ТЕЛЕЖКА И МАШИНА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЕЧИ В УСТАНОВКЕ ОБЖИГА АНОДОВ Российский патент 2019 года по МПК F27B13/02 

Настоящее изобретение относится к тележке для эксплуатации печи в установке обжига анодов для электролиза алюминия. Изобретение относится также к машине, содержащей мостовой кран и такую подвижную тележку на мостовом кране, а также к установке обжига анодов для электролиза алюминия, содержащей здание, в котором находится печь и такая машина.

Аноды, используемые для производства алюминия при помощи способа Холла-Эру (то есть посредством электролиза глинозема, растворенного в ванне электролита), получают путем формования из углеродной массы и путем обжига при температуре порядка 1200°С. Обжиг осуществляют в печах, чаще всего содержащих несколько смежных камер, разделенных на ячейки нагревательными перегородками, внутри которых циркулируют воздух и газообразные продукты сгорания, поступающие от горелок.

Многочисленные операции, необходимые для получения обожженных анодов, выполняют при помощи различных инструментов, установленных на подвижной тележке над ячейками, при этом тележка содержит пост управления, откуда оператор может управлять и манипулировать инструментами.

Предназначенные для обжига аноды или необожженные аноды укладывают штабелями в ячейки и полностью погружают в гранулированный или порошкообразный материал, называемый угольной пылью. Угольная пыль служит для предохранения анодов во время обжига, в частности, от окисления, которому они могут подвергаться по причине повышенной температуры обжига.

Угольная пыль, когда она не засыпана в ячейки, хранится в емкости, содержащий канал заполнения. Емкость установлена на тележке с возможностью перемещения над печью для подвода канала заполнения над каждой заполняемой ячейкой.

В ходе цикла обжига горелки постепенно перемещают относительно камер таким образом, чтобы каждую партию анодов в данной камере последовательно нагревать, подвергать обжигу, затем охлаждать. Печи этого типа называют «печами с вращающимся пламенем» (“ring furnace” на английском языке). После охлаждения анодов их удаляют из ячеек при помощи захватных щипцов, установленных на тележке. Находящуюся в ячейках угольную пыль отсасывают через отсасывающий рукав, установленный на тележке, затем возвращают в емкость для последующего заполнения другой ячейки.

Темпы производства анодов в установках обжига должны быть очень высокими. Действительно, электролизные заводы, как правило, находящиеся недалеко от установок обжига, содержат очень много электролизеров (например, несколько сотен). В каждом электролизере должно находиться несколько анодов и даже несколько десятков анодов, которые постепенно расходуются во время электролиза, в среднем примерно за двадцать дней.

Отсюда следует, что печи и различные устройства, необходимые для операции обжига анодов, работают непрерывно. В частности, некоторые из инструментов, установленных на тележке, таких как щипцы для захвата анодов, или система, обеспечивающая заполнение ячеек угольной пылью, в частности, канал заполнения, и различные связанные с ними устройства задействованы постоянно.

Следовательно, эти инструменты подвержены износу и большому риску отказа в работе. Поэтому тележка и эти инструменты требуют серьезного обслуживания, которое может приводить к временным остановкам установки обжига анодов, что, разумеется, нежелательно.

Как известно, по меньшей мере, некоторые из установленных на тележке инструментов являются дублированными, чтобы увеличить темпы производства, обеспечивая одновременное выполнение одной и той же операции на двух разных ячейках, и чтобы в случае отказа одного из инструментов избегать остановки установки, поскольку второй инструмент позволяет выполнять такую же функцию, как и неисправный инструмент.

Однако такие известные тележки, на которых некоторые инструменты продублированы, имеют ряд недостатков.

Так, два инструмента одного типа могут не иметь доступа, каждый, ко всем ячейкам печи. Очень часто только один из двух инструментов может достигать одной из крайних ячеек. В результате этого тележка не может полностью удовлетворять задаче избыточности инструментов одного типа, чтобы противостоять ситуации отказа, или задаче повышения темпов производства.

Кроме того, на известных тележках размещение большого числа инструментов влечет за собой увеличение габарита тележки и ее веса. Это отражается на размерах и на конструкции мостового крана, на котором может перемещаться тележка, а также на общих размерах установки. Этого следует избегать по причине проблем стоимости и наличия свободного места.

Кроме того, известные тележки, которые содержат большое число инструментов, как правило, отличаются относительно плотной компоновкой, которая может помешать доступу к различным устройствам, установленным на тележкам, в частности, во время обслуживания, а также обзору печи и ячеек для работающего на них оператора.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков.

В связи с этим первым объектом изобретения является тележка для эксплуатации печи в установке обжига анодов для электролиза алюминия, при этом печь содержит множество ячеек, каждая из которых проходит по существу в продольном направлении (Х) и которые расположены рядом друг с другом в поперечном направлении (Y), при этом расстояние между осями ячеек, определяемое как поперечное расстояние между центральными продольными плоскостями двух смежных ячеек, является по существу постоянным, при этом тележка выполнена с возможностью перемещения в поперечном направлении над ячейками и имеет центральную продольную плоскость.

В области настоящего изобретения, то есть при эксплуатации печи в установке обжига анодов под анодом следует понимать анодный блок, полученный посредством формования из углеродной массы, до или после обжига. В другой области, такой как эксплуатация установки электролиза алюминия, термин «анод» может быть использован вместо анодного комплекта, то есть комплекта, включающего в себя не только один или несколько анодных блоков, но также анодную штангу, удерживающую анодный блок или анодные блоки и предназначенную для крепления на анодной рамке электролизной установки, что не относится к области настоящего изобретения.

Для упрощения описания термин «анод» будет систематически использоваться в дальнейшем тексте вместо «анодного блока».

