NO802642L - Trykksylinder for en slaginnretning for skorpebryting - Google Patents

Description

Trykksylinder for en slaginnretning for Skorpebryting.

Foreliggende oppfinnelse gjelder et pneumatisk - eller hydrau^ . lisk drevet trykksylindersystem for en slaginnretning innrettet for å bryte dens:-.Størknede;skorpe i en elektrolyseovn, særlig for fremstilling av aluminium.

For utvinning av aluminium ved elektrolyse av aluminiumoksyd oppløses denne oksyd i en fluoridsmélte, som for største delen består av Kryolit. Det katodisk utskilte aluminium samler seg under fluoridsmelten på cellens karbonbunn, således, at.over-c flaten åv_det flytenderaluminium danner katode. I smeiten er det ovenfra neddykket anoder, som ved vanlige f remstillings-r prosseser består av amorftkarbon. Ved den elektrolytiske spaltn-ing av aluminiumoksyd utvikles ved karbonanodenejioksygen, som forbinder seg med anodenes karbonmaterial til C02og C<qq>Elektrolysen finner i.sted i et temperaturområde omkring 940-970?C.

I . løpet av elektrolysen utarmes elektrolytten på aluminiumoksyd..Ved.ehi.nedre konsentrasjon på 1--.2 vekt% aluminiumoksyd i elektrolytten vil det opptre anodeeffekt, som gir seg til :;j-r-:_: kjenne ved en spenningsøkning fra f©eks. 4-4,5 V til 30 V og høyere. Senest ved dette tidspunkt må daiiskorpen gjénnombrytes og alumimiumoksydkonsentrasjorien økes ved tilsats a<y>hytt"'alu=-rhiriiumoksyd ..(oksydleire) .

I normal drift betjenes cellen vanligvis periodisk, også når

det ikke opptrer noen anodeeffekt. Utover dette må badets skorpe gjénnombrytes ved hver anodeeffekt og oksydleirekon-sentrasjonen økes ved tilsats av nytt aluminiumoksyd, hvilket tilsvarer en eellebetjening.

I mange år er ved eellebetjeningen smelteskorpen rutinemessig blitt gjennombrutt mellom anoden og elektrolysecellens sidekant, hvorpå nytt aluminiumoksyd er tilsatt. Denne praksis som ennå1.; anvendes i omfattende grad, møter imidlertid nå tiltagende kritikk på grunn av forurensning av luften i elektrolysehallen og den ytre atmosfære. Kravet omInnkapsling av elektrolyse-pvner og behandling av deres avgasser er i de senere år i tiltagende grad blitt til en tvingende nødvendighet.. En maksimal tilbakeholding av elektrolysegasser ved dnnkapsling-kan imidlertid ikke sikres når det benyttes en vanlig langsidebetjening, mellom anoden og ovnens., sidekant.

I den senere tid har derfor aluminiumfremstillerne i stadig..:• større grad gått over til betjening i ovnens lengdeakse.

Etter gjennombrudd av skorpen følger tilsats av oksydleire enten lokalt og kontinuerlig i henhold til punktmatingsprin-sippet eller ikke— kontinuerlig fordelt over hele..ovhens:.'.. lengdeakse. I begge tilfeller er en. forrådsbunker for oksydleire; anordnet på ..elektrolysecellen. Tilsvarende gjelder for den tverrbetjening av elektrolyseceller som i den senere tid er foreslått av søkerne (DE-Patent Nr. 27 31 908).

Det er kjent tallrike slaginnretninger som er drévet av pneumatisk eller hydraulisk arbeidende sylindre. Bevegelige skorpebrytere med utstikkeretsom! drives^som, slagborn;, ij.er. enten, montert pårs tyébar er vogner oellercjbéfinner i segrpåeut rustning anordnet over elektrolyseovnene (halvportalkraner, portalkraner, løpekran-er) .

For også å muliggjøre gjennomslag av skorpen ved elektrolyse^ ~'.l-cellens endekanter, foreslås i henhold til DE-AS 2 052 517 at slagbummen først bringes i stilling, hvilket vil si at det fastrlegges et bestemt slagområdé og skorpen derpå brytes ved en dreiebevegelse om slagbombens akse.

Allerede tidligere er det foreslått en totrinns gjennomslags-prosess, hvorved imidlertid, den utstikker som bærer hammefren/i motsetning til DE-AS 2 052 517, ikke utfører noen slagbevegelse, men bare bringes i stilling og derpå under selve slagprossesen forblir stasjonær. Slagbevegelsen gjennomføres utelukkende ved hjelp av den hammer som er montert på ytterenden av den stille-stående utstikker. Innstillingen av utstikkeren -finner f.eks. sted på følgende måte: I henhold til SU-ES 108 816 ved dreining av utstikkeren om sin akse.

I henhold til US-PS 2 4 23 787 ved forskyvning av den horison-tale utstikker langs en vertikal akse.

For alle disse kjente utførelsesformer er det felles at de bare kan.,anvendes for betjening langs lengde - og.:.sidekanter.

For betjening i midten, særlig av innkapslede^., ovner > kan disse forholdsvis vanskelig håndterlige innretninger ikke anvendes.

For ovner med midtbetjening eller punktformet oksydleirettil^ førsel, er det foreslått flere utførelseformer av pneumatiske eller hydrauliske trykksylindere for drift av skorpebrytere. For å bringe slagmeiselen ut av faresonen for mekanisk beskadig-élsé;--ved utskifting av anoder, er det Imidlertid nødvendig med et forholdsvis stort slagområde, hvilket medfører stort forbruk av trykkgasser eller trykkvæsker, f.eks. trykkluft.

Det er således et formål for oppflnneslen å frembringe et pneu~matisk eller hydraulisk drevet trykksylindersystem for en slaginnretning for å Bryte i gjennnom den størknede skorpe i en elektrolyseovn, og som kan anvendes så vel ved fast som ved bevegelig anordning på hvert sted i den elektrolyseovn.uhvor skorpen skal gjennombrytes. Videre bør trykksyllndersystemet c ha et lavt forbruk av trykkgass eller trykkvæske, samt i hvilestilling bringe slagmeiselen^lengs mulig bort fra området om^ kring karbonanodene.

Dette formål er I henhold til oppfinnelsen oppnådd ved at trykksylindersystemet består av en innstillingssylinder med stempel stang samt en arbeidssylinder som med samme lengdeakse er an-orndnet under innstillingssylinderen og også har en stempelstang. Den samlede slaglengde mellom den nederste arbeidsstilling og hvilestillingen for den meisel som er festet til arbeidssylinderens stempelstang, vil være forskjellig fordelt mellom innstillingssylinderen og arbeidssylinderen, alt. etter dent geometriske utforming av elektrolysecellen. Når den samlede slaglengde f.eks. utgjør ca. 900 mm, kan instillingssylinderen ha en slaglengde på 300-500 mm, mens arbeidssylinderen har en slaglengde på 400-600 mm. En opphengning som bærer slaginnretningen i sin helhet kan være fobundet med arbeidssylinderenr. på to måter: Den øvre ende av innstillingssylinderens:;stempelstang, som er utstyrt med en flens,., kan være festet til opphengningen, mens innstillings- og arbeidssylinderen er innbyrdes forbundet ende mot ende. Ved aktivering av innstillingssylinderen vil denne da bi i .■-.senket, mens dens stempelstangaforblir stas j onæri med stadig større lengdeuuténfor sylinderen.

Den øvre endeflate av innstillingssylinderen, som er utformet som en flens>:M, er festet til opphengningen,, mens den flensa formede* nedre ende avstempelstangen og den øvre endefalte av arbeidssylinderenr.er innbyrdes forbundet. Ved aktivering,., av innstillingssylinderen vil da dens stempelstang senkes og drives ut av sylinderen, mens innstillingssylinderen selv forblir stasjonær .

Begge utførelsevarianter fører til det samme resultat. Arbeidssylinderen bringes før gjennomslag av skorpen i stilling i nær-hetennav arbeidsstedet og fastholdes der, således at arbeidssylinderen med vesentlig mindre slagvolum kan slå iggénnom s skorpen.

Oppfinnelsens dobbeltsylindersystem for en slaginnretning opp^-viser følgende.fordeler: Takket være den innledende senkning av arbeidssylinderen ved hjelp av innstillingssylinderen, kan denne slå igjénnom skorpen med vesentlig mindre trykkgass - eller .trykkyæskevolunu Ofte kan betydelige trykkluftmengder .innspares.

