Гибкий токоведущий переходник-компенсатор



Гибкий токоведущий переходник-компенсатор
Гибкий токоведущий переходник-компенсатор
Гибкий токоведущий переходник-компенсатор
Гибкий токоведущий переходник-компенсатор

 


Владельцы патента RU 2450089:

Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к узлам токоподвода в анодной и катодной ошиновках электролизеров для производства алюминия. Гибкий токоведущий переходник-компенсатор содержит два соединенные друг с другом шинопакета из гибких металлических полос разных металлов с контактными пластинами-наконечниками по краям, каждый из шинопакетов выполнен из полос одной толщины, при этом толщина полос во втором шинопакете превышает толщину полос в первом шинопакете в соотношении , где t1 и t2 - толщины полос первого и второго шинопакетов соответственно, ρ1 и ρ2 - удельное электрическое сопротивление материала полос первого и второго пакетов соответственно, и каждая полоса первого шинопакета соединена с каждой соответствующей полосой второго шинопакета с образованием в местах их соединения биметаллических участков, площадь каждого из которых превышает площадь поперечного сечения полосы большей толщины. Кроме того, все полосы каждого из шинопакетов соединены друг с другом посредством упомянутых биметаллических участков с образованием монолитной слоистой композиционной пластины, площадь поперечного сечения которой превышает площадь поперечного сечения полосы большей толщины, при этом для подсоединения дополнительных электрических цепей монолитная слоистая композиционная пластина выполнена с площадью, превышающей суммарную площадь поперечных сечений полос шинопакета с полосами большей толщины. Обеспечивается устранение внутренних потерь электрического тока в токоподводах, возникающих в процессе эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение, в общем случае, относится к широкому разделу промышленности, связанному с потреблением электрической энергии, в частности узлам токоподвода электрических установок большой мощности, и, конкретно, может быть использовано в анодной и катодной ошиновках электролизеров для производства алюминия, в коротких сетях электродуговых печей и в разнообразном электротермическом оборудовании.

Известен токоведущий компенсатор коротких сетей электропечей (см. Струнский Б.М. Короткие сети электропечей. М., 1962. - С.277-281), который состоит из пакета плоских металлических полос-шин и массивных медных контактных пластин-клемм, приваренных сваркой плавлением по концам пакета. К недостаткам известного компенсатора следует отнести низкую электропроводность и недостаточную прочность из-за дефектов в сварном шве.

Известен (см. А.с. №683115, кл. B23K 19/00, 1979) способ изготовления токоведущих компенсаторов коротких сетей электрических печей, в котором контактные пластины-клеммы получают из металлических полос-шин пакета путем сварки взрывом металлических полос-шин пакета по периферии. К недостаткам известного компенсатора следует отнести ограниченную площадь контакта пластин-клемм и металлических полос. Данное ограничение для некоторых типов компенсаторов приводит к потере электрического тока на границе контакта из-за увеличения электросопротивления.

Из патента РФ №2075551, кл. 6 C25C 3/08, 1992 известен гибкий токоподвод, используемый в катодных ошиновках алюминиевых электролизеров, состоящий из набора металлических, например алюминиевых полос, объединенных в пакет типа «гибкая шина», и контактных пластин-клемм, присоединенных по концам. К недостаткам конструкции следует отнести то, что клемма соединена со всеми концами гибкого пакета-шины только по наружной поверхности и не обеспечивает индивидуальный прямой необходимый контакт каждой металлической полосы, входящей в пакет, между собой и с контактной пластиной-клеммой. Как следствие, это приводит к перетеканию и потерям тока между металлическими полосами пакета-шины и по всей площади контакта клемма-шина из-за повышения электрического сопротивления в зоне контакта.

Известен патент РФ №2085624, кл. 6 C25C 3/16, H01R 4/62, 1993, в котором гибкий токоподвод, состоящий из токоподводящей шины, выполненной в виде пакета из гибких алюминиевых полос с приваренными по концам пакета биметаллическими медно-алюминиевыми наконечниками.

