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PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum dosierten Zuführen eines feinkörnigen, rieselfähigen Schüttgutes aus einem Silo zu einem Reaktionsgefäss, insbesondere Tonerde aus einem Tagessilo zu einem Krustendurchbruch einer Aluminiumschmelzflusselektrolysezelle, mit einem Führungsrohr, einem in dessen Längsrichtung mittels Pneumatikantriebs verschiebbaren Verschlussystem, mindestens einer Eintrittsöffnung und einer nach unten gerichteten Austragsöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass - das aus Aussen- (56) und Innenrohr (58) bestehende Führungsrohr (44) vertikal angeordnet ist, - die Eintrittsöffnung/en (46) und wenigstens der darunter liegende Teil des Führungsrohres (44) im Silo (28) angeordnet und von Schüttgut umgeben sind, und - das Verschlussystem aus einem an einer oberen Kolbenstange (62) befestigten,
in Axialrichtung des Führungsrohres (44) länger als die Eintrittsöffnung/en (46) ausgebildeten Verschlusskolben (40) - mit sich über dessen gesamten Umfang und mindestens einen Teil von dessen Länge (L) erstreckender Bürste - und einem über eine untere Kolbenstange (68) mit dem Verschlusskolben (40) verbundenen Verschlussorgan (42) für die Austragsöffnung besteht, wobei sich die untere Stirnseite (70) des Verschlusskolbens (40) bei geschlossenem Verschlussorgan (42) im oberen Bereich bzw. oberhalb der Eintnttsöffnunglen (46) befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsrohr (44) und Verschlussystem (40,42) rund ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ganze Führungsrohr (44) im Silo (28) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnungen (46) in der unteren Hälfte des Führungrohres (44), vorzugsweise jedoch oberhalb von dessen unterem Sechstel, angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bürste über den gesamten Mantel des Verschlusskolbens (40) erstreckt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bürste in Form von Ringen über den den Stirnseiten benachbarten Mantelbereich des Verschlusskolbens (40), vorzugsweise 2-3 cm breit, erstreckt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten der Bürste 3-10 nun lang überstehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise 0,15-0,25 mm dicken Borsten aus Stahl oder Buntmetall bestehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (44) unten vollständig offen ist, und so die Austragsöffnung dem Querschnitt des Innenrohres (58) entspricht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschluss organ (42) kegelförmig ausgebildet ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum dosierten Zuführen eines feinkörnigen, rieselfähigen Schüttgutes aus einem Silo zu einem Reaktionsgefäss, insbesondere Tonerde aus einem Tagessilo zu einem Krustendurchbruch einer Aluminiumschmelzflusselektrolysezelle, mit einem Führung rohr, einem in dessen Längsrichtung mittels Pneumatikantriebs verschiebbaren Verschlussystem, mindestens einer Ein trittsöffnung und einer nach unten gerichteten Austrags öffnung.
Für die Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse von Aluminiumoxid wird dieses in einer Fluoridschmelze gelöst, die zum grössten Teil aus Kryolith besteht.
Das kathodisch abgeschiedene Aluminium sammelt sich unter der Fluoridschmelze auf dem Kohleboden der Zelle, wobei die Oberfläche des flüssigen Aluminiums die Kathode bildet. In die Schmelze tauchen von oben Anoden ein, die bei konventionellen Verfahren aus amorphem Kohlenstoff bestehen. An den Kohleanoden entsteht durch die elektrolytische Zersetzung des Aluminiumoxids Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff der Anoden zu CO2 und CO verbindet. Die Elektrolyse findet in einem Temperaturbereich von etwa 940 bis 970 C statt.
Im Laufe der Elektrolyse verarmt der Elektolyt an Aluminiumoxid. Bei einer unteren Konzentration von 1-2 Gew.-% Aluminiumoxid im Elektrolyten kommt es zum Anodeneffekt, der sich in einer Erhöhung der Spannung von beispielsweise 4 bis 5 V auf 30 V und darüber auswirkt. Spätestens dann muss die Kruste eingeschlagen und die Aluminiumoxidkonzentration durch Zugabe von neuer Tonerde angehoben werden.
