CN206692754U - 一种用于电解槽阴极钢棒测温的连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电解槽阴极钢棒测温的连接结构，其用于将设有测温光纤的承载座连接于阴极钢棒，包括具有侧面开口的夹具和调节组件，所述侧面开口与所述阴极钢棒的高度适配，该调节组件可沿夹具上下移动以调节承载座和阴极钢棒之间的距离。本实用新型制作成本低，安装方便快捷，安全性能高，连接稳固，进而监测准确，降低了监测成本。

Description

一种用于电解槽阴极钢棒测温的连接结构

技术领域

本实用新型属于光纤测温领域，尤其是涉及一种用于电解槽阴极钢棒测温的连接结构。

背景技术

铝电解槽是铝电解工艺中的核心设备，随着我国铝产量迅猛发展，电解槽的性能直接影响着生产指标。电解槽寿命的长短，不仅关系到大修费用、铝的产量和质量，更关系到铝的成本和整个铝生产企业效益。

随着大型预烘槽的开发和推广，电解槽的维修费用也越来越高。350KA的筑炉费用50-60万左右，所以电解槽的寿命对铝的生产成本影响很大。国外大型槽的平均使用寿命为2500-3000天左右，而国内的同类型槽的平均使用寿命不到1500天，不到国外同类型槽平均使用寿命的一半。

导致电解槽破损的主要原因是阴极内衬和槽体破损，铝用阴极在电解过程中要起到导电的作用，还要承受高温冰晶石的溶体的侵蚀，因此电解槽阴极的使用寿命直接影响着电解槽的寿命。目前国内由于缺乏建立在对阴极破损机理与规律透彻掌握基础上的“精细设计”技术提高槽寿命的综合技术措施，电解槽难以达到设计寿命，早期破损率高。

综上，在提高对电解槽阴极的精细设计的同时，对阴极的维护监控技术显得尤为重要，可以间接的提高电解槽的使用寿命。

现在通用的电解铝阴极维护措施是监控阴极钢棒的表面温度，正常的阴极钢棒的温度一般都在250-300度左右，超过这个温度或者短时间有很大的温度变化都说明阴极可能已经发生破损，及时地进行小的维修，避免更大的损失。然而现在采用的温度监测方式是人工使用红外测温仪每隔若干小时对阴极钢棒温度进行监测，每台测温槽上有一百多个阴极钢棒，监测工作大量重复，监测不及时，而且红外测温仪的测量精度较差，需要靠人工去分析监测结果，监测效率低，监测效果差，而且人工成本巨大。所以开发一种电解槽阴极钢棒温度的自动化实时监测设备迫在眉睫。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种安装方便、快捷、结构稳固的用于电解槽阴极钢棒测温的连接结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于电解槽阴极钢棒测温的连接结构，其用于将设有测温光纤的承载座连接于阴极钢棒，包括具有侧面开口的夹具和调节组件，所述侧面开口与所述阴极钢棒的高度适配，该调节组件可沿夹具上下移动以调节承载座和阴极钢棒之间的距离。夹具侧面开口大于阴极钢棒的高度，该开口的设置实现了连接结构从阴极钢棒的侧面移入，无需将夹具抬高至阴极钢棒的顶端再下移，简化了安装过程，安装的安全性能也更高。

进一步的，所述夹具呈C型结构，其包括顶边、底边及用于连接顶边和底边的侧边，所述调节组件活动连接于底边上。

进一步的，所述顶边上设有防转挡沿。防转挡沿的设置使得施加 外力旋转伸缩件使其带着承载座上升时，夹具不会随着伸缩件同步转动。

进一步的，所述调节组件包括活动连接于底边的伸缩件和限位件，该限位件活动连接于伸缩件端部。

进一步的，所述底边上设有与所述伸缩件螺纹配合的螺纹孔。

进一步的，所述伸缩件外壁形成供限位件上下移动的活动段。

进一步的，所述活动段为伸缩件外壁沿周向凹陷形成。

进一步的，所述伸缩件端部设有防止限位件脱出的挡圈。

进一步的，所述限位件呈喇叭状结构，其开口朝上设置。呈喇叭状结构的限位件保证了承载座与伸缩件之间不会相对接触，避免伸缩件旋转时带动承载座同步转动。

进一步的，所述底边长度是顶边长度的一半，所述螺纹孔靠近底边端部设置。螺纹孔靠近底边的右端部开设，保证承载座刚好位于阴极钢棒的中心下方设置，保证监测温度的准确性和稳定性，也保证连接结构对阴极钢棒和承载座的连接的稳固性。

