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Vorrichtung zur automatischen Aluminiumoxydzugabe bei Aluminiumelektrolyseöfen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Aluminiumoxydzugabe bei
Aluminiumelektrolyseöfen.
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Es ist bekannt, daß bei Aluminiumelektrolyseöfen die sich über der
Schmelze bildende feste erstarrte Kruste von Zeit zu Zeit durchstoßen und dem Bad
neue Tonerde (Aluminiumoxyd) zugeführt werden muß. Dies wird in der Regel mit Preßluftwerkzeugen
durchgeführt, wenn der Ofen den sogenannten »Anodeneffekt« zeigt. Die Zugabe der
Tonerde erfolgt dann von Hand nach dem Abstoßvorgang. Um diese schweren Arbeiten
in Hitze und schlechter Atmosphäre des Ofens zu erleichtern, ist es schon bekannt,
mechanische Vorrichtungen einzusetzen, die aus an einem längs der Ofenreihe verfahrbaren
Wagen oder Kran bestehen, der Preßluftwerkzeuge trägt und aus einem oben mitgeführten
Tonerdebehälter über eine Leitung Tonerde abgibt. Die Vorrichtung arbeitet jedoch
nicht automatisch, sondern muß von einem mitfahrenden Kranführer gesteuert werden.
Die Einrichtung ist auch zur Bedienung einer größeren Anzahl von Öfen vorgesehen,
so daß eine individuelle Regelung eines Ofens kaum möglich ist. Da sich der Tonerdebehälter
oben befindet, erfolgt keine Vorwärmung, und es sind lange, über relativ große Strecken,
fast horizontal führende Leitungen für die Tonerde notwendig, die zu Verstopfungen
neigen.
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine vollautomatische
Vorrichtung, die ohne Bedienung auskommt und die jeweils einen Ofen nach einem genau
festgelegten Programm mit vorgewärmter Tonerde versorgt, zu schaffen. Eine weitere
Aufgabe ist es, die Zahl der auftretenden Anodeneffekte und das Eingreifen der Bedienungsmannschaft
herabzusetzen, wenn nicht gar unnötig zu machen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, daß seitwärts des Anodenblocks ein Abstoßhammer und eine
von einem Behälter gespeiste Tonerdezuführungsrohrleitung vorgesehen sind, wobei
der Abstoßhammer von einem doppeltwirkenden pneumatischen Kolbentrieb betätigbar
und eine elektropneumatische Steuereinrichtung vorhanden ist, welche das periodische
Niedergehen des Abstoßhammers und die nach dem Durchstoßen der Kruste erfolgte Tonerdezugabe
regelt.
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Zweckmäßig weist der Abstoßhammer einen gabelförmigen Kopf auf, und
die Steuerung dieses Hammers erfolgt über ein zweifaches elektromagnetisches Doppelsitzventil.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung ermöglicht mit einfachen
Mitteln eine programmgesteuerte Beschickung der Aluminiumelektrolyseöfen mit Aluminiumoxyd.
Durch diese vollautomatische Arbeitsweise läßt sich die Zahl der auftretenden Anodeneffekte
weitgehend herabsetzen. Ein Eingreifen der Bedienungsmannschaft ist kaum noch notwendig.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die auf einem Elektrolyseofen angeordnete Vorrichtung,
während die F i g. 2 und 3 Schnitte nach den Linien 11-II bzw. 111-11I der F i g.
1 darstellen; F i g. 4 veranschaulicht das Schaltbild der elektropneumatischen Steuerung,
während F i g. 5 den durch diese Anordnung gesteuerten Verschluß am Tonerdebehälter
vergrößert darstellt. Wie man aus den F i g. 1 bis 3, welche alle mechanischen Teile
der Anlage darstellen, ersehen kann, ist auf dem die Anode des Elektrolyseofens
tragenden Rahmengestell, seitwärts der Anode dei den Abstoßhammer 14 betätigende
Kolbentrieb 11 sowie der Tonerdebehälter 17 mit dem Tonerdefallrohr 15 angeordnet.
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Der Abstoßhammer 14 weist einen gabelförmig ausgebildeten Kopf 13
auf, mit dem die über dem Bad befindliche Kruste durchstoßen wird. Das Tonerdefallrohr
1.5 mündet an der Stelle, wo der Ab-
Stoßhammer 14 die Kruste trifft.
