СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ СЫРЬЯ В АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С ОБОЖЖЕННЫМИ АНОДАМИ Российский патент 2019 года по МПК C25C3/14 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия способом электролиза, и может быть применено в системах автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с обожженными анодами при поперечном или продольном их расположении в корпусе.

Известен патент RU 2239006, МПК С25С 3/14, опубл. 27.10.2004 г., Устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер. Устройство содержит бункер, объемный дозатор клапанного типа, соединенный с бункером, и коаксиально размещенный относительно дозатора пробойник электролитной корки со штоком и приводом. Данное устройство эксплуатируется на электролизерах Содерберг с верхним токоподводом.

Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности установки на электролизеры с обожженными анодами, а также сложность в изготовлении, а при выходе из строя дозатора или пробойника потребуется полная замена устройства.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент RU 2444581, МПК С25С 3/14, опубл. 10.03.2012 г., на устройство для подачи сырья алюминиевого электролизера выполнено в виде бункера с течкой, к которой крепится пробойник-дозатор, при этом каждый пробойник-дозатор снабжен индивидуальным приводом.

Устройство для подачи сырья содержит бункер для сырья, течку от бункера к трубе пробойника-дозатора с элементами закрепления его на электролизере, размещенный в трубе пробойник со штоком, привод, труба пробойника-дозатора снабжена внутренней поперечной перегородкой с отверстием, образующей верхнюю и нижнюю камеры с открытыми наружными концами, в полости нижней камеры размещен пробойник, шток которого соединен с приводом, привод и пробойник-дозатор размещены на общей раме и выполнены в виде одного агрегата, закрепляемого на электролизере, пробойник в верхнем исходном положении перекрывает отверстие в перегородке между камерами посредством шайбы-кольца, размещенной на штоке с возможностью перемещения относительно перегородки между камерами на величину, равную (0,15-0,20)Д, где Д - размер диаметра пробойника в мм, наружное отверстие нижней камеры оснащено шайбой-диафрагмой и расположено над наружной поверхностью корки электролита на расстоянии, равном (0-0,20)Д, где Д - размер диаметра пробойника в мм, в полости верхней камеры на штоке размещен регулятор дозы, к наружному отверстию верхней камеры подведено отверстие течки от бункера с сырьем с общим для отверстий пылеуловителем, над которым на штоке пробойника нанесена цифровая шкала для упрощения установки регулятора дозы в необходимое положение.

Недостатком данной конструкции является то, что при такой конструкции устройства для подачи сырья не решается вопрос подачи глинозема и фторсолей в одну и туже зону пробоя корки электролита электролизера, а при выходе из строя дозатора или пробойника потребуется полная замена устройства.

Также недостатком конструкции является то, что конструкция камеры дозирования находится прямо над коркой электролита на расстоянии равном (0,0-0,20)D (где D - диаметр пробойника) в зоне повышенной температуры (приближенной к температуре расплава, равной 950-980°С) из-за чего происходит постепенное обгорание камеры дозирования и ее деформирование, что приводит к быстрому выходу из строя устройства для подачи сырья.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в увеличении срока службы системы автоматической подачи сырья, исключение аварийной ситуации, снижение технологических нарушений процесса электролиза.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы системы для подачи сырья в электролизер за счет установки пробойника отдельно от бункера и наличия индивидуального пневматического устройства управления для дозатора и пробойника.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что система автоматической подачи сырья алюминиевого электролизера с обожженными анодами с элементами крепления на балке-коллекторе электролизера, содержащая бункер с размещенным в нем дозатором сырья и пробойник со штоком, согласно заявляемому изобретению снабжена пневматическим устройством управления, содержащем, по меньшей мере, один пневмошкаф с пневмораспределиетелями, соединенными посредством пневмопроводов с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника, магистральным трубопроводом для подачи сжатого воздуха к пневмораспределителям, при этом пневмошкаф и магистральный трубопровод закреплены на боковой стенке балки-коллектора, а бункер с дозатором сырья и пробойник со штоком смонтированы на верхнем фланцевом листе и размещены вдоль продольной оси балки-коллектора, при этом пробойник и дозатор сырья выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга.

Заявляемое изобретение дополняют и уточняют следующие зависимые признаки.

Под дозатором сырья закреплена воронка с направляющим носком для уменьшения пыления сырья при загрузке.

Бункеры с дозаторами сырья могут быть размещены с двух сторон, симметрично относительно вертикальной оси пробойника с возможностью подачи сырья в одну лунку пробоя.

