АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ОБОЖЖЕННЫМИ АНОДАМИ Российский патент 2008 года по МПК C25C3/12 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом.

Известно, что в процессе электролиза угольные аноды расходуются по реакции восстановления алюминия из глинозема. Для поддержания постоянного расстояния между анодом и катодом, анодная ошиновка и угольные аноды должны одновременно опускаться. Анодная ошиновка снабжена механизмами перемещения анодов. При достижении самого нижнего уровня регулировки, все аноды временно подвешиваются за анодные штанги над электролизером при помощи специального устройства, так называемого устройства временной подвески анодов. Затем ослабляются зажимы анодных штанг, прижимающие их к анодной ошиновке, и анодную шину поднимают до ее крайнего верхнего положения, где все анодные штанги снова прикрепляют к анодной шине в ее новом положении.

Известен электролизер (патент РФ №2214482, МПК С25С 3/12, 2003), оснащенный анодным устройством, включающим балку-коллектор, анодную ошиновку с анодами, механизм перемещения анодов с электромеханическим приводом и винтовыми домкратами, которые устанавливаются в продольном направлении с шагом, кратным шагу установки анодов, а расстояние между поперечными осями электромеханического привода и близлежащих домкратов составляет 1-3 этого шага, и они соединены между собой с помощью дополнительных валиков.

Основным недостатком известного изобретения, когда механизмы перемещения анодов размещаются на верхнем поясе балки-коллектора, является значительное увеличение высоты анодного устройства над уровнем рабочей площадки (отметки пола) корпуса электролиза, которое составляет около 3,7 м. А высота верхнего пояса балки-коллектора (без учета высоты винтовых домкратов) составляет около 3,0 м.

Другим недостатком конструкции является то, что при увеличении мощности электролизеров до 300 кА и выше, увеличиваются и геометрические размеры ванны, а соответственно и длина анодного устройства с анодной ошиновкой. При этом вес анодной ошиновки с подвешенными анодами может превысить 60 тонн. Для перемещения анодной ошиновки требуется установка до 8-ми домкратов, что значительно усложняет конструкцию анодного устройства и создает конструктивные трудности для оптимального размещения технологического оборудования.

Известно анодное устройство электролизера с обожженными анодами (патент РФ №2006529, МПК С25С 3/12, 1994), принятое за прототип. В известном устройстве, включающем балку-коллектор; механизмы перемещения анодов состоящие из приводов, домкратов, вертикальных и горизонтальных тяг; валы, установленные перпендикулярно продольной оси балки-коллектора. На валах закреплены двуплечие рычаги, соединенные с механизмами перемещения анодов и с анодной ошиновкой вертикальными и горизонтальными тягами. Двуплечие рычаги на валах расположены навстречу друг другу.

Представленная конструкция имеет ряд недостатков.

- Из-за расположения механизмов перемещения анода качающегося типа в верхней части торцов балки-коллектора не представляется возможным размещение системы эвакуации отходящих газов от электролизера в верхней части балки-коллектора, так как именно из верхней части торцов балки-коллектора выходят газоотводящие патрубки. А именно такая компоновка системы газоудаления является одной из наиболее эффективных.

- Достигается незначительный ход анодной ошиновки в вертикальном направлении, не более 400 мм, так как для увеличения хода механизма перемещения необходимо значительно увеличить размеры двуплечих рычагов и тяг, которые при этом бы не вписывались в габаритные размеры балки-коллектора. Кроме того, это повлечет за собой рост амплитуды качения механизмов перемещения, что усложняет и повышает материалоемкость конструкции анодного устройства.

- При расположении механизмов перемещения анода в верхней части балки-коллектора, даже если они и находятся в габаритах балки-коллектора, не исключается возможность их механического повреждения технологическим оборудованием при обслуживании электролизера.

Задачей заявляемого изобретения является усовершенствование конструкции механизма перемещения обожженных анодов в анодном устройстве алюминиевого электролизера, позволяющее интенсифицировать работу алюминиевого электролизера.

Техническим результатом заявляемого изобретения является: создание условий для увеличения хода анодной ошиновки, следовательно, уменьшение частоты перетяжки анодной ошиновки; создание условий для рационального размещения секций автоматизированной подачи глинозема (АПГ) с точками питания электролизера; снижение высоты балки-коллектора и, соответственно, всего электролизера; улучшение внешнего вида электролизера за счет исключения выступающих над верхней плоскостью балки-коллектора элементов; исключение горизонтальных перемещений анодной ошиновки; исключение повреждения механизмов перемещения анода технологическим оборудованием (кранами) и уменьшение количества единиц применяемого оборудования (домкратов).

