DE2147411C2

DE2147411C2 - Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Anodenstangen

Info

Publication number: DE2147411C2
Application number: DE19712147411
Authority: DE
Inventors: Kurt 7888 Rheinfelden Springer
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1971-07-09
Filing date: 1971-09-22
Publication date: 1982-07-22
Also published as: CH552679A; DE2147411A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Anodenstangen mit dem Stromleiterbalken einer Aluminiumelektrolysezelle.

Zur wirtschaftlichen Führung einer Zelle werden zur Verrichtung ständig wiederkehrender Arbeiten Automaten, auch Manipulatoren genannt, verwendet. Diese Manipulatoren sind unter anderem zur Befestigung der Anodenstangen am Stromleiterbalken einer Zelle eingerichtet und die vorliegende Erfindung hat insbesondere eine durch einen Manipulator bedienbare Vorrichtung zur Befestigung von Anodenstangen an einem Stromleiterbalken zum Gegenstand.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art wird in der DE-AS 11 69 143 vorgestellt und besteht aus einer mit dem Stromleiterbalken in Eingriff stehenden und durch den Manipulator bedienbaren Gewindestange, die zur lösbaren Befestigung der Anodenstangen mit dem Stromleiterbalken einen Klemmarm betätigt. Von Nachteil ist bei dieser Ausführungsform, daß nach maschinell betätigter Gewindestange zur Abnahme der Anodenstange vcm Stromleiterbalken der Klemmarm von Hand zu entfernen ist. Diesen Mangel beseitigt die aus der US-PS 30 93 369 bekannte Vorrichtung, die einen an den Stromleiterbalken schwenkbar angeordneten Klemmarm aufweist, der über Zahnräder angetrieben und mittels Nocken mit entsprechenden Widerlagern verriegelt wird. Die den Klemmarm verriegelnden Nocken und Widerlager sind mit den Zahnrädern vereinigt, und da die Lagerung der Zahnräder ein gewisses Spiel aufweist, ermangelt es dieser bekannten Ausführungsform der zur Vermeidung einer Erhöhung des Übergangswiderstandes zwischen Anodenstange und Stromleiterbalken notwei:J'gen Starrheit. Im übrigen wird durch die Verwendung von Zahnrädern bzw. Zahnradsegmenten unter konstruktiver Vereinigung mit Nocken und Widerlagern sowie deren entsprechenden Lagerung diese Ausführungsform kostspielig. Desweitern wurde eine häufige Störanfälligkeit durch Staubeinwirkung festgestellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Anodenstangen mit einem Strornleiterbalken zu schaffen, mit der die genannten Nachteile vermieden werden. Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 der Patentanmeldung gelöst.

Gemäß der Erfindung führt der Schwenkarm auf der Führung zur Lösung der Anodenstange vom Stromleiterbalken zuerst eine Längsbewegung entlang der Führung und nach dem Lösen zur Freigabe der Anodenstange eine Schwenkbewegung um die Führung aus. Dazu ist es zweckmäßig, daß die Führung aus einem zylindrischen Wellenstumpf besteht, mit dem der Klemmarm bewegbar verbunden ist. Zur kostensparenden Herstellung des Klemmarmes ist es zweckmäßig, daß der Klemmarm aus einer auf dem Wellenstumpf angeordneten Hülse mit daran angebrachtem Druckkörper besteht, wobei der Druckkörper schwenkbar in einem mit der Hülse verbundenen Rahmen angeordnet ist. Die schwenkbare Anordnung des Druckkörpers in dem Rahmen gewährleistet, daß die Anodenstange stets planparallel an den Stromleiterbalken anpreßbar ist.

Zur spielfreien Halterung des Druckkörpers am Rahmen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Druckkörper mittels einer am Rahmen angeordneten Stange mit Kugelkopf gelagert ist. Zur Anbringung der Vorrichtung nach der Erfindung als eine Baueinheit an den Stromleiterbalken wurde die Vorrichtung derart ausgestaltet, daß die Führung mittels einer Platte mit Schrauben am Stromleiterbalken befestigt ist

Eine weitere sinnvolle Ausgestaltung kennzeichnet sich dadurch, daß die Gewindestange über eine mit Gewinde versehene Bohrung mit dem Wellenstumpf drehbeweglich verbunden ist, wobei zur Übertragung der Drehbewegung der Gewindestange auf den Klemmarm eine Kupplung vorgesehen ist, die aus einer mit der Gewindestange verbundenen Reibscheibe und aus einer unter Federdruck stehenden Stirnfläche der Hülse des Klemmarmes besteht.

Hierdurch wird mit einfachen baulichen Mitteln erreicht, daß der Klemmarm Bewegungen entsprechend der Betätigung der Gewindestange vollführt. Zur baulichen Vereinfachung der Vorrichtung nach der

einer zwischen der Platte und der der Reibscheibe abgewandten Stirnfläche der Hülse angeordneten Feder aufgebracht wird. Zur Vermeidung der zwischen Feder und Hülse auftretenden Reibung ist vorgesehen, daß die dem Reibbelag abgewandte Stirnfläche ein Axialkugellager trägt. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen. daß die Feder als eine den Wellenstumpf umgreifende. spiralige Druckfeder ausgebildet ist. Zur Begrenzung der Längs- und Drehbewegung des Klemmarmes gemäß der Erfindung auf dem Wellenstumpf ist vorgesehen, daß der dafür notwendige Anschlag aus einem an der Hülse befestigten Nocken besteht, der mit an der Platte befestigten Widerlagern in Fingriff bringbar ist. Zur Begrenzung des Winkelbereiches der Drehbewegung des Klemmarmes sind zwei Widerlager vorgesehen, deren Abstand voneinander entsprechend dem gewünschten Winkelbereich bemessen ist. Die Länge der Wegsirecke, die der Klemmarm in gradlinige.· Bewegung auf dem Wellenstumpf zurücklegt, bestimmt sich nach einem Widerlager, das zwischen den Widerlagern zur Begrenzung der Schwenkbewegung angeordnet ist, und da die Bewegungen nacheinander auszuführen sind, eine geringere axiale Erstreckung aufzuweisen hat als die Widerlager zur Begrenzung der Schwenkbewegung.

in den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausrührungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Aluminium-Schmelzfluß-Elektrolysezelle, an deren Stromleiterbalken die Vorrichtung nach der Erfindung angeordnet ist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, teilweise im Schnitt.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Aluminium-Schmelzfluß-Elektrolysezelle 10. Die Kathodenwanne der Zelle ist mit Kathodenbarren 11 versehen, an die der Minuspol einer Gleichstromquelle angeschlossen ist. Am Buden der Kathodenwanne befindet sich kathodisch abgeschiedenes Aluminium 12. Oberhalb des kathodisch abgeschiedenen Aluminiums 12 befindet sich eine Schicht aus Elektrolyt, die ihrerseits mit einer Kruste abgedeckt ist. Anoden Π ragen in den Elektrolyten. Jede Anode 13 ist an einer Anodenstange 14 befestigt, die ihrerseits mit dem Stromleiterbalken 16 in Eingriff steht. Die Bezugszahl 15 weist auf die Vorrichtung nach der Erfindung zu.· lösbaren Verbindung von Anodenstangen mit einem Stromleiterbalken, die in der Fachsprache auch mit Spannschloß bezeichnet wird, hin. Drei der gezeigten Spannschlösser sind geschlosst·:! und ein Spannsehloß ist zur Verschiebung oder Abnahme der Anode 13 mit Anodenstangen 14 geöffnet.

Gemäß Fig. 2 besteht die Vorrichtung bzw. das Spannschloß nach der Erfindung 15 aus einem Klemmarm 17, der bewegbar auf einer Führung 18 angeordnet ist. Die Gewindestange 19 ist drehbeweglich mit der Führung 18 verbunden, und eine Kupplung 20 überträgt die Drehbewegung der Gewindestange 19 auf den Klemmarm 17. Die Längsbewegung des Klemmarmes entlang und die Drehbewegung desselben um die Führung 18 sind durch den Anschlag 21 bestimmt. Der Klemmarm 17 verbindet mittels eines Druckkörpers 22 die Anodenstange 14 lösbar mit dem Stromleiterbaiken 16.

Die Führung 18 ist wie in F i g. 2 gezeigt als Wellenstumpf ausgebildet. Vorzugsweise ist die Fuhrung 18 starr mit einer Platte 23 verbunden, die mittel nicht gezeigten Schrauben durch ^r;e Löcher 24 mn dem

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Steifigkeit der Pktte 23 ist auf diese eine Verstärkungsrippe 25 aufgeschweißt. Die Führung 18 trägt auf ihrem äußeren zylindrischen Umfang den Klemmarm 17. der aus -Mner Hülse 26 mit Rahmen 27 besteht. Im Rahmen 27 ist der Druckkörper 22 schwenkbar gelagert. Diese sch ikbare Lagerung des Druckkörpers 22 wird dadurch ^rrek-ht. daß eine Stange 28 mit Kugelkopf 29 vorgesehen ist. die mit dem Rahmen 27 verbunder ist. Der Druckkörper 22 hai eine entsprechende Ausnehmung, die mit dem Kugelkopf 29 spielfrei zusammenwirkt. Eine Sicherung 30 <m zur Festlegung des Kuselkopfes 29 in der entsprechenden Ausnehmung des Druckkörper 22 bestimmt.

Die Führung 18 weist ein konzentrisch angeordnetes Sackloch mit Innengewinde 31 auf. in de:n ciie Gewindestange 19 drehbar angeordnet ist. Die Ge¹* indestange 19 trägt an ihrem äußeren freien L"de einen Mehrkant 32. der zum Eingriff mit einem entspreche; den Werkzeug eines Ofenmanipulators bestimmt ist. In !er Nähe des Mehrkantes 32 ist mil der Gew indestanpe 19 eine Scheibe 33 verschweißt, die auf ihrer der Hülse 26 zugewandten Stirnfläche einer Reibbelag 34 trägt. Mit der der Platte 23 abgewandten Stirnlläche 35 der Hülse 26 ist eine Lochscheibe 37 verschweißt, durch die die Gev. indestange 19 hindurchgreift. Mit 36 ist die dem Reibbelag 34 abgewandte Stirnfläche der Hülse 26 bezeichnet. Die Lochscheibe 37 befindet sich in ständigem Reibeingriff mit dem als Reibscheibe ausgebildeten Reibbel■■<: 34. Zwischen Stirnfläche 36 der Hül .: 26 und der Platte 23 ist eine die Führung 18 umgreifende spiralig»; Druckfeder 38 angeordnet, die di" Lochscheibe 37 bei Drehung der Gewindestange 19 in ständigem Reibeingriff mit dem Reibbelag 34 halt. /ur Verminderung der Reibung /wische/: der sptraligen Druckfeder 38 und der Stirnfläche 36 ist an :W Stirnfläche 3*> ein Axialkugellager 39 angeordnet Anstelle eine; Axialkugellager kann auch ein axialbelastbares Rollet,iager Anwendung finden.

Zur Bestimmung der Bewegung des Klernmarmes 17 auf der Führung 18 ist ein Anschlag 21 vorgesehen. Der Anschlag 21 setzt sich aus einem mit der Hülse 26 verbundenen Nocken 40 und aus an der Platte 23 befestigten Widerlagern 41, 42 und 43 zusammen. Wie F i g. 2 zeigt, ist der Nocken 40 je nach Bewegungsrichtung des Klemmarmes 17 auf der Führung 18 mit jeweils einem der Widerlager in Eingriff bringbar. Gemäß der

Frfiiidung ist der Nocken 40 mn der l!ulse 2h verschwjiHl und in gleicher Weise sind die Widerlager 41,42 und 4? an der 1¹I.IlIe 23 befestig!

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der F.rfindung im Zusammenhang mit einem I.öse und Spannvorgang beschrieben, /ur Losung der Anodenstange 14 vom Stromleilerbalkcn 16 wird die (iewimlestange 19 über den Mehrkant 32 \< >m Manipulator nach links gedreht. Die Scheibe 33 dreht sich mit und will über den Reibbelag den Klemmarm 17 mitdrehen Diese Drehung wird durch den Nocken 40. der "-i'h in ' nl.iL'i mit dem Widerlager 42 beim.let. verhindert. Dadurch fuhrt der Klemmarn: 17 auf der I uhning 18 eine gradlinige llewegiing aus. wobei wahrend dieser Bewegung die spiralige Druckfeder 58 den langsgeriehle'en Vorschub des Klemmarmes 17 be w n U Wahrend dieses Vorganges heb' der Druck kör pci 22 (im der Λ node η st. ι η ge 14 ,ib. wodurch dl· Ar.odenslaiiL'e 14 \ otn Slromleiterhalken Ιβ gelost isi Durch '."11-JCH¹IZIr Drehen der (iewindestaiiL'e 19 und weiterem Vorschub des Klerimarmes 17 auf der Führung 18 kommt der Nocken 40 miller Fingriff mit dem Widerlager 42 Zu diesem Zeitpunkt drückt die spiralige Druckfeder 18 den Klemmarm 17 in Reibeingriff mit dem Reibbelag 34 und der Klemmarm 17 wird so durch die Ciewindestangc 19 um die Führung 18 geschwenkt bis der Nocken 40 in Anlage mit dem Widerlager 43 gerät. Nunmehr kann die Anodenstange 14 vom Stromleilcrbalken 16 entfern! werden. Der Spannvorgang läuft in umgekehrter Richtung. Durch Drehen der (jcwindestange 19 nach rechts wird, da sich di¹ klcmmami 17 noch im Reibeingriff mit dem Reibbelag 34 auf der Scheibe 3 3 der (iew indestange IS befindet, soweit verschwenkt bis der Noi'-.en 40 in Anlage mit dem Widerlager 41 gerät. Durch weiteres Drehen dei ( iew indestange 19 sel/l unter Kompression tier I edet eine gtadlinigc Bewegung des Klemmarmes 17 ein. wodurch die Anodenstange 14 mit dem SiroT;i!eiierbalken Iherspannt wird

Hierzu 2 Blatt Zeichnunuen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Anodenstangen mit einem Stromleiterbalken einer Aluminiumelektrolysezelle mit einem mittels einer Gewindestange betätigbaren Klemmarm, d a durch gekennzeichnet, daß der Klemmarm (17) an einer mit dem Stromleiterbalken (16) verbundenen, den Klemmarm (17) für Längs- und Drehbewegungen stützende Führung (18) drehbeweglich verbunden ist, und eine die Bewegung der Gewindestange (19) auf dem Klemmarm (17) übertragende Kupplung (20) und ein die Längs- und Drehbewegungen des Klemmarmes (17) begrenzender Anschlag (21) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (18) aus einem zylindrischen Wellenstumpf besteht, mit dem der Klemmarm (17) bewegbar verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmarm (17) aus einer auf dem Wellenstumpf angeordneten Hülse (26) mit daran angebrachtem Druckkörper (22) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (22) schwenkbar mit einem mit der Hülse (26) verbundenen Rahmen (27) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (22) mittels einer am Rahmen (27) angeordneten Stange (28) mit Kugelkopf (29) gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (18) mittels einer Platte (23) m.c Schrauben an Stromleiterbalken (16) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspi^ch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestange (19) über eine mit Gewinde versehene Bohrung (31) mit der Führung (18) drehbeweglich ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) aus einer mit der Gewindestange (19) verbundenen Reibscheibe (34) und aus einer unter Federdriick stehenden Stirnfläche (36) der Hülse (26) besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdruck mittels einer zwischen der Platte (23) und der der Reibscheibe (34) abgewandten Stirnfläche (36) der Hülse angeordneten Feder (38) aufgebracht ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der Reibscheibe abgewandte Stirnfläche (36) ein Axialkugellager (39) trägt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (38) als eine den Wellenstumpf umgreifende, spiralige Druckfeder ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (21) aus einem an der Hülse (26) befestigten Nocken (40) besteht, der mit an der Platte (23) befestigten Widerlagern (41,42,43) in Eingriff bringbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Drehbewegung des Klemmarms (17) zwei in einem Winkel zueinander angeordnete Widerlager (41, 43) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Längsbewegung ein Widerlager (42) geringerer axialer Erstreckung als die Widerlager (41, 43) zwischen den Widerlagern (41,43) angeordnet ist.