УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УДЕРЖИВАНИЯ И ПРИСОЕДИНЕНИЯ АНОДНОЙ ШТАНГИ НА АНОДНОЙ РАМЕ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2010 года по МПК C25C3/16 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к зажиму, крюку и устройству для удерживания и присоединения анодной штанги на/к анодной раме алюминиевого электролизера, а также к способу удерживания и присоединения такой анодной штанги.

Металлический алюминий производится в промышленных масштабах путем электролиза глинозема, растворенного в расплаве электролита, в соответствии со способом Холла-Эру. Расплав электролита содержится в электролизной ванне, содержащей стальной кожух, покрытый изнутри огнеупорными и/или изоляционными материалами, в подине которого располагается катодное устройство. Аноды, обычно изготовленные из углеродистого материала, частично погружают в расплав электролита.

Каждый анод снабжен металлической штангой, предназначенной для электрического и механического присоединения к анодной раме, подвижной по отношению к портальной конструкции, закрепленной над электролизной ванной. Каждая анодная штанга присоединяется к анодной раме при помощи крюков, располагающихся по одну и по другую стороны от этой анодной штанги, и съемного зажима, способного размещаться на этих крюках и прижимать анодную штангу к анодной раме.

В ходе эксплуатации установки присоединение анодных штанг к анодной раме осуществляют в различных случаях:

- во время запуска установки при каждом начале режима непрерывного функционирования, после фазы предварительного разогрева;

- в режиме непрерывного функционирования в том случае, когда анодная рама достигает нижней границы своего рабочего хода и когда необходимо поднять эту раму по отношению к совокупности анодов для того, чтобы продолжить эксплуатацию;

- в том случае, когда аноды слишком сильно изношены и/или повреждены и когда необходимо выполнить их замену.

Однако во время этой операции присоединения случается, что анодные штанги могут оказаться позиционированными неправильно, например расположенными не строго вертикально, то есть слегка наклоненными. Эта проблема встречается, в частности, в том случае, когда аноды заменяют, поскольку при этом они могут удерживаться в этом неправильном положении по причине наличия твердой корки, которая образуется на поверхности расплава электролита. Вследствие кажущейся устойчивости, придаваемой твердой коркой, это неправильное позиционирование анодной штанги достаточно трудно обнаружить, и создается впечатление, что зажим надлежащим образом выполняет свою функцию.

Однако в режиме непрерывного функционирования эта твердая корка расплавляется и вследствие этого больше не может обеспечивать удерживание анодной штанги. При этом последняя не прикреплена удовлетворительным образом зажимом к анодной раме вследствие его неправильного первоначального позиционирования. Отсюда следует ухудшение электрического и механического присоединения, что неблагоприятным образом сказывается на эксплуатационных характеристиках всей установки. В самом худшем случае анодная штанга может скользить по отношению к анодной раме и в конечном счете упасть на дно электролизной ванны, что требует продолжительных и дорогостоящих вмешательств.

В общем, эта проблема возникает в том случае, когда по тем или иным причинам положение анода изменяется. Действительно, усилия, воздействующие на анодную штангу, при этом изменяются по отношению к первоначальному положению, в котором затягивание анодной штанги было удовлетворительным. Вследствие этого анодная штанга больше не удерживается зажимом надлежащим образом на анодной раме.

В документах ЕР 0178766 и US 5876585 предлагаются устройства временного присоединения, которые обеспечивают затягивание анодной штанги на анодной раме в ходе запуска установки. Эти устройства присоединения включают в себя такие средства, как ролики и системы типа пружин или шайб Бельвилля, допускающие некоторое относительное перемещение анодной штанги, но поддерживающие при этом удовлетворительное затягивание на различных стадиях теплового расширения и деформации элементов электролизера в ходе предварительного разогрева.

Однако эти устройства предназначены для использования только во время фазы предварительного разогрева установки, в ходе которой аноды опираются на дно ванны. В режиме непрерывного функционирования, когда аноды больше не опираются на дно ванны, упомянутые ролики уже не будут обеспечивать возможность достаточного затягивания анодных штанг. Таким образом, в режиме непрерывного функционирования документ US 5876585 предусматривает использование устройств соединения, не имеющих в своем составе средств компенсации, таких как ролики и пружины.

Кроме того, эти устройства являются недостаточными для того, чтобы компенсировать неправильное первоначальное позиционирование анодной штанги по отношению к анодной раме, поскольку в этом случае последствия от перемещения анодной штанги оказываются намного более значительными, чем последствия, возникающие в результате поднятия температуры конструктивных элементов электролизера.

Во французской заявке FR 2039543 описан зажим, содержащий корпус, включающий в себя два рычага, предназначенных для оказания давления на анодную штангу в направлении анодной рамы посредством по меньшей мере одной опорной поверхности, два боковых и, по существу, соосных стержня, каждый из которых выступает из упомянутого корпуса вбок и предназначен для укладки на крюк, закрепленный на анодной раме, по одну и по другую стороны от штанги, и винт стягивания, способный вызывать поворот упомянутых рычагов вокруг оси боковых стержней, так что зажим может находиться в двух специфических геометрических конфигурациях: конфигурации затягивания (или же «затянутой конфигурации»), в которой опорная поверхность рычагов находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, по существу, перпендикулярно ей, и конфигурации отпускания (или же «отпущенной конфигурации»), в которой опорная поверхность рычагов не оказывает давления на анодную штангу. Такой зажим, реально используемый в настоящее время в электролизных цехах как в ходе предварительного разогрева, так и в режиме непрерывного функционирования, уже не содержит средств компенсации, допускающих значительное относительное перемещение анодной штанги, но поддерживающих достаточное ее затягивание на анодной раме.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы устранить упомянутые выше недостатки и предложить решение, позволяющее гарантировать превосходное затягивание анодной штанги на анодной раме, несмотря на возможное неправильное первоначальное позиционирование, посредством зажима, крюка и/или устройства, которые могут быть использованы как в фазе предварительного разогрева, так и в режиме непрерывного функционирования.

