CH617459A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einblasen von Gas, wie insbesondere Luft, in ein elektrolytisches Aluminiumschmelzbad und zum Brechen der Kruste des Schmelzbades, die eine mit Brechwerkzeugen versehene heb- und senkbare Brechvorrichtung mit daran angeordneten Blaslanzen aufweist.

Zur Beseitigung des sogenannten Anodeneffektes bei Elektrolyseöfen für die Aluminiumgewinnung ist es bekannt, ein Gas, vor allem Luft, mittels handbedienter Blaslanzen in das Schmelzbad einzublasen, nachdem zuvor mittels eines Krustenbrechers die Kruste des Schmelzbades aufgebrochen worden ist. Es ist auch schon bekannt, die Blaslanzen an einem Krustenbrecher anzuordnen, welcher an dem Elektrolyseofen entlang fahrbar ist.

Aus DT-OS 1 608 232 ist es ferner bekannt, die Brechwerkzeuge und die Blaslanzen baulich zu vereinigen, derart, dass an den in das Schmelzbad einführbaren Ausblasenden der Lanzen Brechwerkzeuge befestigt sind. Dabei können an einem mittels Zylinder heb- und senkbaren Balken mehrere Brechblaswerkzeuge starr befestigt sein.

Die Erfindung geht insbesondere von einer Einrichtung der letztgenannten Art aus. Ihr liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtungen für das Aufbrechen der Oberflächenkruste des elektrolytischen Schmelzbades und für das Einblasen des Gases bzw. der Luft dahingehend zu verbessern, dass bei vergleichsweise kleinem Hub der Brechvorrichtung der Brech- und Blasvorgang mit gesonderten Werkzeugen wirkungsvoller durchgeführt werden können. Ferner bezweckt die Erfindung eine Anodeneffekt-Ausblasvorrichtung, die sich vor allem durch einfache und besonders betriebssichere Bauweise auszeichnet.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blaslanzen ihrerseits heb- und senkbar an der hubbeweglichen Brechvorrichtung angeordnet sind.

Dadurch, dass erfindungsgemäss sowohl die Brechvorrichtung als auch die Blaslanzen jeweils hubbeweglich und letztere zudem an der hubbeweglichen Brechvorrichtung angeordnet sind, addieren sich die Hübe der Brechvorrichtung und der Blaslanzen, so dass mit verhältnismässig kleinen Brechhüben der schweren Brechvorrichtung gearbeitet werden kann. Der Brechvorgang und der Blasvorgang lassen sich wahlweise gleichzeitig oder, was im allgemeinen angebracht ist, unabhängig voneinander besonders wirkungsvoll durchführen. Ausserdem ist es möglich, die Brech- und Blaswerkzeuge unabhängig voneinander auszuwechseln. Der Blasvorgang erfolgt in der unteren Endlage der Brechvorrichtung, welche zweckmässig aus einem Brechbalken od. dgl. besteht.

Beim Absenken der Brechvorrichtung wird die Oberflächenkruste des elektrolytischen Schmelzbades aufgebrochen. Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, dass in der unteren Endlage ein Schalter betätigt wird, welcher die Aufwärtsbewegung der Brechvorrichtung bewirkt. Dabei lässt sich die Anordnung in besonders zweckmässiger Weise so treffen, dass sich der Brechvorgang mit Hilfe eines Wahltasters o. dgl. automatisch mehrmals wiederholt. Hierbei erfolgt die Steuerung zweckmässig so, dass nach jeder Abwärts- und Brechbewegung die Brechvorrichtung nur bis in eine Zwischenstellung hochfährt, von der aus sie durch Umschalten eines Endschalters wieder zur Durchführung eines weiteren Brech- und Abwärtshubes veranlasst wird. Um nach erfolgtem Brechvorgang mit Hilfe der Blaslanzen Luft od. dgl. in das Bad einzublasen, wird die Brechvorrichtung von Hand oder mit Hilfe einer Automatik abgesenkt. In der unteren Absenkstellung kann selbsttätig ein Magnetventil od. dgl. geschaltet werden, welches die Luftzuführung öffnet, so dass die Luft über die Blaslanzen in das Schmelzbad eingeblasen wird. Gleichzeitig kann z.B. über ein weiteres Magnetventil od. dgl. die Blaslanze in das Bad eingefahren werden. In der unteren Endlage der Blaslanze wird dann die Luft in voller Menge eingeblasen. Der Blasvorgang kann hierbei von einem Zeitrelais gesteuert werden.