Ved gjennombrudd av den harde og forholdsvis tykke skorpe må store krefter overføres til. meiselens opphengning. Disse krefter ,/yirker utelukkende "i retning av den" felles lengdeakse for; innstillings- og arbeidssylinderen, således at intet, masivt^ hvilket vil si tunghåndterlig og kostnadskrevende vektarmsystem er nødvendig.

Skorpen kan ikke bare brytes uten problemer langs cellens lang-sider og endekanter, men fremfor alt i dens midtområde, takket være på den ene side demlplassbesparende, og hovedsaklig rett-linjede oppbygging og på den annen side den forholdsvis store samlede slaglengde, hvilket tillater hevning avimeiselen 'ut av den kritiske sone ved utskitfting av anoder.

Det foreliggende trykksylindersystem i henhold til oppfinnelsen kan sammen med meiselen løsgjøres og valgfritt festes til f.eks. celleoppbygningen, en oksydleiresilo eller en bevegelig ovn-betjeningsinnrétning. Viderer kan trykksylindersystemetsoopp-hengning være utført slik at den kan føres som slågenhet på et passende underlag, f.eks. skinner.

Trykkehhetenuutgjør i seg selv ingen del av oppfinnelsen,,den kan anvendes i hvilkencsom:.helst utførelse som vil være kjent for fagfolk.

Trykkluft, som foretrekkes anvendt som trykkgass, kan tilføres ovenfra gjennom trykkluftslanger, da de temperaturer på 5'5Q'.-7"' 100°C som hersker i vedkommende områder ikke medførerr;noen problemer i denne forbindelse.

Ytterligere fordeler og særtrekk ved oppfinnelsegjenstanden vil nå bli nærmere beskrevet under".".henvisning til de vedføyde skje-matiske tegninger: Fig. 1 er en skisse av trykksylindersystémet. f or en slaginnretning i hvilestilling.

Fig. 2 viser delvisj.i snitt trykksylindersystemet i fig. 1

i arbeidsberedskapsstilling.

Fig. 3 viser en utførelseform av systemets stagmeisel og oksyd-leiretilførsel..

Det trykksylindersystem som er vist l;£ig. l og 2 bg,omfatter en slaginnretning er festet til en opphengning 10. Den stempelstang 14 som befinner seg iiinnstillingssylinderenÆ12^er^over en øvre flens fortrinnsvis løsbart forbundet med opphengnigen ip,,f.eks. ved fastskruing. Den nedre flens på innstillingssylinderen 12 og den øvre flens på arbeidssylinderens 16 er likeledes innbyrdes mekanisk forbundet, løsbart eller uløsbart. I arbeidssylinderen;, 16 er det anordnet en stempelstang 18 som kan drives ut i retning nedover, og som bærer en meisel 20 for -r ; gjennomslag av skorpen 26.

For. bedre forståelse av tegningen.'er det inntegnet anoder 22, oksydleire- 24 som er strødd utover skorpen 26, samt elektrolytten 28.

Arbéidsforløpet for den slaginnretning som drives av trykksylindersystemet kan skjematisk angis på følgende måte: 1. Stempelstengene 14,18 er trukket inn i henholdsvis inn-.'.still;nigssyllnderen-: 12cogrårbéidssylinderen 16., ..'idet slaginnretningen befinner seg i hvilestilling. Denne stilling er nødvendig for å tillate utskiftning av anodene, hvorved meiselen 20 av mekaniske og arbeidssylinderenZ16 av ter-miske grunner bør befinnnesseg lengst mulig fra anodene 22, samt for demontering av slaginnr.etningen, nemlig når opphengningen 10 løses fra sin bærer. Denne hvilestilling er vist i fig. 1. 22. Eig. 2 viser imidlertid den utdrevne stempelstang 14 for innstillingssylinderen 12, mens slaginnretningen befinner seg i arbeidsberedskap. Stempelstangen 18 for arbeidssylind^. eren 16 er fremdeles inntrukket, men berett." for arbeidsinn-sats. Henvisningen A i fig. 2 viser denne beredskapsstill — ;' ingffor å holde åpningen for oksydleirebeskikningen åpen. 3.i I fig. 2 antyder henvisningen B den utdrevene stempelstang 18 for arbeidssylinderen 16, idet skorpen 26 er ggennomboret

av meiselen 20 som er trykket helt ned til ytterenden av sin slagbevegelse. I denne arbeidsstilling omstyres meiselen etterat den har trengt igjennom skorpen. Omstyringen av meiselen og stempelet " •i den nedre ytterstilling av

stempelslaget utføres pneumatisk eller ved hjelp av en posisjonsgiver. Denne arbeidsoperasjon gjentas etter et bestemt program. I tilfelle stemplet ikke når endestilli.--ingen, trekkes den imidlertid tilbake etter den fastlagte pulstid.

