CN105940148A - 可以位于电解槽的周边的用于刺穿冰晶石浴的硬外皮的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及刺穿设备(6)，包括一个千斤顶(61)和一个刺穿部件(62)，所述千斤顶由一个主体(611)和一个杆(612)组成，所述主体(611)和杆(612)沿着一个纵向轴线(A‑A’)延伸，所述刺穿部件(62)连接到所述杆(612)，所述刺穿设备被用来通过所述刺穿部件(62)沿着一个平移轴线(T)的往复移动来在电解槽的凝固的氧化铝和浴的硬外皮中形成一个孔，其特征在于，所述纵向轴线(A‑A’)平行于所述平移轴线(T)且与所述平移轴线(T)分开。

Description

可以位于电解槽的周边的用于刺穿冰晶石浴的硬外皮的设备

技术领域

本发明涉及在包含冰晶石浴的电解槽中通过电解来生产铝的一般技术领域。

更具体而言，本发明涉及用于刺穿在所述槽的冰晶石基浴(在下文中被称为“冰晶石浴”)上延伸的固化硬外皮的设备。

该刺穿设备可以被安装在具有预烘烤阳极的电解槽上或被安装在具有被称为的连续阳极的电解槽上。

背景技术

铝主要是通过电解溶解于冰晶石浴中的氧化铝来生产的。当前，在电解槽中进行铝的工业规模生产，该电解槽由一个钢制槽壳和阴极组成，该槽壳的上部打开且其内部覆盖有耐火材料，该阴极的顶部安装有一个(或多个)阳极，所述阳极浸入930℃至980℃的冰晶石浴中。

阳极和阴极之间施加的电流被用来启动电解反应。在电解反应期间，阳极被逐渐消耗。一旦阳极被耗尽，就用新的阳极替换该耗尽的阳极。

在通过电解生产铝中，凝固的氧化铝和电解质的固化硬外皮形成在冰晶石浴的表面上。此硬外皮的形成具有使冰晶石浴热绝缘并且约束一些通过电解反应生成的污染气体的优点。

然而，通过电解生产铝导致冰晶石浴的组成的永久改变。首先，通过电解反应消耗了氧化铝；其次，通过二次机制(诸如通过槽的壁吸收冰晶石组分或通过阳极效应使氟化组分分解)逐渐更改了冰晶石浴的量和组成。

因此，必须定期添加化合物(诸如氧化铝、冰晶石(Na3AlF6)或氟化铝(AlF3))，以稳定和控制电解槽的操作参数。

这是为何电解槽通常配备有刺穿设备以通过刺穿硬外皮来形成孔和配备有进料器以通过所述孔添加粉末形式的化合物的原因。

每个刺穿设备通常包括一个千斤顶和一个刺穿部件(被称为“揣子(plongeur)”或“凿子(pointerolle)”)，刺穿部件被附接到千斤顶的一个杆的一端。通过激活千斤顶来使刺穿部件降低以打破在固化浴之上延伸的硬外皮，刺穿部件通常竖向定位。

文件FR 2,262,700公开了一种电解槽，该电解槽具有矩形平行六面体形状的槽壳、由该槽壳支撑的上部结构、沿着该上部结构成对悬挂的阳极组件、在该槽壳的底部中的阴极块，以及阳极组件浸入的冰晶石浴。该电解槽还包括多个刺穿设备，所述刺穿设备被定位在槽壳上方并且在槽壳的整个长度上、在成对的阳极组件之间的槽壳的中央平面中延伸。

然而，存在与槽壳共线安排的刺穿设备使一些维护操作困难，诸如刺穿设备本身的维护以及用新的阳极组件替换磨损的阳极组件。这是因为在成对的阳极组件之间延伸的刺穿设备妨碍了耗尽的阳极组件的竖向抽出。

此外，在槽壳的周边具有刺穿设备的事实将导致障碍物的存在，一旦将阳极组件从槽壳提抽出，所述障碍物将不允许阳极组件的侧向移动。

这样的障碍物，由于它们的大高度，还将使内部安装电解槽的建筑物的结构显著改变。特别地，建筑物高度必须等于槽壳的高度、阳极组件的高度和刺穿设备的高度的总和，以允许阳极组件在刺穿设备上方经过。