Nach Ablauf der Blasdauer schaltet das Zeitrelais um, wodurch die Blaslanze unter Drosselung der Blasluft wieder in die obere Endlage hochgefahren wird, in der dann das Luftzuführungsventil, z.B. ein Magnetventil, abgeschaltet wird. Sobald der Blasvorgang beendet ist, kann dann die Brechvorrichtung wieder in ihre obere Endlage hochgefahren werden. Auch hier empfiehlt es sich, einen Wahltaster vorzusehen, um den Blasvorgang mehrmals zu wiederholen.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist es möglich, den Brechvorgang und den Blasvorgang vollständig zu automatisieren, wobei durch Betätigen von Wahltastern od. dgl. die Anzahl der Brechvorgänge und die Dauer des Blasvorgangs bzw. die Anzahl der Hubbewegungen der Blaslanzen während des Blasvorgangs eingestellt werden können.

Es empfiehlt sich, an der Brechvorrichtung bzw. am Brechbalken einen oder mehrere Trichter für die Oxidzugabe anzuordnen, derart, dass sie mit der Brechvorrichtung heb- und senkbar sind. Die Zugabe des Aluminiumoxids bzw. der Tonerde erfolgt in diesem Fall zweckmässig in der Weise, dass nach Beendigung des Brechvorgangs ein Zeitrelais betätigt wird, welches nach einer bestimmten Zeit von z.B. zehn Minuten die Brechvorrichtung bis in eine Zwischenstellung absenkt, in welcher die Oxidaufgabe erfolgt. Dies kann ebenfalls mit Hilfe von Magnetventilen od. dgl. erfolgen, welche die Oxidzus

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gäbe in dosierter Menge bewirken. Nach erfolgter Oxidzugabe kann dann die Brechvorrichtung wieder in die obere Hubstellung zurückgefahren werden.

Die erfindungsgemässe Blasvorrichtung, die mit besonderem Vorteil bei einer Einrichtung der vorgenannten Art verwendet werden kann, weist für die Hubbewegung der Blaslanze einen Zylinder mit beidseitig herausgeführter, durchgehender Kolbenstange auf, die mit einem Axialkanal für die Zuführung der Blasluft versehen ist und an die die Blaslanze lösbar anschliess-bar ist. Vorzugsweise ist die Blaslanze mittels einer Schnellkupplung, wie z.B. einer Steckkupplung mit Bajonettver-schluss, an der durchgehenden Kolbenstange des pneumatischen Hubzylinders anschliessbar. Es empfiehlt sich, die Brechvorrichtung bzw. den Brechbalken mit Führungen für die Blaslanzen zu versehen. An dem Brechbalken werden zweckmässig Brechleisten lösbar derart angeordnet, dass zwischen den benachbarten Brechleisten Öffnungen für den Durchgang der Blaslanzen vorhanden sind.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäss der Erfindung in einer Teilansicht des Elektrolyseofens und der über ihm am Ofengerüst angeordneten Vorrichtungen für das Brechen der Kruste, das Einblasen von Luft od. dgl. und für die Oxidzugabe;

Fig. 2 in grösserem Masstab die Brechvorrichtung zusammen mit einem am Ofengerüst angeordneten Vorratsbehälter für die Tonerdezugabe sowie einer Dosier- und Austragsvor-richtung für die Tonerde im Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 ;

Fig. 3 in grösserem Masstab, teilweise im Längsschnitt, eine erfindungsgemässe Anodeneffekt-Ausblasvorrichtung in einer Schnittdarstellung nach Linie III-III der Fig. 1.

In der Zeichnung ist in Teilansicht ein Elektrolyseofen 10 für die Aluminiumgewinnung angedeutet, der aus einer Wanne mit einer isolierenden Ausmauerung und kathodischer Kohleausfütterung bestehen kann, wie dies bekannt ist. Der Elektrolyseofen kann aus einer Mehrzahl an Einzelzellen bestehen. Mit 11 ist die in dem Ofen befindliche geschmolzene Aluminiumschicht und mit 12 die Elektrolytschicht bezeichnet, welche an ihrer Oberfläche zu einer Kruste 13 erstarrt ist. Die Kohleanoden tragen das Bezugszeichen K.

Oberhalb des Elektrolyseofens ist am Ofengerüst eine Brechvorrichtung 14 für das Aufbrechen der Kruste 13 angeordnet. Diese Brechvorrichtung weist einen oder mehrere Brechbalken 15 auf, welche mit keilförmigen Brechwerkzeugen 16 versehen sind. Die Brechwerkzeuge 16 bestehen aus einzelnen Brechleisten, die von der Seite her auf Flansche 17 eines am Brechbalken angeordneten T-Trägers aufgeschoben sind. Die Halterung der Brechleisten an dem Brechbalken erfolgt demgemäss mittels einer T-Nut-Federverbindung (Fig. 2 und 3). Es ist daher möglich, die Brechleisten 16 einzeln oder gemeinsam auszuwechseln. Die besamte Brechvorrichtung 14 mit dem Brechbalken 15 und den Brechleisten 16 ist in der Vertikalebene hubbeweglich. Dies erfolgt mittels Hubvorrichtungen 18, die hier als Spindelhubgetriebe ausgebildet sind. Die Hubvorrichtungen 18 sind am feststehenden Ofengerüst aufgehängt, was in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Fig. 1 zeigt lediglich eine einzige Hubvorrichtimg 18, die an dem einen Ende des Brechbalkens 15 angreift. Es versteht sich,