Пробойник выполнен с возможностью регулировки вдоль вертикальной оси, при этом величина регулировки составляет 1-500 мм. Это позволяет менять уровень расплава в электролизере и регулировать глубину погружения наконечника пробойника в расплав.

Пневмошкафы со стороны подачи в них сжатого воздуха снабжены запорной арматурой, что обеспечивает отключение любого пневмошкафа от магистрального трубопровода и тем самым сохраняет работоспособность системы автоматической подачи сырья при ее обслуживании или проведении ремонтных работ.

Бункеры снабжены патрубком сброса избыточного давления, для обеспечения безперебойного поступления сырья в бункер при его загрузке и исключения пыления.

Система снабжена трубами сброса воздуха для каждого бункера, необходимых для транспортировки и сброса воздуха под нижний фланцевый лист балки-коллектора.

Ход штока дозатора на 1-50 мм меньше хода штока пневмоцилиндра дозатора, так как это обеспечивает плотное закрытие нижнего или верхнего отверстия дозировочной камеры дозатора.

Воронка выполнена из немагнитного жаростойкого металла.

К нижней части штока пробойника может быть присоединен наконечник, выполненный цилиндрической формы, диаметром 20-200 мм из жаростойкого металла.

Бункер снабжен загрузочным патрубком с фланцем, в котором выполнены отверстия для подключения системы централизованной раздачи глинозема (ЦРГ).

Бункер с дозатором сырья монтируется на верхний фланец балки-коллектора, создавая при этом лабиринтное уплотнение на верхнем и нижнем фланцевых листах балки-коллектора, при этом лабиринтное уплотнение на нижнем фланцевом листе дополнительно снабжено гибким материалом.

Магистральный трубопровод выполнен из нержавеющего металла.

Пневмопровода, соединяющие пневмошкаф с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника могут быть выполнены гибкими.

Пневмопровода, соединяющие пневмошкаф с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника могут быть выполнены из металла.

Со стороны подачи сжатого воздуха магистральный трубопровод снабжен фильтром с краном, а с другой стороны смонтирован кран со штуцером с быстроразъемным соединением для подключения грейфера.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг. 1 изображена система автоматической подачи сырья (САПС) алюминиевого электролизера с обожженными анодами с продольной стороны; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 выносной элемент Г на фиг. 4.

Система автоматической подачи сырья содержит следующие конструктивные элементы:

1 Балка-коллектор;

2 Магистральный трубопровод;

3 Фильтр магистральный с краном;

4 Запорная арматура;

5 Кран со штуцером с быстроразъемным соединением;

6 Пневмошкафы;

7 Пневмораспределители;

8 Дозаторы;

9 Пробойники;

10 Рукава подачи сжатого воздуха (металлические трубопроводы);

11 Пневмопровод;

12 Пневмоцилиндры дозаторов;

13 Пневмоцилиндры пробойников;

14 Лабиринтное уплотнение бункера;

15 Элемент гибкой герметизации бункера;

16 Бункер;

17 Загрузочный патрубок;

18 Система централизованной раздачи глинозема;

19 Патрубок сброса избыточного давления;

20 Рукав сброса воздуха;

21 Труба сброса воздуха;

22 Лабиринтное уплотнение дозатора;

23 Наконечник пробойника;

24 Воронка;

25 Винт регулировочный.

Конструкция системы автоматической подачи сырья электролизера с обожженными анодами, смонтированная на балку-коллектор 1, состоит из расположенного на продольной стенке балки-коллектора магистрального трубопровода 2, со стороны входа которого смонтирован фильтр магистральный с краном 3, а со стороны выхода смонтирован кран со штуцером с быстроразъемным соединением 5 для подключения грейфера и другого технологического оборудования, которому для работы необходим сжатый воздух, так же на продольной стенке балки-коллекора 1 установлены пневмошкафы 6 с пневмораспределителями 7 для дозаторов 8 и пробойников 9, пневмошкафы 6, с помощью рукавов подачи сжатого воздуха (металлических трубопроводов) 10, через запорную арматуру 4 подключены к магистральному трубопроводу 2. К пневмошкафам 6 с помощью пневмопроводов 11 подключены пневмоцилиндры 1 дозаторов 12 и пневмоцилиндры пробойников 13. Установленные на нижний фланцевый лист балки-коллектора 1 через лабиринтное уплотнение бункера 14 с элементом гибкой герметизации бункера 15 бункеры 16 снабжены загрузочными патрубками 17 с фланцем, в котором выполнены отверстия для возможности монтажа системы централизованной раздачи глинозема 18, дополнительно бункеры 16 снабжены патрубками сброса избыточного давления 19, которые с помощью рукава сброса воздуха 20 разъемно соединены с трубой сброса воздуха 21 балки-коллектора 1. Дозаторы 8 устанавливаются на дно бункера через лабиринтное уплотнение дозатора 22, а пробойники с помощью фланцевого соединения крепятся на верхнем фланцевом листе балки-коллектора 1, пробойники выполнены с возможностью регулирования по высоте с помощью винта регулировочного 25. На нижней части штока пробойника смонтирован, через болтовое соединение, наконечник пробойника 23, выполненный из жаростойкой стали. Под дозатором 8 установленного в бункер 16 на нижнем фланцевом листе балки-коллектора 1 закреплена воронка 24 которая служит для подачи сырья в лунку пробоя.

