CN101627149A - 具有至少一个阳极夹具以及具有对阳极杆施加力或冲击的装置的维修保养模块 - Google Patents

Abstract

一种用于一组电解池(2)的维修保养模块(13)，该电解池用来通过熔融电解来生产铝，每一个池包括一组阳极(3)，这些阳极设有用来将阳极固定和电连接到金属阳极框架(30)的金属杆(4)，所述维修保护模块包括一个可被固定到可移动部件的框架，以及至少一个连接到所述框架上的阳极搬运单元，其特征在于它也包括：与所述阳极搬运单元成整体的、对阳极杆(4)可以施加至少一个力或冲击的执行器(70、80、245、20、20’)，该强度使得虽然杆被牢固地保持接触在阳极框架上，但所述接触表面彼此相对地移动一个足以使得其表面状态被改进且电接触被改善的量。有利地，该执行器是一个千斤顶或者一个与该阳极夹具成整体的冲击产生器。

Description

具有至少一个阳极夹具以及具有对阳极杆施加力或冲击的装置的维修保养模块

技术领域

本发明涉及利用霍尔-赫鲁特(Hall-Héroult)熔融电解法来生产铝的工厂。尤其涉及一种搬运设备，其在所述工厂中用来当阳极在电解池中被替换时搬运阳极。

背景技术

金属铝在工业上按照众所周知的霍尔-赫鲁特法通过熔融电解来生产，即通过在熔融冰晶石熔池——被称为电解质熔池——中将氧化铝溶液电解来生产。电解质熔池被容纳在一个被称为“电解槽”的槽内，该槽包括一钢制容器——其在内侧覆盖有耐火材料和/或绝缘材料，并且一阴极单元位于所述槽底部。阳极——通常由含碳材料制成，被部分地浸于电解质熔池中。由电解槽、它的阳极以及电解质熔池所形成的组件被称为电解池。

工厂在被称为电解车间的建筑物中包含大量电解池，这些电解池被布置成行并且利用连接导体以串联的方式电连接，以最好地利用工厂的地板面积。这些电解池通常被这样布置，使得能形成通过末端导体互相电连接的两个或更多个平行的行。因此电解电流以级联的方式从一个池流到另一个池。这些池包括一组阳极，每一个阳极为被连接到金属杆(被称为阳极杆)的阳极块的形式。所述杆通常具有矩形截面，以使得它的其中一个面可以牢固地保持与阳极框架接触，该阳极框架延伸在所述池的整个长度并且传送电解电流。

当运行时，电解厂需要对电解池作业，具体地，用新阳极替换废阳极、对池内的熔融金属采样以及电解质的采样或者加满。最现代化的工厂装备有提升和搬运单元——该提升和搬运单元包括可以在电解池上方沿着电解池移动的桥式吊车，以及一行车车架——在该行车车架上固定有一维修保养模块，该维修保养模块包括一可被固定到所述行车车架上的框架和一搬运和维护单元，该搬运和维护单元包括多个工具，例如铲子、夹具和滑车。

设计用于搬运和移动诸如阳极等的负载的工具包括一可夹具住负载的夹具，被称为“搬运夹具”或“阳极夹具”。在阳极搬运的操作过程中，该夹具靠近所要夹具住的阳极杆而放置，然后在该杆上闭合，以使得阳极可以被提起、移动，然后定位和下放到预期位置。

当替换在铝电解槽上的阳极时，通常观察到，阳极杆和阳极框架之间的电接触是不令人满意的。但是非常重要的是，在此处的电接触应该是良好的，即它必须产生尽可能低的、被称为“阳极降”的电压降：15mV的阳极降导致所述槽的生产率的明显损失，因为实际上作用于电解的那部分电功率减小了以及阳极需要更长的时间来达到运行功率。最后，非常不良的接触会导致产生可能会损坏接触表面的电弧。

此外，在阳极和阳极框架之间的不充分的电接触只有在替换阳极之后经过多个小时后才能觉察到，因为在电流到达其全容量之前需要用许多小时来加热阳极组件。因此，在现在的情况下，在安装阳极超过十个小时之后，通常是16个小时之后，操作者开始读取阳极框架和阳极杆之间的电压差：如果此电压差高于临界值，则需要实施干预来改变该杆和阳极框架之间的电接触。

出于提高安全性的目的，已经进行了研究来限制工作人员必须靠近危险区域工作的原因。在这些原因中的一个是检查阳极降。因此，已经试图消除这种工作，同时无论何时也不放弃检查在阳极框架和阳极杆之间适当通过的电流。

发明内容

根据本发明的第一个目的是一种用于一组电解池的维修保养模块，该电解池用来通过熔融电解来生产铝，每一个池包括一组阳极，这些阳极设有用来将阳极固定和电连接到金属阳极框架的金属杆，所述维修保护模块包括一个可被固定到可移动部件——通常是一个在移动式吊车上移动的行车车架——的框架，以及至少一个连接到所述框架上的阳极搬运单元，其特征在于它也包括：与所述阳极搬运单元成整体的、对阳极杆可以施加至少一个力或冲击的执行器(activateur)，其强度使得虽然杆被牢固地保持接触在阳极框架上，但所述杆和阳极框架的各自的接触表面彼此相对地移动一个量，该移动量优选尽可能地小但是足以使得电接触被改善。措辞“可以施加至少一个力或冲击的执行器”表示这样一种(固定到搬运单元上或者与之成整体的)装置，其用于当阳极位于池中并且该杆连结到阳极框架并且由于连接件被牢固地保持接触在阳极框架上时，直接地或非直接地、至少一次地对阳极杆施加一个力或冲击。这些接触表面的表面状况多半被改进，但可能的是，在通过常规装置可以观测到所述表面状况改进之前，电接触可以被改善。因此优选地，通过初步试验，对于给定电解池的阳极杆和阳极框架之间的连接的具体空间和机械构造，力或冲击的强度必须基于具体的情况被限定和校验——主要通过观测微弱的阳极降，通常低于一个在13和15mV之间的范围内的值。

