打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的制作方法

技术领域：本发明打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构，是安装在铝电解槽打壳气缸侧部，用于调整打壳气缸安装固定点高度的装置，主要用于铝电解槽打壳气缸设计制造，以及铝电解槽的生产应用。

背景技术：
：现通用的铝电解槽打壳下料装置所配置的打壳气缸，由气缸筒体、活塞杆、上端盖、下端盖、中摆轴连接板，以及螺栓连接杆等零部件组装而成。打壳气缸通过设置在气缸中部连接板两侧的两个中摆轴，与铝电解槽上部桁架结构安装固定在一起。打壳下料装置工作时，其打壳气缸活塞杆，在压缩空气的推动下，带动导向连杆和打壳锤头进行上下往复运动。用打壳锤头的下端部，冲击开铝电解槽电解质液层上部的冷凝覆盖料结壳层，形成一个圆孔型的氧化铝加料通道和电解溢出气体排放孔。即俗称“下料口火眼”。

由于现行的铝电解结构设计，其打壳下料装置的执行机构运动部件，即打壳锤头、导向连杆、活塞杆，以及气缸活塞运动的行程是设定不变的。其打壳气缸在铝电解槽上部结构上安装固定后，其打壳锤头下行运动的高度为一个定值，即打壳锤头下行冲击运动高度，等于气缸活塞形成运动的高度，即打壳气缸冲击运动的下止点，相对与铝电解结构设计的固定高度是一个确定不变的固定值；而在日常电解生产过程中，其铝电解槽内电解质结壳层的高度，则是随着电解槽内电解质液层和铝液层“两水平”高度变化而发生变化的变量值。

由于现行的铝电解结构设计，即打壳下料装置执行机构所配置的打壳锤头运动下止点的高度，不能够随着槽内“两水平”高度的变化而发生变化。在进行电解生产时，就会产生以下缺陷：

1、当电解槽的两水平过低时，其覆盖料结壳层的高度较低，打击锤头的运动的下止点，则相对较高，致使打壳锤头冲击不到位，不能冲击开电解质冷凝结壳层，造成铝电解槽氧化铝加料通道和电解排气通道“下料火眼”的堵塞。

2、当电解槽的两水平过高时，槽内覆盖料结壳层的高度较高，打击锤头的运动的下止点，则相对较低，其打击锤头的运动的下止点，会击穿覆盖料结壳层，插入到电解质液层内去，造成打壳锤头与电解质液接触面积过大，在打壳锤头的外表面形成冷凝长包(俗称葫芦头)，致使锤头丧生打壳冲击功能，不能再完成冲击结壳形成“下料火眼”，造成铝电解槽氧化铝加料通道和电解排气通道“下料火眼”的堵塞。

3、在电解铝生产过程中，如果产生上述现象，则需要大量的人工作业工作量，对打壳锤头和“下料火眼”进行维护，否则不能进行电解铝的正常生产。

4、打壳锤头插入到电解质液层中过深，不仅会加剧锤头的机械磨损，增加铝液中的铁含量，而且会增加更换锤头的工作量。

现有铝电解槽所配置的打壳装置所存在的上述问题，是国内外电解铝槽结构设计普遍存在的共性问题。为此，电解铝行业的工程技术人员，都试图解决铝电解槽打壳锤头冲击运动的下止点，相对“两水平”高度变化不受控，不能够随着电解槽内“两水平”的高度的变化，而进行高度调整的问题。但至今为止，都没有提出一个切实可行、简单有效的技术方案。

技术实现要素：
：针对现通用的铝电解槽打壳下料装置设计，所存在的打壳锤头冲击运动下止点的相对工作高度，不能够随着铝电解槽内铝液、电解质液“两水平”高度变化，而进行调整的问题，以及所产生的上述技术缺陷，本发明提出了一个新的创新技术方案。该技术方案的技术路线是：

在打壳气缸的侧部，配置安装上一个可以调整打壳气缸安装固定点高度的螺旋丝杠高度调整机构，用该机构与现有的打壳气缸实施连接配置且在铝电解槽上固定安装后，可通过旋转该高度调整机构的螺旋丝杠，可使得打壳气缸本体能够进行上下直线运动，以此用调整自身安装固定点的高度的方法，来控制打壳锤头运动下止点的工作高度，致使打壳锤头运动的下止点，能够随着铝电解槽内的铝液层、电解质液层“两水平”高度的变化，而进行相对高度调整。用控制打壳锤头插入或接触电解质液层深度方法，克服现有的铝电解槽结构设计和打壳下料装置设计，所存在产生的上述技术问题。

