Устройство для определения расстояния от подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом до нижнего среза токоподводящего штыря и способ его использования
Владельцы патента RU 2245943:
Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" (ОАО "СибВАМИ") (RU)
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при определении параметров самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом. Техническим результатом является повышение точности измерений. Устройство для измерения расстояния от подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом до верхней части анодного кожуха содержит Г-образное нижнее колено. Устройство снабжено вертикальной штангой, выполненной с возможностью крепления к Г-образному нижнему колену, подпружиненным измерительным стержнем, установленным с возможностью фиксации в верхней части штанги, и уровнемером для отслеживания вертикальности установки штанги. Г-образное нижнее колено выполнено съемным и закреплено на штанге с помощью фиксатора. Способ определения расстояния от подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом до нижнего среза токоподводящего штыря включает измерение расстояния от верхней части анодного кожуха до верхнего среза стальной части токоподводящего штыря и расстояния от подошвы анода до верхней части анодного кожуха. Проводят прямое измерение расстояние от подошвы анода до верхней части анодного кожуха заявленным устройством и вычисляют искомое расстояние по формуле. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предложение относится к цветной металлургии и может быть использовано при определении параметров самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом (ВТ).
Расстояние от подошвы анода до нижнего среза токоподводящего штыря в электролизерах с ВТ и самообжигающимся анодом является важным параметром для ведения стабильной технологии анода и электролиза в целом. Завышение или занижение этого расстояния приводит к негативным последствиям (протеки пека, трещинообразование в теле анода, повышенные тепловыделение и электросопротивление и др.), поэтому точное его измерение является весьма актуальной задачей. В настоящее время на большинстве алюминиевых заводов, оснащенных электролизерами ВТ, это расстояние определяется косвенным методом, в основе которого лежит измерение специальным инструментом так называемой “кочерги”, расстояния от подошвы анода до нижней кромки газосборного колокола. Затем расчетным путем, используя знание геометрических размеров анодного кожуха, газосборника и токоподводящего штыря, определяется минимальное расстояние от штыря до подошвы анода.
За прототип принято устройство для определения расстояния от конца штыря до подошвы анода (Кадричев В.П., Минцис М.Я. Измерение и оптимизация параметров алюминиевых электролизеров. - Челябинск, Металл, 1995, стр.36-43).
Для определения расстояния от штыря до подошвы анода Lmin под анод вводят “кочергу” и измеряют расстояние m (“кочерга” - низ колокола) и выступающей над анодным кожухом части f штыря, стоящего на нижнем горизонте. Величины с и f - высота колена “кочерги” и высота анодного кожуха с колоколом - являются известными конструктивными размерами. Длина штыря hш - величина переменная, т.к. в процессе эксплуатации нижняя часть штыря окисляется и штырь укорачивается. Поэтому в каждом корпусе периодически проводится калибровка штырей, и они подбираются одной длины. Минимальное расстояние Lmin вычисляют по формуле:
Lmin=c+m+f+t-hш
Недостатком известного способа и инструмента, принятого за прототип, является сложность операций, производимых при измерении, и большая погрешность при определении искомого расстояния, например, расположение нижней кромки газосборника, от которой ведется отсчет, относительно анодного кожуха за несколько месяцев эксплуатации может измениться на 30-50 мм, соответственно на эту же величину возрастет погрешность определения минимального расстояния от подошвы анода до нижнего среза токоподводящего штыря.
Задачей данного предложения является снижение трудозатрат при проведении измерений.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение точности измерений.
Технический результат достигается тем, что устройством для определения расстояния от подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера ВТ до нижнего среза запеченного токоподводящего штыря, включающем измерение расстояния от верхней части анодного кожуха до верхнего среза стальной части токоподводящего штыря, производят прямое измерение расстояния от подошвы анода до верхней части анодного кожуха и затем расстояние от подошвы анода до нижнего среза токоподводящего штыря определяют по формуле:
Lmin=А+В-С
где Lmin - расстояние от подошвы анода до нижнего среза запеченного токоподводящего штыря;
А - расстояние от подошвы анода до верхней части анодного кожуха;
В - расстояние от верхней части анодного кожуха до верхнего среза стальной части токоподводящего штыря;
С - длина стальной части токоподводящего штыря.
Технический результат достигается и тем, что в устройстве для измерения расстояния от подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера до верхней части анодного кожуха, включающее Г-образное нижнее колено, оно выполнено в виде вертикальной штанги с установленным в верхней части подпружиненным измерительным стержнем с возможностью его фиксации относительно штанги, а сама штанга снабжена уровнемером, позволяющим отследить вертикальность ее установки, кроме того, предусмотрено сменное Г-образное нижнее колено, закрепленное на штанге с помощью фиксатора.
Общими признаками данного предложения и прототипа являются следующие признаки: наличие Г-образного нижнего колена.
Отличие заключается в том, что устройство выполнено в виде вертикальной пустотелой штанги с установленным в верхней части подпружиненным измерительным стержнем с возможностью фиксации его относительно штанги, а сама штанга снабжена уровнемером, позволяющим отследить вертикальность ее установки, также Г-образное нижнее колено выполнено сменным, закрепленным на штанге с помощью фиксатора, отличие также и в том, что с помощью устройства производят прямое измерение расстояния от подошвы самообжигающегося анода до верхней части анодного кожуха, а искомое расстояние производят по вышеуказанной формуле.
Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию патентоспособности “новизна”.
Для сравнения предложения с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе. Решений, сходных с предлагаемым, не обнаружено, что позволяет сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию патентоспособности “изобретательский уровень”.
Предложение поясняется фиг.1 и 2, где на фиг.1 показан общий вид алюминиевого электролизера и устройство 1 для измерения расстояния от подошвы 2 самообжигающегося анода алюминиевого электролизера ВТ до верхней части анодного кожуха (площадки анодчика 3) с запеченными токоподводящими штырями 4, на фиг. 2 показан общий вид устройства 1. Оно состоит из пустотелой штанги 5, на которой установлен уровнемер 6, Г-образное нижнее колено 7, измерительный стержень 8. Колено 7 закреплено в штанге 5 с помощью фиксатора 9 и по мере износа может быть заменено на новое. Измерительный стержень 8 может совершать возвратно-поступательные перемещения в штанге 5 и может быть зафиксирован в любом из промежуточных положений с помощью верхнего фиксатора 10. В крайнее верхнее положение стержень 8 перемещается с помощью пружины 11. Стержень 8 имеет шкалу с делениями, которая позволяет вести отсчет измеряемого расстояния.
Перед выполнением замера (схема показана на фиг.1) стержень 8 утапливается в корпус инструмента и фиксируется в этом положении. Затем инструмент нижним коленом устанавливается на подошву анода и по уровнемеру 6 штанга 5 приводится в вертикальное положение, после чего отпускается верхний фиксатор 10 и измерительный стержень 8 под действием пружины 11 упирается в площадку анодчика 3, которая является верхней частью анодного кожуха. По шкале определяется расстояние от подошвы анода до верхней части кожуха (размер А на фиг.1). Затем измеряется расстояние от верхней части анодного кожуха до верхнего среза стальной части штыря 4 (размер В на фиг.1). Учитывая, что длина стальной части штыря 4 (размер С) известна, определяется минимальное расстояние от нижнего среза запеченного токоподводящего штыря 4 до подошвы анода 2 по формуле Lmin=А+В-С.
Предлагаемое устройство и способ его использования прошли опытно-промышленные испытания и показали более высокую точность измерений по сравнению с известным прототипом, что влияет на ведение стабильной технологии анода и электролиза в целом.
1. Устройство для измерения расстояния от подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом до верхней части анодного кожуха, содержащее Г-образное нижнее колено, отличающееся тем, что оно снабжено вертикальной штангой, выполненной с возможностью крепления к Г-образному нижнему колену, подпружиненным измерительным стержнем, установленным с возможностью фиксации в верхней части штанги, и уровнемером для отслеживания вертикальности установки штанги.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что Г-образное нижнее колено выполнено съемным и закреплено на штанге с помощью фиксатора.
3. Способ определения расстояния от подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом до нижнего среза токоподводящего штыря, включающий измерение расстояния от верхней части анодного кожуха до верхнего среза стальной части токоподводящего штыря и расстояния от подошвы анода до верхней части анодного кожуха, отличающийся тем, что проводят прямое измерение расстояние от подошвы анода до верхней части анодного кожуха устройством по п.1 и вычисляют искомое расстояние по формуле
Lmin=A+B-C,
где Lmin - расстояние от подошвы анода до нижнего среза токоподводящего штыря,
А - расстояние от подошвы анода до верхней части анодного кожуха,
В - расстояние от верхней части анодного кожуха до верхнего среза стальной части токоподводящего штыря,
С - длина стальной части токоподводящего штыря.
