[RU]

Электродный узел для использования в электролизере для получения металла, такого как алюминий. Электрод включает токопроводящий угольный электродный блок с соединенным с ним токопроводящим металлическим элементом. По меньшей мере одна сплошная токопроводящая металлическая вставка, по меньшей мере частично, введена в угольный электродный блок с посадкой с натягом, так что вставка действует боковой силой на угольный электродный блок. Вставка обеспечивает улучшенное токопроводящее соединение между угольным электродным блоком и токопроводящим металлическим элементом при пониженном сопротивлении. Вставка может обеспечивать прямое соединение между электродным блоком и металлическим элементом, или соединение может быть обеспечено посредством слоя чугуна или другого металлического элемента, расположенного между электродным блоком и металлическим элементом. Электродный узел может включать как анод, так и катод.

[RU] (57) Реферат / Формула:

Электродный узел для использования в электролизере для получения металла, такого как алюминий. Электрод включает токопроводящий угольный электродный блок с соединенным с ним токопроводящим металлическим элементом. По меньшей мере одна сплошная токопроводящая металлическая вставка, по меньшей мере частично, введена в угольный электродный блок с посадкой с натягом, так что вставка действует боковой силой на угольный электродный блок. Вставка обеспечивает улучшенное токопроводящее соединение между угольным электродным блоком и токопроводящим металлическим элементом при пониженном сопротивлении. Вставка может обеспечивать прямое соединение между электродным блоком и металлическим элементом, или соединение может быть обеспечено посредством слоя чугуна или другого металлического элемента, расположенного между электродным блоком и металлическим элементом. Электродный узел может включать как анод, так и катод.

---

ЭЛЕКТРОДНЫЕ УЗЛЫ С МАЛЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
МЕТАЛЛОВ
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка притязает на приоритет и преимущество патентной заявки Канады № 2 838 113, поданной 16 декабря 2013 года, и временной патентной заявки США № 62/081,187, поданной 18 ноября 2014 г., содержание которых включено в настоящий документ путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[OOOl] Предмет настоящей заявки относится к электродным узлам для использования в электролитическом восстановлении рафинированных материалов, включая, но без ограничения, использование в электролизерах для получения алюминия. Предмет заявки более конкретно относится к уменьшению электрического сопротивления и улучшению распределения тока по узлам анода и катода, чтобы снизить расход электроэнергии, улучшить технико-эксплуатационные характеристики электролизера и увеличить срок эксплуатации анодов и катодов.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Процесс Холла - Эру является широко известным способом синтеза алюминия путем электролитического восстановления глинозема. В этом способе используют предварительно обожженные или обжигаемые на месте угольные аноды, спаренные в электролизере с противоположными угольными катодами, которые отделены от анодов расплавленным электролитом ("ванна"), который содержит раствор глинозема и слой расплавленного металла, состоящий из токопроводящего алюминия поверх катода. В ходе процесса электрический ток пропускают между анодом и катодом, чтобы восстановить раствор глинозе
ма до расплавленного алюминия и удалить моноксид или диоксид углерода с низа анода. Токопроводящий расплавленный алюминий опускается к слою алюминия или "металлической подушке" на верху угольного катода, этим становясь частью электрической цепи. Глинозем добавляют в ванну из верхнего загрузчика, а расплавленный алюминий удаляют из электролизера путем прерывистого отвода в передвижные вакуум-ковши.
[0003] Предварительно обожженный угольный анод крепят к нижнему концу вертикального токоподводящего стержня как к опоре, и верхний конец токоподводящего стержня прижимают к балке электрической шины. Вертикальный токоподводящий стержень изготавливают из алюминия или меди и обычно соединяют с угольным анодом посредством нижнего горизонтального стального ярма и от одного до восьми (или больше) круглых стальных штырей, прикрепленных к ярму.
[0004] Угольные аноды выполняют с готовыми выемками (отверстиями под штыри), в которые вставляют соответствующие штыри. Затем штыри соединяют с анодом путем заполнения пространства между ними чугуном или клеем из угольной пасты. При использовании для связи чугуна затвердевшее чугунное кольцо между штырем и угольным анодом называют "втулка". Угольные аноды расходуются в процессе восстановления главным образом из-за соединения с кислородом, выделяемым из восстановленного глинозема. Анодные узлы обычно имеют срок эксплуатации в электролизере 20-30 суток. Типичный анодный узел этого типа раскрыт в патенте США № 3,398,081, выданном Бонфилсу и др. (Bonfils et al.).
[0005] Предварительно обожженные катодные узлы включают предварительно обожженный угольный (углеродистый или графитированный) катод, соединенный чугунной или угольной пастой с одной или несколькими стальными токосъемными стержнями, которые расположены в пазах на нижней стороне катода. Токосъемные стержни длиннее чем катод и выступают через боковую стенку электролизера для соединения с электрической шиной. Катоды обычно
имеют срок эксплуатации 5-10 лет, в течение которого катод корродирует, главным образом по электрическим путям наименьшего сопротивления и наибольшей плотности тока. Катод блокирует абсорбцию натрия из ванны, инфильтрацию алюминия и вертикальный подъем, вызываемый тепловыми напряжениями из-за неравномерного профиля температур в угольном материале, и эти условия постепенно увеличивают электрическое сопротивление катодного узла. Когда сопротивление становится чрезмерно высоким, или когда осажденный алюминий содержит много чугуна, что указывает на растворение токосъемных стержней, электролизер выводят из эксплуатации, чтобы облицевать новым материалом.
[0006] Электроэнергия, требуемая для восстановления глинозема до алюминия и для нагрева поступающего глинозема до температуры восстановления, составляет небольшую долю совокупной электроэнергии, обычно расходуемой между анодной шиной и катодными соединениями с шиной. Компенсация расходуемой энергии происходит за счет теплоты, генерируемой из-за электрического сопротивления разных компонентов и поверхностей соединений системы электролизера, причем эту теплоту выводят в окружающую среду. Факторы, влияющие на электрическое сопротивление поверхностей контакта, включают электрическое сопротивление контактирующих материалов, площадь и чистоту поверхности контакта и давление контакта между контактирующими материалами. Хотя чугунные соединения, используемые в анодных и катодных узлах, являются токопроводящими, они все же имеют значительное электрическое сопротивление, которое создает джоуле в нагрев, который прямо не способствует процессу электролитического восстановления. Высокое электрическое сопротивление по меньшей мере частично зависит от усадки, которую претерпевает чугун при затвердевании. Эта проблема может увеличиваться за счет разного теплового расширения материалов электродных узлов, когда электролизер нагревают до температуры эксплуатации.
[0007] Прошлые попытки повысить КПД электролитических процессов в производстве металлов нацелены на улучшение распределения электрического
тока на анодах и катодах и/или уменьшение сопротивления между разными компонентами электродных узлов. Например, в ряде патентов и опубликованных патентных заявок раскрыты втулки, имеющие удлинения для увеличения площади поверхности контакта с анодом, улучшающие распределение тока и уменьшающие сопротивление. Примеры таких конструкций раскрыты в патентах США № 4,552,638, 4,557,817 и 4,824,543. Другие попытки направлены на изменение вертикального распределения тока во втулке посредством выполнения подрезов или боковых выступов во втулке (например, US 4,621,674). Также были попытки модифицировать давление контакта между угольными электродами и другими компонентами электродных узлов, например, путем применения графитной облицовки увеличенного объема в пазах токосъемных стержней катода (например, патент США № 7,776,190 на имя Хилтмана и др.) или применения конусных, прямых или резьбовых соединителей, которые собраны с небольшим натягом и имеют пазы для снятия напряжений в соединительном пальце, или собраны со свободной посадкой, при этом палец расширяется и сжимается только при повышении температуры (например, патенты США № 3,179,736, 3,390,071, 3,489,984 и 3,499,831). В других попытках использованы альтернативные материалы и способы обеспечения раздельных механических и электропроводящих соединений между штырем и анодом (например, международная публикация № WO 2009/099335).
[0008] Несмотря на сделанные попытки повысить КПД электролитических процессов, остается потребность в анодных и катодных узлах, которые помогут обеспечить дальнейшее снижение количества энергии, расходуемого на килограмм получаемого металла, снизить выделение углерода и потери угольного материала и продлить срок эксплуатации электродов.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] В одном варианте осуществления предложен электродный узел для использования в электролизере для получения металла, причем электродный узел включает: (а) токопроводящий угольный электродный блок, имеющий
первую поверхность и вторую поверхность, причем первая поверхность обращена внутрь электролизера при использовании электродного узла; (Ь) токо-проводящий металлический элемент, имеющий первый конец и второй конец, причем первый конец металлического элемента соединен с угольным электродным блоком токопроводящим образом, и второй конец металлического элемента приспособлен для соединения с шиной токопроводящим образом; (с) сплошная токопроводящая металлическая вставка по меньшей мере частично вставлена в угольный электродный блок, причем вставка входит в угольный электродный блок своей второй поверхностью, и причем металлическая вставка вставлена в угольный электродный блок с посадкой с натягом, так что вставка прилагает поперечную силу к угольному электродному блоку.
[00010] Согласно одному аспекту, электродом является предварительно обожженный угольный анод, причем первая поверхность угольного электродного блока является его нижней поверхностью, и причем токопроводящий металлический элемент включает вертикальный токопроводящий стержень. Токопроводящий металлический элемент может кроме того включать вертикальный штырь на его первом конце, причем угольный электродный блок имеет верхнюю поверхность напротив нижней поверхности, и в верхней поверхности выполнена выемка, в которую входит конец вертикального штыря. Вторая поверхность, в которую входит вставка, может включать внутреннюю поверхность выемки, при этом внутреннюю поверхность выбирают из нижней поверхности и боковой поверхности выемки. Например, вставка может заходить в нижнюю поверхность выемки и проходить из нее вертикально вниз, и/или вставка может заходить в боковую поверхность выемки и проходить из нее радиально наружу, при этом часть каждой упомянутой вставки выступает, по выбору, из нижней поверхности или боковой поверхности выемки, и выступающая часть по выбору включает увеличенную головку. Вставка может быть наклонена вниз и наружу от упомянутой второй поверхности. Несколько таких вставок могут быть предусмотрены в нижней поверхности и/или боковой поверхности выемки, причем каждая из таких вставок по меньшей мере частично входит в угольный электродный блок.
[00011] Согласно еще одному аспекту, выемка может быть снабжена токо-проводящей металлической облицовкой, посредством которой формируют токо-проводящее соединение между штырем и угольным электродным блоком, и при этом вставка или несколько вставок находятся в прямом, токопроводящем контакте с токопроводящей металлической облицовкой выемки. По меньшей мере часть токопроводящей металлической облицовки может включать литую часть, которую выполняют по месту между штырем и угольным электродным блоком. Например, часть токопроводящей металлической облицовки может включать твердую преформу, которая объединена с литой частью во время формирования металлической облицовки, и при этом вставка или несколько вставок находятся в прямом токопроводящем контакте с преформой перед формированием литой части. Преформа может включать нижнюю пластину, которая находится в контакте с нижней поверхностью выемки.
[00012] Согласно еще одному аспекту, электродный узел может кроме того включать несколько упомянутых вертикальных штырей на его первом конце, причем штыри расположены на некотором расстоянии друг от друга, причем угольный электродный блок имеет несколько упомянутых выемок, выполненных в его верхней поверхности, и конец каждого вертикального штыря входит в соответствующую выемку, и причем каждый вертикальный штырь прикреплен к вертикальному токопроводящему стержню посредством токопроводящего металлического ярма. Электродный узел может кроме того включать несколько токопроводящих обходных элементов, каждый из которых обходит ярмо и один вертикальный штырь, при этом каждый из обходных элементов имеет первый конец, соединенный с вертикальным токопроводящим стержнем посредством токопроводящего соединения, и второй конец, соединенный с угольным электродным блоком посредством токопроводящего соединения. Угольный электродный блок снабжен несколькими упомянутыми вставками в его верхней поверхности, и при этом второй конец каждого из обходных элементов соединен по меньшей мере с одной из вставок. Второй конец каждого обходного элемента может быть прикреплен к верхней поверхности электрода по меньшей мере
одной из вставок, и при этом второй конец каждого обходного элемента включает расширяемую или гибкую часть.
[00013] Согласно еще одному аспекту, угольный электродный блок имеет верхнюю поверхность напротив нижней поверхности и снабжен несколькими упомянутыми вставками в его верхней поверхности, причем электродный узел кроме того включает соединитель в форме хомута, имеющий боковую стенку для приема первого конца токопроводящего металлического элемента и обеспечения токопроводящего соединения между токопроводящим металлическим элементом и угольным электродным блоком, и причем соединитель в форме хомута кроме того включает по меньшей мере одну крепежную часть, которая соединена с боковой стенкой и выходит из нее наружу, при этом каждая из крепежных частей соединена по меньшей мере с одной из вставок, чтобы обеспечить токопроводящее соединение между крепежной частью и по меньшей мере одной из упомянутых вставок. Несколько упомянутых вставок могут быть распределены по верхней поверхности угольного электродного блока, при этом крепежная часть (или части) будут соединены с каждой из вставок. Токопроводящий металлический элемент может кроме того включать вертикальный штырь на его первом конце, при этом каждый вертикальный штырь прикреплен к вертикальному токопроводящему стержню посредством токопроводящего металлического ярма; при этом электродный узел кроме того включает несколько таких соединителей в форме хомута, и боковая стенка каждого соединителя в форме хомута принимает конец одного из вертикальных штырей; и каждая из крепежных частей соединена токопроводящим образом со всеми вертикальными штырями посредством соединителей в форме хомута.
[00014] Согласно еще одному аспекту, угольный электродный блок имеет верхнюю поверхность напротив нижней поверхности и снабжен несколькими упомянутыми вставками в его верхней поверхности, при этом электродный узел кроме того включает узел ярма, посредством которого обеспечивается токопроводящее соединение между токопроводящим металлическим элементом и угольным электродным блоком; причем узел ярма включает несколько изогну
тых металлических стоек, каждая из которых имеет верхний конец и противоположный нижний конец, причем верхний конец прикреплен токопроводящим соединением к нижнему концу токопроводящего металлического элемента, и нижний конец прикреплен к угольному электродному блоку токопроводящим соединением по меньшей мере одной из упомянутых вставок. Нижние концы стоек могут проходить наружу в сторону один от другого и от токопроводящего металлического элемента, и узел ярма может включать пару таких стоек, расположенных напротив друг друга.
[00015] Согласно еще одному аспекту, электродом является предварительно обожженный угольный катод, причем первая поверхность угольного электродного блока является его верхней поверхностью, и угольный электродный блок имеет нижнюю поверхность напротив верхней поверхности, и причем токопроводящий металлический элемент включает токосъемный стержень, один конец которого входит в паз в нижней поверхности, причем токосъемный стержень и нижняя поверхность по существу параллельны. В пазе между токо-съемным стержнем и угольным электродным блоком может быть расположен слой чугуна. Вторая поверхность, в которую входит вставка, может включать внутреннюю поверхность паза, причем внутреннюю поверхность паза выбирают из верхней поверхности и боковой поверхности паза. Вставка может иметь плоскую головку, которая входит между слоем чугуна и угольным электродным блоком, и токопроводящую металлическую облицовку, и/или между плоской головкой вставки и угольным электродным блоком может быть размещена токо-проводящая металлическая шайба.
[00016] Согласно еще одному аспекту, токосъемный стержень снабжен одним или несколькими анкерами для токосъемных стержней, причем каждый такой анкер имеет первый конец, прикрепленный к токосъемному стержню, и второй конец, введенный в слой чугуна. Например, первый конец каждого такого анкера включает хвостовик с резьбой, который входит в резьбовое отверстие в токосъемном стержне.