Согласно другому признаку изобретения, тележка содержит набор инструментов, выполненных, каждый, с возможностью введения в ячейку. Предпочтительно набор инструментов тележки содержит по меньшей мере одни щипцы для захвата анодов или, точнее, по меньшей мере одни щипцы для захвата анодных блоков.

В области настоящего изобретения, то есть при эксплуатации печи в установке обжига анодов, как правило, щипцы для захвата анодов содержат в своей нижней части две лапки, которые могут сжимать между собой анодный блок или пакет смежных анодных блоков.

Согласно изобретению, эта тележка содержит набор инструментов, среди которых по меньшей мере один первый и один второй инструменты одного и того же первого типа, выполненные, каждый, с возможностью введения в ячейку для выполнения одной и той же первой функции и имеющие, каждый, по существу вертикальную ось, при этом вертикальные оси упомянутых первого и второго инструментов первого типа отстоят друг от друга в поперечном направлении на расстояние, равное расстоянию между осями ячеек. Кроме того, вертикальные оси упомянутых первого и второго инструментов первого типа расположены по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости тележки, при этом вертикальные оси упомянутых инструментов образуют между собой по существу продольный центральный коридор на тележке.

Как правило, первый и второй инструменты одного и того же первого типа расположены на тележке неподвижно. Предпочтительно каждый инструмент из набора инструментов тележки расположен на тележке неподвижно.

Таким образом, учитывая это по существу центральное и симметричное расположение сдвоенных инструментов на тележке, поперечное расстояние между первым инструментом и первым продольным краем тележки, смежным с первым инструментом, по существу идентично расстоянию между вторым инструментом и вторым продольным краем тележки, противоположным первому продольному краю. Это расположение позволяет избегать слишком большого поперечного смещения между инструментами и крайней ячейкой здания в поперечном направлении, которое могло бы помешать доступу этого инструмента к этой ячейке, если только не увеличить поперечный размер между рассматриваемой ячейкой и стеной здания установки.

Таким образом, не меняя размеры здания установки, изобретение позволяет гарантировать доступ каждого из этих двух инструментов одного типа к каждой из ячеек, что обеспечивает искомые избыточность инструментов и выигрыш в производительности.

На практике центральный коридор имеет форму параллелепипеда с боковыми вертикальными и продольными сторонами, параллельными центральной продольной плоскости тележки, проходящей через вертикальные оси упомянутых инструментов. Ось инструмента следует понимать как ось рабочей части инструмента, то есть части инструмента, предназначенной для проникновения в ячейку.

Тележка имеет по существу продольную центральную зону, которая включает в себя центральный коридор и расположена по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости тележки, при этом поперечный размер центральной зоны равен N-кратному поперечному размеру центрального коридора, при этом N составляет от 1,4 до 2, предпочтительно от 1,4 до 1,7, например, примерно 1,5. На практике эта центральная зона имеет форму параллелепипеда с боковыми вертикальными и продольными сторонами, параллельными центральной продольной плоскости тележки и находящимися с двух сторон от боковых сторон центрального коридора.

Предпочтительно тележка может содержать несколько дополнительных инструментов других типов, выполненных, каждый, с возможностью введения в ячейку для выполнения других функций и имеющих, каждый, по существу вертикальную ось, при этом каждый из этих дополнительных инструментов других типов расположен на тележке таким образом, чтобы его вертикальная ось находилась в центральной зоне и предпочтительно в центральном коридоре.

Это относится также к расположению, при котором ось инструментов находится в плоскости боковой стороны центральной зоны или центрального коридора. Предпочтительно инструменты, установленные на тележке и предназначенные для проникновения в ячейку, расположены полностью в центральной зоне или в центральном коридоре.

Это центрованное расположение инструментов, например, набора инструментов тележки, предназначенных для введения в ячейку, позволяет реализовать на тележке рациональную и компактную компоновку. Это позволяет также уменьшить длину компонентов, соединяющих различные инструменты и их приспособления, что способствует оптимизации компоновки и улучшению доступа к инструментам. Оператор получает также возможность лучшего обзора.

Согласно возможному варианту выполнения, дополнительные инструменты включают в себя по меньшей мере один первый и один второй инструменты одного и того же второго типа, отличного от первого типа, выполненные, каждый, с возможностью введения в ячейку для выполнения одной и той же второй функции, отличной от первой функции, при этом вертикальные оси упомянутых первого и второго инструментов второго типа отстоят друг от друга в поперечном направлении на расстояние, равное расстоянию между осями ячеек, при этом упомянутые первый и второй инструменты второго типа расположены по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости тележки.

Иначе говоря, вертикальные оси инструментов второго типа и вертикальные оси инструментов первого типа находятся попарно на одной линии в продольном направлении, и вертикальные оси инструментов второго типа находятся в плоскости боковой стороны центрального коридора.

В частности, инструменты, установленные на тележке и предназначенные для введения в ячейку, могут принадлежать к группе, включающей в себя: щипцы для захвата анодов, канал заполнения ячеек угольной пылью, рукав отсасывания угольной пыли, содержащейся в ячейке.

Согласно возможному варианту выполнения, тележка содержит по меньшей мере двое захватных щипцов и/или по меньшей мере два канала заполнения.

Например, тележка содержит единственный рукав отсасывания содержащейся в ячейке угольной пыли, при этом упомянутый отсасывающий рукав имеет по существу вертикальную ось, которая находится по существу в той же продольной вертикальной плоскости, что и вертикальная ось одного из инструментов первого типа. Иначе говоря, вертикальная ось рукава отсасывания угольной пыли находится в плоскости боковой стороны центрального коридора.

Тележка может дополнительно содержать подъемное устройство, содержащее крюк, при этом упомянутый крюк расположен в центральной зоне и предпочтительно в центральном коридоре.