因此，本发明的目的是提供如下一种刺穿设备，该刺穿设备的配置使得可以改进电解槽的人体工程学(ergonomie)，且特别是使电解槽的高度最小化。

发明内容

为此，本发明提供了一种刺穿设备，包括一个千斤顶和一个刺穿部件，该千斤顶由一个主体和一个杆组成，该主体和该杆沿着一个纵向轴线延伸，该刺穿部件连接到该杆，该刺穿设备被用来通过该刺穿部件沿着一个平移轴线T的往复移动来在电解槽的固化的氧化铝和浴的硬外皮中形成一个孔，该纵向轴线平行于该平移轴线T且与该平移轴线T分开。

在本发明的上下文中，“平行且分开的轴线”被理解为意指两个平行且非重合的轴线，即，间隔开非零距离“d”。

电解槽可以包括一个覆盖有衬里的槽壳，该槽壳被设计成接收一个冰晶石浴并且包括一个基底、横向侧壁和纵向侧壁；和一个约束室，该约束室包括相对于该槽壳的侧壁向外偏移的侧壁，以使得该约束室的所述侧壁在该槽壳的侧壁的周围和上方延伸。以此方式，该约束室的侧壁延伸所在的平面包围该槽壳的侧壁。

纵向轴线平行于且分开于平移轴线T的事实允许刺穿部件相对于千斤顶偏移，以便给出如下一种刺穿设备，该刺穿设备被设计成被定位在电解槽的周边处并且使其高度(特别是该刺穿设备在硬外皮上方的高度)最小化。

这样的在电解槽的周边的刺穿允许在该槽的周边供应多种化合物(氧化铝、AlF3等)，且因此使得可以在槽壳的壁附近维持冰晶石浴中的冷点，从而提高槽壳和槽对冰晶石浴的高温的抵抗力。

有利地，刺穿部件的自由端与千斤顶相对。更具体而言，与千斤顶的纵向轴线垂直的至少一个平面穿过刺穿部件的自由端和千斤顶。这限制了刺穿设备的高度，且因此限制了电解槽的高度。特别地，这使得可以限制约束室的高度，约束室与槽壳一起限定了一个在硬外皮上方的用于约束气体的体积。

有利地，露出杆的千斤顶的主体的一端位于低于刺穿部件的高度。刺穿设备在硬外皮上方的高度低于现有技术的刺穿设备在硬外皮上方的高度，在现有技术中，在硬外皮上方的高度至少是刺穿部件的高度和千斤顶的主体的高度的总和。

为了使纵向轴线和平移轴线平行且不重合，该刺穿设备可以包括一个U形结构，该U形结构由通过一个横向芯连接的两个翼形件组成，第一翼形件被连接到杆，且第二翼形件与刺穿部件成一体。特别地，这使得可以将刺穿设备定位在电解槽的周边上，且更具体而言，定位在其一个侧壁上。

在一个替代实施方案中，第一翼形件与千斤顶的杆成一体地安装。在另一个替代实施方案中，第一翼形件经由一个横梁连接到该杆，该横梁一方面与该杆的一端成一体地安装，且另一方面与第一翼形件的与横向芯相对的一端成一体地安装。

该刺穿设备还可以包括用于沿着平移轴线T平移导引刺穿部件的装置。该导引装置被用来限定刺穿部件的移动路径和限制在通过刺穿部件穿透硬外皮期间千斤顶的杆所承受的径向力，因为这些径向力可以损坏千斤顶。

该导引装置可以被偶合到第一翼形件并且限定了一个用于第一翼形件的滑动引导路径。该导引装置包括例如一个板，该板包括一个包围第一翼形件的通道，该通道从该板的至少一面突出。特别地，该通道从该板的与横向芯相对的面突出，以使横向芯在该板上方的高度最小化。优选地，该通道垂直于该板的平面延伸。

