МАШИНА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ВЫГРУЗКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕР
MACHINE FOR TRANSPORTATION AND UNLOADING OF BULK MATERIALS INTO THE ELECTROLYZER

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 транспортировки и раздачи сыпучих материалов, например, глинозема, фтористых солей, их смеси или аналогичных материалов (далее по тексту сырья) на корку электролита электролизера.
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 разрушать согласно требованиям технологии. После разрушения корки необходимо на поверхность разрушенной корки выгружать (раздавать) порошковый глинозем, фторсоли или их смеси (далее по тексту сырье).
Из уровня техники известна машина для раздачи сыпучего материала в электролизер (патент на изобретение RU № 2188258,  С25С3/14, опубл. 27.08.2002 г.), которая используется для выгрузки на корку электролита алюминиевого электролизера сыпучего материала, например, глинозема. Известная машина на самоходном колесном шасси, содержит расположенный сзади кабины бункер с наклонным аэроднищем над аэрожелобом и выгрузной течкой в виде трубы, расположенной горизонтально под кабиной, с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, относительно вертикальной оси для выгрузки сырья.
Основным недостатком известной машины является потери сырья в результате повышенного пыления при выгрузке сырья, поскольку выгрузка сырья производится с большой высоты и отсутствует возможность регулировки высоты выгрузки сырья, так как ось вращения выгрузной течки вертикальна и поворот течки осуществляется только на одной высоте в горизонтальной плоскости без возможности установки минимальной высоты для уменьшения пыления при выгрузке. Кроме того, у машины снижена производительность выгрузки из-за того, что поворот выгрузной течки из транспортного положения в рабочее положение и обратно необходимо производить, поворачивая ее на 180 градусов, что требует значительного времени.
Из уровня техники известна серийно изготавливаемая машина для раздачи глинозема МРГ-4М, (http://vunivere.ru/work22173). Машина предназначена для выгрузки глинозема на корку электролита электролизеров для получения алюминия. Известная машина на самоходном колесном шасси содержит расположенный сзади кабины бункер с наклонным аэроднищем над аэрожелобом и выгрузной течкой, в виде открытого сверху поворотного корытообразного лотка, расположенного сбоку бункера и вдоль боковой стенки кабины.
Недостатком известной машины является потери сырья в результате повышенного пыления при выгрузке сырья из-за того, что перемещение из бункера и выгрузка сырья производится по открытому сверху лотку.
Основным недостатком известной машины в транспортном режиме работы являются просыпи и потеря сырья из открытого лотка из-за отсутствия крана и невозможности перекрытия лотка краном, из-за чего из лотка просыпается сырье от вибрации при передвижениях машины, поскольку лоток и бункер связаны между собой по принципу сообщающихся сосудов, а при передвижениях машины сырье в бункере имеет хорошую текучесть, так как аэрожелоб должен быть включен, чтобы сырье в бункере не слеживалось и не спрессовывалось. Аналогичные потери возникают из лотка при загрузке бункера из цеховых силосов, поскольку аэрожелоб при загрузке должен быть включен для аэрации загружаемого сырья в бункер.
Кроме того, известная машина, из-за небольшой длины корытообразного откидного выгрузного лотка, при выгрузке сырья передвигается вплотную к ванне электролизера, имеющую открытую корку с расплавленным алюминием температурой около 900 градусов, что небезопасно.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является машина для транспортировки и выгрузки сыпучих материалов в электролизер (патент на полезную модель RU № 162284, С25С3/00, опубл. 10.06.2016 г.). Машина предназначена для выгрузки сыпучего материала, например, глинозема на корку электролита электролизеров для получения алюминия. Известная машина содержит установленные на самоходном колесном шасси, расположенные сзади кабины, бункер с наклонным аэроднищем над аэрожелобом и выгрузной течкой. Аэроднище расположено примерно посередине нижней части бункера. В передней части аэроднище заканчивается пересыпной камерой. Выгрузная течка выполнена в виде гибкой трубы, расположена сзади кабины, перед передней стенкой бункера, направлена снизу-вверх с возможностью поворота выгрузного конца гибкой трубы по дуге, сверху вниз механизмом поворота в виде гидроцилиндра, изгибая при этом конец гибкой трубы при подъеме. Гибкая труба соединена с аэрожелобом бункера через пересыпную камеру, с возможностью наклона выгрузного конца в вертикальной плоскости, поперек продольной оси машины гидроцилиндром наклона. В нижней части гибкой трубы установлена гибкая аэрационная труба. В транспортном положении выгрузной конец гибкой трубы расположен в вертикальном положении ниже максимального уровня глинозема в бункере. В аэрационной трубе установлен шаровый кран с приводом от гидроцилиндра.