本实用新型的有益效果是：制作成本低，安装方便快捷，安全性能高，连接稳固，进而监测准确，降低了监测成本。

附图说明

图1为本实用新型的别装配于相邻阴极钢棒上的结构示意图。

图2为承载座的结构示意图。

图3为第二连接头带有保护套的结构示意图。

图4为第一连接头带有保护套的结构示意图。

图5为上连接体的主视结构示意图。

图6为图5中的A-A剖面结构示意图。

图7为第一连接头的上连接体的立体结构示意图。

图8为第一连接头的下连接体的主视结构示意图。

图9为图8中的B-B剖面结构示意图。

图10为第一连接头的下连接体的立体结构示意图。

图11为第一连接头的主视结构示意图。

图12为图11中的C-C剖面结构示意图。

图13为带有测温光纤的保护套的截面示意图。

图14为连接结构的侧面结构示意图。

图15为连接结构的立体结构示意图。

图16为夹具的立体结构示意图。

图17为伸缩件的结构示意图。

图18为分布式测温系统的装配示意图。

图19为对比实施例一中承载座的结构示意图。

图20为对比实施例二中承载座的结构示意图。

图21为对比实施例三中承载座的结构示意图。

图22为对比实施例三中承载座的俯视结构示意图。

图23为图22中的a-a剖面结构示意图。

图24为图22中的b-b剖面结构示意图。

图25为对比实施例四中连接结构的结构示意图。

图26为支撑件的结构示意图。

图27为对比实施例二中光纤测温装置得到的光信号曲线。

图28为实施例一中光纤测温装置得到的光信号曲线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例一

参照图14-17，一种用于电解槽阴极钢棒测温的连接结构，包括夹具21和调节组件22，夹具21呈右侧具有开口的C型结构，其包括横向设置的顶边211、与顶边211平行设置的底边212及竖向设置的侧边213，顶边211的端部弯折形成防转挡沿214，底边212上开设有螺纹孔215，底边212的长度是顶边211长度的一半，螺纹孔215靠近底边212的右端部开设，从而保证承载座1刚好位于阴极钢棒6的中心下方设置，保证监测温度的准确性和稳定性。调节组件22包括通过外螺纹连接在螺纹孔215上的伸缩件221，伸缩件221的上部环状凹陷形成柱形的活动段223，限位件222套设在该活动段223上，可沿活动段223上下活动，伸缩件221的顶端具有防止限位件222脱出的挡圈224，该挡圈224的外径小于等于伸缩件221的外径。防转挡沿214的设置使得当施加外力旋转伸缩件221时，夹具21不会跟 着转动。

限位件222呈开口朝上设置的喇叭状结构，限位件222的侧壁可以是直线型结构也可以具有弧形结构，其倾斜度或侧壁长度只要能保证当限位件222移动至活动段223的底端时，限位件222的上部开口边沿与挡圈224顶面之间仍然存在间隙即可。

测温装置与电解槽的阴极钢棒6装配时，夹具21从侧面移动将阴极钢棒6包覆在内，将顶边211与阴极钢棒6的顶面贴合，伸缩件221自下而上从螺纹孔215中穿过，将在现场缠绕好测温光纤5的承载座1放置在限位件222的顶部，测温光纤5的两端分别从第一连接头3和第二连接头30中穿出，施加外力转动伸缩件221，由于限位件222活动套接在活动段223，同时挡圈224与承载座1不相接触，从而承载座1不会随着伸缩件221同步转动，承载座1在伸缩件221的推动下上升至与阴极钢棒6底面相接触，由于阴极钢棒6表面可能会有小凸包，定位部11顶面可以设置弧形的凹陷结构，保证定位部11与阴极钢棒6的接触面。此时，承载座1侧面与阴极钢棒6底面之间形成密闭的空间，该空间主要就是腔室12，空间内的空气导热将阴极钢棒6的温度快速、高效地传导至测温光纤5。