因此，在刺穿部件的往复移动期间，第一翼形件在该通道内滑动。该通道通过从该板的与横向芯相对的面突出来延伸的事实使得可以限制刺穿设备的在电解槽内部延伸的零件的数目。

如上文所指示的，约束室的侧壁在槽壳的侧壁周围和上方延伸。

槽壳的顶部边缘和/或约束室的底部边缘可以形成一个凸耳(replat)，以机械地连接槽壳的侧壁和约束室的侧壁，以使得约束室和槽壳一起限定一个在冰晶石浴上方的封闭体积。

每个导引装置的板可以是约束室和/或凸耳的部分或使得可以关闭在所述凸耳中的开口。特别地，此板是可移除的，以便于刺穿设备的拆卸。

刺穿设备的由千斤顶和第一翼形件的一部分组成的第一部分延伸到约束室外部，且刺穿设备的由第一翼形件的一部分、横向芯和第二翼形件组成的第二部分延伸到约束室内部。

因此，千斤顶位于约束室外部，而刺穿部件位于约束室内部。这通过限制千斤顶暴露于气体和热辐射来降低千斤顶损坏的风险。

替换地或结合地，导引装置可以耦合到第一翼形件并且限定一个用于第二翼形件的滑动引导路径。在此情况下，导引装置可以包括一个板，该板包括一个通道，该通道包围第二翼形件且当刺穿设备被固定到电解槽时该通道与固化的氧化铝和浴的硬外皮共线定位。优选地，该通道在一端处垂直于该板的平面延伸。包围第二翼形件的通道可以在该板的与横向芯相对的一侧上从该板突出，或在该板的与刺穿部件相对的一侧上从该板突出，或在两侧上从该板突出。

千斤顶可以在千斤顶的主体的与杆相对的自由端处固定到电解槽。

该自由端可以被固定到槽的上边缘。在此情况下，该主体的自由端距槽的基底比杆的与该主体相对的端更远。在这样的配置中，千斤顶的主体定位的高度高于槽中所包含的浴的高度，从而限制千斤顶的主体暴露于高温。

替代地，该自由端可以被固定到电解槽，以便比杆的与主体相对的端更接近于槽的基底。在这样的配置中，千斤顶的主体定位的高度小于或等于槽中所包含的浴的高度，这使得可以限制刺穿设备要求的槽之间的侧向空间。

本发明还涉及一种用于生产铝的电解槽，包括一个槽壳，该槽壳被覆盖有一个衬里并且包括一个基底、横向侧壁和纵向侧壁，该槽壳被设计成接收一个冰晶石浴，该槽还包括如上文所描述的至少一个刺穿设备，每个刺穿设备沿着该槽壳的至少一个纵向侧壁延伸。

将刺穿设备定位在电解槽的周边上——且更具体而言沿着其侧壁——的事实意味着在电解槽的阳极组件的垂直行程中没有障碍。这允许从电解槽的顶部替换阳极组件，而不需要阳极组件经历复杂运动动力学。

每个刺穿设备可以被固定到槽壳的一个侧壁。替代地，每个刺穿设备可以被附接到约束室的一个侧壁，该约束室包括横向侧壁和纵向侧壁，该约束室被设计成与槽壳一起限定一个在冰晶石浴上方的用于约束气体的体积。特别地，每个刺穿设备可以被固定到约束室的与槽壳的基底相对的上边缘。这使得可以将刺穿设备定位在冰晶石浴上方，以限制千斤顶的主体暴露于高温。槽壳的侧壁是自由的，以便允许空气在槽壳的周边对流，以便冷却槽壳。特别地，电解槽可以包括一个气体收集设备，该气体收集设备包括具有用于吸入气体的吸入孔的至少一个气体捕获套管，每个刺穿设备被固定到所述捕获套管。在此情况下，所述捕获套管除了提供其吸入污染气体的功能之外还为刺穿设备提供附接支撑功能。可以经由千斤顶的主体和用于导引刺穿部件平移的导引装置附接刺穿设备。有利地，导引装置被固定到槽壳和/或约束室以是可移除的以便于刺穿设备的拆卸和维护。

在一些替代的实施方案中，约束室可以支承在槽壳上，刺穿设备穿过约束室或槽壳。刺穿设备——且更具体而言第一翼形件——可以在平行于平移轴线T和纵向轴线A-A’的方向上穿过约束室或槽壳。这使得可以将用于刺穿部件穿过的开口的尺寸限制到第一翼形件的尺寸，以便改进槽的密封。当然，一个环形动态密封件可以被安排在开口上以允许刺穿设备通过。

