DE1171626B - Vorrichtung zum Brechen von Krusten und Verteilen von Tonerde bei Aluminium-elektrolyseoefen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C22d

Deutsche Kl.: 40 c-3/12

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 25633 VI a/40 c

3. September 1960

4. Juni 1964

Bisher wurde das Einstoßen der Krusten bei den Elektrolysebädern und das Einbringen der Tonerde in die Elektrolysewannen mittels getrennter Vorrichtungen ausgeführt. Bei einer dafür bekannten Vorrichtung zum Einstoßen der Kruste ist das Krustenbrechwerkzeug an einem frei bewegbaren Fahrwerk angeordnet. Eine andere derartige Krustenbrechvorrichtung weist ein auf einem frei bewegbaren Fahrwerk angeordneten Aufbau auf, dessen um eine lotrechte Achse drehbarer Ausleger an seinem Ende das Brechwerkzeug trägt. Solche Krustenbrechvorrichtungen haben den Nachteil, daß bei sehr harten Krusten die Reaktionskräfte der Kruste gegen das Fahrzeug, nicht durch das Gewicht der Krustenbrechvorrichtung kompensiert werden können, so daß die Krustenbrechvorrichtung gekippt bzw. auf ihren Rädern weggerollt wird. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß zur Bereitstellung des Krustenbrechwerkzeuges dieses in umständlicher Weise hin- und hergefahren werden muß, wozu nicht nur verhältnismäßig viel Zeit, sondern auch eine relativ große Verkehrsfläche erforderlich ist.

Zum Einbringen von Tonerde in das Elektrolysebad sind von Hand bedienbare Schöpflöffel oder über dem Bad aufgehängte tragbare Kübel, von denen die im Inneren befindliche Tonerde über einen Gummischlauch in das Bad geleitet werden kann, bekannt. Außerdem sind zum Einbringen der Tonerde in die Bäder auch Bunkerabzüge bekannt, die längs der Breitseiten der Anode angeordnet sind. Mit derartigen Geräten wird die Tonerde auf die noch nicht eingestoßenen Krusten befördert und von einer Bedienungsperson über die gesamte Krustenfläche gleichmäßig verteilt. Beim Brechen der Krusten sinken dann die Krustenteile zusammen mit der Tonerde auf den Boden des Elektrolysebades ab. Dies hat den Nachteil, daß sich die Tonerde nur wenig gleichmäßig mit dem Bad vermischen kann.

Die Verwendung getrennter Vorrichtungen zum Brechen von Krusten und Verteilen von Tonerde in die Elektrolysebäder hat weiterhin den Nachteil, daß mindestens zwei Bedienungspersonen für beide Vorrichtungen benötigt werden, um möglichst rasch die erforderlichen Arbeitsgänge durchzuführen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl das Brechen der Krusten als auch das Verteilen der Tonerde bei Aluminiumelektrolyseöfen ermöglicht wird und bei der somit die den getrennten Vorrichtungen anhaftenden Nachteile vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Fahrgestell von einem längs der Öfen auf Schienen geführten, Vorrichtung zum Brechen von Krusten
und Verteilen von Tonerde bei Aluminiumelektrolyseöfen

Anmelder:

Pechiney — Compagnie de Produits Chimiques

et ßlectrometallurgiques, Paris

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Daniel Duclaux, Lille (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 3. September 1959 (804 234)

gegen nach oben gerichtete Kräfte abgestützten portalartigen Rahmen gebildet ist und der Tonerdeverteiler einen Teil des Krustenbrechers bildet, wobei am Rahmen ein den Tonerdeverteiler speisender Vorratsbehälter angeordnet ist.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch starke Krusten ohne weiteres gebrochen werden. Darüber hinaus ist eine wesentlich schnellere Bereitstellung des Brechwerkzeuges möglich, da die Stellung der Krustenbrechvorrichtung erfindungsgemäß durch die Schienenführung gegenüber den einzelnen Wannen immer gleich bleibt und die Bereitstellung einfach durch Verschieben längs der Wannen erfolgt.

Da erfindungsgemäß ein Teil des Krustenbrechers als Tonerdeverteiler ausgebildet ist, kann Tonerde in äußerst vorteilhafter Weise an jeder beliebigen Stelle über der Wanne und insbesondere in der unmittelbaren Nähe des Krustenbrechers abgegeben werden. Dadurch erzielt man eine bessere Vermischung zwischen Tonerde und Elektrolysebad. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung von einer einzigen Bedienungsperson gesteuert werden kann, spart man viel Zeit und Personal.