[00017] Согласно еще одному аспекту, вторая поверхность, в которую входит вставка, включает нижнюю поверхность угольного электродного блока, причем токосъемный стержень имеет плоскую нижнюю поверхность, которая по существу лежит в одной плоскости с нижней поверхностью угольного электродного блока. Токопроводящий металлический соединитель может быть прикреплен к нижней поверхности угольного электродного блока и к плоской нижней поверхности токосъемного стержня, чтобы обеспечить токопроводящее соединение между токосъемным стержнем и угольным электродным блоком. Токопроводящий металлический соединитель может быть прикреплен к верхней поверхности угольного электродного блока упомянутой вставкой и находится в токопроводящем контакте с такой вставкой. Токопроводящий металлический соединитель имеет форму одного или нескольких слоев плоской металлической полосы. Полоса может иметь расширяемую часть, чтобы допускать деформацию токопроводящего металлического соединителя в ответ на дифференциальное тепловое расширение токосъемного стержня и угольного электродного блока по оси, определяемой токосъемным стержнем. Как альтернатива, токопроводящий металлический соединитель может включать гибкий кабельный соединитель, концы которого могут быть снабжены ушками.
[00018] Согласно еще одному аспекту, электродный узел может включать несколько упомянутых вставок в нижней поверхности угольного электродного блока, причем каждая из упомянутых вставок по меньшей мере частично входит в угольный электродный блок, и электродный узел может кроме того включать несколько упомянутый токопроводящих металлических соединителей, каждый из которых обеспечивает токопроводящее соединение между токосъемным стержнем и по меньшей мере одной из вставок. Вставки могут быть разнесены по длине угольного электродного блока, и/или вставки могут быть разного размера, чтобы регулировать сопротивление верхней поверхности угольного блока относительно наружной части токосъемного стержня.
[00019] Согласно еще одному аспекту, толщина вставки и ширина просверленного отверстия имеют такие размеры, что давление на поверхности контак
та между вставкой и примыкающим угольным электродным блоком составляет по меньшей мере приблизительно 1 кПа. Например, давление на поверхности контакта может быть меньше приблизительно 10 МПа, и/или давление на поверхности контакта может составлять приблизительно от 1 МПа до 10 МПа. Максимальное давление на поверхности контакта может быть меньше чем приблизительно половина давления разрушения, требующегося для разрушения окружающего угольного электродного блока.
[00020] Согласно еще одному аспекту, второй конец металлического элемента, который приспособлен для соединения с шиной, включает соединительную поверхность, которая приспособлена для сопряжения с шиной, причем соединительная поверхность имеет электролитическое покрытие или покрыта стойким к коррозии токопроводящим материалом.
[00021] Согласно еще одному аспекту, вставка входит в отверстие, которое просверлено или выполнено в угольном электродном блоке.
[00022] Согласно еще одному аспекту, электрод предварительно обожжен, и вставка введена в угольный электродный блок до или после предварительного обжига электрода.
[00023] Согласно еще одному аспекту, токосъемный стержень удерживается в пазе угольного электродного блока по меньшей мере одним узлом подвеса, включающим выступ, скользяще входящий в часть паза. Эта часть паза может быть прикреплена к угольному электродному блоку одной или несколькими упомянутыми токопроводящим и металлическими вставками, и выступ прикреплен к токосъемному стержню.
[00024] Согласно еще одному аспекту, предусмотрено установленное на магните ребро охлаждения для съемного крепления к стальному кожуху электролизера для получения металла. Установленное на магните ребро охлаждения включает: (а) нижнюю пластину, имеющую нижнюю поверхность и верх
нюю поверхность, причем нижняя поверхность приспособлена для прижатия к кожуху; (Ь) одно или несколько ребер, проходящих от верхней поверхности нижней пластины; (с) один или несколько магнитов, имеющих температуру Кюри по меньшей мере приблизительно 500 °С, причем эти один или несколько магнитов прикреплены к упомянутой нижней пластине.
[00025] Согласно еще одному аспекту, магниты установленного на магните ребра охлаждения могут включать редкоземельные магниты и/или магниты из цветных металлов. Например, магниты могут включать магниты из сплава самария-кобальта или алюминия-никеля-кобальта (алнико).
[00026] Согласно еще одному аспекту, установленное на магните ребро охлаждения может кроме того включать тепловой прерыватель, прикрепленный к нижней поверхности магнита и расположенный между магнитом и кожухом, причем тепловой прерыватель включает тонкий слой негорючего материала низкой теплопроводности.
[00027] Согласно еще одному аспекту, предусмотрено установленное на магните покрытие для разъемного крепления к стальному кожуху электролизера для получения металла. Установленное на магните покрытие включает: (а) один или несколько слоев гибкого высокотемпературного материала, имеющего температуру плавления по меньшей мере приблизительно 600 °С; и (Ь) несколько магнитов, прикрепленных к упомянутому материалу для удержания покрытия на кожухе.
[00028] Согласно еще одному аспекту, магниты установленного на магните покрытия имеют температуру Кюри и силу удержания такие, что они утрачивают адекватную силу удержания при определенной температуре, которая соответствует неприемлемо высокой температуре упомянутого стального кожуха. Магниты могут состоять из сплава черных, или цветных, или редкоземельных металлов.
[00029] Согласно еще одному аспекту, материал установленного на магните покрытия может включать гибкую стеклоткань или ткань из керамических волокон.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[00030] Для того, чтобы заявленный предмет изобретения мог быть лучше понят, делается ссылка на прилагаемые чертежи, на которых: [00031] Фиг. 1 - поперечное сечение известного из уровня техники электролизера, описанного в настоящем документе;
[00032] Фиг. 2 и 3 - перспективные виды штырей анодного узла, известного из уровня техники, до и после вставки в отверстия под штыри анодного блока;
[00033] Фиг. 4 и 5 - перспективные виды отливки втулки анода, известного из уровня техники, с Фиг. 2 и 3;
[00034] Фиг. 5а - увеличенный, частично вертикальный вид в разрезе через штырь, втулку и анодный блок анода, известного из уровня техники, с Фиг. 5;
[00035] Фиг. 6 и 7 - перспективные виды электрода с Фиг. 5, снабженного токопроводящими обходными элементами;
[00036] Фиг. 8 - частичный перспективный вид в разрезе, показывающий выемку для приема штыря согласно одному варианту осуществления, описанному в настоящей заявке;
[00037] Фиг. 8а - приближенный вид с вырезом вставки, введенной в стенку отверстия под штырь, показанный на Фиг. 8;
[00038] Фиг. 9 - частичный перспективный вид в разрезе, показывающий выемку для приема штыря согласно еще одному варианту осуществления, описанному в настоящей заявке;
[00039] Фиг. 9а - преформа для формирования втулки согласно одному варианту осуществления, описанному в настоящей заявке;
[00040] Фиг. 10 - вид сбоку с вырезом, показывающий электрод с анкерами для втулок;
[00041] Фиг. 11 и 12 - электродный узел, включающий узел для крепления штырей к верхней поверхности анодного блока;
[00042] Фиг. 13 - перспективный вид электродного узла, имеющего узел ярма с малым сопротивлением, который описан в настоящей заявке; [00043] Фиг. 14а - 14е - виды сбоку разных типов токопроводящих вставок и соединителей, описанных в настоящей заявке;
[00044] Фиг. 15 и 16 - перспективные виды, показывающие отливку из слоя чугуна в катодном узле, известном из уровня техники; [00045] Фиг. 17 - перспективный вид, показывающий катодный блок, в котором соединение с токосъемным стержнем обеспечивается несколькими соединителями в форме полосы;
[00046] Фиг. 18 - вид сбоку катодного блока с Фиг. 17; [00047] Фиг. 19 - частичный поперечный разрез катодного блока, показывающий вариант осуществления, в котором соединение с токосъемным стержнем обеспечивается альтернативной формой соединителя в форме полосы; [00048] Фиг. 20 - частичный перспективный вид катодного блока, частично в разрезе, показывающий еще один вариант осуществления, в котором соединение с токосъемным стержнем обеспечивается альтернативной формой соединителей в форме полосы;
[00049] Фиг. 21 - перспективный вид стального катодного токосъемного стержня с поверхностной облицовкой из токопроводящего металла; [00050] Фиг. 22 - частичный вид паза катодного узла согласно одному варианту осуществления, раскрытому в настоящей заявке; [00051] Фиг. 23 - перспективный вид, показывающий часть токопроводящей облицовки катодного паза;
[00052] Фиг. 24 - частичный вид паза катодного узла согласно еще одному варианту осуществления, раскрытому в настоящей заявке; [00053] Фиг. 25 - 28 - виды катодных узлов, показывающие альтернативные способы соединения токосъемного стержня с катодным блоком; [00054] Фиг. 29 - частичный разрез катодного узла согласно еще одному варианту осуществления, раскрытому в настоящей заявке; [00055] Фиг. 30 - приближение обведенной кругом области А с Фиг. 29;
[00056] Фиг. 31 - перспективный вид, показывающий торец катодного блока согласно еще одному варианту осуществления, раскрытому в настоящей заявке;
[00057] Фиг. 32 - продольный разрез катодного узла согласно еще одному варианту осуществления, раскрытому в настоящей заявке; [00058] Фиг. 33 - катодный узел с Фиг. 32 с возможными местами для анкеров паза;
[00059] Фиг. 34 - изолированный вид установленного на магните ребра охлаждения согласно одному варианту осуществления, раскрытому в настоящей заявке; и
[00060] Фиг. 35 - изолированный вид установленного на магните покрытия согласно одному варианту осуществления, раскрытому в настоящей заявке.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[00061] Некоторые варианты осуществления описаны ниже со ссылкой на процесс Холла - Эру для синтеза алюминия путем электролитического восстановления глинозема. Однако необходимо понимать, что варианты осуществления, описанные в настоящей заявке, могут быть модифицированы для использования в других способах электролитического восстановления или электролиза для получения металлов или химических продуктов, в которых также могут быть использованы металлические электроды, соединенные с угольными анодами или катодами, включая, но без ограничения, электролитическое восстановление лития, натрия и магния.
[00062] Хотя технология с предварительно обожженным анодом разработана с течение времени для более крупных анодов с более крупными или большим числом штырей и для более крупных электролизеров с более высоким подаваемым током, предмет настоящей заявки может быть применен к любым формам и конфигурациям предварительно обожженных угольных анодов и предварительно обожженных угольных катодов. Кроме того, предмет настоящей заявки в части анкеров втулок или преформ может быть применен до или
после обжига анода, при этом угольный материал анода именуется в настоящей заявке как "необработанный" до обжига.
[00063] На Фиг. 1 приведен вид в поперечном разрезе компонентов электролизера 10 для получения алюминия. Электролизер 10 включает несколько противоположных электродных узлов, включая несколько анодных узлов 12, два из которых показаны на Фиг. 1, и несколько катодных узлов 14, один из которых показан на Фиг. 1.
[00064] Каждый электродный узел 12, 14 включает токопроводящий угольный электродный блок имеющий первую поверхность и вторую поверхность, причем первая поверхность обращена внутрь 16 электролизера 10 при использовании. В этой связи каждый анодный узел 12 включает угольный электродный блок 18 (также именуется по тексту как "анодный блок 18") и каждый катодный узел включает угольный электродный блок 20 (также именуется по тексту как "катодный блок 20"), которые описаны более подробно ниже. Первая поверхность каждого анодного блока 18 является нижней поверхностью 22, и первая поверхность каждого катодного блока 20 является верхней поверхностью 30. Как показано на Фиг. 1, поверхности 22, 30 обращены друг к другу и внутрь 16 электролизера 10.
[00065] Внутреннее пространство 16 электролизера 10 содержит ванну 26 расплавленного электролита с растворенным глиноземом и подушку 28 расплавленного токопроводящего алюминия над верхней поверхностью 30 катодного блока 20. При восстановлении глинозема до алюминия последний осаждается на подушку расплава 28 и становится частью электрической цепи. Глинозем добавляют в ванну 26 из верхнего бункера 32, а расплавленный алюминий выводят из подушки металла 28 путем периодического удаления в подвижный вакуум-ковш (не показан). Внутреннее пространство 16 электролизера 10 окружено боковыми огнеупорами 34 и нижним огнеупором 36. Электролизер 10 кроме того включает наружную металлическую оболочку 11 (именуемую в настоящей заявке как "кожух"), который окружает огнеупоры 34, 36.
[00066] Каждый электродный узел 12, 14 кроме того включает токопроводящий металлический элемент, имеющий первый конец и второй конец, причем первый конец металлического элемента соединен с угольным электродным блоком 18 или 20 токопроводящим образом, и второй конец металлического элемента приспособлен для соединения с шиной токопроводящим образом.
[00067] В этой связи, токопроводящий металлический элемент 37 каждого анодного узла 12 включает вертикальный токопроводящий стержень 38, который обычно изготовлен из алюминия или меди, при этом первый (нижний) конец 40 токопроводящего стержня 38 соединен с верхней поверхностью 42 анодного блока 18, и его второй (верхний) конец 44 соединен с анодной шиной 46, например, зажимами и т.п. Следует понимать, что токопроводящий металлический элемент 37 передает электрический ток от анодной шины 46 на анодный блок 18, а также служит подвесом для анодного блока 18 в ванне 26.
[00068] Токопроводящий металлический элемент 37 каждого анодного узла 12 кроме того включает один или несколько вертикальных штырей 48 на его первом конце 40. В электролизере, показанном на Фиг. 1, каждый анодный узел 12 имеет два штыря 48, которые отстоят один от другого на верхней поверхности 42 анодного блока 18. Однако, следует понимать, что анодный узел может включать один штырь 48 или больше чем два штыря 48. Штыри 48 обычно выполнены из стали и имеют цилиндрическую форму, хотя штыри 48 могут иметь другие формы в поперечном сечении, такие как квадратная или прямоугольная.
[00069] Токопроводящий металлический элемент 37 каждого анодного узла 12 кроме того включает токопроводящее металлическое ярмо 50, посредством которого штыри 48 соединены с нижним концом 40 вертикального токопроводящего стержня 38. Ярмо 50 включает горизонтальный элемент, такой как толстая токопроводящая пластина из стали или другого токопроводящего металла.
Как альтернатива, ярмо 50 может быть выполнено как одно целое со штырями 48.
[00070] Токопроводящий металлический элемент каждого катодного узла 14 включает токосъемный стержень 52. Участок токосъемного стержня 52 расположен в электролизере 10 и соединен с катодным блоком 20. Один или оба конца токосъемного стержня 52 расположены вне электролизера 10 и соединены с катодной шиной 24, расположенной вне электролизера 10. Поэтому, как показано на Фиг. 1, токосъемный стержень 52 проходит через огнеупор 34 боковой стенки на одной или обеих сторонах электролизера 10. Катодный блок 20 имеет нижнюю поверхность 54 напротив верхней поверхности 30. Токосъемный стержень 52 может быть разъединен на две части (не показано) и разделен в середине катодного блока 20, причем каждая часть 52 имеет один конец и часть, соединенную с катодным блоком 20, и противоположный конец, выступающий через огнеупор 34 боковой стенки электролизера 10 и соединенный с катодной шиной 24, расположенной вне электролизера 10.
[00071] Как наиболее четко показано на изолированных видах Фиг. 15 и 16, нижняя поверхность 54 катодного блока 20 имеет удлиненный паз 56, открытый на нижней поверхности 54, в который введен конец токосъемного стержня 52. Паз 56, показанный на Фиг. 15 и 16, имеет постоянную форму и площадь поперечного сечения по всей длине. Однако в других вариантах осуществления паз 56 может прерываться или может иметь переменное поперечное сечение по длине.