Die Zelle wird im normalen Betrieb üblicherweise periodisch bedient, auch wenn kein Anodeneffekt auftritt. Ausserdem muss bei jedem Anodeneffekt die Badkruste eingeschlagen und die Tonerdekonzentration durch Zugabe von neuem Aluminiumoxid angehoben werden, was einer Zellenbedienung entspricht.
Zur Zellenbedienung ist über lange Jahre die Kruste aus erstarrter Schmelze zwischen den Anoden und dem Seitenbord der Elektrolysezelle eingeschlagen und anschliessend neues Aluminiumoxid zugegeben worden. Diese heute noch weitgehend angewandte Praxis stösst auf zunehmende Kritik wegen Verschmutzung der Luft in der Elektrolysehalle und der äusseren Atmosphäre. Die Forderung nach Kapselung der Elektrolysezellen und die Behandlung der Abgase ist in den letzten Jahren zunehmend zur zwingenden Notwendigkeit geworden. Eine maximale Zurückhaltung der Elektrolysegase durch Kapselung kann jedoch nicht gewährleistet werden, wenn eine klassische Längsseitenbedienung zwischen den Anoden und dem Seitenbord der Zellen erfolgt.
In neuerer Zeit sind deshalb die Aluminiumhersteller immer mehr zur automatischen Bedienung in der Ofenlängsachse übergegangen. Nach dem Einschlagen der Kruste erfolgt die Tonerdezugabe entweder lokal und kontinuierlich nach dem Point-Feeder - Prinzip oder nicht kontinuierlich über die ganze Zellenlängsachse. In beiden Fällen ist auf der Elektrolysezelle ein Vorratsbunker für Tonerde angeordnet.
Entsprechendes gilt für die von der Inhaberin in jüngerer Zeit vorgeschlagene Querbedienung von Elektrolysezellen (DE-OS 27 31 908).
Die bekannten, auf den Elektrolysezellen angeordneten Vorratsbunker bzw. Tonerdesilos sind in Form von Trichtern oder Behältern mit einem trichterförmigen Unterteil ausgebildet. Der Inhalt der auf der Zelle angeordneten Silos deckt im allgemeinen einen ein- bis zweifachen Tagesbedarf. Die Tonerdezufuhr vom Silo zu einem Loch in der den schmelzflüssigen Elektrolyten überdeckenden Kruste erfolgt bei diesen bekannten Vorrichtungen mittels einer Dosier- und Schubförderschnecke, einer Dosierschnecke und Druckluft, einer Dosierschnecke und einem Kolbenverdichter, einer Hub- und/ oder Drehschleusenvorrichtung oder nach dem Zuckerstreuerprinzip. Bekannt ist auch die Tonerdezufuhr mittels Schwerkraftförderer und Fluidisierungsrinne.
