Электролизер с верхним токоподводом для получения алюминия Советский патент 1975 года по МПК C22D3/02 C22D3/12 

1

Изобретение относится к области электролитического производства алюминия и касается конструктивного выполнения электролизера с верхним ТОКОПОДВОДОМ для получения алюминия.

Известен электролизер с верхним токоподводом для получения алюминия, включающий угольный анод с анодными стержнями, расположенными рядами, токоведущие шины и приспособление для перемещения анода, анодные стержни в котором освобождаются с помощью системы рычагов, связанных с приводом.

Предложенный электролизер отличается тем, что анодные стержни в верхней своей части выполнены фигурного профиля, обеспечиБающего при одном положении контакт стержня с токоведущей шиной, а при повернутом на 90° положении - разрыв контакта, и снабжены упорными элементами и натяжными валиками с крепежными элементами, соединяющими последовательно стержни одного ряда с диагонально расположенными стержнями следующего ряда, образуя непрерывную перекидную цепь, оба конца которой укреплены на токоведущей шине, причем каждый из натяжных валиков соединен с токоведущей щиной и снабжен регулирующими сброс цепи приспо;облениями, размещенными на его концах. Токоведущие шины имеют уменьшающееся в направлении тока сечение, снабжены элементами крепления шин и блоком ввода стержней, а их рабочая поверхность выполнена соответственно профилю стержня в положении его контакта с токоведущей шиной. Анодные стержни в верхней своей части имеют профилькругового сегмента с двумя осями симметри; или овалообразный профиль.

На фиг. 1 представлен электролизер, продольпый разрез; па фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 4; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 3.

Угольный анод 1 имеет четыре параллельных друг другу пары токоведущих шин 2, каждая из которых содержит две шины с убывающим сечением в направлении тока. На шинах 2 вдоль коаксиальной с анодным стержнем вертикальной поверхности кожуха кругового цилиндра выполнены токосъемные рабочие поверхности 3, находящиеся в контакте с проходящими вдоль вертикальной поверхности кругового цилиндра контактными поверхностями 4 анодных стержней 5. К внутренним боковым поверхностям убывающих по сечению в направлении тока токоведущих шин 2 присоединены элементы крепления шин 6, высота которых больше чем высота тпин 2. К нижней и

верхней частям элементов крепления шин приваривается в виде горизонтальной пластины блок ввода стержня 7. В блоке ввода стержня предусмотрены вырезы 8, контуры которых соответствуют в плане дуге окружности с центром на стержне 5. Эти вырезы 8 определяют нрн вставке стержней их горизонтальное положение в аноде н, кроме того, обеспечивают свободную накладку мелоду токосъемной поверхностью и контактной поверхностью 4. Каждый отдельный анодный стержень снабжается одним рассчитанным на упругие деформации упорным элементом 9 из пружинной стали, расположенным параллельно шннам 2 в плоскости касания к поверхности съема тока. Размещенные на обеих сторонах отдельных токонроводящнх узлов анодные стержни 5 в направлении стержневых рядов смещены друг против друга на половину расстояния между стержнями.

По обоим концам элемента 9 имеется по отверстию 10, а в анодных шинах илн в элементах крепления шин 6 выполнены компенсационные отверстия 11. Отверстия 10 н 11 рассверлены в плоскости, перпендикулярной анодной шине. Через эти отверстия введены натяжные валики 12, которые соединяют элементы 9, нрннадлежашие соседним по диагонали анодным стержням и расположенные по обенм сторонам токопроводящего узла таким образом, что попеременно соединяемые натяжные валики 12 или упорные элементы 9 образуют ненрерывную перекидную цепь. Оба конца этой цепи, т. е. оба последннх натяжных валика 12 или внешний конец элемента 9, присоединены к анодной шине 2 или к элементу креплення шины. Валики 12 вставлены с некоторым зазором в отверстие 10 и в отверстие И. По обонм концам натяжных валнков и в месте их выхода из анодной шины нарезана резьба. На обоих концах валиков 12 установлены регулировочные гайки 13 для процесса переброса, а на внутренней части натяжных валиков, снабженных винтовой нарезкой, надеты снабженные гайками 14 крепежные элементы. Гайки 13 служат для установления (регулировки) оптимального зажимного усилия или для регулировки нерекндки упорных элементов 9. При помощи крепежного элемента может уменьшаться или ограничиваться движение валиков 12 в компенсацнонных отверстиях 11 в продольном направлении. Крепежным элементом перекидная цепь может разделяться на несколько независимых друг от друга отрезков цепи. На высоте контактной поверхности 4 анодный стержень выполнен в виде кругового сегмента с двумя осями симметрии нлн овальной формы. В рабочем положении поверхности 4 и токосъемные поверхности 3 соёднняются одна с другой. В этом случае унорные элементы 9 находятся в упруго деформированном состоянии и поэтому прил ;имают контактные поверхности к токосъемным поверхностям. Поворачивая анодный стержень вокруг своей оси на 90°, переводят элемент 9 и тем самым