[00072] Катодный блок 20 и токосъемный стержень 52 могут быть соединены слоем чугуна 57 или угольной пасты между внутренними поверхностями паза 56 и токосъемного стержня 52. В показанном варианте осуществления слой 57 чугуна или угольной пасты расположен над верхней поверхностью 55 и двумя боковыми поверхностями 59 токосъемного стержня 52, которые входят в паз 56, причем нижняя поверхность не имеет слоя 57. В еще одном варианте осуществления слой 57 чугуна или угольной пасты может быть расположен
также над нижней поверхностью 53 токосъемного стержня 52, чтобы соединять обе стороны слоя 57 на нижней поверхности 53 токосъемного стержня 52.
[00073] Во время эксплуатации катодные блоки 20 впитывают натрий из ванны 26, алюминий из подушки 28 и испытывают тепловые напряжения между верхней и нижней поверхностями 30, 54 из-за неравномерного профиля температур в угольном материале, что постепенно приводит к выгибанию катодного блока 20 вверх, этим повышая электрическое сопротивление катодного узла 14. Когда сопротивление становится чрезмерно высоким, или катодный блок 20 корродирует до степени контакта алюминия с токосъемными стержнями 52, электролизер 10 выводят из эксплуатации для облицовки новым материалом.
[00074] На Фиг. 2-5 показан известный анодный узел 12, имеющий анодный блок 18 в общем прямоугольной формы, вертикальный токопроводящий стержень 38 прямоугольного поперечного сечения и горизонтальное ярмо 50, выполненное как одно целое с парой вертикальных штырей 48, причем ярмо 50 токопроводящим образом соединено с нижним концом токоподводящего стержня 38 путем сварки, пайки и т.п. и обычно расположено на каждой стороне биметаллического переходного стыка 51. После крепления анодного узла 12 зажимами подвески на анодной шине 46 верхнюю поверхность 42 анодного блока 18 покрывают слоем, состоящим из сочетания замороженного кристаллического алюминия из ванны и порошка алюминия, это сочетание называют "покрытие для ванны" 25, (Фиг. 1), чтобы предотвратить контакт воздуха с верхней поверхностью 42 анодного блока 18 и изолировать анод 12 для предотвращения чрезмерной теплопотери.
[00075] На Фиг. 2 и 3 показано введение нижних концов вертикальных штырей 48 в выемки 58, выполненные в верхней поверхности 42 анодного блока 18, причем такие выемки 58 иногда называют "отверстия под штыри". Как лучше всего видно на увеличенных видах с Фиг. 8, 8а и 9, выемки 58 имеют в общем цилиндрическую форму, чтобы соответствовать форме штырей 48, причем внутренняя поверхность каждой выемки 58 включает плоскую, горизон
тальную, круглую нижнюю поверхность 60 и в общем цилиндрическую боковую поверхность 62, которая может сходить на конус, чтобы иметь внизу диаметр меньше чем наверху. Боковая поверхность 62 может быть снабжена спиральными канавками 66, как сказано в вышеупомянутом патенте США № 3,398,081 на имя Бонфилса и др.
[00076] Штыри 48 и выемки 58 имеют такие диаметры, что между вертикальной боковой поверхностью каждого штыря 48 и цилиндрической боковой поверхностью 62 каждой выемки 58 создан кольцевой зазор. На Фиг. 4 и 5 показано формирование токопроводящей металлической облицовки 64, также именуемой в настоящей заявке как "втулка", в зазоре между штырем 48 и внутренней поверхностью выемки 58, чтобы создать токопроводящее соединение между каждый штырем 48 и анодным блоком 18. Металлическую облицовку 64 по меньшей мере частично отливают на месте, т.е., с штырем 48, введенным в выемку 58, и с низом штыря в контакте или тесной близости с нижней поверхностью 60, при этом расплавленный металл 27, такой как чугун, выливают в кольцевую выемку между штырем 48 и внутренней поверхностью выемки 58. Металлическая облицовка 64 обычно выполнена из чугуна, хрупкость которого облегчает удаление из стали штыря 48 во время операций по восстановлению анода 12.
[00077] При быстром замораживании втулки 64 на месте из расплавленного чугуна, последний претерпевает усадку при затвердевании. Как показано на Фиг. 5а, чугун затвердевает при изотермах застывания 29, в основном параллельных вертикальной поверхности штыря 48, который действует как теплоот-вод, и далее претерпевает трехмерную тепловую усадку сплошного чугуна при охлаждении втулки 64 с температуры застывания до ее более низкой эксплуатационной температуры. Усадка чугуна создает вертикальный зазор 31 и свободную посадку между наружной поверхностью втулки 64 и внутренней поверхностью выемки 58.
[00078] Подобно этому, со ссылкой на Фиг. 15 и 16, катодный токосъемный стержень 52 вводят в паз 56 катодного блока 20 с промежутком между токосъемным стержнем 52 и стенками паза 56. Этот промежуток заполняют слоем 57 чугуна, формируемым на месте относительно токосъемного стержня 52 путем заливки расплавленного металла 27 в промежуток между токосъемным стержнем 52 и стенками паза. По тем же причинам, которые описаны выше со ссылкой на анод 12, зазор может образоваться между поверхностями паза 56 и наружной поверхностью слоя чугуна 57 из-за усадки металла слоя 57. Во время начального нагрева электролизера 10, стальной штырь 48, токосъемный стержень 52, чугунные соединения 57, 64 и угольные электродные блоки 18, 20 расширяются с разной скоростью, и высокоуглеродистый чугун может немного расширяться при фазовом переходе, что в совокупности обеспечивать более плотную посадку узла чем в холодном состоянии, но все же с значительным электрическим сопротивлением каждого из электродных узлов 12 и 14.
[00079] Распределение электрического тока в анодах и катодах следует по пути наименьшего сопротивления, проходя отточек подвода энергии на анодной шине 46 до наружных концов токосъемных стержней 52. Это приводит к неравномерному электрическому сопротивлению и плотности тока на первых поверхностях блоков 22, 30 до стержней 38 и 52, соответственно, что, в свою очередь, может вызвать неравномерное расходование анода и неравномерный износ и коррозию катода. Неравномерное электрическое сопротивление на верхней поверхности 30 катодного блока 20 также может способствовать горизонтальному электрическому потоку через подушку алюминия 28 из-за очень низкого электрического сопротивления алюминия, причем этот горизонтальный электрический поток создает электромагнитные потоки и турбулентность (волны) в подушке 28 металла. Эта турбулентность может требовать поддержания большего чем нормальное расстояние между анодом и катодом (АКР), чтобы избежать коротких замыканий между нижней поверхностью анодного блока 18 и верхней поверхностью 30 катодного блока 20, причем дополнительное АКР влечет за собой повышенное электрическое сопротивление в ванне 26, при
этом расходуется больше электрической энергии чем требовалось бы в ином случае для процесса восстановления.
[00080] Предмет настоящего изобретения решает вышеуказанные проблемы, предлагая сплошные токопроводящие металлические вставки 76, введенные в угольные электродные блоки 18 и/или 20 электродных узлов 12, 14 с посадкой с натягом, и с соответствующими высверленными отверстиями 68 (также именуемыми в настоящей заявке как "отверстия") в угольных электродных блоках 18 и/или 20, или без таких отверстий. Один конец каждой вставки 76 введен в угольный электродный блок 18 или 20 с контролируемым боковым давлением на поверхности контакта между вставкой 76 и угольным материалом, причем это давление создает электрический путь с малым сопротивлением в угольном материале, этим снижая потребление энергии. Применение вставок 76 с посадкой с натягом в аноде 12 и катоде 14 разное, но соблюдает один и тот же общий принцип.
[00081] Упоминаемая в настоящей заявке "посадка с натягом" представляет собой посадку, которая создает высокое "боковое" давление контакта между вставкой 76 и угольным материалом электродного блока 18 или 20, т.е., давление, направленное радиально наружу на угольный материал. Высокое боковое давление контакта уменьшает электрическое сопротивление бокового контакта между вставкой 76 и угольным материалом. Как альтернатива или дополнительно к высокому боковому давлению контакта посадка с натягом может создавать осевое (т.е., по оси вставки 76) сжатие или посадку с натягом при высоком давлении контакта между наружной поверхностью вставки 76 и угольным материалом. Для получения посадки с натягом вставки 76 должны быть введены в сплошной угольный материал, в противоположность их формированию путем затвердевания расплавленного металла, заливаемого или нагнетаемого в выемку или полость, который будет подвержен усадке при затвердевании и который в любом случае не даст значительного давления контакта для создания посадки с натягом.
[00082] Контролируемое, высокое давление контакта между вставкой 76 и угольным электродным блоком 18 или 20 может вызывать небольшое разрушение угольного материала в месте контакта (путем раздавливания или отслаивания), причем такое ограниченное разрушение угольного материала приемлемо при условии, что оно не проявляется в виде трещин в угольном электродном блоке 18 или 20, что может создать области высокого электрического сопротивления вокруг трещины, или что трещины не могут распространяться во время эксплуатации, приводя к физическому разрушению анодного или катодного электродного блока 18 или 20. Использование вставок 76, обеспечивающих посадку с натягом, поэтому требует учитывать механические напряжения, индуцируемые тепловым расширением вставки в угольном анодном или катодном электродном блоке 18 или 20 при переводе в эксплуатацию, и прочность анодного или катодного электродного блока 18 или 20 относительно места вставки 76, определяемую поперечной толщиной угольного материала, окружающего вставку 76. Давление на поверхности контакта может изменяться во время срока эксплуатации анода 12 или катода 14 из-за ползучести материала, зависящей от температуры и тепловых характеристик контактирующих материалов. Прочность на разрушение анода 12 или катода 14 также может изменяться из-за его температуры и состояния в течение срока эксплуатации. Давление на поверхности контакта и результирующее электрическое сопротивление соединения можно контролировать путем регулировки наружных размеров вставки 76 и/или размеров отверстий 68 (например, с помощью просверленных пробных отверстий и т.д.) в угольном материале, чтобы контролировать величину посадки с натягом, площадь контакта и результирующее давление контакта.
[00083] Посадка с натягом между вставкой 76 и угольным материалом электродного блока 18 или 20 такая, что давление на поверхности контакта между вставкой 76 и угольным материалом соответствующего электродного блока 18 или 20 составляет по меньшей мере приблизительно 0,1 кПа. Например, давление на поверхности контакта обычно составляет приблизительно до 10 МПа и/или приблизительно от 1 МПа до 10 МПа. Давление на поверхности контакта свыше 10 МПа, хотя и возможное, не приводит к значительному даль
нейшему снижению электрического сопротивления на поверхности контакта и повышает риск растрескивания угольной основы.
[00084] Для того, чтобы избежать растрескивания угольного электродного блока 18 или 20, давление, создаваемое при посадке с натягом, может быть меньше чем приблизительно половина напряжений, требуемых для разрушения угольного электродного блока 18 или 20. Давление разрушения зависит от прочности материала угольного электродного блока 18 или 20 и минимальной ширины и толщины угольного материала, окружающего вставку 76. Следует понимать, что давление разрушения может быть разным в разных областях электродного блока 18 или 20, будучи выше в середине блока чем рядом с его краями.
[00085] Совокупное давление, создаваемое между вставкой и окружающим угольным материалом электродного блока 18 или 20, зависит от площади контакта между ними. Ограничение площади поверхности вставки 76 в угольном материале, с отверстием 68 или без него, может дать высокое давление на площади контакта при ограниченном совокупном давлении. Выбор максимального создаваемого давления меньше приблизительно половины минимального предела текучести окружающего угольного материала должно создать адекватный запас прочности, при котором анодный или катодный электродный блок 18 или 20 не разрушается при чрезмерном давлении, которое может иметь место при эксплуатации анода и катода, возможно из-за большего теплового расширения вставок 76 относительно угольного электродного блока 18 или 20 и потенциального ослабления угольного электродного блока 18 или 20 из-за поглощения ванной и выгорания на воздухе во время цикла эксплуатации. Альтернативно, давление на поверхности контакта для каждой вставки 76 с отверстием 68 или без него может быть теоретически определено с использованием уравнения Ламе для посадки с натягом. Выбор размеров, мест и числа вставок 76 должен учитывать приемлемую плотность тока, проходящего через вставки 76 и желательное распределение тока в анодном или катодном электродном блоке 18 или 20. Максимальное давление на поверхности контакта также мож
но проверить экспериментально для места каждой вставки 76 перед ее использованием в электролизере 10.
[00086] Вставки 76 обычно будут введены в электродный блок 18 или 20 после его формирования и обжига до твердого состояния, создавая посадку с натягом, которая описана выше. Однако следует понимать, что вставки 76 могут быть введены в электродный блок 18 или 20 после его формирования, пока он находится в необработанном состоянии, т.е., перед обжигом. Если вставку 76 устанавливают в угольный электродный блок 18 или 20 перед обжигом, угольный материал будет относительно мягким, и давление на поверхности контакта между вставкой 76 и окружающим угольным материалом изначально будет низким. Электродный блок 18 или 20 затем будет отвержден путем обжига с установленной в него вставкой 76, результатом чего явится хорошая электрическая связь между вставкой 76 и окружающим угольным материалом электродного блока 18 или 20.
[00087] Плотность тока и сопротивление во вставке 76 и между вставками 76 и окружающим угольным материалом электродного блока 18 или 20 будут создавать джоулев нагрев, который будет нагревать вставки 76, температуру которых необходимо поддерживать ниже значения, при котором предел текучести нагретой вставки 76 становится в два раза меньше желательного давления на поверхности контакта между вставкой 76 и окружающим угольным материалом, принимая во внимание любую дополнительную нагрузку, которую может нести любая вставка 76, например, из-за массы подвешенного угольного блока 18 в случае анода 12.
[00088] Когда вставки 76 используют в анодном узле 12, конкретно между анодным блоком 18 и чугунной втулкой 64, вставка 76 иногда названа в настоящей заявке "анкер втулки". Анкер 76 втулки усиливает механическое и электрическое соединения между втулкой 64 и анодным блоком 18. Часть анкера 76 втулки введена в анодный блок 18 с посадкой с натягом, которая определе
на выше, между анкером 76 втулки и окружающим угольным материалом анодного блока 18. Совокупная площадь поверхности контакта между вставкой и анодным блоком 18 зависит от диаметра, введенной длины и числа используемых вставок 76. При использовании вставок 76 большого диаметра отверстие 68 может быть предварительно просверлено для введения в него вставки 76, чтобы ограничить максимальное боковое давление на поверхности контакта и избежать разрушения угольного материала анодного блока 18. Вставки 76 могут быть введены ударным образом как гвозди или ввинчены в угольный материал как винт или болт, при наличии отверстия 68 или без него, для обеспечения желательного давления на поверхности контакта. Вставки 76 также могут иметь форму анкеров расширения, которые введены со свободной посадкой в предварительно просверленные отверстия 68 и затем затянуты для создания желательного бокового давления на поверхности контакта между вставкой 76 и внутренней поверхностью 74 отверстия 68.