特别是，一个环形动态密封件可以与第一翼形件相关；在此情况下，第一翼形件能够平移移动通过该环形动态密封件。这确保在槽上设置的用于第一翼形件通过的开口处对电解槽的密封。此密封件可以被定位在第一翼形件通过的孔或通道的周边处。

附图说明

电解槽和气体收集过程的其他优点和特征将从参考附图以非限制性实施例方式给出的几个替代实施方案的以下描述中清楚地显露，在附图中：

图1为电解槽的一个实施例的示意性透视图，

图2为刺穿设备的示意图，

图3至图5为刺穿设备和电解槽的不同变体的局部示意性截面视图，

图6为包括多个刺穿设备的电解槽的透视图。

具体实施方式

现在将描述电解槽的一个实施例，该电解槽包括用于在固化的氧化铝和浴的硬外皮中形成孔的一个或多个刺穿设备。对本领域技术人员显而易见的是，该刺穿设备可以与其他类型的槽一起使用。

在不同的图中，等同的元件具有相同的参考标记。

稍后将在文中参照直角平行六面体使用表达“侧壁”、“基底”和“顶部开口”。

读者应理解，在本发明的上下文中：

-“基底”意指直角平行六面体的一个靠近地面定位的水平壁，

-“顶部开口”意指在直角平行六面体的一个与该基底相对的水平壁中的开口，

-“侧面/壁”意指直角平行六面体的一个在与该基底垂直的平面中延伸的竖向面/壁，

-“纵向面/壁”意指直角平行六面体的其至少一个尺度大于其他侧面/壁的尺度的竖向面/壁，

-“横向面/壁”意指垂直于所述纵向面/壁延伸的竖向面/壁。

图1例示了根据本发明的电解槽的一个实施例。

该电解槽具有矩形平行六面体形状并且包括一个槽壳1、一个约束室2、一个或多个阳极组件3、一个阴极4、一个气体收集设备5和一个或多个刺穿设备6。

此槽被用于生产铝。它可以与多个其他电解槽(可能相同)相关联，多个槽被安排成一个接一个，两个连续的电解槽在它们的一个纵向侧壁处相邻。

槽壳1是一般平行六面体形状。它具有一个基底11、两个横向侧壁12和两个纵向侧壁13。此槽壳1可以是金属的，例如由钢制成的。基底11的内面和槽壳1的侧壁12、13被涂覆有耐火材料14以使槽壳隔热。此耐火材料14仅被部分地示出以便不使图1过载。

槽壳1的顶部是打开的。它被设计成接收一个冰晶石浴16，阳极组件3被浸入该冰晶石浴16中。

约束室2限定一个在冰晶石浴16上方的封闭体积，在该封闭体积中使阳极组件3移动。

约束室2在槽壳1上延伸。更具体而言，该约束室支承在槽壳1的上边缘17上。约束室2具有四个侧壁22、23：两个横向侧壁22和两个纵向侧壁23。它在侧壁22、23的底部边缘24和顶部边缘25处是打开的。

约束室2的侧壁22、23相对于槽壳1的侧壁12、13向外偏移，以使得约束室2的侧壁22、23在槽壳1的侧壁周围和上方延伸。以此方式，约束室2的侧壁延伸所在的平面包围槽壳1的侧壁12、13。

槽壳1的顶部边缘17和/或约束室2的底部边缘24可以形成凸耳以机械连接槽壳1的侧壁12、13和约束室2的侧壁22、23，以使得约束室2和槽壳1一起限定一个在冰晶石浴上方的气体约束体积。

约束室2还包括一个可移除的覆盖装置，该覆盖装置被设计成覆盖由槽壳1和约束室2的侧壁22、23组成的组件的顶部开口。覆盖装置26可以由大致在水平面内延伸的一组面板或罩组成，且可以支承在约束室2的侧壁22、23的上边缘25上。

每个阳极组件3包括阳极31和阳极结构32。阳极结构32首先使得可以操纵阳极31，其次使得可以向阳极供应电力。在电解反应期间，浸入冰晶石浴16中的阳极31被消耗。需要定期替换阳极组件3。