Для решения этой задачи согласно первому аспекту изобретение относится к зажиму для удерживания и присоединения анодной штанги на/к анодной раме алюминиевого электролизера, содержащему:

- корпус, включающий в себя по меньшей мере одну подвижную часть, содержащую опорную поверхность, причем упомянутая подвижная часть перемещается таким образом, что упомянутая опорная поверхность оказывает давление на анодную штангу, перемещаясь в направлении, по существу, перпендикулярном контактной поверхности анодной рамы;

- пару боковых и, по существу, осевых выступов, каждый из которых выступает из упомянутого корпуса вбок, ориентирован, по существу, перпендикулярно упомянутому направлению и предназначен для укладки на крюк, закрепленный на анодной раме, по одну и по другую стороны от анодной штанги;

- и привод, способный вызывать перемещение упомянутой подвижной части для ее перевода между положением затягивания, в котором упомянутая опорная поверхность находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, когда упомянутые боковые выступы уложены на упомянутые крюки, и положением отпускания, в котором упомянутая опорная поверхность не оказывает давления на анодную штангу;

отличающемуся тем, что этот зажим имеет по меньшей мере частично такую геометрию и/или выполнен по меньшей мере частично из такого материала, что, когда упомянутый привод переводит подвижную часть в положение затягивания, упомянутый зажим подвергается упругой деформации, достаточной для того, чтобы в случае изменения положения анодной штанги по отношению к анодной раме упомянутый зажим за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя оставался в контакте с упомянутой анодной штангой и продолжал тем самым гарантировать устойчивое удерживание упомянутой анодной штанги на упомянутой анодной раме.

Другими словами, зажим по изобретению включает в себя по меньшей мере одну часть, способную запасать энергию упругой деформации, достаточную для того, чтобы вызывать значительное перемещение опорной поверхности в направлении анодной рамы в том случае, когда усилие стягивания ослабляется. Эта часть, особо поддающаяся упругой деформации, может представлять собой, полностью или частично, подвижную часть, элемент связи между этой подвижной частью и приводом, или же всю или часть пары боковых выступов. Очевидно также, что можно также комбинировать несколько из этих частей зажима таким образом, чтобы зажим в целом обладал такой способностью запасать упомянутую достаточную упругую деформацию.

Задача в данном случае состоит в том, чтобы накопить такой запас механической энергии в зажиме, чтобы в случае снятия механических контактных напряжений, связанного с относительным перемещением анодной штанги по отношению к анодной раме, поверхность опоры зажима об анодную штангу могла, за счет упругого возврата этого зажима, перемещаться на некоторое расстояние в направлении упомянутой анодной штанги. На практике заявитель установил, что упомянутая достаточная упругая деформация должна выражаться в ходе упругого возврата, являющегося следствием снижения усилий стягивания, в перемещении опорной поверхности подвижной части в направлении анодной рамы на по меньшей мере 0,6 миллиметра, предпочтительно - свыше 1 мм, даже 2 мм и даже 3 мм. Другой путь оценить эту достаточную упругую деформацию состоит в том, чтобы добиться компенсации углового перемещения анодной штанги по отношению к вертикали на по меньшей мере 0,15°, а предпочтительно - по меньшей мере 0,3°.

Таким образом, та часть зажима, которая способна запасать большое количество упругой деформации, должна иметь такую геометрию и должна быть выполнена из такого материала, обладающего достаточно высоким пределом упругости, чтобы такое перемещение, обычно превышающее 0,6 мм, приводило исключительно к упругой деформации. Предпочтительным образом выбирают материал, предел упругости которого составляет более 1000 Н/мм², обычно - металл, в частности сталь.

Предпочтительный вариант реализации зажима по изобретению содержит:

- корпус, включающий в себя в качестве подвижных частей два рычага, предназначенных для оказания давления на анодную штангу в направлении анодной рамы посредством по меньшей мере одной опорной поверхности;

- в качестве боковых выступов два боковых и, по существу, соосных стержня, каждый из которых выступает из упомянутого корпуса вбок и предназначен для укладки на крюк, закрепленный на анодной раме, по одну и по другую стороны от анодной штанги;

- в качестве привода винт стягивания, способный вызывать поворот рычагов вокруг оси боковых стержней между положением затягивания, в котором упомянутая опорная поверхность рычагов находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, по существу, перпендикулярно ей, и положением отпускания, в котором опорная поверхность рычагов не оказывает давления на анодную штангу.

Два боковых стержня могут быть образованы одним единственным стержнем, проходящим сквозь корпус зажима. Геометрия и конструкционный материал по меньшей мере одного рычага и/или одного бокового стержня зажима способны обеспечить во время затягивания винта для удерживания и присоединения анодной штанги упругую деформацию зажима, достаточную для того, чтобы в случае изменения положения анодной штанги по отношению к анодной раме этот зажим за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя оставался в контакте с упомянутой анодной штангой и продолжал тем самым гарантировать устойчивое удерживание упомянутой анодной штанги, прижатой к упомянутой анодной раме. Таким образом, создается запас механической энергии в зажиме для автоматического возвращения в случае движения анодной штанги с тем, чтобы присоединение и удерживание анодной штанги к/на анодной раме всегда оставалось удовлетворительным.

Например, зажим имеет достаточно длинный боковой стержень, так что расстояние между корпусом зажима и опорной зоной стержня, предназначенной для укладки на крюк, закрепленный на анодной раме, является достаточно большим для того, чтобы обеспечить возможность упругой деформации упомянутого стержня и, вследствие этого, перемещение корпуса зажима и, следовательно, его опорной поверхности на анодной штанге, по существу, перпендикулярно анодной раме с амплитудой, превышающей 0,6 мм. Предпочтительно, по меньшей мере один боковой стержень изготовлен из материала, предел упругости которого превышает 1000 Н/мм², обычно - из металла, в частности из стали.