本发明所公开的在壳气缸侧部的所配置的打壳气缸高度调整机构，其结构技术特征是：

1、该打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构主要由支撑安装框架(9)、螺旋丝杠(15)、导向滑杆(13)、气缸抬升连接装置(18)组装构造而成；其气缸抬升连接装置(18)设置由螺纹套管(16)、导向滑套(14)以及气缸抬升连接板(17)组合构造而成；其螺纹套管(16)与螺旋丝杠(15)对应配置，导向滑套(14)与导向滑杆(13)对应配置，气缸抬升连接板(17)与打壳气缸上的连接构件对应配置；其螺旋丝杠(15)和导向滑杆(14)，固定安装在支撑安装框架(9)上；旋转螺旋丝杠(15)，可带动气缸抬升连接装置(18)进行上下直线运动。

2、依据上述技术方案：该机构的支撑安装框架(9)由上盖板(10)和下底板(11)构造而成，其上盖板(10)和下底板(11)为螺旋丝杠(15)的定位连接板；在上盖板(10)和下底板(11)上，设置有丝杠安装固定孔(24)；其螺旋丝杠(15)用丝杠导向固定轴套(19)以及丝杠固定压盖(20)和紧固螺钉，装配在支撑安装框架(9)上，其螺旋丝杠(15)的轴向中心线，与打壳气缸(1)筒体的轴向中心线相互平行。

3、依据上述技术方案：该高度调整机构的导向滑杆(13)的截面形状可为圆形滑杆式构件，或矩形滑轨式构件；其导向滑杆(13)的两端，固定安装在支撑安装框架(9)上；其导向滑杆(13)的轴向中心线，与螺旋丝杠(15)的轴向中心线，以及打壳气缸筒体的轴向中心线相互平行。

4、依据上述技术方案：在一个螺旋丝杠高度调整机构上，可设置一个导向滑杆或两个左右相互对称的导向滑杆构件。

5、依据上述技术方案：气缸抬升连接装置(18)可整体设计制造成一个零部件；亦可分体制造，由螺纹套管(16)、导向滑套管(14)以及气缸抬升连接板(17)三个功能零部件组合而成，采用紧固螺栓连接的方式或焊接的方式，将其组合构造为一个整体的部件；其螺纹套管(16)与螺旋丝杠(15)对应配置，导向滑套(14)与导向滑杆(13)对应配置，抬升连接板(17)与打壳气缸上的连接部件对应配置。

6、依据上述技术方案：气缸抬升连接装置(18)的抬升连接板(17)，即可以与打壳气缸上的连接部件采用螺栓连接的方式，进行组装式配置；亦可将抬升连接板(17)和打壳气缸上的连接部件设计构造成为一个整体部件。

7、依据上述技术方案：在螺旋丝杠(15)上端，设置有螺旋丝杠旋转驱动装置；其螺旋丝杠(15)的旋转驱动的方式，可采用人工驱动，或采用电动机械装置进行驱动；当采用电动机械装置进行驱动时，其电气控制系统，可与槽控箱进行配置连接，以便实施自动化控制。

8、依据上述技术方案：在支撑安装框架(9)的上盖板(10)、下盖板(11)与螺旋丝杠(15)装配孔结合处可设置推力轴承(30)。

9、依据上述技术方案：支撑安装框架(9)构件上，设置有与铝电解槽上部承重结构进行安装固定用的安装螺栓孔(26)。

10、依据上述技术方案：该高度调整机构整体在进行组装时，先将气缸抬升连接装置(18)，安装在支撑安装框架(9)内，将螺旋丝杠(15)和导向滑杆(13)与气缸抬升连接装置(18)对应装配后，再用丝杠导向固定轴套(19)和紧固螺钉，将螺旋丝杠(15)、及导向杆(13)进行紧固安装在支撑安装框架(9)上，从而装配一个完整的打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构。

11、依据上述技术方案：其打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构，是打壳气缸(1)与铝电解槽上部结构进行安装连接的中间装置，其使用方法是：将其和打壳气缸进行配置构造连接后，用该机构的支撑安装框架(9)与铝电解槽上结构实施固定连接。