Zwischen Tonerdebehälter 17 und Tonerdefallrohr 15 ist ein S-förmiger Rohrkrümmer
16 angeordnet, der den steuerbaren Verschluß darstellt und mit Preßluft gesteuert
wird. Zu diesem Zweck ist an den Krümmer eine Preßluftdüse 19 angeschlossen, deren
Preßluftzuführung über ein Magnetventil 10 gesteuert wird. Zur Auflockerung
des Behälterinhaltes sind am Boden des Tonerdebehälters 17 Düsen
18 angeordnet, die ebenfalls an das Magnetventil 10 angeschlossen
sind.
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Der siphonartig wirkende Verschluß ist in F i g. 5 nochmals vergrößert
im Schnitt dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einem S-förmigen Rohr 16,
dessen nach oben offener Schenkel an den unteren trichterförmigen Teil des Behälters
17 angeschlossen ist, während das andere Ende in das Fallrohr 15
übergeht.
Im an den Behälter 17 angeschlossenen Krümmer des S-förmigen Rohres 16 mündet
tangential an die Rohrachse eine Düse 19, durch welche ein Treibmittel, z. B. Preßluft
od. dgl., eingepreßt wird, wenn man Gut entnehmen will. Das Treibmittel lockert
den Staub auf und treibt ihn durch den Siphon 16. Das staubförmige Gut fließt
nur so lange, als durch die Düse Treibmittel zugeführt wird, da die Reibung im S-förmigen
Rohr zu groß ist, um ein selbsttätiges Weiterfließen zu ermöglichen. Da keine gleitenden
Teile vorhanden sind, ist auch kein Verschleiß gegeben, wenn man von der Wandreibung
absieht.
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Die Steuerung, durch welche die vollautomatische Wirkungsweise der
vorbeschriebenen Teile erreicht wird, ist in F i g. 4 schematisch dargestellt. Wie
man aus dieser Figur erkennen kann, wird der Kolbentrieb 11, der den Abstoßhammer
14 betätigt, durch ein elektropneumatisches, zweifaches Doppelsitzventil
8 gesteuert. Dieses Ventil ist elektromagnetisch betätigt und wirkt als Umsteuerventil,
welches bei 20 an eine Preßluftzuführungsleitung angeschlossen ist und bei
21 einen Preßluftaustritt in die Atmosphäre aufweist.
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Bei 22 bzw. 23 sind die beiden Seiten des Kolbentriebes
11 angeschlossen. Der mit der Oberseite des Kolbentriebes 11 in Verbindung
stehende Anschluß 22 ist auch mit einem Druckschalter 3 in Verbindung, der den elektromagnetischen
Antrieb des Umsteuerventils 8 steuert. An der Kolbenstange des Kolbentriebes
11 ist ein Nocken 12 angeordnet, welcher mit zwei elektrischen Schaltern
1 und 2 zusammenwirkt. Der in der oberen Totlage des Kolbens durch den Schaltnocken
12 betätigte Schalter 1 schaltet ein Langzeitrelais 5, während der in der unteren
Totlage, durch den Schaltnocken 12 betätigte Schalter 2 mit einem Thermorelais 4
in Verbindung steht, welches die Tonerdezufuhr über ein Magnetventil 10 regelt,
bei gleichzeitiger Stromzufuhrunterbrechung in dem Doppelsitzventil. In dem Stromkreis
der Relais 4 und 5 sind außerdem noch handbetätigte Schalter
6 und 7 vorgesehen, welche Handschaltungen außerhalb der durch die Relais
geschalteten Perioden ermöglichen.
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Im Stromkreis des Elektroumsteuerventils 8 ist außerdem noch ein elektromagnetischer
Schalter 9 angeordnet, der diesen Stromkreis unterbricht, wenn das Magnetventil
10 für die Tonerdezufuhr geöffnet ist. Während der Tonerdezufuhr ist somit
die Tätigkeit des Abstoßhammers 14 unterbunden.
