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摘要： 简单介绍了铝电解下料器的发展过程，分析和对比了有刷和无刷式定容下料器的优缺点，着重介绍了无刷式定容下料器的工作原理及其技术特性，并介绍了在伊朗佳加姆电解铝厂项目的应用中的一点改进。
关键词：有刷式；无刷式；定容下料器；电解铝；发展与探讨。
中图分类号： P618 文献标识码： A
随着铝电解工业的发展，电解槽已经由原来的自焙槽逐步过渡到目前的环保型，中间点式下料预焙槽。由于电解铝生产过程控制，以及相关技术发展，对铝电解下料装置的要求也越来越高，主要有两个方面，一是下料的准确性，而是可靠性。下料器经过长期的开发和研制，产生了多种类型的下料机构。最早由20世纪中期的手动板式下料器，发展到90年代开发的筒式有刷定容下料器，进而又开发并推广使用的无刷式定容下料器。
1.有刷式定容下料器
有刷筒式定容下料器的结构特点是配有透气活塞（即刷子式），其工作原理是，如图1，将下料器安装于料箱中, 进料时，气缸处于上位，下椎体和筒体密封，打壳气缸的排气吹入料箱下部沸腾盘, 沸腾盘中有一层透气帆布, 排气透过帆布吹动氧化铝, 使静置的氧化铝能顺利流入下料器的定容腔。下料时，气缸下行, 推动透气活塞和下椎体下移, 封住进料口, 使氧化铝落入槽中, 这样的往复工作, 保证了预焙槽定时, 定量加料, 为实现预焙化管理打下良好的基础。
图1有刷定容下料器
虽然有刷式定容下料器具有结构紧凑，可靠性高，操作方便，定容精度高等有点，但是也存在一定的缺陷：
（1）在下料器往复工作过程中，钢刷容易和筒壁产生摩擦，导致气缸运动不到位，或卡死，不能工作。
（2）下料器料仓缸筒内表面经氮化处理，表面硬度达到HB600以上，使用寿命长，但是透气活塞与筒内壁不断磨擦，容易导致钢刷磨损过量，透气活塞与筒壁之间便有了间隙，这时如不更换透气活塞将使氧化铝粉从缝隙上串至下料器上腔，时间一长积料增多，下料器将被卡死不能工作；刷子和缸体磨损到一定程度时也会漏料。
（3）氧化铝中可能会存在一些杂物，如铁屑，小石块等，使用一段时间后，刷子间会塞满颗粒细小的杂质，使刷子运动阻力增大，运动速度变慢，必须及时清理。
（4）当沸腾盘工作时，沸腾的氧化铝会透过活塞进入上腔，上腔缸体内会逐渐积满氧化铝，积累到一定程度时，刷子无法上提，从而导致漏料或不能正常下料。
2.无刷式定容下料器
无刷式定容下料器是在有刷定容下料器的基础上开发研制的系列产品，解决了有刷定容下料器存在的问题，并成功地填补了国内空白，在生产应用中，使用良好。DY-XLW系列无刷式定容下料器，该类型适用于各种预焙槽中间点式定时定量自动供料，尤其对比重轻，粘度大的氟化盐下料特点更为突出，是目前铝电解生产智能化控制系统中下料机构的理想设备。
2.1 结构特点
图2无刷定容下料器DY-XLW
如图2所示，该下料器去掉了定容腔的上腔，定容腔由四根拉杆同上盖相连，其中一根钢管上接进气口，下接定容筒上盖，上盖上设有环形排气孔；将原有下料器透气活塞改成了锥形压盘，上腔可完全充满氧化铝粉。
2.2 工作原理和气路控制
当气控柜中二位四通电磁阀处于断电状态，压缩空气从电磁阀的P孔到A孔进入下料器气缸2孔，使气缸活塞上提，通过活塞杆及上拉杆，使下椎体关闭；上锥体打开，这时反吹气体（打壳气缸回程排气或用电磁阀单独供气）通过进气孔3从沸腾盘排出，使料箱中静止的氧化铝粉（或氟化盐）沸腾，充满定容筒。此时如需下料，槽控机发出指令，使气控柜中二位四通电磁阀通电，电磁阀在电磁力作用下，阀杆上移，A孔关闭，B孔打开，气体进入下料气缸1孔上腔，气缸活塞下移，使密封盤关闭，下椎体打开，实现定量下料。
图3 DFL24-12 二位四通电磁阀结构图，
（1、阀体，2、阀座，4、“O”型圈，5、非磁管，7、电磁头，8、弹簧，9、动铁心，15、阀杆组件，19、“O”型圈）
2.3 技术特性
1)无刷式——下料器无堵料现象，工作行程确保到位，防止漏料。
2)无筒式——工作阻力小，压缩空气0.4Mpa压力下，能确保0.15秒以内工作到位，从而定容精度及下料稳定性好。
3)埋入式、自带小沸腾结构——增加物料流动性，在物料流动性较差（如氟化盐）时，其应用效果更佳。
4)产品结构简单，安装简便，免维护性强，几乎无需维修，而且使用寿命长。
5)故障率低，可以自行排除物料中的杂物，不会造成卡死现象。
3.无刷定容下料器的改进与应用。
中色股份伊朗阿拉克电解铝厂就是使用的是DY-XLW-1.8型无刷式定容下料器。该产品具有结构独特（自带小沸腾）、无刷、无筒、完全埋入式的结构使其具有定容精度高，使用寿命长，便于安装与维修等诸多优点，得到了伊朗业主的一致好评。伊朗佳加姆电解铝项目是中色股份同伊朗国家氧化铝公司签订的又一个工程承包项目。该项目也是选用的DY-XLW-1.8型无刷式定容下料器，但是在原先的基础上进行了一点改进。
3.1产品使用环境条件
1)环境温度：0～80℃
2)距电解壳面1米处温度：≤100℃
3)电磁场电流强度：200KA
4)电磁场磁场强度： 80GS
5)压缩空气压力：0.3～0.8Mpa
6)工作制度：24小时间断性工作
7)环境空气：可适应高粉尘空气环境
3.2 主要参数
1)工作压力：0.3～0.8Mpa
2)工作时间：3～10秒
3)定容量： 1.8L (kg)
4)定容精度：≤±1.0%
5)气缸行程：70mm
6)气缸进出口尺寸：G 3/8″
7)反吹接口尺寸：G 3/8″
8)使用寿命：>90万次
3.3 技术探讨
国内预焙槽所采用的定容下料器, 其中定容器的下锥体密封不严导致漏料的事故屡屡发生, 1 h 内就可漏出上百公斤氧化铝。预焙槽生产中需重视和加强电解槽巡视工作, 及时发现漏、堵料, 以避免大漏料的发生。
众所周知下料器加料动作的完成是依靠气缸的往复运动，压缩空气是动力的来源，但是当压缩空气的压力出现问题的时候，就可能会引起气缸自行向下移动，容易造成漏料等现象。为了防止上述现象的发生，伊朗佳加姆电解铝厂项目是在气缸上增加了一个单向安全阀，并且在生产厂家进行了模拟工况检验，随机挑选了20套下料器，每组做6次下料动作，并计量，检验中没有出现漏料现象，并且定容精度良好。实测下料量记录如下：
4.结语
铝电解槽处于高温粉尘的环境中, 减少下料器的维修量即节约了生产成本,又减少了工人劳动强度。以前的筒式下料器, 是直插于氧化铝粉中, 当出现故障需拨出检修、就必须将氧化铝粉放入槽中, 这样既污染了环境又增加了电解工的劳动强度, 然而无刷定容下料器, 就解决了这一难题, 不需要经常更换钢刷和处理上腔积料问题，未来下料器的发展必然以无刷式定容下料器为导向，然而进一步提高下料精度以及减少故障率是我们研究的方向。
参考文献
[1]张雅彬. 铝电解定容下料器的发展方向[J]. 轻金属, 2003, 6.
[2]解效民. 浅析电解槽下料器的发展趋势[J]. 山西冶金, 2004, 2.
关键词：有刷式；无刷式；定容下料器；电解铝；发展与探讨。
中图分类号： P618 文献标识码： A
随着铝电解工业的发展，电解槽已经由原来的自焙槽逐步过渡到目前的环保型，中间点式下料预焙槽。由于电解铝生产过程控制，以及相关技术发展，对铝电解下料装置的要求也越来越高，主要有两个方面，一是下料的准确性，而是可靠性。下料器经过长期的开发和研制，产生了多种类型的下料机构。最早由20世纪中期的手动板式下料器，发展到90年代开发的筒式有刷定容下料器，进而又开发并推广使用的无刷式定容下料器。
1.有刷式定容下料器
有刷筒式定容下料器的结构特点是配有透气活塞（即刷子式），其工作原理是，如图1，将下料器安装于料箱中, 进料时，气缸处于上位，下椎体和筒体密封，打壳气缸的排气吹入料箱下部沸腾盘, 沸腾盘中有一层透气帆布, 排气透过帆布吹动氧化铝, 使静置的氧化铝能顺利流入下料器的定容腔。下料时，气缸下行, 推动透气活塞和下椎体下移, 封住进料口, 使氧化铝落入槽中, 这样的往复工作, 保证了预焙槽定时, 定量加料, 为实现预焙化管理打下良好的基础。
图1有刷定容下料器
虽然有刷式定容下料器具有结构紧凑，可靠性高，操作方便，定容精度高等有点，但是也存在一定的缺陷：
（1）在下料器往复工作过程中，钢刷容易和筒壁产生摩擦，导致气缸运动不到位，或卡死，不能工作。
（2）下料器料仓缸筒内表面经氮化处理，表面硬度达到HB600以上，使用寿命长，但是透气活塞与筒内壁不断磨擦，容易导致钢刷磨损过量，透气活塞与筒壁之间便有了间隙，这时如不更换透气活塞将使氧化铝粉从缝隙上串至下料器上腔，时间一长积料增多，下料器将被卡死不能工作；刷子和缸体磨损到一定程度时也会漏料。
（3）氧化铝中可能会存在一些杂物，如铁屑，小石块等，使用一段时间后，刷子间会塞满颗粒细小的杂质，使刷子运动阻力增大，运动速度变慢，必须及时清理。
（4）当沸腾盘工作时，沸腾的氧化铝会透过活塞进入上腔，上腔缸体内会逐渐积满氧化铝，积累到一定程度时，刷子无法上提，从而导致漏料或不能正常下料。
2.无刷式定容下料器
无刷式定容下料器是在有刷定容下料器的基础上开发研制的系列产品，解决了有刷定容下料器存在的问题，并成功地填补了国内空白，在生产应用中，使用良好。DY-XLW系列无刷式定容下料器，该类型适用于各种预焙槽中间点式定时定量自动供料，尤其对比重轻，粘度大的氟化盐下料特点更为突出，是目前铝电解生产智能化控制系统中下料机构的理想设备。
2.1 结构特点
图2无刷定容下料器DY-XLW
如图2所示，该下料器去掉了定容腔的上腔，定容腔由四根拉杆同上盖相连，其中一根钢管上接进气口，下接定容筒上盖，上盖上设有环形排气孔；将原有下料器透气活塞改成了锥形压盘，上腔可完全充满氧化铝粉。
2.2 工作原理和气路控制
当气控柜中二位四通电磁阀处于断电状态，压缩空气从电磁阀的P孔到A孔进入下料器气缸2孔，使气缸活塞上提，通过活塞杆及上拉杆，使下椎体关闭；上锥体打开，这时反吹气体（打壳气缸回程排气或用电磁阀单独供气）通过进气孔3从沸腾盘排出，使料箱中静止的氧化铝粉（或氟化盐）沸腾，充满定容筒。此时如需下料，槽控机发出指令，使气控柜中二位四通电磁阀通电，电磁阀在电磁力作用下，阀杆上移，A孔关闭，B孔打开，气体进入下料气缸1孔上腔，气缸活塞下移，使密封盤关闭，下椎体打开，实现定量下料。
图3 DFL24-12 二位四通电磁阀结构图，
（1、阀体，2、阀座，4、“O”型圈，5、非磁管，7、电磁头，8、弹簧，9、动铁心，15、阀杆组件，19、“O”型圈）
2.3 技术特性
1)无刷式——下料器无堵料现象，工作行程确保到位，防止漏料。
2)无筒式——工作阻力小，压缩空气0.4Mpa压力下，能确保0.15秒以内工作到位，从而定容精度及下料稳定性好。
3)埋入式、自带小沸腾结构——增加物料流动性，在物料流动性较差（如氟化盐）时，其应用效果更佳。
4)产品结构简单，安装简便，免维护性强，几乎无需维修，而且使用寿命长。
5)故障率低，可以自行排除物料中的杂物，不会造成卡死现象。
3.无刷定容下料器的改进与应用。
中色股份伊朗阿拉克电解铝厂就是使用的是DY-XLW-1.8型无刷式定容下料器。该产品具有结构独特（自带小沸腾）、无刷、无筒、完全埋入式的结构使其具有定容精度高，使用寿命长，便于安装与维修等诸多优点，得到了伊朗业主的一致好评。伊朗佳加姆电解铝项目是中色股份同伊朗国家氧化铝公司签订的又一个工程承包项目。该项目也是选用的DY-XLW-1.8型无刷式定容下料器，但是在原先的基础上进行了一点改进。
3.1产品使用环境条件
1)环境温度：0～80℃
2)距电解壳面1米处温度：≤100℃
3)电磁场电流强度：200KA
4)电磁场磁场强度： 80GS
5)压缩空气压力：0.3～0.8Mpa
6)工作制度：24小时间断性工作
7)环境空气：可适应高粉尘空气环境
3.2 主要参数
1)工作压力：0.3～0.8Mpa
2)工作时间：3～10秒
3)定容量： 1.8L (kg)
4)定容精度：≤±1.0%
5)气缸行程：70mm
6)气缸进出口尺寸：G 3/8″
7)反吹接口尺寸：G 3/8″
8)使用寿命：>90万次
3.3 技术探讨
国内预焙槽所采用的定容下料器, 其中定容器的下锥体密封不严导致漏料的事故屡屡发生, 1 h 内就可漏出上百公斤氧化铝。预焙槽生产中需重视和加强电解槽巡视工作, 及时发现漏、堵料, 以避免大漏料的发生。
众所周知下料器加料动作的完成是依靠气缸的往复运动，压缩空气是动力的来源，但是当压缩空气的压力出现问题的时候，就可能会引起气缸自行向下移动，容易造成漏料等现象。为了防止上述现象的发生，伊朗佳加姆电解铝厂项目是在气缸上增加了一个单向安全阀，并且在生产厂家进行了模拟工况检验，随机挑选了20套下料器，每组做6次下料动作，并计量，检验中没有出现漏料现象，并且定容精度良好。实测下料量记录如下：
4.结语
铝电解槽处于高温粉尘的环境中, 减少下料器的维修量即节约了生产成本,又减少了工人劳动强度。以前的筒式下料器, 是直插于氧化铝粉中, 当出现故障需拨出检修、就必须将氧化铝粉放入槽中, 这样既污染了环境又增加了电解工的劳动强度, 然而无刷定容下料器, 就解决了这一难题, 不需要经常更换钢刷和处理上腔积料问题，未来下料器的发展必然以无刷式定容下料器为导向，然而进一步提高下料精度以及减少故障率是我们研究的方向。
参考文献
[1]张雅彬. 铝电解定容下料器的发展方向[J]. 轻金属, 2003, 6.
[2]解效民. 浅析电解槽下料器的发展趋势[J]. 山西冶金, 2004, 2.