КАТОДНЫЙ КОЖУХ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2000 года по МПК C25C3/08 

Предложение относится к цветной металлургии, а именно к конструкции катодного кожуха алюминиевого электролизера шпангоутного типа.

В настоящее время в электролизерах для получения алюминия применяются катодные кожуха различных типов, внутри которых размещается футеровка, образующая ванну для получения алюминия. Срок службы катодных устройств (от ремонта до ремонта) на отечественных заводах составляет 3-4 года.

Как правило, силовой каркас катодов шпангоутного типа представляет собой цельносварную конструкцию, например, со вставной вовнутрь каркаса обшивкой (патент РФ N2053315, кл. С 25 С 3/08, публ. 1996).

Основным недостатком известных катодных устройств является монолитность силового каркаса, т. к. при повреждении одного из несущих поясов, например при прорыве ванны, требуются значительные трудозатраты на его ремонт либо полная замена каркаса.

За ближайший аналог принят катодный кожух алюминиевого электролизера по патенту РФ N2053315. Известный кожух содержит шпангоуты по боковым и торцевым сторонам. Шпангоуты жестко соединены в верхней части с рамой, а в нижней части между собой с образованием пространственного силового каркаса и опорной поверхности по всей его длине, внутри которого размещена обшивка стенок и днища, жестко соединенная с рамой.

Задачей данного предложения было снизить сроки ремонта кожуха и связанные с этим затраты, а также обеспечить возможность использования в народном хозяйстве отработавшего свой срок ж/б днища кожуха.

Поставленная задача решается тем, что в катодном кожухе алюминиевого электролизера, содержащем силовой каркас и обшивку, последний выполнен в виде ж/б плиты с прикрепленными к ней вертикальными стойками, причем плита выполнена в виде нескольких однотипных секций;
- тем, что вертикальные стойки прикреплены к ж/б плите сварочным соединением или болтами;
- тем, что обшивка ванны связана с вертикальными стойками клиньями и плитой через теплоизоляционные прокладки;
- тем, что плиты снабжены отверстиями для охлаждения ванны.

Сущность предложения заключается в том, что при выходе из строя плиты в каком-либо месте, например при прорыве металла, заменяют или ремонтируют не всю плиту, как это имело место ранее, а лишь ту секцию, в которой это случилось.

Кроме того, отработавшие свой срок ж/б плиты согласно предложению могут быть успешно использованы в народном хозяйстве, например для покрытия дорог, т. к. вертикальные стойки можно отделить от плиты, а также в связи с тем, что в процессе эксплуатации плиты защищены обшивкой от проникновения в них фтористых соединений.

Технический результат от использования данного предложения заключается в том, что оно позволяет сократить затраты на ремонт катода, снизить его металлоемкость, обеспечить электробезопасность при применении таких катодов в одноэтажных корпусах за счет наличия слоя бетона над арматурой, а также решить проблему утилизации обработанных ж/б элементов.

Общими признаками данного предложения и прототипа являются следующие признаки: наличие силового каркаса и обшивки.

Основное отличие заключается в том, что в предложенном варианте исполнения силовой каркас выполнен в виде ж/б плиты с прикрепленными к ней вертикальными стойками, причем плита выполнена в виде нескольких однотипных секций. В известном варианте исполнения силовой каркас представляет собой рамную конструкцию, т. е. он имеет верхнюю замкнутую раму, торцевые и боковые шпангоуты, горизонтальные участки которых сварены между собой под днищем кожуха, а также опорную поверхность. Следовательно, данное предложение отвечает условию патентноспособности "новизна".

Для сравнения предложения с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе.

Известный катодный кожух (3) так же, как и предложенный, содержит железобетонное днище. Отличие заключается в том, что в предложенном варианте ж/б днище является элементом силового каркаса, тогда как в известном оно не является таким элементом, оно свободно установлено внутри рамы. Следовательно, предложенная конструкция проще, чем известная, в ней не требуется наличия горизонтальных участков шпангоутов, т.е. снижается металлоемкость кожуха. Кроме того, упрощается ремонт за счет замены не всей плиты, как в известном варианте, а лишь отдельных секций.

В связи с этим можем сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Предложение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан вид устройства сбоку с сечением по центру ванны, на фиг. 2 разрез по продольной стороне и креплению вертикальной стойки.

Катодный кожух содержит ж/б плиту, выполненную в виде нескольких однотипных секций 1 с прикрепленными к ним вертикальными стойками 2. Между стойками установлена обшивка 3 ванны через теплоизоляционные прокладки 4 и зафиксирована клиньями 5.

Вертикальные стойки 2 могут быть прикреплены к секциям 1 сварочным соединением 6 или болтами 7.

Секции 1 ж/б плиты могут быть снабжены отверстиями 8 для охлаждения ванны.

Сборку катодного устройства проводят в следующей последовательности. Изготовленные секции 1 ж/б плиты с прикрепленными к ним вертикальными стойками 2 набирают до требуемой длины кожуха, например 6 секций. Между стойками 2 устанавливают обшивку 3 ванны на теплоизоляционные прокладки 4. Между стойками 2 и продольным бортом обшивки 3 вставляют клинья 5. После такой сборки кожух готов к футеровочным работам.

В процессе эксплуатации катодного кожуха в случае выхода из строя плиты заменяют или подвергают ремонту ту секцию, которая вышла из строя, например при протеке ванны. Замененную секцию используют по иному назначению, например для покрытия дорог. В этом случае отделяют вертикальные стойки 2.

Таким образом, такая конструкция продольного силового каркаса позволяет применять однотипные секции кратной длины для электролизеров любой мощности.

Наличие обшивки с торцевыми балками и ее свободная установка на горизонтальные ж/б элементы с зазором через теплоизоляционные прокладки исключают передачу высоких температур и пропитку, не создают растягивающих нагрузок на поперечный каркас, уменьшают металлоемкость.

Предложение позволяет снизить сроки ремонта кожуха и связанные с этим затраты, а также обеспечить возможность использования в народном хозяйстве отработавшие свой срок железобетонные днища кожуха. Катодный кожух содержит железобетонную плиту, выполненную в виде нескольких однотипных секций с прикрепленными к ним вертикальными стойками. Между стойками установлена обшивка ванны через теплоизоляционные прокладки и зафиксирована клиньями. Вертикальные стойки могут быть прикреплены к секциям сварочным соединением или болтами. Секции железобетонной плиты могут быть снабжены отверстиями для охлаждения ванны. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Катодный кожух алюминиевого электролизера, содержащий силовой каркас и обшивку, отличающийся тем, что силовой каркас выполнен в виде железобетонной плиты с прикрепленными к ней вертикальными стойками, причем плита выполнена в виде нескольких однотипных секций. 2. Кожух по п.1, отличающийся тем, что вертикальные стойки прикреплены к плите сварочным соединением. 3. Кожух по п.1, отличающийся тем, что вертикальные стойки прикреплены к плите болтами. 4. Кожух по п.1, отличающийся тем, что обшивка ванны связана с вертикальными стойками клиньями, а с плитой через теплоизоляционные прокладки. 5. Кожух по п.1, отличающийся тем, что плита снабжена отверстиями для охлаждения ванны.