Основным недостатком известной машины является недостаточно хорошая обзорность с рабочего места водителя на место выгрузки, поскольку выгрузка глинозема в электролизер производится сзади кабины водителя сбоку, при движении машины вперед, водитель должен постоянно крутить головой вперед в направлении движения и назад на место выгрузки, 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.
Недостатком известной машины в транспортном режиме работы является потери сырья через верхний конец гибкой трубы, поскольку отсутствует кран и возможность перекрытия гибкой трубы краном в трубе, из-за чего из открытого конца гибкой трубы возникают просыпи и потери сырья от вибрации при передвижениях машины, поскольку труба и бункер связаны между собой по принципу сообщающихся сосудов, а при передвижениях машины сырье в бункере имеет хорошую текучесть, так как аэрожелоб должен быть включен, чтобы сырье в бункере не слеживалось и не спрессовывалось. Аналогичные потери возникают из открытой сверху гибкой трубы при загрузке бункера, поскольку аэрожелоб при загрузке должен быть включен для аэрации загружаемого сырья в бункер.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является снижение потерь сырья и повышение безопасности и удобства в работе.
Техническим результатом изобретения является обеспечение комфортных и безопасных условий работы водителю и снижение затрат на обработку электролизера за счет исключения потерь и экономии сырья.
Технический результат достигается за счет того, что в машине для транспортировки и выгрузки сыпучих материалов в электролизер для получения алюминия, содержащей установленные на самоходном колесном шасси 1 с расположенными сзади кабины 2 бункером 3 с наклонным аэроднищем 4 над аэрожелобом 8 и выгрузной течкой 5, согласно заявляемому изобретению новым является то, что выгрузная течка выполнена в виде составной трубы, состоящей из двух жестких труб внутренней 10 и наружной 11, соединенных в механизме поворота 12 и гибкой трубы 13, закрепленной на оконечности наружной 11, направленной снизу-вверх с возможностью поворота выгрузного конца гибкой трубы 13 по дуге 19, а сверху вниз механизмом поворота 12.
Изобретение дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению поставленной задачи.
Поворот механизма поворота 12 из транспортного положения течки 5 в положение выгрузки 20 осуществляется гидроцилиндром 21.
Перед механизмом поворота 12 во внутренней трубе 10 течки встроен кран 14, управление которым осуществляется гидроцилиндром 15.
Выгрузная течка соединена с бункером 3 над аэроднищем 4.
Внутри составной трубы 10, 11 и 13 соосно установлена гибкая аэрационная труба 16, соединенная с аэрожелобом 8, находящимся под аэроднищем 4.
В гибкую аэрационную трубу 16 встроен кран 17, который расположен в кабине 2.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана машина для транспортировки и выгрузки сыпучих материалов в электролизер для получения алюминия, вид спереди сверху справа.
На фиг. 2 – тоже, вид справа.
На фиг. 3 – тоже, вид спереди.
На фиг. 4 – тоже, вид сверху, в положении выгрузки сырья.
На фиг. 5 – вынесена отдельно течка (в увеличенном масштабе).
На фиг. 6 – разрез по механизму поворота.