参照图1-2，承载座1呈中空方形结构，承载座1的中心部分向上凸起形成柱形的定位部11，承载座1侧壁与定位部11之间形成用于容纳耐高温的测温光纤5的腔室12，承载座1的正对两侧壁上分别设有第一通孔13和第二通孔14，第一通孔13和第二通孔14之间的腔室12内形成供测温光纤5进出的通道。第一通孔13和第二通孔 14至少部分正对设置，由于测温光纤自第一通孔13进入腔室12，沿着定位部11外侧壁缠绕，缠绕完成后从第二通孔14中穿出，因此测温光纤的两端不处于同一水平高度上，为了减少测温光纤的弯折点，将第二通孔14的高度高于第一通孔13设置，两者存在的高度差允许了测温光纤一定厚度的叠加。于本实施例中，第一通孔13和第二通孔14完全正对设置，第一通孔13和第二通孔14均为贯穿承载座1侧壁的U型开口结构。

参照图3-12，第一通孔13上可拆卸连接有第一连接头3，具体的，第一连接头3包括上连接体31和活动连接在上连接体31上的下连接体32。上连接体31呈中空柱形结构，其外壁凹陷形成用于装配入第一通孔13的颈部311，为了简化装配，该颈部311可以延伸整个上连接体31外壁一周设置。其内壁上与颈部311相对应处形成台阶状的凸部312，其内壁上还形成有卡沿313，该卡沿313可以延伸整个上连接体31内壁一周设置。

下连接体32包括用于固定连接包覆在测温光纤外侧的第三保护层43的下部体322和套接在上连接体31内的上部体321，于本实施例中，下部体322内部腔体与测温光纤外围的第三保护层43铆接固连。上部体321与卡沿313相对应的位置凹陷形成卡槽323，该卡槽323的宽度大于上连接体31内壁卡沿313和凸部312之间的间距，从而当上连接体31和下连接体32装配时，可以产生轴向偏移，即卡沿313可以在卡槽323内水平移动。上部体321侧壁上还沿周向分布有多个条状凹槽324，凹槽324沿轴向延伸整个上部体321设置，且 贯穿上部体321的顶端，使得相邻凹槽之间的侧壁可以在外力作用下向轴心缩进，从而便于上连接体31和下连接体32的装配，下连接体32可以相对上连接体31周向转动，因此相邻阴极钢棒上的测温光纤旋转时，测温光纤外侧的保护套不会发生扭转，即不会对测温光纤造成干扰。

第二通孔14上可拆卸连接有第二连接头30，具体的，与第一连接头3的不同之处在于，第二连接头30只包括上连接体，上连接体呈中空柱形结构，其外壁凹陷形成用于装配入第二通孔14的颈部，为了简化装配，该颈部可以延伸整个上连接体外壁一周设置。其内壁上与颈部相对应处形成台阶状的凸部，其内壁上还形成有卡沿，该卡沿可以延伸整个上连接体内壁一周设置。第二连接头30位于卡沿一下部分腔体与测温光纤外围的第三保护层43铆接固连。

参照图13，固定连接在下部体322上的测温光纤5外围套设有保护套4，具体的，测温光纤5外围自内向外套设有第一保护层41、第二保护层42及第三保护层43，其中第一保护层41为螺旋钢带铠装结构，第二保护层42为金属编织网结构，第三保护层43为不锈钢金属软管结构。测温光纤5与第一保护层41之间、第一保护层41与第二保护层42之间及第二保护层42与第三保护层43之间均存在间隙。保护套4可以使测温光纤在安装时承受拉力和扭力，而且容易弯曲成直径六七十毫米的环状，绕制在承载座1的定位部11而不受应力，避免对光信号造成损耗。第三保护层43的设置使得：一是测温光纤5始终处于第三保护层43和承载座1之内不会受外力，也不会 因受损而产生的光能量的衰减；二是在安装完成时可避免泄露的高温电解液和大块滤渣直接掉落在测温光纤5上而损坏光纤，当铝液落在第三保护层43外时，由于铝液降温较快，其可以迅速在第三保护层43光滑的外壁滑落。第三保护层43的不锈钢金属软管和承载座1通过第一连接头3或第二连接头30连接，不锈钢金属软管和第一连接头3或第二连接头30铆接，可在高温环境下不脱落，安装时将铆接好的不锈钢金属软管和第一连接头3卡入第一通孔13，将铆接好的不锈钢金属软管和第二连接头30卡入第二通孔14完成安装，最后将带有第一保护层41和第二保护层42的测温光纤穿入第三保护层43内。

