RU2153028C1

RU2153028C1 - Contact terminal of electrolyzer with burnt anodes

Info

Publication number: RU2153028C1
Application number: RU99107226/02A
Authority: RU
Inventors: А.П. Спиридонов; Ю.Н. Колосов; Ю.А. Матвеев; Г.Е. Вольфсон; В.П. Михайлов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт"
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-07-20

Abstract

FIELD: winning of aluminum by electrolysis from cryolite-alumina melts. SUBSTANCE: contact terminal includes power bracket with screw, thrust bracket, pressing lever with lip and spring-loaded block located between brackets. Block and pressing level are made of antimagnetic material. Block is put on lever in position in which relation of distance from its axis to axes of power and thrust brackets amounts to 1.2-1.4 and relation of sum of these distances to distance from axis of block to axis of thrust bracket amounts to 2.2-2.4. Lip is produced elongated and value of elongation from axis of thrust bracket to end of lever is not less than difference of distances between axis of block and axes of brackets with value of their relations amounting to 1.4. EFFECT: versatility and increased operational reliability. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом в криолит-глиноземных расплавах. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum by electrolysis in cryolite-alumina melts.

Электрический контакт между анодной штангой обожженного анода с анодной ошиновкой достигается путем механического прижатия штанги к ошиновке с помощью специальных винтовых зажимов. Так, например, в зарубежной практике получили распространение зажимы с вертикальным расположением винта. Управление этими зажимами (открывание-закрывание) осуществляется специальными устройствами-манипуляторами, предусмотренными на комплексном кране, осуществляющем обслуживание электролизера. Характерной особенностью этих зажимов является то, что они снимаются и вновь устанавливаются в специальные кронштейны на анодной ошиновке совместно с анодом при его замене и не обслуживаются вручную, что и является их недостатком. Electrical contact between the anode rod of the fired anode with the anode busbar is achieved by mechanical pressing of the rod to the busbar using special screw clamps. So, for example, in foreign practice, clamps with a vertical arrangement of screws have spread. The control of these clamps (opening-closing) is carried out by special manipulator devices provided on a complex crane that provides maintenance of the electrolyzer. A characteristic feature of these clamps is that they are removed and reinstalled in special brackets on the anode busbar together with the anode when it is replaced and are not serviced manually, which is their drawback.

В отечественной алюминиевой промышленности применяются зажимы с горизонтальным расположением винта, которые могут управляться в принципе как манипулятором крана, так и вручную. In the domestic aluminum industry, clamps with a horizontal screw arrangement are used, which can be controlled in principle both by a crane manipulator and manually.

Известен зажим по а.с. N 737505, принятый за прототип, отличающийся тем, что для улучшения электрического контакта между штангой анода и анодной ошиновкой в процессе ее перетяжки прижимная колодка подпружинена относительно рычага, отверстия для пальцев, соединяющие колодку с рычагом, выполнены овальными, а на контактирующую со штангой анода поверхность прижимной колодки нанесен электроизолирующий слой. Known clamp A. N 737505, adopted as a prototype, characterized in that to improve electrical contact between the anode rod and the anode busbar during its constriction, the pressure pad is spring-loaded relative to the lever, the holes for the fingers connecting the shoe to the lever are oval, and on the surface in contact with the rod of the anode pressure pad applied insulating layer.