[00089] При использовании в качестве анкеров втулок вставки 76 выполняют две функции, во-первых создавая электрический проводник между чугунной втулкой 64, которая отлита на месте из расплава вокруг не вводимого конца анкера 76 втулки, и анодным блоком 18. Во-вторых, поскольку один конец анкера 76 втулки выступает из поверхности анодного блока 18 в отверстие под штырь 58, анкер 76 втулки изменяет профиль замораживания чугунной втулки 64, создавая теплоотвод на внутренней стенке отверстия под штырь 58, что способствует затвердеванию или замораживанию чугуна по всей ширине промежутка между наружной поверхностью штыря 48 и внутренней стенкой отверстия под штырь 58 в местах вставок 76, поскольку над вставкой 76 есть расплавленный металл для заполнения при усадке во время затвердевания. Этот измененный профиль замораживания будет уменьшать или убирать обычный зазор на усадку между втулкой 64 и внутренней стенкой отверстия под штырь 58 в этих местах, этим обеспечивая более плотный контакт и более низкое электрическое сопротивление между штырем 48, втулкой 64 и стенкой отверстия под штырь 58, когда узел 12 нагревается в электролизере 10.
[00090] В вариантах осуществления, показанных на Фиг. 8, 8а, 9 и 10, вставки 76 по внешнему виду напоминают гвозди, имеющие заостренный конец, гладкое тело и одну увеличенную головку. Следует понимать, что вставки 76 необязательно имеют такую конфигурацию, и что головки и заостренные концы необязательно требуются. Однако для усиления функции выступающей части анкера 76 втулки в качестве теплоотвода, предпочтительно снабдить анкер 76 втулки увеличенной головкой, что далее объяснено ниже. Анкеры 76 втулок могут, например, иметь одинарную головку или двойную головку.
[00091] На Фиг. 8 показан вид в разрезе части анодного блока 18 с внутренним пространством одного из отверстий под штырь 58 и с нижним концом штыря 48 над блоком 18. Как показано, анодный электродный блок 18 снабжен несколькими вводимыми ударным способом анкерами 76 втулок типа гвоздя, которые в этом варианте осуществления имеют цилиндрическую форму и частично заходят в анодный блок 18 из его второй поверхности. В этом варианте осуществления второй поверхностью является внутренняя поверхность отверстия под штырь 58, включая плоскую нижнюю поверхность 60, боковую поверхность 62 и/или поверхность спиральных канавок 66. Хотя может потребоваться только один анкер 76 втулки, более хорошие результаты можно получить, используя несколько анкеров 76 втулок. Как показано на Фиг. 8а, первый конец 78 каждого анкера 76 втулка выступает из внутренней поверхности отверстия под штырь 58, и второй конец 80 каждого анкера 76 втулки введен во внутреннюю поверхность отверстия под штырь 58 с посадкой с натягом. Выступающий первый конец 78 анкера 76 втулки может иметь увеличенную головку, чтобы усилить его функцию теплоотвода во время заливки и затвердевания расплавленного металла в промежуток между отверстием под штырь 58 и штырем 48, чтобы сформировать втулку 64. Следует понимать, что дополнительная площадь поверхности, создаваемая увеличенной головкой на первом конце 78 анкера 76 втулки, будет создавать усиленную механическую связь с втулкой 64, а также усиленное электрическое соединение с втулкой 64. Таким образом, при наличии анкеров 76 втулок, которые раскрыты в настоящей заявке, более хорошие механическое и электрическое соединения формируются
между штырем 48, втулкой 64 и внутренней поверхностью отверстия 58 под штырь.
[00092] В зависимости от диаметра и типа анкера 76 втулки, может потребоваться снабдить внутреннюю поверхность отверстия 58 под штырь с Фиг. 8 просверленными отверстиями 68 в числе, соответствующем числу анкеров 76 втулок, чтобы получить посадку с натягом при желательной величине бокового давления на поверхности контакта, описанного выше. Эта возможность также показана в приближении на Фиг. 8а, которая показывает один из вводимых ударным способом из анкеров 76 втулок типа гвоздя с Фиг. 8, частично введенный в предварительно выполненное отверстие 68 в боковой поверхности 62 отверстия 58 под штырь. Отверстие 68 предварительно просверлено в основе и имеет первый открытый конец 70 на второй поверхности (т.е., внутренней поверхности) анодного блока 18 и второй закрытый конец 72 внутри анодного блока 18. Отверстие 68 также имеет внутреннюю стенку 74 некоторой ширины (в случае цилиндрического отверстия 68 равной диаметру) и длины от первого конца 70 до второго конца 72 отверстия 68. За исключением случаев, когда анкер 76 втулки является анкером расширяющегося типа, диаметр отверстия 68 меньше чем диаметр анкера 76 втулки, чтобы обеспечить желательное боковое давление на поверхности контакта между анкером 76 втулки и внутренней стенкой 74 отверстия 68. Как показано на Фиг. 8а, первый конец 78 анкера 76 втулки расположен рядом с первым концом 70 отверстия 68 и отделен от него, а второй конец 80 анкера 76 втулки введен в отверстие 68 рядом с его вторым концом 72. На Фиг. 8а можно видеть, что начальный диаметр отверстия 68, который показан на втором конце 72 отверстия 68, меньше чем диаметр анкера 76 втулки, причем отношение между диаметрами отверстия 68 и анкера 76 втулки выбирают так, чтобы создать посадку с натягом, обеспечивающую желательную величину бокового давления на поверхности контакта.
[00093] Как показано, анкеры 76 втулок, частично введенные в нижнюю поверхность 60 отверстий 58 под штырь, могут проходить вертикально вниз от нижней поверхности 60, хотя анкеры 76 втулок в нижней поверхности 60 могут
быть наклонены к вертикали. Частично введенные в боковую поверхность 62 анкеры 76 втулок могут проходить горизонтально и радиально наружу от боковой поверхности 62. Как альтернатива, анкеры 76 втулок в боковой поверхности 62 могут быть наклонены к горизонтали, проходя вниз и наружу от боковой поверхности 62, и один такой наклонный анкер 76 показан на Фиг. 10.
[00094] В этом варианте осуществления, где вставки 76 включают анкеры втулок, они будут выполнены из такого материала как чугун или углеродистая сталь, который может быть переработан вместе с металлом втулки 64.
[00095] Анкеры 76 втулок обеспечивают электрическое соединение между втулкой 64 и анодным блоком 18, а чугунная втулка 64 будет связывать анодный блок 18 с штырем 48. Анкеры 76 втулок и штыри 48 вместе создают хорошее электрическое соединение через эти компоненты электродного узла 12 даже в холодном состоянии. Кроме того, наличие по меньшей мере одного анкера 76 втулки в нижней поверхности 60 отверстия 58 под штырь с чугунной связью будет обеспечивать распределение тока по нижней поверхности 60 отверстия 58 под штырь до штыря 48. Этого обычно не происходит, когда штыри 48 установлены прямо на нижнюю поверхность 60 отверстия 58 под штырь во время заливки чугуна, что препятствует формированию чугунного соединения между низом штыря 48 и нижней поверхностью 60 отверстия 58 под штырь.
[00096] Необходимо проявлять осторожность, если толщина чугуна под штырем 48 чрезмерно большая и не позволяет обломить втулку и снять втулку 64 с штыря 48. Для предотвращения этого нижняя поверхность втулки 64 может быть снабжена более слабой областью разлома. Например, как показано на Фиг. 9, нижняя поверхность 60 отверстия 58 под штырь может быть снабжена одним или несколькими выступами 86 из угольного материала, проходящими полностью или частично по диаметру нижней поверхности 60. Высота выступов 86 меньше верхних частей вставок 76 в нижней поверхности 60, так что выступы 86 будут позволять чугуну 27 перетекать через них во время заливки для заполнения промежутка между нижней поверхностью 60 и низом штыря 48, при
этом создавая необходимую слабость в этом слое, чтобы позволить обломить втулку и отделить чугунную облицовку 64 с штыря 48. Выступы 86 могут быть выполнены путем изменения конфигурации пресс-формы для анодов, такого как удаление материала с нижней части формы для отверстия под штырь в соответствии с формой и ориентацией, подходящими для пресса для удаления втулки.
[00097] В еще одном аспекте, также показанном на Фиг. 9а, только часть втулки 64 включает литую структуру, а остальная часть включает преформу 82. Преформа 82 имеет форму круглого диска из того же материала, что и втулка 64, с размером, подходящим для введения внутрь нижней части отверстия 58 под штырь, к его нижней поверхности 60. Преформа 82 становится введенной в структуру втулки 64 при заливке расплавленного чугуна и помогает поддерживать желательный промежуток между низом штыря 48 и нижней поверхностью 60 отверстия 58 под штырь. Как показано на Фиг. 9а, преформа 82 может иметь отверстия, через которые вставки 76 могут быть введены к нижней поверхности 60 отверстия 58 под штырь. Преформа 82 может быть выполнена с канавками 84 на ее нижней или верхней поверхности, чтобы позволить легко разрушить преформу при необходимости удалить штырь 48 и втулку 64 из отверстия 58 под штырь во время переработки анода.
[00098] Описанная выше преформа 82 обычно будет крепиться к нижней поверхности 60 отверстия 58 под штырь после обжига анодного блока 18. Однако, согласно альтернативному варианту осуществления, преформа 82 может быть введена в отверстие под штырь 58, когда анодный блок 18 находится в относительно мягком, необработанном состоянии, и в этом случае преформа 82 может быть частично введена в нижнюю поверхность 60 отверстия 58 под штырь. В таком варианте осуществления преформа 82 может быть выполнена в анодном блоке 18 во время формования анода, т.е., во время формирования отверстия 58 под штырь. Как альтернатива, преформа 82 может быть введена в отверстие под штырь 58 после его формирования. Если преформу 82 вводят в
необработанный анодный блок 18, вставки 76 могут быть, по выбору, выполнены как одно целое с преформой 82.
[00099] Хотя на Фиг. 8-10 показано использование вводимых ударным способом анкеров 76 втулок типа гвоздя, в этом варианте осуществления или в других вариантах осуществления, описанных в настоящей заявке, можно использовать другие типы вставок 76. Например, вставки могут быть по внешнему виду и/или функции подобны известным крепежным элементам, таким как скользяще вставляемым или вводимым ударным способом гвоздям, стержням или костылям, винтам или шурупам под ключ, расширяющимся анкерам (включая, но без ограничения, дюбели, расширяющиеся анкеры рукавного или клинового типа и т.д.) или другим механически устанавливаемым крепежным элементам, которые создают контролируемое боковое и/или осевое давление. Например, на Фиг. 14а - 14с показаны три формы вставок, обозначенные как 76а, 76Ь и 76с. Вставка 76а имеет форму гвоздя с заостренным концом, гладким телом и круглой увеличенной головкой, подобного показанным на Фиг. 8 -10. Вставка 76Ь имеет форму шурупа с головкой под ключ, имеющего шестигранную головку, заостренный конец и хвостовик с резьбой. На Фиг. 14а и 14Ь показаны вставки 76а и 76Ь, по выбору вводимые в предварительно просверленное отверстие 68, диаметр которого меньше хвостовика вставки 76а или 76Ь, причем отверстие 68 деформируется радиально наружу при введении вставок 76а и 76Ь. Однако, следует понимать, что отверстия 68 не всегда необходимы, в зависимости, по меньшей мере частично, от диаметра вставки 76а или 76Ь.
[000100] Вставка 76с, показанная на Фиг. 14с, имеет форму расширяющегося анкера, имеющего внутреннюю часть с резьбой и наружную часть в виде разрезной втулки. Вставку 76с сначала вводят в предварительно просверленное отверстие 68 с относительно свободной посадкой, и после того, как часть с резьбой введена в часть в виде втулки и затянута, часть в виде втулки силой выводят наружу к внутренней стенке 74 отверстия 68 как вставку 76с, что приводит к деформации отверстия 68 радиально наружу.
[000101] Хотя вставки 76, описанные и показанные в настоящей заявке, имеют в общем цилиндрические хвостовики, следует понимать, что это не является необходимым. Скорее вставки могут иметь любое подходящее поперечное сечение, включая квадрат, прямоугольник, звезду, гофр и т.д.
[000102] В еще одном варианте осуществления, который будет теперь описан со ссылкой на Фиг. 6 и 7, токопроводящие металлические вставки 76 используют для наращивания имеющихся, соединенных чугуном узлов путем добавление одного или нескольких электрических путей между вертикальным токопроводящим стержнем 38 и анодным блоком 18, используя один или несколько токопроводящих обходных элементов, что приводит к снижению электрического сопротивления анодного узла 12.
[000103] Вариант осуществления, показанный на Фиг. 6 и 7, включает несколько "наружных" токопроводящих обходных элементов 88, которые формируют токопроводящее соединение от вертикального токопроводящего стержня 38 до угольного материала анодного блока 18 без формирования соединения через металлическую облицовку 64 выемки 58. Каждый из обходных элементов 88 имеет первый конец 90, соединенный с вертикальным токопроводящим стержнем 38 посредством токопроводящего соединения, и второй конец 92, соединенный с анодным блоком 18 посредством токопроводящего соединения.
[000104] Анодный блок 18 снабжен несколькими токопроводящими металлическими вставками 76 в его верхней поверхности 42, формирующими посадку с натягом, которая определена выше, с угольным материалом анодного блока 18. Как сказано выше, вставки 76 имеют или не имеют отверстия 68, в зависимости от диаметра вставок 76 и прочности материала основы.
[000105] Вставки 76, по меньшей мере частично, введены в верхнюю поверхность 42. На чертежах можно видеть, что вставки 76 расположены в верхней поверхности 42 так, что вторые концы 92 обходных элементов 88 соедине
ны с анодным блоком 18 по меньшей мере одной из вставок 76. В показанном варианте осуществления каждый из вторых концов соединен с анодным блоком 18 двумя вставками 76. Контакт высокого давления между вторыми концами 92 и вставками 76 может быть создан, если вставки 76 использовать с компрессионными шайбами 77 для поддержания давления на поверхности контакта или с другими токопроводящими соединениями, включая, но без ограничения, пайку, сварку или использование гайки 79, приваренной к второму концу 92, или стопорной резьбы 81 на втором конце 92, этим обеспечивая электрическое соединение с вставкой 76. Последние два варианта показаны на Фиг. 14d и 14е, соответственно.
[000106] Следует понимать, что крепление обходных элементов 88 к вставкам 76 также приводит к креплению вторых концов 92 обходных элементов 88 к верхней поверхности 42 анодного блока 18 с помощью токопроводящего соединения.
[000107] Первые концы 90 обходных элементов 88 крепят к вертикальным токопроводящим стержням 38 посредством сварки плавлением, пайки мягким припоем, пайки твердым припоем, крепежного элемента с посадкой с натягом, винта, болта, заклепки, зажима или другого механического или наплавного соединения, которое формирует электропроводящий путь от вертикального токопроводящего стержня 38 до обходного элемента 88. В варианте осуществления с Фиг. 6 и 7, первые концы 90 обходных элементов 88 соединены с токопроводящим стержнем 38 механическими крепежными средствами 83а и 83Ь, включая гайки и болты, каждое из которых проходит через или рядом с токопроводящим стержнем 38.
[000108] Хотя на Фиг. 6 и 7 показаны обходные элементы, имеющие специфическую конфигурацию, следует понимать, что обходными элементами могут кроме того служить гибкие проводники, такие как проволочные тросы с ушками на концах для крепления вставок 76.
[000109] Согласно еще одному варианту осуществления, вставки 76 используют вместе с токопроводящими соединителями, подобными обходным элементам 88, описанным выше, для замены и удаления известных чугунных соединений без изменения, однако, основной формы электродов, чтобы позволить пользователю перейти от традиционных узлов к узлам с малым сопротивлением, раскрытым в настоящей заявке. Небольшие изменения в форме угольного электродного блока 18, 20 могут быть включены в этот вариант осуществления, чтобы позволить использовать вставки 76 с отверстиями 68 или без них.
