EA201690341A1 20160630 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2016\PDF/201690341 Полный текст описания [**] EA201690341 20140730 Регистрационный номер и дата заявки FR13/01910 20130809 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок CA2014/050720 Номер международной заявки (PCT) WO2015/017922 20150212 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21606 Номер бюллетеня [**] ЭЛЕКТРОЛИЗНОЕ УСТРОЙСТВО И АНОДНЫЙ УЗЕЛ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, ЭЛЕКТРОЛИЗЕР И УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩИЕ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО Название документа [8] C25C 3/08, [8] C25C 3/06 Индексы МПК [FR] Роше Ив, [FR] Брен Фредерик, [FR] Ренодье Стив Сведения об авторах [CA] РИО ТИНТО АЛКАН ИНТЕРНЭШНЛ ЛИМИТЕД Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201690341a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Электролизное устройство, содержащее кожух (3) и внутреннюю футеровку (5), ограничивающие проем (16), через который анодный блок (15), подвешенный на анододержателе (13, 17), образующем анодный узел (12), перемещается вертикально с помощью анодоприемника (25), причем упомянутый анодоприемник находится вне пространства, определяемого верхом упомянутого анодного блока (15), и упомянутый анодоприемник имеет контактную поверхность (27), взаимодействующую с анододержателем (13, 17), чтобы установить между ними электрический контакт и механический контакт для вертикального перемещения анодного узла (12). Анодный узел (12). Электролизер и электролизная установка, содержащие такой анодный узел.


Полный текст патента

[RU] (57) Реферат / Формула:

Электролизное устройство, содержащее кожух (3) и внутреннюю футеровку (5), ограничивающие проем (16), через который анодный блок (15), подвешенный на анододержателе (13, 17), образующем анодный узел (12), перемещается вертикально с помощью анодоприемника (25), причем упомянутый анодоприемник находится вне пространства, определяемого верхом упомянутого анодного блока (15), и упомянутый анодоприемник имеет контактную поверхность (27), взаимодействующую с анододержателем (13, 17), чтобы установить между ними электрический контакт и механический контакт для вертикального перемещения анодного узла (12). Анодный узел (12). Электролизер и электролизная установка, содержащие такой анодный узел.


2420-531598ЕА/019 ЭЛЕКТРОЛИЗНОЕ УСТРОЙСТВО И АНОДНЫЙ УЗЕЛ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, ЭЛЕКТРОЛИЗЕР И УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩИЕ ТАКОЕ
УСТРОЙСТВО
ОПИСАНИЕ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к получению алюминия электролизом расплава. Более конкретно, изобретение относится к электролизному устройству, сочетающемуся с электролизной ванной, использующему по меньшей мере один анодный узел, перемещаемый по вертикали в ходе электролиза и снабжаемый электрическим током через анодные проводники.
Уровень техники
Металлический алюминий получают в промышленности электролизом расплава, а именно, электролизом глинозема, растворенного в ванне расплавленного криолита, называемой ванной электролита, согласно хорошо известному способу Холла-Эру. Ванна электролита находится в емкостях, называемых электролизными ваннами, причем каждая электролизная ванна содержит кожух из стали с внутренней футеровкой, обычно сделанной из огнеупорных и/или изоляционных материалов. Электролизная ванна содержит катодные узлы, находящиеся в подине ванны, причем каждый катодный узел содержит катод из углеродного материала. Аноды частично погружены в ванну электролита. В частности, аноды являются предварительно обожженными анодами с предварительно обожженными углеродными анодными блоками, то есть обожженными до введения в ванну. Анодные блоки часто подвершены на анододержателе, образуя с упомянутыми блоками то, что часто принято называть анодным узлом. Анодный узел обычно может перемещаться относительно кожуха и может смещаться вертикально с помощью средств перемещения, чтобы компенсировать расход анодных блоков в ходе электролиза и колебания уровня алюминия, собирающегося на катоде.
Электролизная ванна обычно может вмещать несколько анодных узлов, распределенных в продольном направлении ванны и ее
кожуха, при этом анододержатель в упомянутых анодных узлах простирается в поперечном направлении ванны и ее кожуха. Агрегат, образованный электролизной ванной, ее анодами и ванной электролита, часто называют электролизером. Электролизная установка может содержать серию из большого числа электролизеров, простирающийся в поперечном направлении ванны и ее кожуха.
Анодные и катодные узлы электролизера электрически соединены системой электрических проводников (ошиновкой). Катодные проводники соединены с катодными узлами, чтобы собирать ток электролиза на катоде и отводить его до катодных выводов, проходящих через днище или борта кожуха. В свою очередь, катодные выводы электрически соединены посредством передающих проводников с анодными проводниками, подающими электрический ток на анодные узлы следующего электролизера. Эти передающие проводники обычно проходят в практически горизонтальном направлении. Что касается анодных проводников, то они электрически соединены с анодными узлами следующего электролизера. Таким образом, ток электролиза передается от катода одного электролизера к анодным блокам следующего электролизера по катодным проводникам, передающим проводникам, анодным проводникам и анододержателю анодных узлов.
Анодные узлы могут смещаться по вертикали с помощью средств перемещения, чтобы компенсировать расход анодных блоков. Анодные узлы могут также перемещаться вертикально при операциях по замене анода с помощью других средств, таких как подъемно-транспортировочные механизмы. При таких вертикальных перемещениях анодных узлов анодные блоки перемещаются через проем, ограниченный внутренней футеровкой кожуха электролизной ванны. Вертикальные перемещения анодных узлов при операциях по замене анода могут ограничиваться присутствием оборудования электролизера, предусмотренного выше этого проема.
Например, во французском патенте, опубликованном под номером 2694945, описывается анодное устройство электролизера, содержащее жесткую балку, расположенную над электролизной ванной и проходящую в продольном направлении кожуха этой ванны,
причем балка поддерживает анодную раму, с которой соединены, с одной стороны, стояки, а, с другой стороны, анодные штанги. Жесткая балка анодного устройства поддерживает также механизмы опускания и подъема анодов, позволяющие перемещать по вертикали анодную раму и аноды, закрепленные на упомянутой анодной раме. Такая конфигурация анодного устройства, анодной рамы и стояков над электролизной ванной ведет, как правило, к уменьшению доступного пространства над кожухом этой ванны и к ограничению возможности вертикального перемещения анодов во время операций по замене анода.
Американский патент, опубликованный под номером US3575827, описывает электролизер с анодным узлом, содержащим металлическую плиту, на которую установлен переходный мостик, жестко соединенный с упомянутой плитой, и анодный блок, подвешенный на упомянутой плите, при этом подъем и опускание упомянутого анодного узла регулируется с помощью домкратов, закрепленных на внешней стороне стенок кожуха упомянутого электролизера, на которые опирается анодный узел.
В электролизере, описанном в вышеупомянутом американском патенте, используется гибкий проводник для подвода тока электролиза к проводнику, жестко связанному с анодным узлом, причем упомянутый проводник прикреплен к верхней части металлической плиты, на которой подвешен анодный блок. Отсюда следует, что при операциях по замене анода сначала требуется демонтаж анодного узла, чтобы отсоединить гибкий проводник от анодного узла, а затем открепить анодный узел от домкратов. Аналогично, сборка анодного узла, очевидно, проводится в два этапа: сначала прикрепление анодного узла к домкратам и затем присоединение гибкого проводника к анодному узлу. Кроме того, во время операций по замене анода при отсоединении гибкого проводника конец этого проводника может остаться в проеме для прохода анодного блока или анодного узла, что может повлечь механические взаимодействия с упомянутым проводником и привести к его износу или повреждению. Кроме того, в отсутствие анодного узла в электролизере во время технического обслуживания имеется опасность того, что отсоединенный конец гибкого проводника
придет в контакт с электролитом внутри электролизной ванны, что могло бы привести к повреждению упомянутого проводника или к другим проблемам, связанным с работой упомянутой ванны. Описание изобретения
Объектом настоящего изобретения является электролизное
устройство, сочетающееся с электролизной ванной,
предназначенное для облегчения операций по замене анода и для улучшения доступности подъемно-транспортировочных механизмов и инструментов для вмешательства в электролизер. Цель изобретения состоит также в том, чтобы получить возможность осуществления операций по замене анода без остановки производства алюминия в электролизере. Изобретение направлено также на снижение износа и повреждений анодных проводников при операциях по замене анода.