阳极31优选地是预烘烤类型的碳材料块。

阳极和阳极结构可以是本领域技术人员已知的任何类型，且稍后将不对其进行更详细的描述。

阴极4由一个(或多个)碳材料块组成。阴极4可以是本领域技术人员已知的任何类型，且稍后将不对其进行更详细的描述。

气体收集设备5回收在电解反应期间生成的污染气体。

气体收集设备5包括一个(或多个)捕获套管55，在所述捕获套管上分布有用于吸入气体的吸入孔53。

所述捕获套管与一个(或多个)吸入设备(未示出)相关联。它们(它)在约束室2的纵向侧壁23上延伸，且可能地在约束室2的横向侧壁上延伸。吸入孔53沿着约束室2的纵向壁23的存在使得可以提高气体污染物5的收集效率。

在约束室2的不同侧壁22、23中形成的吸入孔53可以被竖向定位在不同的高度。有利地，收集设备5的吸入孔53的数目可以等于附接到电解槽的刺穿设备6的数目。在此情况下，每个吸入孔53可以与一个相应的刺穿设备6相关联并且被定位成接近于它。

在本发明的上下文中，当谈及两个物体“接近”时，被理解为意指两个物体之间的距离小于一米。

有利地，每个捕获套管55可以具有方形截面或矩形截面，且可以由具有高机械强度的材料(例如钢)制成。这使得可以增加吸入套管的刚度和强度。从而形成这样一个捕获套管，该捕获套管除了引导气体的主要功能之外，尤其可被用作：

-用于由槽壳1和约束室2组成的组件的捆扎带，和被用作

-用于电解槽的不同部件(诸如刺穿设备)的附接支撑。

给捕获套管添加几个功能使得可以限制槽的尺寸，降低其成本并且使其制造更简单。

刺穿设备被用来在电解反应期间在冰晶石浴表面上形成的固化的氧化铝和浴的硬外皮中形成孔。这些孔被规则地形成，以使得能够添加多种化合物(诸如氧化铝、冰晶石(Na3AlF6)或氟化铝(AlF3))，以稳定或控制电解槽的操作参数。

图2示出了刺穿设备的一个实施例。后者包括一个千斤顶61和一个刺穿部件62。

千斤顶61包括一个主体611和一个沿着纵向轴线A-A’延伸的杆612。有利地，千斤顶61可以是气动的，以承受槽的高操作温度(约500℃)。千斤顶61驱动刺穿部件62沿着平移轴线T竖向往复移动。

刺穿部件62被设计成定位在待被刺穿的硬外皮的顶部上。刺穿部件62可以由棒组成，该棒的自由端以尖端终止，该尖端适于穿透硬外皮以形成孔。

有利地，刺穿部件62被安排以使得平移轴线T与千斤顶61的纵向轴线A-A’分开(即，不相同)且平行于千斤顶61的纵向轴线A-A’。这允许刺穿部件62相对于千斤顶61偏移，以便限制刺穿设备6在硬外皮之上的高度，特别是在约束室2内。这样的刺穿设备6于是还可以被定位在电解槽的周边处。

这提供了经由电解槽的顶部来替换阳极组件3而刺穿设备6(且更具体而言千斤顶61)不妨碍阳极组件3替换操作的竖向行程的可能性，这意味着可以设想显著的结构节约。

可以考虑不同的方案以使平移轴线T不同于纵向轴线A-A’且平行于纵向轴线A-A’。例如在图2中例示的实施方案中，刺穿部件62经由U形结构63耦合到千斤顶61，该U形结构63由连接到横向芯633的第一翼形件631和第二翼形件632组成。

