пневматический вибратор

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.

Описание изобретения к патенту

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.