Wédeen annen, ikke vist variantcav slaginnretningens feste,1 hvorved deneøvre..flens på innstillingssylinderen 12 fortrinnsvis løsbart er forbundet med opphengningen 10, er slaginnret^J" ; ningens^arbeidsfunksgon prinsipplelt den samme. Den eneste forskjell ligger i at ikke innstillingssylinderen 12, slik som angitt i fig,2, :;nedsenkes, men i stedet den tilsvarende stempelstang 14.

I fig. 3 er det vist en spesiell utførelseform.av den nedre del av slaginnretningen og innretningen for tilførsel av oksydleire. På den nedre flens av arbeidssylinderen.jl6 er det festet et føringshiiis 30 for meiselen 20. Dette mekanisk,-stabile hus 30, som fortrinnsvis er gasstett lukket oventil, er fremstillt av mekanisk stabile plater. I den nedre del av huset er det anordnet føringsruller 32 for meiselen 20 samt en flussavstr-ykér 34. Beskikningsinnretningen består;: av en oksydleiresilo 36, en i og for seg kjent doseringsinnretning 38 (DE-OS 29 14 238.9) samt et utløpsrør for oksydleire, som består av et rør-stykke 40 fast montert på doseringsinnretningen 38 samt et videre rørstykke.42 som er trukket utenpå det fastmonterte rør-stykket og utbøyet i retning mot meiselen. Dette nedre rør-stykket bæres av en medbringer 44>som i sin;tur\ er,;f estet til føringshuset 30. I slaginnretriingeh-s hvilestilling, som ikke er vist i fig. 3, er den bevegelige del 42 av utløpsrøret for ,.1:^7; bksydléire ført £ielt utenpå det faste rørstykket 40. Viss innstillingssylinderen 12 (Fig. 1,2) senkes ned til arbeidsberedskapsstilling, så vil også den medbringer-44 .sortier festet til føringshuset føres nedover, og sammen med dette og i samme grad det bevegelige rørstykket 42. Ved denne utførelseform kan det sikres at oksydleiren alltid tilføres et og samme sted, og at utløpsrøret i hvilestilling, f.eks. ved anodeutskiftning, er trukket høyt opp. I arbeidsberedskapsstillingen, stilling A ,

et meiselen 20 inntrukket i føringshuset 30. Henvisningen B

antyder arbeidsstillingen for meiselen 20, hvor skorpen 26 er gjennombrutt.

Claims (5)

1. Pneumatisk eller hydraulisk drevet trykksylindersystem for en slaginnretning innrettet for å bryte dens størknede skorpe i en elektrolyseovn, særlig for fremstilling av aluminium, k arr akte rii sert ved at trykksylindersystemet består av en innstillingssylinder (12) med stempelstang (14) samt en arbeidssylinder (16), som med samme lengdeakse er anordnet under innstillingssylinderen (12) og også har en stempelstang (18).

2. Trykksylindersystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at innstillingssylinderens stempelstang (14), som er forsynt med en øvre flens, er festet til en opphengning (10), mens en nedre flens på innstillingssylinderen (12) erlforbundet med den øvre flens på arbeidssylinderen (16).

3. Trykksylindersystem som angitt i krav 1, k arr akterisert ved at den øvre flens på innstillingssylinderen (12) er festet til en opphengning (10), : mens innstillingssylinderenssstempélstang(14), som ved sin nedre ende er forskynt med en flens, er forbundet med den øvre flens på arbeidssylinderen,'. (16) .

4. Trykksylindersystem som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at festet av flensen på^ stempelstangen (14) eller innstillingssylinderen (12) til opphengningen (10) er løsbart.

5. Trykksylindersystem som angitt i krav 1-4, k a r a k t e rii sert ved at et største samlet utslags-område på ca. 90 mm er fordelt med 300-500 mm på innstillings-sylindereire:(l'2) og med 400-600 mm på arbeidssylinderen (16).