CN108285087A - 一种铝电解槽的夹持顶紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝电解技术领域，涉及一种铝电解槽用的夹持顶紧装置。解决了轮式夹持器施加给铝框的压强过大、容易损坏阳极、添加具有导电性能的填充物会增加工作量和运行成本的问题。一种铝电解槽的夹持顶紧装置，在内置若干个导体的铝框周围设置夹持框，还包括用于调节夹持框升降的阳极提升机构；所述铝框和夹持框之间设置有若干个夹持器，单个夹持器上设有至少一个夹持轮；还包括与单个夹持器相配且由该夹持器上的至少一个夹持轮驱动的若干个挂板或至少一条柔性链；至少有一个挂板或柔性链的一部分保持在夹持器和铝框之间。本发明可保证铝框和阳极完好的前提下，牢靠、平稳地夹持住或升降阳极的目的，阳极导杆和铝框之间接触电压降低且结构简单。

Description

一种铝电解槽的夹持顶紧装置

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，具体涉及一种铝电解槽用的夹持顶紧装置。

背景技术

申请号为201711220109.6的专利公开了一种铝电解槽的夹持框，其中在夹持框的顶部或凹槽中设置若干个轮式夹持器，依靠轮式夹持器施加给阳极的压力夹持住且吊起阳极，而且能依靠轮式夹持器转动所产生的运动力驱动阳极升降，将阳极升降到指定位置。轮式夹持器中的夹持轮一般与铝框之间是线性接触，在夹持轮施加给铝框的压力一定情况下，由于夹持轮与铝框接触面积小，铝框承受的压强极大，严重时会损坏铝框，甚至损坏阳极；同时在阳极导杆与铝框之间或阳极导杆下端添加具有导电性能的填充物，通过填充物将阳极导杆上的电流导入到铝框上，结构复杂，增加工作量和运行成本。

发明内容

本发明为解决轮式夹持器施加给铝框的压强过大、容易损坏阳极、在阳极导杆和铝框之间或阳极导杆下端添加具有导电性能的填充物会增加工作量和运行成本的问题，提供一种铝电解槽用的夹持顶紧装置，以实现在保证铝框和阳极完整完好的前提下，牢靠、平稳地夹持住阳极，阳极升降操作机械化和自动化程度高，控制阳极升降操作精准度高，阳极导杆和铝框之间接触电压降低且结构简单，阳极导杆与铝框之间发生相对位移时不产生电弧，阳极导杆不在左右方向移动的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种铝电解槽的夹持顶紧装置，在内置若干个导体的铝框周围设置夹持框，还包括用于调节夹持框升降的阳极提升机构；所述铝框和夹持框之间设置有若干个夹持器，单个夹持器上设有至少一个夹持轮；还包括与单个夹持器相配且由该夹持器上的至少一个夹持轮驱动的若干个挂板或至少一条柔性链；至少有一个挂板或柔性链的一部分保持在所述夹持器和铝框之间且挂板或柔性链可与夹持轮之间实现锁紧或解除锁紧；所述夹持器向挂板或柔性链施加压紧力或压紧力和运动力。

将带有若干个夹持器的夹持框安装在铝框周围，然后夹持框与阳极提升机构连接。夹持器对夹持轮施加压力，在夹持轮不受外部驱动力驱动的状态下，夹持轮处于静止状态，夹持轮表面上（包括夹持轮与铝框之间）的挂板或柔性链也处于静止状态，同时将挂板或柔性链进一步锁紧使其锁定，所以在夹持轮、挂板或者柔性链的作用下使位于夹持轮与铝框之间且处于静止状态的挂板或柔性链施加压力于阳极并与阳极紧密接触，夹持住阳极，使夹持器、夹持框、挂板或柔性链和阳极紧固在一起，彼此之间不会发生相对位移。