Упомянутое расстояние между корпусом зажима и опорной зоной этого бокового стержня может составлять свыше 50 мм и даже свыше 90 мм, а амплитуда перемещения корпуса зажима может превышать 1 мм, даже 2 мм и даже 3 мм. Расстояние между корпусом зажима и опорной зоной соответствующего бокового стержня может составлять в пределах между 20 и 40% от расстояния между опорными зонами двух боковых стержней (то есть расстояния между двумя крюками, закрепленными на анодной раме).

По меньшей мере один рычаг может включать в себя по меньшей мере одно плечо, имеющее вырез, выполненный от его верхней или нижней кромки и образующий две ветви, отстоящие одна от другой вдоль направления, перпендикулярного боковым стержням. При этом дно выреза может образовывать гнездо, предназначенное для приема одного бокового стержня.

По меньшей мере один рычаг может включать в себя упругую накладку, по меньшей мере часть которой образует поверхность опоры упомянутого рычага на анодную штангу (опорную поверхность). Эта накладка может быть выполнена в форме упругой лапы, сложенной сама на себя, предпочтительно изготовленной из металла, в частности из стали.

Согласно другому аспекту изобретение относится к крюку, предназначенному закрепляться на анодной раме алюминиевого электролизера для удерживания и присоединения на/к анодной раме анодной штанги, размещаемой сбоку от крюка, и на который предназначен опираться зажим, выполненный с возможностью приведения в движение между положением затягивания, в котором зажим находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, по существу, перпендикулярно ей, и положением отпускания, в котором этот зажим не оказывает давления на анодную штангу. Геометрия и конструкционный материал крюка способны обеспечить во время приведения в движение зажима в положение затягивания упругую деформацию крюка по отношению к анодной раме, достаточную для того, чтобы этот крюк мог за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя компенсировать возможное изменение положения анодной штанги по отношению к анодной раме и продолжал тем самым гарантировать устойчивое удерживание анодной штанги на анодной раме. Говоря другими словами, создают запас механической энергии в упомянутом или каждом крюке, предназначенный для ее автоматического возвращения в случае перемещения анодной штанги.

Согласно еще одному аспекту изобретение относится к устройству удерживания и присоединения анодной штанги на/к анодной раме алюминиевого электролизера, содержащему:

- два крюка, закрепленных на анодной раме, между которыми предназначена размещаться анодная штанга;

- зажим, содержащий:

а) корпус, включающий в себя по меньшей мере одну подвижную часть, содержащую опорную поверхность, причем упомянутая подвижная часть перемещается таким образом, что упомянутая опорная поверхность оказывает давление на анодную штангу, перемещаясь в направлении, по существу, перпендикулярном контактной поверхности анодной рамы;

b) пару выступов, каждый из которых выступает из упомянутого корпуса вбок, ориентирован в целом перпендикулярно упомянутому направлению и предназначен для укладки на крюк; и

с) привод, способный вызывать перемещение упомянутой подвижной части для ее перевода между положением затягивания, в котором упомянутая опорная поверхность находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, когда упомянутые выступы уложены на упомянутые крюки, и положением отпускания, в котором упомянутая опорная поверхность не оказывает давления на анодную штангу. Крюки и/или зажим имеют по меньшей мере частично такую геометрию и/или изготовлены по меньшей мере частично из такого материала, что, когда упомянутые выступы уложены на упомянутые крюки, а упомянутый привод переводит подвижную часть в положение затягивания, упомянутое устройство удерживания и присоединения подвергается упругой деформации, достаточной для того, чтобы в случае изменения положения анодной штанги по отношению к анодной раме упомянутый зажим за счет по меньшей мере частичного упругого возврата упомянутого устройства в его положение покоя оставался в контакте с упомянутой анодной штангой и продолжал тем самым гарантировать устойчивое удерживание упомянутой анодной штанги на упомянутой анодной раме.

В частности, это устройство содержит зажим, содержащий корпус, включающий в себя два рычага, имеющих по меньшей мере одну опорную поверхность, два боковых и, по существу, соосных стержня, каждый из которых выступает из рычага вбок и предназначен для укладки на крюк, и винт стягивания, способный вызывать поворот рычагов вокруг оси стержней между положением затягивания, в котором опорная поверхность рычагов находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, по существу, перпендикулярно ей, и положением отпускания, в котором опорная поверхность этих рычагов не оказывает давления на анодную штангу. Геометрия и конструкционный материал по меньшей мере одного крюка, одного рычага и/или одного бокового стержня зажима способны обеспечить во время затягивания винта для удерживания и присоединения анодной штанги упругую деформацию устройства удерживания по отношению к анодной раме, достаточную для того, чтобы это устройство удерживания могло за счет по меньшей мере частичного упругого возврата этого устройства в его положение покоя компенсировать возможное изменение положения анодной штанги по отношению к анодной раме и продолжать тем самым гарантировать устойчивое удерживание анодной штанги на анодной раме.

В отличие от предшествующего уровня техники это устройство позволяет также исключить использование дополнительных специальных деталей (ролики, пружины, шайбы), которые необходимо было собирать с другими деталями и регулярно заменять.

Зажим и/или крюк могут быть выполнены соответствующими тем, которые были описаны в предшествующем изложении.

В соответствии с одним возможным вариантом реализации ширина L_С корпуса зажима является меньшей, чем ширина L_ТА анодной штанги и, например, L_С<0,8 L_ТА.