在铝电解槽打壳气缸侧部，配置安装上本发明所设计的打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构，由于可以通过旋转该机构的螺旋丝杆，调整打壳气缸安装固定点的高度；在电解铝生产过程中，就可以根据铝电解槽熔池内铝液层或电解质液层两水平高度的变化量，调节打壳锤头运动下止点的相对工作高度，这样，不仅可以解决由于打壳锤头下行冲击行程过量，插入电解质液层中过深，使得锤头粘结电解质液，形成葫芦头长包，导致“火眼加料孔”形成不规整的问题，而且可以解决由于打壳锤头下行冲击行程不到位，接触不到电解质液层上表面，使得锤头不能冲击打开覆盖料结壳层，形不成“火眼加料孔”的问题。从而有利于铝电解槽氧化铝加料系统和烟气排放系统运行的稳定性和可靠性，减少人工维护对铝电解槽生产稳定性的干扰，提高铝电解槽氧化铝加料的均衡性和电解质液氧化铝浓度的稳定性，减少“火眼加料孔”部位的热散失，有利于电解槽的热平衡，减少电解生产电耗，提高电流效率，而且可以大幅度的减少冶炼工人对铝电解槽的维护操作工作量，为铝电解槽的无人值守提供技术支撑。

附图说明：本发明打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的技术特征在说明书附图和实施例中表述的则更加清晰。

图1：为实施例1打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的主视图。

图2：为图1的俯视图。

图3：为实施例1固定框架的主视图。

图4：为图3的侧视图。

图5：为图3的俯视图。

图6：为用零部件组合式气缸抬升连接装置(18)的的主视图

图7：为图6的俯视平面图。

图8：为一体化设计构造的气缸抬升连接装置(18)的主视图。

图9：为图8的俯视图平面图。

图10：为实施例2打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的主视图。

图11：为图10的俯视图。

图12：为图10的a-a断面俯视图。

图13：为实施例3打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的主视图。

图14：为图13的俯视图。

图15：为图13的侧视图。

图16：为图10的a-a断面俯视图。

其图中所示：1打壳气缸、2气缸上端盖、3气缸下端盖、4紧固连接螺栓、5中部连接固定板、6中摆轴、7活塞杆、8打壳锤头及连杆、9支撑安装框架、10上盖板、11下底板、12侧部立板、13导向滑杆、14导向滑套、15螺旋丝杠、16螺纹套管、17抬升连接板、18气缸抬升连接装置、19丝杠导向固定轴套、20丝杠固定下压盖、21导向滑杆固定压板、22紧固螺栓、23丝杠旋转驱动装置、24丝杠安装固定孔、25导向杆安装固定孔、26框架安装螺栓孔、27气缸安装孔、28气缸连接螺栓孔、29支撑后拉板、30紧固螺钉、31推力轴承、32矩形滑轨。

具体实施方式：本发明打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构通过实施例的表述，其结构技术特征和构造则会更加清晰。

实施例1：如图1、图2所示，为了使得铝电解槽打壳气缸(1)安装固定点的高度可以进行上下直线调整，在打壳气缸(1)的侧部，新增加设置了一个带有导向装置的打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构。

该高度调整机构是一个能将螺旋丝杠(15)的旋转运动，转换为升降组合连接件(18)能够进行上下直线运动的机械机构，为了保证打壳气缸(1)及活塞杆(7)垂直运动定的位方向，以及减轻打壳锤头(8)频繁冲击反作用了对螺旋丝杠(15)螺纹的造成的磨损，在该机构上设置了与螺旋丝杠相互平行的导向装置，即导向滑杆(13)和导向滑套(14)。

该机构主要由支撑安装框架(9)、螺旋丝杠(15)、螺旋丝杠轴套(19)、导向滑杆(13)、导向滑套(14)、丝杠旋转固定轴套(19)、丝杠轴端下压盖(20)、升降组合连接件(18)等零部件装配组合构造而成。

如图如图3、图4、图5所示，该机构的支撑安装框架(9)，由上部水平盖板(10)、下部水平底板(11)、以及侧立板(12)、29后拉支撑板构造成，为一个矩形框架式结构。其上部水平盖板(10)和下部底板(11)上，设置有螺旋丝杠(15)安装固定孔(24)，和导向滑杆配置安装孔(25)，以及紧固螺栓孔(26)，以及支撑安装框架(9)与铝电解槽上部结构进行固定安装的螺栓连接孔(27)。