进一步的，夹持器还包括固定机构、压紧机构、锁紧机构和限速器；所述挂板或柔性链设置在夹持轮的表面，所述固定机构设置在夹持框内侧上或夹持框的凹槽上，所述夹持轮通过夹持轮轴固定在固定机构上，夹持轮轴上设置有压紧机构，所述压紧机构穿过固定机构与夹持轮轴接触，所述夹持轮轴伸出固定机构的一端连接有限速器；相邻的两个夹持器通过联轴器连接，位于同一侧且相邻的多个夹持器或者同侧的全部夹持器组成一组且一组夹持器中最末端夹持轮的轴末端连接有驱动器，驱动器连接有控制系统；所述挂板或柔性链的表面还连接有锁紧机构。

将带有若干个夹持器的夹持框安装在铝框周围，然后夹持框与位于其上部的阳极提升机构连接。夹持器中的压紧机构对夹持轮施加压力，在驱动器没有启动的状态下，夹持轮轴不转动，夹持轮处于静止状态，夹持轮表面上（包括夹持轮与铝框之间）的挂板或柔性链也处于静止状态，同时锁紧机构将挂板或柔性链进一步锁紧使其锁定，所以通过驱动器和联轴器，并在固定机构、压紧机构和锁紧机构的作用下，使位于夹持轮与铝框之间且处于静止状态的挂板或柔性链施加压力于阳极并与阳极紧密接触，夹持住阳极，使夹持器、夹持框、挂板或柔性链和阳极紧固在一起，彼此之间不会发生相对位移。

当需要下降阳极时，通过控制系统的指令，启动夹持器：打开锁紧机构，依次启动驱动器、联轴器和限速器，带动夹持轮运行，并依靠夹持轮运行所施加给挂板或柔性链的压力和运动力带动挂板或柔性链运行，夹持轮和铝框之间的挂板或柔性链运行过程中施加给阳极的压力和运动力以及二者之间的巨大摩擦力将阳极移动到指定位置，接着控制系统发出指令关闭夹持器：停止驱动器、联轴器和限速器，同时启动锁紧机构，夹持器、夹持框、挂板或柔性链和阳极又紧固在一起且处于静止状态，而且夹持轮运行过程中夹持框和夹持器的高度位置一般情况下保持不变。挂板或柔性链运行时，夹持轮和铝框之间的挂板或柔性链同阳极一起移动，其余挂板或柔性链的其余部分围绕夹持轮或夹持框转动；当挂板只设置在铝框和夹持轮的前表面之间时，挂板先同阳极一起移动直至另一块挂板进入铝框和夹持轮之间后，此挂板从铝框和夹持轮之间的空间中落下，随后将重新进入铝框和夹持轮之间的空间中。

当需要提升阳极时，除通过控制系统按上述操作步骤控制夹持轮朝相反方向转动外，还可以利用阳极提升机构，将阳极、挂板或柔性链、夹持框和夹持器同步提升到指定位置，而此时夹持器和挂板或柔性链处于锁紧状态，承担夹持住阳极的职责。当夹持框位置超过工艺要求范围时，在升降阳极时，先利用阳极提升机构，将阳极、挂板或柔性链、夹持框和夹持器一起升降到指定位置，直至夹持框位置在工艺控制的高度范围内，而此过程中夹持器和挂板或柔性链处于锁紧状态，承担夹持住阳极的职责。