In der DE-OS 29 14 238 wird eine Vorrichtungvorgeschlagen, die im wesentlichen aus vier Bauelementen, einem Tonerdesilo, einem ein Kolbensystem beinhaltendes Führungsrohr, einem Antrieb und einem die Tonerde auffangenden und dem Krustendurchbruch zuführenden Abflussrohr,
aufgebaut ist. Obwohl diese Ausführungsform gegenüber den vorhergehenden Vorrichtungen zahlreiche Nachteile beseitigt, funktioniert sie wegen der sich im Zwischenraum zwischen Führungsrohr und Kolben verdichtenden Tonerde nicht optimal. Eine verbesserte Ausführungsform umfasst ein aus Aussen- und Innenrohr bestehendes Führungsrohr, das im Bereich der von der Einfüllöffnung abgewandten Stirnfläche des Verschlusskolbens in Einfüllstellung mindestens eine Räumeröffnung aufweist, durch welche zwischen Verschlusskolben und Innenrohr eindringendes Schüttgut entweichen kann. Diese Räumeröffnungen können durch mindestens einen Steg getrennt sein. Ein Rückflussrohr kann das durch die Räumeröffnungen austretende Schüttgut zum Abflussrohr zurückführen.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, eine wirtschaftlich und störungsfrei arbeitende Dosiervorrichtung für feinkörniges, rieselfähiges Schüttgut zu schaffen, welche leicht montierbar ist und einen geringen Platzbedarf beansprucht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass - das aus Aussen- und Innenrohr bestehende Führungsrohr vertikal angeordnet ist, - die Eintrittsöffnung(en und wenigstens der darunterliegende Teil des Führungsrohres im Silo angeordnet und von Schüttgut umgeben sind, und - das Verschlussystem aus einem an einer oberen Kolbenstange befestigten, in Axialrichtung des Führungsrohres länger als die Eintrittsöffnung/en ausgebildeten Verschlusskolben - mit sich über dessen gesamten Umfang und mindestens einen Teil von dessen Länge erstreckender Bürste - und einem über eine untere Kolbenstange mit dem Verschlusskolben verbundenen Verschlussorgan für die Austragsöffnung besteht, wobei sich die untere Stirnseite des Verschlusskolbens bei geschlossenem Verschlussorgan im oberen Bereich bzw.
oberhalb der Eintrittsöffnunglen befindet.
Das Führungsrohr sowie die darin hin- und herschiebbaren beweglichen Organe sind zweckmässig kreisrund ausgestaltet. Das Führungsrohr sitzt zuunterst am Silo für das Schüttgut auf.
Der Abstand der Eintrittsöffnung/en von der Austrags öffnung bestimmt das Volumen einer Charge. Sind die Eintrittsöffnungen in bezug auf die Austragsöffnung verhältnismässig hoch angeordnet, so ist eine Charge gross, sind die Eintrittsöffnungen dagegen nahe der Austragsöffnung angeordnet, kann mit einer Charge nur wenig Schüttgut zugegeben werden. Die zweckmässig rund und gleich gross ausgestalteten Eintrittsöffnungen liegen -in bezug auf die gesamte Länge des Führungsrohres - in dessen unterer Hälfte, vor zugsweisejedoch oberhalb von dessen unterem Sechstel.
Der bei geschlossener Austragsöffnung im oberen Bereich der Eintritts öffnungen oder knapp darüber angeordnete Verschlusskolben verhindert, dass das feinkörnige, rieselfähige Schüttgut in den oberen Teil des Führungsrohres eindringt.
Diese Gefahr besteht in besonderem Masse, wenn das Führungsrohr - wie dies bevorzugt der Fall ist - vollständig im Silo angeordnet ist. Die sich über den gesamten Mantel des Verschlusskolbens oder sich in Form von zwei im Bereich der Stirnseiten angeordneten Ringen über einen Teil dieses Mantels ausdehnende Bürste liegt satt auf der Oberfläche des Innenrohres. Die kurzen, vorzugsweise aus Stahl bestehenden Borsten werden jedoch nicht nennenswert verbogen.
Wenn die Austragsöffnung durch Absenken des Verschlussorgans - und damit auch des Verschlusskolbens - ge öffnet wird, bleibt das Führungsrohr gegen oben geschlossen.
Hat sich die untere Stirnseite des Verschlusskolbens bis knapp unter die Eintrittsöffnung/en abgesenkt, so dichtet der Verschlusskolben alle Eintrittsöffnungen ab, weil dessen Länge in Axialrichtung grösser ist als die grösste Dimension einer Eintrittsöffnung in derselben Richtung. Damit wird gewährleistet, dass das Schüttgut durch die Austragsöffnung abfliessen kann, ohne dass neues Schüttgut durch die Eintrittsöffnungen eindringt.
Die Austragsöffnung ist vorteilhaft derart gestaltet, dass das Führungsrohr nach unten vollständig offen ist. Das Verschlussorgan kann kegelförmig ausgebildet sein und das Führungsrohr durch Hochziehen des Verschlussystems dicht verschlossen werden.