对于每一行阳极，阳极框架表现为具有矩形截面的外形。阳极杆是大致棱柱形的，具有用来与阳极框架的平坦表面接触的一个平面。优选地，所述执行器施加至少一个力，或者发出至少一个冲击，所述力或冲击的方向被引导为在一个与杆和阳极框架之间的接触平面相平行的平面内。

优选地，所述执行器被至少一个致动器驱动，所述至少一个致动器可将所述执行器从一个所述执行器不与阳极杆接触的位置，移动到一个所述执行器直接或间接(即通过中间部件)地接触所述阳极杆的位置，和/或能够使之相反地移动。它被证明为可更有效地执行在阳极杆和阳极框架的接触表面之间的相对运动，该相对运动不单单引起简单平移而且其还有旋转分量。在此情况下，致动器被布置为使得被施加到杆上的力——优选地在一个与接触平面平行的平面内——不被竖直导向，而是被水平或者倾斜地导向，并且不指向所述接触表面。

所述维修保养模块优选地包括一个框架和一个转动架，该转动架被组装在框架上从而能够围绕一竖直轴线旋转并且装备有所述阳极搬运单元。阳极搬运单元有利地包括至少一个被组装在致动器上的阳极夹具，该致动器典型地是铰接臂或伸缩臂。有利地，所述执行器与所述阳极夹具联结成整体。在本发明的某些实施方案中，夹具致动器也用于驱动执行器。在另一些实施方案中，使用不同的致动器。

申请人注意到，所述力——或者冲击、或者许多冲击，尤其是当被导向在一个平行于接触平面的平面内时，能够产生一个或者多个与在杆和阳极框架之间的接触表面相平行的微移动，使得接触表面受到剪切促动。这一相对小量的能量尤其是当使用剪切作用时足以产生微移动，该微移动局部地将接触表面的微凹凸变平和压碎和/或撕扯作为不良导体的氧化物层。申请人惊奇地注意到了这一现象的发生，而杆却通过诸如法国专利FR 2 884 833所述等的连接件被牢固地保持在阳极框架上。因而获得了阳极杆和阳极框架之间的更好的表面构造和更好的电接触。

为了改善电接触，如果选择施加牵引或者推力，致动器有利地是液压千斤顶。

如果所施加的力是基本竖直的，那么有利地是具有这样一种维修保养模块，该维修保养模块也包括：与所述阳极搬运单元联结成整体的、对撑装置(moyen de contre-appui)，该对撑装置利用另一个致动器能够在对应的阳极附近与阳极框架接触，并且能够施加一个与所述执行器的力相对的反作用力，从而将阳极框架保持在适当位置。在根据本发明的第一实施方案中，使用了一个向上施加一个基本竖直的力的夹具致动器千斤顶，并且在夹具的本体上固定有另一个竖直位移千斤顶，该竖直位移千斤顶的杆末端与阳极框架的顶部部分接触，以帮助它承受与升起夹具相对应的、且由穿过紧密保持在一起的杆和阳极框架之间的接触的杆所传递的局部负载。

如果所施加的力是基本水平的或者倾斜的，那么有利地是具有这样一种维修保养模块，在该维修保养模块中，所述致动器——与所述阳极夹具致动器不同，包括至少一个液压千斤顶，该液压千斤顶成整体地装配于阳极搬运单元，优选成整体地装配于转动架，典型地固定到夹具本体，以使得千斤顶杆的末端可以接触相邻的阳极、被固定到阳极框架上的一凸起——例如被设计用来接收连接件杆的钩子、或者位于相关的阳极附近的正向上升器。

根据本发明的所述执行器可以发出一个或多个冲击，而不是施加一个力。它在第一种情况中将被称为冲击器，在第二种情况下将被称为冲击产生器。

在此变体的第一实施方案中，所述执行器包括至少一个冲击器，该冲击器沿着一个在与阳极杆和阳极框架之间的接触平面相平行的一个平面内的轨迹。该冲击器与一个致动器关联，该致动器优选地是一个千斤顶，典型地是一个气动千斤顶，将所述冲击器从一个其中冲击器与所述杆接触的低位置升高到一个高位置，以此方式储存的重力势能被用来产生冲击，或者极大地辅助冲击(对于推进式冲击器)。所述执行器可以或者是一个将从一定高度落下的质量，或者是一个固定到一铰接杠杆的末端的质量，其中该铰接杠杆在一个与阳极杆和阳极框架之间的接触平面相平行的平面内枢轴转动。该冲击器可以简单地在其自身重量的作用下下落，或者可以被第二致动器推动，该第二致动器典型地是气动千斤顶。第一和第二致动器可以合并成一个双作用致动器。对于相同的冲击能量，推进式冲击器可以有利地比非推进式冲击器更轻和更小。