第一翼形件631与杆612成一体并且沿着纵向轴线A-A’延伸作为其延伸部。第二翼形件632与刺穿部件62成一体并且沿着平移轴线T延伸。

隔热部分可以被固定在第一翼形件631和杆612之间，以限制热量传播到千斤顶61的主体611的风险，因为主体611的温度的过度增加可以导致损坏千斤顶61。

关于U形结构的横向芯633，该横向芯633优选地垂直于第一翼形件631和第二翼形件632延伸。它与第一翼形件631和第二翼形件632成一体地安装。

导引装置64被用来导引刺穿部件的平移移动。在图2中例示的实施方案中，导引装置64包括一个垂直于纵向轴线A-A’和平移轴线T延伸的板640。板640包括包围第一翼形件631和第二翼形件632的一部分的第一横贯通道641和第二横贯通道642。这些横贯通道641、642限定了一个用于第一翼形件631和第二翼形件632的滑动导引路径。至少一个横贯通道641、642的存在用于限制施加到杆612的径向力F’，该径向力可损坏千斤顶61。

优选地，所述通道的直径稍微大于第一翼形件631和第二翼形件632的直径，以允许在第一通道641和第二通道642内滑动和导引第一翼形件631和第二翼形件632。第一通道的直径与第一翼形件的直径互补的事实改进了槽的密封。

一个环形动态密封件还可被装配到通道641；在此情况下，第一翼形件能够平移移动通过该环形动态密封件。

以此方式，该密封件有利地在通道641的周边处保持静止，同时第一翼形件在该密封件内竖向平移。此解决方案具有经济优点。这样的密封件也不被暴露于撞击。

该刺穿设备被设计成一方面在导引装置64处、另一方面在千斤顶61的主体612，尤其是千斤顶61的主体612的自由端613处固定到电解槽。图3至图5例示了将刺穿设备安装在电解槽上的多个实施例。

参照图3，我们例示了将图2的刺穿设备组装在电解槽的一个实施例。在此实施方案中，千斤顶61被容纳在槽壳1的加强支架131之间的自由空间中。

千斤顶61被“倒置地”附接到槽壳。更具体而言，千斤顶61的主体611被安装在槽壳1上，以使得其自由端613比杆612更接近于槽壳1的基底11。

在此配置中，当千斤顶61的主体611在杆612上施加推力P以导致它从缩回位置(其中杆部分地延伸到主体内部)向展开位置(其中杆延伸到主体外部)移动时，刺穿部件62倾向于远离冰晶石浴16的表面。相反，当主体611在杆612上施加拉力Tr使它从展开位置向缩回位置移动时，刺穿部件62倾向于接近冰晶石浴16的表面以打破硬外皮。

以此方式定位的千斤顶61使得可以将刺穿设备在硬外皮上方的高度限制到打破硬外皮所需要的行进距离，而不必增加千斤顶的长度。

导引装置64包括一个板640。板640包括一个通孔643，第一翼形件631延伸通过该通孔643。板640还包括单个通道642，第二翼形件632延伸通过该单个通道642。单个导引通道642的存在容许U形结构63、千斤顶61和刺穿部件62之间的潜在的组装游隙的更大相对容差。

单个通道导引件642限定了一个用于刺穿部件62的竖向导引路径。单个通道642与冰晶石浴共线地延伸。

优选地，通孔643的直径稍微大于第一翼形件631的直径以改进槽的密封。正如先前的实施方案，一个环形动态密封件可以被安装在通孔643上。

参照图4，例示了刺穿设备的另一实施方案以及其在电解槽上的安排。在此实施方案中，千斤顶61经由连接横梁65连接到U形结构63。此连接横梁65优选地垂直于杆612和第一翼形件631延伸。连接横梁65与千斤顶61的杆612和第一翼形件631成一体地安装。

千斤顶61被“头朝上”附接到槽。更具体而言，千斤顶61的主体611被安装以使得其自由端613比杆612距槽壳1的基底11更远。千斤顶61的主体611的自由端613可以被固定在约束室2的纵向侧壁23上，且优选地固定在约束室2的捕获套管55上，以使得主体611抵靠纵向侧壁23延伸到比冰晶石浴16的高度更大的高度。这限制了因主体611暴露于过大的温度而损坏千斤顶61的风险。由于温度约为1000℃的冰晶石浴16的存在，槽壳1的侧壁12、13的温度通常高于约束室2的侧壁22、23的温度。千斤顶的这样的定位还有利地使槽壳1的纵向侧壁13可接近以使用例如从专利EP1070158中已知的用于槽壳壁的通风冷却设备。

