Анодное устройство алюминиевого электролизера

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом в криолит-глиноземных расплавах. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы винтовых домкратов и механизмов перемещения анода алюминиевого электролизера. Технический результат достигается тем, что анодное устройство содержит металлоконструкцию с установленным на ней механизмом перемещения анода с винтовым домкратом, состоящим из размещенных в его корпусе и соединенных между собой червяка, червячного колеса со ступицей, гайки и винта. Гайка установлена внутри ступицы червячного колеса и соединена с ней шлицевым соединением, выполненным с зазором 1-3 мм, при этом гайка сверху и снизу оперта на сферические опоры через упорные подшипники качения. 3 ил.

Известно анодное устройство электролизера с самообжигающийся анодом, с верхним токоподводом, изображенное на рис. 98 "Справочника металлурга по цветным металлам", М.: Металлургия, 1971 г., стр. 177. В конструкции этого анодного устройства применены основной и вспомогательный механизмы передвижения анода с винтовыми домкратами. Конструкция домкратов приведена на рис. 104, стр. 184 "Справочника".

Согласно рисунку домкрат состоит из корпуса, червяка, червячного колеса, специальной гайки с винтом и втулки, при этом гайка установлена на верхний торец ступицы червячного колеса, а их взаимное соединение осуществляется при помощи пазов и впадин (зубчатое зацепление), расположенных в горизонтальной плоскости, на торцевых поверхностях ступицы и гайки. Червячное колесо внизу опирается на неподвижную втулку, запресованную в крышку домкрата, и вращается на втулке, а гайка своей верхней торцевой поверхностью, через упорный шарикоподшипник и сферическую опору, опирается на корпус домкрата. В процессе работы вертикальная нагрузка от винта, соединенного с анодом, передается на гайку, на ступицу червячного колеса и на нижнюю крышку домкрата.

Приведенная конструкция имеет ряд недостатков: - последовательная схема компоновки редуктора в вертикальном направлении значительно увеличивает высоту домкрата и, следовательно, всего электролизера; - червячное колесо, опираясь на втулку, в процессе работы испытывает трение скольжения, значит, увеличивается крутящий момент на червяке, что требует, в свою очередь, повышенной мощности электродвигателя; - винтовая пара (винт-гайка) не имеет возможности отклоняться на некоторый угол в вертикальной плоскости, чтобы компенсировать разность в линейном расширении между анодной раной, на которой они установлены, и анодным кожухом с угольным анодом, с которым соединены винты домкратов. Это приводит к возникновению поперечных нагрузок в винтовой паре, к быстрому износу гайки и выходу из строя всего домкрата.

Этот недостаток не имеет решающего значения в электролизерах с самообжигающимися анодом с верхним токоподводом. т. к. домкраты установлены на стальных металлоконструкциях, а их винты соединены также со стальной металлоконструкцией, с анодным кожухом, т.е. температурные расширения этих конструкций практически одинаковы и поперечные нагрузки в винтовой паре незначительны.

Известно "устройство для подвода тока к анодной ошиновке электролизера" по а. с. 876795, принятое за прототип. В приведенных рисунках и в описании показаны механизмы перемещения анодной ошиновки, в состав которых входят винтовые домкраты, в данном случае механизмы установлены на верхнем поясе стального (сварного) коллектора, по его концам, а винты домкратов соединены с анодной ошиновкой, состоящей из алюминиевых шин. Домкраты указанных механизмов конструктивно выполнены точно так же, с тем же набором деталей, как это было показано при описании предыдущего аналога со всеми присущими им недостатками, однако в электролизерах с обожженными анодами недостаток конструкции, связанный с жесткой установкой винтовой пары в домкрате, когда их вертикальная ось не имеет возможности отклоняться на некоторый угол, приобретает важное значение. Это связано с тем, что в процессе эксплуатации алюминиевая анодная ошиновка, соединенная с винтами домкратов, расширяется значительно больше, чем стальная металлоконструкция коллектора, на которой закреплен корпус домкрата. Это приводит к тому, что точки закрепления винтов на ошиновке перемещаются в продольном направлении (влево и вправо) относительно точек закрепления корпусов домкратов, стремясь отклонить вертикальную ось винтовой пары. Но так как винтовая пара в корпусе закреплена жестко, то это приводит к возникновению горизонтальных нагрузок в соединении винт-гайка и к интенсивному износу бронзовой гайки как более слабого звена и преждевременному выходу из строя всего домкрата.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, увеличение срока службы домкратов и механизмов перемещения анода.