Unterhalb der Austragsöffnung ist zweckmässig ein Abflussrohr oder ein das Schüttgut in mindestens zwei Richtungen abführender Verteiler ausgebildet.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die schematischen, teilweise aufgeschnittenen Ansichten zeigen: - Fig. 1 eine Schmelzflusselektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium, in Zellenquerrichtung - Fig. 2 eine Dosiervorrichtung mit Bürsten- und Kegelverschluss, wie in Fig. 1 verwendet, mit um 90 gedreht gezeichnetem Silo.
Der kathodische Teil einer Schmelzflusselektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium - wie sie in Fig. 1 gezeigt wird - besteht im wesentlichen aus einer Stahlwanne 10, einer Isolationsschicht 12 und einer Kohleauskleidung 14. In der trogförmig ausgebildeten Kohleauskleidung 14 liegt das nicht gezeichnete Elektrolysebad, bestehend aus einer Schicht des abgeschiedenen, schmelzflüssigen Metalls und dem darüberliegenden Elektrolyten.
In den Schmelzflusselektrolyten tauchen von oben Kohleanoden 16 ein, welche an Anodenstangen 18 aufgehängt sind, die ihrerseits von Anodenträgern bzw. der Traverse 20 getragen werden. Die Badoberfläche zwischen Anoden 16 und Kohleauskleidung 14 wird von einer harten Kruste aus erstarrtem Elektrolytmaterial überdeckt. Zur Einbringung neuer Tonerde muss die Kruste periodisch eingeschlagen werden. Dies erfolgt durch eine Einschlagvorrichtung bestehend aus einem Pneumatikzylinder 22, einer Meisselführung 24 und einem Brechmeissel 26.
Der Tonerdesilo 28 und der Zylinderträger 32 sind am Siloträger 30 befestigt. Am Zylinderträger 32 sind die Einschlagvorrichtungen angeflanscht.
Die den ganzen Zellenaufbau tragenden Träger 34 liegen stirnseitig auf nicht gezeigten Ofenstützen.
Der mit einem Tonerdebeschickungsrohr 36 versehene Silo 28 enthält die erfindungsgemässe Dosiervorrichtung, bestehend aus einem Pneumatikzylinder 38, welcher den Hub H von Verschlusskolben 40 und Verschlussorgan 42 für die Austragsöffnung bewerkstelligt, und einem unten offenen Führungsrohr 44 mit Eintritts öffnungen 46. Diese Dosiervorrichtung wird in Fig. 2 im Detail dargestellt. Bei geöffnetem Verschlussystem fliesst die Tonerde über einen Verteiler 48 in mittels der Einschlagvorrichtung hergestellten Durchbrüchen in der das Elektrolysebad überdeckenden Kruste.
Der unterste Teil des Führungsrohres 44 mit der Austragsöffnung und die Meisselführungen 24 durchgreifen einen aus Stahlblechen zusammengeschweissten Kasten 50, in welchem auch die Verteiler 48 angeordnet sind. Dieser in Querrichtung der Elektrolysezelle angeordnete, längliche Kasten 50 hat an seiner Unterseite einen Kragen 52, welcher im Krustenmaterial verankert ist.
Der Kasten 50 dient zur Zellenkapselung; durch nicht dargestellte Absaugrohre werden beim Elektrolyseprozess entweichende Gase und Festkörperpartikel abgezogen.
Durch seitlich angeordnete Eintrittsöffnungen 54 wird Luft aus der Halle in den Kasten 50 eingesogen und über die Rohgasabsaugung zur Reinigung abgeführt.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemässe Dosiervorrichtung im Detail. Das aus Aussen- 56 und Innenrohr 58 bestehende Führungsrohr 44 ist vollständig im Tonerde silo 28 angeord net. Das Aluminiumoxid wird durch das Tonerdebeschikkungsrohr 36 in diesen Silo geführt.
