Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны



Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны
Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны
Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны
Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны
Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны
Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны
Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны

 


Владельцы патента RU 2522411:

Э.С.Л. (FR)

РЕФЕРАТ

Изобретение относится к устройству для сбора твердых отходов и шлама из ванны электролизера для получения алюминия. Устройство содержит ковш для сбора корки, предназначенный для чистки анодных отверстий, подвижную вертикальную стойку, приводимую в движение первым приводом, раму, закрепленную на подвижной вертикальной стойке, и шарнирный черпак, при этом первый привод выполнен в виде гидроцилиндра, питаемого гидравлическим контуром, выполненным таким образом, что при приведении в движение черпака посредством второго привода давление масла в камере штока удерживается, по существу, постоянным, для удерживания нагрузки, соответствующей весу устройства для сбора, уменьшенной на заданную величину, предпочтительно, меньше 1000 даН, обычно от 200 до 600 даН. Предпочтительно, участок контура, питающий камеру штока, снабжен регулятором давления. Раскрыты также сервисный модуль и сервисное устройство для электролизера для получения алюминия. Обеспечивается возможность сбора отходов, выскабливая днище ванны без повреждения последней. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к производству алюминия путем электролиза расплавов по способу Холла-Эру. В особенности оно относится к устройству, предназначенному для сбора твердых отходов, погруженных или плавающих на поверхности в электролизном расплаве и жидком металле, в частности шлама электролизной ванны, который собирается на ее дне, а также остатков углерода и обломков корки, которые появляются особенно в процессе различных операций, осуществляемых перед и в процессе подъема использованных анодов.

Предшествующий уровень техники

Алюминий производится промышленным образом путем электролиза расплавов по хорошо известному способу Холла-Эру в электролизных ячейках. Заводы содержат большое количество электролизных ячеек, расположенных в линию в зданиях, называемых электролизными цехами или камерами, и соединенных последовательно с помощью токопроводящих кабелей для оптимизации размещения на площади цеха. Ячейки обычно размещают так, чтобы образовать два или несколько параллельных рядов, которые электрически связаны между собой концевыми проводниками. В каждой ячейке электролизный расплав и жидкий металл находятся в ванне, называемой «электролизной ванной», содержащей стальную емкость, покрытую внутри огнеупорными и/или изолирующими материалами, и катодный узел, расположенный у днища ванны. Аноды, обычно из углеродного материала, частично погружены в электролитную ванну.

При работе электролизной установки требуется вмешательство в электролизные ячейки, это касается, в частности, замены использованных анодов новыми анодами, отбора (взятие образцов) жидкого металла и добавления или отбора электролита. Для осуществления такого обслуживания на заводах обычно имеются одна или несколько сервисных установок, содержащих мостовой кран, который может перемещаться над и вдоль последовательности электролизных ячеек, и один или несколько сервисных модулей, каждый из которых содержит каретку, перемещающуюся по мостовому крану, и устройства технического обслуживания и вмешательства, такие как ковши и тали, совокупно называемые «инструментами». Эти сервисные установки часто называются «машинами электролизного обслуживания» или «M.S.E» («разливочный горшок», «обслуживающая сборка ванны»). Сервисный модуль содержит обычно соединенное с кареткой поворотное шасси, называемое револьверной головкой, которая способна поворачиваться вокруг вертикальной оси и жестко соединена с упомянутыми инструментами. Каждый инструмент может быть закреплен на конце троса, управляемого лебедкой, соединенной с револьверной головкой, либо на конце рычага, причем последний может быть телескопическим или шарнирным.

Одной из необходимых операций в процессе замены анодов является чистка зоны, которая была занята использованным анодом и в которую должен быть помещен новый анод. Эта зона, в основном, образована электролизным расплавом и жидким металлом, но может содержать много твердых отходов, которые необходимо удалить перед установкой на место нового анода. В процессе электролиза на поверхности электролизного расплава образуется твердая корка из фторированного криолита и алюминия. Преимуществом этой корки является сохранение тепла внутри ванны и обеспечение, таким образом, эффективной тепловой защиты. Однако корка является чрезвычайно твердой и прилипает к стенке анодного блока, так что необходимо разрушить ее вокруг использованного анода, чтобы обеспечить его извлечение. Обычно разрушение корки осуществляется с помощью таких инструментов, как отбойные молотки, называемые «отбойными молотками для разбивания корки». Таким образом, при вынимании использованного анода в корке образуется отверстие, в которое можно установить новый анод и которое в дальнейшем будет называться «анодным отверстием». Разрушение корки и манипуляции с использованным анодным блоком неизбежно вызывают образование кусков или твердых частей, которые всплывают или остаются во взвешенном состоянии в электролизном расплаве, либо опускаются на дно ванны. Таким образом, их необходимо удалить с помощью инструмента для сбора, называемого «ковшом для корки».

Заявка на европейский патент ЕР-А-0440488 описывает пример ковша для корки, соединенного со специальным транспортным средством, отличным от сервисной установки. Заявка на европейский патент ЕР-А-0618313 описывает, но не детально, пример сервисной установки, снабженной устройством, предназначенным для разрушения корки вблизи использованного анода, а также очистки анодного отверстия. Обычно ковш, используемый для разрушения корки, представляет собой захват, образованный из двух черпаков, расположенных симметрично относительно, по существу, вертикальной плоскости и шарнирно поворачивающихся вокруг двух осей, по существу, горизонтальных, при необходимости совмещенных. Каждый черпак имеет переднюю кромку, называемую также «ножом», напротив передней кромки другого черпака. Для сбора отходов ковш для корки в раскрытом положении погружают в ванну, затем ковш для корки из раскрытого положения переводят в закрытое положение, используя, по меньшей мере, один привод, воздействующий или непосредственно на черпак или, предпочтительно, на кривошипно-шатунный механизм, предназначенный для приведения черпаков в движение вращения, по существу, симметрично один относительно другого, при этом захваченные твердые отходы размещаются между двумя черпаками, жидкая среда, а смесь электролизного расплава и жидкого металла вытекают, в частности, через отверстия, выполненные в стенках черпаков.