在此变体的第二个、优选的实施方案中，维修保养模块包括一冲击产生器，该冲击产生器被阳极夹具承载并且被阳极夹具致动器驱动。

本发明的另一主题是一种搬运夹具，其被设计为夹具一个固定到一负载的杆，典型地是一个用于通过熔融电解来制造铝的预焙阳极(anode précuite)的杆，包括：

-至少一个可移动夹紧部件，典型地是卡爪，该可移动夹紧部件具有形成这样一种开口的打开位置——典型地当使用时向下翻转，所述杆可以插入该开口，以及可抓持该杆的闭合位置，

-致动系统，典型地是与连杆组件关联的千斤顶，该致动系统将可移动夹紧部件在打开和闭合位置之间移动，

其特征在于它也包括冲击产生装置，以在当所述夹具与所述杆接触时对所述杆产生冲击。

根据本发明的夹具因此包括冲击产生装置，该冲击产生装置产生可以直接或者借助于夹具的其它部件经由接触表面传递到阳极杆的冲击。这些冲击中的每一个均被导向，以使得它引起阳极杆和阳极框架之间的相对运动。优选地，冲击产生器产生这样的冲击，这些冲击被引向沿着一个与被包括在穿过阳极框架的电接触表面的竖直平面内的线相平行的方向。每一个冲击以接近或者稍高于“手工”锤击的能量产生，典型地在100和250焦耳之间的范围内。

在阳极用于通过熔融电解来生产铝的情况下，基本为方形截面的阳极杆呈现为竖直。当手工操作时，向与阳极框架接触的面相垂直的杆的一个面上、在大约水平方向上进行锤击。冲击产生装置可以放置在夹具上，以使得它也对杆的其中一个侧面产生冲击。但是，优选地，该装置在一个与杆的轴向基本平行的方向上产生冲击。在一个更具体地针对在杆的顶端附近夹具住该杆的夹具(如阳极夹具)的实施方案中，该装置在该杆的顶端的顶面上、朝向底部在竖直方向上对杆产生冲击。这一构造节省了尺寸和重量。

通常，阳极杆具有基本水平的顶面，并且设有至少一个连接装置，典型地是孔。通常，夹具设有贴靠部分，该贴靠部分被设计用来用作对杆在夹具的开口内的相对轴向运动进行限制的挡块。它也在至少一个典型地是“卡爪”的可移动夹紧部件上，设有至少一个连接装置，典型地是突出的指状物，该连接装置能够与该杆的对应的连接装置相配合。在一连续的阶段中，所述杆被夹具夹持住：

a)在打开位置，夹具被定位在阳极杆上方；

b)夹具竖直下降，直到贴靠部分接触所述杆的顶面；

c)夹具闭合；

d)夹具以闭合位置上升：夹紧部件的连接装置与杆接触并且使得杆升起。

可移动夹紧部件的贴靠部分和连接装置可以被设计为使得当夹具处于闭合位置时，它们防止杆在夹具中的任意轴向移动。但是，在一个优选实施方案中，带有其连接装置的可移动夹紧部件，被设计为使得当杆的顶面接触贴靠部分时，它不与杆接触。由冲击产生器所产生的每一个冲击因此可以通过杆被全部地传递到杆-阳极框架的接触，而没有所述冲击的任何能量被耗散在夹紧部件中。有利地，该贴靠部分设有一个孔，以允许撞击器的移动部件穿过，该撞击器或者是冲击产生器本身，或者是传递所述冲击的中间部件。

冲击产生器可以产生冲击以及将冲击直接传递到杆。在此情况下，冲击产生器可以被放置在所述夹具上，以使得当所述夹具典型地通过该贴靠部分以挡块碰到杆上时，冲击产生器直接在杆的顶面上方。

通常，夹具由两个卡爪构成，并且所述冲击产生器的位置——在杆的顶面上方——对应于一个邻近枢轴转动轴或多个枢轴转动轴的区域，该区域在当卡爪处于闭合位置时被限制在卡爪之间。

除了两个当它们围绕共同的轴(或两个相邻的平行轴)枢轴转动时向下打开的卡爪之外，夹具通常还包括包含两个连杆和一个致动器的致动系统，其中该致动器典型地是千斤顶，每一连杆通过其末端中的第一个末端连接至卡爪并且通过第二末端连接至一共同的致动轴(或者连接至两个相互连接的平行的致动轴)。

根据已经描述的第一实施方案，冲击产生器被放置在一个位于枢轴转动轴或多个枢轴转动轴以下的区域，该区域在当卡爪在闭合位置时被限制在夹具的卡爪之间。

根据第二个、优选的实施方案，该限定的位置用于锁定系统的安装，该锁定系统例如在法国专利FR 2 851 762中所述，当杆在底部位置时，该锁定系统能够将夹具阻在闭合位置。冲击产生器因此被放置在夹具的被限定在卡爪之间的开口区域之外，在夹具的枢轴转动轴(或者多个枢轴转动轴)以上，并且在卡爪致动系统连杆以上。在这样构造中，冲击产生器不能与杆直接接触，并且使得它作用在其中一个连杆上。所述连杆被设计为使得当杆的顶面接触所述贴靠部分时，它直接地或者通过中间部件与杆的顶面接触。

所述中间部件可以是锁定系统的一部分，该锁定系统例如在专利FR 2 851 762中所述，该锁定系统能够将夹具的卡爪阻在闭合位置。例如，螺栓推力机构(organe de poussée du verrou)——在专利FR 2 851 762中被标记为124，其底面与杆的顶面恒定接触——可以被选择并向上延伸以使得，当所述夹具以挡块到达杆时——典型地经由贴靠部分时，则杆的顶面开始与接收和传递冲击的连杆接触。

