.
Технический результат достигается за счет того, что в машине для механизированной обработки алюминиевых электролизеров, содержащей самоходную колесную раму 1  с рабочим местом водителя и рабочий орган для разрушения корки электролита, снабженный приспособлением для перемещения в вертикальной плоскости и прижатия его к корке, бункер для сырья 10 с выгрузной трубой, новым является то, что рабочий орган для разрушения корки электролита выполнен в виде шарнирного многозвенника 5, снабженный инерционным кривошипно-шатунным механизмом 6,  и расположен в передней части машины перед рабочим местом, выполненным в виде кабины 2 закрытого типа, при этом кривошипно-шатунный механизм 6 выполнен с возможностью выдвижения при работе вправо относительно самоходной колесной рамы 1, а выгрузная труба в транспортном положении 11 расположена наклонно, под углом вперед-вверх вдоль боковой стенки бункера 16 и боковой стенки кабины 17 в габарите машины, и выполнена с возможностью опускания выгрузного конца по дуге 12 поперек продольной оси машины.
Изобретение дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению поставленной задачи.
Рабочий орган для разрушения корки выполнен с возможностью движения посредством гидроцилиндра 8, а выгрузная труба выполнена с возможностью опускания посредством гидроцилиндра 14 за счет её вращения.
Противоположный конец выгрузному концу трубы 11 соединен с бункером 10 над аэрожелобом 18, который в свою очередь расположен в нижней части бункера для сырья 10.
Выгрузная труба в транспортном положении 11 расположена наклонно под углом 20 – 80 градусов, предпочтительно около 45 градусов.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид машины в проекции ¾ справа сверху, спереди, в транспортном положении, на фиг. 2 показан общий вид машины вид справа, на фиг. 3 показан общий вид машины спереди в положении при разгрузке сырья на корку электролизера, на фиг. 4 показан общий вид машины спереди в положении при пробивке корки.
Перечень конструктивных элементов:
1 – самоходная колесная рама;
2 – кабина;
3 – колеса;
4 – транспортное положение рабочего органа для разрушения корки;
5 – шарнирный многозвенник;
6 – кривошипно-шатунный механизм;
7 – корка;
8 – гидроцилиндр;
9 – рабочее положение рабочего органа;
10 – бункер для сырья;
11 – транспортное положение выгрузной трубы;
12 – дуга опускания трубы;
13 – положение разгрузки выгрузной трубы;
14 – гидроцилиндр;
15 – ось вращения;
16 – боковая стенка бункера;
17 – боковая стенка кабины;
18 – аэрожелоб;
19 – электролизер.
Машина для механизированной обработки алюминиевых электролизеров содержит самоходную колесную раму 1, рабочее место водителя в кабине 2 закрытого типа. Передвижение самоходной тележки по электролизному корпусу производится на колесах 3.
В передней части самоходной колесной рамы 1, перед кабиной 2 установлен рабочий орган для разрушения корки (в транспортном положении 4 и рабочем положении 9), выполненный в виде шарнирного многозвенника 5, снабженный инерционным кривошипно-шатунным механизмом 6. Перемещение в вертикальной плоскости за счет подъема-опускания и прижатие к корке 7 рабочего органа для разрушения корки осуществляется гидроцилиндром 8. Кривошипно-шатунный механизм 6 выполнен с возможностью выдвигаться вправо относительно самоходной колесной рамы 1 из транспортного положения 4 в рабочее положение 9 до контакта с коркой 7 за счет гидроцилиндра 8.
Сзади за кабиной 2 расположен бункер для сырья 10 с выгрузной трубой в транспортном положении 11. Из транспортного положения 11 выгрузная труба имеет возможность опускания выгрузного конца по дуге 12, поперек продольной оси машины в положение разгрузки 13 сырья на корку 7. Опускание выгрузной трубы из транспортного положения 11 производится гидроцилиндром 14 за счет вращения выгрузной трубы на оси вращения 15. В транспортном положении 11 выгрузная труба расположена наклонно, под углом вперед-вверх вдоль боковой стенки бункера 16 и боковой стенки кабины 17 и находится в транспортном габарите машины. Противоположная выгрузному концу выгрузной трубы конец трубы соединен с бункером 10 над аэрожелобом 18, который расположен в нижней части бункера 10. Электролизер обозначен позицией 19.