在此实施方案中，导引装置64由板640组成，该板包括单个通道641，该单个通道被设计成与第一翼形件631相关联。这使得可以增加刺穿设备的千斤顶61、刺穿部件62和U形结构63之间的任何潜在的组装游隙的相对容差。此外，这使得可以改进导引装置64的人体工程学和限制覆盖冰晶石浴的表面的槽零件的数目以使访问更容易。

单个通道641从该板的一侧突出。导引装置64被固定到电解槽，以使得通道641从槽向下(即，向槽壳的基底)延伸。这限制了刺穿设备的突出到由冰晶石浴16上方的约束室2限定的封闭体积内的零件的数目。这还限制了横向芯633在硬外皮上方上升的高度。

参照图5，例示了刺穿设备6的另一个实施方案。此实施方案使用先前两个实施方案的一些特征以组合它们的优点。

尤其，千斤顶61的主体611被“倒置地”固定，如在图3中例示的实施方案中。它在槽壳1的加强支架131之间延伸作为第一翼形件631的延伸部。导引装置64由一个板640组成，该板包括包围第一翼形件631并且从板640向千斤顶61的主体611突出的单个通道641。没有通道与第二翼形件632相关联，以便限制刺穿设备6的尺寸和复杂度。此外，这避免了使导引装置64的零件与冰晶石浴16共线。

参照图6，我们示出了电解槽的透视图，所述电解槽包括多个刺穿设备6，诸如上文所描述的那些。

刺穿设备6被安排在槽(由槽壳的纵向侧壁和约束室的纵向侧壁组成)的纵向侧壁13、23处。

每个刺穿设备6与用于添加化合物(诸如氧化铝、冰晶石(Na3AlF6)或氟化铝(AlF3))以稳定电解槽的操作参数的一个(或多个)计量单元相关联。更具体而言，在图6中例示的实施方案中，每个刺穿设备6与两个计量单元66相关联，第一个计量单元用于通过由刺穿部件62形成的孔引入氧化铝，第二个计量单元用于通过由刺穿部件62形成的孔引入冰晶石和氟化铝。

在槽的周边具有刺穿设备6和计量单元66使得可以改进添加到冰晶石浴的化合物的分散和溶解。这是因为在冰晶石浴的周边处形成流体流。将化合物引入这些流体流中促进它们在冰晶石浴中的分散和溶解。

因此，上文所描述的刺穿设备提供了许多优点，尤其是关于用于生产铝的电解槽的操作的优点。

Claims (24)

1.刺穿设备(6)，包括一个千斤顶(61)和一个刺穿部件(62)，所述千斤顶由一个主体(611)和一个杆(612)组成，所述主体(611)和杆(612)沿着一个纵向轴线(A-A’)延伸，所述刺穿部件(62)连接到所述杆(612)，所述刺穿设备被用来通过所述刺穿部件(62)沿着一个平移轴线(T)的往复移动来在电解槽的固化的氧化铝和浴的硬外皮中形成一个孔，其特征在于，所述纵向轴线(A-A’)平行于所述平移轴线(T)且与所述平移轴线(T)分开。

2.根据权利要求1所述的刺穿设备，其中所述刺穿部件(62)的自由端面向所述千斤顶(61)。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的刺穿设备，其中露出所述杆(612)的所述千斤顶(61)的所述主体(611)的一端位于低于所述刺穿部件(62)的高度。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的刺穿设备，所述刺穿设备包括一个U形结构(63)，所述U形结构(63)由连接到一个横向芯(633)的两个翼形件(631，632)组成，第一翼形件(631)连接到所述杆(612)，且第二翼形件(632)与所述刺穿部件(62)成一体。

5.根据权利要求4所述的刺穿设备，所述刺穿设备包括一个环形动态密封件，所述第一翼形件(631)能够平移移动通过所述环形动态密封件。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的刺穿设备，其中所述第一翼形件(631)与所述杆(612)成一体。

7.根据权利要求4或5中任一项所述的刺穿设备，其中所述第一翼形件(631)经由一个横梁(65)连接到所述杆(612)，所述横梁(65)一方面与所述杆(612)的一端成一体地安装，且另一方面与所述第一翼形件(631)的与所述横向芯(633)相对的一端成一体地安装。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的刺穿设备，所述刺穿设备还包括用于导引所述刺穿部件(62)沿着所述平移轴线(T)平移的平移导引装置(64)。