Das im Führungsrohr 44 angeordnete Verschlussystem besteht aus einem Verschlusskolben 40, und einem kegelförmig ausgebildeten Verschlussorgan 42. Das Verschlussystem wird durch einen mit Pressluftleitungen 60 versehenen Pneumatikzylinder 38 gehoben bzw. gesenkt. Die mit dem Verschlusskolben 40 verbundene obere Kolbenstange 62 ist über die obere Gabelbefestigung 64 mit dem Pneumatikzylinder 38 verbunden. Der das unten offene Führungsrohr 44 dicht verschliessende Kegelverschluss 42 ist über die untere Gabelbefestigung 66 und die untere Kolbenstange 68 mit dem Verschlusskolben 40 verbunden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die gesamte Mantelfläche des Verschlusskolbens 40 mit einer Stahlbürste versehen, die auf der Innenwandung des Innenrohres 58 aufliegt. Nach nicht gezeichneten Ausführungsformen kann jedoch auch nur der obere und untere, an die Stirnseiten des Verschlusskolbens 40 angrenzende Randbereich der Mantelfläche mit einer solchen Bürste versehen sein.
Bei Führungsrohren für Aluminiumelektrolysezellen hat das Innenrohr zweckmässig einen Durchmesser von 8-15 cm, der Verschlusskolben 40 eine Länge L der Grössenordnung 10 cm und die runden Eintrittsöffnungen haben einen Durchmesser D, der kleiner ist als L.
Ist die Mantelfläche des Verschlusskolbens 40 nur im Bereich der Stirnseiten mit einer ringförmigen Bürste versehen, so ist diese zweckmässig 2-3 cm breit. Vorzugsweise 3-10 mm lang überstehende Stahl- oder Buntmetallborsten erfüllen den Zweck wenn sie einen Drahtdurchmesser der Grössenord nung 0,150,25 mm haben.
Fig. 2 zeigt eine geschlossene Dosiervorrichtung, der Pneumatikzylinder 38 hat den Kegelverschluss 42 satt an den unteren Rand des Innenrohres 58 gezogen. Die untere Stirnseite 70 des mit einer Bürste versehenen Verschlusskolbens 40 liegt knapp oberhalb der Eintrittsöffnungen 46. Die Tonerde kann aus dem Silo 28 durch die Eintrittsöffnungen 46 in den Dosierraum 72 fliessen, bis dieser vollständig gefüllt ist. Die Bürste des Verschlusskolbens 40 verhindert, dass Tonerde in den oberen Teil des Führungsrohres eindringen kann.
Bei der Tonerdechargierung der Elektrolysezelle senkt der Pneumatikzylinder 38 das Verschlussystem um H ab. Der Kegelverschluss 42 gibt die Austragsöffnung des Führungsrohres 44 frei, und die Tonerde kann über den Verteiler 48 zu den Krustendurchbrüchen fliessen. Der Verschlusskolben 40 ist ebenfalls um H abgesenkt worden. Weil seine Länge L grösser ist als der Durchmesser D der runden Eintrittsöffnungen 46 kann keine Tonerde mehr in den Dosierraum 72 eintreten, falls H ebenfalls grösser als D ist: Die Bürste des Verschlusskolbens 40 überdeckt alle Eintrittsöffnungen 46 vollständig.
Würde das Verschlussystem um weniger als H abgesenkt, z.B. um 1/2 H, so könnte die Tonerde kontinuierlich vom Silo 28 zum Verteiler 48 fliessen. Gegen oben bleibtjedoch das Führungsrohr 44 immer geschlossen.
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PATENT CLAIMS
1.Device for the metered feeding of a fine-grained, free-flowing bulk material from a silo to a reaction vessel, in particular alumina from a day silo to a crust breakthrough of an aluminum melt flow electrolysis cell, with a guide tube, a closure system which can be displaced in the longitudinal direction by means of a pneumatic drive, at least one inlet opening and one directed downwards Discharge opening, characterized in that - the guide tube (44) consisting of the outer (56) and inner tube (58) is arranged vertically, - the inlet opening (s) (46) and at least the part of the guide tube (44) underneath in the silo ( 28) are arranged and surrounded by bulk material, and - the closure system consists of a fastened to an upper piston rod (62),
in the axial direction of the guide tube (44) longer than the inlet opening (s) (46) formed sealing piston (40) - with a brush extending over its entire circumference and at least part of its length (L) - and one over a lower piston rod (68) there is a closure member (42) for the discharge opening connected to the closure plunger (40), the lower end face (70) of the closure plunger (40) when the closure member (42) is closed, in the upper region or above the opening openings (46).