Наконец, согласно еще одному аспекту изобретение относится к способу удерживания и присоединения анодной штанги на/к анодной раме алюминиевого электролизера, включающему этапы, состоящие в том, что:

- размещают анодную штангу между двумя крюками, закрепленными на анодной раме;

- предусматривают зажим, содержащий:

а) корпус, включающий в себя по меньшей мере одну подвижную часть, содержащую опорную поверхность, причем упомянутая подвижная часть перемещается таким образом, что упомянутая опорная поверхность оказывает давление на анодную штангу, перемещаясь в направлении, по существу, перпендикулярном контактной поверхности анодной рамы;

b) пару выступов, каждый из которых выступает из упомянутого корпуса вбок, ориентирован в целом перпендикулярно упомянутому направлению и предназначен для укладки на крюк, закрепленный на анодной раме, по одну и по другую стороны от анодной штанги;

с) и привод, способный вызывать перемещение упомянутой подвижной части для ее перевода между положением затягивания, в котором упомянутая опорная поверхность находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, когда упомянутые выступы уложены на упомянутые крюки, и положением отпускания, в котором упомянутая опорная поверхность не оказывает давления на анодную штангу;

- размещают зажим на крюках, укладывая каждый из боковых выступов на крюк, причем зажим находится в положении отпускания;

- приводят в действие привод для перевода подвижной части в положение затягивания.

В этом способе согласно данному аспекту изобретения привод приводят в действие до тех пор, пока не вызовут упругую деформацию по меньшей мере одного крюка и/или по меньшей мере одной части зажима, достаточную для того, чтобы упомянутый зажим за счет по меньшей мере частичного упругого возврата упомянутого крюка и/или упомянутой части зажима в свое положение покоя оставался в контакте с анодной штангой и продолжал тем самым гарантировать устойчивое удерживание упомянутой анодной штанги на упомянутой анодной раме.

В частности, этот аспект изобретения относится к способу удерживания и присоединения анодной штанги на/к анодной раме алюминиевого электролизера, включающему этапы, состоящие в том, что:

- размещают анодную штангу между двумя крюками, закрепленными на анодной раме;

- предусматривают зажим, содержащий корпус, включающий в себя два рычага, имеющих по меньшей мере одну опорную поверхность, два боковых и, по существу, соосных стержня, каждый из которых выступает из рычага вбок, и винт стягивания;

- размещают зажим на крюках, укладывая каждый из боковых стержней на крюк, причем зажим находится в отпущенном положении, в котором опорная поверхность рычагов не оказывает давления на анодную штангу;

- приводят в действие винт стягивания для того, чтобы вызвать поворот рычагов вокруг оси стержней в направлении положения затягивания, в котором опорная поверхность этих рычагов находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, по существу, перпендикулярно ей.

Винт стягивания приводят в действие до тех пор, пока не вызывают упругую деформацию по меньшей мере одного крюка, одного рычага и/или одного бокового стержня зажима по отношению к анодной раме, достаточную для того, чтобы упомянутый крюк, рычаг и/или упомянутый боковой стержень могли за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя компенсировать возможное изменение положения анодной штанги по отношению к анодной раме и продолжать тем самым гарантировать устойчивое удерживание анодной штанги на анодной раме, причем геометрия и конструкционный материал упомянутого крюка, упомянутого рычага и/или упомянутого бокового стержня выбирают такими, чтобы обеспечить возможность такой упругой деформации и такого упругого возврата.

Зажим и крюк могут быть выполнены соответствующими тем, которые были описаны в предшествующем изложении.

Для обеспечения лучшего понимания изобретение будет снова описано со ссылкой на приведенные в приложении фигуры, демонстрирующие в качестве неограничительных примеров несколько возможных форм реализации этого изобретения.

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе типичного электролизера, предназначенного для производства алюминия;

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе анодной штанги, прижатой к анодной раме при помощи устройства удерживания и присоединения согласно первому варианту реализации изобретения;

Фиг.3 и 4 представляют собой виды сбоку анодной штанги и устройства по Фиг.2 соответственно в отпущенном положении и в затянутом положении;

Фиг.5 представляет собой вид сверху анодной штанги и устройства по Фиг.2, схематично показывающий пунктиром ось боковых стержней и частично корпус зажима в деформированном положении;

Фиг.6 и 7 представляют собой виды в перспективе и сбоку крюка согласно другому варианту реализации изобретения;

Фиг.8 представляет собой вид в перспективе зажима согласно еще одному варианту реализации изобретения; и

Фиг.9 представляет собой вид сбоку зажима согласно еще одному варианту реализации изобретения.

Как это можно видеть на Фиг.1, электролизер 1 содержит электролизную ванну 2, способную содержать в себе жидкий металл и расплав электролита, и верхнее анодное устройство 3, включающее в себя неподвижную портальную конструкцию 4 и подвижную металлическую анодную раму 5.

Электролизер 1 содержит также аноды 6, снабженные металлической штангой 7, предназначенной для прикрепления и для электрического присоединения (подключения) анодов 6 к анодной раме 5. Каждая анодная штанга 7 присоединяется к анодной раме 5 при помощи устройства удерживания и присоединения. Это устройство содержит два крюка 8, закрепленных на анодной раме 5, по существу, на одной и той же высоте, между которыми предназначена размещаться анодная штанга 7, а также зажим 9.

Зажим 9 содержит, прежде всего, корпус, включающий в себя два рычага, а именно верхний рычаг 10 и нижний рычаг 11, каждый из которых имеет два боковых плеча 12а, 12b, 13а, 13b. Эти плечи в данном случае являются, по существу, идентичными. Оба плеча одного и того же рычага соединены между собой, с одной стороны, в своей передней части при помощи накладки 14, по меньшей мере часть которой образует опорную поверхность рычагов 10, 11 и предназначена оказывать давление на анодную штангу 7 в направлении анодной рамы 5, а с другой стороны, в своей задней части при помощи гайки 15, причем обе гайки 15 имеют, по существу, одну и ту же ось 16. В передней зоне корпуса нижний рычаг 11 обычно размещается частично между двумя боковыми плечами 12а, 12b верхнего рычага 10.

