DE19525797B4

DE19525797B4 - Vorrichtung zum Ablösen von Gußhülsen von Anodenstangen

Info

Publication number: DE19525797B4
Application number: DE19525797A
Authority: DE
Inventors: Heinz Caspelherr
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1995-07-15
Filing date: 1995-07-15
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2015-07-16
Also published as: ITMI961413A0; CA2181113C; IT1283411B1; CA2181113A1; US5733423A; ITMI961413A1; DE19525797A1; FR2736656A1; FR2736656B1

Abstract

Vorrichtung zum Ablösen von Gußhülsen von Anodenstangen, die aus der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse stammen und die einer Wiederaufarbeitung zugeführt werden, wobei die am unteren Ende der zu einem Joch ausgebildeten Anodenstangen anhaftenden Gußhülsen durch Einwirkung einer äußeren Kraft von den Anodenstangenenden abgelöst werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
– in einem Gehäuse (10) ist wenigstens eine mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle (12, 13) mit Klemmring (18, 19) drehbar gelagert, der mittels einer Hubvorrichtung (11) auf die jeweils abzulösende Gußhülse aufschiebbar ist;
– die verdrehbare Hohlwelle (12, 13) ist mit ihrer Außenverzahnung (14, 15) mit einer entsprechend gezahnten als Zahnstange (16) ausgebildeten Oberfläche eines doppelt wirkenden Hydraulikkolbens (17) in Eingriff;
– durch jeweilige Druckbeaufschlagung ist der Hydraulikkolben (17) verschiebbar und damit die Hohlwelle mit Klemmring sowie die jeweils abzulösende Gußhülse zur Trennung von deren Haftverbindung verdrehbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablösen von Gußhülsen von Anodenstangen, insbesondere von Anodenstangen, die aus der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse stammen und die einer Wiederaufarbeitung zugeführt werden, wobei die am unteren Ende der zu einem Joch ausgebildeten Anodenstangen anhaftenden Gußhülsen durch Einwirkung einer äußeren Kraft von den Anodenstangenenden abgelöst werden.
Metallisches Aluminium wird aus Tonerde durch Schmelzflußelektrolyse in Elektrolysezellen gewonnen, in welche Anoden in Form von Kohlenstoffblöcken eingehängt werden.
Bei der Vorbereitung der Anodenblöcke für ihren Einsatz in der Schmelzflußelektrolyse müssen die Anodenblöcke mit Stromzuführungsstangen bzw. den sogenannten Anodenstangen fest verbunden werden. Dazu werden die unteren Enden der Anodenstangen, die meistens zu einem Joch ausgebildet sind, wobei die Anzahl und die Anordnung der Anodenstangenenden des Jochs in Abhängigkeit von der Größe des Anodenblocks in Hinblick auf daß Gewicht und auf die elektrische Stromverteilung festgelegt sind, von oben in entsprechend vorgeformte Ausnehmungen des Anodenblocks eingeführt, und die verbleibenden Zwischenräume bzw. Hohlräume in den Ausnehmungen werden dann mit flüssigem Eisen ausgegossen. Dabei bilden sich um die Anodenstangenenden Gußhülsen, die sowohl eine mechanische Festigkeit der Verbindung Anodenstange/Blockanode als auch eine gute elektrische Leitfähigkeit von der Anodenstange in die Blockanode bewirken. Nach dem Erstarren des Gußmetalls entsteht eine Haftverbindung zwischen der Guß hülse und dem Anodenstangenende sowie zwischen der Gußhülse und dem Anodenblock.
Bei ihrem bestimmungsgemäßen Einsatz können die Anoden nicht gänzlich bis zu den Gußhülsen abgebrannt werden. Nach ihrer Verwendung in der Schmelzflußelektrolyse werden die Anodenreste sowie anhaftendes Badmaterial von den Gußhülsen entfernt. Dann werden die am Joch der Anodenstangen verbliebenen Gußhülsen mittels einer hydraulisch betätigten Gußhülsenabziehpresse von den Anodenstangenenden abgezogen (Broschüre Nr. 10-711 e der KHD Humboldt Wedag AG).
In einer nicht vorveröffentlichten älteren deutschen Patentanmeldung DE 44 14 271 A1 ist zur Erleichterung des Ablösens der Gußhülsen von den Anodenstangenenden vorgeschlagen worden, die Gußhülsen nicht durch lineare Bewegung eines Werkzeuges abzuziehen oder abzusprengen, sondern zur Trennung der Haftverbindung zwischen den Anodenstangenenden und den Gußhülsen die Gußhülsen durch Verdrehung mit Anwendung eines Torsionsmomentes bei ortsfester Fixierung der Anodenstangen abzulösen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zum Ablösen insbesondere Abdrehen der Gußhülsen von ihren Anodenstangenenden eine antriebstechnisch einfach gebaute und betriebssicher arbeitende Vorrichtung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ablösen bzw. Abdrehen der Gußhülsen von ihren Anodenstangenenden weist ein Gehäuse auf, in welchem wenigstens eine mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle mit Klemmring drehbar gelagert ist. Das Gehäuse wird mittels einer Hubvorrichtung von unten an das ortsfest fixierte Anodenstangenende mit Gußhülse herangeführt und der vom Gehäuse nach oben hervorstehende Klemmring wird von unten auf die abzulösende Gußhülse maschinell aufgeschoben. Zu ihrem Drehan trieb ist die im Gehäuse verdrehbare Hohlwelle erfindungsgemäß mit ihrer Außenverzahnung mit einer entsprechend gezahnten als Zahnstange ausgebildeten Oberfläche eines doppelt wirkenden Hydraulikkolbens in Eingriff, d. h. ein Teil des Vorrichtungsgehäuses ist durch eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit gebildet. Durch jeweilige Druckbeaufschlagung ist der Hydraulikkolben verschiebbar und damit die Hohlwelle mit Klemmring sowie die jeweils abzulösende Gußhülse zur Trennung von deren Haftverbindung verdrehbar, wobei der Verdrehwinkel der mit Außenverzahnung versehenen Hohlwelle etwa bis zu 360 ° betragen kann. Mit diesem Drehantrieb können auch große Torsionsmomente über den Klemmring auf die jeweils abzulösende Gußhülse übertragen werden, so daß die Gußhülsen auch bei sehr festem Sitz betriebssicher und einfach von ihren Anodenstangenenden mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand abgedreht werden können. Sollten die abzulösenden Gußhülsen sehr festsitzen, können durch wechselnde Druckbeaufschlagung des jeweiligen mit Außenverzahnung versehenen Hydraulikkolbens die abzudrehenden Gußhülsen auch hin- und hergedreht werden.

Die im Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung drehbar gelagerte mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle kann mit dem Klemmring, der auf die jeweilige abzulösende Gußhülse aufschiebbar ist, einstückig sein. Klemmring und mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle können jedoch auch zweistückig sein, in der Weise, daß der Klemmring auf die obere Stirnseite der Hohlwelle festgeschraubt ist. Auf diese Weise bildet der Klemmring ein einfach auszuwechselndes Ersatzteil, und es können an ein und dieselbe mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle auch unterschiedliche Klemmringe mit verschiedenen Durchmessern zwecks Anpassung an den Außendurchmesser der abzulösenden Gußhülsen befestigt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, gleichzeitig mehrere, d. h. mindestens zwei Gußhülsen von ihren Anodenstangenenden abzulösen, indem in der Vorrichtung wenigstens zwei Hohlwellen nebeneinander drehbar gelagert sind, die mit ihrer Außenverzahnung mit Vorteil mit ein und derselben Zahnstangenausbildung eines gemeinsamen Hydraulikkolbens in Eingriff stehen. So können zwei oder mehrere mit Außenverzahnung ver sehene Hohlwellen parallel zueinander in sogenannter Tandem-Anordnung im gemeinsamen Gehäuse drehbar gelagert sein und mit der Zahnstangenzahnung eines gemeinsamen doppelt wirkenden Hydraulikkolbens in Eingriff stehen. Der doppelt wirkende Hydraulikkolben kann aber auch an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen als Zahnstange ausgebildet sein, die mit den Außenverzahnungen beidseitig zum Hydraulikkolben angeordneter Hohlwellen in Eingriff steht. Auf diese Weise lassen sich je nach Konfiguration des Anodenstangen-Jochs, bei dem die Anodenstangenenden z. B. im Dreieck oder im Viereck stehen, gleichzeitig z. B. drei, vier oder auch noch mehr Gußhülsen von ihrem jeweiligen Anodenstangenende abdrehen.

Es besteht auch die Möglichkeit, im gemeinsamen Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei doppelt wirkende Hydraulikkolben mit Abstand parallel zueinander in sogenannter Zwillingsanordnung anzuordnen, wobei die beiden Hydraulikkolben an ihren einander zugewandten Seiten als Zahnstange ausgebildet sind und die beiden Zahnstangen zwischen sich zwei oder mehrere parallele außenverzahnte Hohlwellen einschließen. Durch gegenläufige Druckbeaufschlagung der beiden parallel zueinander angeordneten Zwillings-Hydraulikkolben werden die jeweiligen außenverzahnten Hohlwellen mit Klemmring samt jeweils abzulösenden Gußhülsen mit besonders hohem Torsionsmoment verdreht, ggf. hin- und hergedreht. Zu ihrer einfachen und synchronen Betätigung können die Zwillings-Hydraulickolben der jeweiligen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder der Einfachheit halber an ein gemeinsames Hydrauliksystem mit nur einer einzigen Hydraulikpumpe angeschlossen sein.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Es zeigt:
1 einen Vertikallängsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gußhülsen-Ablösevorrichtung mit sogenanntem Tandem-Drehantrieb gemäß der Linie I-I der 2;
2. einen Horizontalschnitt längs der Linie II-II der 1;
3 als weiteres Ausführungsbeispiel im Horizontalschnitt einen Dreifach-Drehantrieb für eine erfindungsgemäße Ablösevorrichtung zum gleichzeitigen Abdrehen von drei Gußhülsen von einem Joch mit im Dreieck stehenden Anodenstangenenden, und
4 im Horizontalschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung mit zwei parallelen doppelt wirkenden Hydraulikkolben in sogenannter Zwillingsanordnung für den Drehantrieb zum Abdrehen der abzulösenden Gußhülsen.
Die 1 und 2 zeigen als erste Ausführungsform die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der gleichzeitig zwei nicht dargestellte Gußhülsen von ihren zu einem Joch ausgebildeten Anodenstangenenden einer entsprechenden Anodenstange abgelöst bzw. abgedreht werden können. Die Vorrichtung weist ein gemeinsames Gehäuse (10) auf, welches über eine schematisch dargestellte hydraulische Hubvorrichtung (11) von unten an das Joch der zu behandelnden Anodenstange heranbringbar ist. Das Vorrichtungsgehäuse (10) ist großenteils praktisch als hydraulische Kolben-Zylindereinheit ausgebildet. Im gemeinsamen Gehäuse (10) sind zwei Hohlwellen (12 und 13) parallel zueinander in Tandem-Anordnung in entsprechenden Wälzlagern, Gleitlagern oder anderen geeigneten Lagern drehbar gelagert. Die Hohlwelle (12) trägt die Außenverzahnung (14) und die Hohlwelle (13) trägt die Außenverzahnung (15). Die Außenverzahnungen (14 und 15) stehen mit einer entsprechend gezahnten als Zahnstange (16) ausgebildeten Oberfläche eines doppelt wirkenden Hydraulikkolbens (17) in Eingriff. Durch jeweilige Druckbeaufschlagung ist der Hydraulikkolben (17) in seinem als Hydraulikzylinder ausgebildeten Gehäuse (10) verschiebbar und damit sind die Hohlwellen (12 und 13) hin- und herdrehbar.
Auf die obere Stirnseite der Hohlwelle (12) ist ein Klemmring (18) und auf die obere Stirnseite der Hohlwelle (13) ist ein Klemmring (19) festgeschraubt. Mittels der Hubvorrichtung (11) werden die Klemmringe (18 und 19) auf die jeweils abzulösenden Gußhülsen des Jochs der wieder aufzubereitenden Anodenstange von unten aufgeschoben. Bei Druckbeaufschlagung des Hydraulikkolbens (17) wird auf die Hohlwellen (12 und 13) samt Klemmringen (18 und 19) ein Torsionsmoment ausgeübt. Nachdem es zu einem Formschluß zwischen radial nach innen verlaufender Vorsprünge der Klemmringe (18, 19) mit entsprechenden Vorsprüngen der abzulösenden Gußhülsen gekommen ist, wird ein Torsionsmoment auf die Gußhülsen übertragen und auf diese Weise werden beide vom Joch der Anodenstange abzulösende Gußhülsen gleichzeitig mit geringem Aufwand abgedreht. Sollte die Haftverbindung zwischen abzulösender Gußhülse und Anodenstangenende sehr fest sein, können zur ggf. noch besseren Lösung der Haftverbindung die Hohlwellen (12, 13) samt Klemmringen (18, 19) auch hin- und hergedreht werden.
Die Ausführungsform nach 3 ist zum Ablösen von Gußhülsen von einem Anodenstangen-Joch vorgesehen, deren Endzapfen eine Dreiecks-Konfiguration haben. In diesem Falle ist der doppelt wirkende Hydraulikkolben (17a) an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen als Zahnstange (16a, 16b) ausgebildet, wobei die Zahnstange (16a) mit den Außenverzahnungen der Hohlwellen (12 und 13) und die Zahnstange (16b) mit der Außenverzahnung der gegenüberliegenden Hohlwelle (20) in Eingriff steht. Wird der doppelt wirkende Hydraulikkolben (17a) in Richtung des Pfeiles (21) mit Druck beaufschlagt, so werden die Hohlwellen (12 und 13) samt Klemmringen entgegen dem Uhrzeigersinn und die Hohlwelle (20) samt Klemmring im Uhrzeigersinn verdreht. Auf diese Weise lassen sich auf engstem Raum mit baulich einfachem Aufwand gleichzeitig drei Gußhülsen von ihren Anodenstangenenden abdrehen.
Beim Ausführungsbeispiel der 4 sind im gemeinsamen Gehäuse (10) zwei doppelt wirkende Hydraulikkolben (17b, 17c) mit Abstand parallel zueinander in sogenannter Zwillingsanordnung angeordnet, und beide Hydraulikkolben (17b, 17c) sind an ihren einander zugewandten Seiten als Zahnstange ausgebildet. Beide Zahnstangen schließen zwischen sich im Ausführungsbeispiel der 4 vier parallele außenverzahnte Hohlwellen (22, 23, 24, 25) ein. Durch gegenläufige Druckbeaufschlagung der beiden Zwillings-Hydraulikkolben (17b und 17c) sind die außenverzahnten Hohlwellen (22 bis 25) mit jeweiligem Klemmring samt jeweils abzulösenden Gußhülsen ver drehbar, ggf. hin- und herdrehbar. Werden also die beiden Hydraulikkolben (17b und 17c) jeweils in Richtung der Pfeile 26 und 27 gedrückt, so werden sämtliche außenverzahnte Hohlwellen (22 bis 25) samt Klemmringen bzw. samt abzulösender Gußhülsen im Ausführungsbeispiel der 4 entgegen dem Uhrzeigersinn mit sehr hohem Torsionsmoment abgedreht. Die Zwillings-Hydraulikkolben (17b und 17c) sind der Einfachheit halber an ein gemeinsames Hydrauliksystem mit nur einer einzigen Hydraulikpumpe angeschlossen.
Die Verdrehung der außenverzahnten Hohlwellen samt Klemmringen und daran anzusetzender Gußhülsen könnte statt durch Hydraulikzylinder auch durch Pneumatikzylinder oder auch durch einen Spindelantrieb oder Schneckenantrieb bewerkstelligt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es, gleichzeitig mehrere relativ dicht nebeneinander angeordnete Gußhülsen vom Joch wieder aufzubereitender Anodenstangen auf kleinstem Raum wirkungsvoll mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand unter Überwindung der Haftverbindung abzudrehen.