Изобретение относится к предназначенному для получения алюминия электролизному устройству, содержащему кожух, имеющий внутреннюю футеровку, ограничивающую проем, через который предназначен перемещаться по меньшей мере один анодный блок, причем упомянутый по меньшей мере один анодный блок подвешен на анододержателе, образуя с упомянутым по меньшей мере одним анодным блоком анодный узел, способный перемещаться относительно кожуха, причем упомянутое устройство дополнительно содержит средства перемещения, содержащие по меньшей мере один анодоприемник, предназначенный взаимодействовать с упомянутым анододержателем для перемещения анодного узла в практически вертикальном направлении, а упомянутый анододержатель предназначен соединяться с анодными проводниками для подвода тока электролиза к упомянутому по меньшей мере одному анодному блоку, причем упомянутое электролизное устройство отличается тем, что упомянутый по меньшей мере один анодоприемник размещен вне пространства, определяемого верхом упомянутого по меньшей мере одного анодного блока при его перемещении через проем, при этом упомянутый по меньшей мере один анодоприемник имеет контактную поверхность, взаимодействующую с соответствующей поверхностью анодного контакта анододержателя, чтобы установить с упомянутым анододержателем электрический контакт для
проведения тока электролиза между упомянутым по меньшей мере одним анодоприемником и анодным узлом и механический контакт для перемещения упомянутого анодного узла в практически вертикальном направлении.
Согласно изобретению, упомянутый по меньшей мере один анодоприемник расположен вне пространства, определяемого верхом по меньшей мере одного анодного блока при его перемещении через проем. Другими словами, упомянутый по меньшей мере один анодоприемник не находится на пути упомянутого по меньшей мере одного анодного блока при его перемещении через проем, или же упомянутый по меньшей мере один анодоприемник находится вне вертикальной проекции пути движения упомянутого по меньшей мере одного анодного блока при его перемещении через проем.
Таким образом, изобретение позволяет облегчить операции по замене анода и улучшить доступность подъемно-транспортировочных механизмов и инструментов для вмешательства в электролизер. Изобретение позволяет также уменьшить износ и повреждения анодных проводников при операциях по замене анода. Кроме того, изобретение позволяет осуществлять операции по замене анода без остановки производства алюминия в электролизере.
Предпочтительно, электролизное устройство согласно изобретению способно принимать несколько анодных узлов, распределенных в продольном направлении кожуха, причем анододержатель упомянутых анодных узлов простирается в поперечном направлении упомянутого кожуха, а упомянутое устройство дополнительно содержит средства компенсации, взаимодействующие со средствами перемещения, чтобы компенсировать расширение упомянутого анододержателя в поперечном направлении и/или в продольном направлении.
Действительно, при установке анодного узла в кожухе повышается температура анододержателя упомянутого узла, что ведет к расширению упомянутого анододержателя, которое особенно существенно в поперечном направлении. В результате этого расширения создаются механические напряжения на анодоприемнике средств перемещения, что может привести к блокировке или повреждению этих средств. Эти механические напряжения могут
деформировать не только анодоприемник, но и анодный узел, и в результате создавать дефекты плоскостности и, тем самым, электрического контакта. Обычно средства компенсации обеспечивают допуски на любые дефекты плоскостности, чтобы гарантировать хороший электрический контакт, разрешая определенный диапазон деформаций, что позволяет снять механические напряжения, связанные с тепловым расширением или возможным скручиванием анододержателя при его перемещении.
Под "средствами компенсации, взаимодействующими со средствами перемещения" понимается, что между средствами компенсации и средствами перемещения устанавливается по меньшей мере функциональное взаимодействие, но не обязательно физическое взаимодействие, то есть средства компенсации воздействуют на средства перемещения непосредственно или опосредованно. Другими словами, средства компенсации могут вступать в непосредственное взаимодействие со средствами перемещения или быть встроены в средства перемещения, в частности, в анодоприемник упомянутых средств перемещения. Альтернативно, средства компенсации могут не вступать в непосредственное взаимодействие со средствами перемещения, например, будучи встроенными в анододержатель анодного узла.
Предпочтительно, контактная поверхность по меньшей мере одного анодоприемника находится сверху упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника для поддержки анодного узла. Таким образом, улучшается электрический контакт между анодоприемником и анододержателем.
Предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один анодоприемник содержит приводную часть, настроенную на поступательное перемещение в практически вертикальном направлении, и электропроводящую часть. Этим можно оптимизировать анодоприемник, "развязывая" функцию перемещения и, возможно, поддержки с функцией проведения электрического тока по меньшей мере на большой части анодоприемника. Приводная часть может быть выполнена из стали. Приводная часть взаимодействует с моторными средствами и направляющими средствами. Что касается проводящей части, то она выполнена из
меди. Эта конфигурация позволяет, в частности, снизить электрическое сопротивление.
Предпочтительно, контактная поверхность по меньшей мере одного анодоприемника устроена на проводящей части упомянутого анодоприемника. Таким образом, развязка между функцией перемещения и функцией проведения тока реализована на большей части анодоприемника, но не на всем упомянутом анодоприемнике. Действительно, лишь на уровне контактной поверхности анодоприемника проводящая часть может самостоятельно обеспечивать двойную функцию перемещения и проведения тока.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контактная поверхность является практически горизонтальной, причем средства компенсации образованы в основном упомянутой контактной поверхностью и поверхностью анодного контакта анододержателя, взаимодействующей с упомянутой контактной поверхностью, причем расширение анододержателя в поперечном направлении компенсируется в результате скольжения упомянутой поверхности анодного контакта по упомянутой контактной поверхности в поперечном направлении и/или в продольном направлении упомянутой поверхности анододержателя.
Чтобы обеспечить хороший электрический контакт между анодоприемником и анодным узлом, контактная поверхность по меньшей мере одного анодоприемника и соответствующая поверхность анодного контакта анододержателя обычно имеют взаимно дополняющие формы.
Предпочтительно, контактная поверхность по меньшей мере одного анодоприемника и соответствующая поверхность анодного контакта анододержателя являются плоскими и горизонтальными.
Альтернативно, контактная поверхность по меньшей мере одного анодоприемника и соответствующая поверхность анодного контакта анододержателя могут иметь разные формы, в частности, чтобы максимально увеличить протяженность этих поверхностей и тем самым способствовать электрической проводимости между анодоприемником и анододержателем.
Согласно одному варианту осуществления контактная
поверхность по меньшей мере одного анодоприемника может содержать канавку или желобок, которые пересекают всю упомянутую контактную поверхность и главная ось которых идет параллельно поперечному направлению кожуха. Этот вариант осуществления позволяет облегчить скольжение поверхности анодного контакта анододержателя по соответствующей контактной поверхности анодоприемника в поперечном направлении кожуха. В этом случае соответствующая поверхность анодного контакта имеет вытянутую выступающую часть, предназначенную для взаимодействия с канавкой. Предпочтительно, канавка и соответствующая вытянутая выступающая часть имеют поперечный профиль в форме дуги окружности, например, в форме полуокружности.
В предпочтительном случае анододержателя, содержащего по
меньшей мере две поверхности анодного контакта, предназначенные
поддерживаться двумя соответствующими поверхностями
анодоприемников, расположенных на каждом продольном борту кожуха, главные направления канавки и соответствующей вытянутой выступающей части могут быть ориентированы в поперечном направлении кожуха для контактных поверхностей на одном продольном борту кожуха и в продольном направлении для поверхностей на другом продольном борту кожуха.