2. Device according to claim 1, characterized in that the guide tube (44) and closure system (40, 42) are round.
3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the entire guide tube (44) is arranged in the silo (28).
4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the inlet openings (46) in the lower half of the guide tube (44), but preferably above the lower sixth, are arranged.
5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that the brush extends over the entire jacket of the sealing piston (40).
6. Device according to one of claims 14, characterized in that the brush in the form of rings extends over the jacket region of the closure piston (40) adjacent to the end faces, preferably 2-3 cm wide.
7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the bristles of the brush 3-10 now protrude long.
8. The device according to claim 7, characterized in that the preferably 0.15-0.25 mm thick bristles consist of steel or non-ferrous metal.
9. Device according to one of claims 1-8, characterized in that the guide tube (44) is completely open at the bottom, and so the discharge opening corresponds to the cross section of the inner tube (58).
10. Device according to one of claims 1-9, characterized in that the closure organ (42) is conical.
The invention relates to a device for the metered supply of a fine-grained, free-flowing bulk material from a silo to a reaction vessel, in particular alumina from a day silo to a crust breakthrough of an aluminum melt flow electrolysis cell, with a guide tube, a closure system which can be displaced in the longitudinal direction by means of a pneumatic drive, at least one inlet opening and a downward discharge opening.
For the production of aluminum by melt flow electrolysis of aluminum oxide, this is dissolved in a fluoride melt, which consists largely of cryolite.
The cathodically deposited aluminum collects under the fluoride melt on the carbon bottom of the cell, the surface of the liquid aluminum forming the cathode. Anodes which consist of amorphous carbon in conventional processes are immersed in the melt. The electrolytic decomposition of the aluminum oxide produces oxygen at the carbon anodes, which combines with the carbon of the anodes to form CO2 and CO. The electrolysis takes place in a temperature range of approximately 940 to 970 ° C.
In the course of electrolysis, the electrolyte becomes poor in aluminum oxide. At a lower concentration of 1-2% by weight of aluminum oxide in the electrolyte, there is an anode effect, which results in an increase in the voltage from, for example, 4 to 5 V to 30 V and above. Then, at the latest, the crust must be hammered in and the aluminum oxide concentration increased by adding new alumina.
The cell is usually operated periodically in normal operation, even if there is no anode effect. In addition, with each anode effect, the bath crust has to be hammered in and the alumina concentration increased by adding new aluminum oxide, which corresponds to cell operation.
To operate the cell, the crust of solidified melt was hammered in between the anodes and the side board of the electrolysis cell and new aluminum oxide was then added. This practice, which is still widely used today, is met with increasing criticism for pollution of the air in the electrolysis hall and the outside atmosphere. The demand for encapsulation of the electrolysis cells and the treatment of the exhaust gases has become an imperative in recent years. However, maximum containment of the electrolysis gases by encapsulation cannot be guaranteed if classic long side operation takes place between the anodes and the side board of the cells.
In recent times, aluminum manufacturers have therefore increasingly switched to automatic operation in the longitudinal axis of the furnace. After the crust has been hammered in, the alumina is added either locally and continuously according to the point feeder principle or not continuously over the entire longitudinal axis of the cell. In both cases, a storage hopper for alumina is arranged on the electrolysis cell.
The same applies to the transverse operation of electrolysis cells proposed by the owner recently (DE-OS 27 31 908).
The known storage bunkers or alumina silos arranged on the electrolysis cells are designed in the form of funnels or containers with a funnel-shaped lower part. The contents of the silos arranged on the cell generally cover one to two times the daily requirement. The alumina is supplied from the silo to a hole in the crust covering the molten electrolyte in these known devices by means of a metering and pushing screw, a metering screw and compressed air, a metering screw and a piston compressor, a lifting and / or rotary lock device or according to the sugar spreader principle. The alumina feed by means of a gravity conveyor and fluidization channel is also known.