第一保护层41与测温光纤5之间留有间隙，即保护套4与测温光纤5相互独立设置，第三保护层43与第二保护层42之间的间隙较大，当施加外力拉扯承载座1或保护套4时，不会对测温光纤5造成损坏，延长了测温光纤5的使用寿命。

为了提高密封效果和实现高效导热，可以在承载座1的顶面涂覆导热硅脂，即在承载座1的边缘环形侧壁上涂导热硅脂，保证了其与阴极钢棒之间的有效接触，无空气间隙，提高腔室12的密封性能，保温效果佳。

参照图18，一种用于电解槽阴极钢棒的分布式测温系统，设置在电解槽7内，电解槽7两侧均匀分布有多个阴极钢棒6，每个阴极钢棒的端部连接有上述用于电解槽阴极钢棒的测温装置，每个阴极钢棒之间的测温装置通过耐高温的测温光纤相连，耐高温测温光纤的一 端通过普通的常温测温光缆与控制模块相连，控制模块与报警模块相连，控制模块上还可以连有显示模块和手机端软件。耐高温测温光纤的另一端，即图18中的D处可以与相邻的电解槽相连。该分布式测温系统可以连续实时地对电解槽阴极钢棒的温度进行监控，一旦其温度超过限值立即触发报警模块进行报警，不仅可以提高电解槽的使用寿命，更重要的是可以通过历史监控和存储的大数量来分析和建立电解槽的温度场，为以后电解槽的设计、改进和维护提供数据依据。而且手机端实现了远程监控设备状态的功能，也可以查看历史曲线和报警信息。

分布式测温系统放置在分区的监控室内，控制模块采用多通道测温主机，每个通道监测两台电解槽，以避免一个通道监测多台电解槽时某一台故障造影响其他电解槽的正常监控。厂区车间和监控室之间采用一根多芯的常温测温光缆，来连接阴极钢棒上耐高温测温光纤和主机，多芯常温测温光缆每两个电解槽放出一芯与耐高温测温光纤熔接并用光纤接续盒来保护，作为一个通道来监测两台电解槽，一个光通道多监测的两台电解槽之间用两个光纤接续盒来连接。这样以保证通道之间和通道两台电解槽之间都是相互绝缘的。

对比实施例一

参照图19，本实施例中的测温装置与实施例一中的测温装置区别在于承载座的结构，于本实施例中承载座81呈上部开口的中空柱形结构，承载座81侧壁811上开设有供测温光纤进出的一个开孔812。

本实施例中的承载座81没有设置定位部结构，即无限定测温光 纤缠绕方向的限位结构，测温光纤可以被外力轻易抽动，极易造成测温光纤的损坏甚至断裂；且测温光纤在承载座81内部无序缠绕，定会产生较大角度的弯折，不仅会损坏测温光纤，而且会造成光能量的衰减，影响最终的监测准确性；承载座81内用于容置测温光纤的空间较大，保温效果不佳，空间内的空气热传导效果不佳，由于电解槽所在的工厂车间现场通风效果较好，监测到的温度易于受到外界的干扰，导致最终监测结果不够精确。

分别采用上述实施例一和对比实施例一中的测温装置对电解槽内的阴极钢棒进行温度监测，再提供热电偶检测电解槽内的阴极钢棒温度作对比，得到表1和表2。

表1

钢棒序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
													热电偶温度	269	280	276	255	263	260	277	271	276	280	259	247
实施例一	270	277	274	255	265	259	274	273	275	282	255	249
													对比实施例一	255	268	261	244	252	248	263	254	267	269	245	236

表2

钢棒序号	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
													热电偶温度	264	262	255	261	275	283	291	288	286	282	269	273
实施例一	265	261	257	261	276	282	290	291	287	281	270	275
													对比实施例一	251	250	243	249	264	270	278	279	274	268	257	259

从表1和表2中得出，本实用新型中的测温装置监测到的阴极钢棒的温度更加接近于热电偶检测到的电解槽内阴极钢棒的温度，充分 证明本实用新型中测温装置监测的准确性。

对比实施例二

参照图20，本实施例中的承载座与对比实施例一中的承载座结构区别在于，本实施例中的承载座82中空部分凸起形成近似腰形结构的第一定位部823和第二定位部824，第一定位部823和第二定位部824之间具有供测温光纤穿过的通道，通道的两端在承载座82的侧壁上开设有第一开孔821和第二开孔822。