Тележка может также содержать бункер для хранения угольной пыли, имеющий по существу вертикальную ось, причем эта ось находится в центральной зоне и предпочтительно в центральном коридоре. Учитывая свою очень большую емкость, бункер может не полностью находиться в центральной зоне или в центральном коридоре. Однако, согласно изобретению, предпочтительно в центральной зоне или в центральном коридоре находится наибольшая часть бункера.

Согласно возможному варианту выполнения, тележка дополнительно содержит пост управления, расположенный на тележке и по существу центрованный относительно центральной продольной плоскости тележки, при этом предпочтительно пост управления расположен по существу в центральной зоне. Это тоже способствует компактности и рациональности компоновки тележки и одновременно улучшает обзор для оператора. В частности, это обеспечивает для оператора обзор дна ячейки во время применения инструмента в этой ячейке.

Например, пост управления может быть расположен в продольном направлении между каналом(ами) заполнения ячеек угольной пылью и щипцами захвата анодов.

Предпочтительно пост управления может содержать кресло, которое может поворачиваться вокруг по существу вертикальной оси, и кресло можно ориентировать таким образом, чтобы оно было обращено к поперечной вертикальной плоскости в направлении одного из инструментов по меньшей мере во время выполнения операции, соответствующей функции упомянутого инструмента.

В частности, занимающий кресло оператор может смотреть в направлении канала или каналов заполнения ячеек угольной пылью во время операции заполнения ячеек в отличие от известного решения, в котором во время этой операции кресло расположено таким образом, что обращено к продольной вертикальной плоскости в направлении этого канала, что заставляет оператора поднимать канал и сдвигаться вперед, чтобы увидеть дно ячейки.

Согласно возможному варианту выполнения, тележка содержит также устройства, предназначенные для обеспечения работы упомянутых инструментов, но не для введения в ячейку, причем эти устройства расположены на тележке за пределами центрального коридора и предпочтительно за пределами центральной зоны. Действительно, поскольку эти устройства не предназначены для работы непосредственно в ячейках, согласно изобретению, они расположены за пределами центральной зоны или центрального коридора, чтобы не загромождать эту часть тележки.

Предпочтительно упомянутые устройства могут быть расположены на тележке с одной стороны от центрального коридора или от центральной зоны. Благодаря этому расположению, с другой стороны центрального коридора или центральной зоны можно оставить проход для доступа, содержащий как можно меньше элементов, что облегчает, в частности, операции обслуживания.

Упомянутые устройства принадлежат, например, к группе, в которую входят: насос, охлаждающее устройство, отсасывающий бункер, фильтр.

Зона, в которой расположены эти устройства, может также содержать магистрали, соединяющие между собой эти устройства. Это расположение позволяет решить проблему, связанную с размещением этой габаритной системы отсасывания.

Можно предусмотреть, чтобы некоторые устройства, например, электрический пост, не находились за пределами центрального коридора или центральной зоны по причине требований размещения на тележке и работы. В этом случае предпочтительно рассматриваемое устройство располагают на продольном конце тележки, чтобы ограничить его перекрывание центрального коридора или центральной зоны.

Таким образом, благодаря изобретению, можно получить тележку, поперечный размер которой меньше по сравнению с известными решениями. Этот поперечный размер может быть меньше 8500 мм, предпочтительно меньше 8400 мм и еще предпочтительнее - меньше 8300 мм. Кроме того, за счет оптимизации компоновки и несмотря на уменьшение бокового размера, продольный размер тележки может оставаться неизменным. Например, он может быть равен приблизительно 13 600 мм.

Вторым объектом изобретения является машина для эксплуатации печи в установке обжига анодов для электролиза алюминия, при этом печь содержит множество камер, проходящих в поперечном направлении и расположенных рядом друг с другом в продольном направлении, при этом каждая камера содержит множество ячеек, проходящих, каждая, по существу в продольном направлении и расположенных рядом друг с другом в поперечном направлении. Машина содержит:

- мостовой кран, который содержит две балки, проходящие в поперечном направлении, и который выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении над ячейками;

- описанную выше тележку, при этом тележка установлена с возможностью перемещения в поперечном направлении на двух балках мостового крана.

Согласно возможному варианту выполнения, продольное расстояние между двумя балками мостового крана определено как:

D=E+F+G+H+I+J+K+L+M,

где в продольном направлении:

F - половина размера установленных на тележке щипцов для захвата анодов;

H - размер поста управления, установленного на тележке;

J - размер канала заполнения ячеек угольной пылью, установленного на тележке;

L - размер установленного на тележке рукава отсасывания угольной пыли, содержащейся в ячейке;

E, G, I, K, M - функциональные зазоры соответственно между балкой и смежными захватными щипцами, между захватными щипцами и постом управления, между постом управления и каналом заполнения, между каналом заполнения и отсасывающим рукавом, между отсасывающим рукавом и смежной балкой.

Третьим объектом изобретения является установка обжига анодов для электролиза алюминия, содержащая:

- здание, в котором находится печь обжига анодов, при этом печь содержит множество камер, проходящих в поперечном направлении и расположенных рядом друг с другом в продольном направлении, при этом каждая камера содержит множество ячеек, проходящих, каждая, по существу в продольном направлении и расположенных рядом друг с другом в поперечном направлении;

- описанную выше машину, при этом мостовой кран установлен с возможностью перемещения в продольном направлении на продольных направляющих, установленных вблизи двух поперечных концевых стен здания.