Предпочтительно, скольжение поверхности анодного контакта анододержателя по контактной поверхности облегчается при использовании электропроводящей смазки, нанесенной на одну из упомянутых поверхностей.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения средства компенсации предусмотрены в упомянутом по меньшей мере одном анодоприемнике. В таком случае анододержатель предпочтительно может быть закреплен на анодоприемнике так, чтобы поверхность анодного контакта анододержателя могла быть прижата к контактной поверхности анодоприемника без риска повреждения средств перемещения.
Предпочтительно, средства компенсации предусмотрены между несущей контактную поверхность верхней частью по меньшей мере одного анодоприемника и приводной частью.
Согласно одному варианту средства компенсации содержат по
меньшей мере один соединительный элемент между верхней частью и приводной частью, позволяющий компенсировать расширение упомянутого анододержателя в поперечном направлении или в продольном направлении, например, соединительный элемент типа шатуна.
Предпочтительно, средства перемещения снабжены по меньшей мере двумя анодоприемниками на один анодный узел, расположенными с той и другой стороны кожуха относительно поперечного направления, причем первый соединительный элемент одного из анодоприемников позволяет полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя в поперечном направлении, а второй соединительный элемент другого анодоприемника позволяет полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя в продольном направлении.
Согласно другому варианту средства компенсации содержат по меньшей мере один соединительный элемент между верхней частью и приводной частью, позволяющий компенсировать расширение упомянутого анододержателя и в поперечном направлении, и в продольном направлении, например, соединительный элемент типа шарового шарнира.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения приводная часть анодоприемника содержит подъемную мачту, увлекаемую в поступательное движение, и подошву, соединенную с упомянутой подъемной мачтой посредством соединительного элемента, причем проводящая часть содержит по меньшей мере один боковой проводник и проводящую плиту, находящуюся на упомянутой подошве, электрически соединенной с упомянутым по меньшей мере одним боковым проводником.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения приводная часть содержит бандаж, окружающий электропроводящую часть с достаточным люфтом, чтобы упомянутая проводящая часть могла деформироваться внутрь упомянутого бандажа и, таким образом, компенсировать расширение анододержателя в поперечном направлении и/или в продольном направлении.
Предпочтительно, средства перемещения снабжены по меньшей
мере двумя анодоприемниками на один анодный узел, причем упомянутые анодоприемники размещены соответственно вдоль каждой продольной боковой стенки кожуха, снаружи упомянутого кожуха.
Предпочтительно, эти по меньшей мере два анодоприемника на анодный узел соединены с отдельными средствами привода.
Предпочтительно, электролизное устройство содержит направляющие средства, установленные вдоль продольных стенок кожуха, снаружи упомянутого кожуха, причем упомянутые направляющие средства устроены в сварной конструкции, образующей упомянутый кожух.
Предпочтительно, проем, ограниченный внутренней футеровкой кожуха и анодным узлом, накрыт съемным укрытием.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения средства компенсации размещены в анододержателе.
Изобретение относится также к анодному узлу, предназначенному для установки в электролизное устройство для получения алюминия, причем упомянутый анодный узел содержит анододержатель и по меньшей мере один анодный блок, подвешенный на упомянутом анододержателе, причем упомянутый анододержатель предназначен для соединения с анодными проводниками, чтобы подводить ток электролиза к упомянутому по меньшей мере одному анодному блоку, причем упомянутый по меньшей мере один анодный блок способен смещаться в практически вертикальном направлении через проем, ограниченный кожухом и внутренней футеровкой упомянутого электролизного устройства, с помощью по меньшей мере одного анодоприемника средств перемещения упомянутого электролизного устройства, взаимодействующих с упомянутым анододержателем, причем анодный узел отличается тем, что анододержатель имеет по меньшей мере одну поверхность анодного контакта, взаимодействующую с соответствующей контактной поверхностью упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника, чтобы установить с упомянутым по меньшей мере одним анодоприемником электрический контакт для проведения тока электролиза между упомянутым по меньшей мере одним анодоприемником и анодным узлом, а также механический контакт для смещения упомянутого анодного узла в практически
вертикальном направлении, причем упомянутая по меньшей мере одна поверхность анодного контакта анододержателя находится вне пространства, определяемого верхом упомянутого по меньшей мере одного анодного блока.
Согласно изобретению упомянутая по меньшей мере одна поверхность анодного контакта анододержателя находится вне пространства, определяемого верхом упомянутого по меньшей мере одного анодного блока. Другими словами, эта по меньшей мере одна поверхность анодного контакта не находится на пути упомянутого по меньшей мере одного анодного блока.
Как уже было описано выше более детально, такая конфигурация позволяет, в частности, принимать анодные узлы в анодоприемники электролизного устройства, находящиеся вне пути вертикального перемещения анодных блоков.
Предпочтительно, анододержатель анодного узла простирается
вдоль главного направления, соответствующего поперечному
направлению кожуха, когда анодный узел помещается в
электролизное устройство, и упомянутый анододержатель содержит
средства компенсации для компенсации расширения упомянутого
анододержателя в упомянутом главном направлении и/или во
вторичном направлении упомянутого анододержателя,
соответствующем продольному направлению упомянутого кожуха, когда анодный узел установлен в упомянутое электролизное устройство.
Обычно средства компенсации позволяют скорректировать любой дефект плоскостности, чтобы обеспечить хороший электрический контакт и чтобы скомпенсировать тепловое расширение или возможное скручивание анододержателя.
Предпочтительно, анододержатель содержит арматуру, поддерживающую по меньшей мере один анодный блок, и электропроводящую часть, причем упомянутая по меньшей мере одна поверхность анодного контакта упомянутого анододержателя находится в упомянутой проводящей части.
Согласно одному варианту осуществления средства компенсации анододержателя содержат по меньшей мере один соединительный элемент, например, соединительный элемент типа
шатуна или соединительный элемент раздвижного типа, находящийся между упомянутой по меньшей мере одной поверхностью анодного контакта и основной частью арматуры, чтобы полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя в главном направлении или во вторичном направлении.
Предпочтительно, анододержатель имеет две поверхности анодного контакта, находящиеся с каждой стороны упомянутого анододержателя относительно главного направления, причем первый соединительный элемент, расположенный между одной из поверхностей анодного контакта и основной частью арматуры, позволяет полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя в главном направлении, а второй соединительный элемент, расположенный между другой поверхностью анодного контакта и основной частью арматуры, позволяет полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя во вторичном направлении.
Предпочтительно, по меньшей мере один соединительный элемент позволяет компенсировать расширение анододержателя в главном направлении и во вторичном направлении, например, соединительный элемент типа шарового шарнира.
Изобретение относится также к электролизеру, отличающемуся тем, что он содержит вышеописанное электролизное устройство, причем упомянутый электролизер дополнительно содержит электролизную ванну, образованную кожухом и внутренней футеровкой упомянутого электролизного устройства, ванну электролита, содержащуюся в упомянутой электролизной ванне, и по меньшей мере один анодный узел, содержащий по меньшей мере один анодный блок, частично погруженный в упомянутую ванну электролита.
Изобретение станет более понятным после изучения приводимого ниже подробного описания предпочтительных, но не ограничительных вариантов осуществления, проиллюстрированных на приложенных фигурах.
Фигура 1 показывает два соседних электролизера согласно изобретению на виде в поперечном разрезе по линии А-А с описываемой ниже фигуры 2.
Фигура 2 показывает один из электролизеров с фигуры 1 на виде в продольном разрезе по линии В-В.
Фигура 3 показывает на виде сбоку этот же электролизер с фигуры 1, в продольном разрезе по линии С-С.
Фигура 4 показывает в виде в разрезе два соседних электролизера согласно другому варианту осуществления изобретения.