如图1、图2所示，该机构的气缸抬升连接装置(18)的功能是将螺旋丝杠(15)的旋转运动，转换为气缸抬升连接装置(18)的上下直线运动。其升降组合连接件(18)由抬升连接板(17)、螺纹套管(16)、导向滑套(14)三个功能零件组合装配而成。其螺纹套管(16)与螺旋丝杠(15)相互配置，导向滑套(14)与导向滑杆(13)相互配置，其抬升连接板(17)一侧与打壳气缸上的连接部件进行配置，一侧与螺纹套管(16)和导向滑套(14)进行相互配置。且要求螺纹套管(16)和导向滑套(14)的轴向中心线相互平行，抬升连接板(17)的水平工作面与螺纹套管(16)的轴向中心线相互垂直。

如图1所示，本实施例的气缸抬升连接装置(18)的抬升连接板(17)、螺纹套管(16)、螺旋丝杠(15)，为了降低构造成本，可以先制造成三个单体零件，而后采用焊接组合连接，形成一个整体的零部件。

如图6、图7所示，本实施例的气缸抬升连接装置(18)的的抬升连接板(17)以及螺纹套管(16)、螺旋丝杠(15)，可以先设计制造成为三个单体零件，而后，采用螺栓连接的方式，形成一个整体的零部件。

如图8、图9所示，本实施例的气缸抬升连接装置(18)可以将抬升连接板(17)以及螺纹套管(16)、螺旋丝杠(15)进行一体化的设计构造，直接加工成一个整体的零部件。

如图1、图2所示，该机构的旋转螺旋丝杠(15)用丝杠旋转固定轴套(19)、丝杠轴端下压盖(20)、以及紧固螺栓固定安装在支撑安装框架(9)上。且要求旋转螺旋丝杠(15)的轴向中心线与打壳气缸(1)缸体的轴向中心线相互平行。

如图1：图2所示，在该机构支撑安装框架(9)上，螺旋丝杠(15)的侧部设置安装有导向装置的导向滑杆(13)、其导向滑杆(13)的两端，用紧固螺栓(22)固定安装在支撑安装框架(9)上的上盖板(10)及下底板(11)上。且要求导向滑杆(13)的轴向中心线与旋转螺旋丝杠(15)的轴向中心线相互平行。

注：本实施例的导向滑杆(13)的水平截面为圆形，但设置在支撑安装框架(9)内的导向滑杆(13)也可以设计成矩形滑轨(13)式，其矩形滑轨(13)的导向工作面要求与旋转螺旋丝杠(15)的轴向中心线相互平行。其与矩形滑轨(13)相关联配置的零部件构造的形状规格，亦采用与矩形滑轨(13)对应的配置。

本实施例打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的组合装配工序：

1、将装配制作完工的五大零部件，支撑安装框架(9)、螺旋丝杠(15)、导向滑杆(13)、气缸抬升连接装置(18)、螺旋丝杠固定轴套(19)、丝杠下压盖(20)进行装配尺寸、形位偏差检验。

2、首先将气缸抬升连接装置(18)、放置到支撑安装框架(9)内，而后，在导向滑杆(13)从支撑安装框架(9)的上方，穿过上盖板(10)安装固定孔孔(25)、气缸抬升连接装置(18)上的导向滑套(14)的孔、以及下底板安装固定孔(25)，并用装配紧固螺栓(22)将导向滑杆(13)和升降组合连接件(18)进行定位装配。

3、将螺旋丝杠(15)的下端，从从支撑安装框架(9)的上方，穿过上盖板(10)的安装固定孔(25)，而后旋转通过升降组合连接件(18)上的螺纹套管(16)的螺纹孔，再穿过下底板(11)的安装固定孔(25)。

4、用螺旋丝杠固定轴套(19)和丝杠下压盖(20)，通过紧固螺栓连接，将螺旋丝杠(15)的两端分别固定安装在支撑安装框架(9)的上盖板(10)和下底板(11)上。

5、旋转螺旋丝杠(15)、检测升降组合连接件(18)是否能够随着螺旋丝杠(15)的旋转，在支撑安装框架(9)内，并在导向滑杆(13)的约束下，进行上下直线运动。

6、在检测无机械干涉现象发生、且气缸抬升连接装置(18)在导向滑杆(13)的约束下，能够进行设定要求的上下直线运动后，紧固相关螺栓部件。

注：为了减轻螺旋丝杠(15)的旋转阻力，可以在螺旋丝杠(15)的两端，与上盖板(10)、下底板(11)的穿过安装固定孔(25)处，设置装配上推力轴承。

实施例2：如图10、图11、图12所示，本实施例的打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构，与实施例1基本相同，其区别技术特征在于：该高度调整机构的导向装置的导向滑杆(13)为两个矩形导向滑轨(32)。因此，与之相配套关联部件的配置构造方式，也相对有所改变。

如图10、图11所示，将两个矩形导向滑轨(32)固定支撑安装框架(9)的侧部立板(12)上；其侧部立板(12)上设置有紧固螺钉孔。以便用紧固螺钉(30)将矩形导向滑轨(13)进行固定安装在侧部立板(12)上。该矩形导向滑轨(32)的导向工作面，与打壳气缸筒体的轴向中心线相互平行。

注：矩形导向滑轨(32)和侧部立板(12)可以制成一个构件，与支撑安装框架(9)进行固定构造连接。

如图10、图12所示，本实施例的的抬气缸抬升连接装置(18)是由螺纹套管(15)、抬升连接(17)，以及打壳气缸的中部连接固定板(5)一体化设计构造的整体部件。在该部件的两侧，分别设置有与矩形导向滑轨(32)相互配置的凹形导向滑槽，(其作用与实施例1导向滑套(14)相同)。

本实施例的构造装配工序方法，与实施例1基本相同，其装配工序方法有两种：

1、先将组装完毕的打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构检验合格后，在将打壳气缸的组装零部件，通过紧固螺栓连接杆(4)直接装配在打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的气缸抬升连接装置(18)的抬升连接(17)上，此时，气缸抬升连接装置(18)的抬升连接板(17)，既是打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的气缸抬升连接装置(18)上的抬升部件，又是打壳气缸(1)上的连接构件，即中部连接固定板(5)，气缸抬升连接装置(18)具有抬升和连接两大功能。

2、先将中部配置有螺纹套管(15)、抬升连接(17)和中部连接固定板(5)一体化构造的气缸抬升连接装置(18)的打壳气缸组装完毕后，再将打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的构造零部件与气缸抬升连接装置(18)按照对应构造关系装配在一起，形成一个打壳气缸侧部设置有打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的新型结构形式的打壳气缸。

实施例3：如图13、图14、图15、图16所示，打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构，与实施例1和实施例2的结构基本相同，其区别技术特征在于：该高度调整机构的导向装置设置有两个圆形导向滑杆(13)，因此，与之相配套关联部件，如支撑安装框架(9)和气缸抬升连接装置(18)，的配置构造方式和结构也相对有所改变。

其气缸抬升连接装置(18)上设置有一个螺纹套管(16)孔，和两个导向滑套(14)孔。

其两个圆形导向滑杆(13)可作为支撑安装框架(9)上下盖板之间的支撑立柱使用配置，不需在支撑安装框架(9)侧部，设置侧部立板(12)。

本发明高度调整机构螺旋丝杠(15)的上端，设置有旋转驱动装置(23)，其螺旋丝杠(15)旋转的驱动方式，可采用人工驱动、或电动装置进行驱动，其电动装置的控制系统，可与与铝电解槽的槽控箱进行连接，以便实施电气自动化控制。

本发明所述的高度调整机构，之所以设置导向装置，即设置导向杆(13)和导向滑套(14)，是为了保证螺旋丝杠(15)和螺纹套管(16)的轴向中心线，在运行过程中，始终和打壳气缸的轴向中心线相互平行，以此来保证高度调整装置的平稳运行，减轻打壳锤头及打壳气缸所产生的侧向冲击力，对螺旋丝杠(15)和螺纹套管(16)螺纹造成冲击磨损，以延长螺旋丝杠(15)和螺纹套管(16)的使用寿命。

本发明打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构的抬升组合连接件(18)是打壳气缸与螺旋丝杠高度调整机构之间水平连接部件，可与打壳气缸(1)上所配置的气缸上端盖(2)，或气缸下端盖(3)、或中部固定连接板(5)进行一体化构造设计。

将打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构和打壳气缸部件进行整体组装后，构造成在一个打壳气缸(1)侧部，直接配置有螺旋丝杠高度调整机构，形成一个新型打壳气缸结构。

在铝电解槽上，配置上打壳气缸侧部设置有螺旋丝杠高度调整机构新型打壳气缸，可以用调整打壳气缸的安装固定点相对高度的办法，缩减打壳气缸(1)的空载无功行程，减少打壳气缸总体设计高度，减少打壳气缸(1)的耗气用量，节约气动配置能源，实现节能减排生产。

本发明打壳气缸螺旋丝杠高度调整机构也可以作为铝电解槽打壳锤头导向管的高度调节装置使用。其使用配置方法是；将打壳锤头导向管的上端口，与本高度调整机构的抬升连接板(17)进行连接构造。