Um eine noch schnellere Beredtstellung des Krustenbrechwerkzeuges zu jeder Stelle der Krusten-

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fläche hin zu erreichen, kann gemäß der Erfindung der den Krustenbrecher tragende schwenkbare Ausleger normal zu seiner Schwenkachse gegenüber dem Rahmen verschiebbar angeordnet sein. Zweckmäßigerweise kann dabei der Ausleger über einen horizontalen oberen Abschnitt unter Zwischenschaltung eines um die lotrechte Schwenkachse drehbaren Stützelementes mit dem Rahmen verbunden sein, wobei der horizontale Abschnitt über Rollen am Stützelement gehalten ist.

Eine einfache und zweckdienliche Ausführungsform des portalartigen Rahmens besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Rahmen in Form eines Galgens ausgebildet ist, der unten über Rollen auf einer Bodenschiene und zur Aufnahme des Kippmoments oben über mindestens eine hinter eine Horizontalschiene greifende, um eine lotrechte Achse drehbare Führungsrolle abgestützt ist. Zum Erreichen eines für die Bedienungsperson bequemen und leicht überschaubaren Aufbaus kann gemäß der Erfindung das vom Krustenbrecher gebildete Ende des Auslegers mit einer Bedienungsplattform versehen sein, wobei zwischen Brechhammer und Bedienungsplattform und Tonerdeverteiler zum Abdampfen der durch das Brechen der Kruste hervorgerufenen Erschütterungen halbelastische Verbindungen vorgesehen sind.

Da sich der Abstand zwischen der oberen und der unteren Laufschiene und der gegenseitige Abstand der am Rahmen angeordneten Führungsrollen durch äußere Einflüsse verändern kann, ist es zur Vermeidung des Festklemmens der Führungsrollen zwischen den Schienen zweckmäßig, wenn die obere Führungsrolle an einem Arm drehbar gehalten ist, der in der Verlängerung der Rollachse nach unten über eine Druckfeder und in Höhe der Quermittelebene der Führungsrolle über eine auf Druck beanspruchte Kugel am Galgen abgestützt ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 den Aufriß einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 die gleiche Vorrichtung in Seitenansicht,

F i g. 3 die Einzelansicht der Schwenkeinrichtung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 4 die Ansicht der Führungsvorrichtung des oberen Teiles eines Rahmens gemäß der Erfindung.

In F i g. 1 und 2 ist die aus dem Einstoßhammer 1, dem Tonerdeverteiler 2 und der Steuerplattform 3 gegebildete Krustenbrechanordnung dargestellt. Zwisehen diesen drei Teilen sind halbelastische Verbindungen, insbesondere Schwingmetallverbindungen, vorgesehen, um die Stöße des Hammers nicht auf die gesamte Vorrichtung und die Bedienungsperson zu übertragen.

Die Krustenbrechanordnung ist über dem Bad 4 mittels eines gewinkelten Verbindungsstückes 6, 7 am Ende eines waagerechten Armes 5 fest angebracht.

Der waagerechte Arm 5 kann sich zwischen Rollen 8 in bezug auf ein drehbares Stützelement 9 unter Wirkung eines Elektromotors 10 verschieben.

Die Drehachse x-y des Stützelementes verläuft senkrecht, vorteilhafterweise in einer senkrechten, sich durch die Längsachse der zu speisenden Wannenreihe erstreckenden Ebene; die Umrisse der Wannen sind bei 54 angedeutet.

Die Vorrichtung zum Halten und Drehen des Elementes 9 besteht im wesentlichen aus einer Anzahl von Rollen 11 mit senkrechten, mit dem Element 9 fest verbundenen Achsbolzen. Die Rollen weisen Riffelungen auf, die in die entsprechenden Rillen eines feststehenden Kranzes 12 eingreifen.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführung ist der Kranz 12 überhängend, am Ende eines Rahmens 14 befestigt, der von einem Elektromotor 17 angetrieben mit Hilfe von zwei Rollen 15 auf einer am Boden parallel zur Längsachse der Wannen angeordneten Schienen gleiten kann.

Das Kippmoment des Rahmens wird einerseits auf Bodenhöhe durch zwei Rollen 30 mit praktisch senkrechten Achsen ausgeglichen, die seitlich gegen die Schienenwulst 16 abgestützt sind und andererseits am oberen Teil des durch ein Fahrgestell 18, das mit zwei Rollen 19 mit senkrechten Achsen versehen ist. Die Rollen 19 sind gegen eine waagerecht verlaufende Schiene 20 abgestützt, die beispielsweise an einer in die Mauer des Gebäudes eingearbeiteten Konsole 21 angebracht ist. Die Verbindungsvorrichtung zwischen der Führungseinrichtung 18 und dem Rahmen 14 wird später in F i g. 4 näher beschrieben.