Зажим 9 содержит также два боковых стержня 17а, 17b, являющихся, по существу, цилиндрическими и имеющих одну и ту же ось 18, причем один выступает с первой стороны, а другой - со второй стороны зажима 9, в передней зоне корпуса. Согласно возможному варианту реализации два этих боковых стержня 17а, 17b образованы одним и тем же стержнем, проходящим сквозь корпус зажима 9 и выступающим вбок с одной и с другой стороны упомянутого корпуса. Каждый из этих боковых стержней 17а, 17b предназначен для укладки на крюк 8.

И наконец, зажим 9 содержит винт 19 стягивания, вставленный в гайки 15 и имеющий две резьбовые зоны с противоположным шагом, каждая из которых взаимодействует с одной гайкой 15. Таким образом, приведение этого винта 19 во вращение вокруг оси 16 при помощи соответствующего органа затягивания, взаимодействующего с головкой этого винта, вызывает поворот рычагов 10 и 11 вокруг оси 18 боковых стержней 17а, 17b между положением затягивания, в котором две гайки 15 удалены друг от друга (Фиг.4), и положением отпускания, в котором две эти гайки 15, по существу, примыкают друг к другу (Фиг.3).

Соединение анодной штанги 7 с анодной рамой 5 осуществляют следующим образом: анодную штангу размещают между двумя крюками 8, уже закрепленными на анодной раме 5, затем на этих крюках 8 размещают зажим 9, укладывая каждый из боковых стержней 17а, 17b в выемку 8а крюка 8, при этом зажим 9 находится в отпущенном положении. В этом положении опорная поверхность рычагов 10, 11 не оказывает вообще или оказывает весьма малое давление на анодную штангу 7 (Фиг.3). После этого приводят в действие винт 19 стягивания для того, чтобы вызвать поворот рычагов 10, 11 в направлении положения затягивания. В этом положении затягивания опорная поверхность рычагов 10, 11 находится в контакте с анодной штангой 7 и давит на эту анодную штангу в направлении анодной рамы 5, по существу, перпендикулярно ей, обеспечивая тем самым удерживание и соединение анодной штанги 7 с этой анодной рамой 5 (Фиг.4).

Устройство удерживания и присоединения сконструировано таким образом, что позволяет гарантировать превосходное притягивание анодной штанги 7 к анодной раме 5 в любой момент, даже в том случае, если анодная штанга 7 начинает перемещаться по отношению к анодной раме 5. Это достигается следующим образом: при монтаже винт 19 стягивания приводят в действие до тех пор, пока не вызовут достаточную упругую деформацию по меньшей мере одного элемента данного устройства (крюка, рычага, бокового стержня) по отношению к анодной раме 5. Таким образом, за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя этот элемент или эти элементы может/могут компенсировать возможное изменение положения анодной штанги 7 по отношению к анодной раме 5, и, таким образом, данное устройство может продолжать обеспечивать удерживание анодной штанги 7 на анодной раме 5.

Согласно первому варианту реализации, проиллюстрированному на Фиг. с 2 по 5, именно боковые стержни 17а, 17b зажима 9 обеспечивают это упругое действие.

Согласно этому варианту реализации ширина L_С корпуса зажима 9 является относительно небольшой по сравнению с шириной L_ТА анодной штанги 7. Следовательно, поскольку крюки 8 размещены по одну и по другую стороны от анодной штанги 7 и в непосредственной близости от нее, расстояние L между корпусом зажима 9 и опорной зоной 20 бокового стержня 17а, 17b на соответствующем крюке 8 является относительно большим. Вследствие этого относительно большого выноса во время затягивания винта 19 эти боковые стержни 17а, 17b могут деформироваться так, как это схематически проиллюстрировано на Фиг.5, причем в этом случае ось 18 этих боковых стержней 17а, 17b искривляется, вызывая удаление корпуса зажима 9 от анодной рамы. Диаметр D этих боковых стержней 17а, 17b и предел упругости конструкционного материала, из которого эти боковые стержни изготавливаются, выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность достаточной упругой деформации боковых стержней 17а, 17b, то есть возможность накопления в этих боковых стержнях 17а, 17b достаточного количества механической энергии, которая может быть возвращена в случае модификации положения анодной штанги 7. В этом случае боковые стержни 17а, 17b по меньшей мере частично возвращаются к своему положению покоя, и поэтому всегда существует некоторое усилие притягивания анодной штанги 7 к анодной раме 5.

В соответствии с одним возможным вариантом реализации:

- диаметр D боковых стержней 17а, 17b составляет в пределах между 45 и 65 мм, например 57 мм;

- конструкционный материал, составляющий эти боковые стержни 17а, 17b, представляет собой сталь, предел упругости которой составляет примерно 1040 Н/мм²;

- ширина L_С корпуса зажима 9 составляет в пределах между 90 и 120 мм;

- расстояние L составляет в пределах между 95 и 115 мм для анодной штанги шириной L_ТА=140 мм и между 130 и 165 мм для анодной штанги шириной L_ТА=220 мм.

Один и тот же зажим 9 используется для всех анодных штанг, ширина L_ТА которых составляет в пределах между 140 и 220 мм, что соответствует примерно 90% возможных вариантов применения. Таким образом, поскольку ширина L_С корпуса зажима 9 является постоянной, упомянутый вынос (расстояние L) и, следовательно, запас механической энергии являются тем большими, чем больше ширина L_ТА анодной штанги 7.

При этих величинах и для усилия 16 тонн (по 8 тонн на каждый крюк 8) можно достичь перемещения d корпуса зажима 9 на расстояние по меньшей мере 0,8 мм для анодной штанги 7 шириной 140 мм и на расстояние по меньшей мере 1,8 мм и даже более 3 мм для анодной штанги 7 шириной 220 мм, что соответствует отклонениям свыше соответственно 300% и 400% по сравнению с предшествующим уровнем техники для одного и того же диаметра боковых стержней 17а, 17b.

Зажим 9, представленный на Фиг.5, является симметричным, но могут быть предусмотрены также и другие конструкции, в которых один из двух боковых стержней 17а, 17b будет более длинным и/или будет деформироваться в большей степени, чем другой.