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Die weiteren Details der Schaltung können am besten an Hand ihrer
Wirkungsweise erklärt werden. Es wird angenommen, daß der Kolben des Druckluftzylinders
11 sich in der oberen Lage befindet. Das Langzeitrelais 5 läuft die eingestellte
Zeit ab, und der Kontakt 24-25 ist offen, Nach dem Ablauf der Arbeitspause des Krustenbrechers,
identisch mit der eingestellten Zeit des-- Langzeitrelais 5, schließen sich die
Kontakte 24-25 des Langzeitrelais 5, und das Elektro-Umsteuerventil bekommt einen
Stromimpuls, wobei die Druckluft vom Eintritt 20 des Umsteuerventils
8 durch das Umsteuerventil und eine Rohrverbindung vom Austritt 22 zu dem
Raum oberhalb des Kolbens des Druckluftzylinders 11 strömt. Der Kolben bewegt
sich nach unten, wobei der an dem oberen Teil der Kolbenstange sitzende Schaltnocken
12 den Schalter 1 öffnet, womit das Langzeitrelais 5 in Ruhe gesetzt
wird. Der Kontakt 24-25 des Langzeitrelais 5 bleibt geschlossen. Das
Langzeitrelais 5 bleibt stromlos, bis wieder der Schalter 1 durch den Schaltnocken
12 eingeschaltet wird, den Kontakt 24-25 des Langzeitrelais 5 löst und das
Langzeitrelais 5 auf gewisse, nach Bedarf einstellbare Zeit wieder in Betrieb setzt.
Beim Durchbrechen der Schmelzkruste durch den an dem unteren Teil der Kolbenstange
sitzenden Hammer 13 schließt der Schaltnocken 12 den Kontakt des Schalters
2, und das Thermorelais 4 schaltet auf gewisse einstellbare Zeit,
die der Dosierung der Tonerde entspricht, das Magnetventil 10, welches den
Auslauf der Tonerde betätigt, ein. In dieser Zeit ist weder eine neue Stromimpulsgabe
durch das Elektroumsteuerventil8 noch durch eine Betätigung durch Drucktaste 7 (Handimpuls)
möglich, weil der Stromkreis durch das Relais 9 unterbrochen ist. Durch die Betätigung
der Drucktaste 6 ist eine Einschaltung außerhalb des Arbeitszyklus des Thermorelais
und dadurch eine außerordentliche Tonerdezugabe möglich. Das Elektroumsteuerventil8
hält im stromlosen Zustand (die Kontakte 24-25 offen) den Kolben des Druckluftzylinders
11 ständig in der oberen Lage (Lufteintritt 20 -Raum 23 unterhalb
des Kolbens).
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Die durch die Durchbruchstelle der Kruste ausströmenden Gase befördern
oft flüssige Schmelze an die Oberfläche der aufgetragenen Tonerde; womit eine dicke
und harte Kruste entsteht. Diese Kruste ist erfahrungsgemäß schwer durch Druck des
Hammers 13 auf einmal durchzubrechen. Der Kolben des Druckluftzylinders 11 bleibt
zwischen der oberen und unteren Lage stehen, und der Schaltnocken 12
kann
den Schalter 2 nicht betätigen. In diesem Fall tritt der Druckschalter 3 in Tätigkeit.
Dieser Druckluftschalter ist durch eine Leitung mit dem Preßluftaustritt
22 des Umsteuerventils 8 verbunden. Übersteigt der Druck ein an dem
Druckschalter 3 fest eingestelltes Maß, dann unterbricht der Druckschalter 3 die
Stromzufuhr zu dem Umsteuerventil8. Der Kolben bewegt sich nach oben, aber nur eine
kurze Strecke, bis eine Druckverminderung in dem Druckluftzylinder entsteht, und
der Druckschalter 3 schaltet den Strom wieder ein. Dieser Vorgang wiederholt sich,
bis die Kruste durchbrochen ist. Nach dem Durchbrechen der Kruste kehrt der Kolben
wieder in die obere Ruhelage zurück.
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Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt.
An Stelle von preßluftbetriebenen Teilen können selbstverständlich hydraulisch betätigte
Einrichtungen vorgesehen werden. Die Zuführung der Tonerde muß nicht aus einem
auf
dem Ofen angeordneten Vorratsbehälter erfolgen, sondern kann auch von einem zentralen
Behälter pneumatisch gefördert werden.
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Auch können pro Ofen an Stelle eines Abstoßhammers deren mehrere vorgesehen
sein.
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Es ist auch möglich, die Abstoß- und Tonerdezugabevorrichtung als
Ganzes am Ofen beweglich (verschiebbar oder schwenkbar) anzuordnen, so daß die aufeinanderfolgenden
Arbeitsvorgänge an verschiedenen Stellen der Kruste stattfinden.