К недостаткам такого токоподвода следует отнести то, что в зоне повышенной температуры от 100°С до 500°С, что характерно для зоны контакта шина-блюмс катодной секции электролизера большой мощности, резко ухудшается биметаллическое соединение алюминия с медью в наконечнике шины. Возможно образование интерметаллидов в зоне соединения, их рост, частичное расплавление алюминия с последующим разрушением и резким возрастанием при этом электросопротивления внутри наконечника и на контакте блюмс-наконечник гибкого токоподвода.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению патент РФ №2328092, кл. H05B 7/11, C25C 3/16, 2006, в котором гибкий токоподвод содержит шины в виде пакетов из гибких полос разных металлов с контактными пластинами-наконечниками по концам пакетов для соединения пакетов между собой и с общей электрической цепью.

К недостаткам такого токоподвода следует отнести то, что соединение шин между собой по контактным пластинам-наконечникам производится болтовым или другим механическим соединением без образования металлической (гальванической) связи между металлами пластин-наконечников, необходимой для исключения потерь электроэнергии в соединениях, особенно в соединении разнородных металлов по сравнению с однородными.

Предлагаемая конструкция гибкого токоведущего переходника-компенсатора, по сравнению с приведенным прототипом, решает следующую основную задачу: устранение внутренних потерь электрического тока в токоподводах, выполняемых из двух шинопакетов, состоящих из гибких полос разных металлов и соединяемых между собой, а также задачу по использованию токоведущего переходника-компенсатора для подсоединения дополнительных электрических цепей.

Поставленная задача решается за счет того, что конструкция гибкого токоведущего переходника-компенсатора выполнена в виде двух пакетов из гибких полос разных металлов, причем полосы в пакетах выполнены разной толщины при условии и внутри снабжены последовательно несколькими биметаллическими участками площадью каждого, превышающей площадь поперечного сечения большей полосы, выполненной из металла с большим удельным электрическим сопротивлением,

где t1 и t2 - толщины гибких полос первого и второго пакетов соответственно;

ρ1 и ρ2 - удельное электрическое сопротивление материала гибких полос первого и второго пакетов соответственно.

Далее, поставленную задачу также решают за счет того, что шинопакеты, полученные из разнотолщинных полос, внутри снабжены общей монолитной композиционной пластиной на участке площадью, превышающей площадь поперечного сечения наибольшей полосы.

Поставленная задача подсоединения дополнительных электрических цепей решается за счет выполнения общей монолитной композиционной пластины в виде дополнительного контактного наконечника на участке площадью, превышающей общую суммарную площадь поперечных сечений полос пакета с большими полосами.

Предложенная конструкция гибкого токоведущего переходника-компенсатора обеспечивает условия, близкие к идеальным по электропроводности, исключает потери электроэнергии в ее внутренних соединениях, обеспечивает монтажную гибкость основных и дополнительных электрических цепей и компенсирует изменения их линейных размеров в процессе эксплуатации.

Предлагаемое изобретение поясняется графическим материалом.

На Фиг.1 и Фиг.2 изображен общий вид гибкого токоведущего переходника-компенсатора.

На Фиг.3 изображен общий вид гибкого токоведущего переходника-компенсатора с дополнительным контактным наконечником-распределителем внутри переходника-компенсатора для подсоединения дополнительных электроцепей.

Гибкий токоведущий переходник-компенсатор (см. Фиг.1 и Фиг.2) состоит из двух шинопакетов 1 и 2, которые относительно друг друга выполнены из металлических полос 3 и 4 разной толщины t1<t2 и с разным удельным электрическим сопротивлением ρ12. Наружные края каждого шинопакета 1 и 2 представляют собой пластины - контактные наконечники 5 и 6. Внутри шинопакетов 1 и 2 полосы 3 и 4 (см. Фиг.1) снабжены биметаллическими участками 7 площадью 8, превышающей площадь 9 поперечного сечения большей полосы 4.

На Фиг.2 представлен гибкий токоведущий переходник-компенсатор, в котором все полосы 3 и 4 внутри шинопакетов 1 и 2 снабжены монолитной слоистой композиционной пластиной 10 площадью 8, превышающей площадь 9 поперечного сечения большей полосы 4 на участках 7.

На Фиг.3 полосы 3 и 4 снабжены монолитной слоистой композиционной пластиной - дополнительным контактным наконечником 11 внутри переходника-компенсатора на участках 12 площадью 13, превышающей общую суммарную площадь 9 поперечных сечений полос 4 шинопакета 2. К дополнительному контактному наконечнику 11, как пример, показано (см. Фиг.3) подсоединение дополнительной электроцепи 14.