dass an dem anderen Brechbalkenende eine entsprechende Hubvorrichtung angeordnet ist. Die Brechleisten 16 bestehen vorzugsweise aus Gusstücken.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind an dem hubbeweglichen Brechbalken 15 mehrere Trichter 19 befestigt. Oberhalb dieser Trichter 19 sind am Ofengerüst 20 (Fig. 2) Vorratsbehälter 21 aufgehängt, welche für die Aufnahme von Tonerde bestimmt sind. Die Vorratsbehälter 21 sind am unteren, trichterförmigen Auslassende von einer Dosierklappe 22 verschlossen, die in Pfeilrichtung schwenkbar ist. Die Schwenkbewegung erfolgt mittels eines Pneumatikzylinders 23, dessen Kolbenstange 24 an der Dosierklappe 22 angreift.

In der dargestellten Schwenklage ist die untere Austrittsöffnung der Vorratsbehälter 21 offen, so dass das Aluminiumoxid aus dem Vorratsbehälter in die schaufeiförmige Dosierklappe 22 ausläuft. Wird die Dosierklappe 22 mit Hilfe des Pneumatikzylinders 23 entgegen der Pfeilrichtung verschwenkt, so schliesst sich automatisch die untere Austrittsöffnung des Behälters 21. Zugleich wirft die Dosierklappe die Tonerde in den Trichter 19 der Brechvorrichtung, von dem sie dann in den Ofen abgeworfen wird.

Die hubbewegliche Brechvorrichtung 14 weist auf ihrer Länge mehrere im Abstand angeordnete Ausblasvorrichtungen auf. Diese Ausblasvorrichtungen sind jeweils mit einem pneumatischen Zylinder 25 versehen, der eine durchgehende, beidseitig aus dem Zylinder herausgeführte Kolbenstange 26 aufweist (Fig. 1 und 3). Der Zylinder ist mittels einer Konsole 27 od. dgl. an dem Brechbalken befestigt. Die durchgehende Kolbenstange 26 weist eine Axialbohrung (nicht dargestellt) auf. An das obere Ende der Kolbenstange 26 ist eine Druckluftzuführungsleitung 28 angeschlossen. An dem anderen, unteren Ende der Kolbenstange 26 ist eine Blaslanze 29 angebracht. Der Anschluss der Blaslanze 29 an dem unteren Kolbenstangenende erfolgt zweckmässig mittels einer Schnellkupplung, wie z.B. einer Steckkupplung 30 mit Bajonettverschluss. Die aus einem Rohr bestehende Blaslanze 29 weist am unteren Ende Ausblasöffnungen 31 auf.

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, dass der Brechbalken 15 als Hohlbalken ausgebildet ist und aus zwei parallelen Balkenplatten besteht. Die Blaslanzen 29 der einzelnen Ausblasvorrichtungen durchfassen den Hohlbalken. Am unteren Ende des Brechbalkens sind Führungsorgane 32 für die Führung der Blaslanzen bei ihrer Hubbewegung angeordnet. Aus Fig. 1 ist zu erkennen, dass die Brechleisten 16 im Hubbereich der Blaslanzen 29 auf Abstand gesetzt sind, so dass sich die Blaslanzen durch den Spalt zwischen den benachbarten Brechleisten hindurchbewegen können.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Für die Durchführung des Brechvorgangs werden die beiden Hubantriebe 18 durch einen von Hand oder automatisch gegebenen Steuerbefehl eingeschaltet. Die Brechvorrichtung 14 mit dem Brechbalken 15 fährt hindurch nach unten, wobei ihre Brechleisten 16 die Kruste des Schmelzbades durchstossen, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist. In der Endlage des Abwärtshubes werden die Hubantriebe 18 von Endschaltern od. dgl. umgesteuert, so dass die Brech Vorrichtung 14 wieder in die obere Hubendstellung gelangt. In dieser Endstellung wird der Brechvorgang durch obere Endschalter abgeschaltet.

Durch Betätigen eines Wahltasters kann der Brechvorgang um eine bestimmte, wählbare Hubzahl der Brechvorrichtung wiederholt werden. Auch dieser wiederholte Brechvorgang vollzieht sich automatisch, wobei die Brechvorrichtung nach jedem Abwärtshub jeweils nur um einen Teilhub bis in eine obere Zwischenstellung hochfährt, wo ein Endschalter die Hubantriebe 18 umschaltet.