В этом зажиме, в отличие от зажимов с одной опорой винта, винт имеет две точки опоры в силовом кронштейне, что значительно повысило его надежность. Это позволило бы снизить и усилия прижатия анодной штанги к ошиновке при использовании равнозначных анодных блоков. Однако в современных электролизерах большой мощности на силу тока 150-300 кА применяются тяжелые анодные блоки с размерами в плане 700x1450 мм, 800x1600 мм и другие, более крупные, а также сдвоенные аноды, при этом вес анода в сборе уже составляет 1300-2000 кг. С увеличением размеров анодного блока соответственно возрастают и размеры поперечного сечения анодной штанги. Так, например, анодный блок с размерами 700x1450 мм имеет штангу сечением 140x160 мм. Анодный блок с размерами 800x1600 мм должен иметь штангу сечением 180x160 мм (если сохранить высоту предыдущей штанги 160 мм) или же сечением 140x200 мм с сохранением ее ширины 140 мм (в обоих случаях плотность тока в штанге сохраняется). Оба варианта размеров анодной штанги для этого анода не вписываются в зажим предыдущего анода или по ширине (по первому варианту) или по высоте (по второму варианту). In this clamp, unlike clamps with one screw support, the screw has two support points in the power bracket, which greatly increased its reliability. This would reduce the efforts of pressing the anode rod to the busbar when using equivalent anode blocks. However, in modern electrolyzers of high power for a current of 150-300 kA, heavy anode blocks are used with dimensions in the plan of 700x1450 mm, 800x1600 mm and other, larger and twin anodes, while the weight of the anode assembly is already 1300-2000 kg. With the increase in the size of the anode block, the dimensions of the cross section of the anode rod increase accordingly. So, for example, the anode block with dimensions of 700x1450 mm has a rod with a section of 140x160 mm. The anode block with dimensions 800x1600 mm should have a rod with a section of 180x160 mm (if the height of the previous rod is 160 mm) or a section of 140x200 mm with a width of 140 mm (in both cases, the current density in the rod is preserved). Both sizes of the anode rod for this anode do not fit into the clamp of the previous anode either in width (in the first embodiment) or in height (in the second embodiment).

Отсюда вытекает основной недостаток зажима: он не обладает универсальностью и не может применяться с более крупными анодными блоками, имеющими анодные штанги большего сечения. Особенно это относится к литым деталям (кронштейны и прижимной рычаг). Причиной такого положения является то, что расстояния от оси прижимной колодки до оси силового и упорного кронштейнов в зажиме минимальны (т.е. кронштейны расположены слишком близко к анодной штанге), следовательно отношение этих расстояний составляет минимальную величину (чуть более 1,1). Это значит, что для удержания более тяжелого анода путем прижатия штанги к ошиновке необходимо к винту приложить больший крутящий момент. Так, для анода размером 700x1450 мм этот момент на винте составляет 35 кгс•м, а усилие прижатия штанги к ошиновке более 8 т. Эти значения существенно возрастают с увеличением размеров анодного блока, и обслуживание зажимов вручную, при необходимости, становится невозможным. This implies the main drawback of the clamp: it does not have versatility and cannot be used with larger anode blocks having larger anode rods. This is especially true for molded parts (brackets and pressure lever). The reason for this situation is that the distances from the axis of the pressure pad to the axis of the power and thrust brackets in the clamp are minimal (i.e., the brackets are too close to the anode rod), therefore, the ratio of these distances is the minimum value (slightly more than 1.1). This means that to hold the heavier anode by pressing the rod against the busbar, it is necessary to apply more torque to the screw. So, for an anode of size 700x1450 mm, this moment on the screw is 35 kgf • m, and the force of pressing the rod to the busbar is more than 8 tons. These values increase significantly with the increase in the size of the anode block, and manual clamping becomes impossible if necessary.

Еще один недостаток связан с тем, что прижимная колодка и рычаг изготовлены из обычной углеродистой стали. Это не имеет значения для их прочностных характеристик, но снижает надежность работы зажима, когда рычаг с колодкой находятся в вертикальном (открытом) положении при замене анодов. Часто имеют место случаи, когда рычаг с колодкой падают в закрытое (горизонтальное) положение из-за взаимодействия углеродистой стали с сильными магнитными полями в определенных зонах электролизера (особенно в зоне анодных стояков), а также магнитного поля вокруг анодной штанги от проходящего по нему тока. Это затрудняет работу обслуживающего персонала из-за необходимости удержания рычага с колодкой в вертикальном положении в этих зонах. Another drawback is that the pressure pad and lever are made of ordinary carbon steel. This does not matter for their strength characteristics, but reduces the reliability of the clamp when the lever with the block are in a vertical (open) position when replacing the anodes. Often there are cases when the lever with the block fall into the closed (horizontal) position due to the interaction of carbon steel with strong magnetic fields in certain areas of the cell (especially in the zone of the anode risers), as well as the magnetic field around the anode rod from the current passing through it . This complicates the work of staff due to the need to keep the lever with the block in a vertical position in these areas.

Таким образом, отсутствие универсальности, малое соотношение расстояний от оси колодки до осей силового и упорного кронштейнов, а также углеродистая сталь в подвижных элементах зажима (рычаг и колодка) приводят к тому, что:
- изменения размеров анодной штанги влекут за собой переработку элементов зажима и оснастки изготовителя и увеличение стоимости изготовления;
- снижают или полностью исключают возможности ручного обслуживания зажимов, что нежелательно;
- снижают надежность работы зажимов в процессе эксплуатации.Thus, the lack of versatility, the small ratio of the distances from the axis of the block to the axes of the power and thrust brackets, as well as carbon steel in the movable clamp elements (lever and block) lead to the fact that:
- changes in the size of the anode rod entail the processing of the clamping elements and equipment of the manufacturer and an increase in manufacturing costs;
- reduce or completely eliminate the possibility of manual maintenance of the clamps, which is undesirable;
- reduce the reliability of the clamps during operation.

Техническая задача изобретения заключается в универсализации зажима и повышении надежности его работы в процессе эксплуатации. The technical task of the invention is to universalize the clamp and increase the reliability of its operation during operation.

Решение поставленной задачи состоит в том, что колодка с прижимным рычагом выполнена из антимагнитного материала, при этом колодка установлена на рычаге в положение, при которой отношение расстояний от ее оси до осей силового и упорного кронштейнов составляет 1,2-1,4, а отношение суммы этих расстояний к расстоянию от оси колодки до оси упорного кронштейна составляет 2,2-2,4. The solution to this problem lies in the fact that the block with the clamping lever is made of antimagnetic material, while the block is mounted on the lever in a position in which the ratio of the distances from its axis to the axes of the power and stop brackets is 1.2-1.4, and the ratio the sum of these distances to the distance from the axis of the pads to the axis of the thrust bracket is 2.2-2.4.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - вид контактного зажима с боковой стороны электролизера;
на фиг. 2 - вид контактного зажима в плане.The invention is illustrated by drawings, which depict:
in FIG. 1 is a view of the contact clamp on the side of the cell;
in FIG. 2 is a plan view of a contact clip.

Изображенный зажим состоит из подпружиненной колодки 1, установленной на прижимном рычаге 2, имеющем на хвостовой части выступ 3, а на противоположном конце оканчивается удлиненным носком 4. Слева от колодки 1 расположен силовой кронштейн 5 с закрепленным в нем винтом 6 с упорным кольцом 7, а справа упорный кронштейн 8 с упором 9. Между кронштейнами 5 и 8 установлена анодная штанга 10, прижатая к анодной ошиновке 11 с помощью прижимного рычага 2 и колодки 1. При установке и закреплении кронштейнов зажима 5 и 8 на анодной ошиновке 11 слева от оси колодки 1 до оси силового кронштейна 5 образуется расстояние "A", а справа от оси колодки до оси упорного кронштейна 8 образуется расстояние "B". Отношение этих расстояний A/B = 1,2-1,4 указывает на то, какую максимальную анодную штангу по ширине (при одинаковой ее высоте) можно установить между кронштейнами 5 и 8 по отношению к имеющейся базовой анодной штанге. Так, если за базу принять (условно) анодную штангу высотой 160 мм, шириной 140 мм, то при A/B=1,4 получим максимальную ширину штанги 140 x 1,4 = 196 мм, которую можно установить в данный зажим. Таким образом, это отношение характеризует зажим с точки зрения его возможностей для установки анодных штанг различной ширины при одной и той же высоте (например, 160 мм), т.е. степень его универсальности. Если взять соотношение

то получим передаточное отношение в рычаге для расчета усилия прижатия штанги к ошиновке.The illustrated clip consists of a spring-loaded block 1 mounted on the clamping lever 2, having a protrusion 3 on the tail end, and at the opposite end ends with an elongated toe 4. To the left of the block 1 is a power bracket 5 with a screw 6 fixed therein with a thrust ring 7, and on the right there is a stop bracket 8 with a stop 9. Anode rod 10 is installed between the

brackets

5 and 8, pressed against the anode busbar 11 using the clamping lever 2 and the shoe 1. When installing and fixing the

clamp brackets

5 and 8 on the anode bus 11 to the left of the axis of the shoe 1 a distance "A" is formed to the axis of the power bracket 5, and a distance "B" is formed to the axis of the stop bracket 8 to the axis of the stop bracket 8. The ratio of these distances A / B = 1.2-1.4 indicates what maximum width of the anode rod (for the same height) can be set between the

brackets

5 and 8 with respect to the existing base anode rod. So, if we take (conditionally) anode rod 160 mm high, 140 mm wide for the base, then with A / B = 1.4 we get the maximum rod width 140 x 1.4 = 196 mm, which can be installed in this clip. Thus, this ratio characterizes the clamp in terms of its capabilities for mounting anode rods of different widths at the same height (for example, 160 mm), i.e. degree of its universality. If we take the ratio

then we get the gear ratio in the lever to calculate the effort of pressing the rod to the busbar.

Передаточное отношение в рычаге должно находиться в пределах i = 2,2 - 2,4. Это является основной характеристикой зажима как для прочностных расчетов его элементов, так и для определения крутящего момента на винте. The gear ratio in the lever should be in the range of i = 2.2 - 2.4. This is the main characteristic of the clamp both for strength calculations of its elements, and for determining the torque on the screw.

Удлиненный носок 4 на прижимном рычаге 2 позволяет легко перестроить зажим на нужный размер анодной штанги по ширине, так как позволяет увеличить или уменьшить размер между кронштейнами 5 и 8 без изменения размеров каких-либо деталей, но и сохраняя соотношение этих расстояний в пределах 1,2 - 1,4. Так, при расстояниях A и B, равных 190 и 140 мм, отношение равно 1,36, а при расстояниях A и B = 160 и 130 мм отношение равно 1,23, при этом в зажим можно установить анодные штанги шириной от 190 до 140 мм при высоте 160 мм. The elongated sock 4 on the clamping lever 2 allows you to easily rearrange the clip to the desired size of the anode rod in width, as it allows you to increase or decrease the size between the brackets 5 and 8 without changing the size of any parts, but also keeping the ratio of these distances within 1.2 - 1.4. So, for distances A and B equal to 190 and 140 mm, the ratio is 1.36, and for distances A and B = 160 and 130 mm the ratio is 1.23, while anode rods with a width of 190 to 140 can be installed in the clamp mm at a height of 160 mm.

Работает контактный зажим следующим образом:
При вращении винта 6 против часовой стрелки (вручную или механизмом крана) прижимной рычаг 2 вместе с колодкой 1 перемещаются вдоль его оси до упорного кольца 7 и, заклиниваясь на его торцевой поверхности, поворачиваются вместе с винтом в вертикальное положение и фиксируются в этом положении на теле силового кронштейна 5 с помощью выступа 3, предусмотренного для этой цели на хвостовике рычага 2. Это - открытое положение контактного зажима, при котором производится замена анода с анодной штангой 10.The contact clamp works as follows:
When the screw 6 is rotated counterclockwise (manually or by a crane mechanism), the pressure lever 2 together with the block 1 moves along its axis to the stop ring 7 and, jamming on its end surface, turn together with the screw in a vertical position and are fixed in this position on the body power bracket 5 with the help of the protrusion 3, provided for this purpose on the shank of the lever 2. This is the open position of the contact clamp, in which the anode with the anode rod 10 is replaced.

