DE1533457C - Hilfsträger zum ortsfesten Halten von Anodenstangen während des Anhebens eines vertikal beweglichen Anodenrahmens einer Alummium-Elektrolysezelle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Hilfsträger zum orts- damit die Stromzufuhr aufrechterhält und der mittels

festen Halten von Anodenstangen während des An- einer Bedienungsvorrichtung, wie einem einfachen

hebens eines vertikal beweglichen Anodenrahmens Laufkran, durch eine einzige Bedienungsperson be-

des ortsfesten Anodenrahmengerüsts einer Alu- tätigt werden kann.

minium-Elektrolysezelle, unter Aufrechterhaltung der 5 Dieses Problem jst mit einem Hilfsträger gelöst,

Stromzufuhr. der gemäß der Erfindung charakterisiert ist durch

Elektrolysezellen für die Aluminiumgewinnung ha- einen auf die Zelle aufsetzbaren Abstützrahmen mit ben im anodischen Teil eine oder mehrere horizon- an diesem schwenkbar angelenkten Anodenstangentale Stromschienen für die elektrische Stromzufuhr, Klemmköpfen, die zwei Klemmbacken zur Halterung mit denen die den Strom zu der oder den Anoden io wenigstens einer Anodenstange aufweisen, von denen hinleitenden vertikalen Anodenstangen verbunden die Klemmbacke, die auf der der Stromschiene des sind. Die Stromschienen können einen Anoden- beweglichen Anodenrahmens abgewandten Seite der rahmen bilden oder an einem solchen vorgesehen Anodenstange angreift, durch eine sich am Abstützsein. Die Söderberg-Anode oder die vorgebrannten rahmen abstützende Klemmfeder auf die Strom-Anoden sind auf diese Weise an den Stromschienen 15 schiene hin beaufschlagt ist, der eine die Klemmangehängt, wirkung aufhebende öffnungseinrichtung zugeordnet

Die Stromschienen für den Anodenrahmen werden - ist. Jeder Anodenstangenklemmkopf ist zweckmäßig

nach Maßgabe des Anodenabbrands vertikal verscho- am Abstützrahmen elektrisch isoliert befestigt, um zu

ben, damit der Abbrand an der inneren Stirnfläche vermeiden, daß der elektrische Strom über die ver-

der Anoden kompensiert werden kann und zwar der- 20 schiedenen Teile des Hilfsträger von der einen zur

art, daß die anodische Ebene im wesentlichen orts- anderen Anodenstange fließen kann, was diese Teile .

fest bleibt. Da die Größe der Verschiebung der beschädigen könnte.

Stromschienen begrenzt ist, ist es immer dann, wenn Der Hilfsträger kann ebensoviele Anodenstangendie Schienen aufgrund des Abbrandes ihre tiefste klemmköpfe aufweisen wie die Elektrolysezelle Anstellung erreicht haben, notwendig, die Stromschie- 25 odenstangen hat. Der Bauaufwand läßt sich jedoch nen wieder in ihre oberste Stellung anzuheben. Es verringern, wenn entweder Klemmbackenpaare zum ist wichtig, daß während dieses Bewegungs- oder Halten"von mindestens zwei Anodenstangen ausge-Hebevorganges nach oben die Söderberg-Anode oder bildet sind oder wenn der Anodenstangenklemmkopf die vorgebrannten Anoden völlig unbeweglich blei- mehrere Klemmbackenpaare aufweist. Der Hilfsträben, so daß weder die horizontale Ausrichtung noch 30 ger kann so ausgebildet sein, daß der Anodenstangendie Regelmäßigkeit oder die Lage der anodischen klemmkopf nur ein einziges Klemmbackenpaar hat, Ebene verändert werden, damit nicht der Betrieb der zwischen das alle zu haltenden Anodenstangen ein-Elektrolysezelle gestört wird. Es ist gleichfalls wichtig, geklemmt werden können. Dann ist nur eine' einzige daß der elektrische Kontakt zwischen den horizon- Betätigungsvorrichtung erforderlich, talen Stromschienen und den Anodenstangen der 35 Die Kontaktgabe ist besonders verläßlich, wenn Söderberg-Anode oder der vorgebrannten Anoden eine Abfederung der Anodenstangenklemmköpfe geeinwandfrei erhalten bleibt, damit nicht Lichtbögen genüber dem Abstützrahmen vorgesehen ist. Wenn entstehen, die die Kontaktflächen zerstören würden. die auf der der Stromschiene .abgewandten Seite an-Schließlich ist es noch wichtig, daß dieser Vorgang greifende Klemmbacke zwischen der anderen Klemmunter den besten Sicherheitsbedingungen vor sich geht 40 backe und der Stromschiene an der Anodenstange und außerdem nicht zahlreiche Bedienungspersonen angreift, wird der Anodenstangenklemmkopf bei auf erfordert. das Anodenrahmengerüst aufgesetztem Hilfsträger auf