Перечень конструктивных элементов:
1 – самоходное колесное шасси;
2 – кабина;
3 – бункер;
4 – аэроднище;
5 – транспортное положение течки;
6 – опора бункера;
7 – загрузочная горловина;
8 – аэрожелоб;
9 – компрессор аэрации;
10 – внутренняя труба;
11 – наружная труба;
12 – механизм поворота;
13 – гибкая труба;
14 – кран течки;
15 – гидроцилиндр крана;
16 – аэрационная труба;
17 – кран;
18 – ось вращения;
19 – дуга опускания;
20 – положение выгрузки течки;
21 – гидроцилиндр поворота;
22 – боковая стенка бункера;
23 – боковая стенка кабины;
24 – корка;
25 – электролизер.
Машина для транспортировки и выгрузки сыпучих материалов в электролизер для получения алюминия состоит из самоходного колесного шасси 1, на котором установлена кабина 2 водителя и бункер 3 с наклонным аэроднищем 4 для загрузки сырья, и течка (в транспортном положении 5 и положении выгрузки 20) для выгрузки сырья.
Бункер 3 установлен на четырех опорах бункера 6, закрепленных на раме самоходного колесного шасси 1. Для загрузки сырья в бункер 3 предусмотрена загрузочная горловина 7. Под бункером расположена моторная установка (на фигурах условно не показана), обеспечивающая привод хода, рулевого управления и работу машины при выгрузке сырья. Снизу под аэроднищем 4, выполненным из специальной фильтровальной ткани, установлен аэрожелоб 8, представляющий собой открытый сверху трубопровод П-образного типа для сжатого воздуха. В аэрожелобе 8 компрессором аэрации 9 создается повышенное давление воздуха, который проходя через аэроднище 4 в бункер 3, обеспечивает разрыхление и хорошую текучесть сырья.
Сверху над аэроднищем 4, на передней стенке к бункеру 3 присоединена выгрузная течка. Течка выполнена в виде составной трубы, состоящей из двух жестких труб: внутренней трубы 10 и наружной трубы 11. Трубы 10 и 11 соединены в механизме поворота 12. На оконечности наружной трубы 11 закреплена гибкая труба 13. Во внутренней трубе 10, перед механизмом поворота 12, встроен кран течки 14, выполненный, например, в виде задвижки, шибера или заслонки. Управление краном течки 14 осуществляется гидроцилиндром крана 15. Внутри составной трубы течки 5 соосно установлена гибкая аэрационная труба 16, выполненная из специальной фильтровальной ткани, соединенная с аэрожелобом 8, находящимся под аэроднищем 4. В гибкую аэрационную трубу 16 встроен кран 17, например, шаровый, установленный в кабине 2 машины.
Течка установлена с возможностью поворота гибкой трубы 13 в механизме поворота 12 на оси вращения 18, поперек продольной оси машины по дуге опускания 19. Поворот механизма поворота 12 из транспортного положения течки 5 в рабочее положение выгрузки 20 осуществляется гидроцилиндром поворота 21. Гибкая труба 13 в транспортном положении течки 5 направлена снизу-вверх вперед вдоль боковой стенки бункера 22 и вдоль боковой стенки кабины 23, в габарите машины. В рабочем положении для выгрузки сырья гибкая труба 13 опускается в положение выгрузки 20, устанавливаясь над коркой 24 электролизера 25 на минимально необходимую для выгрузки сырья высоту, которая регулируется гидроцилиндром поворота 21.
Машина для транспортировки и выгрузки сыпучих материалов в электролизер для получения алюминия работает следующим образом.