Фигура 5 показывает для одного из электролизеров с фигуры 4 вид в разрезе анодоприемника средств перемещения, содержащих соединительный элемент типа шатуна и домкрат, взаимодействующий с упомянутым анодоприемником.
Фигура б показывает анодоприемник с фигуры 5 в виде в продольном разрезе по линии D-D.
Фигура 7 показывает для одного из электролизеров с фигуры 4 вид в разрезе анодоприемника средств перемещения, содержащих соединительный элемент типа шарового шарнира и домкрат, взаимодействующий с упомянутым анодоприемником.
Фигура 8 показывает анодоприемник с фигуры 7 на виде в продольном разрезе по линии Е-Е.
Фигура 9 показывает в разрезе два соседних электролизера согласно еще одному варианту осуществления изобретения.
Фигура 10 показывает в разрезе анодоприемник средств перемещения анодного узла одного из электролизеров с фигуры 9 и домкрат, взаимодействующий с упомянутым анодоприемником.
Фигура 11 показывает анодоприемник с фигуры 10 на виде в продольном разрезе по линии F-F.
Фигура 12 показывает анодоприемник с фигуры 10 на виде в продольном разрезе по линии G-G.
Фигура 13 показывает в разрезе анодный узел согласно одному варианту осуществления.
Фигура 14 показывает анододержатель с фигуры 13 на виде в продольном разрезе по линии I-I.
Фигура 15 показывает часть анододержателя и средств компенсации с фигуры 13 на виде в продольном разрезе по линии К-К.
Фигура 16 показывает в разрезе анодный узел согласно
другому варианту осуществления.
Фигура 17 показывает анододержатель с фигуры 16 на виде в продольном разрезе по линии L-L.
Фигура 18 показывает часть анододержателя и средств компенсации с фигуры 16 на виде в продольном разрезе по линии N-N.
Фигура 1 показывает две соседних электролизных ванны 1, предназначенных для получения алюминия электролизом, причем каждая из упомянутых электролизных ванн сочетается с электролизным устройством 1 согласно первому варианту осуществления изобретения.
Нижеследующее описание проводится по отношению к декартовой системе координат, показанной на фигуре 1, которая привязана к каждой электролизной ванне 1, причем ось X ориентирована в поперечном направлении электролизных ванн, ось Y ориентирована в продольном направлении электролизных ванн, а ось Z ориентирована в вертикальном направлении электролизных ванн. Таким образом, ориентации, направления, плоскости и продольные, поперечные и вертикальные смещения определены относительно этой системы координат.
Согласно фигуре 1 и в привязке к декартовой системе координат, представленной на этой же фигуре, электролизная ванна 1 установлена перпендикулярно по отношению к длине ряда электролизных ванн, к которому она принадлежит. Таким образом, она простирается в длину в продольном направлении Y, тогда как ряд электролизных ванн простирается в длину в поперечном направлении X.
Каждая из электролизных ванн 1 содержит кожух 3, который может быть металлическим, например, из стали, и внутреннюю футеровку 5, обычно из огнеупорных материалов. Кожух 3 обычно снабжен упорными контрфорсами.
Каждая из электролизных ванн 1 содержит по меньшей мере один катодный узел, находящийся на днище кожуха 3, причем каждый катодный узел содержит по меньшей мере один катод 7, который может быть образован из нескольких катодных блоков из углеродного материала, а также катодные проводники 9,
предназначенные для сбора тока электролиза, чтобы отвести его к катодным выводам 11, проходящим через кожух 3.
Каждая из электролизных ванн 1 содержит также анодные узлы
12, включающие в себя анододержатель 13 и по меньшей мере один
анодный блок 15 или анод, поддерживаемый анододержателем 13.
Анододержатель 13 содержит опорную балку 17, которая может
проходить практически горизонтально между двумя
противоположными продольными бортами электролизной ванны, и ниппели 19. Анодный блок 15 подвешен на анододержателе 13 посредством ниппелей 19, закрепленных с помощью заливки в отверстиях, предусмотренных для этой цели в анодном блоке 15. Анодный блок 15 может быть выполнен из углеродного материала. Анодный блок 15 часто является предварительно обожженным. При эксплуатации анодный блок 15 погружен в ванну электролита 21, содержащуюся в каждой электролизной ванне 1, и расходуется там. Анодные узлы 12 предназначены подниматься и периодически заменяться, когда анодные блоки 15 большей частью израсходованы. Вследствие расхода анодных блоков 15, каждая электролизная ванна 1 содержит средства перемещения 2 3 для вертикального перемещения анодных узлов 12 вниз. Таким образом, анодные блоки 15 по мере их расходования опускаются через проем 16, ограниченный кожухом 3 и его внутренней футеровкой 5.
Средства перемещения 2 3 содержат, для каждой электролизной ванны 1, по меньшей мере два анодоприемника 25, предназначенных для взаимодействия с анододержателем 13, 17, чтобы увлекать анодный узел 12. Анодоприемники 25 могут приводиться в действие домкратами 39. Более точно, каждый анодоприемник 25 имеет контактную поверхность 27, взаимодействующую с поверхностью 2 9 анодного контакта анододержателя 13, 17, чтобы установить с упомянутым анододержателем механический контакт, позволяющий привести в движение по вертикали анодный узел 12. В данном случае контактная поверхность 27 анодоприемников 25 находится сверху упомянутых анодоприемников, так что анодный узел поддерживается на этих анодоприемниках. Следовательно, нет необходимости иметь средства крепления для закрепления анододержателя 13, 17 на анодоприемниках 25. Как поясняется
ниже, отсутствие средств крепления позволяет компенсировать поперечные или продольные расширения анододержателя 13, 17.
С точки зрения электричества, анодные узлы и катодные узлы каждой электролизной ванны запитываются током от системы электрических проводников (ошиновки). Катодные выводы 11 электролизных ванн 1 соединены с передающими проводниками 31 для отвода собранного катодными проводниками 9 тока электролиза к анодным проводникам, снабжающим электрическим током анодные блоки 15 следующей электролизной ванны. Эти передающие проводники 31 проходят обычно в практически горизонтальном направлении. В свою очередь, анодные проводники электрически подсоединены между передающими проводниками 31 и анодными узлами 12. Анодные проводники предназначены для проведения тока электролиза к анодным узлам 12 и содержат гибкие проводники 33, чтобы адаптироваться, благодаря своей гибкости, к перемещению анодных узлов 12 по вертикали и таким образом позволить сохранить электрическое соединение во время перемещения анодных узлов 12. Гибкие проводники 33 могут быть образованы наложением гибких электропроводящих листов. Катодные проводники 9, катодные выводы 11 и передающие проводники 31 могут быть образованы металлическими стержнями, например, из алюминия, меди или стали.
Согласно одному аспекту изобретения контактная поверхность 27 каждого анодоприемника 25 позволяет установить с анододержателем 13, 17 не только механический контакт для вертикального перемещения анодного узла 12, но и электрический контакт для проведения тока электролиза между каждым анодоприемником и упомянутым анододержателем.