Es wurde bereits versucht, Hilfsträger zum Halten den Anodenrahmen hinausgeschwenkt, indem auf der Anodenstangen beim Anheben des Anodenrah- diese ein Drehmoment ausgeübt wird, mens oder der Stromschienen, die eine feste Abstüt- 45 Zur Erleichterung seines Aufsetzens auf das Anzung bilden, an der die Anodenstangen des Anoden- odenrahmengerüst der Zelle weist der Abstützrahmen systems befestigt werden können, vorzusehen. Es zweckmäßigerweise eine Führungseinrichtung mit wurde aber mit diesen das Problem der Zustromzü- einer schrägen bzw.' geneigten Führungsfläche auf, fuhr an die Anoden während des Anhebevorganges wobei es sich noch zur Erhöhung der Betriebssichernichtgelöst. Es ist auch bekannt, jeder Anodenstange 50 heit als zweckmäßig.erwiesen hat, daß die geneigte eine einstellbare Klemmvorrichtung am Anodenrah- Führungsfläche der Führungseinrichtung an - einer mengerüst zuzuordnen, damit während des Anhebens Führungsstange befestigt ist, die in mindestens einer des Anodenrahmens die Stromzufuhr von den Strom- im Abstützrahmen vorgesehenen Öffnung vertikal schienen her aufrechterhalten bleibt. Da auch bei meh- verschiebbar ist und mittels einer Feder die Führungsreren gemeinsam ■ betriebenen Elektrolysezellen für 55 fläche in ihre tiefste Stellung vorspannt. Der Hilfsjede Anodenstange eine eigene Klemmvorrichtung träger nach der Erfindung kann nacheinander an vorgesehen ist, ist die Ausnutzung der Klemmvorrich- allen z. B. 130 Aluminium-Elektrolysezellen einer tungen wegen der hohen Standzeit der Anodenstangen Elektrolysehalle verwendet werden und ist daher gut schlecht und damit nicht sehr wirtschaftlich. ausnutzbar. Er ist mechanisch und finanziell weniger

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen für 60 aufwendig als eigene Klemmvorrichtungen für die mehrere Elektrolysezellen verwendbaren Hilfsträger Anodenstangen aller Zellen. Wegen der langen Stand-

zum ortsfesten Halter der Anodenstangen beim An- zeiten der Anoden kommt die Notwendigkeit eines heben des Anodenrahmens unter Aufrechterhaltung gleichzeitigen Anhebens von Anodenrahmen prak-

der Stromzufuhr zu schaffen, der während des An- tisch nicht vor.

hcbevorganges ebenso wie die bekannten Klemmvor- 65 Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der richtungen über der Zelle völlig unbeweglich bleibt Erfindung sind nachfolgend an Hand schematischer

und ebenfalls den elektrischen Kontakt zwischen den Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher

Anodenstangen und der oder den Stromschienen und erläutert.