[000110] На Фиг. 11 и 12 показан анодный узел 12 согласно этому варианту осуществления, включающий вертикальный токопроводящий стержень 38, ярмо 50 и штырь 48, подобные показанным в вышеописанных вариантах осуществления. Однако в данном варианте осуществления, нижний конец каждого штыря 48 прикреплен к верхней поверхности 42 анодного блока 18 токопроводящим образом посредством соединителя в форме хомута 94. Каждый соединитель 94 имеет вертикальную боковую стенку 96, в которую входит нижний конец штыря 48. Поскольку штырь 48 цилиндрический, боковая стенка 96 в показанном варианте осуществления соединителя 94 также цилиндрическая и имеет внутренний диаметр немного больше чем наружный диаметр штыря 48, чтобы нижний конец штыря 48 плотно входил в его внутреннюю полость. Боковая стенка 96 электрически соединена со штырем 48 сваркой, пайкой твердым припоем или токопроводящими механическими крепежными элементами. Следует понимать, что боковая стенка 96 может иметь любую желательную форму, которая обеспечивает токопроводящее соединение с концом штыря 48. Хотя боковая стенка 96 показана непрерывной, это необязательно так. Следует понимать, что боковая стенка 96 может также быть прерывистой или включать несколько отдельных деталей, каждая из которых механически и электрически прикреплена к штырю 48.
[000111] Соединитель 94 также имеет по меньшей мере одну крепежную часть 98, которая соединена с боковой стенкой 96 токопроводящим образом и
может быть выполнена с ней как одно целое. Каждая крепежная часть 98 выходит наружу из боковой стенки 96 соединителя 94 и прикреплена токопроводящим образом к верхней поверхности 42 анодного блока 18 одной или несколькими токопроводящими вставками 76 с отверстием 68 или без него. Высокое давление контакта между соединителем 98 и вставкой 76 может быть обеспечено такими же средствами, которые описаны выше со ссылкой на Фиг. 6 и 7 и 14а - 14е, например, использованием вставок 76 с компрессионными шайбами 77, чтобы поддерживать давление на поверхности контакта, или использованием других токопроводящих соединений, включая, но без ограничения, пайку твердым припоем, сварку или использование опорной пластины, обеспечивающей электрическое соединение.
[000112] В варианте осуществления с Фиг. 11 и 12 соединитель в форме хомута 94 включает несколько крепежных частей 98 в форме радиально выступающих ушек, каждое из которых прикреплено к верхней поверхности 42 по меньшей мере одной вставкой 76. Каждая из крепежных частей 98 включает средство для его теплового расширения по-другому чем анодный блок 18. В показанном варианте осуществления средства, позволяющие расширение, включают складки или изгибы 100 крепежной части 98, чтобы позволить крепежной части 98 расширяться, сжиматься или изгибаться в ответ на разное тепловое расширение или сжатие, при этом неся нагрузку анода. Хотя изгибы 100 показаны как средства, позволяющие тепловое расширение, также могут быть использованы и другие средства. Например, крепежные части 98 могут иметь расширительные прорези, вырезанные или формованные в крепежной части 98, которые создают извилистый электрический путь, который позволяет разное тепловое расширение крепежных частей 98 между вставками 76 относительно теплового расширения верхней поверхности 42 анодного блока 18 между вставками 76.
[000113] Как сказано выше, вставки 76 используют для соединения компонентов, таких как соединитель в форме хомута 94, с верхней поверхностью 42 анодного блока 18, а также для подвода электроэнергии в блок 18 через сами
вставки 76. Использование вставок 76 позволяет изменить электрическое сопротивление и распределение тока в анодном узле 12 путем подбора материала вставок 76, а также длины, диаметра, площади поверхности контакта, числа, расположения и посадки с натягом или давления контакта между вставкой 76 и анодным блоком 18. Такие изменения могут помочь получить более подходящее электрическое сопротивление от вертикального токопроводящего стержня 38 до любой точки на нижней поверхности 22 блока 18, что способствует получению единообразной плотности тока, более низкого полного электрического сопротивления, более единообразного расходования анода, приводящего к более плоской нижней поверхности 22 блока 18 в течение срока эксплуатации. Более плоская нижняя поверхность 22 анода может позволить расходовать увеличенную часть блока 18 до необходимости вывода анода 12 из эксплуатации, таким образом уменьшая объемы переработки и снижая расходы на замену анода.
[000114] Вставки 76 с отверстиями 68 или без них также могут быть применены в катодном узле 14 между катодным блоком 20 и токосъемным стержнем 52. Токосъемный стержень 52 обычно связан с катодным блоком 20 слоем чугуна 57 между токосъемным стержнем 52 и соответствующей выемкой 56 (в этом варианте осуществления также именуемой как "паз 56") в нижней поверхности 54 угольного катодного токосъемного блока 20. Токосъемный стержень 52 связывают с угольным катодным токосъемным блоком 20 расплавленным чугуном 27, когда он перевернут (см. Фиг. 15) перед установкой в электролизер 10. Связь также может быть осуществлена с использованием угольной клейкой пасты. Следующие варианты осуществления применимы как к чугунным, так и к угольным клейким соединениям токосъемных стержней.
[000115] Следует понимать, что с каждым катодным блоком 20 могут быть соединены несколько токосъемных стержней 52. Каждый блок 20 устанавливают по ширине электролизера 10 и несколько блоков 20 устанавливают один за другим, чтобы покрыть ими дно электролизера 10. Как показано на Фиг. 15 и 16, токосъемный стержень 52 имеет плоскую нижнюю поверхность 53, которая лежит по существу в одной плоскости с нижней поверхностью 54 катодного
блока 20, верхнюю поверхность 55, которая противоположна нижней поверхности 53, пару боковых поверхностей 59 между верхней и нижней поверхностями 55, 53 и пару торцевых поверхностей 61.
[000116] В соответствии с вариантами осуществления, показанными на Фиг. 17 - 19, могут быть предусмотрены один или несколько токопроводящих металлических соединителей 112 в форме плоской удлиненной полосы, которую крепят к нижней поверхности 54 угольного катодного токосъемного блока 20 вставками 76 с отверстиями 68 или без них. Вставки 76 вводят в нижнюю поверхность 54 рядом с пазом 56. Каждый полосовой соединитель 112 проходит по существу поперечно по нижней поверхности 54 через паз 56, и каждый из его концов прикреплен к нижней поверхности 54 по меньшей мере одной вставкой 76. Средняя часть каждого полосового соединителя 112 электрически соединена с токосъемным стержнем 52 посредством сварки плавлением, пайки мягким припоем, пайки твердым припоем, пальцем со скользящей посадкой, винтом, болтом или другим механическим или сплавным соединением, которое формирует токопроводящий путь от токосъемного стержня 52 до полосового соединителя 112. Полосовые соединители 112 с Фиг. 17 соединены с нижней поверхностью 53 каждого токосъемного стержня 52 сплавным соединением, тогда как на Фиг. 19 показан вариант, в котором механические соединения выполнены между полосовыми соединителями и токосъемным стержнем 52. Если нежелательно, чтобы полосовой соединитель 112 выступал ниже плоскости нижней поверхности 54, можно выполнить механическую обработку канавок 114 (Фиг. 19) или полостей зазоров в нижней поверхности 54 катодного блока 20, чтобы обеспечить необходимый зазор.
[000117] Хотя полосовые соединители 112 показаны на Фиг. 17 проходящими по обеим сторонам паза 58, это необязательно так. Скорее, как показано на Фиг. 19, полосовые соединители 112 могут быть короче, и один их конец будет электрически соединен вставкой 76 с нижней поверхностью катодного блока 20, и другой конец будет электрически соединен с токосъемным стержнем 52. Например, на Фиг. 19 показана вставка 76 в форме болта со стопорной шайбой
77, сжатой между головкой болта и одним концом полосового соединителя 112. Другой конец полосового соединителя 112 прикреплен болтом с шайбой, которые имеют обозначения 76 и 77, к нижней поверхности 53 токосъемного стержня 52, но которые необязательно такие же как вставка 76 и стопорная шайба 77.
[000118] Альтернативно, как показано на Фиг. 20, соединители 112 могут состоять из гибких электрических проводников, таких как проволочный трос 113 с ушками 115 на одном или обеих концах для крепления к вставкам 76. Небольшая дополнительная длина проволочного троса 113 может быть предусмотрена между токосъемным стержнем 52 и катодным блоком 20 для учета расширения.
[000119] Следует понимать, что использование полосового соединителя 112 позволяет обходить и не использовать слой 57 чугуна или угольной пасты, поскольку полосовой соединитель обеспечивает прямое токопроводящее соединение между токосъемным стержнем 52 и нижней поверхностью 54 катодного блока 20. Как показано на Фиг. 17, несколько разнесенных полосовых соединителей 112 могут быть предусмотрена по длине блока 20, каждый из которых закреплен вставками 76, чтобы обеспечить несколько электрических соединений между блоком 20 и токосъемным стержнем 52. Это приводит к улучшенному распределению тока по длине и ширине блока 20.
[000120] Как и для анодных узлов, описанных выше, использование вставок 76 позволяет изменить электрическое сопротивление и распределение тока катодного узла 14 от конца токосъемного стержня 52, где он выходит из электролизера 10, до верхней поверхности 30 катодного блока 20 путем выбора материала, длины, диаметра, числа, положения и посадки с натягом или давления контакта вставок с угольным материалом катодного блока 20. Например, профиль распределения тока и сопротивления катодного узла 14 может быть более равномерным на верхней поверхности 30 при использовании более длинных
вставок 76 или большего числа вставок 76 в направлении центра блока 20 по отношению к его торцам, как показано на Фиг. 18. Фактическая длина и положения вставок 76 могут быть определены, когда катодный узел не установлен в электролизер 10, с использованием подходящего омметра для измерения сопротивления между верхней поверхностью 30 и концом токосъемного стержня 52. Такие изменения способствуют получению единообразной плотности тока, более низкого полного электрического сопротивления, более равномерного износа катода, увеличенному сроку эксплуатации катода и более плоской верхней поверхности 30 катода во время срока эксплуатации.
[000121] Из-за разного теплового расширения токосъемного стержня 52 также желательно снабдить полосовые соединители 112 средствами, позволяющими разное тепловое расширение. Как показано на Фиг. 18 и 19, средства, позволяющие расширение, включают складки или гофры 100 в соединителе 112, чтобы создать сифонную конструкцию, которая может расширяться или сжиматься в ответ на разное тепловое расширение или сжатие.
[000122] Понимается, что полосовые соединители 112 могут быть не ограничены отдельными частями проводника, а могут состоять из нескольких слоев тонких полос, которые изгибаются легче чем сплошные детали, при этом давая сходное электрическое сопротивление. Например, полосовые соединители 112 на Фиг. 19 показаны как состоящие из двух слоев 117.
[000123] Согласно еще одному варианту осуществления, показанному на Фиг. 13, узел ярма 126 с малым сопротивлением использован для формирования соединения между нижним концом вертикального токопроводящего стержня 38 и верхней поверхностью 42 анодного блока 18.
[000124] Узел ярма 126 включает пару изогнутых металлических стоек 128, которые могут быть идентичны одна другой. Каждая из стоек имеет верхний конец 130 и противоположный нижний конец 132. Верхний конец 130 каждой стойки 128 связан механическим и токопроводящим креплением с противопо
ложными боковыми поверхностями нижнего конца вертикального токопроводящего стержня 38, который показан как имеющий прямоугольное поперечное сечение с четырьмя вертикальными боковыми поверхностями. Сопрягаемые поверхности стоек 128 и стержня 38 могут иметь гальваническое покрытие или могут быть связаны с подходящим материалом поверхности для обеспечения последующего соединения стойки 128 со стержнем 38 путем сварки, пайки твердым припоем или выполнения другого электрического соединения. После крепления стоек 128 к стержню 38 один или несколько механических сквозных крепежных элементов 136, таких как, но без ограничения, болты с шайбами и гайками, вводят через стойки 128 и стержень 38 и соответствующим образом затягивают, чтобы снять циклическое физическое напряжение с электрического соединения, возникающее вследствие нагрузки и снятия нагрузки анодного блока 18, подвешенного на стержне 38.
[000125] Две стойки 128 располагают друг напротив друга и обращенными друг к другу. В этом варианте осуществления они соединены между собой одним изогнутым соединителем или связью 134, которая способствует механической прочности стоек 128, при этом позволяя некоторый изгиб стоек 128 при напряжении теплового расширения. Стойки 128 могут быть изготовлены из одного сплава металла или могут быть покрыты другим токопроводящим металлом.
[000126] Нижние концы 132 стоек 128 изогнуты наружу в сторону от вертикального токопроводящего стержня 38 и могут быть выполнены из нескольких секций, разделенных прорезями 138. Нижние концы 132 совпадают с верхней поверхностью 42 анодного блока 18, и для этой цели нижние концы 132 имеют одно или несколько отверстий, чтобы позволить установить одну или несколько вставок 76 через нижние концы 132 и до верхней поверхности 42 анодного блока 18 с отверстиями 68 или без них. Вставки 76 поэтому несут массу анодного блока 18 от стоек 128 и обеспечивают электрическое соединение между вертикальным токопроводящим стержнем 38 и анодным блоком 18. Чтобы обеспечить дополнительное сопротивление удалению из вставок 76, по мень
шей мере некоторые из отверстий 68 могут быть изогнуты под углом к вертикали в направлении вертикального токопроводящего стержня 38, так что вставки 76 в этих отверстиях 68 будут "сведены" одна к другой. Другие вставки 76 могут быть изогнуты под углом к вертикали в других направлениях, чтобы обеспечить улучшенное распределение тока в анодном блоке 18. Если, как показано на Фиг. 13, в одной секции стойки 128 выполнены несколько отверстий, так что эта секция закреплена двумя или больше вставками 76, то складка расширения 101 должна быть выполнена между отверстиями и вставками 76, чтобы позволить разное расширение стойки 128 относительно анодного блока 18 при минимальном напряжении, вызываемом в анодном блоке 18 изгибанием изогнутых стоек 128.
[000127] Понимается, что нижние концы 132 стоек 128 могут быть соединены с вертикальным токопроводящим стержнем 38 другими средствами, а не механическими крепежными элементами 136, при условии, что во время эксплуатации между этими деталями будет поддерживаться токопроводящее соединение.
[000128] По сравнению с традиционным узлом стержня, конфигурация узла ярма 126 с малым сопротивлением не имеет одного сплавного шва на биметаллическом переходе, увеличивает площадь поверхности электрического контакта между стойкой 128 и стержнем 38 посредством соединения на обеих сторонах стержня 38, это помогает снять физические напряжения в биметаллическом соединении из-за массы подвешенной нагрузки посредством использования сквозных болтовых соединений, устраняет сварное соединение ярма со штырем, устраняет состояние схождения штыря, которое обычно присутствует в традиционном узле ярма и штыря из-за неоднократных тепловых напряжений и ползучести материала при высоких температурах, позволяет использовать вставки 76 с наклонной ориентацией для больших нагрузок на сечение вставок 76. Эти преимущества обеспечивают низкое электрическое сопротивление наряду с длительным сроком эксплуатации.
[000129] Согласно условию, верхний конец 44 алюминиевого или медного вертикального токопроводящего стержня 38 временно крепят к анодной шине 46 с помощью зажима (не показан). Электрическое сопротивление в сопрягаемых поверхностях стержня 38 и шины 46 зависит от чистоты, площади поверхности и давления зажима на сопрягаемые поверхности. При неоднократном использовании поверхности стержня 38 и шины 46 могут окислиться или быть разъедены коррозией из-за образования дуги, что делает поверхность шероховатой, и слой оксида на поверхности увеличивает электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление соединения стержня 38 с шиной 46 может быть снижено путем нанесения покрытия (например, путем облицовки или гальваностегии) на сопрягаемую поверхность 140 шины 46 (Фиг. 11) и/или сопрягаемую поверхность 142 стержня 38 (Фиг. 11) из токопроводящего металла, стойкого к коррозии, такого как, но без ограничения, никель, платина или золото. Хотя такая обработка поверхности может немного увеличить электрическое сопротивление по сравнению с чистой поверхностью металла (между алюминиевым стержнем и алюминиевой шиной или медным стержнем и алюминиевой шиной), такая облицованная или имеющая электролитическое покрытие поверхность будет сохранять свое электрическое сопротивление на уровне меньшем чем у окисленного алюминия или окисленной меди в течение срока эксплуатации узла стержня.
[000130] Один или оба конца каждого стального токосъемного стержня 52 соединены болтовым соединением с гибкими соединителями (не показаны) катодной шины 24. Также, часть каждого токосъемного стержня 52 находится в электрическом контакте с катодным блоком 20 посредством слоя чугуна 57, как сказано выше в связи с Фиг. 3. Сопрягаемые поверхности токосъемного стержня 52, которые находятся в электрическом контакте со слоем чугуна 57, могут окисляться с образованием стойкого к току оксидного слоя из-за высокой температуры токосъемного стержня во время эксплуатации. Подобно этому, сопрягаемые поверхности токосъемного стержня 52, которые находятся в контакте с гибкими соединителями катодной шины 24, могут окисляться. По этой причине сопрягаемые поверхности токосъемного стержня 52, которые находятся в кон
такте с гибкими соединителями катодной шины и/или слоем чугуна 57, могут быть покрыты (например, путем облицовки или гальваностегии) токопроводящим материалом, стойким к коррозии, таким как любой из стойких к коррозии токопроводящих металлов, упомянутых выше.
[000131] На Фиг. 21 показан разрез токосъемного стержня 52, у которого облицовка 141 из токопроводящего металла, стойкого к коррозии, выполнена на верхней, нижней и боковых поверхностях 55, 53 и 59 стержня 52. Облицовка 141 может быть вместо этого применена только на сопрягаемых поверхностях, которые находятся в контакте со слоем чугуна 57 или катодной шиной 24. Как альтернатива, токосъемный стержень 52 может быть снабжен покрытием из токопроводящего, стойкого к коррозии металла, например, путем гальваностегии. Покрытие или облицовка могут иметь толщину приблизительно от 0,05 до 10 мм.
[000132] Токосъемные стержни 52 обычно состоят из токопроводящего металла, такого как сталь, который имеет температуру плавления по существу выше чем максимальная рабочая температура электролизера. Однако типичные стальные токосъемные стержни имеют более высокое электрическое сопротивление чем электрическое сопротивление подушки алюминия, и поэтому тог, поступающий из ванны в подушку металла, предпочтительно проходит через подушку горизонтально к боковой стенке электролизера перед тем, как проходить вниз через катодный узел 14 на внешнее соединение с шиной.
[000133] Для уменьшение электрического сопротивления в катодном узле и горизонтальных электрических токов в подушке металла вариант осуществления катодного узла 14, показанный на Фиг. 29, включает токосъемный стержень 52, имеющий сердцевину 170 из металла с меньшим электрическим сопротивлением чем у стали, и наружный кожух 172, окружающий сердцевину 170, причем кожух состоит из металла, имеющего температуру плавления по существу выше чем максимальная рабочая температура электролизера. Например, сердцевина 170 может включать медь или ее сплав, и кожух 172
может включать сталь, никель или сплавы, такие как нержавеющая сталь. Сердцевина 170 обеспечивает пониженное электрическое сопротивление токосъемного стержня 52, а металлический кожух снижает возможность коррозии наружной поверхности токосъемного стержня 52. Кроме того, температура плавления и толщина кожуха 172 достаточны для того, чтобы удержать металл сердцевины 170, если он временно расплавится во время эксплуатации в случае чрезмерной генерации теплоты. Если сердцевина 170 может расплавиться во время эксплуатации, то следует понимать, что кожух 172 образует герметичную оболочку, которая окружает сердцевину 170 со всех сторон (т.е., верхняя поверхность 55, нижняя поверхность 53, боковые поверхности 59 и торцевые поверхности 61) в кожухе 11.
[000134] Токосъемный стержень 52 с Фиг. 29 может иметь предварительно формованную сердцевину 170 и кожух 172, нанесенный на сердцевину 170 любыми подходящими средствами, такими как гальваностегия, горячее окунание, напыление или облицовка, наносимая связыванием. Как альтернатива, кожух 172 может включать предварительно формованную оболочку, и сердцевина 170 может быть получена путем отливки металла в кожух 172. В первом случае предварительно формованная сердцевина 170 определяет форму наружной поверхности токосъемного стержня 52, а в последнем случае предварительно формованный кожух 172 определяет форму токосъемного стержня 52. Форма поперечного сечения токосъемного стержня 52 может быть квадратной, прямоугольной или круглой или сочетать в себе несколько профилей. Наружная поверхность токосъемного стержня 52 может быть гладкой или может быть рельефной для увеличения области контакта между токосъемным стержнем 52 и слоем чугуна 57. Например, наружная поверхность токосъемного стержня 52 может иметь ребра и/или канавки.
[000135] Токосъемные стержни 52 отводят теплоту от электролизера в окружающую среду посредством токосъемных стержней 52 и путем конвекционного, радиационного и проводящего охлаждения открытой части токосъемного стержня 52, расположенной вне электролизера. Эта теплопотеря должна учи
тываться при сбалансировании теплопотерь электролизера. В одном варианте осуществления, показанном на Фиг. 31, площадь поперечного сечения по меньшей мере одной концевой части 174 токосъемного стержня 52, расположенной вне паза 56 и вне электролизера, изменяют, чтобы изменить теплопроводность и электрическое сопротивление токосъемного стержня 52. Как показано на Фиг. 31, площадь поперечного сечения концевой части 174 токосъемного стержня 52 уменьшена относительно частей токосъемного стержня 52, которые расположены в пазе 56 катодного блока 20. Уменьшение площади поперечного сечения концевой части 174 уменьшает теплопотери электролизера. Токосъемный стержень 52, показанный на Фиг. 31, включает сердцевину 170 и кожух 172, которые описаны выше со ссылкой на Фиг. 29.
[000136] Следующие варианты осуществления, описанные со ссылкой на Фиг. 22 - 26, 31 и 32, относятся к уменьшению электрического сопротивления между токосъемным стержнем 52, слоем чугуна 57 и угольным материалом катодного блока 20. Некоторые из этих вариантов осуществления подобны средствам для уменьшения электрического сопротивления анода 12, описанным выше, с использованием токопроводящих вставок 76. Однако некоторые различия обусловлены тем, что тепловое расширение штыря 48 и втулок 64 в аноде 12 главным образом радиальное, без относительного перемещения между компонентами, тогда как тепловое расширение токосъемного стержня 52 и слоя чугуна 57 в катоде 14 главным образом осевое и с относительным перемещением между компонентами из-за разных коэффициентов теплового расширения.
[000137] На Фиг. 24 показан частичный вид поперечного сечения катодного узла 14 с катодным блоком 20, имеющим паз 56 в его нижней поверхности 54, и со слоем чугуна 57 и токосъемным стержнем 52 в пазе 56. Как показано, внутренние поверхности паза 56 снабжены несколькими токопроводящими вставками 76, которые входят в угольный материал катодного блока 20 с посадкой с натягом, как сказано выше со ссылкой на анод 12. Вышеприведенное описание введения вставок 76 в анодный блок 18 в равной мере применимо к данным вариантам осуществления, за исключением описанного ниже.
[000138] Токопроводящие вставки 76, введенные в поверхности паза 56, незначительно выступают в слой чугуна 57. Скорее, головки вставок 76 на Фиг. 24 и 25 плоские и, по выбору, имеют скругленные края, чтобы позволить осевое перемещение слоя чугуна 57 при расширении относительно катодного блока 20. Следует понимать, что введение головок вставок 76 в слой чугуна 57 может привести к повреждению угольного материала, когда слой чугуна расширяется в осевом направлении относительно катодного блока 20. Кроме того, для предотвращение формирования связи между вставками 76 и слоем чугуна 57 головки вставок могут быть снабжены тонким покрытием из графитного порошка или другого токопроводящего не слипающегося материала, который не будет значительно увеличивать электрическое сопротивление между вставками 76 и слоем чугуна 57.
[000139] Теперь будет описано альтернативное расположение, позволяющее осевое перемещение слоя чугуна 57 при расширении относительно катодного блока 20 со ссылкой на Фиг. 30, которая представляет увеличенный вид области, обведенной кругом на Фиг. 29. Согласно этому варианту осуществления, токопроводящие вставки 76, введенные в боковые поверхности и/или верхнюю поверхность паза 56, имеют головки, которые выступают в слой чугуна 57. Головки могут быть введены в слой чугуна во время отливки слоя чугуна 57, чем создается хороший токопроводящий путь между катодным блоком 20 и слоем чугуна 57. В этом варианте осуществления вставки 76 установлены через полости 182, выполненные в боковой поверхности паза 56, причем полость 182 закрыта от заполнения расплавленным чугуном металлическим щитом или шайбой 184, которая может быть прикреплена к хвостовику вставки 176. Во время эксплуатации электролизера токосъемный стержень 52 и слой чугуна 57 могут перемещаться на короткое расстояние относительно катодного блока 20 из-за разного теплового расширения катодного блока 20 и токосъемного стержня 52 или из-за деформации катодного блока 20. Хвостовик металлической вставки 76 может изгибаться в полости 182 и/или частично выходить из катодного бло
ка 20, в то же время сохраняя хорошее электрическое соединение между слоем чугуна 57 и катодным блоком 20, благодаря введенным головкам вставок 76.
[000140] Как показано на Фиг. 22, токопроводящая металлическая облицовка 144 паза может быть расположена между слоем чугуна 57 и внутренними поверхностями паза 56. Токопроводящая облицовка паза включает тонкий лист металла, через который вставки 76 входят в катодный блок 20, и головки вставок 76 удерживают облицовку на месте, как показано на Фиг. 22. Как показано на Фиг. 23, облицовка 144 может иметь прорези для расширения 146 между местами вставок, показанными как отверстия 148, чтобы позволить разное тепловое расширение облицовки 144 относительно катодного блока 20. Альтернативно, облицовка 144 может состоять из нескольких плотно подогнанных или находящих друг на друга пластин из токопроводящего металла, причем каждая часть прикреплена к внутренней поверхности катодного паза 56 посредством по меньшей мере одной вставки 76. Следует понимать, что наличие облицовки 144 может улучшить распределение тока в катодном блоке 20 путем улучшения электрического соединения между слоем чугуна 57 и поверхностью катодного паза 56.
[000141] Вместо использования облицовки, распределение тока может быть улучшено путем использования большего числа вставок 76 или, как показано на Фиг. 24, путем использования вставок 76 с увеличенными головками и/или токопроводящими металлическими шайбами 150. Например, вставки 76 с увеличенными головками 78 имеют скругленные края 78, которые могут быть частично введены в угольный материал блока 20, как показано на Фиг. 25 и будет описано ниже.
[000142] В случае анода 12 вставки 76, введенные в анодный блок 18, имеют головки, которые выступают в отверстие под штырь 58 и введены во втулку 64, чтобы изменить форму замораживаемого чугуна для уменьшения зазора на усадку между чугуном и стенкой отверстия под штырь. Это уменьшает электрическое сопротивление между этими деталями. Как показано на Фиг. 25,
этот эффект может быть достигнут в катоде 14 путем использования одного или нескольких токопроводящих анкеров для токосъемных стержней 152, причем анкеры для токосъемных стержней 152 имеют один конец, прикрепленный к токосъемному стержню 52 и другой конец, выступающий в паз 56. Концы анкеров для токосъемных стержней 152, выступающие в паз 56, становятся введенными в слой чугуна 57 служат теплоотводами во время литья слоя 57. Это уменьшает зазор на усадку при затвердевании рядом с анкерами для токосъемных стержней, между слоем чугуна 57 и внутренними поверхностями паза 56 по тем же причинам, которые описаны выше, путем изменения профиля застывания слоя чугуна 57, чтобы способствовать затвердеванию чугуна по всей ширине промежутка между токосъемным стержнем 52 и катодным блоком 20, что указывают изотермы застывания 29 на Фиг. 26. Это обеспечивает "более плотную" посадку токосъемного стержня 52 и слоя чугуна 57 в катодном пазе 56, снижая электрическое сопротивление между катодным блоком 20, токосъемным стержнем 52 и слоем чугуна 57.
[000143] Число, глубина, размеры и места расположения анкеров для токосъемных стержней 152 можно изменять, чтобы регулировать электрическое сопротивление между верхней поверхностью 30 катодного блока 20 и токосъемным стержнем 52, делая электрическое сопротивление максимально возможно постоянным. Для усиления эффекта теплоотвода анкеры для токосъемных стержней 152 могут быть снабжены увеличенными головками, как показано на Фиг. 25. Также, анкеры 152 и отверстия 154, в которые их вводят, могут иметь резьбу, позволяющую регулировать величину выступания анкера 152. Например, степень выступания можно отрегулировать так, что головки анкеров 152 будут контактировать с головками токопроводящих вставок 76, введенных в катодный блок 20. Это еще больше улучшит электрическое соединение между токосъемным стержнем 52 и катодным блоком 20.
[000144] На Фиг. 26 показан катодный узел 14 согласно измененному варианту осуществления, показанному на Фиг. 25. Катодный узел с Фиг. 26 включает вставки 76, имеющие увеличенные скругленные головки 78, которые вво
дят ударным способом в угольный материал катодного блока 20, а не в предварительно просверленные отверстия 68. Правая сторона токосъемного стержня 52 снабжена анкерами с резьбой для токосъемных стержней 152, регулируемо вводимых в резьбовые отверстия 154, причем анкеры для токосъемных стержней 152 имеют форму шпилек или стержней с резьбой, без увеличенных головок, и, по выбору, их выступающие концы выполняют коническими. Выступающие концы анкеров для токосъемных стержней 152 могут находиться или не находиться в контакте с головками 78 вставок 76.
[000145] Левая сторона токосъемного стержня 52 снабжена фиксированными анкерами для токосъемных стержней 156, которые прикреплены к наружной поверхности токосъемного стержня путем соединения сплавлением, например сваркой, пайкой твердым или мягким припоем. Фиксированные анкеры 156 могут иметь форму цилиндрических шпилек или стержней, и их выступающие концы могут быть выполнены коническими, как показано. Фиксированные анкеры 156 будут служить в качестве теплоотводов и оказывают похожее влияние на профиль застывания слоя чугуна 57, на что указывают изотермы застывания
29 на левой стороне Фиг. 26.
[000146] На Фиг. 32 и 33 показаны варианты осуществления катодного узла 14, распределение тока в котором улучшено путем создания более низкого и более единообразного электрического сопротивления на верхней поверхности
30 катодного блока 20, по сравнению с известным катодным узлом, показанным на Фиг. 15 - 16. Это снижает расход электроэнергии, уменьшает неравномерную эрозию катодного блока 20 и снижает горизонтальные электрические тока в подушке металла. Согласно этому варианту осуществления, электрическое сопротивление катодного узла снижено путем использования медного токосъемного стержня 170. Согласно этому варианту осуществления, электрическое сопротивление на верхней поверхности 30 катодного блока 20 сделано более равномерным путем изменения расстояния от верхнего края слоя чугуна 57 до верхней поверхности 55 токосъемного стержня 52 и до верхней поверхности паза 56 катодного блока 20 по длине паза 56.
[000147] Как показано на Фиг. 32, токосъемный стержень 52 связан с катодным блоком 20 посредством слоя чугуна 57 на двух боковых противоположных поверхностях 59 токосъемного стержня 52, которые расположены в катодном пазе 56. В противоположность варианту осуществления, показанному на Фиг. 15 и 16, слой чугуна 57 не предусмотрен между верхней поверхностью 55 токосъемного стержня 52 и верхней поверхностью паза 56. Этот промежуток может быть, по выбору, заполнен электро- и термоизоляционным огнеупорным материалом 178.
[000148] Помимо этого, слой чугуна 57 вдоль каждой боковой поверхности 59 токосъемного стержня 52 имеет высоту, изменяющуюся по длине токосъемного стержня 52, которая больше в средней части токосъемного стержня 52 и паза 56 и меньше рядом с концами токосъемного стержня 52 и паза 56. Соответственно, каждый слой чугуна 57 имеет верхний край 180, расстояние которого от верхней поверхности 55 токосъемного стержня 52 изменяется по длине паза 56, и любые промежутки, созданные при профилировании верхнего края 180, могут быть заполнены изоляционным огнеупорным материалом 178. В показанном варианте осуществления верхний край 180 слоя чугуна 57 имеет форму приблизительно дуги, но эта форма может быть изменена на прямую или многоугольную. Также, в этом варианте осуществления верхний край 180 слоя чугуна 57 по существу выровнен с верхней поверхностью 55 токосъемного стержня 52 в средней точке катодного блока 20.
[000149] С профилированным верхним краем 180 слоев чугуна 57, сопротивление угольного материала катода между верхней поверхностью 30 катодного блока 20 и контактной поверхностью слоев чугуна 57 представляет собой электрическое сопротивление, изменяющееся по длине катодного блока 20, который смещается изменяющимся электрическим сопротивлением по длине токосъемного стержня 52, этим давая почти равномерное электрическое сопротивление из любой точки на длине верхней поверхности 30 катодного блока 20 до наружного конца токосъемного стержня 52. Распределение тока по ширине
верхней поверхности 30 катодного блока 20 может быть сделано более равномерным путем изменения размеров паза 56 и соединительной поверхности чугуна между катодным блоком 20 и токосъемным стержнем 52. Профили формы верхних краев 180 слоев чугуна 57 и расстояние от верхнего края 180 слоев чугуна 57 до верхней поверхности 55 токосъемного стержня 52 также могут быть переменными в соседних катодных узлах 14, чтобы сбалансировать распределение тока по ширине электролизера 10. Чугун может быть замещен равным объемом угольной пасты, используемой для соединения катодного блока и токосъемного стержня.
[000150] Изоляционный огнеупорный материал 178 между катодным блоком 20 и токосъемным стержнем 52 служит для уменьшения скорости теплопередачи от катодного блока 20 на токосъемный стержень 52. Этот материал 178 может поддаваться литью с использованием временной формы или может быть предварительно выполнен и расположен в катодном пазе 56 перед определением положения токосъемного стержня 52 и литья слоя чугуна 57.
[000151] Как показано на Фиг. 33, вставки 76, такие как показанные на Фиг. 30, могут быть установлены по длине токосъемного стержня 52.
[000152] На Фиг. 27 и 28 показан альтернативный вариант осуществления катодного узла 14, в котором нет слоя чугуна 57 в промежутке между токосъемным стержнем 52 и катодным блоком 20. Катодный блок 20 соединен токопроводящим образом с токосъемным стержнем полосовым соединителем 112, включающим проволочный трос 113 с ушками 115, причем один из концов с ушками 115 токопроводящим образом соединен с нижней поверхностью 54 катодного блока 20 токопроводящей вставкой 76, и противоположный конец с ушком 115 токопроводящим образом соединен с нижней поверхностью 53 токосъемного стержня 52 болтом 176. Как альтернатива, могут быть использованы несколько описанных выше полосовых соединителей 112.
[000153] В варианте осуществления с Фиг. 27 и 28 токосъемный стержень 52 удерживается на месте одним или несколькими токопроводящими узлами подвеса 160, один из которых показан на чертежах и включает выступающую часть 162 и пазовую часть 164, причем выступающая часть 162 скользяще входит в пазовую часть 164 по продольной оси токосъемного стержня 52, как лучше всего показано на виде сбоку с разрезом на Фиг. 29. В показанном варианте осуществления выступающая часть 162 имеет фланец для крепления 166, который прикреплен к верхней поверхности 55 токосъемного стержня 52 (напротив нижней поверхности 53) одним или несколькими болтами 176, хотя вместо них могут быть использованы другие механические или сплавные соединения. Пазовая часть имеет пару фланцев крепления 168 на ее боковых краях, причем фланцы прикреплены к внутренней поверхности паза 56 токопроводящими вставками 76, введенными в угольный материал катодного блока 20. Следует понимать, что положения выступающей части 162 и пазовой части 164 могут быть изменены на противоположные, т.е., пазовая часть 164 будет прикреплена к токосъемному стержню 52 и выступающая часть 162 будет прикреплена к катодному блоку 20.
[000154] С токопроводящим узлом подвеса 160 относительное тепловое расширение токосъемного стержня 52 и катодного блока 20 приводит к осевому продольному движению выступающей части 162 в пазовой части 164, что обеспечивает опору для токосъемного стержня 52, при этом избегая создания тепловых напряжений.
[000155] Если слой 57 чугуна или пасты не используют, зазор, остающийся между токосъемным стержнем 52 и внутренней поверхностью катодного паза 56 может быть заполнен теплоизоляционным материалом для уменьшения тепло-переноса между катодным блоком 20 и токосъемным стержнем 52.
[000156] Тепловой баланс электролизера должен поддерживаться в течение всего срока эксплуатации электролизера, чтобы температура в ванне была
приблизительно на 25-50 °С больше чем температура застывания, что позволяет ванну застывать на боковой стенке, чтобы защитить огнеупор боковой стенки от коррозии и предотвратить чрезмерное застывание ванны на поверхностях анода и катода. Однако теплопроводность электролизера со временем меняется из-за коррозионного износа боковой стенки и катодных блоков 20, и подвод энергии (в ваттах) к электролизеру может изменяться вместе с электрическим сопротивлением электролизера. Согласно вариантам осуществления, показанным на Фиг. 34 и 35, наружная поверхность кожуха 11 (показана на Фиг. 1) может быть снабжена съемными средствами для предотвращения чрезмерного нагрева или охлаждения кожуха 11 в течение срока эксплуатации электролизера 10.
[000157] В соответствии с вариантом осуществления с Фиг. 34, теплопроводность кожуха 11 может быть повышена в некоторых выбираемых местах путем использования ребер охлаждения 186, прикрепленных к наружной поверхности кожуха 11, с принудительным охлаждением или без него. Ребра охлаждения 186 поглощают теплоту из кожуха 11 и охлаждают кожух 11 путем конвекции теплоты в воздухе и/или рассеяния теплоты в окружающую среду. Увеличение скорости охлаждения, обеспечиваемое ребрами 186, будет снижать температуру огнеупорной облицовки 34, 36 (показана на Фиг. 1) на внутренней стороне кожуха 11, этим влияя на толщину слоя, застывшего на ванне.
[000158] Каждое ребро охлаждения 186 может состоять из экструдированно-го алюминия с нижней пластиной 188, которая включает нижнюю поверхность 190 и верхнюю поверхность 192, при этом нижняя поверхность 190 контактирует с кожухом 11. От верхней поверхности 192 отходят одно или несколько ребер 194. Ребра охлаждения 186 могут состоять из алюминия и могут включать поверхность, обработанную анодированием, таким как цветное анодирование, которое повышает излучательную способность материала ребер охлаждения, чтобы повысить их способность рассеивать теплоту в окружающую среду, по сравнению с неанодированными алюминиевыми ребрами охлаждения.
[000159] Ребра охлаждения 186 могут удерживаться на кожухе 11 с помощью одного или нескольких редкоземельных магнитов и/или магнитов из цветных металлов 196, имеющих точку Кюри по меньшей мере приблизительно 500 °С. Например, магниты 196 могут включать магниты из самария-кобальта или алюминия-никеля-кобальта (алнико). Такие магниты 196 сохраняют свою магнитную силу при высоких температурах и удерживают ребра охлаждения 186 на боковой стороне стального кожуха 11, когда он нагрет больше нормальных расчетных параметров из-за износа внутренней огнеупорной облицовки.
[000160] Магниты 196 расположены в нижней пластине 188. Например, нижняя поверхность 190 нижней пластины 188 может быть снабжена одной или несколькими полостями 198 для размещения магнитов 196, и магниты 196 могут удерживаться в этих полостях винтами 200 или другими механическими средствами и/или путем связывания. Нижняя пластина 188 может иметь канавку 202 по краю нижней поверхности 190 пластины 188, чтобы позволить поддеть ребро охлаждения 186 в кожухе 11 для удаления.
[000161] Ребра охлаждения 186 могут кроме того включать тонкий тепловой прерыватель 204 между магнитами 196 и стальным кожухом 11, посредством которого теплоперенос в магниты 196 будет уменьшен, но магнитная сила будет сохраняться. Тепловой прерыватель 204 может быть прикреплен к наружным поверхностям 197 магнитов 196 и может включать негорючий материал низкой теплопроводности. Тепловой прерыватель 204 улучшает рабочие характеристики магнитов 196, поддерживая их на более низкой температуре чем без теплового прерывателя 204. Для наглядности на Фиг. 34 тепловой прерыватель 204 показан снятым с наружной поверхности нижнего магнита 196.
[000162] В соответствии с вариантом осуществления с Фиг. 35, теплопроводность кожуха 11 может быть снижена в некоторых выбранных местах путем использования наружной изоляции на кожухе 11, которая уменьшает конвективное и излучательное охлаждение кожуха 11. Из-за износа (утоньшения)
внутреннего огнеупора в электролизере в течение его срока эксплуатации кожух 11 может меняться от чрезмерного охлаждения до чрезмерного нагрева, поэтому желательно использовать изоляцию, которую можно легко снять, если локальная температура кожуха превысит определенный уровень.
[000163] Согласно данному варианту осуществления, временную теплоизоляцию наносят на наружную поверхность кожуха 11 в форме одного или нескольких устанавливаемых на магниты покрытий 206, одно из которых показано на Фиг. 35. Покрытие 206 состоит из негорючего, стойкого к высокой температуре материала 210, имеющего температуру плавления по меньшей мере приблизительно 600 °С, такого как один или несколько слоев тканого или нетканого материала, гибкой стеклоткани или гибкой ткани из керамических волокон. Про выбору, материал наполнителя может быть расположен между слоями ткани. Покрытия 206 снижают скорость охлаждения кожуха 11 в окружающей среде, этим повышая внутреннюю температуру кожуха 11 рядом с покрытием. Покрытия 206 могут находить и/или быть наслоены друг на друга, чтобы закрывать соседние области и/или увеличивать снижение скорости охлаждения на определенных участках кожуха 11. Гибкость покрытий 206 позволяет располагать их на элементах конструкции кожуха 11.
[000164] Несколько магнитов 208 прикреплены или введены в конструкцию покрытия 206 в подходящих местах с в подходящем числе, чтобы удерживать покрытие 206 на кожухе 11 и этим снижать конвективное и излучательное охлаждение кожуха 11 в окружающую среду. Магниты 208 могут быть изготовлены из черных металлов, цветных металлов или могут состоять из редкоземельного сплава. Магниты 208 могут быть выбраны по силе и температуре Кюри так, чтобы утрачивать удерживающую силу в том случае, если температура кожуха 11 или его части достигает неприемлемо высокого уровня. Также, магниты 208 имеют достаточно низкую магнитную силу, чтобы позволить вручную снять покрытия 206 с кожуха 11.
[000165] Хотя в настоящей заявке описаны конкретные варианты осуществления, формула изобретения не ограничена этими вариантами осуществления. Скорее раскрытие включает все варианты осуществления, которые могут подпадать под объем при веденной ниже формулы изобретения.
Формула изобретения
1. Электродный узел для использования в электролизере для получения металла, причем электродный узел включает:
(a) токопроводящий угольный электродный блок, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, причем первая поверхность обращена внутрь электролизера при использовании электродного узла;
(b) токопроводящий металлический элемент, имеющий первый конец и второй конец, причем первый конец металлического элемента соединен с угольным электродным блоком токопроводящим образом, и второй конец металлического элемента приспособлен для соединения с шиной токопроводящим образом;
(c) сплошную токопроводящую металлическую вставку, по меньшей мере частично входящую в угольный электродный блок, причем вставка заходит в угольный электродный блок с его второй поверхности; и
причем металлическая вставка входит в угольный электродный блок с посадкой с натягом, так что вставка действует боковой силой на угольный электродный блок.
2. Электродный узел по п. 1, отличающийся тем, что электродом является предварительно обожженный угольный анод, причем первая поверхность угольного электродного блока является его нижней поверхностью, и причем токопроводящий металлический элемент включает вертикальный токопроводящий стержень.
3. Электродный узел по п. 2, отличающийся тем, что токопроводящий металлический элемент кроме того включает вертикальный штырь на его первом конце, угольный электродный блок имеет верхнюю поверхность напротив нижней поверхности, выемка выполнена в верхней поверхности, и конец вертикального штыря входит в эту выемку.
4. Электродный узел по п. 3, отличающийся тем, что вторая поверхность, в которую входит вставка, включает внутреннюю поверхность выемки, причем внутреннюю поверхность выбирают из нижней поверхности и боковой поверхности выемки.
5. Электродный узел по п. 4, отличающийся тем, что вставка заходит в нижнюю поверхность выемки и проходит оттуда вертикально вниз.
6. Электродный узел по п. 4, отличающийся тем, что вставка заходит в боковую поверхность выемки и проходит оттуда радиально наружу.
7. Электродный узел по п. 4, отличающийся тем, что вставка наклонена вниз и наружу от упомянутой второй поверхности.
8. Электродный узел по любому одному из пунктов 4-7, включающий несколько упомянутых вставок в нижней поверхности и/или боковой поверхности выемки, причем каждая из упомянутых вставок по меньшей мере частично входит в угольный электродный блок.
9. Электродный узел по п. 8, отличающийся тем, что часть каждой из упомянутых вставок выступает из нижней поверхности или боковой поверхности выемки.
10. Электродный узел по п. 9, отличающийся тем, что часть каждой вставки, которая выступает из нижней поверхности или боковой поверхности, включает увеличенную головку.
11. Электродный узел по любому одному из п. 4 - 10, отличающийся тем, что выемка снабжена токопроводящей металлической облицовкой, посредством которой токопроводящее соединение выполнено между штырем и угольным электродным блоком, и отличающийся тем, что вставка или несколько вставок
находятся в прямом токопроводящем контакте с токопроводящей металлической облицовкой выемки.
12. Электродный узел по п. 11, отличающийся тем, что по меньшей мере часть токопроводящей металлической облицовки включает литую часть, которая выполнена на месте между штырем и угольным электродным блоком.
13. Электродный узел по п. 12, отличающийся тем, что часть токопроводящей металлической облицовки включает сплошную преформу, которую объединяют с литой частью во время выполнения металлической облицовки, и отличающийся тем, что вставка или несколько вставок находятся в прямом токопроводящем контакте с преформой перед выполнением литой части.
14. Электродный узел по п. 13, отличающийся тем, что преформа включает нижнюю пластину, которая находится в контакте с нижней поверхностью выемки.
15. Электродный узел по п. 3, отличающийся тем, что электродный узел кроме того включает несколько упомянутых вертикальных штырей на его первом конце, причем штыри отстоят друг от друга на некоторое расстояние, и угольный электродный блок имеет несколько упомянутых выемок, выполненных в его верхней поверхности, причем один конец каждого вертикального штыря входит в соответствующую выемку; и
отличающийся тем, что каждый вертикальный штырь прикреплен к вертикальному токопроводящему стержню посредством токопроводящего металлического ярма.
16. Электродный узел по п. 15, отличающийся тем, что электродный узел кроме того включает несколько токопроводящих обходных элементов, каждый из которых обходит ярмо и один из вертикальных штырей, причем каждый из обходных элементов имеет первый конец, соединенный с вертикальным токопроводящим стержнем посредством токопроводящего соединения, и второй ко
16.
нец, соединенный с угольным электродным блоком посредством токопроводящего соединения.
17. Электродный узел по п. 16, отличающийся тем, что угольный электродный блок снабжен несколькими упомянутыми вставками в его верхней поверхности, и отличающийся тем, что второй конец каждого из обходных элементов соединен по меньшей мере с одной из вставок.
18. Электродный узел по п. 17, отличающийся тем, что второй конец каждого из обходных элементов прикреплен к верхней поверхности электрода по меньшей мере одной из вставок, и отличающийся тем, что второй конец каждого обходного элемента включает расширяемую или гибкую часть.
19. Электродный узел по п. 2, отличающийся тем, что угольный электродный блок имеет верхнюю поверхность напротив нижней поверхности и снабжен несколькими из упомянутых вставок в его верхней поверхности,
отличающийся тем, что электродный узел кроме того включает соединитель в форме хомута, имеющий боковую стенку для приема первого конца токопроводящего металлического элемента и для обеспечения токопроводящего соединения между токопроводящим металлическим элементом и угольным электродным блоком, и
отличающийся тем, что соединитель в форме хомута кроме того включает по меньшей мере одну крепежную часть, которая соединена с боковой стенкой и выходит из нее наружу, причем каждая из крепежных частей соединена по меньшей мере с одной из вставок, чтобы обеспечить токопроводящее соединение между крепежной частью и по меньшей мере одной из упомянутых вставок.
20. Электродный узел по п. 19, отличающийся тем, что несколько упомянутых вставок распределены по верхней поверхности угольного электродного блока, и отличающийся тем, что по меньшей мере одна крепежная часть соединена с каждой из вставок.
20.
21. Электродный узел по п. 20, отличающийся тем, что токопроводящий металлический элемент кроме того включает вертикальный штырь на его первом конце, причем каждый вертикальный штырь прикреплен к вертикальному токо-проводящему стержню посредством токопроводящего металлического ярма;
отличающийся тем, что электродный узел кроме того включает несколько упомянутых соединителей в форме хомута, и боковая стенка каждого соединителя в форме хомута принимает один конец одного из вертикальных штырей; и
отличающийся тем, что каждая из по меньшей мере одной крепежных частей токопроводящим образом соединена со всеми вертикальными штырями посредством соединителей в форме хомута.
22. Электродный узел по п. 2, отличающийся тем, что угольный электродный блок имеет верхнюю поверхность напротив нижней поверхности и снабжен несколькими упомянутыми вставками в его верхней поверхности,
отличающийся тем, что электродный узел кроме того включает узел ярма, посредством которого обеспечивается токопроводящее соединение между токопроводящим металлическим элементом и угольным электродным блоком;
отличающийся тем, что узел ярма включает несколько изогнутых металлических стоек, каждая из которых имеет верхний конец и противоположный нижний конец, причем верхний конец прикреплен токопроводящим соединением к нижнему концу токопроводящего металлического элемента, и нижний конец прикреплен к угольному электродному блоку токопроводящим соединением посредством по меньшей мере одной из упомянутых вставок.
23. Электродный узел по п. 22, отличающийся тем, что нижние концы стоек выходят наружу в сторону друг от друга и от токопроводящего металлического элемента.
24. Электродный узел по п. 22 или 23, отличающийся тем, что узел ярма включает пару упомянутых стоек, расположенных друг напротив друга.
23.
25. Электродный узел по п. 1, отличающийся тем, что электродом является предварительно обожженный угольный катод, причем первой поверхностью угольного электродного блока является его верхняя поверхность, и угольный электродный блок имеет нижнюю поверхность напротив верхней поверхности,
и отличающийся тем, что токопроводящий металлический элемент включает токосъемный стержень, имеющий первую часть, введенную в паз в нижней поверхности, причем токосъемный стержень и нижняя поверхность по существу параллельны.
26. Электродный узел по п. 25, отличающийся тем, что в пазе предусмотрен слой чугуна между токосъемным стержнем и угольным электродным блоком.
27. Электродный узел по п. 26, отличающийся тем, что вторая поверхность, в которую входит вставка, включает внутреннюю поверхность паза, причем внутреннюю поверхность паза выбирают из верхней поверхности и боковой поверхности паза.
28. Электродный узел по п. 27, отличающийся тем, что вставка имеет открытую головку, которая расположена между слоем чугуна и угольным электродным блоком.
29. Электродный узел по п. 28, кроме того включающий токопроводящую металлическую облицовку и/или токопроводящую металлическую шайбу, расположенную между плоской головкой вставки и угольным электродным блоком.
30. Электродный узел по п. 26, отличающийся тем, что токосъемный стержень снабжен одним или несколькими анкерами для токосъемных стержней, причем каждый упомянутый анкер имеет первый конец, прикрепленный к токо-съемному стержню, и второй конец, введенный в слой чугуна.
26.
31. Электродный узел по п. 30, отличающийся тем, что первый конец каждого упомянутого анкера включает хвостовик с резьбой, который введен в отверстие с резьбой в токосъемном стержне.
32. Электродный узел по п. 25, отличающийся тем, что вторая поверхность, в которую входит вставка, включает нижнюю поверхность угольного электродного блока, и отличающийся тем, что токосъемный стержень имеет плоскую нижнюю поверхность, которая лежит по существу в одной плоскости с нижней поверхностью угольного электродного блока.
33. Электродный узел по п. 32, отличающийся тем, что токопроводящий металлический соединитель прикреплен к нижней поверхности угольного электродного блока и к плоской нижней поверхности токосъемного стержня, чтобы обеспечить токопроводящее соединение между токосъемным стержнем и угольным электродным блоком.
34. Электродный узел по п. 33, отличающийся тем, что токопроводящий металлический соединитель прикреплен к верхней поверхности угольного электродного блока упомянутой вставкой и находится в токопроводящем контакте с упомянутой вставкой.
35. Электродный узел по п. 34, отличающийся тем, что токопроводящий металлический соединитель имеет форму одного или нескольких слоев плоской металлической полосы.
36. Электродный узел по п. 35, отличающийся тем, что полоса имеет расширяемую часть, чтобы позволить токопроводящему металлическому соединителю деформироваться по оси, определенной токосъемным стержнем, в ответ на разное тепловое расширение токосъемного стержня и угольного электродного блока.
26.
37. Электродный узел по п. 34, отличающийся тем, что токопроводящий металлический соединитель включает гибкий кабельный соединитель.
38. Электродный узел по п. 37, отличающийся тем, что гибкий кабельный соединитель снабжен ушками на концах.
39. Электродный узел по любому одному из п. 32 - 38, отличающийся тем, что электродный узел включает несколько упомянутых вставок в нижней поверхности угольного электродного блока, причем каждая из упомянутых вставок по меньшей мере частично введена в угольный электродный блок, и отличающийся тем, что электродный узел кроме того включает несколько упомянутых токопроводящих металлических соединителей, каждый из которых обеспечивает токопроводящее соединение между токосъемным стержнем и по меньшей мере одной из вставок.
40. Электродный узел по п. 39, отличающийся тем, что вставки разнесены по длине угольного электродного блока.
41. Электродный узел по п. 39, отличающийся тем, что вставки имеют разный размер, чтобы регулировать сопротивление верхней поверхности угольного блока относительно наружной части токосъемного стержня.
42. Электродный узел по любому одному из пунктов 1 - 41, отличающийся тем, что толщина вставки и ширина отверстия имеют такие размеры относительно друг друга, что давление на поверхности контакта между вставкой и примыкающим угольным электродным блоком составляет по меньшей мере приблизительно 1 кПа.
43. Электродный узел по п. 42, отличающийся тем, что давление на поверхности контакта меньше чем приблизительно 10 МПа.
26.
44. Электродный узел по п. 43, отличающийся тем, что давление на поверхности контакта составляет приблизительно от 1 МПа до 10 МПа.
45. Электродный узел по п. 42, отличающийся тем, что максимальное давление на поверхности контакта меньше чем приблизительно половина давления, требующегося для разрушения окружающего угольного электродного блока.
46. Электродный узел по любому одному из пунктов 1 - 45, отличающийся тем, что второй конец металлического элемента, который приспособлен для соединения с шиной, включает соединительную поверхность, которая приспособлена для сопряжения с шиной, и отличающийся тем, что соединительная поверхность имеет электролитическое покрытие или обшивку из стойкого к коррозии токопроводящего материала.
47. Электродный узел по любому одному из пунктов 1 - 46, отличающийся тем, что упомянутую вставку вводят в отверстие, предварительно просверленное или выполненное в угольном электродном блоке.
48. Электродный узел по любому одному из пунктов 1 - 47, отличающийся тем, что электрод предварительно обжигают и вставку вводят в угольный электродный блок до или после предварительного обжига электрода.
49. Электродный узел по любому одному из п. 25 и 32 - 38, отличающийся тем, что токосъемный стержень поддерживается в пазе угольного электродного блока по меньшей мере одним узлом подвеса, включающим выступающую часть, скользяще вводимую в пазовую часть.
50. Электродный узел по п. 49, отличающийся тем, что пазовую часть крепят к угольному электродному блоку одной или несколькими упомянутыми токопроводящими металлическими вставками, и выступающую часть крепят к токо-съемному стержню.
49.
51. Электродный узел по п. 25, отличающийся тем, что токосъемный стержень включает сердцевину и наружный кожух, окружающий сердцевину.
52. Электродный узел по п. 51, отличающийся тем, что сердцевина состоит из первого металла с более низким электрическим сопротивлением чем у стали, и отличающийся тем, что кожух состоит из второго металла, имеющего температуру плавления выше чем максимальная рабочая температура электролизера.
53. Электродный узел по п. 52, отличающийся тем, что сердцевина включает медь или ее сплав.
54. Электродный узел по п. 52, отличающийся тем, что кожух включает сталь, никель или сплавы, такие как нержавеющая сталь.
55. Электродный узел по п. 51, отличающийся тем, что кожух включает герметичную оболочку, которая окружает сердцевину на всех сторонах кожуха.
56. Электродный узел по п. 55, отличающийся тем, что кожух включает предварительно выполненную оболочку, и сердцевина выполнена путем литья первого металла в кожух.
57. Электродный узел по п. 26, отличающийся тем, что наружная поверхность токосъемного стержня включает ребра и/или канавки.
58. Электродный узел по п. 25, отличающийся тем, что токосъемный стержень имеет вторую часть, выступающую наружу из упомянутого паза, причем вторая часть токосъемного стержня включает концевую часть, имеющую площадь поперечного сечения меньше чем у первой части токосъемного стержня, которая введена в паз.
59. Электродный узел по п. 27, отличающийся тем, что вставка имеет головку, которая введена в слой чугуна.
49.
60. Электродный узел по п. 59, отличающийся тем, что вторая поверхность угольного электродного блока имеет полость, через которую вставку вводят в блок так, что часть хвостовика вставки расположена в упомянутой полости, причем упомянутая часть хвостовика может изгибаться во время движения угольного электродного блока относительно слоя чугуна.
61. Электродный узел по п. 60, отличающийся тем, что хвостовик вставки снабжен металлическим экраном, который закрывает полость и препятствует заполнению полости во время литья слоя чугуна.
62. Электродный узел по п. 26, отличающийся тем, что паз имеет верхнюю поверхность и пару боковых поверхностей, причем слой чугуна расположен только между боковыми поверхностями паза и противолежащими боковыми поверхностями токосъемного стержня.
63. Электродный узел по п. 62, отличающийся тем, что промежуток между верхней поверхностью паза и противолежащей верхней поверхностью токосъемного стержня заполняют электро- и теплоизоляционным огнеупорным материалом.
64. Электродный узел по п. 62, отличающийся тем, что высота верхнего края слоя чугуна между каждой из боковых поверхностей паза и противолежащей боковой поверхностью токосъемного стержня изменяется по длине паза.
65. Электродный узел по п. 64, отличающийся тем, что слой чугуна имеет верхний край, который отстоит от верхней поверхности паза на некоторое расстояние, которое изменяется по длине паза.
66. Электродный узел по п. 65, отличающийся тем, что расстояние между верхним краем слоя чугуна и верхней поверхностью паза минимальное в средней части паза и максимальное рядом с концевыми частями паза.
49.
67. Электродный узел по п. 66, отличающийся тем, что упомянутый теплоизоляционный огнеупорный материал заполняет промежутки между верхним краем слоя чугуна и верхней поверхностью паза.
68. Установленное на магните ребро охлаждения для разъемного крепления к стальному кожуху электролизера для получения металла, причем установленное на магните ребро охлаждения включает:
(a) нижнюю пластину, имеющую нижнюю поверхность и верхнюю поверхность, причем нижняя поверхность приспособлена для установки на кожух;
(b) одно или несколько ребер, проходящих от верхней поверхности нижней пластины;
(c) один или несколько магнитов, имеющих температуру Кюри по меньшей мере приблизительно 500 °С, причем упомянутые один или несколько магнитов прикреплены к упомянутой нижней пластине.
69. Установленное на магните ребро охлаждения по п. 68, отличающееся тем, что упомянутые один или несколько магнитов включают редкоземельные магниты и/или магниты из цветных металлов.
70. Установленное на магните ребро охлаждения по п. 69, отличающееся
тем, что упомянутые один или несколько магнитов включают магниты из сама-
рия-кобальта или алюминия-никеля-кобальта (сплав алнико).
71. Установленное на магните ребро охлаждения по п. 68, кроме того включающее тепловой прерыватель, прикрепленный к нижней поверхности магнита, расположенный между магнитом и кожухом, причем тепловой прерыватель включает тонкий слой негорючего материала с низкой теплопроводностью.
72. Установленное на магнитах покрытие для разъемного крепления к стальному кожуху электролизера для получения металла, причем установленное на магнитах покрытие включает:
71.
(a) один или несколько слоев гибкого, стойкого к высокой температуре материала, имеющего температуру плавления по меньшей мере приблизительно 600 °С, и
(b) несколько магнитов прикреплены к упомянутому материалу для удержания покрытия на кожухе.
73. Установленное на магнитах покрытие по п. 72, отличающееся тем, что
магниты имеют температуру Кюри и силу удержания такие, что они утрачивают
адекватную силу удержания при заданной температуре, которая соответствует
неприемлемо высокой температуре упомянутого стального кожуха.
74. Установленное на магнитах покрытие по п. 72, отличающееся тем, что
магниты состоят из сплава черных, или цветных или редкоземельных металлов.
75. Установленное на магнитах покрытие по п. 72, отличающееся тем, что
упомянутый материал включает гибкую стеклоткань или ткань из керамическо-
го волокна.
-59
Фиг. 24
1 /31
1 /31
2/31
2/31
4/31
4/31
7/31
7/31
10/31
11 /31
13/31
13/31
15/31
15/31
17/31
18/31
18/31
19/31
19/31
20/31
20/31
21 /31
21 /31
23/31
23/31
27/31
27/31
28/31
28/31
30/31
30/31