Согласно возможному варианту выполнения, поперечный размер тележки определен как: Ly=2A-B+2C, где в поперечном направлении:

А - расстояние сближения с ячейкой, то есть расстояние между продольной направляющей и центральной продольной плоскостью концевой ячейки, смежной с упомянутой направляющей;

В - расстояние между вертикальными осями упомянутых первого и второго инструментов первого типа, по существу равное расстоянию (d) между осями ячеек;

С - допустимое превышение габарита, то есть расстояние между продольной направляющей и соответствующей поперечной концевой стенкой здания.

Далее приводится описание возможного варианта осуществления изобретения, представленного в качестве не ограничительного примерасо ссылками на чертежи, на которыхЖ

Фиг. 1 изображает вид в изометрии заявленной установки обжига анодов для электролиза алюминия, при этом установка содержит печь, содержащую множество ячеек.

Фиг. 2 - вид, аналогичный фиг. 1, с дополнительным показом заявленной машины для эксплуатации печи, при этом машина содержит мостовой кран и тележку.

Фиг. 3 - вид в изометрии тележки, а также инструментов и устройств, которые она может содержать.

Фиг. 4 - схематичный вид сверху тележки.

Фиг. 5 - вид в изометрии тележки.

Фиг. 6 - вид сбоку тележки.

Фиг. 7 - вид в продольном направлении мостового крана с тележкой в одном из ее двух крайних боковых положений.

Фиг. 8 и 9 - частичный вид установки с тележкой в одном из ее крайних боковых положений.

Фиг. 10-12 иллюстрируют машину, а также поле обзора оператора соответственно во время захвата пакета анодов, во время заполнения ячейки угольной пылью и во время отсасывания угольной пыли.

На фиг. 1 показана установка 1 обжига анодов для электролиза алюминия. Установка 1 содержит здание 2, в котором находится печь 3 обжига анодов.

Печь 3, называемая печью с вращающимся пламенем, содержит несколько камер 4, проходящих в поперечном направлении Y и расположенных рядом друг с другом в продольном направлении Х. Две смежные камеры 4 в направлении Х разделены поперечной стенкой 5. Кроме того, камеры 4 ограничены на своих поперечных концах продольными стенками 6.

Ось Z определяют как восходящую вертикаль, при этом оси Х, Y, Z образуют прямую ортогональную систему координат.

Каждая камера 4 содержит ряд нагревательных перегородок 7, ориентированных в продольном направлении, внутри которых циркулируют воздух и газообразные продукты сгорания, поступающие от горелок (не показаны). Горелки установлены над печью 3 на подвижной системе, которую перемещают постепенно относительно камер 4 во время цикла обжига.

Две нагревательные перегородки 7 образуют между собой ячейку 8. Таким образом, каждая камера 4 содержит множество ячеек 8, каждая из которых проходит по существу в продольном направлении Х и которые расположены рядом друг с другом в поперечном направлении Y. Расстояние d между осями 8, определяемое как поперечное расстояние между центральными продольными плоскостями двух смежных ячеек, как показано на фиг. 8, по существу является постоянным. Таким образом, ячейки 9 расположены по существу равномерно в поперечном направлении. Например, d может составлять около 1,5 м.

Как показано на фиг. 1, установка 1 содержит также конвейер 9 для анодов, который в данном случае расположен по центру здания 2 и проходит по существу в продольном направлении между двумя рядами камер 4. Этот конвейер 9 перемещает необработанные аноды 10 из углеродсодержащего материала, предназначенные для обжига в печи 3.

Кроме того, установка 1 содержит машину 15 для эксплуатации печи 3, показанную на фиг. 2.

Машина 15 содержит мостовой кран 16, содержащий две балки 17, проходящие в поперечном направлении и отстоящие друг от друга вдоль оси Х на продольное расстояние D. Мостовой кран 16 выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении Х над ячейками 8. Для этого балки 17 мостового крана 16 установлены с возможностью перемещения в продольном направлении на продольных направляющих 11, 12, каждая из которых находится вблизи одной из двух поперечных концевых стен 13, 14 здания 2.

Машина 15 содержит также подвижную тележку 20, установленную с возможностью перемещения в поперечном направлении на двух балках 17 мостового крана 16. Таким образом, тележка выполнена с возможностью перемещения в поперечном направлении Y на ячейками 8.

Как показано на фиг. 3, тележка 20 содержит каркас 21, содержащий по существу горизонтальную платформу 22, на которой может перемещаться оператор и которая в данном случае является прямоугольной. Каркас 21 образует опору для систем, обеспечивающих работу печи 3, а именно:

- инструментов, предназначенных для введения в ячейки 8;

- устройств, которые не предназначены для введения в ячейки 8, но служат для обеспечения работы машины 15;

- поста 40 управления, откуда оператор может управлять различными инструментами и устройствами, причем этот пост находится под платформой 22;

- а также различных трубопроводов, мостиков, лесенок и т.д.

Инструменты, установленные на тележке 20 и предназначенные для введения в ячейку 8, включают в себя:

- щипцы 23 для захвата анодов 10. Щипцы 23 имеют по существу вертикальную ось 24. В своей нижней части они содержат две лапки 25, каждая из которых находится по существу в плоскости (Y,Z) и которые могут сжимать между собой пакет 26 анодов 10, содержащий несколько анодов 10, смежных в продольном направлении Х (см. фиг. 2). Например, пакет 26 может содержать от пяти до девяти анодов 10. Таким образом, щипцы 23 позволяют помещать необожженные аноды 10 в ячейку 8 и извлекать обожженные аноды 10 из ячейки 8. Щипцы 23 могут быть одинарными щипцами 23а. Речь может также идти о сдвоенных щипцах 23b, которые содержат двое одинарных щипцов, смещенных в поперечном направлении Y на расстояние В, по существу равное расстоянию d между осями ячеек 8, поэтому сдвоенные щипцы 23b могут одновременно обслуживать две смежные ячейки 8. Щипцы 23 могут быть также одинарными щипцами 23а или сдвоенными щипцами 23b, оснащенными вспомогательным инструментом 27;

- канал 30 заполнения угольной пылью ячеек 8. Канал 30 заполнения имеет по существу вертикальную ось 31. Речь может идти об одинарном канале 30а заполнения или о сдвоенном канале 30b заполнения, который содержит два смежных одинарных канала заполнения, смещенных в поперечном направлении Y на расстояние В, по существу равное расстоянию d между осями ячеек 8, поэтому сдвоенной канал 30b заполнения может одновременно обслуживать две смежные ячейки 8;

- рукав 33 отсасывания угольной пыли, содержащейся в ячейке 8. Отсасывающий рукав 33 имеет по существу вертикальную ось 34.