В соответствии с одним возможным вариантом реализации накладка 14, установленная на рычагах 10, 11, выполнена из материала, поддающегося упругой деформации. Под действием затягивания винта 19 накладка 14 сжимается между соответствующим рычагом 10, 11 и анодной штангой 7 и может, в случае необходимости, вернуться по меньшей мере частично к своему положению покоя и продолжать воздействовать на анодную штангу 7 с усилием, необходимым для ее присоединения и ее правильного удерживания к/на анодной раме 5.

В соответствии с еще одним вариантом реализации, проиллюстрированным на Фиг.6 и 7, именно крюки 8 обеспечивают это упругое действие.

Крюк 8 включает в себя основание 21 крепления, продолженное несущим телом 22, верхняя кромка 23 и нижняя кромка 24 которого являются, по существу, параллельными, и загнутую концевую часть 25, которая образует выемку 26 для приема бокового стержня 17а, 17b и у которой наружная свободная кромка 27 является, по существу, перпендикулярной нижней кромке 24 несущего тела 22.

Крюк 8 приварен своим основанием к подкладке 28, снабженной двумя вырезами 29 для ее закрепления привинчиванием на анодной раме 5. Кроме того, на боковой стороне крюка 8 выполнены средства 30 позиционирования, предназначенные совмещаться с анодной штангой 7 для направления и позиционирования анодной штанги 7 между крюками 8.

Высота h22 несущего тела 22 является, по существу, постоянной и составляет в пределах между 60 и 85% от высоты h21 основания 21. Например, h21 составляет примерно 135 мм, а h22 составляет примерно 100 мм.

В соответствии с одним возможным вариантом реализации крюк 8 выполнен из стали и имеет толщину е менее 18 мм, например 15 мм. Крюк 8 также может включать в себя локализованные зоны, толщина которых меньше общей толщины е этого крюка 8.

Таким образом, крюк 8 обладает несколько более высокой способностью к упругой деформации, чем крюки из уровня техники. Таким образом, для усилия в 16 тонн (по 8 тонн на каждый крюк 8) перемещение выемки 26 крюка 8 в направлении действия усилия, которое является, по существу, горизонтальным, превышает на по меньшей мере 20% перемещение, достигаемое при использовании известных крюков. Если анодная штанга 7 меняет положение, крюк 8 может за счет по меньшей мере частичного возвращения механической энергии, которую он накопил, упруго деформируясь, продолжать обеспечивать правильное удерживание анодной штанги 7 на анодной раме 5.

В соответствии с еще одним вариантом реализации, проиллюстрированным на Фиг.8, упругое действие обеспечивают рычаги 10, 11.

Два боковых плеча 12а, 12b верхнего рычага 10 являются, по существу, идентичными, и каждое из них имеет вырез 31, выполненный от их верхней кромки вперед. Два боковых плеча 13а, 13b нижнего рычага 11 являются, по существу, идентичными. Каждое из этих плеч имеет вырез 31, выполненный от их нижней кромки вперед, и они размещаются между боковыми плечами 12а, 12b верхнего рычага 10 таким образом, чтобы вырезы 31 располагались, по существу, в совмещении и образовывали гнездо, способное, по существу, горизонтально принимать боковые стержни 17а, 17b (или единственный проходящий насквозь стержень). Эти четыре плеча имеют, по существу, форму вопросительных знаков, размещенных попарно в перевернутом положении друг относительно друга. В качестве варианта только боковые плечи 12а, 12b верхнего рычага 10 или только боковые плечи 13а, 13b нижнего рычага 11 содержат такой вырез, при этом результирующее упругое действие обеспечивает тот рычаг, боковые плечи которого содержат вырез. В одном подварианте этого варианта реализации, проиллюстрированном на Фиг.8, боковые стержни 17а, 17b располагаются в полости вырезов 31. В другом подварианте этого варианта реализации боковые стержни 17а, 17b проходят сквозь боковые плечи 12а, 12b, обычно в непосредственной близости от полости вырезов 31; в этом случае вырезы 31 являются менее глубокими, чем в предшествующем подварианте.

Вследствие наличия выреза 31 каждое плечо 12а, 12b, 13а, 13b содержит две ветви 32, 33, отстоящие одна от другой вдоль направления, перпендикулярного анодной раме 5. Таким образом, эти плечи обладают способностью к упругой деформации перпендикулярно анодной раме 5 за счет сближения двух ветвей 32, 33 одного и того же выреза 31.

И наконец, в соответствии с еще одним вариантом реализации, проиллюстрированным на Фиг.9, накладки по Фиг. с 2 по 5 выполнены в форме упругих лап 34, сложенных сами на себя.

В положении покоя две ветви 35, 36 одной лапы 34 отстоят друг от друга на некоторое расстояние. В ходе затягивания зажима 9 на анодной штанге 7 две эти ветви 35, 36 приближаются друг к другу, становясь прилегающими, за счет упругой деформации. При этом, если анодная штанга 7 изменяет свое положение, две ветви 35, 36 возвращаются в их положение покоя и вследствие упругого действия продолжают давить на анодную штангу 7 в направлении анодной рамы 5.

Разумеется, что можно комбинировать между собой два или более из вариантов реализации, описанных в предшествующем изложении, для того, чтобы получить способность к упругой деформации и, следовательно, к компенсации еще более значительных движений анодной штанги.

Само собой разумеется, что изобретение не ограничивается теми формами его реализации, которые были описаны выше лишь в качестве примеров, а напротив, оно охватывает все возможные варианты его реализации.