Гибкий токоведущий переходник-компенсатор работает, позволяя соединять известными способами электрические цепи, выполненные из разных металлов, например из алюминия и меди, несоздающих дополнительных потерь электроэнергии в процессе эксплуатации, и, за счет использования гибких пластин, компенсирующих различия линейных размеров между соединяемыми участками цепей при монтаже и при их изменениях, возникающих в процессе эксплуатации.

Предлагаемый гибкий токоведущий переходник-компенсатор разработан в Конструкторско-технологическом филиале Института гидродинамики им. М.А.Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (КТФ ИГиЛ СО РАН).

Описание конкретного образца гибкого токоведущего переходника-компенсатора.

Гибкий токоведущий переходник-компенсатор (см. Фиг.4, верхний образец) изготовлен из двух шинопакетов. Первый шинопакет выполнен в виде пакета из набора четырех медных (медь марки M1 с ρ1=0,0172·10-6 Ом·м) полос толщиной 1 мм, шириной 60 мм, длиной 200 мм и площадью поперечного сечения каждой полосы 60 мм2. Второй шинопакет содержит пакет из набора четырех алюминиевых (алюминий марки А1 с ρ2=0,0271·10-6 Ом·м) полос толщиной 2 мм, шириной 60 мм, длиной 200 мм и площадью поперечного сечения каждой полосы 120 мм2. Каждый шинопакет имеет контактный наконечник. Первый шинопакет имеет медный контактный наконечник, второй - алюминиевый. Каждая из пары полос медного шинопакета и алюминиевого шинопакета снабжены биметаллическими участками площадью 300-400 мм2, превышающей площадь поперечного сечения алюминиевой полосы, равную 120 мм2.

Гибкий токоведущий переходник-компенсатор (см. Фиг.4, нижний образец) аналогичен предыдущему и отличается тем, что все медные и алюминиевые полосы снабжены общей монолитной слоистой композиционной пластиной - дополнительным контактным наконечником на участке площадью 2000-3000 мм2, превышающей общую суммарную площадь (120×4=480 мм2) поперечных сечений алюминиевых полос. К дополнительному внутреннему контактному наконечнику (см. Фиг.4, нижний образец) болтовым соединением подсоединена дополнительная электрическая цепь в виде медной полосы.

1. Гибкий токоведущий переходник-компенсатор, содержащий два соединенные друг с другом шинопакета из гибких металлических полос разных металлов с контактными пластинами-наконечниками по краям, отличающийся тем, что каждый из шинопакетов выполнен из полос одной толщины, при этом толщина полос во втором шинопакете превышает толщину полос в первом шинопакете в соотношении
,
где t1 и t2 - толщины полос первого и второго шинопакетов соответственно;
ρ1 и ρ2 - удельное электрическое сопротивление материала полос первого и второго пакетов соответственно,
и каждая полоса первого шинопакета соединена с каждой соответствующей полосой второго шинопакета с образованием в местах их соединения биметаллических участков, площадь каждого из которых превышает площадь поперечного сечения полосы большей толщины.

2. Переходник-компенсатор по п.1, отличающийся тем, что все полосы каждого из шинопакетов соединены друг с другом посредством упомянутых биметаллических участков с образованием монолитной слоистой композиционной пластины, площадь поперечного сечения которой превышает площадь поперечного сечения полосы большей толщины.

3. Переходник-компенсатор по п.2, отличающийся тем, что для подсоединения дополнительных электрических цепей монолитная слоистая композиционная пластина выполнена с площадью, превышающей суммарную площадь поперечных сечений полос шинопакета с полосами большей толщины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к изготовлению инертных анодов для электролитического получения алюминия в криолит-глиноземном расплаве. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом в электролизерах с обожженными анодами. .

Изобретение относится к катоду для алюминиевых электролизеров. .

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано для реконструкции катодных устройств действующих и проектирования новых электролизеров.

Изобретение относится к устройству и способу удерживания и присоединения анодной штанги на анодной раме алюминиевого электролизера. .

Изобретение относится к токоподводящей шине электродов электролизеров для производства алюминия из оксида алюминия в электролитической ванне. .

Изобретение относится к контактным узлам ошиновки электролизера для производства алюминия и может быть использовано в катодной ошиновке электролизеров любой мощности.