Технический результат достигается тем, что гайка домкрата установлена внутри ступицы червячного колеса и соединена с ней шлицевым соединением, выполненным с зазором в соединении, равным 1-3 мм, при этом гайка сверху и снизу опирается на сферические опоры через упорные подшипники качения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: на Фиг.1 - вид анодного устройства с продольной стороны; на Фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1 (конструкция домкрата); на Фиг.3 - разрез Б-Б на Фиг.2 (соединение червячного колеса с гайкой).

Предлагаемое анодное устройство состоит из стальной металлоконструкции коллектора 1, на котором установлены домкраты 2 с винтами 3, соединенными с пакетами шин 4 анодной ошиновки. Домкраты 2 состоят из червяка 5, червячного колеса 6 со ступицей 7, внутри которой расположены гайка 8 с винтом 3. Червячное колесо установлено на втулке 9, закрепленной неподвижно в основании 10 корпуса домкрата. Гайка в сверху и снизу опирается через упорные подшипники 11 на сферические опоры 12. Кроме этого, гайка 8 на боковой поверхности имеет выступы 13, которые входят в вертикальные пазы 14 ступицы 7 червячного колеса, образуя между собой шлицевое соединение, причем гайка в пазах ступицы установлена с некоторым радиальным зазором (1-3 мм).

Работа домкрата происходит следующим образом: при вращении червяка 5 (от электропривода) вращается червячное колесо 6 со ступицей 7 на неподвижной втулке 9. Вращение червячного колеса через пазы 14 и выступы 13 передается на гайку 8, которая в вертикальном направлении удерживается от перемещений упорными подшипниками 11 и сферическими опорами 12.

От вращения гайки начинает перемешаться в вертикальном направлении винт 3, поднимая или опуская анодную ошиновку.

В связи с тем, что в соединении гайка 8 - ступица 7 червячного колеса имеется радиальный зазор 1-3 мм в каждую сторону, то вертикальная ось винта с гайкой имеет некоторую свободу и может отклоняться до 5^o в любую сторону, поворачиваясь в сферических опорах 12 вокруг их центра. Этого отклонения достаточно, чтобы компенсировать разность линейных расширений алюминиевой ошиновки и коллектора и исключить горизонтальные нагрузки в паре винт-гайка, предотвратив ее преждевременный износ.

Другим положительным фактором предлагаемой конструкции является то, что вертикальные нагрузки от винтовой пары (18-25 т) не передаются на ступицу червячного колеса, следовательно, трение скольжения между ее основанием и втулкой 9 (по опорной поверхности) резко снижается и требуемая мощность для вращения червяка уменьшается.

В данной конструкции применена схема параллельной компоновки деталей, когда одна деталь устанавливается внутри другой (гайка внутри ступицы червячного колеса), что позволяет уменьшить высоту домкрата.

Формула изобретения

Анодное устройство алюминиевого электролизера, включающее металлоконструкцию с установленным на ней механизмом перемещения анода с винтовым домкратом, состоящим из размещенных в его корпусе и соединенных между собой червяка, червячного колеса со ступицей, гайки и винта, отличающееся тем, что гайка установлена внутри ступицы червячного колеса и соединена с ней шлицевым соединением, выполненным с зазором 1-3 мм, при этом гайка сверху и снизу опирается на сферические опоры через упорные подшипники качения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Открытое акционерное общество "РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-магниевый Институт"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): РУСАЛ Ай Пи Менеджмент Кампани Лимитед (VG)

Договор № РД0026339 зарегистрирован 10.09.2007

Извещение опубликовано: 20.10.2007        БИ: 29/2007

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

QZ4A - Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Открытое акционерное общество "РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-магниевый институт"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): "РУСАЛ ЭНЕРДЖИ ЛИМИТЕД" (CY)

Характер внесенных изменений (дополнений):Расторжение по обоюдному согласию сторон

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения: 20.12.2006 № РД0015722

Извещение опубликовано: 27.01.2010        БИ: 03/2010

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия

NF4A Восстановление действия патента

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.04.2011

Дата публикации: 20.04.2011

---