Работа системы автоматической подачи сырья заключается в пробивке корки электролита и подачи требуемой дозы сырья в расплав. Исходным положением штоков дозаторов 8 и пробойников 9 является верхнее, при этом нижний клапан дозатора находится в верхнем положении и перекрывает нижнее отверстие дозировочной камеры не давая высыпаться сырью находящегося в бункере 16. В процессе работы системы автоматической подачи сырья в первую очередь происходит срабатывание пневмоцилиндра пробойника 13, при этом наконечник пробойника 23 опускается вниз, разрушая корку электролита, и окунается в расплав на глубину от 10 до 50 мм, после разрушения корки в штоковую полость пневмоцилиндра пробойника 13 подается сжатый воздух и наконечник пробойника 23 поднимается вверх, далее происходит срабатывание пневмоцилиндра дозатора 12, нижний клапан дозатора 8 опускается вниз и открывает нижнее отверстие дозировочной камеры дозатора с сырьем расположенной в нижней части бункера (на фигуре не показана), при этом ход штока дозатора 8 на 1-50 мм меньше хода штока пневмоцилиндра дозатора 12, одновременно с открытием нижнего отверстия дозировочной камеры дозатора происходит закрытие верхнего отверстия дозировочной камеры дозатора верхним клапаном дозатора 8. После открытия нижнего отверстия дозировочной камеры дозатора сырье поступает в воронку 24 и далее по направляющему носку воронки в лунку пробоя. После подачи сырья в лунку пробоя, в штоковую полость пневмоцилиндра дозатора 12 подается сжатый воздух и нижний клапан дозатора поднимается вверх перекрывая нижнее отверстие дозировочной камеры дозатора. Управление пробойниками и дозаторами осуществляется со шкафа автоматической системы управления технологическим процессом (АСУТП). При открытии крана фильтра магистрального 3, служащего для очистки сжатого воздуха и тем самым повышая надежность работы пневмораспределителей, сжатый воздух поступает в магистральный трубопровод 2, расположенный на продольной стенке балки-коллектора 1, далее через рукава подачи сжатого воздуха 10 подсоединенные через запорную арматуру 4 к пневмораспределителям 7 смонтированных в пневмошкафах 6 сжатый воздух через пневмопровода 11 подается в пневмоцилиндры пробойников 13 и пневмоцилиндры дозаторов 12. При закрытии запорной арматуры 4 сжатый воздух в пневмоцилиндры дозаторов 12 и пневмоцилиндры пробойников 13 не подается. Регулировка глубины погружения наконечника пробойника 23 в расплав производится путем вращения винта регулировочного 25. Количество установленных на боковой стенке балки-коллектора 1 пневмошкафов 6 равняется количеству пробойников 9 (точек питания сырьем электролизера) т.е. на каждую точку питания приходится по одному пневмошкафу 6 с пневмораспределителями 7 обеспечивающие подачу сжатого воздуха в пневмоцилиндры дозаторов 12 и пневмоцилиндры пробойников 13. Загрузка сырья в бункера 16 производится через загрузочные патрубки 17, при этом избыточное давление, образующееся в бункере 16 при загрузке сырьем, через патрубок сброса избыточного давления 19 закрепленного на бункере 16, рукав сброса воздуха 20 подсоединенного к трубе сброса воздуха 21 сбрасывается под нижний фланцевый лист балки-коллектора 1. Герметизация бункера 16 на нижнем фланцевом листе балки-коллектора и дозатора 8 на дне бункера 16 осуществляется соответственно с помощью лабиринтного уплотнения бункера 14 с элементом гибкой герметизации бункера 15 и с помощью лабиринтного уплотнения дозатора 22. Для подключения грейфера или другого вспомогательного оборудования работающего на сжатом воздухе на выходе магистрального трубопровода 2 смонтирован кран со штуцером с быстроразъемным соединением 5. Грейфер или другое вспомогательное оборудование, работающее на сжатом воздухе через быстроразъемное соединение 5 подключается к магистральному трубопроводу 2 и при открытии крана штуцера быстроразъемного соединения 5 сжатый воздух поступает в пневмосистему подключенного оборудования и оно готово к работе. При централизованной подаче глинозема, глинозем через систему централизованной раздачи глинозема (ЦРГ) 18 и размещенные в ней загрузочные патрубки 17 подается в бункер 16.