Достижение заявляемого технического результата обеспечивается тем, что в анодном устройстве электролизера с обожженными анодами, включающем балку-коллектор; механизмы перемещения анодов, состоящие из приводов, домкратов, вертикальных и горизонтальных тяг; валы, установленные перпендикулярно продольной оси балки-коллектора, на которых закреплены двуплечие рычаги, соединенные с механизмами перемещения анодов и с анодной ошиновкой вертикальными и горизонтальными тягами, согласно заявляемому изобретению, приводы механизмов перемещения анодов установлены внизу торцевой части балки-коллектора между анодной ошиновкой и продольными стенками балки-коллектора, а домкраты установлены параллельно продольной оси электролизера, причем вертикальные тяги соединены с анодной ошиновкой через поддерживающую опору; дополнительно, на продольных стенках балки-коллектора размещены вертикальные упоры, внутри которых расположены ролики, прикрепленные к анодной ошиновке с возможностью вертикального перемещения; а горизонтальные тяги выполнены из отдельных частей, соединенных между собой талрепом.

Изобретение дополняет частный отличительный признак, направленный также на достижение технического результата.

Двуплечие рычаги выполнены с соотношением плеч 1:1,2-1,4.

Основным преимуществом предложенного устройства является то, что вследствие расположения механизмов перемещения анодов между балкой-коллектором и анодной ошиновкой, параллельно продольной оси электролизера, размеры двуплечих рычагов, вертикальных и горизонтальных тяг ничем не лимитируются, что позволяет значительно увеличить ход анодной ошиновки. Аналогичным образом это позволяет уменьшить высоту анодного устройства и улучшить внешний вид электролизера за счет исключения выступающих над верхней плоскостью балки-коллектора элементов. Кроме того, при такой конструкции анодного устройства для работы достаточно двух домкратов механизмов перемещения анодов соответствующей мощности, вместо четырех. Оптимальным для увеличения хода анодной ошиновки является использование двуплечих рычагов с соотношением длин плеч 1:1,2-1,4.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что делает возможным сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - общий вид анодного устройства;

на фиг.2 - механизм перемещения анодов анодного устройства;

на фиг.3 - схема соединения домкратов, двуплечих рычагов и анодной ошиновки.

Заявляемое анодное устройство состоит из балки-коллектора 1, выполненной в виде сварной металлоконструкции с установленными на ней механизмами перемещения анода 2 и соединенной с ними анодной ошиновки 3. Анодная ошиновка 3 представляет собой рамочную конструкцию, состоящую из двух параллельных алюминиевых шин 4, скрепленных между собой поперечными распорками 5, размещенными в окнах 6 балки-коллектора 1. Угольные аноды 7 с запечатанными в них анододержателями 8 с помощью замков 9 подвешены к алюминиевым шинам 4. Анодная ошиновка 3 установлена с возможностью перемещения вверх-вниз относительно балки-коллектора 1 механизмами перемещения анода 2. Валы 10 установлены перпендикулярно продольной оси балки-коллектора 1. На закрепленных валах 10 установлены двуплечие рычаги 11, с длинными 12 и короткими 13 плечами. К коротким плечам 13 двуплечих рычагов 11 прикреплены горизонтальные тяги 14. Горизонтальные тяги 14 снабжены приспособлениями для регулирования длины тяг (талрепами) 15. Горизонтальные тяги 14 воспринимают усилие от винтов 16, домкратов 17, приводимых в движение электроприводом 18. К длинным плечам 12 двуплечих рычагов 11, с помощью осей 19, подвешены вертикальные тяги 20, соединенные с анодной ошиновкой 3 посредством поддерживающих опор 21. Для предотвращения горизонтального перемещения анодной ошиновки 3 при ее подъеме или опускании она снабжена роликами 22, установленными внутри вертикальных упоров 23. При этом ролики 22 прикреплены к внутренним поверхностям анодной ошиновки 3, а вертикальные упоры 23 установлены на балке-коллекторе 1.

Устройство работает следующим образом.