Среди устройств, не предназначенных для введения в ячейки 8, можно указать отсасывающий насос 35, охлаждающее устройство 36, отсасывающий бункер 37 и фильтр 38, например, циклонного типа.

Кроме того, тележка 20 содержит подъемное устройство 41, содержащее крюк 42, например, таль большой грузоподъемности, предназначенную, в частности, для перемещения нагревательных перегородок 7, а также бункер 43 хранения угольной пыли, имеющий по существу вертикальную ось 44. Тележка 20 содержит также электрический пост 45 или электрический шкаф.

Тележка 20 имеет центральную продольную плоскость Р, которая проходит параллельно осям Х и Z, как показано, в частности, на фиг. 3-5. Тележка 20 имеет продольный размер Lx и поперечный размер Ly, которые, если платформа 22 является прямоугольной, могут соответствовать длине и ширине платформы 22.

Согласно изобретению, чтобы оптимизировать компоновку тележки 20, некоторые из инструментов, предназначенных для введения в ячейки 8, и предпочтительно все инструменты, предназначенные для введения в ячейки 8, предложено центровать относительно центральной продольной плоскости Р. Кроме того, инструменты или устройства, не предназначенные для введения в ячейки 8, можно не центровать и можно расположить в другом месте тележки 20, чтобы не загромождать пространство вблизи центральной продольной плоскости Р.

В частности, на тележке 20 предусмотрен центральный коридор 50, который имеет форму параллелепипеда с вертикальными и продольными боковыми сторонами 46, 47, параллельными центральной продольной плоскости Р, и который имеет поперечный размер, по существу равный расстоянию d между осями ячеек 8.

Кроме того, на тележке 20 предусмотрена по существу продольная центральная зона 51, которая включает в себя центральный коридор 50 и расположена по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости Р тележки 20. Поперечный размер центральной зоны равен N-кратному поперечному размеру центрального коридора 50, при этом N составляет от 1,4 до 2, предпочтительно от 1,4 до 1,7, например, приблизительно 1,5. Таким образом, центральная зона 51 имеет форму параллелепипеда с продольными и вертикальными боковыми сторонами 48, 49, параллельными центральной продольной плоскости Р и расположенными по обе стороны от боковых сторон 46, 47 центрального коридора 50.

Согласно изобретению, некоторые из инструментов и предпочтительно все инструменты, предназначенные для введения в ячейки 8, имеют вертикальную ось, находящуюся в центральной зоне 51 и предпочтительно в центральном коридоре 50. Согласно наиболее предпочтительному варианту выполнения, некоторые из инструментов и предпочтительно все инструменты, предназначенные для введения в ячейки 8, находятся в центральной зоне 51.

В показанном варианте выполнения тележка 20 содержит первые и вторые щипцы 23, то есть сдвоенные щипцы, а также первый и второй каналы 30 заполнения угольной пылью, то есть сдвоенной канал заполнения.

Вертикальные оси 24 щипцов 23 расположены по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости Р тележки 20. Иначе говоря, поскольку вертикальные оси 24 отстоят друг от друга в поперечном направлении Y на расстояние В, по существу равное расстоянию d между осями ячеек 8, и поскольку центральный коридор 50 имеет ширину d, вертикальные оси 24 щипцов 23 находятся, каждая, в боковой стороне 46, 47 центрального коридора 50.

Аналогично, вертикальные оси 31 каналов 30 заполнения угольной пылью расположены по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости Р тележки 20. Иначе говоря, поскольку вертикальные оси 31 отстоят друг от друга в поперечном направлении Y на расстояние В, по существу равное расстоянию d между осями ячеек 8, и поскольку центральный коридор 50 имеет ширину d, вертикальные оси 31 каналов 30 заполнения угольной пылью находятся, каждая, в боковой стороне 46, 47 центрального коридора 50.

Оси 24, 31 щипцов 23 и каналов 30 заполнения угольной пылью соответственно находятся попарно в одной плоскости (X,Z).

В представленном варианте выполнения тележка 20 содержит единственный рукав 33 отсасывания угольной пыли, содержащейся в ячейке 8. Предпочтительно вертикальная ось 34 отсасывающего рукава 33 находится в центральной зоне 51 и предпочтительно в центральном коридоре 50. Предпочтительно отсасывающий рукав 33 находится полностью в центральной зоне 51. Как показано на фиг. 4, вертикальная ось 34 отсасывающего рукава 33 находится во существу в той же плоскости (X,Z), что и вертикальная ось 24 щипцов или вертикальная ось 31 канала 30 заполнения.

Кроме того, крюк 42 подъемного устройства 41 может быть тоже расположен в центральной зоне 51 и предпочтительно в центральном коридоре 50. В представленном варианте выполнения подъемное устройство 41 расположено на продольном конце тележки 20. Кроме того, можно предусмотреть электрический пост 45 или электрический шкаф на другом продольном конце тележки 20, в случае необходимости, по существу центрованный в поперечном направлении.