有利地，将促动夹具卡爪的千斤顶，不是如同在FR 2 851 762中那样对准竖直轴上以及作用在共同的轴上，而是偏移以留出用于冲击产生器的空间以及操纵不与冲击产生器接触的连杆。冲击产生器以相对于竖直稍微倾斜的方向运行，并且受到冲击的连杆的顶部部分有利地定向为垂直于该方向。

冲击产生器——其在下文中也称为“撞击产生器”或“撞击器”——可以是能够在圆柱形腔内移动的旋转部件的形式，我们将其称为“能动部件”。能动部件具有这样的尺寸，该尺寸使得它的质量与所要耗散的冲击能量相适合(典型地，对于通过熔融电解来生产铝的阳极夹具，此能量必须在100至250J之间的范围内)。冲击产生器可以设有一个弹簧，以提供将能动部件(机械式撞击器)加速所需的力。可以使得能动部件通过足以与弹簧的力相对抗的压力而回复，该压力例如通过压缩空气来施加。优选地，由于对所需空间的需求较低，该冲击产生器是一种气动双重作用千斤顶。

在一个优选实施方案中，能动部件是一个活塞，该活塞包括一大直径的扁平圆柱体——被称为紧塞件，以及被附接到该紧塞件的一个平面的中心的、一个可移动圆柱形轴向凸起，被称为“冲击器”，其直径小于该紧塞件的直径但是足够高使得冲击器的末端具有一定抵抗其所传递的冲击的强度。紧塞件的直径基本接近圆柱形腔的直径。紧塞件的外围设有气密密封件，并且将圆柱形腔分成两个独立的室。位于紧塞件一侧的室连接到一储气罐。该储气罐的容积大于该室的容积，通常大十倍以上，以使得在所述室内和罐内的空气处于基本恒定的压力P1。位于冲击器一侧的室连接到一处于压力P2下的压缩空气源，其中P2大于P1。典型地，该压缩空气源是工厂的压缩空气网络，所述罐是一个包含压力小于该网络压力的气体的容器。位于冲击器一侧的室设有一快速排气阀，具有大截面面积，以使得在杆室内存在的空气可以突然从P2压力改变为大气压力。

对P1压力——其高于大气压力——进行调整，以使得该压力与紧塞件的表面面积的乘积小于，P2压力与由紧塞件的表面面积与冲击器的横截面之间的差异所产生的一环形表面的积。以此方式，当在冲击器一侧上的室连接到P2压力源时，能动部件被推回，在位于紧塞件一侧上的室内的空气被排入所述罐中。

通过打开快速排气阀，在位于冲击器一侧上的室内的空气被释放，突然从P2压力改变为大气压力，并且位于紧塞件一侧的室内的空气——处于压力P1——对紧塞件的表面施加一加速力，以使得能动部件获得可以用来产生冲击的动能。处于压力P1的储气罐和快速排气阀可以偏离该冲击产生装置，由于这样，该冲击产生装置可以设置在有限的区域内，这使得能够设计一种紧凑的夹具。

冲击产生器的能动部件的行程被限定为使得当冲击器的末端接触目标(杆的顶面，连杆的部分)时，所述能动部件已经获得所需量的动能。

本发明的另一个主题是一种用于提升和搬运的单元，包括一桥式吊车以及行车车架，该桥式吊车例如可以在电解池上方沿着电解池移动，该行车车架设有多个搬运和作业装置，例如铲子和滑车，其特征在于它也包括至少一个负载搬运装置，该负载搬运装置设有如上所述的搬运夹具并且例如被设计用于搬运用于通过熔融电解来生产铝的阳极。

本发明的另一主题是本发明的维修保养模块在一个通过熔融电解来生产铝的工厂内的使用，特别被设计用于搬运阳极。

附图说明

图1是一个用于生产铝的典型电解车间的前视剖面图。

图2是示出了一个代表现有技术的阳极夹具的立体图，在此设有与法国专利FR 2 851 762相同的卡爪锁定系统。

图3是根据本发明的第一维护保养模块的底部部分的示意性侧视图，通过向上施加一竖直力而在阳极框架附近作用。

图4是根据本发明的第二维护保养模块的底部部分的示意性前视图，通过在中间杆上朝向左侧施加一斜向力然后朝向右侧施加斜向力(或与之相反)而在阳极框架附近作用。

图5是根据本发明的第三维护保养模块的底部部分的示意性前视图，通过发送一侧冲击到杆上而在阳极框架附近作用。

图6是一个冲击产生装置的前视图。

图7是根据本发明的第四维护保养模块的夹具的前视图，设有用来直接施加到阳极杆顶面的冲击的产生装置。

图8和9是根据本发明的第五维护保养模块的夹具的前视图，设有冲击产生装置和卡爪锁定系统。

具体实施方式

用于生产铝的电解厂包括包含一个或多个电解车间(1)的液态铝生产区域。如图1所示，每一电解车间(1)具有电解池(2)以及至少一个提升和搬运单元或者“维护保养多功能机组(machine deservice)”(6、7、8、9、10)。电解池(2)通常被成行或者成排布置(通常并肩地或者头对头地布置)，每一排或行通常包括一百多、或者几百个池。所述池(2)包括连续的阳极(3)，所述阳极设有用于将阳极固定到以及将它们电连接到金属阳极框架(30)的金属杆(4)。阳极杆(4)通常具有大致为矩形或方形的截面。