DE-OS 29 14 238 proposes a device which consists essentially of four components, an alumina silo, a guide tube containing a piston system, a drive and an outlet tube which collects the alumina and feeds the crust breakthrough,
is constructed. Although this embodiment overcomes numerous disadvantages compared to the previous devices, it does not function optimally because of the alumina which densifies in the space between the guide tube and the piston. An improved embodiment comprises a guide tube consisting of an outer and an inner tube, which in the area of the end face of the closure piston facing away from the fill opening has at least one clearing opening through which bulk material penetrating between the lock piston and inner tube can escape. These clearing openings can be separated by at least one web. A return pipe can return the bulk material exiting through the scraper openings to the drain pipe.
The inventors have set themselves the task of creating an economical and trouble-free metering device for fine-grained, free-flowing bulk goods, which is easy to assemble and takes up little space.
The object is achieved according to the invention in that the guide tube consisting of the outer and inner tubes is arranged vertically, the inlet opening (s) and at least the part of the guide tube underneath are arranged in the silo and surrounded by bulk material, and the closure system consists of one on one Upper piston rod attached, in the axial direction of the guide tube longer than the inlet opening / s formed sealing piston - with a brush extending over its entire circumference and at least part of its length - and a closure member connected to the sealing piston via a lower piston rod for the discharge opening, wherein the lower end face of the locking piston when the locking member is closed in the upper area or
located above the inlet openings.
The guide tube and the movable members that can be moved back and forth are expediently circular. The guide tube sits on the bottom of the bulk material silo.
The distance of the inlet opening (s) from the discharge opening determines the volume of a batch. If the inlet openings are arranged relatively high in relation to the discharge opening, then one batch is large; if the inlet openings are arranged close to the discharge opening, only a small amount of bulk material can be added with one batch. The appropriately round and equally sized inlet openings are located in relation to the entire length of the guide tube in its lower half, but preferably above its lower sixth.
The closing piston arranged in the upper area of the inlet openings or just above it when the discharge opening is closed prevents the fine-grained, free-flowing bulk material from penetrating into the upper part of the guide tube.
This danger is particularly great if the guide tube - as is preferably the case - is completely arranged in the silo. The brush, which extends over the entire jacket of the sealing piston or in the form of two rings arranged in the area of the end faces over part of this jacket, lies well on the surface of the inner tube. However, the short bristles, which are preferably made of steel, are not significantly bent.
If the discharge opening is opened by lowering the closing element - and thus also the closing piston - the guide tube remains closed towards the top.
If the lower end face of the sealing piston has sunk to just below the entry opening (s), the sealing piston seals all entry openings because its length in the axial direction is greater than the largest dimension of an entry opening in the same direction. This ensures that the bulk material can flow out through the discharge opening without new bulk material penetrating through the inlet openings.
The discharge opening is advantageously designed such that the guide tube is completely open at the bottom. The closure member can be conical and the guide tube can be tightly closed by pulling up the closure system.
A discharge pipe or a distributor which discharges the bulk material in at least two directions is expediently formed below the discharge opening.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The schematic, partially cut-away views show: FIG. 1 a melt flow electrolysis cell for the production of aluminum, in the transverse direction of the cell; FIG. 2 a metering device with a brush and cone closure, as used in FIG. 1, with a silo drawn through 90.
The cathodic part of a melt flow electrolysis cell for the production of aluminum - as shown in Fig. 1 - consists essentially of a steel trough 10, an insulation layer 12 and a carbon liner 14. In the trough-shaped carbon liner 14 is the electrolysis bath, not shown, consisting of a Layer of the deposited, molten metal and the overlying electrolyte.