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F i g. 1 zeigt eine Hälfte eines Hilfsträgers gemäß oben noch an den Stützarm 131 über eine Stange 145

der Erfindung, wobei dessen Klemmeinrichtung sich aufgehängt, die mittels einem Gelenk 146 oben an in der ausgerückten Stellung (Öffnungsstellung) be- den U-Eisen 141 und 142 angreift. Die Stange 145

findet und greift nicht unmittelbar, sondern über eine Druck-

, Fig. 2 die Klemmeinrichtung in der eingerückten 5 feder 144 am Stützarm an. Aus Gleichgewichts- und

Stellung (Schließstellung). Symmetriegründen können zwei Federn 144 vorge-

F i g. 3 stellt eine Seitenansicht eines Anoden- sehen sein, die beiderseits des Kopfes 140 angeordnet

stangenklemmkopfes ohne die Betätigungsteile und sind, wie es in F i g. 3 gezeigt ist.

F i g. 4 eine Führungseinrichtung im Schnitt für Der Klemmkopf weist eine Klemmeinrichtung auf,

das Absetzen des Hilfsträger dar.. io mit welcher eine Anodenstange 30 ergriffen und an

Der Hilfsträger ist zur Verwendung an Schmelz- die Stromschiene 22 angedrückt werden kann. Diese elektrolysezellen vorgesehen, welche mit vorgebrann- Klemmeinrichtung umfaßt eine mit dem Klemmkopf ten Anoden arbeiten und welche ein Anodenrahmen- 140 unten fest verbundene unbewegliche Klemmgerüst aufweisen, welches aus einem ortsfesten und backe 151 sowie eine schwenkbare Klemmbacke 152 mit dem Boden der Werkshalle oder der Wanne der 15 eines mittels einem Gelenk 154 unten am Kopf 140 Elektrolysezelle fest verbundenen Teil und aus einem befestigten Schwenkhebels 153. Am anderen Ende Gerüst mit horizontalen Eisenträgern gegenüber die- des Hebels ist mittels eines Gelenks 156 eine Betätisem vertikal beweglichen Anodenrahmen besteht, der gungsstange 155 angelenkt.-

die horizontalen Stromschienen zur Stromzufuhr auf- Eine Betätigungseinrichtung für die bewegliche

weist, an denen die Anodenstangen befestigt sind. 20 Klemmbacke 152, die hier als hydraulische öffnungs-Der ortsfeste horizontale Teil des Anodenrahmen- einrichtung 157 ausgebildet ist, versucht den gerüsts ist gemäß den Figuren durch zwei Eisenträger Schwenkhebel 153 über die Stange 155 nach oben 20 I-förmigen Querschnitts gebildet, die in bezug auf (s. F i g. 1) im Öffnungssinn der Klemmeinrichtung die Symmetrieebene 10 der aus der dem Anodenrah- und eine Klemmfeder 158 ihn nach unten im Schließmengerüst und dem Hilfsträger 100. gebildeten An- 25 sinne zu schwenken.

Ordnung auf Stützen 19 symmetrisch angeordnet sind. Es~ist natürlich möglich, den umgekehrten Aufbau

Unterhalb der Eisenträger 20 ist ein schematisch vorzusehen. Ein Ausfall des Arbeitszylinders der angedeuteter Anodenrahmen 21 mit Stromschienen öffnungseinrichtung oder dessen Steuerkreises würde 22 höhenverschieblich angeordnet. Im normalen Be- dann jedoch, was gefährlich sein könnte, eine öffnung trieb sind die vertikalen Anodenstangen 30 mittels 30 der Klemmeinrichtung zur Folge haben. Klemmbacken 23 an den Stromschienen 22 bzw. dem · Das obere Ende der Klemmfeder 158 ist mittels Anodenrahmen 21 befestigt. ' eines Gelenks 159 über eine in ihrer Länge veränder-