提升和搬运单元(6、7、8、9、10)用于执行在池上的操作，例如改变阳极或者填充电解池的碎熔液和AlF₃装料斗。它也可以用来搬运各种负载，例如槽部件、熔融金属的桶或者阳极。所述单元(6、7、8、9、10)通常包括桥式吊车(6)、能够在桥式吊车(6)上移动的行车车架(7)、以及搬运和作业装置(常常被称为“工具”)(8、9、10)，例如操作者的座舱(8)、铲子或者壳铲(未示出)、打壳机(未示出)或者设有夹子或者搬运夹具(10)的搬运装置(9)。后一个装置被特别设计用于搬运阳极(3)，虽然它也可以用来搬运其它负载。

桥式吊车(6)保持在吊车轨(11、12)上并且在该吊车轨上往来运行，该吊车轨被布置平行于彼此并且平行于电解车间的主——通常是纵向——轴线(以及所述池的行)。因此桥式吊车(6)可以沿着电解车间(1)移动。

在图2所示的现有技术的搬运夹具被设计用来夹具一杆(4)，该杆被固定到负载(3)——通常是被称为“阳极组件”的含碳块——并且设有一孔(5)。除了在围绕共同的轴(105)旋转的同时向下开口的两个卡爪(100a、100b)之外，所述夹具还包括致动系统，该致动系统包括两个连杆(114a、114b)和一千斤顶(112)，每一连杆通过其末端中的第一个末端连接至卡爪并且通过第二末端连接至一共用致动轴(113)。夹具另外包括夹具本体(109)和固定系统(108)。该后者用于特别是将夹具固定到搬运装置(9)。它也包括一贴靠部分(123)，该贴靠部分用作限制夹具开口内的杆的相对轴向位移的挡块。卡爪(100a、100b)设有棘爪(101a、101b)，当夹具位于闭合位置时该棘爪配合到杆(4)的孔(5)中。

实例1(图3)

图3给出了维修保养模块的底部部分的侧视图，该维修保养模块位于阳极框架(30)的附近，夹具(10)被组装在一竖直臂(15)上。类似于图4和5，该图解在当阳极被替换时的方面仅是示意性的，新的阳极的杆的顶端比图中所画出的更加远离阳极框架。夹具(10)夹具杆(4)，该杆借助于连接件(40)被牢固地贴靠在阳极框架上。执行器(70)是夹具自身，其被臂(15)竖直向上促动并且通过棘爪(101a、101b)驱动杆(4)。为了防止阳极框架(30)在如此施加至杆(4)的力的作用下局部移动，将一液压千斤顶(60)装配到夹具本体(109)，以使得液压千斤顶的杆(61)可以竖直向下移动。千斤顶杆(61)的末端具有一尾端件(62)，该尾端件与阳极框架的顶部部分(31)接触，以帮助它承受由臂所产生的、并由穿过阳极杆和阳极框架之间的接触的杆所传递的局部力。

实例2(图4)

图4是根据本发明的第二维修保养模块的底部部分的前视图，一个阳极夹具(10)通过朝向左侧施加一倾斜力然后朝向右侧施加一倾斜力而作用在阳极框架(30)附近(或者与此相反，取决于致动器被促动的顺序)。执行器(80)在此处同样是夹具自身，或者更具体地是其卡爪(100a)或(100b)中的一个，该卡爪被与夹具本体(109)成整体组装在一起的液压千斤顶(230a、230b)促动。液压千斤顶的杆(231a、231b)的末端在这里被示意性示出。它设有尾端件，该尾端件被设计用于置靠在与阳极框架(30)成整体的钩子(35a、35b)上，并且用来接收相邻阳极(杆4a、4b)的连接件(40a、40b)的杆(41a、41b)。

通过这种配置，阳极杆和阳极框架的接触表面之间的相对移动基本上引起一围绕位于接触表面中心的点的旋转。单个千斤顶可以是足够的，但是在此实例中示出的对称配置使得能够使移动的程度最小，并且能够容易地回复到初始位置。

实例3(图5)

图5是根据本发明的第三维修保养模块的底部部分的示意性前视图，该第三维修保养模块通过发送一侧冲击到杆上而在阳极框架附近作用。执行器是一个冲击器(245)，该冲击器沿着位于与阳极杆和阳极框架(未示出)之间的接触平面相平行的平面内的一个轨迹，依靠其自身重量下落。致动器是气动千斤顶(240)，该气动千斤顶随着其升起千斤顶杆(242)，从冲击器接触所述杆的低位置到高位置，提起其上安装有所述冲击器(245)的杠杆，从而所储存的重力势能被用来产生冲击。臂(244)围绕与夹具本体(109)成整体的固定点(241)而被铰接。通过突然降低在气动千斤顶(240)内的压力，冲击器(245)在重力的作用下，引起杠杆(244)旋转并且达到撞击杆(4)的一侧。

在一个变体中，气动千斤顶(240)被设计为空气可以被千斤顶杆注入，这加速了冲击器(245)启动时的质量：这产生了能量助推，提供了更大的冲击。也可以构想更轻和更小的冲击器，能够发出与未受推进的冲击器(245)一样大的冲击。在此实施方案中，千斤顶(240)具有双重作用：作为第一致动器以升起冲击器以及作为第二致动器来将它朝向杆推进。

实例4和5(图6至9)