Carbon anodes 16 are immersed in the melt flow electrolyte and are suspended from anode rods 18, which in turn are carried by anode supports or the crossmember 20. The bath surface between anodes 16 and carbon liner 14 is covered by a hard crust of solidified electrolyte material. The crust has to be hammered in periodically to introduce new clay. This is done by an impact device consisting of a pneumatic cylinder 22, a chisel guide 24 and a crushing chisel 26.
The alumina silo 28 and the cylinder support 32 are attached to the silo support 30. The impact devices are flanged to the cylinder carrier 32.
The supports 34 carrying the entire cell structure lie on the end face on furnace supports, not shown.
The silo 28 provided with an alumina feed pipe 36 contains the dosing device according to the invention, consisting of a pneumatic cylinder 38, which brings about the stroke H of the sealing piston 40 and sealing member 42 for the discharge opening, and a guide pipe 44 open at the bottom with inlet openings 46. This dosing device is shown in FIG 2 shown in detail. When the closure system is open, the alumina flows through a distributor 48 into openings made in the crust covering the electrolysis bath by means of the impact device.
The lowermost part of the guide tube 44 with the discharge opening and the chisel guides 24 pass through a box 50 welded together from sheet steel, in which the distributors 48 are also arranged. This elongated box 50, which is arranged in the transverse direction of the electrolytic cell, has on its underside a collar 52 which is anchored in the crust material.
The box 50 is used for cell encapsulation; Escaping gases and solid particles escaping during the electrolysis process are drawn off through suction pipes, not shown.
Air is drawn from the hall into the box 50 through laterally arranged inlet openings 54 and discharged via the raw gas extraction for cleaning.
2 shows the dosing device according to the invention in detail. The guide tube 44 consisting of outer tube 56 and inner tube 58 is completely arranged in the clay silo 28. The alumina is passed through the alumina feed tube 36 into this silo.
The locking system arranged in the guide tube 44 consists of a locking piston 40 and a conical locking member 42. The locking system is raised or lowered by a pneumatic cylinder 38 provided with compressed air lines 60. The upper piston rod 62 connected to the locking piston 40 is connected to the pneumatic cylinder 38 via the upper fork attachment 64. The taper lock 42, which tightly closes the guide tube 44, which is open at the bottom, is connected to the locking piston 40 via the lower fork attachment 66 and the lower piston rod 68.
In the illustrated embodiment, the entire outer surface of the closure piston 40 is provided with a steel brush, which rests on the inner wall of the inner tube 58. According to embodiments not shown, however, only the upper and lower edge region of the lateral surface adjacent to the end faces of the closure piston 40 can be provided with such a brush.
In the case of guide tubes for aluminum electrolysis cells, the inner tube expediently has a diameter of 8-15 cm, the sealing piston 40 has a length L of the order of 10 cm and the round inlet openings have a diameter D which is smaller than L.
If the circumferential surface of the sealing piston 40 is provided with an annular brush only in the area of the end faces, this is expediently 2-3 cm wide. Steel or non-ferrous metal bristles protruding preferably 3-10 mm long serve the purpose if they have a wire diameter of the order of 0.150.25 mm.
2 shows a closed metering device, the pneumatic cylinder 38 has pulled the cone closure 42 tightly onto the lower edge of the inner tube 58. The lower end face 70 of the closure piston 40 provided with a brush lies just above the inlet openings 46. The alumina can flow from the silo 28 through the inlet openings 46 into the metering chamber 72 until it is completely filled. The brush of the sealing piston 40 prevents alumina from penetrating into the upper part of the guide tube.
When the electrolytic cell is charged with alumina, the pneumatic cylinder 38 lowers the locking system by H. The cone closure 42 releases the discharge opening of the guide tube 44, and the alumina can flow via the distributor 48 to the crust openings. The sealing piston 40 has also been lowered by H. Because its length L is greater than the diameter D of the round inlet openings 46, no more alumina can enter the metering space 72 if H is also greater than D: the brush of the sealing piston 40 completely covers all inlet openings 46.
Would the locking system be lowered by less than H, e.g. by 1/2 H, the alumina could flow continuously from silo 28 to distributor 48. Towards the top, however, the guide tube 44 always remains closed.