Изобретение относится к устройству и способу удерживания и присоединения анодной штанги на анодной раме алюминиевого электролизера. Устройство содержит два крюка, закрепленных на анодной раме, между которыми должна размещаться анодная штанга, зажим, содержащий корпус, включающий два рычага, имеющих по меньшей мере одну опорную поверхность, два, по существу, соосных боковых стержня, каждый из которых выступает вбок из рычага и предназначен для укладки на крюк, и привод в виде винта стягивания, способный вызывать поворот рычагов вокруг оси стержней между затянутым положением, в котором опорная поверхность рычагов находится в контакте с анодной штангой и давит на нее в направлении анодной рамы, по существу, перпендикулярно ей, и отпущенным положением, в котором опорная поверхность рычагов не оказывает давления на анодную штангу. Геометрия и конструкционный материал по меньшей мере одного крюка, одного рычага и/или одного бокового стержня обеспечивают в ходе затягивания винта достаточную упругую деформацию устройства по отношению к анодной раме. Анодную штангу размещают между двумя крюками, закрепленными на анодной раме, на которые опирается зажим, содержащий два рычага, два соосных боковых стержня и винт, обеспечивающий возможность поворота рычагов между положением прижимания анодной штанги к анодной раме и отпущенным положением. Обеспечивается возможность компенсировать изменение положения анодной штанги и дальнейшее устойчивое удерживание этой анодной штанги на анодной раме за счет упругого возврата в свое положение покоя. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Зажим (9) для удерживания и присоединения анодной штанги (7) на/к анодной раме (5) алюминиевого электролизера (1), содержащий:
корпус, включающий в себя два рычага (10, 11), предназначенных для оказания давления на анодную штангу (7) в направлении анодной рамы (5) посредством по меньшей мере одной опорной поверхности;
два по существу соосных боковых стержня (17а, 17b), каждый из которых выступает вбок из упомянутого корпуса и предназначен для укладки на крюк (8), закрепленный на анодной раме (5), по одну и по другую стороны от анодной штанги (7);
и привод (19), выполненный в виде винта (19) стягивания, способный вызывать поворот рычагов (10, 11) вокруг оси (18) боковых стержней (17а, 17b) между затянутым положением, в котором опорная поверхность рычагов (10, 11) находится в контакте с анодной штангой (7) и давит на нее в направлении анодной рамы (5) по существу перпендикулярно ей, и отпущенным положением, в котором опорная поверхность рычагов (10, 11) не оказывает давления на анодную штангу (7),
отличающийся тем, что геометрия и конструкционный материал по меньшей мере одного рычага (10, 11) и/или одного бокового стержня (17а, 17b) зажима (9) способны обеспечить во время затягивания винта (19) для удерживания и присоединения анодной штанги (7) упругую деформацию зажима (9), достаточную для того, чтобы в случае изменения положения анодной штанги по отношению к анодной раме этот зажим за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя оставался в контакте с упомянутой анодной штангой и продолжал тем самым гарантировать устойчивое удерживание упомянутой анодной штанги (7) на упомянутой анодной раме (5).

2. Зажим (9) по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя по меньшей мере одну часть, способную запасать энергию упругой деформации, достаточную для того, чтобы вызывать значительное перемещение, обычно превышающее 0,6 мм, опорной поверхности в направлении анодной рамы, когда усилие затягивания ослабляется.

3. Зажим (9) по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя по меньшей мере одну часть, способную запасать энергию упругой деформации, достаточную для того, чтобы компенсировать угловое перемещение анодной штанги по отношению к вертикали на по меньшей мере 0,15°, а предпочтительно - по меньшей мере 0,3°.

4. Зажим (9) по п.1, отличающийся тем, что часть этого зажима, способная запасать большую упругую деформацию, выполнена из материала, предел упругости которого превышает 1000 Н/мм², обычно - из металла, в частности из стали.

5. Зажим по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один боковой стержень (17а, 17b) выполнен из материала, предел упругости которого превышает 1000 Н/мм², а также тем, что расстояние (L) между корпусом зажима (9) и опорной зоной (20) этого стержня (17а, 17b), предназначенной для укладки на крюк (8), закрепленный на анодной раме (5), является достаточно значительным для того, чтобы обеспечить упругую деформацию упомянутого стержня (17а, 17b) и, следовательно, перемещение корпуса зажима (9) по существу перпендикулярно анодной раме (5) с амплитудой, превышающей 0,6 мм.

6. Зажим по п.5, отличающийся тем, что по меньшей мере один боковой стержень (17а, 17b) выполнен из металла, в частности из стали.

7. Зажим по п.5, отличающийся тем, что расстояние (L) между корпусом зажима (9) и опорной зоной (20) соответствующего бокового стержня (17а, 17b) составляет в пределах между 20 и 40% от расстояния между опорными зонами (20) двух боковых стержней (17а, 17b).

8. Зажим по любому из пп.1 и 5-7, отличающийся тем, что по меньшей мере один рычаг (10, 11) включает в себя по меньшей мере одно боковое плечо (12а, 12b, 13а, 13b), имеющее вырез (31), выполненный от его верхней или нижней кромки и образующий две ветви (32, 33), отстоящие одна от другой вдоль направления, перпендикулярного боковым стержням (17а, 17b).

9. Зажим по п.8, отличающийся тем, что дно выреза (31) образует гнездо, предназначенное для приема бокового стержня (17а, 17b).

10. Зажим по любому из пп.1 и 5-7, отличающийся тем, что верхний рычаг (10) содержит два по существу идентичных боковых плеча (12а, 12b), каждое из которых имеет вырез (31), выполненный от его верхней кромки, а также тем, что нижний рычаг (11) содержит два по существу идентичных боковых плеча (13а, 13b), каждое из которых имеет вырез, выполненный от его нижней кромки, причем нижний рычаг (11) размещается между боковыми плечами (12а, 12b) верхнего рычага (10) таким образом, что вырезы (31) располагаются по существу в совмещении и образуют гнездо, способное принимать боковые стержни (17а, 17b) по существу горизонтально.

11. Зажим по любому из пп.1 и 5-7, отличающийся тем, что по меньшей мере один рычаг (10, 11) включает в себя упругую накладку (14), по меньшей мере часть которой образует опорную поверхность упомянутого рычага (10, 11) на анодную штангу (7).