Использование данной системы автоматической подачи сырья обеспечивает повышение надежности и ремонтопригодность системы автоматической подачи из-за установки пробойника отдельно от бункера с дозатором сырья и наличия по одному пневмошкафу на каждую точку питания.

Изобретение относится к системе автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с обожженными анодами при поперечном или продольном их расположении в корпусе. Система содержит элементы крепления на балке-коллекторе электролизера, бункер с размещенным в нем дозатором сырья и пробойник со штоком и снабжена пневматическим устройством управления, содержащим, по меньшей мере, один пневмошкаф с пневмораспределителями, соединенными посредством пневмопроводов с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника, магистральным трубопроводом для подачи сжатого воздуха к пневмораспределителям. Пневмошкаф и магистральный трубопровод закреплены на боковой стенке балки-коллектора, а бункер с дозатором сырья и пробойник со штоком смонтированы на верхнем фланцевом листе и размещены вдоль продольной оси балки-коллектора, при этом пробойник и дозатор сырья выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга. Обеспечивается повышение надежности работы системы подачи сырья в электролизер за счет установки пробойника отдельно от бункера и наличия индивидуального устройства управления для дозатора и пробойника. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система для автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с обожженными анодами, содержащая элементы крепления на балке-коллекторе электролизера, бункер с размещенным в нем дозатором сырья и пробойник со штоком, отличающаяся тем, что она снабжена пневматическим устройством управления, содержащем по меньшей мере один пневмошкаф с пневмораспределителями, соединенными посредством пневмопроводов с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника, магистральным трубопроводом для подачи сжатого воздуха к пневмораспределителям, при этом пневмошкаф и магистральный трубопровод закреплены на боковой стенке балки-коллектора, а бункер с дозатором сырья и пробойник со штоком смонтированы на верхнем фланцевом листе и размещены вдоль продольной оси балки-коллектора, при этом пробойник и дозатор сырья выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что под дозатором сырья закреплена воронка с направляющим носком.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что бункеры с дозаторами сырья размещены с двух сторон, симметрично относительно вертикальной оси пробойника с возможностью подачи сырья в одну лунку пробоя.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пробойник выполнен с возможностью регулировки вдоль вертикальной оси, при этом величина регулировки составляет 1-500 мм.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пневмошкафы со стороны подачи в них сжатого воздуха снабжены запорной арматурой.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что бункеры снабжены патрубком сброса избыточного давления.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена трубами сброса воздуха для каждого бункера.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что ход штока дозатора на 1-50 мм меньше хода штока пневмоцилиндра дозатора.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что воронка выполнена из немагнитного жаростойкого металла.

10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что к нижней части штока пробойника присоединен цилиндрический наконечник диаметром 20-200 мм из жаростойкого металла.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что бункер снабжен загрузочным патрубком с фланцем, в котором выполнены отверстия для подключения системы централизованной раздачи глинозема (ЦРГ).

12. Система по п. 1, отличающаяся тем, что бункер с дозатором сырья смонтирован на верхнем фланцевом листе балки-коллектора с образованием лабиринтного уплотнения на верхнем и нижнем фланцевых листах балки-коллектора, при этом лабиринтное уплотнение на нижнем фланцевом листе дополнительно снабжено гибким материалом.

13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что магистральный трубопровод выполнен из нержавеющего металла.

14. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пневмопровода, соединяющие пневмошкаф с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника, выполнены гибкими.

15. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пневмопровода, соединяющие пневмошкаф с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника, выполнены из металла.

16. Система по п. 1, отличающаяся тем, что со стороны подачи сжатого воздуха магистральный трубопровод снабжен фильтром с краном, а с другой его стороны смонтирован кран со штуцером с быстроразъемным соединением для подключения грейфера.