本实施例中的承载座82对测温光纤的缠绕方向进行了限定，但是测温光纤在第一定位部823和第二定位部824上缠绕时，弯折点较多，虽然初始状态时，测温光纤的弯折处不会对测温光纤造成损坏，但是当承载座82的温度升高时，第一定位部823上较尖锐的弯折点会随着温度的升高发生膨胀，导致对测温光纤造成一定的拉扯，从而会对测温光纤造成损害，影响最终的监测效果。

参照图27、图28，在相近的温度坐标下，对比实施例二中的测温装置，图27中的f曲线产生了非常明显的衰减，二图28中的e曲线几乎保持水平，只存在测温光纤自身随长度变化吸收和反射造成的略微衰减，由此证明本实用新型实施例一中的测温装置对测温光纤的损害极小，监测效果好，监测寿命长。

对比实施例三

参照图21-24，本实施例中的承载座与对比实施例一中的承载座结构区别在于，于本实施例中的承载座83上用于容置测温光纤的腔室831呈环状结构，腔室831的切线方向形成供测温光纤进出的通道， 通道上开设有贯穿承载座83设置的第一通槽832和第二通槽833，第一通槽832所在水平高度高于第二通槽833设置，从而测温光纤自第二通槽833内穿入腔室831，绕着定位部834缠绕数圈之后，从第一通槽832穿出承载座83，由于第一通槽832和第二通槽833之间高度差的存在，缠绕数圈后形成一定厚度的测温光纤无需弯折就能从第一通槽832穿出，对测温光纤的损害降到了最低。而且腔室831的体积相对较小，保温效果好，监测更加灵敏、准确。

但是上述测温光纤需要事先缠绕在承载座83上，装配过程较复杂，无法实现现场盘绕测温光纤的目标，且加工成本较高。

对比实施例四

参照图25-26，本实施例中的测温装置与实施例一中的测温装置区别在于连接结构的具体结构，于本实施例中，连接结构包括开口朝下的U型夹具841和水平设置的支撑件842，支撑件842上开设有两个供U型夹具841的两个自由端穿出的安装孔843，本实施例中的连接结构与阴极钢棒装配时，需要将U型夹具841抬升到高于阴极钢棒顶面的高度，再将U型夹具841的下部开口正对阴极钢棒，然后下移U型夹具841将阴极钢棒罩设在U型夹具841内，接着将承载座放置在支撑件842上，U型夹具841的两个自由端分别穿过两个安装孔843，U型夹具841伸出安装孔843的两端利用螺栓844锁紧。于本实施例中，U型夹具841需要抬高再放下，安装过程耗费较大的成本，给装配造成了极大的不便。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新 型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电解槽阴极钢棒测温的连接结构，其用于将设有测温光纤(5)的承载座(1)连接于阴极钢棒(6)，其特征在于：包括具有侧面开口的夹具(21)和调节组件(22)，所述侧面开口与所述阴极钢棒的高度适配，该调节组件(22)可沿夹具(21)上下移动以调节承载座(1)和阴极钢棒(6)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：所述夹具(21)呈C型结构，其包括顶边(211)、底边(212)及用于连接顶边(211)和底边(212)的侧边(213)，所述调节组件(22)活动连接于底边(212)上。

3.根据权利要求2所述的连接结构，其特征在于：所述顶边(211)上设有防转挡沿(214)。

4.根据权利要求2所述的连接结构，其特征在于：所述调节组件(22)包括活动连接于底边(212)的伸缩件(221)和限位件(222)，该限位件(222)活动连接于伸缩件(221)端部。

5.根据权利要求4所述的连接结构，其特征在于：所述底边(212)上设有与所述伸缩件(221)螺纹配合的螺纹孔(215)。

6.根据权利要求4所述的连接结构，其特征在于：所述伸缩件(221)外壁形成供限位件(222)上下移动的活动段(223)。

7.根据权利要求6所述的连接结构，其特征在于：所述活动段(223)为伸缩件(221)外壁沿周向凹陷形成。

8.根据权利要求4所述的连接结构，其特征在于：所述伸缩件(221)端部设有防止限位件(222)脱出的挡圈(224)。

9.根据权利要求4所述的连接结构，其特征在于：所述限位件(222)呈喇叭状结构，其开口朝上设置。

10.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于：所述底边(212)长度是顶边(211)长度的一半，所述螺纹孔(215)靠近底边(212)端部设置。