DE2943293C2 - Vorrichtung zum Führen eines Meißels einer Einschlageinrichtung - Google Patents

Description

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meißel (12) zwei parallel verlaufende Führungsflächen (13) aufweist, die mit Spiel einem Paar von gegenüberliegenden Führungsrollen (14) des Führungskastens (10) anliegen. «

7. Vorrichtung aach Anspruch I oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Flächenhälfte der Führungsflächen (13) ein Paar von Führungsronen (14) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch *S gekennzeichnet, daß jeder Flächenhälfte der Führungsflächen (13) ein Paar von Führungsrollen (14) zugeordnet ist

9. Vorrichtung nach Anspruch I oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Führungsflä- so chen (13) ein Paar von sich über den größeren Teil der Querschnittslänge erstreckender Führungsrollen (14) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante des Flußabstrei- fers (18) schräg ausgebildet ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante des Flußabstreifers (18) V-förmig, vorzugsweise mit einem Winkel («) von 90-150", ausgebildet ist M

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Führen eines an einer Kolbenstange eines Druckzylinders auf und ab bewegbaren Meißels einer Einschlageinrichtung zum Brechen der erstarrten Kruste eines Elektrolyseofens insbesondere zur Herstellung von Aluminium.

Für die Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid wird dieses in einer Fluoridschmelze gelöst, die zum größten Teil aus Kryolith besteht Das kathodisch abgeschiedene Aluminium sammelt sich unter der Fluoridschmelze auf dem Kohleboden der Zelle, wobei die Oberfläche des flüssigen Aluminiums die Kathode bildet In die Schmelze tauchen von oben Anoden ein, die bei konventionellen Verfahren aus amorphem Kohlenstoff bestehen. An den Kohleanoden entsteht durch die elektrolytische Zersetzung des Aluminiumoxids Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff der Anoden zu CO₂ und CO verbindet Die Elektrolyse findet in einem Temperaturbereich von etwa 940—950°Cstatt

Im Laufe der Elektrolyse verarmt der Elektrolyt an Aluminiumoxid. Bei einer unteren Konzentration von 1 — 2 Gew.-% Aluminiumoxid im Elektrolyten kommt es plötzlich zum Anodeneffekt der sich in einer plötzlichen Spannungserhöhung von beispielsweise 4—4,5 V auf 30 V und darüber auswirkt Spätestens dann muß die Kruste eingeschlagen und die Aluminiumoxidkonzentration durch Zugabe von neuem Aluminiumoxid (Tonerde) angehoben werden.

Die Zelle wird im normalen Betrieb üblicherweise periodisch bedient auch wenn ktin Anodeneffekt auftritt Außerdem muß bei jedem Anodeneffekt die Badkruste eingeschlagen und die Tonerdekonzentration durch Zugabe von neuem Aluminiumoxid angehoben werden, was eine? Zellenbedienung entspricht

Zur Zellenbedienung ist über lange Jahre die Kruste aus erstarrter Schmelze zwischen den Anoden und dem Seitenbord der Elektrolysezelle eingeschlagen und anschließend neues Aluminiumoxid zugegeben worden. Diese heute noch weitgehend angewandte Praxis stößt auf zunehmende Kritik wegen Verschmutzung der Luft in der Elektrolysehalle und der äußeren Atmosphäre. Die Forderung nach Kapselung der Elektrolyseöfen und die Behandlung der Abgase ist in den letzten Jahren zunehmend zur zwingenden Notwendigkeit geworden. Eine maximale Zurückhaltung der Elektrolysegase durch Kapselung kann jedoch nicht gewährleistet werden, wenn eine klassische Längsseitenbedienung zwischen den Anoden und dem Seitenbord der Öfen erfolgt.

