DE2850851C2 - Steuereinrichtung zur Betätigung der pneumatischen Arbeitszylinder einer Brechvorrichtung zum Brechen der Kruste eines Schmelzbades zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse - Google Patents

Description

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sdie Signalleitung speisenden Kolbenschieber, der mit die beiden pneumatischen Brechzylinder 17 in Auseinem Stößel in den Zylinderraum des Arbeitszylinders sehubrichtung beaufschlagt, so daß der Brechbalken 12 hineinragt und der auf seiner dem Stößel gegenüberlie- nach unten fährt und mit seinen Brechwerkzeugen 13 genden Koibenfläche vom pneumatischen Druck inner- die Kruste des elektrolytischen Schmelzbades durchhalb einer mit der pneumatischen Druckleitung verbun- 5 stößt In der Endlage des Abwärtshubes werden die denen Zylinderkammer belastet ist, die bei Stößelbetäti- Brechzylinder 17 umgesteuert, so daß der Brechbalken gung des Kolbenschiebers mit der pneumatischen Si- 12 wieder in die obere Hubstellung gelangt
gnalleitung verbunden wird In diesem Fall wird das Der an dem Ofengerüst oberhalb des Schmelzbades pneumatische Druckmedium als Ventilfeder für den angeordnete Bunker 14 weist an seinem Auslauf einen Endschalter ausgenutzt Der Ventilkolben weist zweck- 10 als Schleusenzuteiler ausgebildeten Dosiertrichter 20 mäßig auf seiner dem Stößel gegenüberliegenden Seite auf, der mittels zweier pneumatischer Dosierzylinder 21 einen endsei tig aus dem Gehäuse bzw. dem Fußflansch betätigt wird. Die Anordnung kann, wie bekannt, so herausragenden Schaft od. dgL auf, an weichem sich die getroffen sein, daß die beiden Dosierzylinder 21 eine Stellung des Ventilkolbecs und damit die Hubposition schwenkbare Dosierklappe betätigen, um nach Durchdes betreffenden Arbeitszylinders optisch feststellen 15 stoßen der Kruste des Schmelzbades eine vorbestimmte läßt Es besteht die Möglichkeit, zwei pneumatische Menge des Oxidmaterials in das Schmelzbad abzuwer-Endschalter vorzusehen, weiche die Ausschubposition fen. Die spezielle Ausbildung der Dosier- und Beschik- und die Einschubposition des zugeordneten Arbeitszy- kungsvorrichtung ist von untergeordneter Bedeutung, linders anzeigen. Die genannten Endschalter sind für die Wesentlich ist daß auch die Betätigung der Dosier- und Überwachung der Funktion der Brechzylinder notwen- 20 Beschickungsvorrichtung mit Hilfe pneumatischer Ardig. Weitn ein Brechzylinder die Kruste des elektrolyt!- beitszylinder 21 erfolgt

sehen Schmelzbades nicht zu durchbrecher, vermag, F i g. 2 zeigt einen einzelnen pneumatischen Arbeitswird der betreffende Endschalter nicht betätigt mit der zylinder, hier einen Brechzylinder 17 mit Kolbenstange Folge, daß der Brechzylinder automatisch eingefahren 18, der, wie beschrieben, für die Hubbewegung des wird. Die Steuerung kann so getroffen sein, daß sofort 25 Brechbalkens 12 verwendet wird. Die beiden Brechzy- oder nach einem zweiten Brechversuch eine Störmel- linder I^ können z. B. mittels Mittelzapfen 22 am Ofendung erfolgt, d. h, erst wenn beim zweiten oder einem gerüst aufgehängt sein. Ihre Kolbenstangen 18 weisen weiteren Brechhub der betreffende Endschalter unbetä- Gelenkanschlüsse 23 für die Kupplung mit dem Brechtigt bleibt balken 12 auf. Am Boden des Zylinders 17 ist ein Zylin-

Die die Arbeitsventile und die Endschalter aufweisen- 30 derfuß 24 z. B. mittels Schrauben befestigt der aus einer

den Zylinderfüße od. dgL werden zweckmäßig über dickwandigen Platte, einem Block od. dgl. besteht wel-

pneumatische Steuer- und Signalleitungen mit einer au- eher die verschiedenen Arbeitsventile und sonstige

ßerhalb des Ofenbereiches liegenden Zentrale verbun- Funktionsteile der Steuereinrichtung aufnimmt

den, die mit den entsprechenden Anzeigevorrichtungen, In F i g. 3 ist die Steuereinrichtung in einem Schalt-

Schaltvorrichtungen und/oder Signalwandlern u.dgl. 35 bild gezeigt Die Zylinderfüße 24 mit den beiden

versehen ist Brechyzlindern 17 sind hier strichpunktiert angedeutet

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang Da beide Zylinderfüße 24 gleich ausgebildet sind, ist in mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- F i g. 3 nur die Ventilanordnung eines einzigen Zylinderbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt fußes angedeutet Jeder Zylinderfuß 24 nimmt die erfor-

F i g. 1 schematisch in Ansicht einer Anlage zur elek- 40 derlichen Ventilvorrichtungen sowohl für den ihm auf-

trolytischen Gewinnung von Aluminium mit der über wehenden Brechzylinder 17 als auch für einen der bei-

dem elektrolytischen Schmelzbad angeordneten Kru- den Dosierzylinder 21 auf. Die Ventilvorrichtungen um-

stenbrechvorrichtung und Dosiervorrichtung; fassen ein Arbeitsventil 25 für die Steuerung des zuge-

F i g. 2 einen einzelnen pneumatischen Arbeitszylin- ordneten Brechzylinders 17 sowie ein Arbeissventil 26

der mit dem die Arbeitsventile aufnehmenden Zylinder- 45 für die Steuerung des zugeordneten Dosierzylinders 21.

fuß; Das Arbeitsventil 25 ist an seiner Ausgangsseite über

F i g. 3 die Steuereinrichtung für die pneumatische eine Bohrung 27 und eine Leitung 28 mit den beiden

Betätigung der Arbeitszylinder in einem Schaltschfima; Druckräumen des Brechzylinders 17 verbunden, wäh-

F i g. 4 im Axialschnitt einen erfindungsgemäßen End- rend das Arbeitsventil 26 ausgangsseitig über die beiden

schalter. 50 Leitungen 29 und 30 an die beiden Zylinderräume des

Der in F i g. 1 gezeigte Elektrolyseofen 10 für die Alu- Dosierzylinders 21 angeschlossen ist Die Leitung 28

miniumgeVf innung weist oberhalb des eigentlichen elek- besteht z. B. aus einer Rohrleitung, insbesondere einem

trolytischen Schmelzbades 11 einen Brechbalken 12, der Kupferrohr o. dgl. (F i g. 2).

an seiner Unterseite Brechwerkzeuge 13 trägt, und ei- Jeder Zylinderfuß 24 weist einen Anschluß 31 für die

nen Bunker 14 für die Aufnahme des Oxidmaterials 55 pneumatische Versorgungsleitung 32 auf, die längs aber

(Bauxit od. dgl.) auf. Mit 15 sind die an Anodenstangen den Elektrolyseofen verlegt ist Außerdem weisen die

16 angeordneten Anoden bezeichnet Zylinderfüße 24 jeweils zwei Anschlüsse 33 und 34 für Die den Brechbalken 12 mit den Brechwerkzeugen 13 pneumatische Steuerleitungen 35 und 36 auf, die zu ei-

aufweisende Krustenbrechvorrichtung kann derjenigen ner außerhalb des; Elektrolyseofens aufgestellten Zennach DE-OS 25 30 831 entsprechen. Der gesamte 60 tralstelle 37 führen. Darüber hinaus weisen die Zylinder-Brechbalken 12 ist mittels pneumatischer Brechzylinder fuße 24 Anschlüsse 38 und 39 für Signalleitungen 40 und

17 heb- und senkbar, deren Kolbenstangen 18 endseitig 41 auf, die ebenfalls zu der Zentralstelle 37 führen. Über an dem Brechbalken 12 angreifen und die sich mit ihren weitere Anschlüsse 42 und 43 sind die Dosierzylinder 21 oberen Enden an geeigneten Gerüstteilen der Anlage mittels ihrer Anschlußleitungen 29 und 30 an den zugeabstützen. Mit 19 ist ein Anodenbalken bezeichnet, an 65 ordneten Zylinderfu£24 angeschlossen.

welchem die Anodenstangen 16 der Kohleanoden 15 Die beiden Arbeitsventile 25 und 26 eines jeden Zylin-

hubbeweglich geführt siii-J. derfußes 24 weisen einen Steuerkolben 44 ibzw. 45 auf,

Für die Durchführung des Brechvorganges werden der über die pneumatische Steuerleitung 36 bzw. 35 von

dem pneumatischen Steuerdruck beaufschlagbar ist, um das betreffende Arbeitsventil 25 bzw. 26 von der gezeigten Schaltposition in die zweite Schaltposition umzuschalten. Ober die Steuerleitungen 35 und 36 und die Steuerkolben 44 und 45 können somit die beiden Arbeitsventile 25 und 26 von der Zentralstelle 37 aus umgeschaltet werden, um die zugeordneten Arbeitszylinder 17 und 21 entweder in Ausschubrichtung oder in Einschubrichtung zu beaufschlagen.

Im Zylinderfuß 24 ist in der Verbindung des Arbeitsventils 25 mit der Hauptdruckleitung 32 ein Rückschlagventil 46 angeordnet, welches eine Notausfallsicherung bildet und als solche ein unbeabsichtigtes Absenken des Brechbalkens 12 bei Druckluftabfall in der Hauptleitung 32 verhindert.

Schließlich sind jedem Zylinder gemäß F i g. 3 zwei Endschalter 47 zugeordnet, die ausgangsseitig Ober die Signalleitungen 40, 41 mit der Zentrale 37 verbunden sind. Die stößelbetätigten Endschalter 47 liefern jeweils bei vollem Einschub und bei vollem Ausschub des zügeordneten Brechzylinders 17 ein Druckluftsignal an die Zentralstelle.

In F i g. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Endschalters 47 dargestellt. Der Endschalter besteht aus einem stößelbetätigten Ventilkolben, dessen Stößel 48 durch den Zylinderboden in den Zylinderraum des zugehörigen Brechzylinders 17 ragt Der Stößel ist Teil des als Kolbenschieber ausgebildeten Ventilkolbens 49, der in einem zylindrischen, nach Art einer Ventilpatrone ausgebildeten Ventilgehäuse 50 geführt ist Die Ventilpatrone 50 sitzt in einer Bohrung 51 des Zylinderfußes 24. An der dem Stößel 48 gegenüberliegenden Seite weist der Ventilkolben 40 einen Schaft 52 auf. Der Ventilkolben und der Schaft sind mit einer Axialbohrung 53 versehen, die an ihrem einen Ende über Radialbohrungen 54 mit der den Ventilkolben aufnehmenden Innenbohrung 55 des Ventilgehäuses 50 verbunden ist, während sie an inrctti änderen Ende über einen als Geräuschdämpfer ausgebildeten Filter 56 ins Freie mündet. Die Zylinderkammer 57 auf der einen Seite des Ventilkolbens wird über den Anschluß 58 ständig mit Druckluft beaufschlagt. Mit 59 ist ein Anschluß bezeichnet, der mit der Signalleitung 40 bzw. 41 (F i g. 3) verbunden ist und der über einen Kanal 60 und Radialbohrungen 61 mit dem Raum 62 zwischen den beiden Kolbenteilen des Ventilkolbens 49 in Verbindung steht Mit 63 und 64 sind Dichtringe bezeichnet, die den Raum 62 entweder zur einen oder zur anderen Seite hin abdichten.

In der gezeigten Position steht der Ventilkolben 49 auf seiner Kolbenfläche 49' unter der Wirkung des in der Zylinderkammer 57 befindlichen pneumatischen Druckmittels, welches eine pneumatische Ventilfeder bildet Wird beim Ein- oder Ausschub des zugeordneten Brechzylinders der Stößel 48 durch den Kolben des Brechzylinders gegen die Federkraft des pneumatischen Drückmittels in der Kammer 57 eingefahren, so wird der Ringraum 62 mit der Zylinderkammer 57 verbunden, da der Ventilkolben 49 die Dichtung 64 überläuft und somit einen Ringspalt an dieser Dichtung öffnet Hierdurch wird die Verbindung zwischen den Anschlüssen 58 und 59 hergestellt, so daß über die betreffende Signalleitung ein Drucksignal zu der Zentrale 37 übertragen wird, welche die Einschub- oder Ausschubposition des Brechzylindeirs anzeigt

Die Zentrale 37 weist z. B. ais Eiektromagnetventiie ausgebildete Signalwandler 70 bis 73 auf, weiche elektrische Signale in hydraulische Drucksignale umwandeln, über welche die Brechzylinder 17 und die Dosierzylinder 21 in der beschriebenen Weise gesteuert werden. Die Signalwandler 70 und 71 dienen dabei zur Steuerung der beiden Arbeitsventile 25 der Zyiinderfüße 24, während die Signalwandler 72 und 73 zur Steuerung der beiden Arbeitsventile 26 verwendet werden. Ferner sind an der Zentralstelle 37 PE-Wandler 74 vorgesehen, welche die pneumatischen Rückmeldesignale der Signalleitungen 40 und 41 der beiden Zylinderfuße 24 in elektrische Signale umwandeln und demgemäß eine Rückmeldung über den erfolgen Ausschub oder Einschub der Brechzylinder 17 liefern. Die gesamte Anlage kann z. B. mit Hilfe eines Computers automatisch gesteuert werden. Wesentlich ist vor allem, daß die Arbeitsventile und der Endschalter für eine Zylindergruppe, die einen Brechzylinder und einen Dosierzylinder umfaßt, an einem gemeinsamen Zylinderfuß 24 vereinigt sind, der vorzugsweise am Brechzylinder angeordnet ist. Die Anschlußleitungen der Zylinderfüße 24 werden von Bohrungen des den Zyiindertuü bildenden Steuerbiocks gebildet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung der im Patentansprüche: Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art Aus der DE-OS 25 30 831 ist eine Anlage zur Alumini-

1. Steuereinrichtung mit geringem Leitungs- und umgewinnung bekannt, bei der zum Aufbrechen der Montageaufwand zur Betätigung der pneumati- 5 Kruste des elektrolytischen Aluminiumschmelzbades eischen Arbeitszylinder einer heb- und senkbaren ne Brechvorrichtung in Gestalt eines Brechbalkens vor-Brechvorrichtung zum Brechen der Kruste eines gesehen ist, der mittels Hubvorrichtungen so weit gegen Schmelzbades zur Gewinnung von Aluminium das Schmelzbad abgesenkt werden kann, daß die Kruste durch Schmelzflußelektrolyse sowie zur Betätigung durchbrochen wird. Mit dem Brechbalken verbunden ist der pneumatischen Arbeitszylinder einer Dosierein- io eine Dosiereinrichtung, mit der nach dem Aufbrechen richtung, die mit der Brecheinrichtung verknüpft ist, der Kruste Oxidmaterial (Bauxit) in dosierter Menge in zur Beschickung des Schmelzbades mit Oxidmateri- das Schmelzbad geworfen wird. Die als SchleusenzuteiaL unter Verwendung von Arbeitszylindern, die mit- ler ausgebildete Dosiereinrichtung wird mittels pneutels Arbeitsventilen betätigbar sind, dadurchge- matischer Dosierzylinder betätigt Die gesamte Anlage kennzeichnet, daß zumindest ein Teil der 15 wird von einer Zentralstelle aus von Hand oder mittels pneumatischen Brechzylinder (17) oder der pneuma- Computer gesteuert

tischen Dosierzylinder (21) mit einem die pneumati- Bei den bekannten Einrichtungen der vorgenannten

sehen Arbeitsventile (25, 26) aufweisenden Bau- Art werden aufgrund der hohen Temperaturen im

oder Anbauteil (24) versehen ist Schmelzbadbereich als Hubvorrichtungen pneumati-

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch 20 sehe Arbeitszylinder verwendet Dabei werden die vergekennzsJchnet, daß als Bau- oder Anbauteil (24) ein schiedenen Arbeitszylinder über Arbeitsventile gesteu-Zylinderfuß vorgesehen ist ert, die in der Zentralstelle z. B. in einem Schaltschrank

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- untergebracht sind. Zur Überwachung der Anlage werdurch gekennzeichnet, daß an dem Bau- oder An- den zusätzlich zu den Versorgungsleitungen Signalleibauteil (24) eines Arbeitszylinders (17 oder 21) die 25 tungen benötigt über die den Einschub- oder Ausschub-Arbeitsventile (25,26) für eine Arbeitszylindergrup- zustand der Arbeitszylinder anzeigende Rückmeldesipe vereinigt sind. gnale an die Zentralstelle übertragen werden. Insgesamt

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ergibt sich daher bei den bekannten Steuereinrichtungekennzeichnet, daß das Bau- oder Anbauteil (24) an gen ein großer Leitungs- und Montageaufwand.

dem pneumatischen Brechzylinder (17) angeordnet 30 Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine

ist und sowohl ein Arbeitsventil (25) für die Brechzy- Steuereinrichtung der gattungsgemäßen Art so auszu-

lindersteuerung als auch ein Arbeitsventil (26) für die bilden, daß sich bei hoher Funktionssicherheit ein er-

Dosierzylindersteuerungas/weist heblich verminderter Leitungs- und Montageaufwand

5. Steuereinrichtuii,» nach einem der Ansprüche 1 ergibt

bis 4, dadurch gekennzeichn .·*; daß der Zylinderfuß 35 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer

(24) aus einem am pneumatischen Arbeitszylinder Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkma-

(17,2t) befestigten Block besteht der mit Leitungs- len des Anspruches 1.

bohrungen und mit Anschlüssen (31, 33, 34, 38, 39, In den Unteransprüchen 2 bis 9 sind vorteilhafte Aus-42, 43) für die Hauptdruckleitung (32) sowie für gestaltungsformen der Steuereinrichtung nach dem Anpneumatische Steuer- und Anschlußleitungen verse- 40 spruch 1 angegeben,
hen ist Dadurch, daß erfindungsgemaS die Arbeitsventile an

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch den pneumatischen Arbeitszylindern, vorzugsweise gekennzeichnet, daß die Arbeitsventile (25, 26) Be- hieran angeordneten Zylinderfüßen, angeordnet werstandteil des den Zylinderfuß (24) bildenden Blocks den, ergibt sich insgesamt ein erheblich verminderter sind. 45 Leitungs- und Montageaufwand und damit auch eine

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 erhöhte Funktionssicherheit der Steuereinrichtung, bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens am Dies gilt vor allem für den Fall, daß gemäß einer bevor-Zylinderfuß (24) ein pneumatischer Endschalter (47) zugten Ausführungsform der Erfindung an dem Bauangeordnet ist. oder Anbauteil eines Arbeitszylinders die Arbeitsventile

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch 50 für eine Arbeitszylindergruppe vereinigt werden, da gekennzeichnet, daß der Endschalter (47) einen eine hierbei nur ein Teil der vorhandenen Arbeitszylinder pneumatische Signalleitung (40,41) speisenden KoI- mit dem Bau- bzw. Anbauteil versehen werden muß, benschieber (49) aufweist, der mit einem Stößel (48) welches die Arbeitsventile für die Arbeitszylindergrupin den Zylinderraum des Brechzylinders (17) hinein- pe aufnimmt. Da die Brechzylinder die größeren Abragt und der auf seiner dem Stößel gegenüberliegen- 55 messungen haben, empfiehlt es sich, das Bau- oder Anden Kolbenfläche (49') vom pneumatischen Druck bauteil am pneumatischen Brechzylinder anzuordnen, innerhalb einer mit der pneumatischen Druckleitung wobei es sowohl ein Arbeitsventil für die Brechzylinderverbundenen Zylinderkammer (57) belastet ist, die Steuerung als auch ein Arbeitsventil für die Dosierzylinbei Stößelbetätigung des Kolbenschiebers mit der dersteuerung aufweist. Die Arbeitsventile lassen sich im pneumatischen Signalleitung verbunden wird. 60 übrigen geschützt und wartungsfreundlich an dem Bau-

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch oder Anbauteil b2w. am Zylinderfuß unterbringen, der gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (49) auf seiner zweckmäßig aus einem am Arbeitszylinder anschließbadem Stößel (48) gegenüberliegenden Seite einen ren Block besteht, der die erforderlichen Anschlüsse für endseitig aus dem Gehäuse bzw. dem Zylinderfuß die pneumatischen Leitungen aufweist. Vorzugsweise (24) herausragenden Schaft (52) aufweist. 65 ist mindestens am Zylinderfuß ein pneumatischer Endschalter atigeordnet, der die Hubposition des betreffen-

den Arbeitszylinders anzeigt. In bevorzugter Ausführung besteht der Endschalter aus einem eine pneumati-