Обычно движение раскрывания и закрывания ковша для корки обеспечивается воздействием пневмоцилиндра на кривошипно-шатунный механизм для преобразования движения перемещения силового цилиндра в два симметричных движения вращения черпаков. Перед размещением нового анода в ячейке следует убедиться, что отходы корки и углерода, которые находятся в анодном отверстии, удалены. Так как некоторые из них могут оставаться на дне ванны, необходимо погрузить ковш для корки в жидкую среду, образованную электролизным расплавом и металлом, так чтобы его передние кромки вышли на уровень днища ванны. Однако, так как передние кромки черпаков описывают кольцевые траектории, когда ковш для корки закрывается для подъема отходов, маневр ковша является весьма сложным, так как катодный узел, который образует днище ванны, рискует подвергнуться значительным повреждениям в процессе этой операции. Для исключения такого повреждения следовало бы оси или осям поворота черпаков придать такое положение по высоте, чтобы передние кромки черпаков никогда не касались днища ванны в процессе маневра, находясь наиболее близко к этому днищу таким образом, чтобы очистка была эффективной. Во всяком случае, это положение трудно определить, так как отсутствует визуальный доступ к днищу ванны. С другой стороны, такое теоретическое положение из-за кольцевых движений ножей делает малоэффективным ковш для корки в фазах, где ножи наиболее удалены от днища ванны, так как часть отходов, осажденная на днище ванны, рискует быть несобранной.

Таким образом, операция очистки анодного отверстия с помощью ковша для корки сталкивается с двумя противоположными требованиями: либо он расположен слишком близко к днищу ванны, и в этом случае имеется риск повреждения днища, либо он слишком удален и очистка является недостаточной. Каким бы ни был вариант осуществления способа, существует немалый риск общей электрической и магнитной нестабильности в работе ванны, приводящий к снижению отдачи установки.

Заявка на европейский патент ЕР-А-1178004 предлагает приемлемое решение проблемы, изложенной выше. Это решение заключается в использовании ковша с черпаками, установленного на вертикальном рычаге, а не закрепленного непосредственно на раме, жестко соединенной с осями черпаков на вертикальном рычаге. Для этого разделяют надвое раму на часть, называемую «рама, несущая ковш», которая остается жестко соединенной с рычагом, соединенным с инструментальной револьверной головкой, и на часть, называемую «рама, несущая черпаки», вертикально подвижную относительно рамы, несущей ковш, так, чтобы центр мгновенного вращения черпаков мог перемещаться, при этом рычаг остается неподвижным относительно днища ванны, чтобы придать передним кромкам черпаков, по существу, прямолинейную траекторию. Ковш может перемещаться таким образом, что его передние кромки выходят на уровень днища ванны в процессе всей операции закрывания ковша. Во всяком случае, такое решение выражается в значительном усложнении механизма ковша со сложным кривошипно-шатунным механизмом закрывания черпаков, содержащим «тягу для передачи усилий, один из концов которой шарнирно закреплен на черпаках и другой конец которой шарнирно закреплен на приводной поворотной тяге, которая сама шарнирно установлена на раме, несущей ковш, при этом поворотная тяга, кроме того, поворачивается с помощью приводного силового цилиндра, точка приложения которого жестко соединена с рамой, несущей черпаки. Такое решение требует введения в ковш для корки множества промежуточных деталей, предназначенных для работы в неблагоприятной среде и испытывающих вибрации с большими амплитудами, в частности, вследствие напряжений, сопровождающихся растрескиванием черпаков. Это требует частой замены этих деталей, вызванной быстрым износом.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является осуществление эффективной очистки анодного отверстия в процессе замены анодов без риска повреждения днища ванны с использованием инструмента - простого, недорогого, легкого в очистке, использовании и техническом обслуживании.

Первым объектом изобретения является устройство для сбора, предназначенное для сбора твердых отходов и шлама, находящихся в жидких средах ячейки для производства алюминия, таких как электролизный расплав и жидкий металл, в частности, предназначенное для чистки анодных отверстий, содержащее:

а) вертикальную стойку, приводимую первым приводом, называемым также подъемным приводом, который позволяет перемещать вертикальную стойку в вертикальном направлении;

b) раму, закрепленную на вертикальной стойке;

с) по меньшей мере, один шарнирный черпак, поворачивающийся вокруг, по существу, горизонтальной оси, установленной на упомянутой раме, имеющий, по существу, горизонтальную переднюю кромку и приводимый вторым приводом, называемым также приводом закрывания, жестко соединенным с рамой, обеспечивающим черпаку движение поворота вокруг, по существу, горизонтальной оси,

характеризующееся тем, что первый привод содержит, по меньшей мере, силовой гидроцилиндр, который включает корпус, поршень, соединенный со штоком, и камеру штока и питается от гидросистемы, выполненной таким образом, что, по меньшей мере, когда второй привод активирован, давление масла в камере штока поддерживается, по существу, при постоянном значении, позволяющем силовому цилиндру удерживать нагрузку, соответствующую весу устройства для сбора, уменьшенную на усилие заданной величины, предпочтительно меньшую 1000 даН (деканьютон), обычно составляющую от 200 до 600 даН. Для этого часть контура, питающего камеру со стороны штока, предпочтительно снабжена регулятором давления, называемым также компенсатором давления.

Первый привод содержит, по меньшей мере, один гидроцилиндр, который позволяет перемещать вертикально вертикальную стойку, с которой соединена остальная часть устройства для сбора. Предпочтительно, манипулятор устройства для сбора выполнен телескопическим таким образом, что шток упомянутого гидроцилиндра жестко соединен с вертикальной стойкой, а корпус гидроцилиндра перемещается так же вертикально, приводимый приводом, жестко соединенным с подвижной рамой, которая перемещается в горизонтальной плоскости, например, которая закреплена на каретке, которая перемещается вдоль балки мостового крана. Таким образом, устройство для сборки может перемещаться быстро и разместиться над рабочей зоной, затем опуститься на уровень анодного отверстия для осуществления операции сбора.

Разумеется, возможно также «симметричное» решение, заключающееся в выполнении подвижной вертикальной стойки заодно с корпусом силового цилиндра и штоком, жестко соединенным с подвижной рамой. В соответствии с изобретением воздействуют на камеру, которая является активной в процессе увеличения нагрузки. Как в обоих случаях, подъем устройства для сбора осуществляется путем подачи давления в камеру со стороны штока, камеру, которую в дальнейшем будем называть «камера штока», и именно со стороны камеры штока в гидравлическую систему вводят регулятор давления.

В соответствии с изобретением приводу подъема задается режим работы, называемый компенсационным, который заключается в поддержании давления в камере со стороны штока на уровне, позволяющем удерживать, по меньшей мере, в процессе сбора отходов, практически полный вес устройства для подъема. Последнее находится в состоянии, близком к гидравлическому подвешиванию, с «мнимым весом», ограниченным заданной величиной, предпочтительно меньшей 1000 даН, обычно составляющей от 200 до 600 даН. Так как риски ударов, в основном, связаны, по существу, с вертикальными перемещениями устройства для сбора в момент, когда оно находится вблизи днища ванны, чистое уменьшение его объемного веса позволяет ограничить интенсивность усилия, вызываемого контактом передней кромки черпака с днищем ванны, когда черпак поворачивается для сбора отходов.

Первый привод может содержать несколько гидроцилиндров. Понятно, что в этом случае совокупность камер со стороны штока может быть запитана от того же контура, и в них должно быть подано, по меньшей мере, когда активирован второй привод, по существу, постоянное давление, позволяющее совокупности гидроцилиндров выдерживать нагрузку, соответствующую весу устройства для сбора, уменьшенную на усилие заданной величины, предпочтительно, меньшее 1000 даН, обычно составляющее от 200 до 600 даН.

Такое устройство позволяет осуществить сбор отходов путем выскабливания днища ванны, то есть опусканием передней кромки черпака на дно ванны, оставляя его в постоянном контакте с последним; устройство для сбора, находясь в гидравлически подвешенном состоянии, может практически свободно подниматься или опускаться в зависимости от раскрытия черпака. Опорная реакция, значительно более слабая, чем собственно вес устройства для сбора, должна, однако, иметь некоторое положительное значение, предпочтительно ограниченное 1000 даН, обычно от 200 до 600 даН, для исключения того, чтобы устройство для сбора поднималось слишком легко в случае трудности подъема определенных отходов.

Предпочтительно, для выполнения одним и тем же устройством функций опускания и подъема первый привод содержит также камеру со стороны поршня, которая может быть запитана от гидравлического контура: это гидроцилиндр двойного действия.

Очевидно, сбор отходов осуществляется тем более легко, так как устройство для сбора содержит раму и два черпака на двух, по существу, горизонтальных осях, установленных на раме и размещенных симметрично относительно, по существу, вертикальной плоскости, шарнирно с возможностью поворота вокруг двух, по существу, горизонтальных осей, при необходимости совмещенных, при этом каждый черпак имеет переднюю кромку напротив передней кромки другого черпака. Предпочтительно, второй привод, жестко соединенный с рамой, обеспечивает каждому из черпаков поворотное движение, по существу, симметричное относительно, по существу, вертикальной плоскости, при этом твердые отходы, находящиеся между двумя черпаками, оказываются захваченными черпаками. Таким устройством можно собирать отходы путем выскребания днища ванны без его повреждения.

В соответствии с изобретением гидравлический контур, питающий гидроцилиндр, выполняющий функцию первого привода, содержит, по меньшей мере, в момент, когда работает второй привод, регулятор давления, называемый также компенсатором давления. Регулятором давления является устройство, выполненное таким образом, что оно пропускает масло из контура в резервуар, когда давление в контуре достигает определенной величины, превышающей критическую, и обеспечивает питание маслом из гидроцентрали, когда давление в системе достигает величины ниже критической.

Предпочтительно, первый привод, который обеспечивает перемещение вертикальной стойки, является гидроцилиндром двойного действия, шток которого жестко соединен с устройством для сбора, с камерой со стороны штока, называемой внутренней, способной в любой момент придать вертикальной стойке вертикальное движение вверх, и с камерой со стороны поршня, называемой верхней, способной в любой момент придать вертикальной стойке вертикальное движение вниз. Предпочтительно, обе камеры могут быть соединены посредством распределителя с «линией давления» или «возвратной линией» гидроцентрали, при этом контур питания содержит несколько участков контуров, которые позволяют осуществить следующие схемы гидропитания:

а) дифференциальная схема, где камера со стороны штока и камера со стороны поршня соединены с линией давления гидроцентрали, позволяющей обеспечить опускание стойки с большой скоростью;

b) схема, соответствующая состоянию покоя, когда устройство для сбора остается подвешенным: контур выполнен таким образом, что устройство для сбора подвергается ограниченным усилиям при встрече с препятствием при перемещениях вверх или вниз;

с) схема, когда камера со стороны штока соединена с линией давления гидроцентрали, соответствующей подъему устройства для сбора;

d) «компенсационная» схема, соответствующая фазе выскабливания днища ванны устройством для сбора, когда давление в части системы, питающей камеру со стороны штока, регулируется для поддержания его вблизи величины, соответствующей весу устройства для сбора, уменьшенному на усилие заданной величины, предпочтительно меньшее 1000 даН, обычно составляющее от 200 до 600 даН.

В примере, представленном ниже, будут детально описаны различные фазы работы устройства для сбора.

Другим объектом изобретения является сервисный модуль, предназначенный для использования на заводе по производству алюминия методом электролиза расплавов и содержащий каретку и подъемно-транспортные механизмы обслуживания, характеризующийся тем, что он дополнительно содержит описанное выше устройство для сбора согласно изобретению.

Другим объектом изобретения является сервисное устройство завода по производству алюминия методом электролиза расплавов, содержащее мостовой кран и характеризующееся тем, что оно также содержит, по меньшей мере, один описанный выше сервисный модуль согласно изобретению.

Другим объектом изобретения является использование сервисного модуля согласно изобретению для обслуживания электролизных ячеек, предназначенных для производства алюминия методом электролиза расплавов, в частности для очистки анодных отверстий.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 схематично изображает вид в разрезе сервисной машины в обычном электролизном зале, предназначенном для производства алюминия;

фиг.2 изображает вариант осуществления устройства для сбора, которым является ковш для корки, установленный на вертикальной телескопической направляющей стойке;

фиг.3 изображает общий вид кривошипно-шатунного механизма и ковша с черпаками в соответствии с вариантом осуществления по фиг.2;

фиг.4-7 изображают в четырех различных конфигурациях схему гидравлического контура, питающего первый привод (гидроцилиндр подъема) устройства для сбора согласно изобретению. Эти конфигурации соответствуют следующим этапам работы: покоя (фиг.4), быстрого опускания (фиг.5), компенсации (фаза, соответствующая выскабливанию) (фиг.6) и подъема (фиг.7).

Описание вариантов осуществления изобретения

Электролизные заводы, предназначенные для производства алюминия, содержат зону производства жидкого алюминия, которая включает один или несколько электролизных залов. Электролизный зал 1, изображенный на фиг.1, содержит электролизные ячейки 2 и сервисную машину 5. Электролизные ячейки 2 обычно расположены в линии или ряды, при этом каждая линия содержит обычно более сотни ячеек. Ячейки 2 расположены таким образом, чтобы существовал проход вдоль электролизного зала 1. Ячейки 2 содержат последовательность анодов 3, снабженных металлическим штоком 4, предназначенным для крепления электрического подключения анодов к анодной металлической раме (не изображенной на чертеже).

Сервисное устройство 5 служит для осуществления таких операций на ячейках 2, как замена анодов или загрузка через питающие воронки измельченного электролизного материала и фтористого алюминия (AlF3). Оно может также служить для погрузочно-разгрузочных работ с различными грузами, такими как элементы ванны, ковши для жидкого металла, которые используются в процессе литья («литейный ковш»), а также аноды. Оно может быть также использовано для чистки анодного отверстия после подъема использованного анода и перед установкой на место нового анода.

Сервисное устройство 5 содержит мостовой кран 6, который может перемещаться над электролизными ячейками 2, и, по меньшей мере, сервисный модуль 7, содержащий подвижную каретку 8, называемую инструментальной, предназначенную для перемещения по мостовому крану 6 и снабженную несколькими узлами 10 для технического обслуживания и вмешательства, среди которых ковш 100' для корки. В данном случае инструменты установлены на вертикальных телескопических стойках 9, закрепленных на подвижной каретке 8. Как было уже показано, например, в заявке на европейский патент ЕР-А-0440488, ковш для корки может также перемещаться и управляться иным транспортным средством, нежели сервисное устройство. Изобретение применимо с любым устройством для сбора независимо от варианта перемещения и размещения над рабочей зоной.

Фиг.2 и 3 изображают особый вариант воплощения устройства 100 для сбора, которое представляет собой ковш 100' для корки, закрепленный на конце телескопического рычага, называемом, в данном случае, «колонной ковша» 11. Колонна ковша является подвижной вертикальной стойкой 9”, скользящей в вертикальной стойке 9', которая также перемещается вертикально, приводится в движение приводом (не показан), жестко соединенным с инструментальной револьверной головкой, закрепленной на подвижной каретке 8 сервисного модуля 7. Ковш для корки содержит шасси 110, снабженное двумя черпаками 120а и 120b, шарнирно расположенными один напротив другого, по существу, симметрично относительно, по существу, вертикальной плоскости, поворачивающимися относительно двух, по существу, горизонтальных осей 115а и 115b. Каждый черпак 120а, 120b имеет переднюю кромку 128a, 128b напротив передней кромки 128b, 128a другого черпака 120b, 120а. Второй привод в данном случае выполнен в виде двух гидроцилиндров 200, 201, жестко соединенных с шасси 110, работающих одновременно и сообщающих каждому из черпаков движение вращения, по существу, симметричное относительно, по существу, вертикальной плоскости, так, чтобы жесткие отходы, размещенные между двумя черпаками, были зажаты черпаками.

Пример осуществления (фиг.2-7)

Фиг.4-7 изображают в четырех различных вариантах схему гидравлического контура, питающего первый привод 50 устройства для сбора согласно изобретению, которое, кроме того, обладает характеристиками, описанными выше (фиг.2 и 3).

Первый привод, или подъемный гидроцилиндр 50, является гидроцилиндром 51 двойного действия, содержащим корпус 55 и поршень 56, соединенный со штоком 52. Шток 52 жестко соединен с устройством для сбора (не показано на фиг.4-7). Гидроцилиндр 51 двойного действия содержит камеру 53 со стороны штока, называемую внутренней, предназначенную для обеспечения в любой момент вертикального перемещения подвижной вертикальной стойки 9” вверх, и камеру 54 со стороны поршня, называемую верхней, предназначенную для обеспечения в любой момент перемещения подвижной вертикальной стойки вниз. Гидравлический контур содержит две части 63 и 64, которые запитывают две камеры 53 и 54 гидроцилиндра 51 двойного действия. Контур может быть соединен через трехпозиционный распределитель, который в дальнейшем называют «распределителем 80 направлений», с «линией давления» Р и «обратной линией» R гидроцентрали. Распределитель 80 направлений обычно находится в положении 802, которое соответствует покою, и может быть настроен так, чтобы находиться в одном из двух других возможных положений: положение 803, в котором шток 52 гидроцилиндра опускает устройство для сбора в дифференциальном режиме, и положение 801, в котором шток гидроцилиндра поднимает устройство для сбора.

Первый участок 64 контура содержит основную ветвь 640, конец которой соединен с распределителем 80 направлений и другой конец которой разделяется на две ветви, первая ветвь 641 соединена с поршневой камерой 54 гидроцилиндра 51, а вторая ветвь 642 соединена с обратным отверстием 73 регулятора давления 70.

Второй участок 63 содержит основную ветвь 630, конец которой соединен с распределителем 80 направлений и другой конец которой разделяется на две подветви, каждая из которых снабжена двухпозиционным распределителем 81, 82, при этом первая подветвь 631, 631', 631” соединена с запорным клапаном 90, а вторая подветвь 632, 632', 632” соединена с устройством 70 регулирования давления. Две подветви другими концами соединены для образования крайнего участка 633, который питает камеру со стороны штока 53 гидроцилиндра 51. Запорный клапан 90, когда он заперт, выполняет две функции: функцию удержания нагрузки (устройство для сбора) и функцию безопасности путем ограничения давления внутри камеры штока в случае удара. Эти две функции могли бы быть выполнены другими отдельными устройствами, например, клапанным распределителем, используемым как средство удержания давления, соединенное с ограничителем давления, обеспечивающим безопасность.

Фиг.4 изображает систему, когда подъемный гидроцилиндр находится в состоянии покоя. Распределитель 80 направлений находится обычно в положении 802, в котором две части 63 и 64 системы соединены между собой с использованием их основных соответствующих ветвей 630 и 640. Распределитель 82 находится в положении 821, которое блокирует циркуляцию во второй подветви и делает регулятор 70 давления недействующим. Камера 53 штока, изолированная распределителем 82 в положении 821 и запорным клапаном 90, который является «запертым» (управление давлениями ответвлений 92 и 93 недостаточно для того, чтобы сделать его пропускающим), удерживает, вне удара, по существу, постоянное давление, связанное с весом устройства для сбора. Ветвь 633 системы снабжена устройством безопасности, встроенным в функцию запорного клапана 90, для ограничения давления в камере штока в случае удара.

Фиг.5 изображает контур, когда гидроцилиндр подъема быстро опускается. Распределитель 80 направлений находится в положении 803, которое соединяет две части 63 и 64 между собой с использованием их соответствующих основных ветвей 630 и 640 на уровне распределителя 80 направлений, когда он находится в этом положении 803. Распределитель 82 находится в положении 821, в котором регулятор 70 давления бездействует. Распределитель 81 находится в положении 812 и обеспечивает работу запорного клапана 90: как только результирующая усилий, вызванных управляющими давлениями, осуществляемыми, с одной стороны, ветвью 92 («внешнее управление») и, с другой стороны, ветвью 93 (через клапан 91) («внутреннее управление»), превысит определенную величину, запорный клапан 90 становится «пропускающим».

Запорный клапан 90 отрегулирован на критическую величину, обычно близкую к 180 бар, таким образом, что, как только управляющие давления достигнут достаточных уровней, он становится пропускающим, и масло может течь из камеры 53 штока к камере 54 поршня через ветви 630 и 640, которые сообщаются между собой на уровне распределителя 80 направлений, находящемся в положении 803. Таким образом, расход масла, выходящего из гидроцентрали, больше расхода масла, выходящего из камеры поршня. Если х является отношением (сечение камеры 54 поршня/сечение штока 52), расход масла, выходящего из гидроцентрали, умножается на х, так что c такой дифференциальной оснасткой шток поршня может опускаться со скоростью, в х раз большей, чем с классической оснасткой.

Фиг.6 изображает контур, в котором подъемный гидроцилиндр находится в режиме компенсации, действующем в процессе сбора отходов путем выскабливания днища. Распределитель 80 направлений настроен таким образом, чтобы занять положение 801, в котором основная ветвь 630 соединена с линией давления Р гидроцентрали и основной ветвью 640, соединенной с резервуаром гидроцентрали через обратную линию R. Распределитель 82 находится в положении 822 и распределитель 81 находится в положении 811, что делает регулятор давления 70 действующим: если давление внутри камеры 53 штока превышает заданную величину, выбранную обычно около 58 бар, масло поступает из камеры штока 53 в камеру поршня 54. Если, например, давление внутри камеры штока 53 находится ниже этой заданной величины, масло, поступающее из гидроцентрали, питает камеру штока.

Если устройство для сбора в процессе выскабливания днища больше не контактирует с днищем ванны, давление в камере 53 штока повышается, так как гидроцилиндр должен выдержать нагрузку, соответствующую весу устройства для сбора, превышающую заданную нагрузку. Управляющее устройство регулятора давления сравнивает усилие калиброванной пружины 71 с усилием давления в ветви 72, которая соединена с камерой 53 штока через участок 632' второй подветви, распределитель 82 в положении 822 и крайний участок 633. Если калиброванное усилие является более слабым, регулятор соединяет через выход 73 участок 632' второй подветви с ветвью 642 первого участка 64 контура так, что регулятор становится «пропускающим» между камерой 53 штока и резервуаром гидроцентрали через обратную линию R. Вследствие этого давление в камерах штока уменьшается, и мнимый вес устройства для сбора вновь повышается.

Наоборот, если устройство для сбора в процессе выскабливания опирается слишком сильно на днище ванны, давление в камере 53 штока ниже заданной нагрузки. Управляющее устройство регулятора давления сравнивает усилие калиброванной пружины 71 с усилием, вызванным давлением в ветви 72, которое сообщается с камерой 53 штока и, таким образом, соединяет через выход 74 участок 632' второй подветви с другим участком 632 второй подветви так, что регулятор становится «пропускающим» между камерой 53 штока и линией давления Р гидроцентрали. Вследствие этого давление в камере 53 штока повышается, и объемный вес устройства для сбора уменьшается.

Фиг.7 изображает контур, когда подъемный гидроцилиндр поднимает шток 52. Распределитель 80 направлений настроен так, что занимает положение 801, в котором основная ветвь 630 соединена с линией давления Р гидроцентрали и основная ветвь 640 соединена с резервуаром гидроцентрали через обратную линию R. Распределитель 82 находится в положении 821, а распределитель 81 находится в положении 812, что делает регулятор давления 70 недействующим. Масло под давлением проходит по основной ветви 630, далее проходит через распределитель 81 в положение 812 и соединяется с участками 631” и 633 через обратный клапан 91 для питания камеры 53 штока. По мере подъема поршня масло, размещенное в камере 54 поршня, поступает в обратную линию R гидроцентрали через основную ветвь 640.

1. Устройство (100) для сбора твердых отходов и шлама, находящихся в жидкой среде электролизера для производства алюминия в виде расплава электролита и жидкого металла, в виде ковша (100') для корки, предназначенного для очистки анодных отверстий, содержащее вертикальную стойку (9”), приводимую первым приводом (50), который позволяет перемещать вертикальную стойку в вертикальном направлении, раму (110), закрепленную на вертикальной стойке, по меньшей мере, один шарнирный черпак (120а, 120b), поворачивающийся по существу вокруг горизонтальной оси (115а, 115b), закрепленной на раме, причем черпак имеет, по существу, горизонтальную переднюю кромку (128а, 128b) и приводится вторым приводом (200, 201), соединенным с рамой и придающим черпаку движение вращения вокруг, по существу, горизонтальной оси, отличающееся тем, что первый привод (50) имеет, по меньшей мере, гидравлический цилиндр (51), содержащий корпус (55), поршень (56), соединенный со штоком (52), и камеру (53) штока и питающийся от гидравлического контура, выполненного таким образом, что при активировании, по меньшей мере, второго привода давление масла в камере (53) штока поддерживается, по существу, постоянным для обеспечения возможности гидроцилиндру выдерживать нагрузку, соответствующую весу устройства для сбора, уменьшенную на усилие заданной величины, предпочтительно, меньше 1000 даН, обычно от 200 до 600 даН.

2. Устройство для сбора (100, 100') по п.1, отличающееся тем, что участок (63) контура, который питает камеру штока, снабжен регулятором (70) давления для обеспечения возможности поддержания давления внутри камеры штока, по существу, постоянным.

3. Устройство для сбора (100, 100') по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что шток (52) гидроцилиндра (51) жестко соединен с вертикальной стойкой (9”).

4. Устройство для сбора (100, 100') по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что первый привод является гидроцилиндром двойного действия.

5. Устройство для сбора (100, 100') по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит раму (110) и два черпака (120а, 120b), расположенные на раме симметрично относительно, по существу, вертикальной плоскости и установленные шарнирно на раме с возможностью поворота вокруг двух, по существу, горизонтальных осей (115а, 115b), причем каждый черпак имеет переднюю кромку (128а, 128b) напротив передней кромки другого черпака.

6. Устройство для сбора (100, 100') по п.5, отличающееся тем, что второй привод, жестко соединенный с рамой, выполнен с возможностью сообщения каждому из черпаков движения вращения, по существу, симметричного относительно, по существу, вертикальной плоскости, так что твердые отходы, расположенные между двумя черпаками, являются зажатыми черпаками.

7. Устройство для сбора (100, 100') по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что первый привод является гидроцилиндром двойного действия, две камеры которого выполнены с возможностью соединения посредством промежуточного распределителя (80) с линией давления (Р) или с обратной линией (R) гидроцентрали, при этом контур питания содержит несколько участков цепей для обеспечения осуществления следующих схем гидравлического питания:
а) дифференциальную схему, в которой две камеры соединены гидроцентралью для обеспечения опускания стойки с большой скоростью,
b) схему, соответствующую состоянию покоя,
с) схему, в которой камера поршня соединена с гидроцентралью, соответствующую подъему устройства для сбора,
d) компенсационную схему, соответствующую фазе выскабливания с днища ванны, когда давление в участке контура, питающего камеру штока, регулируется для удержания его вблизи величины, соответствующей весу устройства для сбора, уменьшенному на усилие заданной величины, предпочтительно, меньшей 1000 даН, обычно от 200 до 600 даН.

8. Устройство для сбора (100, 100') по п.7, отличающееся тем, что гидравлическая система содержит два участка (63) и (64), которые питают камеру (53) штока и камеру (54) поршня гидроцилиндра двойного действия, при этом:
а) первый участок (64) контура содержит основную ветвь (640), первый конец которого соединен с распределителем (80) и второй конец которой разветвляется на две ветви, при этом первая ветвь (641) соединена с камерой (54) поршня гидроцилиндра (51), а вторая ветвь (642) обеспечивает питание регулятора (70) давления;
b) второй участок (63) контура содержит основную ветвь (630), один конец которой соединен с распределителем, а другой конец разветвляется на две подветви, каждая из которых снабжена двухпозиционным распределителем (81, 82), при этом первая подветвь (631, 631', 631”) соединена со средством удержания нагрузки, обычно распределителем в виде обратного или предохранительного клапана (90), а вторая подветвь (632, 632', 632”) соединена с устройством (70) регулирования давления, при этом две подветви соединены своими другими концами для образования конечного участка (633), который питает камеру (53) штока гидроцилиндра (51).

9. Сервисный модуль (7) для использования на заводе по производству алюминия электролизом расплава, содержащий каретку (8) и подъемно-транспортные и обслуживающие механизмы (10), отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство(100) для сбора по любому из пп.1-8.

10. Сервисное устройство (5) завода по производству алюминия электролизом расплава, содержащее мостовой кран (6), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, по меньшей мере, сервисный модуль (7) по п.9.

11. Применение сервисного модуля (7) по п.9 для обслуживания электролизеров (2) для производства алюминия электролизом расплава, в частности, для очистки анодных отверстий.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе и способу для выливки расплавленного алюминия из электролизера для получения алюминия. Система содержит контейнер, имеющий корпус, приспособленный для помещения в него расплавленного алюминия, и желоб, имеющий участок-основание, соединенный с корпусом контейнера, участок-наконечник, соприкасающийся с расплавом в электролизере, и канал, соединяющий участок-основание с участком-наконечником, для прохождения расплава в корпус контейнера, причем расплав в электролизере содержит расплавленный алюминий и электролит, и электрический источник, соединенный с электролизером и выполненный с возможностью подачи вспомогательного тока на желоб для создания вспомогательного электромагнитного поля по меньшей мере вблизи участка-наконечника желоба, обеспечивающего по меньшей мере частичное увеличение потока расплавленного алюминия в желоб при поступлении вспомогательного тока на желоб, находящийся в жидкостном сообщении с расплавом в электролизере.
Изобретение относится к композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера для производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов.
Изобретение относится к способу защиты смачиваемого покрытия на основе диборида титана катодных блоков алюминиевого электролизера от окисления при обжиге и пуске.

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.

Изобретение относится к способу создания смачиваемого покрытия углеродной подины алюминиевого электролизера. .

Изобретение относится к способу определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве при электролитическом производстве алюминия. .

Изобретение относится к способам получения металлов, в частности алюминия, или сплавов электролизом расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием металлического и оксидно-металлического керметного инертного анода.

Изобретение относится к области цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия. .

Изобретение относится к конструкции мощного алюминиевого электролизера на 400 кА. .

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом.

Изобретение относится к способу обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами. Способ включает нагрев подины, выполненной из катодных блоков с катодными блюмсами, электропроводным материалом, размещение на нем обожженных анодов, соединение анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через электропроводный материал и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов. В качестве электропроводного материала используют насыпной графитовый материал с фракцией не более 2 мм, размещенный в виде рядов усеченной пирамиды расположенных в проекции ниппелей по всей длине обожженного анода, при этом высоту каждого ряда устанавливают 10 мм до 100 мм в обратно пропорциональной зависимости от силы пропускаемого тока, составляющего от 500 кА до 100 кА, а соединение всех анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера осуществляют посредством гибких элементов. Обеспечивается повышение срока службы электролизера. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электролизерам для получения алюминия с верхним подводом тока, в частности к устройству отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода. В устройстве отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода в систему организованного газоотсоса в виде труб, запеченных в тело анода по его продольной или поперечной осям в один или несколько рядов, трубы для отвода газов расположены но всей высоте анода, при этом в зоне жидкой анодной массы высота труб составляет 0,25÷0,3 от общей высоты труб, в зоне полукокса трубы выполнены перфорированными, и их высота составляет 0,5÷0,6 от общей высоты труб, а в нижней части в зоне сформированного анода трубы снабжены газопроводящими пробками, высота которых составляет 0,2÷0,25 от общей высоты трубы. При этом газопроводящие пробки выполнены из подштыревой анодной массы с содержанием связующего - каменноугольного пека 35-40% масс. Обеспечивается уменьшение толщины газосодержащего слоя электролита, сокращение потребления электролизером электроэнергии и увеличение выхода металла по току. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к получению алюминия электролизом глинозема в расплаве фтористых солей и может быть использовано при технологическом контроле состава электролита методом количественного рентгенофазового анализа (РФА) калийсодержащего электролита с добавками кальция либо кальция и магния. Способ подготовки образцов для количественного РФА заключается в том, что отобранные из ванн закристаллизованные пробы подвергаются процедуре допирования с последующей термической обработкой. Для этого навеску перемолотого образца перемешивают с навеской фторида натрия для перевода состава пробы в область высокого КО, например, взятой в соотношении 1:2 к массе образца. Смесь помещают в печь, нагретую до необходимой температуры 650-750°C, и выдерживают в ней в течение 20-40 минут для растворения фторида натрия в образце и перекристаллизации образца с желаемым фазовым составом при последующем охлаждении на воздухе. Далее допированный образец помещают в печь, нагретую до температуры 420-450°C, и выдерживают в ней в течение 15-30 минут. После этого допированный образец извлекают из печи, охлаждают на воздухе и проводят анализ состава любым из методов количественного РФА и, учитывая количество внесенного NaF, рассчитывают состав исходной пробы. Применение допирования отобранных проб с дополнительной термической обработкой позволяет получить образцы с равновесным фазовым составом с известными кристаллическими фазами и с хорошей окристаллизацией фаз в пробе, что является необходимым при применении методов количественного РФА. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к очистке основного потока неочищенного газа из предприятия, например, по получению алюминия. Газоочистное устройство содержит множество газоочистных камер (34a-c), входную магистраль (32) для разделения основного потока неочищенного газа, текущего через нее, на множество отдельных фракционных потоков неочищенного газа для втекания во входы (46a-c) очистных камер и множество теплообменников (40a-c). Каждый теплообменник (40a-c) расположен ниже по потоку от входной магистрали (32) для охлаждения соответствующего фракционного потока неочищенного газа, входящего в соответствующую очистную камеру (34a-c). Теплообменники (40a-c) выполнены с возможностью генерирования перепада давления во фракционном потоке неочищенного газа, проходящем через них, оказывая выравнивающий эффект на относительные скорости индивидуальных фракционных потоков газа. Технический результат: повышение эффективности и надежности газоочистки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к способу электролитического получения алюмокремниевых сплавов -силуминов с использованием кремнезема и кремнеземсодержащих материалов, например, отработанной подины, содержащей большое количество кремнезема, глинозема и электролита, необходимых для электролиза. Способ включает предварительную обработку измельченного алюмосиликатного сырья, содержащего отработанную подину, глинозем и электролит, механоактивацией как отдельно, так и в смеси с глиноземом, периодическую загрузку подготовленного сырья в электролизер и проведение электролиза расплава с образованием силумина непосредственно в ванне электролита. Обеспечиваются высокая скорость растворения сырья, снижение напряжения и расхода энергии и увеличение срока службы электролизера.

Изобретение относится к графитированному фасонному катодному устройству для получения алюминия. Катодное устройство содержит основной блок и графитированный катодный замедлительный блок. На продольных кромках основного блока симметрично выполнены две группы канавок. Сырьевой материал, из которого изготовляется упомянутый графитированный катодный замедлительный блок, включает в себя кальцинированный нефтяной кокс, электрокальцинированный антрацит, каменноугольный пек, легирующую добавку TiB2 и добавку SiC. Графитированный катодный замедлительный блок вставлен в канавку, образованную обеими упомянутыми канавками, с перекрыванием соединительного шва между двумя основными блоками. Обеспечивается достижение эффекта сбережения электроэнергии и снижения затрат, уменьшения эффективной толщины основного блока и влияния на его срок эксплуатации, и достижение частичного структурного усиления основного блока и продления срока эксплуатации электролизера. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для рафинирования алюминия и его сплавов от электроположительных примесей. Устройство содержит контейнер с подиной, футерованной огнеупорными материалами, для размещения в нем расплавленного алюминиевого сплава с электроположительными примесями и расплавленного рафинированного алюминия, одну или несколько пористых мембран, пропитанных электролитом, непроницаемых для расплавленного алюминиевого сплава с электроположительными примесями и проницаемых для электролита и катионов алюминия, для разделения расплавленного алюминиевого сплава с электроположительными примесями, используемого в качестве анода с токоподводом, и расплавленного рафинированного алюминия в качестве катода с токоподводом и по крайней мере один МГД перемешиватель анодного расплава, установленный на границе раздела пористая мембрана - анодный расплав. Раскрыт также способ рафинирования алюминия и его сплавов от электроположительных примесей. Технический результат - обеспечение повышенной степени очистки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу рентгенофазового определения криолитового отношения при электролитическом получении алюминия и может быть использовано при определении состава электролита. Способ включает отбор пробы электролита, подготовку образца к анализу, измерение интенсивности аналитических дифракционных линий фаз криолита Na3AlF6, хиолита Na5Al3F14, флюорита CaF2, полуторного кальциевого криолита Na2Ca3Al2F14, одинарного кальциевого криолита NaCaAlF6 и фторида натрия NaF, при этом концентрации вышеперечисленных фаз электролита определяют по формуле: C j = ( I j a / K j a ) / ( ∑ l M I l a / K j a ) , а криолитовое отношение определяют по формуле: K O = 2 × ∑ j α j C j ∑ j β j C j где: - интенсивность аналитической линии j-й фазы, - корундовое число j-й фазы, рассчитанное для данной аналитической линии, М- количество фторидных фаз, Cj - концентрации минералогических фаз пробы; αj, βji - массовые доли соответственно NaF и AlF3 в j-й фазе. Обеспечивается упрощение и повышение его точности определения состава электролита. 2 ил., 4 табл.

Изобретение относится к электролизерам для производства жидких металлов, в частности алюминия, электролизом расплавленных солей. Электролизер содержит корпус, подину, крышку, установленные вертикально или наклонно малорасходуемые полые перфорированные и/или открыто пористые электроды, подсоединенные к источнику постоянного тока, при этом в электродах выполнены внутренние каналы для транспортировки по ним продуктов электролиза. Электроды выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольника, закреплены в крышке электролизера и/или в углублениях корпуса и подины, причем в подине катодной частью, и соединены от 1 до 100 параллельных рядов с последовательно соединенными биполярными электродами в ряду от 2 до 100, при расстоянии между электродами от 0,5 до 5 см, а от боковой поверхности электрода до боковой стенки электролизера от 0,01 до 1 см, при этом каждый ряд эквипотенциальных электродов соединен с накопителем металла, расположенным в нижней части электролизера. Обеспечивается увеличение удельной производительности, снижение удельного расхода электроэнергии и массы токоподводящей ошиновки. 2 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.
Наверх