单个夹持轮表面设置有两个或两个以上挂板；单条柔性链内设置有两个或两个以上夹持轮。单个夹持器包括至少一个夹持轮。

对应单个夹持器，在夹持框表面设置若干个从动轮；对应该夹持器的柔性链套在所述夹持器和所述若干个从动轮上。

夹持框的内外表面或者顶部，或者底部可以设有从动轮，夹持轮作为主动轮，柔性链绕过夹持轮以及各个从动轮布置，相当于绕过夹持框设置。

夹持轮与挂板或柔性链啮合，与铝框接触的挂板或柔性链的表面为摩擦力大且能传递动力的滚花、齿形、凹凸状中的任意一种或任意几种的组合。

柔性链为履带或链条，或者二者的任意组合。

履带包括若干个履带板和履带销。

在铝框和夹持框之间还设置有用于夹持且顶紧位于铝框和夹持框之间的若干个阳极导杆的顶紧器，且对应每个阳极导杆均设有至少一个顶紧器。

单个阳极导杆与夹持框之间设置1-5个顶紧器。顶紧器包括顶紧件、固定架和顶紧调节机构。

所述固定架设置在夹持框内侧上或夹持框凹槽上或夹持框上部，所述顶紧件通过轴固定在固定架上，所述顶紧件与阳极导杆接触，所述顶紧调节机构一端与顶紧件接触，另一端固定在固定架上（见图3）或夹持框上；或者所述顶紧调节机构一端与所述顶紧件连接，另一端固定在所述固定架上（见图4）或夹持框上。

或者顶紧器包括顶紧驱动器和固定架，所述顶紧驱动器一端与阳极导杆接触，另一端固定在固定架上（见图5）或夹持框上。

通过顶紧件或顶紧驱动器，阳极导杆施加给铝框上的压强不小于10N/cm² ，不大于500N/cm²。

顶紧件形状、尺寸和结构能保持阳极导杆在夹持框中的位置稳定不变，在铝框水平方向的位置保持不变。

所述阳极提升机构设置在夹持框周围，夹持框上方设有上部结构且夹持框与上部结构相连接，阳极提升机构位于电解槽的槽壳和上部结构之间；阳极提升机构为丝杠式的升降机构；

或者所述阳极提升机构位于夹持框和铝框的上方且与夹持框相连接，阳极提升机构采用螺旋起重器式的升降机构。

顶紧器设置在夹持框内侧上或夹持框凹槽内或夹持框上部，通过调整顶紧调节机构或者调整固定架在夹持框上的前后位置，保持阳极导杆持续压紧在铝框上。当阳极与夹持框一起上下移动时，顶紧器与阳极导杆随同夹持框同步上下移动，顶紧器持续将阳极导杆压紧在铝框上，保持阳极导杆和铝框之间电压降稳定且低；当阳极上下移动而夹持框固定不动时，顶紧器还保持将阳极导杆压紧在铝框上，并在夹持器产生的运动力作用下，使阳极导杆和铝框之间在充分接触的前提下产生相对位移，且阳极导杆和铝框之间没有任何电弧产生，但顶紧器和阳极导杆随夹持框一起固定不动，顶紧器和阳极导杆的高度位置同夹持框一样保持不变。

本发明的优点：

1）夹持器周围设置挂板或柔性链，在夹持住阳极的同时，增大夹持器与阳极的接触面积，降低夹持器对阳极的压强；挂板或柔性链运行时，对阳极冲击力小，有利于保持阳极完整和完好。

2）夹持器中的夹持轮与挂板或柔性链啮合良好，挂板或柔性链与阳极接触紧密且摩擦力大，控制阳极上下移动的精准度达到要求且高。

3）夹持器机械化和自动化程度高，运行可靠平稳，操作简便，提升阳极上下移动的机械化和自动化水平，移动阳极整体精度和效率都高。

4）顶紧器结构简单，维修更换容易，损耗少，能持续地将阳极导杆大面积地压紧在铝框上，控制好阳极导杆不会左右方向移动，阳极导杆和铝框之间电压降稳定且低。

5）在阳极导杆与铝框之间发生相对移动时，顶紧器保持阳极导杆与铝框充分接触，阳极导杆和铝框之间不产生任何电弧，接触电压降低且在控制范围内。

6)该夹持顶紧装置结构简单，可靠耐用，维修方便，劳动条件好，升降阳极操作安全简便、环保高效，阳极上下移动速度均匀、平稳，机械化和自动化程度高，运行成本低，满足对槽电压控制精度的要求，阳极故障率低，有利于电解槽高效运行，可广泛应用于各类型铝电解槽，包括使用复合阳极的铝电解槽。