Die aus dem Einstoßhammer 1, dem Tonerdeverteiler 2 und der Steuerplattform 3 bestehende Krustenbrechanordnung kann drei verschiedene Bewegungen ausführen; eine geradlinige Verschiebung längs der Reihe von Wannen, wenn der Ständer unter der Wirkung des Motors 17 auf den Schienen gleitet; eine geradlinige Verschiebung senkrecht zu den Wannen, wenn sich der Arm 5 unter der Wirkung des Motors 10 verschiebt und eine Drehung um eine senkrechte Achse, wenn sich das Stützelement 9 im Kranz 12 unter der Wirkung eines in den F i g. 1 und 2 nicht dargestellten Motors dreht.

Die Steuerung dieser Motoren erfolgt vom Schaltpult 22 aus, das mit den Motoren über herkömmliche Drehkontakte aus Ringen und Schleifkontakten in Verbindung steht, wobei die Ringe auf der Achse x-y zentriert sind. Die Stromzuführung erfolgt durch einen auf der am Boden angeordneten Schiene aufliegenden Schleifkontakt und eine oder mehrere beispielsweise auf der Konsole 21 angeordnete Kontrollrollen. Die Krustenbrechanordnung, insbesondere der Einstoßhammer 1 und die Steuerplattform 3, sind von den auf Massepotential liegenden Teilen der Vorrichtung mit Hilfe von isolierenden zwischen dem Gleitarm 5 und der Winkelstütze 6, 7 angeordneten Keilen, wie den Teilen 23 und 24, isoliert.

Der Hammer zum Einstoßen der Krusten wird pneumatisch von einer Preßluftquelle aus betätigt, die mit einem Kompressor 25 und einem oder mehreren an dem Rahmen angeordneten Behältern 26 versehen ist. Die Zuleitung der Druckluft erfolgt durch eine starre Leitung 27, die an ein auf der Achse x-y angeordnetes Drehverbindungsstück 28 angeschlossen ist, das über einen Schlauch 29 mit dem Hammer 1 in Verbindung steht.

Der zur Verteilung der Tonerde dienende Fassungsraum 2 wird durch einen am oberen Teil des Ständerkörpers befestigten Schüttkasten 31 mit großem Fassungsvermögen gespeist. Der Boden des Schüttkastens 31 ist an eine Druckluftleitung 32 angeschlossen, damit die Tonerde dann durch die Gleitrinne 33 bis zu dem Kranz 12 hinfließen kann.

Dann durchläuft die Tonerde den Kranz 12 und gelangt in einen Schlauch 34, der durch seine Formveränderung die Bewegung des Tonerdeverteilers 2 ermöglicht.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsart des Zapfens, bei welcher die verschiedenen erforderlichen Voraussetzungen erfüllt sind.

Die in F i g. 3 gezeigte Schwenkeinrichtung umfaßt vier Rollen 11, deren senkrecht laufende Achsbolzen 41 mit dem Stützelement 9 fest verbunden sind, und einen Kranz 12, der auf eine mit dem Ende des Armes 5 fest verbundene Scheibe 35 aufgeschweißt ist. Die Rollen 11 sind vorzugsweise rollengelagert und besitzen ein Zahnstangenprofil, das mit dem Zahnstangenprofil des Kranzes 12 im Eingriff steht.

Die Drehbewegung wird durch ein in F i g. 3 nicht dargestelltes Motorreduziergetriebe gesteuert, dessen Ritzel einen mit der Scheibe 35 fest verbundenen Zahnkranz 36 antreibt.

Um diese Vorrichtung vor dem Tonerdestaub zu schützen, ist es zweckmäßig, zwischen den feststehenden und rotierenden Teilen eine Anzahl von mit 37, 38, 39 bezeichneten Spezialdichtungen vorzusehen; dabei können die mit 38 und 39 bezeichneten Dichtungen vorteilhafterweise Öldichtungen sein.

Im Stützelement 9 sind zwischen den Dichtungen 37 und 38 Öffnungen 40 vorgesehen, damit sich die Tonerde keinesfalls an dieser Stelle anhäufen kann; dabei kratzen mit der Scheibe 35 fest verbundene Schaufeln Tonerde ab und zwingen sie, durch die Öffnungen 40 abzufließen.