Изобретение относится к способу и системе для управления последовательными электролизерами, установленными в виде серий, расположенных поперечно оси серии (линии) и работающих при токе, превышающем 300 кА и, возможно, превышающем 600 кА для производства алюминия путем электролиза глинозема, растворенного в расплавленном криолите, с использованием процесса Холла - Эру.

Изобретение относится к области производства алюминия в электролизерах, оснащенных анодными расходуемыми токоподводами, выполненными из алюминия. .

Изобретение относится к катодному элементу для оснащения ванны электролизера, предназначенного для производства алюминия. .

Изобретение относится к конструкции анодного токоподвода электролизера для получения алюминия

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом в криолит-глиноземных расплавах, а конкретно к конструктивным элементам электролизеров с обожженными анодами для получения алюминия

Изобретение относится к устройству и способу замыкания накоротко определенного электролизера в ряде электролизеров, предназначенных для получения алюминия

Изобретение относится к электролизеру в серии электролизеров для получения алюминия и составному токоотводящему катодному стержню электролизера. Электролизер содержит кожух и огнеупорную футеровку, образующие рабочую полость для размещения высокотемпературных расплавов криолита и алюминия, электропроводящий катод из множества катодных блоков, образующих основание рабочей полости, анод, подвешенный внутри электролизера и находящийся в контакте с высокотемпературными расплавами в рабочей полости, токоотводящий стержень, помещенный внутри пазов, выполненных в катодном блоке катода, непосредственно не контактирующий с расплавами в рабочей полости, и размещенную снаружи кожуха электрическую ошиновку. Токоотводящий стержень содержит электрически соединенный с ошиновкой первый проводник, наружная поверхность которого электрически контактирует с катодным блоком, и второй проводник с меньшим электрическим сопротивлением, чем у первого проводника, механически или химически связанный с наружной поверхностью первого проводника в канале или в пазу, выполненном в наружной поверхности этого проводника, и образующий часть одной наружной поверхности первого проводника. Обеспечивается увеличение срока службы катодных блоков. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ошиновке электролизеров алюминия с любым подводом тока, размещенных в корпусе продольно в два ряда и соединенных друг с другом в последовательную электрическую цепь. Ошиновка содержит секционированную катодную ошиновку и анодную ошиновку, при этом анодная ошиновка выполнена с тремя стояками - с глухим входным, лицевым входным и лицевым выходным - с возможностью распределения по стоякам тока, подаваемого на электролизер, и снабжена перемычками по анодным шинам на входе и выходе, отличающаяся тем, что параллельно входному стояку на глухой стороне предыдущего электролизера установлена вторая шина анодного стояка, которая в верхней части подключена к входному концу анодной шины последующего электролизера, а в нижней части к ней подключена катодная шина глухой стороны предыдущего электролизера с группой катодных стержней, ближайших к выходному торцу и подводящих 7-11% токовой нагрузки, подаваемой на электролизер. Изобретение позволяет создать более равномерное электрическое поле в расплаве, которое в совокупности с хорошими показателями магнитного поля создает оптимальное поле сил Лоренца, соответственно - высокий запас МГД устойчивости и хорошие технико-экономические показатели работы электролизера. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу замены ошиновки алюминиевых электролизеров действующей электролизной серии. Способ включает сначала переключение крайнего гибкого спуска катодной шины, подключенной на входной анодный стояк с лицевой стороны последующего электролизера, на катодную шину, идущую на выходной анодный стояк последующего электролизера с лицевой стороны, затем уменьшение сечения на оставшихся гибких спусках катодной шины, идущей на входной анодный стояк последующего электролизера, и обрезку крайней шины анодного стояка, установленного на входном торце с глухой стороны предыдущего электролизера в верхней и нижней части анодного стояка. После чего ее изолируют и в нижней части подключают к катодной шине, идущей на выходной стояк предыдущего электролизера, а в верхней части - на прежнее место. Переключение гибких спусков с лицевой стороны и анодной шины с глухой стороны алюминиевого электролизера производят одновременно. Затем демонтируют анодный стояк, расположенный на выходном торце глухой стороны предыдущего электролизера, и катодную шину, идущую на стояк до места соединения с крайней шиной анодного стояка, расположенного на входном торце с глухой стороны предыдущего электролизера, после чего входные и выходные стояки с лицевой и глухой стороны соединяют перемычками. Для соединения гибких катодных спусков с катодной шиной, шин анодного стояка с катодной шиной и анодных стояков используют заливку расплавленным алюминием. Обеспечивается ускорение процесса монтажа-демонтажа ошиновки и обеспечение стабильной работы всей серии электролизеров. 7 ил.