9.根据权利要求8所述的刺穿设备，与权利要求4到7中任一项结合，其中所述导引装置(64)被耦合到所述第一翼形件(631)并且限定一个用于所述第一翼形件(631)的滑动导引路径。

10.根据权利要求9所述的刺穿设备，其中所述导引装置(64)包括一个板(640)，所述板包括一个包围所述第一翼形件(631)的通道(641)，所述通道(641)在所述板(640)的至少一侧上从所述板(640)突出。

11.根据权利要求10所述的刺穿设备，与权利要求4到7中任一项结合，其中所述通道(641)在所述板的与所述横向芯(633)相对的面上从所述板突出。

12.根据权利要求8或9中任一项所述的刺穿设备，与权利要求4到7中任一项结合，其中所述导引装置(64)被耦合到所述第二翼形件(642)并且限定一个用于所述第二翼形件(642)的滑动导引路径。

13.根据权利要求12所述的刺穿设备，其中所述导引装置(64)包括一个板(640)，所述板包括一个包围所述第二翼形件(632)的通道(642)，且当所述刺穿设备被固定到电解槽时，所述通道(642)与固化的氧化铝和浴的硬外皮共线定位。

14.根据权利要求1到13中任一项所述的刺穿设备，其中所述千斤顶(61)被设计成在千斤顶(61)的所述主体(611)的与所述杆(612)相对的一端(613)处固定到电解槽，所述端(613)比所述杆(612)的与所述主体(611)相对的一端更接近于电解槽的基底(11)。

15.根据权利要求1到13中任一项所述的刺穿设备，其中所述千斤顶(61)被设计成在千斤顶(61)的所述主体(611)的与所述杆(612)相对的一端(613)处固定到电解槽，所述端(613)比所述杆(612)的与所述主体(611)相对的一端距电解槽的基底(11)更远。

16.用于生产铝的电解槽，包括一个槽壳(1)，所述槽壳(1)被覆盖有一个衬里(14)并且包括一个基底(11)、横向侧壁(12)和纵向侧壁(13)，所述槽壳(1)被设计成接收一个冰晶石浴(16)，其特征在于所述槽还包括如上文所描述的至少一个刺穿设备(6)，每个刺穿设备(6)沿着所述槽壳(1)的至少一个纵向侧壁延伸。

17.根据权利要求16所述的电解槽，其中每个刺穿设备(6)被附接到所述槽壳(1)的至少一个侧壁。

18.根据权利要求16所述的电解槽，所述电解槽还包括一个约束室(2)，所述约束室(2)包括横向侧壁(22)和纵向侧壁(23)，所述约束室(2)被设计成与所述槽壳(1)一起限定一个在所述冰晶石浴(16)上方的气体约束体积，每个刺穿设备(6)被固定到所述约束室(2)的一个纵向侧壁。

19.根据权利要求18所述的电解槽，其中每个刺穿设备被附接到所述约束室(2)的与所述槽壳(1)的基底相对的上边缘。

20.根据权利要求16到19中任一项所述的电解槽，所述电解槽还包括一个气体收集设备(5)，所述气体收集设备(5)包括具有用于吸入气体的吸入孔(53)的至少一个气体捕获套管，每个刺穿设备(6)被固定到所述捕获套管上。

21.根据权利要求16到20中任一项所述的电解槽，其中所述刺穿设备经由所述千斤顶(61)的所述主体(611)和用于所述刺穿部件(62)的平移导引装置(64)而被固定。

22.根据权利要求16所述的电解槽，其中所述约束室(2)支承在槽壳(1)上，且其中所述刺穿设备穿过所述约束室(2)或所述槽壳(1)。

23.根据权利要求22所述的电解槽，其中所述刺穿设备在平行于所述平移轴线(T)和所述纵向轴线(A-A’)的方向上穿过所述约束室(2)或所述槽壳(1)。

24.根据权利要求23所述的电解槽，其中所述刺穿设备经由一个环形动态密封件穿过所述约束室。