Бункер 43 хранения угольной пыли тоже предпочтительно находится в центрованном положении. В частности, вертикальная ось 44 бункера 43 может находиться в центральной зоне 51 и предпочтительно в центральном коридоре 50, например, в боковой стороне 46, 47 центрального коридора 50.

Предпочтительно можно предусмотреть центрованное положение поста 40 управления относительно центральной продольной плоскости Р тележки 20. Предпочтительно пост 40 управления расположен по существу в центральной зоне 51. Он содержит кресло 52 для оператора, которое может поворачиваться вокруг по существу вертикальной оси. Таким образом, кресло 52 можно ориентировать таким образом, чтобы оно было обращено к поперечной вертикальной плоскости в направлении щипцов 23 по меньшей мере во время операций захвата необожженных или обожженных анодов 10.

Чтобы оптимизировать компоновку тележки 20 и максимально освободить центральную зону 51 и центральный коридор 50, устройства, установленные на тележке 20 и не предназначенные для введения в ячейку 8, предпочтительно расположены на тележке 20 за пределами центрального коридора 50 и предпочтительно за пределами центральной зоны 51. Предпочтительно эти устройства можно расположить на тележке 20 с одной и той же стороны от центрального коридора 50 или центральной зоны 51. Так, в представленном варианте выполнения отсасывающий насос 35, охлаждающее устройство 36, отсасывающий бункер 37 и фильтр 38 расположены на тележке 20 с одной стороны от центрального коридора 50.

В центральной зоне 51 или центральном коридоре 50 и в продольном направлении Х различные инструменты или устройства тележки 20 могут быть расположены в следующем порядке: щипцы 23, пост 40 управления, каналы 30 заполнения угольной пылью и рукав 33 отсасывания угольной пыли. Поскольку пост 40 управления находится между щипцами 23 и каналами 30 заполнения, он обеспечивает оператору отличный обзор за операциями, производимыми в ячейках 8 во время захвата анодов 10 и во время заполнения ячеек 8 угольной пылью, которые являются сложными операциями и должны осуществляться с высокой точностью.

Можно предусмотреть другое расположение, в частности, каналы 30 заполнения угольной пылью можно расположить в продольном направлении Х между щипцами 23 и бункером 43.

За счет улучшенной компоновки тележки 20 изобретение позволяет уменьшить по меньшей мере один из размеров тележки 20.

В представленном варианте выполнения, как схематично показано на фиг. 4 и 7, поперечный размер тележки определен как:

Ly=2A-B+2C, где в поперечном направлении Y:

А - расстояние сближения с ячейкой, то есть расстояние между продольной направляющей 11, 12 и центральной продольной плоскостью концевой ячейки, смежной с упомянутой направляющей (см. также фиг. 8);

В - расстояние между вертикальными осями сдвоенных инструментов одного типа, то есть в данном случае между осями 24 щипцов 23 или между осями 31 каналов 30 заполнения, при этом В по существу равно расстоянию (d) между осями ячеек 8;

С - допустимое превышение габарита, то есть расстояние между продольной направляющей 11 и соответствующей поперечной концевой стеной 13, 14 здания 2.

На практике можно получить:

Ly=2×4300-1325+2×500=8275 мм,

тогда как известные тележки имеют поперечный размер порядка 8550мм.

Кроме того, при оптимизации компоновки продольный размер Lx тележки 20 может оставаться неизменным и, например, составлять около 13 600 мм.

В продольном направлении Х стараются также уменьшить расстояние D между двумя балками 17 мостового крана 16 для уменьшения габарита, а также массы установки 1. Как показано на фиг. 4 и 6, продольное расстояние D между двумя балками 17 мостового крана 16 определено как:

D=E+F+G+H+I+J+K+L+M,

где в продольном направлении:

F - половина размера щипцов 23 для захвата анодов 10;

H - размер поста управления 40;

J - размер канала 30 заполнения ячеек угольной пылью;

L - размер рукава 33 отсасывания угольной пыли, содержащейся в ячейке 8;

E, G, I, K, M - функциональные зазоры соответственно между балкой 17 и смежными захватными щипцами 23, между захватными щипцами 23 и постом 40 управления, между постом 40 управления и каналом 30 заполнения, между каналом 30 заполнения и отсасывающим рукавом 33, между отсасывающим рукавом 33 и смежной балкой 17.

На практике можно получить:

D=600+2500+500+1800+500+250+1000+250+600=8000 мм.

Как показано на фиг. 8 и 9, первым преимуществом компоновки заявленной тележки 20 является оптимизация работы печи 3 без отрицательных последствий на размеры установки 1.

В частности, на фиг. 8 и 9 тележка 20 показана в крайнем положении возле поперечной концевой стены 13 здания 2.

При неизменных размерах здания 2, но после оптимизации компоновки тележки 20 в соответствии с изобретением и, в частности, при центрованном расположении инструментов, каждый из сдвоенных инструментов может иметь доступ ко всем ячейкам 8 печи 3, как показано на фиг. 8.

В варианте и/или дополнительно, учитывая уменьшение бокового габарита тележки 20, можно уменьшить размеры здания 2. На фиг. 9 показана тележка 20 в крайнем положении рядом с концевой стеной 13 здания 2 в соответствии с изобретением. На этой же фигуре схематично и пунктиром показаны: известная тележка 20’, имеющая больший поперечный размер, чем заявленная тележка 20, и концевая стена 13’ известного здания 2’, в котором находится эта тележка 20’. Например, как показано на фиг. 9, поперечный размер здания 2 можно уменьшить на значение Dy порядка 700 мм.

Вторым преимуществом изобретения при рационализации расположения различных инструментов и устройств на тележке 20 является обеспечение лучшего обзора для оператора, находящегося на посту 40 управления, во время выполняемых им различных операций.