Машина для механизированной обработки алюминиевых электролизеров работает следующим образом.
Загрузка сырья в бункер 10 машины производится в зоне загрузки машин из цеховых силосов. Загруженная сырьем машина своим ходом передвигается в электролизный корпус, где вначале производится пробивка корки (фиг. 4).
Для пробивки корки 7 машина передвигается вдоль электролизера 19. Рабочий орган для разрушения корки электролита из транспортного положения 4 гидроцилиндром 8 выдвигается вправо от машины в рабочее положение 9 и опускается до соприкосновения с коркой 7 за счет шарнирного многозвенника 5. При включении рабочего органа в положение 9, возвратно-поступательными движениями кривошипно-шатунного механизма 6, пика (не показана), находящаяся на конце кривошипно-шатунного механизма 6, упирается с ударом в корку 7, получая толчок вверх, одновременно разрушая корку 7. Машина при этом передвигается вдоль электролизера 19 и непрерывными возвратно-поступательными движениями пики кривошипно-шатунного механизма 6 разрушает корку 7 по пути следования машины. Расположенная перед кабиной пика обладает хорошей обзорностью при работе.
По окончании разрушения корки 7 рабочий орган из рабочего положения 9 гидроцилиндром 8 поднимается в транспортное положение 4 и устанавливается в габарит машины.
После пробивки корки 7, по требованиям технологии, на корку производится разгрузка сырья. Для разгрузки сырья на корку 7 водитель, управляя машиной, передвигается вдоль электролизера 19, выгрузную трубу, гидроцилиндром 14 вращая на оси 15 опускает из транспортного положения 11 в положение разгрузки 13 выгрузной трубы по дуге опускания трубы 12. Опустив выгрузную трубу из транспортного положения 11 в положение разгрузки 13 включает аэрожелоб 18. За счет аэрожелоба 18 сырье из бункера 10 самотеком поступает в выгрузную трубу  в положение разгрузки 13 и из нее поступает на поверхность корки 7 электролизера 19. Машина при этом передвигается вдоль электролизера 19 и непрерывно разгружает сырье на корку 7. За счет того, что выгрузная труба в транспортном положении 11 расположена наклонно, под углом 30 – 80 градусов, предпочтительно около 45 градусов, вперед-вверх вдоль боковой стенки бункера 16 и боковой стенки кабины 17, водитель имеет с рабочего места в кабине 2 хорошую обзорность на выгрузной конец выгрузной трубы в транспортном положении 11, а опускаясь по дуге 12 в положение разгрузки 13 сырья, труба обладает хорошей обзорность при разгрузке сырья на корку 7.
По окончании разгрузки сырья на корку 7 выгрузная труба из положения разгрузки 13 гидроцилиндром 14 поднимается за счет вращения на оси 15 в транспортное положение 11 и устанавливается в габарит машины, вдоль боковой стенки бункера 16 и боковой стенки кабины 17. Далее процесс работы повторяется.
Отличием от ближайшего аналога в техническом решении является применение в конструкции машины:
– вместо открытого используется безопасное рабочее место в кабине закрытого типа, защищающего водителя от вредных производственных факторов, имеющих место в электролизном корпусе;
– более мощного рабочего органа, разрушающего корку без увеличения массы машины, установленного вместе с улучшенной обзорностью с рабочего места на зону разрушения корки при работе;
– выгрузной трубы, расположенной наклонно, под углом вперед-вверх вдоль боковой стенки бункера и боковой стенки кабины, с обеспечением улучшенной обзорности с рабочего места на выгрузную трубу при работе;
– увеличенной длины выгрузной трубы, что позволяет машине передвигаться на большем, более безопасном расстоянии от открытой ванны с расплавленным алюминием, что повышает безопасность.
Положительные результаты выполненных согласно формуле изобретения опытно-промышленного образца машины подтверждены теоретическими расчетами и проведенными в корпусе электролиза алюминиевого завода производственными испытаниями.