In neuerer Zeit sind deshalb die Aluminiumhersteller immer mehr zur Bedienung in der Ofenlängsachse übergegangen. Mach dem Einschlagen der Kruste erfolgt die Tonerdezugabe entweder lokal und kontinuierlich nach dem »Point-Feeder«-Prinzip oder nicht kontinuierlich über die ganze Ofenlängsachse verteilt. In beiden Fällen ist auf der Elektrolysezelle ein Vorratsbunker für die Tonerde angeordnet. Entsprechendes gilt für die Querbedienung der Elektrolyseöfen nach der DE-OS 27 3) 908.

Für das Einschlagen des erstarrten Flusses werden in bekannten Vorrichtungen im Querschnitt rechteckige oder runde Meißel eingesetzt.

Diese Meißel neigen zu Verdrehungen, wenn sie die harte Kruste aus erstarrter Schmelze durchstoßen.

Zur Verhinderung von Verdrehungen an im Querschnitt rechteckigen Meißeln sind Vorrichtungen bekanntgeworden, beispielsweise

- aus der US-PS 33 71026 eine ausschließliche Führung im Druckzylinder für eine Schlagvorrichtung mit kleinem Hub,

— aus der US-PS 37 14002 eine Führung im Druckzylinder und unterhalb davon als Doppelführung oder aber

— aus der US-PS 39 01787 eine Führung der Kolbenstange,

Die bekannten Ausführungsformen haben den Nachteil, daß sowohl Führung 3,1s auch Meißel in — eine gewisse Schwerfälligkeit bewirkender — massiver Bauweise hergestellt werden müssen. Außerdem besteht die Gefahr, daß die einer Verdrehung entgegenwirkenden Lager durch eingedrungene Tonerdekörner erodiert und in ihrer Funktion behindert werden.

Der Erfinder hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine eingangs näher beschriebene Meißelführung zu schaffen, weiche den Meißel trotz einfacher und verhältnismäßig leichter Bauweise gegen Verdrehen sichert und bei geringer Störanfälligkeit eine hohe Lebensdauer aufweist

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die folgenden Merkmale erreicht:

— einen sich in oberer Ruhelage des Me.uels von dessen Unterseite bis zur Kolbenstange erstreckenden, mechanisch stabilen Führungskasten,

— mindestens eine, über Rollenlager am Führungskasten befestigte Führungsrolle, die mit einer vertikalen Führungsfläche des zumindest eine solche Führungsfläche aufweisenden Meißels in Eingriff steht, und

— einem am Führungskasten befestigten, sich unterhalb der Führungsrolle/n über die gesamte Breite der Führungsfläche/n erstreckenden Flußabstreifer.

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Der Führungskasten ist aus soliden Stahlblechen, die beispielsweise eine Dicke von 2—3 mm haben, hergestellt und erfüllt daher die Anforderungen bezüglich der mechanischen Stabilität

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für einen Elektrolyseofen mit diesen abkapselnder Ofenabdekkung ist ein von der Kolbenstange des Druckzylinders durchgriffenes Deckblech des Führungskasten und dessen Mantel — also der Führungskasten abgesehen von seiner Unterseite mit der Meißelaustrittsöffnung — gasdicht ausgestaltet; der Führungskasten durchsetzt bei gekapselten öfen die Ofenabdeckung so, daß nur sein gasdichter Teil herausschaut. Das Deckblech des Führungskastens wird seinerseits von der Kolbestange, die den Meißel beim Einschlagen der Kruste nach unten so drückt, gasdicht durchgriffen. Nach einer zweiten Ausführungsform ist der Führungskasten an der Unterseite des Druckzylinders angeflanscht Oder die Ofenabdeckung selbst kann nach einer anderen Variante Deckblech für den Führungskasten sein.

Die Führungsrollen bestehen vorzugsweise aus einem verschleißfesten metallischen Cußteil, z. B. Stahlguß oder Grauguß, und sind ohne Kugellager od. dgl. am Rollenlager angeordnet Die Führungsroilen, die bevorzugt einen Durchmesser von einigen cm haben, liegen nicht direkt auf einer Führungsfläche des Meißels auf, sondern dieser erfindungsgemäß mit Spiel von S I mm an.

Die konstruktive Gestaltung und die Anordnung der Führungsrolle/n können je nach Meißelart unterschied- £>5 lieh konzipiert werden.

Weist ein Meißel nur eine vertikale Führungsflächc auf. wie dies z. B. bei einem im Querschnitt halbkreisförmigen Meißel der Fall ist, so kann eine sich über einen Teil der oder über die ganze Führungsfl&cbe erstreckende Rolle bzw, zwei kleinere, an den Enden dieser Führungsfläche angeordnete Rollen eingesetzt werden. Auf diese Weise kann jedoch nur ein Verdrehen des Meißels, nicht aber sein seitliches Ausweichen verhindert werden.

Es ist deshalb — insbesondere bei Meißeln mit schmalem Querschnitt — zweckmäßig, zwei parallele ebene Führungsflächen in vertikaler Richtung vorzusehen, so daß ein Paar von gegenüberliegenden Rollen bzw. zwei an den Enden bzw. an den Hälften der Führungsflächen liegende Rollenpaare ein Verdrehen und ein seitliches Ausweichen verhindern können. Falls ein Rollenpaar in der Mitte der Führungsflächen angeordnet ist, erstrecken sich diese über den größeren Teil der Breite der Führungsflächen bzw. der Länge des Meißelquerschnitts.

Unabhängig von der Anzahl und der Anordnung der Führungsrollen verlaufen deren Längsachsen immer horizontal. Vorzugsweise liegen die.*r Längsachsen in derselben Horizontalebene, im untersten Bereich des Führungskastens.

Beim Zurückfahren des Meißels von einer unteren Arbeitsstellung in seine obere Ruhelage wird am Meißel erstarrte· Elektrolyt hochgezogen. Um zu vermeiden, daß diese Kruste zwischen Meißel und Führungsrolle/n gerät, wird an der Unterseite des Führungskastens ein sich über die gesamte Breite der Führungsfläche/n erstreckender Flußabstreifer angeordnet Dessen untere, mit weniger Spiel als die Führungsrollen an der Führungsfläche anliegende Kante ist bevorzugt nicht horizontal ausgebildet sondern z. B. schräg oder V-förmig geneigt

Die Verhinderung des Verdrehens oder seitlichen Ausweichens bei im Querschnitt schmalen Meißeln, welche bei großem Kolbenhub nur eingesetzt werden können, wenn sie erfindungsgemäß stabil positioniert sind, ist von wesentlicher Bedeutung, weil die« bei bestehenden öfen die Umstellung auf Mittelbedienung oder die punktförmige Tonerdezugabe erlaubt, ohne daß beim Umrüsten der Anodenabstand in der Ofenlängsachse wesentlich verändert werden muß.

Die Einschlageinrichtung, welche im Prinzip aus Druckzylinder, Kolbenstange, Meißel und Führungskasten besteht ist direkt oder indirekt am Zellenaufbau befestigt oder Bestandteil eines Bedienungsfahrzeuges bzw. Ofenmanipulators. Die durch die erfindungsgemäße Meißelführung mit Führungskasten und -rollen erreichte Stabilität ist — verglichen mit den bekannten Kolbenführungen — erheblich weniger aufwendig und dennoch wirkungsvoller.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den unteren Teil einer Einschlageinrichtung für eine in einem Elektrolyseofen gebildete Kruste mit einer Meißelführung;

Fig.2 einen Ho.izontalschnitt durch die Meißelführung der F ig. 1 nach deren Linie 11-11.

In Fig. 1 ist als Teil einer Einschlageinrichtung in Ruhelage ein quaderförmiger Führungskasten 10 aus Stahlblech mit in einem Mantel vorgesehenem oberem Deckblech und einer als Bodenblcch bezeichneten unteren R.andzone ge/näß Γ i g. 2 dargestellt, der ..'ine Ofenabdeckung 20 durchgreift. Dieser sind zur Erreichung einer wirkungsvolleren Kapselung eines nicht

«λ citer wiedergegebenen Elektrolyseofens noch Abdichtungsplatten 22 zugeordnet. In Führungskasten IO wird ein im gewählten Ausfühniiigsbeispiel mit fischschwanzförniigem Ende versehender Meißel 12 geführt. Zwei einander parallele Führungsflächen 12 — Breitseiten des im Querschnitt rechtwinkligen Meißels 12 — stehen in Eingriff mit einem beidseits angeordneten Paar von f'iihriingsrollen 14.

Die Führungsrollcn 14 sind gegenüber jenen Führungsflächen 13 im Bereich einer Flächenhälfte angeordnet: die Fiihriingsfläi-he 13 wird durch ihre Längsachse — die Projektion der Längsachse des Meißels 12 auf der Führiingsiläche 13 — in zwei Flächenhälften unterteilt. Durch die verhältnismäßig massive Bauart des Meißels 12 wird verhindert, daß die andere, nicht mit den Führungsrollen 14 in Eingriff stehende Flächenhälfte der Meißelsciten oder Breitseiten des Meißels 12 abgelenkt wird. Nach anderen, nicht

dargestellten Varianten kann an der anderen Flächenhälfte ein weiteres Paar von Fiihrungsrollcn 14 vorgesehen werden, oder die Fiihrungsrollcn 14 erstrecken sich, dann vorzugsweise in der Seitenmittc angeordnet, über einen größeren Bereich der Quer schnittslänge des Meißels 12.

Auf der oberen Seite des Bodenblechs des Führungskastens 10 sind Rollenlager 16 für die FiJhrungsrollen 14 befestigt, z. B. angeschweißt. Auf der Unterseite des Bodenblechs ist ein FluBabstreifer 18 angeordnet, der sich über die ganze Breite der Führungsflaehen 13 erstreckt und verhindert, daß beim Hochziehen des Meißels 12 erstarrte Flußreste unter die Führungsrollen 14 gelangen. Auf den Schmalseiten des Meißels 12 ist kein Fußabstreifer 18 vorgesehen.

Der Fußabstreifer 18 ist im Längsschnitt V-förmig ausgebildet, wobei der Winkel % zweckmäßig zwischen 90 und 150" liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Führen eines an einer Kolbenstange eines Druckzylinders auf und ab bewegbaren Meißels einer Einschlageinrichtung zum Brechen der erstarrten Kruste eines Elektrolyseofens, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, gekennzeichnetdurch

einen sich in oberer Ruhelage des Meißels (12) von dessen Unterseite bis zur Kolbenstange erstrecken- ι ο den, mechanisch stabilen Führungskasten (10), mindestens eine über Rollenlager (16) am Führungskasten befestigte Führungsrolle (14), die mit einer vertikalen Führungsfläche (13) des zumindest eine solche Führungsfläche aufweisenden Meißels in ts Eingriff steht, und

einen am Führungskasten befestigten, sich unterhalb der Führungsrolle über die gesamte Breite der Führungsfläche/n erstreckenden Fußabstreifer (18).

2. Verrichtung nach Anspruch 1 für einen Elektrolyseofen mit diesen abkapselnder Ofenabdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckblech des Führungskastens (10) und dessen Mantel gasdicht ausgestaltet sind und der Mantel im Bereich einer Abdichtplatte (22) auch gasdicht durch die Ofenabdeckung (20) hindurchgeführt ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckblech von der Kolbenstange des Druckzylinders durchgriffen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, riaß das Deckblech Teil der Ofenabdekkung ist.

5. Vorrichtung nadi Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß «Jer Führungskasten (10) mit dem Druckzylinder fest verbur Jen ist.