7）夹持器和阳极提升机构配合使用或同时运行时，阳极升降操作更加可靠、容易和迅速，省去提升夹持框的各项操作。

附图说明

图1本发明所述铝电解槽的夹持顶紧装置的侧视结构示意图。

图2本发明所述铝电解槽的夹持顶紧装置的俯视结构示意图。

图3第一种顶紧器的结构示意图。

图4第二种顶紧器的结构示意图。

图5第三种顶紧器的结构示意图。

图6夹持器、挂板或柔性链结构示意图。

图7夹持轮表面设置挂板的剖面结构示意图。

图8单个夹持轮表面设置柔性链的剖面结构示意图。

图9两个夹持轮表面设置柔性链的剖面结构示意图。

图10夹持框周围设置阳极提升机构的主视结构示意图。

图中标记：1-铝框，2-夹持框，3-阳极提升机构，4-夹持器，5-挂板，6-柔性链，7-阳极导杆，8-顶紧器，9-上部结构，10-槽壳，11-吊杆；

21-上排夹持框，22-下排夹持框；23-支撑件；

41-夹持轮，42-固定机构，43-压紧机构，44-锁紧机构，45-限速器，46-联轴器，47-驱动器，48-控制系统；

81-顶紧件，82-固定架，83-顶紧调节机构，84-顶紧驱动器。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，先在带若干个导体的铝框1周围设置好夹持框2，后将夹持框2与阳极提升机构3连接，夹持框2由上下两排组成（上排夹持框21和下排夹持框22），上下两排夹持框之间通过支撑件23连接起来。在下排夹持框22中设置若干个夹持器4，夹持器4位于铝框1和夹持框2之间，夹持器4周围设置有若干个挂板5或柔性链6。在铝框1和上下两排夹持框之间设置若干个阳极导杆7，在阳极导杆7与夹持框2之间设置若干个顶紧器8，顶紧器8位于上排和下排夹持框的顶部。如图2所示，阳极导杆7位于相邻两个夹持器之间。与阳极导杆7接触的顶紧器数量、顶紧器施加给阳极导杆的压力位置和大小要保证阳极导杆持续压紧在铝框上，二者接触电压降稳定且低；在阳极导杆和铝框之间发生相对位移时二者能充分接触且不产生电弧，保持二者接触电压降在工艺要求范围内。

顶紧器中的顶紧件81形状、尺寸和结构根据将阳极导杆7持续压紧在铝框1上且保持阳极导杆7与铝框1大面积接触、保证阳极导杆7不在铝框1表面的水平方向发生左右移动的因素确定，顶紧件81包括圆柱状、含有凹槽的圆柱状、长方形状或端头中间是凹槽的长方形状等。

顶紧调节机构83为丝杠或丝杠、弹簧组合结构或凸轮结构。

如图3所示，所述顶紧件81通过轴固定在固定架82上，所述顶紧件81与阳极导杆7接触，所述顶紧调节机构83一端与顶紧件81接触，另一端固定在固定架82上。

如图4所示，所述顶紧调节机构83一端与所述顶紧件81连接，另一端固定在所述固定架82上。

如图6所示，所述挂板5或柔性链6设置在夹持轮41的表面，所述固定机构42设置在夹持框2内侧上或夹持框2的凹槽上，所述夹持轮41通过轴固定在固定机构42上，夹持轮轴上设置有压紧机构43，所述压紧机构43穿过固定机构42与夹持轮轴接触，所述夹持轮轴伸出固定机构42的一端连接有限速器45；相邻的两个夹持器通过联轴器46连接，一组夹持器中最末端夹持轮的轴末端连接有驱动器47，驱动器连接有控制系统48；所述挂板5或柔性链6的表面还连接有锁紧机构44。

如图7所示，单个夹持器中的夹持轮表面设置8个挂板，挂板外表面为滚花，所述夹持器安装在下排夹持框22的凹槽内。

如图8所示，单个夹持器中的夹持轮表面设置一条柔性链，柔性链为履带，履带外表面为齿形，所述夹持器安装在下排夹持框22的凹槽内。

如图9所示，单个夹持器中的两个夹持轮沿竖直方向布置，在两者的表面共同设置一条柔性链，柔性链为齿形链，齿形链外表面设置若干个防滑筋，所述夹持器安装在下排夹持框的内侧上。