Der erfindungsgemäße Hilfsträger umfaßt einen bare Stange 160 am Stützarm 131 des Abstützrah-Abstützrahmen 110, der durch einen starren Aufbau mens 110 angelenkt. . ■ gebildet sein kann, welcher Klemmköpfe aufnimmt. 35 Auf der Seite der Klemmeinrichtung, d. h. auf der Der in den Zeichnungen dargestellte Aufbau ist Seite der Betätigungsstange 155, hat die öffnungsdurch zwei zur Achse 10 symmetrische Teile gebildet. einrichtung 157 seinen Zylinder 161, der an einem Jedes dieser Teile umfaßt zwei Winkeleisen 111 und Verbindungsarm 163 befestigt ist, der mittels eines , 112, die durch Verbindungseisen 113 fest miteinander Gelenks 164 an der Stange 155 angelenkt ist. Auf der verbunden sind. Die beiden Teile des Abstützrah- 40 Seite des Stützarms, d.h. auf der Seite der Stange mens sind durch Quereisen 116 und 117 zusammen- 160, wirkt die Öffnungseinrichtung 157 über einen gehalten. Die beiden Teile können durch weitere Kipphebel 165 mit drei Gelenkverbindungen Querverstrebungen miteinander verbunden sein, um (s. Fig. 1), einer linken äußeren Gelenkverbindung die Steifigkeit des Aufbaues zu erhöhen. 166 mit der Stange 160, einer mittleren Gelenkver-An dem Abstützrahmen 110 sind die Anoden- 45 bindung 167 mit dem Verbindungsarm 163 und einer stangenklemmköpfe 140 über Stützarme 131 elek- rechten äußeren Gelenkverbindung 168 mit der KoI-trisch isoliert befestigt, indem die Stützarme an zwei benstange 162 des Arbeitszylinders 157. Der Verbinisolierenden Scheiben 121 und 122 mittels Schrauben dungsarm 163 trägt einen Anschlag 169, der den 125 und 126 befestigt sind, zwischen denen die sich Schwenkausschlag des Kipphebels 165 begrenzt, in vertikaler Richtung erstreckenden Schenkel der 50 Die Klemmbacken 151 und 152 der Klemmein-Winkeleisen 111 und 112 eingeklemmt sind. Eine ge- richtung für die Anodenstange 30 sind gegeneinander naue Lage sowie eine Begrenzung der Klemmwir- in vertikaler Richtung versetzt, derart, daß fn der kung wird durch innere Isolationsplatten ,123 und -Schließstellung der Klemmeinrichtung auf die An-124 erreicht. Auf die beiden Schrauben 125 und 126 ^ odenstange ein Drehmoment ausgeübt wird, das das sind der Reihe nach folgende Teile aufgeschoben: 55 einwandfreie Andrücken der Anodenstange an die eine metallische Schutz- und Versteifungsplatte 127, Stromschiene 22 sicherstellt. . ..... , : : . _:

die Isolationsscheibe 121, die Isolationsplatten 123 Der erfindungsgemäße Hilfsträger kann vorteii-

bzw. 124, die zweite Isolationsscheibe 122, der Stütz- hafterweise, wenn er von einem Laufkran getragen arm 131 sowie die Muttern 128 bzw. 129. wird, mit einer Führungseinrichtung für das richtige

Der Anodenstangenklemmkopf 140 umfaßt mit 60 Aufsetzen auf das Anodenrahmengerüst, insbeson-Abstand voneinander (s. Fig. 3) zwei vertikale dere dessen Träger 20, versehen sein. ,,:. U-Eisen 141 und 142, die unten durch eine sich nach Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Seiten-

unten erweiternde Anodenstangenführung 143 und führungseinrichtung. .

oben durch waagerechte Querträger 133 miteinander Die Winkeleisen 111 und 112 des Abstützrahmens

verbunden sind. Über die Querträger 133 ist der 65 110 tragen oben und unten außen Winkelstützen Klemirikopf 140 mittels eines Gelenks 132 am Stütz- und 172, von denen jede mit einer lotrechten öffnung arm 131 angelenkt und kann so gegenüber dem Ab- in waagerechtem Schenkel versehen ist. Durch die stützrahmen 110 schwenken. Der Klemmkopf 140 ist beiden öffnungen ist eine Führungsstange 173 ge-

führt, welche einen Anschlag 174 aufweist und auf die Feder 175 aufgeschoben ist, die zwischen dem unteren Anschlag 174 und der oberen Winkelstütze 171 zusammendrückbar ist.