Для этого каждый анодоприемник 2 5 содержит приводную часть 35, которая настроена на вертикальное перемещение, и электропроводящую часть. Приводная часть 35, которая часто выполнена из стали, увлекается домкратами 3 9 и приводится в вертикальное перемещение направляющими средствами 51, которые могут быть образованы напротив кожуха и верхней частью кожуха и, при необходимости, частью надстройки электролизной ванны. Что касается проводящей части, то она образована жесткими, не
деформирующимися электрическими проводниками, образованными, например, металлическим стержнем, в частности, из стали, из меди, из алюминия или из композита сталь/медь. Проводящая часть является частью вышеописанных анодных проводников и позволяет, таким образом, провести ток электролиза к анодному узлу 12. Более точно, проводящая часть электрически подсоединена между, с одной стороны, гибкими электрическими проводниками 33 и, с другой стороны, поверхностью 2 9 анодного контакта анододержателя 13, 17. На фигуре 1 показан только верхний конец проводящей части 37, то есть часть анодоприемника 25, несущая контактную поверхность 27. Перенос тока электролиза в анододержателе 13, 17 между поверхностью 29 анодного контакта упомянутого анододержателя и анодными блоками 15 осуществляется с помощью электрических проводников 40, показанных черным, встроенных в упомянутый анододержатель. Перенос тока электролиза в анододержателе 13, 17 также осуществляется с помощью ниппелей 19. Так как контактные поверхности 2 7 анодоприемников 2 5 размещены так, чтобы поддерживать анодный узел 12, вес этого анодного узла позволяет усилить электрический контакт между анодоприемником и анододержателем. Из этого следует, что проведение тока электролиза улучшается.
Согласно другому аспекту изобретения анодоприемники 2 5 средств перемещения 23 находятся вне пространства, определяемого верхом анодных блоков 15 во время их перемещения через проем 16. Действительно, при вертикальных перемещениях анодного узла 12 либо посредством средств перемещения 23, чтобы компенсировать расход анодных блоков 15, либо с помощью подъемно-транспортировочных механизмов при операциях по смене анода, анодоприемники 25 не находятся на пути вертикального движения анодных блоков 15. Аналогично, анодные проводники также находятся вне пространства, определяемого верхом анодных блоков 15 во время их перемещения через проем 16. Действительно, конец анодных проводников, которые находятся в контакте с анододержателем 13, 17, содержится в проводящей части 37 анодоприемников 25, которые сами находятся вне пространства, определяемого верхом анодных блоков 15. Отсюда
следует, что операции по замене анода облегчаются. Эта конфигурация позволяет также не препятствовать доступу инструментов для вмешательства в электролизер. За исключением описываемого ниже съемного укрытия, выше проема 16 не находится никакого оборудования, которое могло бы затруднить доступ в каждую электролизную ванну 1.
Согласно другому предпочтительному аспекту изобретения, для поглощения (компенсации) расширения анододержателя 13, 17 часто требуются средства компенсации, взаимодействующие, по меньшей мере функционально, со средствами перемещения.
В варианте осуществления, представленном на фигуре 1, контактная поверхность 27 анодоприемника 25 является плоской и горизонтальной, что позволяет полностью компенсировать расширение анододержателя 13, 17 в результате скольжения поверхности 29 анодного контакта этого анододержателя по упомянутой контактной поверхности анодоприемника. Как следует из этого, в данном варианте осуществления средства компенсации по сути образованы контактной поверхностью 2 7 анодоприемника 2 5 и поверхностью 29 анодного контакта анододержателя 13, 17. Скольжение поверхности 29 анодного контакта анододержателя 13, 17 по контактной поверхности 27 можно облегчить, если использовать электропроводящую смазку, нанесенную на одну из упомянутых поверхностей.
Каждая из электролизных ванн 1 содержит удерживающую камеру 41, предназначенную для удерживания газов, образующихся в ходе реакции электролиза. Эта удерживающая камера ограничивает замкнутый объем над проемом 16, через который смещается по вертикали анодный узел 12. Отметим, что анодные узлы 12 полностью находятся в удерживающей камере 41. Эта удерживающая камера образована, по меньшей мере отчасти, кожухом 3 и съемным укрытием 43. Удерживающая камера 41 может содержать надстройку, принимающую съемное укрытие 4 3 и расположенную над кожухом 3. В показанном варианте осуществления съемное укрытие 4 3 покоится на неподвижной части 4 5 надстройки или продолжения кожуха 3. Съемное укрытие 4 3 позволяет извлекать и вводить анодные узлы 12 сверху в каждую
электролизную ванну 1 с помощью подъемно-транспортировочных механизмов. Она позволяет также облегчить любое вмешательство в электролизную ванну 1.
Анодоприемники 2 5 средств перемещения 2 3 частично находятся в удерживающей камере 41. Верхняя часть анодоприемников 25, несущая контактную поверхность 27, находится внутри удерживающей камеры 41. Нижняя часть этих же анодоприемников 25, закрепленная на каждом домкрате 3 9 и электрически соединенная с гибкими электрическими проводниками 33, находится снаружи удерживающей камеры 41. Гибкие проводники 33 и домкраты 39 установлены снаружи удерживающей камеры 41. Верхняя часть анодоприемников 25, несущая контактные поверхности 27, простирается внутрь удерживающей камеры 41, так что электрическое соединение с анододержателем 13, 17 реализуется внутри удерживающей камеры 41. Таким образом, анодный узел 12 не имеет никакого взаимодействия с кожухом 3, съемным укрытием 4 3 и, при необходимости, с надстройкой, которые образуют удерживающую камеру 41. Таким образом, удерживающая камера 41 не будет затронута ни в результате замены анодного узла, ни в результате смещения анодного узла вниз по мере расходования анодных блоков 15.
Вокруг анодоприемников 2 5 на уровне прохождения в удерживающую камеру 41 анодоприемника расположены динамические герметичные уплотнения, чтобы воспрепятствовать выходу газов, образующихся в ходе реакции электролиза, из удерживающей камеры 41. Чтобы улучшить герметичность удерживающей камеры 41, в частности, на уровне стыка между съемным укрытием 4 3 и неподвижной частью 45, можно предусмотреть, чтобы каждая электролизная ванна 1 содержала герметичные уплотнения 47, введенные между съемным укрытием 4 3 и неподвижной частью 45, на которой покоится упомянутое съемное укрытие 43.
Фигуры 2 и 3 позволяют видеть, что съемное укрытие 4 3 может содержать множество прилегающих друг к другу практически продольных и параллельных люков 53, простирающихся в практически поперечном направлении X, между двумя противоположными продольными бортами каждой электролизной ванны
1. В варианте осуществления, показанном на фигурах 4, 5, б, 7 и 8, средства компенсации размещены в анодоприемниках 12 5, 12 6 средств перемещения 123, относящихся к каждой электролизной ванне 101, то есть, более точно, между верхней частью анодоприемников 12 5, 12 6, несущих контактные поверхности 12 7, 128, и приводной частью 135, 136 этих же анодоприемников, настроенных на вертикальное перемещение. Средства компенсации содержат соединительные элементы 161, расположенные в анодоприемниках 125, находящихся слева от каждой электролизной ванны, и соединительные элементы 171 другого типа, расположенные в анодоприемниках 12 6, находящихся справа от каждой электролизной ванны 101. Соединительные элементы 161 являются элементами типа шатуна, тогда как соединительные элементы 171 являются элементами типа шарового шарнира. Соединительные элементы 161, 171 средств компенсации находятся между верхней частью и приводной частью 135, 136 анодоприемников 12 5, 12 6.
В отличие от варианта осуществления, показанного на фигуре 1, анододержатель 13, 17 анодных узлов 12, показанных на фигуре 4, закреплен на анодоприемниках 125, 12 6 с помощью средств крепления, содержащих две дополняющих резьбы, взаимодействие которых позволяет закрепить анододержатели 13, 17 путем простого завинчивания с помощью винта 181. Средства крепления могут содержать любой тип соединителя, например, винтовой, реализующий размещение и прижатие анододержателя 13, 17 к анодоприемникам 12 5, 12 6.
Обращаясь к фигурам 5 и б, более детально показывающим анодоприемники 12 5, расположенные слева от каждой электролизной ванны 101, приводная часть 135 содержит подъемную мачту 163, приводимую в вертикальное движение домкратом 39. Приводная часть содержит также подошву 165 из стали, соединенную с подъемной мачтой 163 посредством соединительного элемента 161 типа шатуна. В свою очередь, проводящая часть 137 содержит два жестких боковых проводника 167, которые соединены в их нижней части с гибкими электрическими проводниками 33, показанными на фигуре 4. Проводящая часть 137 дополнительно содержит
проводящую подошву 169 из меди, расположенную на подошве 165 и электрически соединенную с двумя боковыми проводниками 167. Боковые проводники 167 механически прикреплены к стальной подошве 165 и приварены к проводящей подошве 169.