压紧机构43为丝杠或丝杠、弹簧组合结构。

锁紧机构44为半圆形齿形结构。

驱动器47为电机，固定在下排夹持框上，带动夹持器工作。

控制系统48为闭环控制系统，通过控制电机转动时间，实现将阳极精准地移动到指定位置的目的。

阳极提升机构为螺旋起重器式的升降机构。

实施例2

如图1所示，先在带若干个导体的铝框1周围设置好夹持框2，后将夹持框2与阳极提升机构3连接起来。夹持框2为一排，在夹持框2中设置若干个夹持器4，夹持器4位于铝框1和夹持框2之间，夹持器4周围设置有若干个挂板5或柔性链6。在铝框1和夹持框2之间还设置有若干个阳极导杆7，在阳极导杆7与夹持框2之间设置若干个顶紧器8，顶紧器8位于夹持框2凹槽内和夹持框的顶部。如图2所示，阳极导杆7位于相邻的两个夹持器之间。

与阳极导杆7接触的顶紧器数量、顶紧器8施加压力于阳极导杆的位置和大小要保证阳极导杆持续压紧在铝框上，二者接触电压降低；在阳极导杆和铝框之间发生相对位移时二者能充分接触且不产生电弧，保持二者接触电压降在工艺要求范围内。

如图5所示，顶紧器8包括顶紧驱动器84和固定架82，所述顶紧驱动器84一端与阳极导杆接触，另一端固定在固定架上。顶紧驱动器84为液压伸缩缸或薄膜气缸。

如图6所示，所述挂板5或柔性链6设置在夹持轮41的表面，所述固定机构42设置在夹持框2内侧上或夹持框的凹槽上，所述夹持轮41通过轴固定在固定机构上，夹持轮轴上设置有压紧机构43，所述压紧机构43穿过固定机构42与夹持轮轴接触，所述夹持轮轴伸出固定机构的一端连接有限速器45；相邻的两个夹持器通过联轴器连接，一组夹持器中最末端夹持轮的轴末端连接有驱动器47，驱动器47连接有控制系统48；所述挂板5或柔性链6的表面还连接有锁紧机构44。

如图7所示，单个夹持器中的夹持轮表面设置8个挂板，挂板外表面为齿形，所述夹持器安装在夹持框的凹槽内。

如图8所示，单个夹持器中的夹持轮41表面设置一条柔性链6，柔性链为履带，履带外表面设置若干个防滑筋，所述夹持器安装在夹持框的凹槽内。

如图9所示，单个夹持器中的两个夹持轮沿竖直方向布置，在两者的表面共同设置一条柔性链6，柔性链为柔性链板，柔性链板外表面为凹凸状，所述夹持器安装在夹持框的内侧上。

压紧机构43为丝杠或丝杠、弹簧组合结构。

锁紧机构44为半圆形齿形结构。

驱动器47为电机，固定在夹持框上，带动夹持器工作。

控制系统为闭环控制系统，通过控制电机转动时间，实现将阳极精准地移动到指定位置的目的。

阳极提升机构为滚珠丝杠三角板式的升降机构。

实施例3

如图10所示，夹持框周围还设置有阳极提升机构3，所述阳极提升机构3位于电解槽的槽壳10和上部结构9之间，其中一端与槽壳连接，另一端与上部结构连接，夹持框通过吊杆11与上部结构连接。当启动阳极提升机构后，将沿上下方向移动电解槽上部结构，同时将阳极、挂板或柔性链、夹持框和夹持器同步移动到指定位置，并将夹持框调整到工艺指定的高度范围内。

阳极提升机构为丝杠式的升降机构。

Claims (10)