An ihrem unteren Ende ist die Stange 173 mit einem Führungsteil 176 versehen, welches einen Anschlag 177 für den Eisenträger 20 und eine schräge Führungsfläche aufweist.

Die Feder 175 ist derart austariert, daß sie durch das Gewicht des Hilfsträgers zusammengedrückt werden kann, aber nicht durch die vertikale Komponente einer seitlichen Kraft, die vom Eisenträger 20 aufgrund mangelnder Zentrierung auf das Führungsteil ausgeübt wird.

Kontaktunterbrechung. Ist der Anodenrahmen 21 in seine obere Ausgangsstellung angehoben, werden die Anodenstangen 30 mittels der Klemmbacken 23 wieder an der Stromschiene 22 befestigt, worauf die Klemmbacken 151 und 152 in die ausgerückte Stellung gebracht werden.

Zu diesem Zweck wird der Arbeitszylinder 161 der öffnungseinrichtung 157 wieder unter Druck gesetzt, so daß die Kolbenstange 162 wieder ausfährt und

ίο den Kipphebel 165 nach oben zurückdrückt. Dadurch wird die Klemmfeder 158 zusammengedrückt und eine nach oben gerichtete Kraft auf das Gelenk 156 ausgeübt. Der Hebel 153 schwenkt um das Gelenk 154, so daß sich die Klemmbacke 152 nach unten

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßert Hilfs- i5 bewegt und die Klemmverbindung des Kopfes 140 i fld E id dß d it d Stan 30 löst Der Klemmkopf 140 nimmt

trägers ist folgende: Es wird angenommen, daß der vertikal bewegliche Anodenrahmen einer Elektrolysezelle angehoben werden-soll. Der Hilfsträger wird mittels irgendeiner Einrichtung zum Handhaben, z. B. mittels einem Kran, in eine Lage oberhalb des Anodenrahmengerüsts der Zelle gebracht und anschließend fortschreitend heruntergelassen. Die Führungsteile 176 führen nun auf die Eisenträger 20, auf denen er aufruhen soll, wobei der schräge Teil der Führungsteile auf den Eisenträgern 20 gleitet, ohne =5 daß die Feder 175 zusammengedrückt wird. Wenn der waagerechte Schenkel der Eisenträger 20 gegen den Anschlag 177 zur Anlage genommen ist und die Bewegung des Hilfsträgers nach unten fortgesetzt wird, drückt sich die Feder 175 zusammen, bis die Quereisen 117 auf den Eisenträgern 20 auf ruhen, womit sich der Hilfsträger in seiner mittigen Arbeitsstellung befindet.

Die Länge der Führungsstange 173 ist so gewählt, daß sich jede Anodenstange 30 noch unterhalb des entsprechenden Klemmkopfes 140 befindet, wenn der waagerechte Schenkel des Trägers 20 gerade zur Anlage an den Anschlag 177 kommt und nur dann in ■ diesen hineinragt, wenn der Hilfsträger weiter bis in seine Arbeitsstellung abgesenkt wird. Durch die 4<> Feder 144 kann der Klemmkopf mit vorher ausgerückter Klemmeinrichtung etwas verschoben werden, damit er über die Anodenstange 30 greifen kann, die noch völlig starr mit der Stromschiene 22 des beweg- ' liehen Anodenrahmens 21 verbunden ist.