Так, на фиг. 10-12 показано возможное поле 60 обзора для оператора в направлении ячейки 8, над которой он работает, во время следующих операций:

- захват пакета 26 анодов 10 щипцами 23 или одними из щипцов 23, при этом аноды 10 являются необожженными или обожженными (фиг. 10);

- заполнение ячейки 8 угольной пылью при помощи канала или каналов 30 заполнения (фиг. 11);

- отсасывание пыли из ячейки 8 после обжига анодов 10 при помощи отсасывающего рукава 33 (фиг. 12).

На фиг. 11 и 12 ясно видно, что, благодаря изобретению, оператор имеет обзор до самого дна соответствующей ячейки 8, не покидая своего кресла и, в частности, не поднимаясь.

Таким образом, изобретение представляет собой определяющее усовершенствование известного технического решения за счет тележки, на которой находятся некоторые сдвоенные инструменты из соображений избыточности и повышения темпов производства, которая обеспечивает доступ для каждого из инструментов ко всем ячейкам печи без ухудшения обзора для оператора в направлении ячеек и без увеличения габарита тележки. За счет оптимизированного расположения различных инструментов и устройств на тележке изобретение позволяет также значительно улучшить компоновку тележки без необходимости применения различных дополнительных магистралей, соединяющих между собой эти инструменты и устройства, что могло бы привести к усложнению и утяжелению конструкции тележки и потребовало бы больше технического обслуживания.

Само собой разумеется, что изобретение не ограничивается вариантом выполнения, описанным выше в качестве примера, и охватывает все технические эквиваленты и версии описанных средств, а также их комбинации.

Изобретение относится к тележке для функционирования печи в установке для обжига анодов для электролиза алюминия, при этом печь содержит продольные ячейки, расположенные рядом друг с другом в поперечном направлении (Y) и имеющие постоянное расстояние (d) между своими осями. Тележка выполнена с возможностью перемещения в поперечном направлении над ячейками, имеет центральную продольную плоскость (P). Тележка содержит по меньшей мере один первый и один второй инструменты одного и того же первого типа, выполненные, каждый, с возможностью введения в ячейку для выполнения одной и той же первой функции и имеющие, каждый, по существу вертикальную ось, при этом упомянутые оси отстоят друг от друга в поперечном направлении на расстояние (В), равное расстоянию (d) между осями ячеек. Упомянутые оси расположены по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости (Р) тележки и образуют между собой по существу продольный центральный коридор на тележке. Раскрыты также машина для функционирования печи в установке для обжига анодов для электролиза алюминия и установка обжига анодов для электролиза алюминия. Обеспечивается снижение габаритов тележки, облегчение доступа к инструментам, размещенным на тележке, и обеспечение обзора печи. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Тележка для обслуживания печи (3) в установке (1) обжига анодов (10) для электролиза алюминия, при этом печь (3) содержит множество ячеек (8), каждая из которых проходит по существу в продольном направлении (Х) и которые расположены рядом друг с другом в поперечном направлении (Y), при этом расстояние (d) между осями ячеек (8), определяемое как поперечное расстояние между центральными продольными плоскостями двух смежных ячеек (8), является по существу постоянным, при этом тележка (20) выполнена с возможностью перемещения в поперечном направлении (Y) над ячейками (8) и имеет центральную продольную плоскость (P), при этом тележка (20) содержит по меньшей мере один первый и один второй инструменты (23, 30) одного и того же первого типа, выполненные, каждый, с возможностью введения в ячейку (8) для выполнения одной и той же первой функции и имеющие, каждый, по существу вертикальную ось (24, 31), при этом вертикальные оси (24, 31) упомянутых первого и второго инструментов (23, 30) первого типа отстоят друг от друга в поперечном направлении (Y) на расстояние (В), равное расстоянию (d) между осями ячеек, отличающаяся тем, что вертикальные оси (24, 31) упомянутых первого и второго инструментов (23, 30) первого типа расположены по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости (Р) тележки (20), при этом вертикальные оси (24, 31) упомянутых инструментов (23, 30) образуют между собой по существу продольный центральный коридор (50) на тележке (20), причем тележка имеет по существу продольную центральную зону (51), которая включает в себя центральный коридор (50) и расположена по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости (Р) тележки (20), при этом поперечный размер центральной зоны равен N-кратному поперечному размеру центрального коридора (50), при этом N составляет от 1,4 до 2, предпочтительно от 1,4 до 1,7, например примерно 1,5, при этом

тележка содержит несколько дополнительных инструментов (23, 30, 33) других типов, каждый из которых выполнен с возможностью введения в ячейку для выполнения других функций и имеет, по существу, вертикальную ось (24, 31, 34), при этом каждый из этих дополнительных инструментов других типов расположен на тележке (20) таким образом, чтобы его вертикальная ось находилась в центральной зоне (51) и предпочтительно в центральном коридоре (50).

2. Тележка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительные инструменты включают в себя по меньшей мере один первый и один второй инструменты (23, 30) одного и того же второго типа, отличного от первого типа, каждый из которых выполнен с возможностью введения в ячейку (8) для выполнения одной и той же второй функции, отличной от первой функции, при этом вертикальные оси (24, 31) упомянутых первого и второго инструментов (23, 30) второго типа отстоят друг от друга в поперечном направлении (Y) на расстояние (В), равное расстоянию (d) между осями ячеек (8), при этом упомянутые первый и второй инструменты (23, 30) второго типа расположены по существу симметрично относительно центральной продольной плоскости (Р) тележки (20).