在以下实例中的维修保养模块设有装备有冲击产生装置(20、20’)的阳极夹具(10、10’)，该冲击产生装置基于双重作用的气动千斤顶的原理产生，如图6所示。

能动部件(21)是一个旋转部件，能够在隔室(22)的圆柱形腔(27)内移动。这是一个活塞，包括一大直径的扁平圆柱体(210)——被称为紧塞件，以及被附接到该紧塞件的一个平面的中心的、一个可移动圆柱形轴向凸起，我们将称其为“冲击器”，其直径小于该紧塞件的直径但是足够高使得冲击器的末端具有一定抵抗其所传递的冲击的抗耐性。紧塞件的直径基本接近隔室的圆柱形腔的直径。紧塞件在其外围装备有气密密封件，并且将管道分成两个独立的室。位于紧塞件一侧的室(23)经由开口(25)连接到储气罐(未示出)。该储气罐的容积与该室的容积相比是巨大的，通常大十倍以上，以使得在所述室内和罐内的空气处于基本恒定的压力P1。位于冲击器(211)一侧的室(24)通过导管26连接到工厂的压缩空气网络。具有大截面面积的导管可以设有一快速排气阀(在装置的外部，未示出)，该快速排气阀能够切断与压缩空气源的连接，并且将室24的内侧连接到外侧，以使得在冲击器(211)一侧的室内的空气能够突然从压缩空气网络的压力改变为大气压力。

对P1压力——其高于大气压力，但低于所述网络的压力——进行调整，以使得该压力与紧塞件(210)的表面的乘积小于P2压力与由紧塞件(210)的表面与冲击器(211)的横截面之间的差异所产生的一环形表面的乘积。以此方式，当在冲击器一侧上的室(24)连接到网络压力源时，能动部件(21)被推回，在位于紧塞件一侧上的室(23)内的空气被排入所述罐中。

通过打开快速排气阀，在位于冲击器一侧上的室(24)内的空气被释放，突然从网络压力改变为大气压力，并且位于紧塞件一侧的室(23)内的空气——处于压力P1——对紧塞件(210)的表面施加一加速力，以使得能动部件(21)获得可以用来产生冲击的动能。处于压力P1的储气罐和快速排气阀偏离该冲击产生装置，由于这样，该冲击产生装置可以设置在有限的区域内，这使得能够设计一种紧凑的夹具。

实例4(图7)

在此实例中的夹具(10)被设计为夹具设有孔(5)的阳极杆(4)。除了在围绕共同的轴(105)转动的同时向下打开的两个卡爪(100a、100b)之外，夹具还包括包含两个连杆(114a、114b)和一个千斤顶(112)的致动系统(110)，每一连杆通过其末端中的第一个末端连接至卡爪并且通过第二末端连接至一共同的致动轴(113)，该共同的致动轴连接到千斤顶(112)的致动杆(111)。卡爪具有形成这样一种开口的打开位置，阳极杆(4)可插入该开口一直到其顶面(41)碰到贴靠部分(123)；以及具有这样一种闭合位置，卡爪(100a、100b)的棘爪(101a、101b)在该闭合位置抓持住所述杆。致动系统(110)用来在打开和闭合位置之间移动卡爪(100a、100b)。

在一连续的阶段中，所述杆(4)被夹具(10)夹具住：

a)在打开位置，夹具被定位在阳极杆上方；

b)夹具竖直下降，直到贴靠部分(123)接触所述杆(4)的顶面(41)；

c)夹具闭合：棘爪(101a和101b)插入到杆的孔(5)内。它们的长度使得在当贴靠部分(123)接触所述杆的顶面(41)时，它们不接触所述孔。

d)夹具以闭合位置上升：棘爪(101a和101b)与孔(5)的壁接触并且使得杆与夹具一起升起。

夹具(10)也包括一个当贴靠面(123)接触杆的顶面(41)时产生冲击的装置(20)。该装置(20)在一个基本平行于杆(4)的轴线方向(49)的方向上，向下对杆的顶端(40)的顶面(41)产生冲击。贴靠部分(123)设有允许撞击器(20)的移动部件(211)移动从而到达阳极杆的顶面(41)的孔(1230)。撞击器(20)被放置在一个位于卡爪(100a、100b)的转动轴(105)下方的区域内。冲击产生器的尺寸必须适于该区域的尺寸，该区域被限制在夹具的卡爪之间。

实例5(图8和9)

在实例2中的夹具(10)也被设计为夹具设有孔(5)的阳极杆(4)。除了在围绕共同的轴(105’)转动的同时向下打开的两个卡爪(100’a、100’b)之外，夹具还包括包含两个连杆(114’a、114’b)和一个千斤顶(112’)的致动系统(110’)，每一连杆通过其末端中的第一个末端连接至卡爪并且通过第二末端连接至一共同的致动轴(113’)，该共同的致动轴连接到千斤顶(112’)的致动杆(111’)。

如在前一个实例中，卡爪具有形成这样一种开口的打开位置，阳极杆(4)可插入该开口一直到其顶面(41)碰到贴靠部分(123’)；以及具有这样的闭合位置，卡爪(100’a、100’b)的棘爪(101’a、101’b)在该闭合位置抓持住所述杆。致动系统(110’)用来在打开和闭合位置之间移动卡爪(100’a、100’b)。当夹具闭合时，棘爪(101’a、101’b)插入所述杆的孔(5)内。它们的长度使得在当贴靠部分(123’)接触杆的顶面时它们并不接触所述孔。

