АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2003 года по МПК C25C3/12 B66F3/18 

Известно анодное устройство электролизера с самообжигающийся анодом, с верхним токоподводом, изображенное на рис. 98 "Справочника металлурга по цветным металлам", М.: Металлургия, 1971 г., стр. 177. В конструкции этого анодного устройства применены основной и вспомогательный механизмы передвижения анода с винтовыми домкратами. Конструкция домкратов приведена на рис. 104, стр. 184 "Справочника".

Согласно рисунку домкрат состоит из корпуса, червяка, червячного колеса, специальной гайки с винтом и втулки, при этом гайка установлена на верхний торец ступицы червячного колеса, а их взаимное соединение осуществляется при помощи пазов и впадин (зубчатое зацепление), расположенных в горизонтальной плоскости, на торцевых поверхностях ступицы и гайки. Червячное колесо внизу опирается на неподвижную втулку, запресованную в крышку домкрата, и вращается на втулке, а гайка своей верхней торцевой поверхностью, через упорный шарикоподшипник и сферическую опору, опирается на корпус домкрата. В процессе работы вертикальная нагрузка от винта, соединенного с анодом, передается на гайку, на ступицу червячного колеса и на нижнюю крышку домкрата.

Приведенная конструкция имеет ряд недостатков:
- последовательная схема компоновки редуктора в вертикальном направлении значительно увеличивает высоту домкрата и, следовательно, всего электролизера;
- червячное колесо, опираясь на втулку, в процессе работы испытывает трение скольжения, значит, увеличивается крутящий момент на червяке, что требует, в свою очередь, повышенной мощности электродвигателя;
- винтовая пара (винт-гайка) не имеет возможности отклоняться на некоторый угол в вертикальной плоскости, чтобы компенсировать разность в линейном расширении между анодной раной, на которой они установлены, и анодным кожухом с угольным анодом, с которым соединены винты домкратов. Это приводит к возникновению поперечных нагрузок в винтовой паре, к быстрому износу гайки и выходу из строя всего домкрата.

Этот недостаток не имеет решающего значения в электролизерах с самообжигающимися анодом с верхним токоподводом. т. к. домкраты установлены на стальных металлоконструкциях, а их винты соединены также со стальной металлоконструкцией, с анодным кожухом, т.е. температурные расширения этих конструкций практически одинаковы и поперечные нагрузки в винтовой паре незначительны.

Известно "устройство для подвода тока к анодной ошиновке электролизера" по а. с. 876795, принятое за прототип. В приведенных рисунках и в описании показаны механизмы перемещения анодной ошиновки, в состав которых входят винтовые домкраты, в данном случае механизмы установлены на верхнем поясе стального (сварного) коллектора, по его концам, а винты домкратов соединены с анодной ошиновкой, состоящей из алюминиевых шин. Домкраты указанных механизмов конструктивно выполнены точно так же, с тем же набором деталей, как это было показано при описании предыдущего аналога со всеми присущими им недостатками, однако в электролизерах с обожженными анодами недостаток конструкции, связанный с жесткой установкой винтовой пары в домкрате, когда их вертикальная ось не имеет возможности отклоняться на некоторый угол, приобретает важное значение. Это связано с тем, что в процессе эксплуатации алюминиевая анодная ошиновка, соединенная с винтами домкратов, расширяется значительно больше, чем стальная металлоконструкция коллектора, на которой закреплен корпус домкрата. Это приводит к тому, что точки закрепления винтов на ошиновке перемещаются в продольном направлении (влево и вправо) относительно точек закрепления корпусов домкратов, стремясь отклонить вертикальную ось винтовой пары. Но так как винтовая пара в корпусе закреплена жестко, то это приводит к возникновению горизонтальных нагрузок в соединении винт-гайка и к интенсивному износу бронзовой гайки как более слабого звена и преждевременному выходу из строя всего домкрата.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, увеличение срока службы домкратов и механизмов перемещения анода.

Технический результат достигается тем, что гайка домкрата установлена внутри ступицы червячного колеса и соединена с ней шлицевым соединением, выполненным с зазором в соединении, равным 1-3 мм, при этом гайка сверху и снизу опирается на сферические опоры через упорные подшипники качения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на Фиг.1 - вид анодного устройства с продольной стороны;
на Фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1 (конструкция домкрата);
на Фиг.3 - разрез Б-Б на Фиг.2 (соединение червячного колеса с гайкой).

Предлагаемое анодное устройство состоит из стальной металлоконструкции коллектора 1, на котором установлены домкраты 2 с винтами 3, соединенными с пакетами шин 4 анодной ошиновки. Домкраты 2 состоят из червяка 5, червячного колеса 6 со ступицей 7, внутри которой расположены гайка 8 с винтом 3. Червячное колесо установлено на втулке 9, закрепленной неподвижно в основании 10 корпуса домкрата. Гайка в сверху и снизу опирается через упорные подшипники 11 на сферические опоры 12. Кроме этого, гайка 8 на боковой поверхности имеет выступы 13, которые входят в вертикальные пазы 14 ступицы 7 червячного колеса, образуя между собой шлицевое соединение, причем гайка в пазах ступицы установлена с некоторым радиальным зазором (1-3 мм).

Работа домкрата происходит следующим образом: при вращении червяка 5 (от электропривода) вращается червячное колесо 6 со ступицей 7 на неподвижной втулке 9. Вращение червячного колеса через пазы 14 и выступы 13 передается на гайку 8, которая в вертикальном направлении удерживается от перемещений упорными подшипниками 11 и сферическими опорами 12.

От вращения гайки начинает перемешаться в вертикальном направлении винт 3, поднимая или опуская анодную ошиновку.

В связи с тем, что в соединении гайка 8 - ступица 7 червячного колеса имеется радиальный зазор 1-3 мм в каждую сторону, то вертикальная ось винта с гайкой имеет некоторую свободу и может отклоняться до 5^o в любую сторону, поворачиваясь в сферических опорах 12 вокруг их центра. Этого отклонения достаточно, чтобы компенсировать разность линейных расширений алюминиевой ошиновки и коллектора и исключить горизонтальные нагрузки в паре винт-гайка, предотвратив ее преждевременный износ.

Другим положительным фактором предлагаемой конструкции является то, что вертикальные нагрузки от винтовой пары (18-25 т) не передаются на ступицу червячного колеса, следовательно, трение скольжения между ее основанием и втулкой 9 (по опорной поверхности) резко снижается и требуемая мощность для вращения червяка уменьшается.

В данной конструкции применена схема параллельной компоновки деталей, когда одна деталь устанавливается внутри другой (гайка внутри ступицы червячного колеса), что позволяет уменьшить высоту домкрата.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом в криолит-глиноземных расплавах. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы винтовых домкратов и механизмов перемещения анода алюминиевого электролизера. Технический результат достигается тем, что анодное устройство содержит металлоконструкцию с установленным на ней механизмом перемещения анода с винтовым домкратом, состоящим из размещенных в его корпусе и соединенных между собой червяка, червячного колеса со ступицей, гайки и винта. Гайка установлена внутри ступицы червячного колеса и соединена с ней шлицевым соединением, выполненным с зазором 1-3 мм, при этом гайка сверху и снизу оперта на сферические опоры через упорные подшипники качения. 3 ил.

Анодное устройство алюминиевого электролизера, включающее металлоконструкцию с установленным на ней механизмом перемещения анода с винтовым домкратом, состоящим из размещенных в его корпусе и соединенных между собой червяка, червячного колеса со ступицей, гайки и винта, отличающееся тем, что гайка установлена внутри ступицы червячного колеса и соединена с ней шлицевым соединением, выполненным с зазором 1-3 мм, при этом гайка сверху и снизу опирается на сферические опоры через упорные подшипники качения.