Изобретение относится к ошиновке электролизеров для получения алюминия при их продольном расположении в электролизном корпусе. Ошиновка последовательно соединенных электролизеров содержит два стояка, расположенных у входного торца катодного кожуха электролизера, две катодные сборные шины на каждой продольной стороне электролизера. Ток с части катодных стержней электролизера, расположенных со стороны входного торца катодного кожуха, передается с помощью катодных шин на стояки. Катодные шины, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны выходного торца катодного кожуха, расположены вдоль продольной оси электролизера до середины последующего электролизера, потом вдоль поперечной оси электролизера под днищем электролизера, а затем прокладываются под днищем электролизера вдоль продольной оси электролизера и соединяются со стояками, расположенными во входном торце катодного кожуха последующего электролизера. Обеспечивается оптимальная компенсация магнитного поля и благодаря этому достигается высокая МГД-устойчивость электролизера и повышение эффективности электролизеров при работе на малых межполюсных расстояниях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ошиновке последовательно соединенных электролизеров получения алюминия с продольным расположением в корпусе. Ошиновка содержит анодные шины, стояки и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с отдельной катодной шиной. Катодные шины групп стержней, выведенных вертикально вниз под днище электролизера, ближайших к входному торцу катодного кожуха, соединены со стояками, расположенными у входного торца, а остальные группы катодных стержней - со стояками, расположенными на выходном торце последующего электролизера. Катодные шины групп стержней, ближайших к входному торцу предшествующего электролизера, расположены под днищем предшествующего электролизера. Катодные шины остальных групп стержней расположены под днищем предшествующего и последующего электролизеров или вдоль катодного кожуха с лицевой стороны последующего электролизера. Стояки, расположенные у входного торца последующего электролизера, установлены со смещением к центру электролизера относительно стояков, расположенных у выходного торца последующего электролизера. Катодная шина вдоль катодного кожуха с лицевой стороны последующего электролизера выполнена с распределением 70-100% токовой нагрузки от всей токовой нагрузки на стояки, расположенные у выходного торца последующего электролизера. Обеспечивается оптимальная компенсация магнитного поля и высокая МГД-устойчивость электролизера. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из криолит-глиноземных расплавов, и может быть использовано в конструкции токоотводов катодного устройства. В алюминиевом электролизере вертикальные металлические катодные токоотводы, проводящие электрический ток от расплава алюминия к катодной ошиновке, выполнены таким образом, что их верхняя часть представляет собой расплавленный алюминий, а нижняя - твердый. Токоотводы размещены в каналах, выполненных в футеровке подины с расширением в средней части, шириной большей, чем на обеих частях токоотводов. Расширение в канале токоотвода может быть заполнено композиционным материалом диборид титана - углерод. Токоотводы могут быть выполнены в виде трубы, а расширение в канале и пространство внутри трубы заполнено композиционным материалом диборид титана - углерод. Обеспечивается повышение эффективности использования электрической энергии за счет отсутствия в катодном токоотводе контактных узлов с разнородными материалами, снижения токовых потерь и получения гарантированного эффективного токораспределения и эффективного токоотвода. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к системе для извлечения клиновидных шунтов при подключении электролизной ванны при электролитическом производстве алюминия на электролизерах с применением технологии обожженных анодов. Система содержит раму с установленными на ней ресиверами, усилителями давления и по меньшей мере одной установкой для извлечения клиновидных шунтов. Установка состоит из двух вертикальных колонн пневмоцилиндров, каждая из которых состоит из двух и более пневмоцилиндров, связанных между собой по меньшей мере двумя соединительными траверсами, при этом на каждой колонне один пневмоцилиндр имеет короткий ход, равный не менее 2 мм, а другой пневмоцилиндр имеет длинный ход, который длиннее извлекаемого клиновидного шунта не менее чем на 5 мм. Система может содержать, по крайней мере, два клиновых крепления для самофиксации установки на узле шунтирования, а также изоляционные слои, размещенные на основании установки для извлечения клиньев, электроизоляционной пластине, а также на клиновых креплениях установки для извлечения клиньев. Обеспечивается более надежное и безопасное извлечение одного или нескольких клиновидных шунтов из узлов шунтирования. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх