Устройство для временной подвески анода алюминиевого электролизера

 

Использование: изобретение относится к цветной металлургии, а именно, к получению алюминия электролизом в криолитоглиноземных расплавах. Сущность: металлоконструкция устройства выполнена в виде верхней рамы с двумя нижними продольными балками, снабженными зажимами и двумя группами тяг, одна из которых шарнирно соединена с верхней рамой, а другая - через промежуточные рычаги соединена с верхней рамкой и узлом строповки. Кроме этого, на верхней раме установлены механизмы для компенсации вертикальных перемещений анодной рамы электролизера. 1 з. п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к получению алюминия электролизом.

Известны устройства для временной подвески обожженных анодов, применяющиеся в электролизерах с обожженными анодами при перетяжке анодной ошиновки. Эти устройства не могут использоваться для удержания самообжигающегося анода из-за принципиальных конструктивных отличий электролизеров с обожженными анодами от электролизеров с самообжигающимся анодом. Для перетяжки анодной рамы с ошиновкой для этих электролизеров используются самые разные конструкции, но общим для них является то, что все они опираются на П-образные контрфорсы анодного кожуха. Это приводит к тому, что при перетяжке анодной рамы электролизеров вся вертикальная нагрузка, воздействующая на устройство для подвески анода, передается на контрфорсы анодного кожуха (на горизонтальные их части), вызывая их прогибы в вертикальной плоскости. Это приводит к повороту вертикальных элементов контрфорса в направлении "от оси кожуха" к периферии, его боковые стенки приобретают "бочкообразную" форму, а в образовавшиеся при этом пустоты затекает жидкая анодная масса и запекается там, не давая возможности стенкам и контрфорсам вернуться в исходное положение после окончания перетяжки. Такое явление происходит при каждой перетяжке, деформации стенок суммируются, "бочкообразность" боковых стенок кожуха все возрастает и, следовательно, изменяется первоначальная форма анода, принимая вид трапеции (в поперечном сечении). Такая форма анода еще более усугубляет положение, т.к. при опускании анода, по мере его сгорания, образуется зазор между трапецеидальными формами стенок кожуха и угольного анода, куда вновь затекает жидкая анодная масса и весь цикл повторяется.

Известно устройство для временной подвески самообжигающегося анода алюминиевого электролизера по а. с. N 376486, включающее горизонтальную балку и подвески с захватами для штырей. Горизонтальная балка в верхней части снабжена вертикальными Г-образными кронштейнами, на которые опираются подвески с захватами, а в нижней части опорными кронштейнами для опирания балки на контрфорсы анодного кожуха.

К недостаткам данного устройства относится: опирание его на контрфорсы анодного кожуха с последствиями, описанными выше; на электролизер необходимо устанавливать две самостоятельные балки, что значительно увеличивает крановое время при их транспортировке; необходимость применения ручного труда для натяжения захватов, одетых на штыри, с помощью штурвалов для выборки зазоров в сочленении штырь-захват.

Данное устройство не нашло применения на практике в электролизерах с самообжигающимися анодами.

Известно устройство, принятое за прототип, которое выполнено в виде горизонтальной балки V-образной формы с двумя консолями, снабженными захватами для анодных штырей, расположенными по обеим продольным сторонам горизонтальной балки на одинаковых расстояниях от ее продольной оси, равных расстоянию между внутренними рядами анодных штырей и продольной осью электролизера. Кроме этого, устройство снабжено направляющими для его точной установки в продольном и поперечном направлениях, а натяжение захватов для выборки зазоров в сочленениях штырь-захват осуществляется вручную штурвалами при помощи пары винт-гайка.

Устройство опирается на контрфорсы анодного кожуха и устанавливается по продольной оси электролизера между внутренними рядами штырей.

К недостаткам данной конструкции можно отнести следующее: опирание устройства на контрфорсы анодного кожуха, причем опирание производится в самых неблагоприятных точках по продольной оси кожуха, вызывающих максимальные прогибы контрфорсов; при установке устройства на электролизер для перетяжки анодной рамы и при снятии его после перетяжки обслуживающих персонал вынужден выбираться в среднюю зону электролизера (пространство между двумя внутренними рядами штырей составляет около 700 мм), после чего подниматься по V-образной балке на анодную раму к штурвалам натяжения захватов; сложность и металлоемкость конструкции и, следовательно, большая ее стоимость.

Из-за перечисленных недостатков данное устройство также не нашло применения в отечественной алюминиевой промышленности.

Технический результат настоящего изобретения заключается в увеличении срока службы анодного кожуха за счет исключения опирания устройства для временной подвески анода на контрфорсы, в снижении трудозатрат и улучшении условий труда при выполнении операции по перетяжке анодной рамы электролизера.

Сущность изобретения состоит в том, что металлоконструкция устройства выполнена в виде верхней рамы с двумя нижними продольными балками, снабженными зажимами и двумя группами тяг, одна из которых шарнирно соединена с верхней рамой, а другая через промежуточные рычаги соединена с верхней рамой и узлом строповки. Кроме этого, на раме установлены механизмы для компенсации вертикальных перемещений анодной рамы электролизера.

Устройство устанавливается на электролизер с помощью крана сверху и опирается винтами механизмов на продольные балки анодной рамы электролизера. При этом нижние продольные балки устройства, снабженные зажимами для зажатия штырей, располагаются вдоль боковых сторон анодного кожуха над его контрфорсами (не опираясь на них) перед наружными рядами штырей. Зажатие штырей зажимами и их освобождение осуществляется вручную с помощью стандартного ключа с рабочей площадки анодного кожуха. В процессе перетяжки вертикальные нагрузки от массы удерживаемого угольного анода ( ≃ 65 т) через вертикальную группу тяг передаются на верхнюю раму и, через закрепленные на них механизмы и их винты, на анодную раму электролизера. Таким образом, предлагаемая конструкция устройства исключает воздействие нагрузок на контрфорсы анодного кожуха и их деформации, увеличивая тем самым срок его службы.

На фиг.1 показан вид устройства с продольной стороны; на фиг. 2 - поперечный разрез по А-А; на фиг. 3 поперечный разрез по Б-Б.

Устройство состоит из металлоконструкции, выполненной в виде верхней рамы 1, состоящей из несущих балок 2 с поперечными связями 3 и двух нижних продольных балок 4 с установленными в них зажимами 5 для зажатия анодных штырей. Балки 4 с помощью одной группы вертикальных тяг 6 соединены шарнирно с несущими балками 2 рамы 1, а с помощью другой группы тяг 7 через промежуточные двухплечие рычаги 8 и горизонтальные тяги 9 соединены с узлом строповки, состоящим из строповочной балки 10 и скобы 11.

Для компенсации вертикального перемещения анодной рамы электролизера на поперечных связях 3 верхней рамы 1 установлены два механизма 12 (в данном случае это винтовые домкраты с электродвигателями), имеющие в своем составе винты 13 с закрепленными на них опорными башмаками 14.

Для описания работы принят за исходное положение момент транспортировки устройства с помощью крана для установки на электролизер. В этом случает устройство удерживается крюком крана за строповочную балку 10 со скобой 11, которые при этом находятся в транспортном (поднятом) положении, а двухплечие рычаги 8 повернуты на некоторый угол под воздействием тяг 9, соединяющих узел строповки с рычагами. Поворот последних через группу тяг 7 вызывает поворот на некоторый угол и продольных балок 4, поворот которых происходит вокруг точек их соединения с группой тяг 6.

При установке на электролизер устройство опускается краном на анодную раму, при этом вначале опираются на нее винты 13 домкратов с башмаками 14 и верхняя рама 1 с группой тяг 6 и рычагами 8 прекращает движение, а нижние балки 4 продолжают движение в рабочее положение под собственным весом, поворачиваясь вокруг точки их соединения с тягами 6 до тех пор, пока рычаги 8 своими вертикальными плечами не упрутся в несущие балки 2 рамы 1.

При повороте балок 4 из транспортного положения в рабочее (горизонтальное) установленные на них зажимы 5 охватывают своими рабочими органами круглые токоведущие штыри, одновременно центрируясь относительно диаметров штырей. Одновременно с этим узел строповки с элементами 10 и 11 и тягами 9 опускаются в нижнее положение, запирая рычаги 8 от поворота в сторону вертикальной оси устройства. Этим исключается возможность поворота балок 4 в направлении транспортного их положения под воздействием вертикальных нагрузок "Р", возникающих в рабочих органах зажимов при удерживании угольного анода в процессе перетяжки анодной рамы. Закончилась установка устройства на электролизер. Далее необходимо зажать токоведущие штыри в зажимах устройства, освободить зажимы, расположенные на анодной раме электролизера и удерживающие штыри в процессе его работы и можно начинать перетяжку анодной рамы из нижнего положения в верхнее. Для этого нужно одновременно включить электроприводы механизмов подъема электролизера и механизмов 12 устройства. При этом анодная рама электролизера будет перемещаться вверх, а винты 13 механизмов устройства будут втягиваться в домкраты на такую же величину. Это достигается тем, что в составе электролизера и устройства применяются одни и те же механизмы, а незначительные рассогласования в их работе могут возникать только из-за "игры" допусков по шагу винтов и из-за разности в "скольжении" электродвигателей, что вполне допустимо.

После окончания перетяжки анодной рамы необходимо: закрепить токоведущие штыри в зажимах анодной рамы электролизера; отпустить зажимы 5, расположенные в нижних продольных балках 4 устройства, освободив токоведущие штыри; застропить крюком крана узел строповки устройства за его скобу 11 и начинать его подъем для снятия с электролизера. В этом случае под воздействием цепочки элементов: тяги 9 -двухплечие рычаги 8 группа тяг 7 нижние продольные балки 4 поворачиваются в транспортное положение, отводя зажимы 5 от токоведущих штырей.

Далее устройство снимается с электролизера и транспортируется к месту хранения на стенд, где винты 13 домкратов с опорными башмаками 14 должны быть приведены в исходное положение (винты опущены в нижнее положение) и подготовлены для установки на следующий электролизер.

Данное изобретение позволит увеличить срок службы анодного кожуха электролизера, снизить трудозатраты и улучшить условия труда при выполнении перетяжки анодной рамы.

Формула изобретения

1. Устройство для временной подвески анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающее металлоконструкцию, зажимы для штырей, горизонтальные балки и узел строповки, отличающееся тем, что металлоконструкция выполнена в виде верхней рамы с двумя нижними продольными балками, снабженными зажимами, и двумя группами тяг, одна из которых шарнирно соединена с верхней рамой, а другая через промежуточные рычаги соединена с рамой и узлом строповки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на раме установлены механизмы для компенсации вертикальных перемещений анодной рамы электролизера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3