12. Зажим по п.11, отличающийся тем, что накладка выполнена в форме упругой лапы (34), сложенной сама на себя.

13. Зажим по п.12, отличающийся тем, что упругая лапа (34) выполнена из металла, в частности из стали.

14. Крюк (8), предназначенный закрепляться на анодной раме (5) алюминиевого электролизера (1) для удерживания и присоединения на/к анодной раме (5) анодной штанги (7), размещаемой сбоку от крюка (8), и на который предназначен опираться зажим (9), выполненный с возможностью приведения в движение между затянутым положением, в котором этот зажим (9) находится в контакте с анодной штангой (7) и давит на нее в направлении анодной рамы (5) по существу перпендикулярно ей, и отпущенным положением, в котором этот зажим (9) не оказывает давления на анодную штангу (7), отличающийся тем, что геометрия и конструкционный материал этого крюка (8) способны обеспечить во время приведения в движение зажима (9) в затянутое положение упругую деформацию крюка (8) по отношению к анодной раме (5), достаточную для того, чтобы этот крюк (8) мог за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя компенсировать возможное изменение положения анодной штанги (7) по отношению к анодной раме (5) и продолжать тем самым гарантировать устойчивое удерживание анодной штанги (7) на анодной раме (5).

15. Крюк по п.14, отличающийся тем, что он имеет основание (21) крепления, несущее тело (22) с по существу параллельными кромками (23, 24) и загнутую концевую зону (25).

16. Крюк по п.15, отличающийся тем, что высота (h22) несущего тела (22) является по существу постоянной и составляет в пределах между 60 и 85% от высоты (h21) основания (21).

17. Крюк по п.14, отличающийся тем, что несущее тело (22) выполнено из стали и имеет толщину (е) менее 18 мм.

18. Крюк по любому из пп.14-17, отличающийся тем, что он включает в себя локализованные зоны, толщина которых меньше общей толщины (е) крюка (8).

19. Устройство удерживания и присоединения анодной штанги (7) на/к анодной раме (5) алюминиевого электролизера (1), содержащее:
два крюка (8), закрепленных на анодной раме (5), между которыми предназначена размещаться анодная штанга (7);
зажим (9), содержащий корпус, включающий в себя два рычага (10, 11), имеющих по меньшей мере одну опорную поверхность, два по существу соосных боковых стержня (17а, 17b), каждый из которых выступает вбок из рычага (10, 11) и предназначен для укладки на крюк (8), и привод (19), выполненный в виде винта стягивания, способный вызывать поворот рычагов (10, 11) вокруг оси (18) стержней (17а, 17b) между затянутым положением, в котором опорная поверхность рычагов (10, 11) находится в контакте с анодной штангой (7) и давит на нее в направлении анодной рамы (5) по существу перпендикулярно ей, и отпущенным положением, в котором опорная поверхность рычагов (10, 11) не оказывает давления на анодную штангу (7),
отличающееся тем, что геометрия и конструкционный материал по меньшей мере одного крюка (8), одного рычага (10, 11) и/или одного бокового стержня (17а, 17b) зажима (9) способны обеспечить во время затягивания винта (19) для удерживания и присоединения анодной штанги (7) упругую деформацию устройства удерживания по отношению к анодной раме (5), достаточную для компенсации устройством удерживания возможного изменения положения анодной штанги (7) по отношению к анодной раме (5) и дальнейшего устойчивого удерживания анодной штанги (7) на анодной раме (5) за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один зажим (9) по любому из пп.1-13 и/или крюк (8) по любому из пп.14-18.

21. Устройство по п.19 или 20, отличающееся тем, что ширина L_C корпуса зажима (9) является меньшей, чем ширина L_TA анодной штанги (7).

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что L_C<0,8L_TA.

23. Способ удерживания и присоединения анодной штанги (7) на/к анодной раме (5) алюминиевого электролизера (1), включающий этапы:
размещают анодную штангу (7) между двумя крюками (8), закрепленными на анодной раме (5);
предусматривают зажим (9), содержащий корпус, включающий в себя два рычага (10, 11), имеющих по меньшей мере одну опорную поверхность, два по существу соосных боковых стержня (17а, 17b), каждый из которых выступает вбок из рычага (10, 11), и винт (19) стягивания;
размещают зажим (9) на крюках (8), укладывая каждый из боковых стержней (17а, 17b) на крюк (8), при этом зажим (9) находится в отпущенном положении, в котором опорная поверхность рычагов (10, 11) не оказывает давления на анодную штангу (7);
приводят в действие винт (19) стягивания для того, чтобы вызвать поворот рычагов (10, 11) вокруг оси боковых стержней (17а, 17b) в направлении затянутого положения, в котором опорная поверхность рычагов (10, 11) находится в контакте с анодной штангой (7) и давит на нее в направлении анодной рамы (5) по существу перпендикулярно ей,
отличающийся тем, что винт (19) стягивания приводят в действие до тех пор, пока не вызывают упругую деформацию по меньшей мере одного крюка (8), одного рычага (10, 11) и/или одного бокового стержня (17а, 17b) зажима (9) по отношению к анодной раме (5), достаточную для компенсации упомянутым крюком (8), упомянутым рычагом (10, 11) и/или упомянутым боковым стержнем (17а, 17b) возможного изменения положения анодной штанги (7) по отношению к анодной раме (5) и дальнейшего устойчивого удерживания анодной штанги (7) на анодной раме (5) за счет по меньшей мере частичного упругого возврата в свое положение покоя, причем геометрия и конструкционный материал упомянутого крюка (8), упомянутого рычага (10, 11) и/или упомянутого бокового стержня (17а, 17b) выбирают такими, чтобы обеспечить возможность такой упругой деформации и такого упругого возврата.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что зажим (9) выполнен по любому из пп.1-13, и/или по меньшей мере один крюк (8) выполнен по любому из пп.14-18.