夹具(10’)也包括一个当贴靠部分(123’)接触杆(4)的顶面(41)时产生冲击的装置(20’)。该装置(20’)在一个竖直方向上，向下对杆(4)的顶端(40)的顶面(41)产生冲击。它在此处置于在卡爪之间所限制的夹具开口区域之外，在卡爪的转动轴(105’)的上方并且在卡爪致动系统(110’)的连杆(114’a、114’b)上方。在这种构造中，冲击产生器不能够直接接触杆，并且它借助于冲击器(211’)作用在连杆(114’b)上，该连杆被设计为当夹具处于闭合位置时，通过中间部件(124)接触所述杆的顶面(41)。

所述中间部件在此为如在专利FR 2 851 762中所述的螺栓推力机构(124)，该螺栓推力机构能够将夹具的卡爪阻在闭合位置。当夹具到达阳极杆附近以抓住它时，是该推力机构的底面(1242)与杆的顶面(41)接触。该推力机构在此向上延伸，以使得它的顶面(1241)在夹具处于闭合位置时与一凸起(1142)接触，该凸起被加工在经受和传递冲击的连杆(114’b)的底部部分。

千斤顶(112’)没有与竖直轴成直线而是偏离的，以使得冲击产生器(20’)可以在大约相同的高度上放置在其旁边。它对没有受到冲击器冲击的连杆(114’a)进行操作。冲击产生器以相对于竖直方向的稍微倾斜的方向运行，并且受到冲击的连杆(114’b)的顶部部分(1141)有利地被定向为垂直于此方向。

Claims (29)

1.一种用于一组电解池(2)的维修保养模块(13)，该电解池被设计用来通过熔融电解来生产铝，每一个池包括一组阳极(3)，这些阳极设有用来将阳极固定和电连接到金属阳极框架(30)的金属杆(4)，所述维修保护模块包括一个可被固定到可移动部件——通常是一个在移动式吊车(6)上移动的行车车架(7)——的框架，以及至少一个连接到所述框架上的阳极搬运单元，其特征在于它也包括：与所述阳极搬运单元联结的、对阳极杆(4)可以施加至少一个力或冲击的执行器(70、80、245、20、20’)，同时该强度使得，虽然杆被牢固地保持接触在阳极框架上，但所述杆和阳极框架的各自的接触表面彼此相对地移动一个足以使得电接触被改善的量。

2.根据权利要求1所述的维修保养模块(13)，其中所述阳极杆(4)具有一个设计用来与阳极框架(30)的一个平面接触的平面，并且其中所述执行器(70、80、245、20、20’)施加一个力，或者发出一个冲击，所述力或冲击的方向被引导在一个与杆(4)和阳极框架(30)之间的接触平面相平行的平面内。

3.根据权利要求1或2所述的维修保养模块(13)，其中所述执行器(70、80、245、20、20’)被至少一个致动器驱动，所述至少一个致动器能够将所述执行器从一个所述执行器不与阳极杆接触的位置，移动到一个所述执行器接触所述阳极杆的位置，和/或能够使之进行相反的移动。

4.根据权利要求1至3之一所述的维修保养模块(13)，其中所述阳极搬运单元包括至少一个阳极夹具(10)，该所述执行器(70、80、245、20、20’)与该阳极夹具联结。

5.根据权利要求1至4之一所述的维修保养模块(13)，其中该执行器(70)施加一个基本竖直的力，并且其特征在于它也包括：与所述阳极搬运单元联结的对撑装置，该对撑装置利用另一个致动器(60)能够在对应的阳极附近与阳极框架(30)接触，并且能够施加一个与所述执行器的力相对的反作用力。

6.根据权利要求1至4之一所述的维修保养模块(13)，其中该执行器(80)施加基本水平的或者倾斜的力，并且其特征在于所述致动器执行器(80)包括至少一个成与所述阳极搬运单元装配成整体的液压千斤顶(230a、230b)，以使得千斤顶杆的末端可以接触相邻的阳极(4a、4b)、被固定到阳极框架(30)上的一凸起(35a、35b)、或者位于相关的阳极附近的正向上升器。

7.根据权利要求1至4之一所述的维修保养模块(13)，其中所述执行器包括至少一个冲击器(245)，该冲击器沿着一个在与杆-阳极框架的接触平面相平行的一个平面内的轨迹，并且其中该致动器是一个千斤顶(240)，该千斤顶将所述冲击器从一个其中冲击器与所述杆接触的低位置升高到一个高位置，以此方式储存的重力势能被用来产生冲击。

8.根据权利要求7所述的维修保养模块，其中所述执行器(245)被组装在一铰接杠杆(244)上，该铰接杠杆在所述与杆-阳极框架的接触平面相平行的平面内转动。

9.根据权利要求7或8所述的维修保养模块，其中所述执行器(245)在其自身重量的作用下下落。

10.根据权利要求7至9之一所述的维修保养模块，其中所述执行器(245)由于第二致动器的冲击在阳极杆方向上被推进。

11.根据权利要求4所述的维修保养模块，其中所述执行器(70、20、20’)由该阳极夹具(10、10’)承载并且其中该致动器是用于搬运阳极的阳极夹具的致动器。

12.根据权利要求11所述的维修保养模块，其中所述执行器(20、20’)是与所述阳极夹具联结的冲击产生器。

13.一种搬运夹具(10、10’)，其被设计为夹具一个预焙阳极的杆(4)，该预焙阳极是用于通过熔融电解来制造铝的预焙阳极，该夹具包括：

-至少一个可移动夹紧部件(100a、100b、100’a、100’b)，典型地是卡爪，该可移动夹紧部件具有形成这样一种开口的打开位置，典型地当使用时向下翻转，所述杆(4)可以插入该开口，并且该可移动夹紧部件具有可抓持该杆的闭合位置，