Durch Betätigen eines Wahltasters kann der Brechvorgang um eine bestimmte, wählbare Hubzahl der Brechvorrichtung wiederholt werden. Auch dieser wiederholte Brechvorgang vollzieht sich automatisch, wobei die Brechvorrichtung nach jedem Abwärtshub jeweils nur um einen Teilhub bis in eine obere Zwischenstellung hochfährt, wo ein Endschalter die Hubantriebe 18 umschaltet.

Nach Beendigung des Brechvorgangs wird durch das Anfahren des oberen Endschalters ein Zeitrelais betätigt, das nach einer bestimmten Zeitspanne von z.B. zehn Minuten die

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Brechvorrichtung 14 bis in die vorgenannte Zwischenstellung absenkt, in welcher die Aufgabe des Aluminiumoxides erfolgt. In dieser Zwischenstellung schalten Endschalter die Hubantriebe 18 ab; gleichzeitig schalten Magnetventile die Pneumatikzylinder 23 auf Druckbeaufschlagung, wodurch ihre Dosierklappen 22 nach unten schwenken, so dass die in den Dosierklappen befindliche Tonerde in die Trichter 19 und über diese auf das Schmelzbad ausgeworfen wird. Nach Ablauf der am Zeitrelais eingestellten Zeitspanne schliessen die Dosierklappen 22 selbsttätig, wobei neue Tonerde aus den Vorratsbehäl-tern 21 in die Klappen läuft. Die Brechvorrichtung 14 fährt dann wieder in die obere Hubstellung zurück. Durch Betätigen von Wahltastern od. dgl. kann die Tonerdezugabe selbsttätig mehrfach wiederholt werden.

Zum Einblasen der Luft wird die Brechvorrichtung durch einen von Hand gegebenen Steuerbefehl oder durch die Steuerautomatik in die untere Hubendlage abgesenkt. In dieser Endlage schalten die genannten Endschalter die Hubantriebe 18 ab; gleichzeitig wird über ein Magnetventil die über die Leitungen 28 zugeführte Druckluft durch die hohlen Kolbenstangen 26 der Pneumatikzylinder 25 den Blaslanzen 29 zugeführt. Ein weiteres Magnetventil bewirkt eine Druckbe-s aufschlagung der Zylinder 25, so dass die Blaslanzen 29 in das Schmelzbad hineinfahren, wie dies in Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist. In der unteren Endlage der Blaslanzen 29 wird die Luft voll eingeblasen. Ein Zeitrelais beendet den Einblasvorgang. Die Blaslanzen werden anschliessend automatisch hochgezogen, wobei sie mit verminderter Luftmenge weiterblasen. In der oberen Endlage der Blaslanzen schaltet das Magnetventil die Luftzuführung ab. Damit ist der Blasvorgang beendet. Die Brechvorrichtung 14 fährt jetzt in die obere Endlage zurück.

Über einen Wahltaster kann die Steuerautomatik so betätigt werden, dass sich der Blasvorgang mehrmals selbsttätig wiederholt. In diesem Fall werden die Blaslanzen 29 wiederholt in das Bad abgesenkt und aus diesem herausgeführt.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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1. Vorrichtung zum Einblasen von Gas, wie insbesondere Luft, in ein elektrolytisches Aluminiumschmelzbad sowie zum Brechen der Kruste des Schmelzbades, die eine mit Brechwerkzeugen versehene heb- und senkbare Brechvorrichtung mit daran angeordneten Blaslanzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blaslanzen (29) ihrerseits heb- und senkbar an der hubbeweglichen Brechvorrichtung (14) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schaltvorrichtung, die bereits während des Einführens der Blaslanzen (29) in das Schmelzbad und zweckmässig auch während des Hochführens der Blaslanzen aus dem Schmelzbad die Blaslanzen mit der Blasluft, gegebenenfalls in gedrosselter Menge, beaufschlagt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Brechvorrichtung (14) Trichter (19) für die Tonerdezugabe angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hubbewegung der Blaslanze (29) ein Zylinder (25) mit beidseitig herausgeführter, durchgehender Kolbenstange (26) vorgesehen ist, die mit einem Axialkanal für die Zuführung der Blasluft versehen ist und an die die Blaslanze (29) lösbar angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blaslanze (29) über eine Schnellkupplung, z.B. eine Steckkupplung mit Bajonettverschluss, an der Kolbenstange (26) anschliessbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechvorrichtung (14) mit Führungen (32) für die Blaslanzen (29) versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechvorrichtung (14) mit lösbaren Brechleisten (16) versehen ist, zwischen denen Öffnungen für den Durchgang der Blaslanzen (29) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechvorrichtung (14) aus einem Brechbalken (15) besteht, der eine Halterung (17) aufweist, auf die die Brechleisten (16) seitlich aufschiebbar sind.