всю перекидную цепь или соответствующий отрезок цепи в разомкнутое состояние. В этом случае повернутый стержень может выниматься вверх в направлении своей собственной оси. Принадлежащий к снимаемому или поворачиваемому анодному стержню упорный элемент 9 обеспечивает нменно то действне, что оба подсоединенные к нем,у натяжных валика сдвигаются в напраБленин собственной оси в другую сторону от токонроводящего узла. Это облегчает переброс подключенных к соответственным натяжным валикам 12 и нринадлежащих находящимся но другую сторону токоведущего узла стержням упорных элементов 9. Вследствие переброса этих упориых элементов уменьшается их упругая деформация, т. е. усилие натяжения. Это свободное состояние означает, однако, что прерывание (разрыв) электрического контакта будет иметь место только при повернутом вокруг своей оси стержне. Остальные стержни остаются н далее В контакте с токовой щнной. Этот контакт не такой плотный, как это наблЕодается в рабочем состоянии перекидной цени. Освобождение такого рода, однако, достаточно для выдвижения (сдвига) конструкции анодных шин. На нижнем конце анодного стержня расположен участок токосъемника 15 и над ним участок расширения отверстия 16. Диаметр участка отверстня 16 больше, чем диаметр участка токосъемника. Это позволяет при относительно небольщой габаритной высоте стержня иластнческой анодной массе затекать в отверстня для стержня или покрывать вновь введенный стержень. Таким образом возникает хороший электрический контакт между анодным стержнем и анодом. Участок токосъемника 15 или участок расширения отверстия 16 анодного стержня имеют форму цилиндра или усеченного конуса. Участок токосъемника 15 и участок расширення отверстия 16 соединены один с другим посредством ступеней или непрерывного перехода.

Элементы крепления анодов позволяют анодным шннам выдерживать тяжелые аноды без какой-либо остаточной деформации.

В одном из вариантов конструкции анодов анодные стержни симметрично расположены но обеим сторонам токоведущей анодной шины, или спаренных анодных шин одни нротив другого, и между ними размещены две независимые одна от другой перекидные цепи с узлами натяжения. Одна цепь является смежной по диагонали с одной группой анодных стержней, а другая - смежной по диагонали с другой группой стержней, прижимая их к анодной щине. Анодные стержни целесообразно размещать так, чтобы их средине линии (оси) в плане совпадали с верщинамн равностороннего треугольника. Прн таком расположении одна сторона треугольника параллельна стороне анода, а все взаимосмежные три анодных стержня расположены на разной высоте. Приснособление для перемещения анодов в этом варианте не предусматривается н тем самым все стержни одинаково хорошо доступны для захвата. Размер горизонтального сечения анода на число анодных стержней должен составлять по крайней мере 0,23 м лучше всего 0,05-0,15м2, а стержни в аноде квадратного, шестиугольного или прямоугольного сечения должны располагаться по меньшей мере в 6 рядах. Радиус закругления токосъемной поверхности 3 должен составлять для анодных шин или контактных поверхностей 5 анодного стержня 0,025-0,15 м, лучше всего 0,04-0,1 м. Прилежаший к внешним линия, кожуха контактной поверхности с проходягцей через линию оси стержня плоскостью цонтрируюшнй угол составляет 15-90°, лучше всего 50-70°. Извлечение стержней и перемепгение анодных шин происходит следуюшим способом. При извлечении стержня соединение между шиной 2 и поверхностью 4 размыкается путем поворота анодного стержня вокруг своей оси, и анодный стержень 3 вынимается. Затем контактная поверхность 4 вновь установленного анодного стержня после установки его путем поворота стержня вокруг своей оси прижимается к токосъемной поверхности 3 токоведуихей шины. При -выдвинутой конструкции анодных шин нодлежаш,ие извлечению анодные стержни, после того, как анод был прикреплен временно прямо или косвенно к узлу держателя анода, также поворачивают вокруг своей оси. Благодаря этому соединение ложду анодными стержнями и анодными 1нинамн размыкается. После этого производится перемешсние конструкции анодных шин и путем введения нового анодного стержня перекидная цепь натягивается, а временное крвплен1 е конструкции анодных шин к узлу держателя анода снимается. ° 10 15 20 25 30 35 40 й Электролизер снижает расход электроэнергии на 10-20%, повышает выход алюминия, сокрашает трудозатраты и упрощает обслуживание анодов. Предмет и з о б р е т е и и я Электролизер с верхним токоподводом для получения алюминия, включаюший угольный анод с анодными стержнями, расположенн.ыми рядами, токоведушие шнны и приспоеобленне для перемещения анода, о т л и ч а ю н; и и с я тем, что, с целью упрощения обслуживания анода и уменьшения расхода электроэнергии, анодные стержни и в верхней своей части выполнены фигурного профиля, обеспечиваюндего при одном полон енни контакт стержня с токоведущей щииой, а при повернутом на 90° положении - разрыв контакта, и снабжены упорными элементами и натяжными валиками с крепежными элементами, проходящими через токоведущие щины и соединяющими последовательно стержни одного ряда с диагонально расположенными стержнями следующего ряда, образуя непрерывную перекидную цепь, оба конца которой укреплены на токоведущей шине, причем каждый из натяжных валиков соединен с шиной и снабжен регулируюшими сброс цепи ириспособлениями, разментенными на его концах, а токоведундие шины имеют уменьнгающееся в направлении тока сечен1 е, снабжены элементами их крепления и блоком ввода стержней, а их рабочая поверхность выполнена соответственно профилю стержня в положении контакта его с токоведущей щикой. 2. Электролизер по п. 1, о т л н ч а ю ш и и с я тем, что анодные стержни в верхней своей части имеют профиль кругового сегмента с двумя осями симметрии. 3. Электролизер по п. 1. отличающимися тем, что анодные стержни в верхней своей части имеют овалообразный профиль.

V

лжижл//////////////////

W////////y/////////////7////

4щ ЖГ