-致动系统(110、110’)，典型地是与连杆组件关联的千斤顶，该致动系统用于将可移动夹紧部件(100a、100b、100’a、100’b)在打开和闭合位置之间移动，

其特征在于它也包括一个冲击产生装置(20、20’)，以在当所述夹具与所述杆接触时对所述杆产生冲击。

14.根据权利要求13所述的搬运夹具(10、10’)，其特征在于，所述冲击产生装置在这样的一个方向上产生冲击，该方向与被包括在穿过阳极框架与所述阳极杆接触的表面的竖直平面内的线相平行。

15.根据权利要求14所述的搬运夹具(10、10’)，其特征在于，所述装置(20、20’)在一个与所述杆的轴向(49)基本平行的方向上对杆(4)产生冲击。

16.根据权利要求15所述的搬运夹具(10、10’)，其特征在于，所述夹具机构能够在杆的顶端(40)附近夹具住该杆，并且该装置在所述杆的顶端(40)的顶面(41)上、在轴向方向上产生冲击。

17.根据权利要求13至16之一所述的搬运夹具(10、10’)，其特征在于，它设有贴靠部分(123、123’)——所述贴靠部分被设计用来用作对杆(4)在夹具的开口内的相对轴向运动进行限制的挡块，以及在至少一个可移动夹紧部件(100a、100b、100’a、100’b)上设有至少一个连接装置，典型地是突出的指状物(101a、101b、101’a、101’b)，该连接装置能够与该杆的连接装置(5)配合，所述可移动夹紧装置——设有所述连接装置——被设计为使得当该杆的顶面(41)接触该贴靠部分(123、123’)时，它不与杆(4)接触。

18.根据权利要求13至17之一所述的搬运夹具(10、10’)，其中所述贴靠部分(123、123’)设有一个孔(1230)，以允许撞击器的移动部件(211、211’)穿过，该撞击器或者是冲击产生器本身(20)，或者是传递所述冲击的中间部件(124)。

19.根据权利要求13至18之一所述的搬运夹具(10、10’)，其中所述撞击产生装置(20、20’)以在100至250J之间的范围内的撞击能量产生冲击。

20.根据权利要求13至19之一所述的搬运夹具(10)，其中所述冲击产生器(20)被放置在所述夹具上，以使得当所述夹具典型地经由贴靠部分(123)以挡块到达杆(4)上时，它直接在该杆(4)的顶面(41)上方。

21.根据权利要求13至19之一所述的搬运夹具(10’)，其特征在于，它包括一个包含两个连杆(114’a、114’b)和一个致动器(112’)的致动系统(110’)，其中该致动器典型地是千斤顶，每一连杆(114’a、114’b)通过其末端中的第一个末端连接至卡爪(100’a、100’b)并且通过第二末端连接至一共同的致动轴(113’)，并且该冲击产生器(20’)被放置在卡爪的转动轴(105’)上方且在卡爪致动系统的连杆(114’a、114’b)上方，以使得它作用在其中一个连杆上，所述连杆被设计为使得当所述夹具典型地经由该贴靠部分(123’)以挡块碰到杆(4)上时，所述连杆直接地或者经由中间部件(124)接触杆(4)的顶面(41)。

22.根据权利要求21所述的搬运夹具(10’)，其特征在于它也包括一个锁定系统(120)，并且所述中间部件(124)是该锁定系统的一部分。

23.根据权利要求13至22之一所述的搬运夹具(10’)，其特征在于，所述冲击产生器(20、20’)包括一能够在圆柱形腔(26)内移动的能动部件(21)，所述能动部件包括一紧塞件(210)——该紧塞件的直径基本接近所述圆柱形腔的直径，以及被附接到该紧塞件的一个平面的中心的、一个较小直径的圆柱形轴向凸起(211)，所述紧塞件将所述圆柱形腔分成两个独立的室(23和24)，在位于紧塞件一侧的室(23)连接到一储气罐，以使得在该室内和罐内的空气处于基本恒定的压力P1，位于轴向凸起(211)一侧的室(24)连接到一处于压力P2下的压缩空气源，其中P2大于P1。

24.根据权利要求23所述的搬运夹具(10’)，其中所述位于所述轴向凸起(211)一侧的室(24)也经由一宽截面的开口(26)连接到一快速排气阀。

25.根据权利要求24所述的搬运夹具(10’)，其中所述储气罐和所述快速排气阀偏离于该冲击产生装置(20、20’)。

26.一种提升和搬运单元(6、7、8、9、10)，包括根据权利要求1至12之一所述的维修保养模块(13)。

27.一种提升和搬运单元(6、7、8、9、10)，包括至少一个负载(3)的搬运装置(9)，该负载搬运装置设有根据权利要求13至25之一所述的搬运夹具(10)。

28.根据权利要求13至25之一所述的搬运夹具(10)在一个用于通过熔融电解来生产铝的工厂内的应用，尤其是用于搬运由含碳材料或者其它材料制成的阳极。

29.根据权利要求1至12之一所述的维修保护模块(13)在一个用于通过熔融电解来生产铝的工厂内的应用，尤其是用于搬运由含碳材料或者其它材料制成的阳极。

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