При включении механизмов перемещения анода 2 "на подъем" анодной ошиновки 3 с анодами 7 включается электропривод 18. Винт 16 втягивается внутрь домкрата 17 и тянет за собой горизонтальную тягу 14. Горизонтальная тяга 14 передает усилие на длинное плечо 12 двуплечего рычага 11, который, поворачиваясь на валу 10, перемещает короткое плечо 13 двуплечего рычага 11 с подвешенной вертикальной тягой 20 вверх. При этом короткое плечо 13 совершает движение вверх по дуге, которое компенсируется поворотом на несколько градусов вертикальных тяг 20 относительно их точки закрепления на оси 19. Вследствие чего, анодная ошиновка 3 с анодами 7 и поддерживающие опоры 21, подвешенные к нижней части вертикальных тяг 20, совершают строго вертикальное движение. При этом возникновение горизонтальной составляющей нагрузки на анодную ошиновку 3 с закрепленными на ней анодами 7 устраняется роликами 22 и упорами 23. Ролики 22 могут перемещаться внутри упоров 23 только в вертикальном направлении, что позволяет исключить горизонтальные перемещения анодной ошиновки 3.

При включении механизмов перемещения анода 2 "на опускание" происходит выдвижение винтов 16 из домкратов 17 наружу (в сторону продольной оси балки-коллектора 1), поворот всей рычажной системы в обратном направлении и анодная ошиновка 3 с анодами 7 опускается.

Приведенный вариант с двумя рычагами на сторону балки-коллектора целесообразно применять в электролизерах малой и средней мощности (до 200 кА) с относительно небольшой длиной ошиновки. Для электролизеров большой мощности (до 500 кА) потребуется установка до 4-5 двуплечих рычагов.

В частном случае выполнения устройства для увеличения хода анодной ошиновки предложено использовать двуплечие рычаги с соотношением длин плеч 1:1,2-1,4. Моделирование механизма перемещения анода с таким соотношением плеч двуплечих рычагов позволило определить ход анодной ошиновки 500 мм, при допустимых механических напряжениях, возникающих в двуплечих рычагах и поддерживающих опорах изготавливаемых из специальной стали.

Применение данного изобретения в алюминиевой промышленности позволит:

- увеличить ход анодной ошиновки на 25% с 400 до 500 мм, а следовательно, уменьшить частоту перетяжки;

- уменьшить высоту анодного устройства электролизера на 700 мм;

- улучшить внешний вид электролизера за счет исключения выступающих над верхней плоскостью балки-коллектора элементов;

- снизить в два раза количество единиц оборудования (домкратов) на одном электролизере (применяется два домкрата вместо четырех в существующих электролизерах).

Изобретение относится к получению алюминия электролизом, в частности, к анодному устройству электролизера с обожженными анодами. Анодное устройство содержит балку-коллектор, механизмы перемещения анодов, состоящие из приводов, домкратов, вертикальных и горизонтальных тяг, валы, установленные перпендикулярно продольной оси балки-коллектора. На валах закреплены двуплечие рычаги, соединенные с механизмами перемещения анодов и с анодной ошиновкой вертикальными и горизонтальными тягами. Приводы механизмов перемещения анодов установлены внизу торцевой части балки-коллектора между анодной ошиновкой и продольными стенками балки-коллектора. Домкраты установлены параллельно продольной оси электролизера. Вертикальные тяги соединены с анодной ошиновкой через поддерживающую опору. На продольных стенках балки-коллектора размещены вертикальные упоры, внутри которых расположены ролики, прикрепленные к анодной ошиновке с возможностью вертикального перемещения. Горизонтальные тяги выполнены из отдельных частей, соединенных между собой талрепом. Двуплечие рычаги выполнены с соотношением плеч 1:1,2-1,4. Обеспечивается увеличение хода анодной ошиновки на 25% и уменьшение частоты перетяжки, уменьшение высоты анодного устройства электролизера и улучшение внешнего вида электролизера, снижение в два раза количества единиц оборудования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Анодное устройство электролизера с обожженными анодами, содержащее балку-коллектор, механизмы перемещения анодов, состоящие из приводов, домкратов, вертикальных и горизонтальных тяг, валы, установленные перпендикулярно продольной оси балки-коллектора, на которых закреплены двуплечие рычаги, соединенные с механизмами перемещения анодов и с анодной ошиновкой вертикальными и горизонтальными тягами, отличающееся тем, что приводы механизмов перемещения анодов установлены внизу торцевой части балки-коллектора между анодной ошиновкой и продольными стенками балки-коллектора, домкраты установлены параллельно продольной оси электролизера, причем вертикальные тяги соединены с анодной ошиновкой через поддерживающую опору, на продольных стенках балки-коллектора размещены вертикальные упоры, внутри которых расположены ролики, прикрепленные к анодной ошиновке с возможностью вертикального перемещения, и горизонтальные тяги выполнены из отдельных частей, соединенных между собой талрепом.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что двуплечие рычаги выполнены с соотношением плеч 1:1,2-1,4.