При вращении винта 6 по часовой стрелке прижимной рычаг 2 с колодкой 1 поворачиваются вместе с винтом и переходят из вертикального (открытого) положения в горизонтальное (закрытое) положение, при этом рычаг 2 своим носком 4 западает за упор 9 правого упорного кронштейна 8, а колодка 1 располагается напротив анодной штанги 10. При дальнейшем вращении винта 6 рычаг 2 перемещается вдоль оси винта в направлении к анодной ошиновке 11 до соприкосновения колодки 1 с анодной штангой 10, при этом прижимной рычаг 2, двигаясь дальше, сжимает пружину в колодке 1 и после соприкосновения с ней начинает вместе прижимать анодную штангу 10 к анодной ошиновке 11. When the screw 6 is rotated clockwise, the clamping lever 2 with the block 1 rotates together with the screw and moves from a vertical (open) position to a horizontal (closed) position, while the lever 2 with its toe 4 falls over the stop 9 of the right stop bracket 8, and the block 1 is located opposite the anode rod 10. With a further rotation of the screw 6, the lever 2 moves along the axis of the screw in the direction of the anode bus 11 until the block 1 contacts the anode rod 10, while the pressing lever 2, moving further, compresses the spring in the block 1 and after contact with it begins to press together the anode rod 10 to the anode busbar 11.

Использование антимагнитного материала для изготовления прижимного рычага и колодки исключает взаимодействие этих элементов с магнитными полями электролизера, особенно в зоне анодных стояков, и самопроизвольный переход рычага с колодкой из вертикального (открытого) положения в горизонтальное (закрытое) положение, т. е. повышается надежность работы зажима в процессе эксплуатации. The use of antimagnetic material for the manufacture of the clamping arm and the block excludes the interaction of these elements with the magnetic fields of the cell, especially in the zone of the anode risers, and the spontaneous transition of the lever with the block from the vertical (open) position to the horizontal (closed) position, i.e., the reliability of operation increases clamp during operation.

Введение удлиненного носка на прижимном рычаге позволяет легко перестраивать зажим на ту или иную ширину анодной штанги (при неизменной ее высоте) путем увеличения или сокращения общего размера между осями кронштейнов, без изменения размеров каких-либо деталей. Это позволяет говорить об универсализации конструкции. The introduction of an elongated sock on the clamping lever makes it easy to rearrange the clamp to one or another width of the anode rod (at a constant height) by increasing or reducing the overall size between the axes of the brackets, without changing the size of any parts. This allows us to talk about the universalization of the design.

Введение отношения A/B = 1,2-1,4, которое входит в основную характеристику зажима i = 2,2-2,4, дает возможность увеличивать или уменьшать величину крутящего момента на винте в зависимости от массы анода в сборе, что позволяет всегда сохранять возможность ручного обслуживания зажима в необходимых случаях. The introduction of the ratio A / B = 1.2-1.4, which is included in the main characteristic of the clamp i = 2.2-2.4, makes it possible to increase or decrease the amount of torque on the screw depending on the mass of the anode assembly, which allows always retain the ability to manually maintain the clamp when necessary.

Claims

1. The contact clamp of the electrolyzer with burnt anodes, comprising a power bracket with a screw, a thrust bracket, a clamping lever with a toe, a spring-loaded block located between the brackets, characterized in that the block with the clamping lever is made of antimagnetic material, while the block is mounted on the lever in a position in which the ratio of the distance from its axis to the axes of the power and thrust brackets is 1.2 - 1.4, and the ratio of the sum of these distances to the distance from the axis of the block to the axis of the thrust bracket is 2.2 - 2.4.

2. The contact clamp according to claim 1, characterized in that the toe of the clamping arm is made elongated, wherein the elongation from the axis of the stop arm to the portion of the end of the arm is not less than the distance difference between the axis of the pad and the axes of the arms with a ratio of 1.4.