Обращаясь к фигурам 7 и 8, более детально показывающей анодоприемники 12 6, находящиеся справа от каждой электролизной ванны 101, конфигурация анодоприемников 12 6 близка к конфигурации анодоприемников 125, за исключением того, что соединительный элемент 171 является элементом типа шарового шарнира. Приводная часть 13 6 содержит подъемную мачту 173, приводимую в движение по вертикали домкратом 39. Приводная часть также содержит стальную подошву 175, соединенную с подъемной мачтой 173 посредством соединительного элемента 171 типа шарового шарнира. В свою очередь, проводящая часть 138 содержит два жестких боковых проводника 177, которые соединены в их нижней части с гибкими электрическими проводниками 33, показанными на фигуре 4. Проводящая часть 138 дополнительно содержит проводящую подошву 17 9 из меди, расположенную на подошве 175 и электрически соединенную с двумя боковыми проводниками 177. Боковые проводники 167 механически прикреплены к стальной подошве 175 и приварены к проводящей подошве 179.
Таким образом, соединительные элементы типа шатуна 161 и типа шарового шарнира 171 позволяют полностью компенсировать расширение анододержателей 13, 17. Соединительный элемент 161 типа шатуна установлен так, чтобы его оси поворота были ориентированы в продольном направлении Y, что позволяет полностью компенсировать расширение анододержателя 13, 17 в поперечном направлении. Если бы оси поворота соединительного элемента типа шатуна были ориентированы в поперечном направлении X, необходимо применять компенсацию, чтобы полностью устранить расширение анододержателя в продольном направлении. В свою очередь, соединительный элемент 171 типа шарового шарнира позволяет полностью компенсировать расширение анододержателя 13, 17 в поперечном направлении и в продольном направлении.
Согласно одному не показанному варианту осуществления средства перемещения снабжены по меньшей мере двумя анодоприемниками на один анодный узел, расположенными с той и другой стороны кожуха относительно поперечного направления, причем первый соединительный элемент типа шатуна установлен на один из анодоприемников так, чтобы полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя в поперечном направлении, а второй соединительный элемент типа шатуна установлен на другом анодоприемнике так, чтобы полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя в продольном направлении.
Для каждого анодного узла можно также предусмотреть наличие по меньшей мере одного соединительного элемента, расположенного на по меньшей мере одном анодоприемнике, находящемся только с одной стороны кожуха электролизной ванны.
В варианте осуществления, показанном на фигурах 9, 10, 11 и 12, средства компенсации, как и в варианте осуществления по фигуре 4, размещены в анодоприемниках средств перемещения, относящихся к каждой электролизной ванне 2 01.
В отличие от варианта осуществления, показанного на фигуре 1, анододержатель 13, 17 анодных узлов 12, показанных на фигуре 9, закреплен на анодоприемниках 225 с помощью средств крепления, содержащих две дополняющие резьбы, взаимодействие которых позволяет закрепить анододержатель 13, 17 простым свинчиванием с помощью винта 281.
Обращаясь к фигурам 10, 11 и 12, более детально показывающим анодоприемники 225, приводная часть 235 анодоприемника 225 содержит бандаж 283, или "картер", окружающий проводящую часть этого же анодоприемника. Бандаж 2 83 выполнен из жесткой стали и образован по существу из приводной части 235 анодоприемника 225. Бандаж приводится в движение по вертикали посредством домкрата 39. Как видно на фигурах 11 и 12, между проводящей частью 237 и бандажом 283 оставляют зазор, чтобы упомянутая проводящая часть могла смещаться, воспринимая тепловое расширение или любой другой дефект плоскостности анододержателя 13, 17. В нижней части анодоприемника 225 расположена скользящая цапфа 285, чтобы поддерживать проводящую
часть 237. Скользящая цапфа 285 может также быть расположенной перпендикулярно к цапфе, показанной на фигурах 10 и 11, например, на анодоприемнике 22 5, поддерживающем тот же анодный узел и расположенном на другой стороне кожуха.
Средства компенсации могут быть предусмотрены также в анододержателе анодного узла. Анодные узлы 301, 4 01, включающие такие анододержатели, показаны в качестве примера на фигурах 13-18 .
Обращаясь к фигурам 13 и 16, анододержатель 303, 403 анодных узлов 301, 401 простирается вдоль главного направления, соответствующего поперечному направлению X, когда анодный узел установлен в электролизное устройство. Для сведения на фигурах 13 и 16 показана декартова система координат, чтобы показать расположение этих анодных узлов относительно электролизных ванн. Расширение анододержателей 303, 403 происходит в основном в главном направлении. В меньшей степени расширение происходит во вторичном направлении анододержателей 303, 403, соответствующем продольному направлению Y, когда анодный узел установлен в электролизное устройство.
Анододержатели 3 03, 4 03 анодных узлов 301, 4 01 содержат
арматуры 305, 405, поддерживающие несколько анодных блоков 307,
407 посредством ниппелей 309, 409. Анододержатели 303, 403
содержат также проводящую часть 311, 411, образованную гибкими
электрическими проводниками. Каждый из анододержателей 3 03, 4 03
имеет две поверхности анодного контакта в виде подошв 313, 413,
предназначенные для взаимодействия с соответствующими
контактными поверхностями анодоприемников, чтобы установить
электрический контакт и механический контакт. Поверхности 313,
413 анодного контакта находятся вне пространства, определяемого
верхом анодных блоков 307, 407, что позволяет поддерживать эти
анодные узлы на анодоприемниках электролизного устройства,
находящихся вне пути вертикального перемещения анодных блоков.
Поверхности 313, 413 анодного контакта располагаются в
проводящих частях 311, 411 и образованы по существу медными
подошвами упомянутых проводящих частей. В результате улучшается
электрический контакт между анодоприемниками и
анододержателями.
Как можно видеть на фигурах 14 и 17, арматуры 3 05, 4 05 содержат балки, профиль которых имеет форму и размеры, позволяющие уменьшить изгиб упомянутых балок под весом анодных блоков. Проводящие части 311, 411 могут быть образованы медными плитами или пластинами, не имеющими сплошной механической связи с арматурами 305, 405 анододержателя. В частности, как видно на фигурах 13 и 16, проводящие части 311, 411 соединены с арматурами 305, 405 только на уровне поверхностей 313, 413 анодного контакта и ниппелей 309, 409. Проводящие части 311, 411 могут немного деформироваться на участках, не соединенных с арматурами 305, 405, чтобы полностью компенсировать тепловое расширение анододержателя 303, 403.
Обращаясь к фигурам 13, 14 и 15, средства компенсации анододержателя 301 содержат соединительный элемент типа шатуна 321, находящийся между поверхностью 313 анодного контакта справа от анодного узла 301 и основной частью арматуры 305. Средства компенсации анододержателя 303 содержат другой соединительный элемент 322 типа шарового шарнира, расположенный между поверхностью 313 анодного контакта слева от анодного узла и основной частью арматуры 305. Более точно, соединительные элементы 321, 322 находятся между балкой арматуры 305 и стальными подошвами 32 5, поддерживающими медные подошвы, образующие поверхности 313 анодного контакта.
Соединительный элемент 321 типа шатуна установлен с ориентацией его осей поворота во вторичном направлении Y, что позволяет полностью компенсировать расширение анододержателя 3 03 в продольном направлении X. Соединительный элемент типа шатуна можно назвать шатуном устранения продольного теплового расширения балки, составляющей анододержатель. Если бы оси поворота соединительного элемента типа шатуна были ориентированы в главном направлении X, необходимо было бы применить компенсацию для полного поглощения расширения анододержателя во вторичном направлении Y. В то же время соединительный элемент 322 типа шарового шарнира позволяет полностью компенсировать расширение анододержателя как в
поперечном, так и в продольном направлении. Соединительный элемент типа шарового шарнира можно назвать шаровым шарниром устранения дефектов скручивания балки, составляющей анододержатель.
Обращаясь к фигурам 16, 17 и 18, средства компенсации анододержателя 301 содержат два соединительных элемента 421 раздвижного типа или ползункового типа, причем каждый из упомянутых соединительных элементов расположен между той или иной из поверхностей 413 анодного контакта анодного узла и основной частью арматуры 405. Более точно, соединительные элементы 421 находятся между балкой арматуры 4 05 и стальными подошвами 42 5, поддерживающими медные подошвы, образующие поверхности 413 анодного контакта. Соединительные элементы 421 раздвижного типа образованы, с одной стороны, балкой арматуры 405, профиль которой образует направляющую, а, с другой стороны, ползунами, скользящими в этой направляющей, причем каждый из упомянутых ползунов несет медную подошву каждой поверхности 413 анодного контакта. Таким образом, соединительный элемент 421 позволяет полностью компенсировать расширение анододержателя 4 03 в главном направлении X. Кроме того, соединительные элементы 421 раздвижного типа могут также делать возможными легкое вращение или поворот подошв 425 вокруг оси, параллельной главному направлению X, из-за практически цилиндрической формы ползунов. Таким образом, соединительный элемент 421 позволяет полностью компенсировать расширение анододержателя 4 03 во вторичном направлении Y.
Согласно одному непоказанному варианту осуществления средства компенсации анодного узла могли бы содержать и единственный соединительный элемент с той или иной стороны анододержателя. Средства соединения могли бы также содержать один соединительный элемент типа шарового шарнира или цапфы на одной из сторон анододержателя и один соединительный элемент раздвижного типа на другой стороне упомянутого анододержателя.
Одним преимуществом настоящего изобретения является облегчение доступа в кожух подъемно-транспортировочных механизмов и инструментов для вмешательства, в частности, для
операций по замене анода, предлагая конфигурацию, при которой высвобождено пространство над проемом, ограниченным внутренней футеровкой кожуха.
Другим преимуществом настоящего изобретения является облегчение монтажа и демонтажа анодного узла.
Еще одним преимуществом настоящего изобретения является уменьшение механических взаимодействий с анодными проводниками при операциях по замене анода, что позволяет уменьшить их износ и предотвратить их повреждение.
Следующим преимуществом настоящего изобретения является возможность осуществлять операции по замене анода без остановки производства алюминия в электролизере.
Одним преимуществом предпочтительного варианта
осуществления настоящего изобретения является возможность полной компенсации расширения анододержателя, в частности, при операциях по замене анода, причем без влияния на работу средств перемещения анодного узла.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Электролизное устройство, предназначенное для получения
алюминия, содержащее кожух (3), имеющий внутреннюю футеровку
(5), ограничивающую проем (16), через который предназначен перемещаться по меньшей мере один анодный блок (15), причем упомянутый по меньшей мере один анодный блок подвешен на анододержателе (13, 17), образуя с упомянутым по меньшей мере одним анодным блоком подвижный относительно кожуха анодный узел
(12), причем упомянутое устройство дополнительно содержит средства перемещения (23), содержащие по меньшей мере один анодоприемник (25; 125, 126; 225), предназначенный взаимодействовать с упомянутым анододержателем для смещения анодного узла (12) в практически вертикальном направлении (Z), а упомянутый анододержатель (13, 17) предназначен соединяться с анодными проводниками для подвода тока электролиза к упомянутому по меньшей мере одному анодному блоку (15), отличающееся тем, что упомянутый по меньшей мере один анодоприемник (25; 125, 126; 225) расположен вне пространства, определяемого верхом упомянутого по меньшей мере одного анодного блока (15) при его перемещении через проем (16), причем упомянутый по меньшей мере один анодоприемник (25; 12 5, 126; 225) имеет контактную поверхность (27; 127, 128), взаимодействующую с соответствующей поверхностью (29) анодного контакта анододержателя (13, 17), чтобы установить с упомянутым анододержателем электрический контакт для проведения тока электролиза между упомянутым по меньшей мере одним анодоприемником (25; 125, 126; 225) и анодным узлом (12) и механический контакт для смещения упомянутого анодного узла
(12) в практически вертикальном направлении.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно
предназначено принимать несколько анодных узлов (12),
распределенных вдоль продольного направления (Y) кожуха (3),
причем анододержатель (13, 17) упомянутых анодных узлов (12)
простирается вдоль поперечного направления (X) упомянутого
кожуха, а упомянутое устройство дополнительно содержит средства
компенсации (27, 29; 161, 171), взаимодействующие со средствами
перемещения (23), чтобы компенсировать расширение упомянутого анододержателя (13, 17) в поперечном направлении (X) и/или продольном направлении (Y).
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что контактная поверхность (27; 127, 128) упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника (25; 125, 126; 225) находится сверху упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника для поддержки анодного узла (12).
4. Устройство по одному из п.п.2 и 3, отличающееся тем, что упомянутый по меньшей мере один анодоприемник (25; 12 5, 126; 225) содержит приводную часть (35; 135, 136; 235), настроенную на поступательное перемещение в практически вертикальном направлении (Z), и электропроводящую часть (37; 137, 138; 237) .
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что контактная поверхность (27; 127, 128) упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника (25; 125, 126; 225) находится на проводящей части упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника (37; 137, 138; 237) .
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что контактная поверхность (27) является практически горизонтальной, причем средства компенсации по существу образованы упомянутой контактной поверхностью (27) и поверхностью (29) анодного контакта анододержателя (13, 17), взаимодействующей с упомянутой контактной поверхностью (27), причем расширение анододержателя (13, 17) в поперечном направлении (X) компенсируется скольжением упомянутой поверхности (29) анодного контакта по упомянутой контактной поверхности (27) в поперечном направлении (X) и/или в продольном направлении (Y) упомянутой поверхности анододержателя.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что скольжение поверхности анодного контакта анододержателя (13, 17) по контактной поверхности (27) облегчается благодаря использованию электропроводящей смазки, нанесенной на одну из упомянутых поверхностей.
8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средства
компенсации (161, 171) установлены в упомянутом по меньшей мере одном анодоприемнике (125, 126; 225).
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средства компенсации (161, 171) установлены между верхней частью упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника (12 5, 126; 225), несущей контактную поверхность (127, 128), и приводной частью (135, 136).
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что средства компенсации содержат по меньшей мере один соединительный элемент (161) между верхней частью и приводной частью (135, 136), позволяющий компенсировать расширение упомянутого анододержателя (13, 17) в поперечном направлении (X) или в продольном направлении (Y) , например, соединительный элемент типа шатуна.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что средства перемещения (23) снабжены по меньшей мере двумя анодоприемниками (125, 126) на анодный узел (12), расположенными по обе стороны кожуха (3) относительно поперечного направления (X) , причем первый соединительный элемент (161) одного из анодоприемников (125) позволяет полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя (13, 17) в поперечном направлении (X), а второй соединительный элемент (171) другого анодоприемника (126) позволяет полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя (13, 17) в продольном направлении (Y).
12. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что средства компенсации содержат по меньшей мере один соединительный элемент (171) между верхней частью и приводной частью (135, 136), позволяющий компенсировать расширение упомянутого анододержателя (13, 17) в поперечном направлении (X) и в продольном направлении (Y) , например, соединительный элемент типа шарового шарнира.
13. Устройство по любому из п.п.10-12, отличающееся тем, что приводная часть (135, 136) упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника (125, 126) содержит подъемную мачту (163, 173), увлекаемую в поступательное движение, и подошву (165,
9.