Загрузка сырья в бункер 3 машины производится через загрузочную горловину 7 бункера 3 в зоне загрузки машин из цеховых силосов. При загрузке сырьем, для обеспечения максимального заполнения бункера 3 и исключения слеживания сырья в бункере 3, должна быть компрессором аэрации 9 включена аэрация в аэрожелобе 8. Загруженная сырьем машина своим ходом передвигается в электролизный корпус с включенным аэрожелобом 8, где водитель, управляя машиной, двигается на колесах вдоль электролизера 25 на безопасном расстоянии, равном длине течки от рамы машины, гидроцилиндром поворота 21 вращая течку  на оси вращения 18 механизма поворота 12 опускает ее из транспортного положения течки 5 в положение выгрузки 20 по дуге опускания 19. Опустив течку в положение выгрузки 20 водитель открывает кран течки 14 и кран 17 аэрационной трубы. За счет аэрации сырья аэрожелобом 8 и поддержания его во взвешенном состоянии над аэроднищем 4 сверху аэрожелоба 8, сырье из бункера самотеком поступает с аэроднища 4 в выгрузную течку в положении выгрузки 20, и за счет аэрации аэрационной трубой 16 из положения выгрузки 20 самотеком выгружается на поверхность корки 24 электролизера 25, машина при этом передвигается вдоль электролизера 25 и непрерывно выгружает сырье на корку 24.
Минимальное пыление при выгрузке на корку 24 обеспечивается за счет установки выгрузного конца гибкой трубы 13 на минимальную высоту выгрузки сырья на корку 24, и обеспечением оптимальной производительности выгрузки за счет регулировки производительности выгрузки сырья степенью открытия крана 17 аэрационной трубы 16, находящимся в кабине 2. Отсутствие потерь сырья при загрузке сырья в бункер 3 машины обеспечивается перекрытием течки 5 и аэрационной трубы 16 течки кранами 14 и 17.
При работе за счет хорошей обзорности на место выгрузки сырья и значительного удаления машины от электролизера 25 обеспечиваются комфортные условия работы и безопасность и машины, и водителя.
По окончании выгрузки сырья на корку 24 вначале гидроцилиндром 15 перекрывается кран течки 14 и перекрывается кран 17 аэрационной трубы 16, затем течка из положения выгрузки 20 гидроцилиндром 21 поднимается за счет вращения на оси вращения 18 механизма поворота 12 в транспортное положение 5 по дуге 19 и устанавливается в габарит машины, вдоль боковой стенки бункера 22 и боковой стенки кабины 23. Аэрожелоб 8 при переездах машины остается включенным, чтобы обеспечивалась аэрация сырья и он не слеживался в бункере 3. Далее машина передвигается к следующему электролизеру, где процесс работы повторяется.
Отличием от ближайшего аналога в техническом решении является применение в конструкции машины:
– увеличенной длины выгрузной течки за счет применения механизма поворота 12 в месте соединения жестких внутренней 10 и наружной труб 11, что позволяет машине передвигаться на большем, более безопасном расстоянии от открытой ванны электролизера 25 с расплавленным алюминием, что повышает безопасность;
– течки с вынесенным механизмом поворота 12 ближе к боковой стенке бункера 22, расположенной наклонно, под углом 20 – 80 градусов, преимущественно около 45 градусов, вперед-вверх вдоль боковой стенки бункера 22 и боковой стенки кабины 23, обеспечивает улучшенную обзорность с рабочего места на гибкую трубу 13 и механизм поворота 12 при работе, что обеспечивает комфорт при работе и повышает безопасность;
– возможности регулировки высоты выгрузки и производительности выгрузки сырья в электролизер 25 за счет регулировки высоты подъема гидроцилиндром поворота 21 и потока воздуха от компрессора аэрации 9 в аэрационной трубе 16 краном 17, установленным в кабине 2, что снижает пыление и уменьшает потери сырья;
– возможности перекрывать течку специально для этого предусмотренным краном течки 14, включая гидроцилиндр крана 15 с рабочего места в кабине 2, что исключает потери сырья и при загрузке бункера 3 и в транспортном режиме работы машины.
Положительные результаты выполненного согласно формуле изобретения опытно-промышленного образца машины подтверждены проведенными в корпусе электролиза алюминиевого завода производственными испытаниями.