1.一种铝电解槽的夹持顶紧装置，在内置若干个导体的铝框（1）周围设置夹持框（2），其特征是：还包括用于调节夹持框（2）升降的阳极提升机构（3）；所述铝框（1）和夹持框（2）之间设置有若干个夹持器（4），单个夹持器（4）上设有至少一个夹持轮（41）；还包括与单个夹持器（4）相配且由该夹持器（4）上的至少一个夹持轮（41）驱动的若干个挂板（5）或至少一条柔性链（6）；至少有一个挂板（5）或柔性链（6）的一部分保持在所述夹持器（4）和铝框（1）之间且挂板（5）或柔性链（6）可与夹持轮（41）之间实现锁紧或解除锁紧；所述夹持器（4）可向挂板（5）或柔性链（6）施加压紧力或压紧力和运动力。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，夹持器（4）还包括固定机构（42）、压紧机构（43）、锁紧机构（44）和限速器（45）；所述挂板（5）或柔性链（6）设置在夹持轮（41）的表面，所述固定机构（42）设置在夹持框（2）内侧上或夹持框（2）的凹槽上，所述夹持轮（41）通过夹持轮轴固定在固定机构（42）上，夹持轮轴上设置有压紧机构（43），所述压紧机构（43）穿过固定机构（42）与夹持轮轴接触，所述夹持轮轴伸出固定机构（42）的一端连接有限速器（45）；相邻的两个夹持器（4）通过联轴器（46）连接，位于同一侧且相邻的多个夹持器（4）或者同侧的全部夹持器（4）组成一组且一组夹持器（4）中最末端夹持轮（41）的轴末端连接有驱动器（47），驱动器（47）连接有控制系统（48）；所述挂板（5）或柔性链（6）的表面还连接有锁紧机构（44）。

3.根据权利要求1或2所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，单个夹持轮（41）表面设置有两个或两个以上挂板（5）；单条柔性链（6）内设置有两个或两个以上夹持轮（41）。

4.根据权利要求1或2所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，对应单个夹持器（4），在夹持框（2）表面设置若干个从动轮；对应该夹持器（4）的柔性链（6）套在所述夹持器（4）和所述若干个从动轮上。

5.根据权利要求1或2所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，夹持轮（41）与挂板（5）或柔性链（6）啮合；与铝框（1）接触的挂板（5）或柔性链（6）的表面为摩擦力大且能传递动力的滚花、齿形、凹凸状中的任意一种或任意几种的组合。

6.根据权利要求1或2所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，所述柔性链（6）为履带或链条，或者履带和链条的任意组合。

7.根据权利要求1或2所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，在铝框（1）和夹持框（2）之间还设置有用于夹持位于铝框（1）和夹持框（2）之间的若干个阳极导杆（7）的顶紧器（8），且对应每个阳极导杆（7）均设有至少一个顶紧器（8）。

8.根据权利要求7所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，顶紧器（8）包括顶紧件（81）、固定架（82）和顶紧调节机构（83）；

所述固定架（82）设置在夹持框（2）内侧上或夹持框（2）凹槽上或夹持框（2）上部，所述顶紧件（81）通过轴固定在固定架（82）上，所述顶紧件（81）与阳极导杆（7）接触，所述顶紧调节机构（83）一端与顶紧件（81）接触，另一端固定在固定架（82）上或夹持框（2）上；或者所述顶紧调节机构（83）一端与所述顶紧件（81）连接，另一端固定在所述固定架（82）上或夹持框（2）上；

或者顶紧器（8）包括顶紧驱动器（84）和固定架（82），所述顶紧驱动器（84）一端与阳极导杆（7）接触，另一端固定在固定架（82）上或夹持框（2）上。

9.根据权利要求8所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，阳极导杆（7）施加给铝框（1）上的压强不小于10N/cm² ，不大于500N/cm²。

10.根据权利要求1或2所述的一种铝电解槽的夹持顶紧装置，其特征是，所述阳极提升机构（3）设置在夹持框（2）周围，夹持框（2）上方设有上部结构（9）且夹持框（2）与上部结构（9）相连接，阳极提升机构（3）位于电解槽的槽壳（10）和上部结构（9）之间；

或者所述阳极提升机构（3）位于夹持框（2）的上方且与夹持框（2）相连接。