175), соединенную с упомянутой подъемной мачтой (163, 173) посредством соединительного элемента (161, 171), причем проводящая часть (137, 138) содержит по меньшей мере один боковой проводник (167, 177) и проводящую плиту (169, 179), расположенную на упомянутой подошве (165, 175), электрически соединенную с упомянутым по меньшей мере одним боковым проводником (167, 177).
14. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что приводная часть (235) содержит бандаж (283), окружающий электропроводящую часть (237) с достаточным люфтом, чтобы позволить упомянутой проводящей части (237) деформироваться внутрь упомянутого бандажа (283) и тем самым компенсировать расширение анододержателя (13, 17) в поперечном направлении (X) и/или в продольном направлении (Y).
15. Устройство по любому из п.п.1-14, отличающееся тем, что средства перемещения (23) снабжены по меньшей мере двумя анодоприемниками (25; 125, 126; 225) на анодный узел (12), причем упомянутые анодоприемники размещены соответственно вдоль каждой продольной стенки кожуха (3), снаружи упомянутого кожуха (3) .
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что упомянутые по меньшей мере два анодоприемника (25; 125, 126; 225) на анодный узел (12) связаны с отдельными средствами привода (39).
17. Устройство по любому из п.п.15 или 16, отличающееся тем, что оно содержит направляющие средства, установленные вдоль продольных стенок кожуха (3), снаружи упомянутого кожуха (3), причем упомянутые направляющие средства выполнены в сварной конструкции, образующей упомянутый кожух (3).
18. Устройство по любому из п.п.2-17, отличающееся тем, что проем (16), ограниченный внутренней футеровкой (5) кожуха (3) и анодным узлом (12), накрыт съемным укрытием (43).
19. Анодный узел (12; 301; 401), предназначенный для установки в электролизное устройство для получения алюминия, причем упомянутый анодный узел содержит анододержатель (13, 17; 303; 403) и по меньшей мере один анодный блок (15; 307; 407), подвешенный на упомянутом анододержателе, причем упомянутый
14.
анододержатель предназначен соединяться с анодными проводниками
для подвода тока электролиза к упомянутому по меньшей мере
одному анодному блоку (15; 307; 407), а упомянутый по меньшей
мере один анодный блок предназначен перемещаться в практически
вертикальном направлении (Z) через проем (16), ограниченный
кожухом (3) и его внутренней футеровкой (5) упомянутого
электролизного устройства, с помощью по меньшей мере одного
анодоприемника (25; 125, 126; 225) средств перемещения (23)
упомянутого электролизного устройства, взаимодействующих с
упомянутым анододержателем, отличающийся тем, что
анододержатель (13, 17; 303; 403) имеет по меньшей мере одну поверхность анодного контакта (29; 313; 413), взаимодействующую с соответствующей контактной поверхностью (27; 127, 128) упомянутого по меньшей мере одного анодоприемника (25; 12 5, 126; 225), чтобы установить с упомянутым по меньшей мере одним анодоприемником электрический контакт для проведения тока электролиза между упомянутым по меньшей мере одним анодоприемником (25; 125, 126; 225) и анодным узлом (12; 301; 4 01) и механический контакт для смещения упомянутого анодного узла (12; 301; 401) в практически вертикальном направлении, причем упомянутая по меньшей мере одна поверхность анодного контакта (29; 313; 413) анододержателя (13, 17; 303; 403) расположена вне пространства, определяемого верхом упомянутого по меньшей мере одного анодного блока (15; 307; 407) .
20. Анодный узел по п. 19, отличающийся тем, что
анододержатель (303; 403) анодного узла (301; 401) проходит
вдоль главного направления, соответствующего поперечному
направлению (X) кожуха (3), когда анодный узел помещен в
электролизное устройство, и тем, что упомянутый анододержатель
(303; 403) содержит средства компенсации для поглощения
расширения упомянутого анододержателя (303; 403) в упомянутом
главном направлении и/или вторичном направлении упомянутого
анододержателя (303; 403), соответствующем продольному
направлению (Y) упомянутого кожуха, когда анодный узел
установлен в упомянутое электролизное устройство.
21. Анодный узел по п. 20, отличающийся тем, что
анододержатель (303; 403) содержит арматуру (305; 405), поддерживающую упомянутый по меньшей мере один анодный блок
(307; 407), и электропроводящую часть (311; 411), причем упомянутая по меньшей мере одна поверхность анодного контакта
(313; 413) упомянутого анододержателя находится в упомянутой проводящей части (311; 411).
22. Анодный узел по одному из п.п.2 0 или 21, отличающийся
тем, что средства компенсации анододержателя содержат по
меньшей мере один соединительный элемент, например,
соединительный элемент типа шатуна (321) или соединительный
элемент раздвижного типа (421), расположенный между упомянутой
по меньшей мере одной поверхностью анодного контакта (313; 413)
и основной частью арматуры, чтобы полностью компенсировать
расширение упомянутого анододержателя (301; 4 01) в главном
направлении или во вторичном направлении.
23. Анодный узел по п. 22, отличающийся тем, что
анододержатель (303) имеет две поверхности анодного контакта
(313), расположенные с каждой стороны упомянутого анододержателя относительно главного направления, причем первый соединительный элемент (321), расположенный между одной из поверхностей анодного контакта и основной частью арматуры
(305), позволяет полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя в главном направлении, а второй соединительный элемент (322), расположенный между другой поверхностью анодного контакта и основной частью арматуры
(305), позволяет полностью компенсировать расширение упомянутого анододержателя во вторичном направлении.
24. Анодный узел по одному из п.п.22 или 23, отличающийся
тем, что по меньшей мере соединительный элемент (322) позволяет
компенсировать расширение анододержателя (303) в главном
направлении (X) и во вторичном направлении (Y), например,
соединительный элемент типа шарового шарнира.
25. Электролизер, отличающийся тем, что он содержит
электролизное устройство по любому из п.п.1-18, причем
упомянутый электролизер дополнительно содержит электролизную
ванну (1; 101; 201), образованную, по меньшей мере отчасти,
кожухом (3) и внутренней футеровкой (5) упомянутого электролизного устройства, и по меньшей мере один анодный узел
(12), содержащий по меньшей мере один анодный блок (15), предназначенный для частичного погружения в ванну электролита
(21), содержащуюся в упомянутой электролизной ванне.
26. Электролизная установка, предназначенная для получения алюминия, содержащая множество электролизных устройств по любому из п.п.1-18.
По доверенности
531598
135,11
-161
¦135,137 ¦125
137,167
135,163 •125
128,138 171
.39 136,175
3P"
171
123^^
•136,138 ¦126
- 138,177
136,173 ¦126
ФИГ. 7
ФИГ. 8
П п.
•235,283
39-
-237
225
G ¦225
ФИГ. 10
ФИГ. 11
235,283
¦305
305
322
311
ФИГ. 15
425
N 421
405
421
425
? с
CZ-413 409
-407
411
413
1/9
1/9
2/9
2/9
3/9
3/9
4/9
4/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
5/9
6/9
6/9
7/9
7/9
ФИГ. 12
ФИГ. 12
7/9
7/9
ФИГ. 12
ФИГ. 12
7/9
7/9
ФИГ. 12
ФИГ. 12
7/9
7/9
ФИГ. 12
ФИГ. 12
7/9
7/9
ФИГ. 12
ФИГ. 12
8/9
8/9
ФИГ. 14
ФИГ. 14
8/9
8/9
ФИГ. 14
ФИГ. 14
8/9
8/9
ФИГ. 14
ФИГ. 14
401
403
9/9
401
403
9/9
ФИГ. 17
ФИГ. 17
401
403
9/9
401
403
9/9
ФИГ. 17
ФИГ. 17
401
403
9/9
401
403
9/9
ФИГ. 17
ФИГ. 17
401
403
9/9
401
403
9/9
ФИГ. 17
ФИГ. 17