Die Gleitrinne 33, welche die Tonerde aus dem Schüttkasten 31 herausführt, mündet durch eine in der Scheibe 35 vorgesehene Öffnung 42 in den Innenraum des Kranzes 12. Durch ein konisch geformtes Blech 43 wird die Tonerde zum Schlauch 34 geführt, ohne jedoch in die Kammer 44 einzudringen, in der ein mit dem Drehverbindungsstück 28 verbundenes Druckluftrohr 45 sowie zum Steuerpult führende elektrische Kabel untergebracht sind.

Die Verteilung der Tonerde aus dem Tonerdeverteiler 2 in die Bäder der Elektrolysewannen erfolgt vorzugsweise durch zwei beiderseitig des Einstoßhammers vorgesehene Öffnungen. Diese beiden Öffnungen können von durch zwei auf der Steuerplattform 3 vorgesehene Pedale betätigbare Klappen verschlossen werden.

Es sei erwähnt, daß eine praktisch erprobte Vorrichtung gemäß der Erfindung einen Zuteilfassungsraum von 200 1 und einen Schüttkasten mit einem Fassungsvermögen von 6 900 1 hatte. Der Schüttkasten wurde periodisch aus großen, außerhalb des Gebäudes angeordneten Vorratssilos aufgefüllt.

Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist das Fahrgestell 18, das mit auf der Schiene 20 abgestützten Rollen 19 versehen ist, mit einem einen Ansatz 47 aufweisenden Teil 46 fest verbunden. Der Rahmen 14 weist ebenfalls an seinem Oberteil einen Ansatz 48 auf. An den beiden sich gegenüberstehenden Flächen der Ansätze 47 und 48 sind zwei Schalen 49 und 50 angebracht, zwischen denen eine Kugel 51 angeordnet ist, deren Mittelpunkt auf der Mittelebene z-z' der Rollen 19 liegt. Diese Kugel wirkt mit den Schalen 49 und 50 als Druckkugelgelenk und ermöglicht es dem Fahrgestell 18, dessen Eigengewicht durch eine auf einem Vorsprung 53 des Rahmens gestützte Feder 52 kompensiert wird, der oberen Führungsschiene 20 genau zu folgen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Brechen von Krusten und Verteilen von Tonerde bei Elektrolyseöfen zur Gewinnung von Aluminium mit an einem um eine lotrechte Achse verschwenkbaren Ausleger angeordneten Krustenbrecher sowie mit einem Tonerdeverteiler, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrgestell von einem längs der Öfen auf Schienen geführten gegen nach oben gerichtete Kräfte abgestützten, portalartigen Rahmen (14) gebildet ist und der Tonerdeverteiler (2) einen Teil des Krustenbrechers (1, 2, 3) bildet, wobei am Rahmen ein den Tonerdeverteiler speisender Vorratsbehälter (31) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Krustenbrecher (1,2,3) tragende schwenkbare Ausleger (5, 6, 7) normal zu seiner Schwenkachse (x-y) gegenüber dem Rahmen (14) verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (5, 6, 7) über einen horizontalen oberen Abschnitt (5) unter Zwischenschaltung eines um die lotrechte Schwenkachse (x-y) drehbaren Stützelementes (9) mit dem Rahmen (14) verbunden ist, wobei der horizontale Abschnitt über Rollen (8) am Stützelement gehalten ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (14) in Form eines Galgens ausgebildet ist, der unten über Rollen (15) auf einer Bodenschiene (16) und zur Aufnahme des Kippmoments oben über mindestens eine hinter eine Horizontalschiene (20) greifende, um eine lotrechte Achse drehbare Führungsrolle (19) abgestützt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrolle (19) an einem Arm (46) drehbar gehalten ist, der in der Verlängerung der Rollachse nach unten über eine Druckfeder (52) und in Höhe der Quermittelebene (z-z') der Führungsrolle über eine auf Druck beanspruchte Kugel (51) am Galgen abgestützt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Krustenbrecher (1, 2, 3) gebildete Ende des Auslegers mit einer Bedienungsplattform (3) versehen ist, wobei zwischen Brechhammer (1) und Bedienungsplattform (3) und Tonerdeverteiler (2) halbelastische Verbindungen vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 960 313;

österreichische Patentschrift Nr. 193 619;

Buch von A. J. Beljajew, M. B. Rapoport und L. A. Firsanowa, »Metallurgie des Aluminiums«, Bd. I, 1956, S. 216/217;

»Berg- und Hüttenmännische Monatshefte«, 101 (1956), S. 259/260).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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