3. Тележка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что инструменты, установленные на тележке (20) и предназначенные для введения в ячейку (8), принадлежат к группе, включающей щипцы (23) для захвата анодов (10), канал (30) заполнения ячеек (8) угольной пылью, отсасывающий рукав (33) для отсасывания угольной пыли, содержащейся в ячейке (8).

4. Тележка по п. 3, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере два захватных щипца (23) и/или по меньшей мере два канала (30) заполнения.

5. Тележка по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что содержит единственный отсасывающий рукав (33) для отсасывания содержащейся в ячейке (8) угольной пыли, при этом упомянутый отсасывающий рукав (33) имеет по существу вертикальную ось (34), которая находится по существу в той же продольной вертикальной плоскости, что и вертикальная ось (24, 31) одного из инструментов (23, 30) первого типа.

6. Тележка по одному из пп. 1-5, отличающаяся тем, что она снабжена подъемным устройством (41), содержащим крюк (42), при этом упомянутый крюк (42) расположен в центральной зоне (51) и предпочтительно в центральном коридоре (50).

7. Тележка по одному из пп. 1-6, отличающаяся тем, что она снабжена бункером (43) для хранения угольной пыли, имеющим по существу вертикальную ось (44), причем эта ось (44) находится в центральной зоне (51) и предпочтительно в центральном коридоре (50).

8. Тележка по одному из пп. 1-7, отличающаяся тем, что она снабжена постом (40) управления, расположенным на тележке (20) и по существу центрованным относительно центральной продольной плоскости (Р) тележки (20), при этом пост (40) управления предпочтительно расположен по существу в центральной зоне (51).

9. Тележка по п. 8, отличающаяся тем, что пост (40) управления расположен в продольном направлении (Х) между каналом(ами) (30) заполнения ячеек (8) угольной пылью и щипцами (23) захвата анодов (10).

10. Тележка по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что пост (40) управления содержит кресло (52), которое может поворачиваться вокруг по существу вертикальной оси, при этом кресло (52) можно ориентировать таким образом, чтобы оно было обращено к поперечной вертикальной плоскости в направлении по меньшей мере одного из инструментов (23) во время выполнения операции, соответствующей функции упомянутого инструмента (23).

11. Тележка по одному из пп. 1-10, отличающаяся тем, что она содержит устройства (35-38), предназначенные для обеспечения работы упомянутых инструментов (23, 30), но не для введения в ячейку (8), причем эти устройства (35-38) расположены на тележке (20) за пределами центрального коридора (50) и предпочтительно за пределами центральной зоны (51).

12. Тележка по п. 11, отличающаяся тем, что упомянутые устройства (35-38) расположены на тележке (20) с одной стороны от центрального коридора (50) или от центральной зоны (51).

13. Тележка по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что упомянутые устройства принадлежат к группе, включающей насос (35), охлаждающее устройство (36), отсасывающий бункер (37) и фильтр (38).

14. Машина для обслуживания печи (3) в установке (1) обжига анодов (10) для электролиза алюминия, при этом печь (3) содержит множество камер (4), проходящих в поперечном направлении (Y) и расположенных рядом друг с другом в продольном направлении (Х), при этом каждая камера (4) содержит множество ячеек (8), проходящих, каждая, по существу в продольном направлении (Х) и расположенных рядом друг с другом в поперечном направлении (Y), при этом машина (15) содержит:

- мостовой кран (16), который содержит две балки (17), проходящие в поперечном направлении, и который выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении над ячейками (8),

- тележку (20) по одному из пп. 1-13, при этом тележка (20) установлена с возможностью перемещения в поперечном направлении на двух балках (17) мостового крана (16).

15. Машина по п. 14, отличающаяся тем, что продольное расстояние между двумя балками (17) мостового крана (16) определено как:

D=E+F+G+H+I+J+K+L+M,

где в продольном направлении (Х):

F - половина размера установленных на тележке (20) щипцов (23) для захвата анодов (10),

H - размер поста (40) управления, установленного на тележке (20),

J - размер канала (30) заполнения ячеек (8) угольной пылью, установленного на тележке (20),

L - размер установленного на тележке (8) рукава (33) отсасывания угольной пыли, содержащейся в ячейке (8),

E, G, I, K, M - функциональные зазоры соответственно между балкой (17) и смежными захватными щипцами (23), между захватными щипцами (23) и постом (40) управления, между постом (40) управления и каналом (30) заполнения, между каналом (30) заполнения и отсасывающим рукавом (33), между отсасывающим рукавом (33) и смежной балкой (17).

16. Установка для обжига анодов (10) для электролиза алюминия, содержащая:

- здание (2), в котором находится печь (3) обжига анодов, при этом печь (3) содержит множество камер (4), проходящих в поперечном направлении (Y) и расположенных рядом друг с другом в продольном направлении (Х), при этом каждая камера (4) содержит множество ячеек (8), проходящих, каждая, по существу в продольном направлении (Х) и расположенных рядом друг с другом в поперечном направлении (Y),

- машину (15) по п. 14 или 15, при этом мостовой кран (16) установлен с возможностью перемещения в продольном направлении на продольных направляющих (11, 12), установленных вблизи двух поперечных концевых стен (13, 14) здания (2).

17. Установка по п. 16, отличающаяся тем, что поперечный размер тележки (20) определен как: Ly=2A-B+2C, где в поперечном направлении:

А - расстояние сближения с ячейкой, то есть расстояние между продольной направляющей (11, 12) и центральной продольной плоскостью концевой ячейки (8), смежной с упомянутой направляющей (11,21),

В - расстояние между вертикальными осями (24, 31) упомянутых первого и второго инструментов (23, 30) первого типа, по существу равное расстоянию (d) между осями ячеек (8),

С - допустимое превышение габарита, то есть расстояние между продольной направляющей (11, 12) и соответствующей поперечной концевой стеной (13, 14) здания.