Claims

Vorrichtung zum Ablösen von Gußhülsen von Anodenstangen, die aus der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse stammen und die einer Wiederaufarbeitung zugeführt werden, wobei die am unteren Ende der zu einem Joch ausgebildeten Anodenstangen anhaftenden Gußhülsen durch Einwirkung einer äußeren Kraft von den Anodenstangenenden abgelöst werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – in einem Gehäuse (10) ist wenigstens eine mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle (12, 13) mit Klemmring (18, 19) drehbar gelagert, der mittels einer Hubvorrichtung (11) auf die jeweils abzulösende Gußhülse aufschiebbar ist; – die verdrehbare Hohlwelle (12, 13) ist mit ihrer Außenverzahnung (14, 15) mit einer entsprechend gezahnten als Zahnstange (16) ausgebildeten Oberfläche eines doppelt wirkenden Hydraulikkolbens (17) in Eingriff; – durch jeweilige Druckbeaufschlagung ist der Hydraulikkolben (17) verschiebbar und damit die Hohlwelle mit Klemmring sowie die jeweils abzulösende Gußhülse zur Trennung von deren Haftverbindung verdrehbar.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (18, 19) mit der drehbar gelagerten Hohlwelle (12, 13) lösbar verbunden ist in der Weise, daß der Klemmring (18 bzw. 19) auf die obere Stirnseite der Hohlwelle (12 bzw. 13) festgeschraubt ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere mit Außenverzahnung versehene Hohlwellen parallel zueinander in Tandem-Anordnung im gemeinsamen Gehäuse drehbar gelagert sind und mit der Zahnstangenzahnung (16) eines gemeinsamen doppelt wirkenden Hydraulikkolbens (17) in Eingriff stehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelt wirkende Hydraulikkolben (17a) an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen als Zahnstange (16a, 16b) ausgebildet ist, die mit den Außenverzahnungen beidseitig zum Hydraulikkolben angeordneter Hohlwellen (12, 13, 20) in Eingriff steht (3).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß im gemeinsamen Gehäuse (10) zwei doppelt wirkende Hydraulikkolben (17b, 17c) mit Abstand parallel zueinander in Zwillingsanordnung angeordnet sind, daß die beiden Hydraulikkolben an ihren einander zugewandten Seiten als Zahnstange ausgebildet sind, daß die beiden Zahnstangen zwischen sich zwei oder mehrere parallele außenverzahnte Hohlwellen (22 bis 25) einschließen, und daß durch gegenläufige Druckbeaufschlagung der beiden Zwillings-Hydraulikkolben (17b, 17c) die außenverzahnten Hohlwellen mit Klemmring samt jeweils abzulösenden Gußhülsen hin- und herdrehbar sind (4).
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Verdrehwinkel der mit Außenverzahnung versehenen Hohlwellen etwa bis zu 360 ° beträgt.