' Die Klemmbacken 151 und 152 werden dann in die eingerückte Stellung gebracht. Zu diesem Zweck wird die Kolbenstange 162 der öffnungseinrichtung 157 durch Druckablaß eingefahren. Dadurch kann sich die Klemmfeder 158 entspannen und drückt das Gelenk 156 nach unten weg, so daß sich der Hebel 153 um das Gelenk 154 dreht und die Klemmbacke 152 in ihre Schließstellung, wie in Fig. 2 dargestellt, bewegt. . .

Es können dann die Anodenstangen 30 von der Stromschiene 22 des auf- und abbeweglichen Anodenrahmens 21 durch öffnen der Klemmbacken 23 gelöst werden, da sie durch die Klemmbacken 151,152 festgehalten sind. Die Anodenstangen 30 bleiben aber trotz geöffneter Klemmbacken 23 gegen die Stromschiene 22 angedrückt, da die Feder 158 den KIcmmkopf 140 in Richtung auf den Eisenträger drückt, weil er um das Gelenk 132 schwenken kann. Die Anodenstangen werden daher weiter mit elektrischer Energie von der Stromschiene 22 versorgt.

Es kann nunmehr der vertikal bewegliche Anodenrahmen 21 angehoben werden. Dabei gleiten die Anodenstangen 30 entlang der Stromschiene 22 ohne

mit der Stange 30 löst. Der Klemmkopf 140 nimmt dadurch erneut seine praktisch vertikale Ausgangslage ein, da die Feder 158 ihn nunmehr nicht mehr auf den Eisenträger 20 hin drückt. Der Hilfsträger kann dann nach oben abgehoben werden, um an einer anderen Elektrolysezelle verwendet zu werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1.-Hilfsträger zum ortsfesten Halten von Anodenstangen während des Anhebens eines vertikal beweglichen Anodenrahmens des ortsfesten Anodenrahmengerüsts einer Aluminium-Elektrolysezelle unter Aufrechterhaltung der Stromzufuhr, gekennzeichnet durch einen auf die Zelle aufsetzbaren Abstützrahmen (110) mit an diesem schwenkbar angelenkten Anodenstangen-Klemmköpfen (140), die zwei Klemmbacken (151, 152) zur Halterung wenigstens einer Anodenstange (30) aufweisen, von denen die Klemmbacke, die auf der der Stromschiene (22) des beweglichen Anodenrahmens abgewandten Seite der Anodenstange angreift, durch eine sich am Abstützrahmen abstützende Klemmfeder (158) auf die Stromschiene hin beaufschlagt ist, der eine die Klemmwirkung aufhebende öffnungseinrichtung (157) zugeordnet ist.

2. Hilfsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anodenstangenklemmkopf (140) am Abstützrahmen elektrisch isoliert befestigt ist (mittels 121,122,123).

3. Hilfsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß Klemmbackenpaare zum Halten von mindestens zwei Anodenstangen (30) ausgebildet sind.

4. Hilfsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ,gekennzeichnet, daß der Anodenstangenklemm-"· kopf mehrere Klemmbackenpaare aufweist.

5. Hilfsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Abfederung (144) der Anodenstangenklemmköpfe (140) gegenüber dem'Abstützrahmen (110).

6. Hilfsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der der Stromschiene (22) abgewandten Seite angreifende Klemmbacke (152) zwischen der anderen Klemmbacke (151) und der Stromschiene an der Anodenstange (30) angreift.

7. Hilfsträger nach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützrahmen (110) zum Aufsetzen auf die Zelle eine

Führungseinrichtung (173,176) mit einer schrägen bzw. geneigten Führungsfläche aufweist.

8. Hilfsträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Führungsfläche . (176) der Führungseinrichtung an einer Füh-

rungsstange (173) befestigt ist, die in mindestens einer im Abstützrahmen (110) vorgesehenen öffnung vertikal verschiebbar ist und mittels einer Feder (175) die Führungsfläche in ihre tiefste Stellung vorspannt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen