RU2294407C1

RU2294407C1 - Shelter for aluminum cell with fired anodes

Info

Publication number: RU2294407C1
Application number: RU2005117733/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Гагулин (RU); Юрий Александрович Гагулин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт"
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2007-02-27

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy, namely production of aluminum by electrolysis.

SUBSTANCE: shelter of aluminum cell with fired anodes includes horizontal board having П-shaped ports for anode holders and sealing members arranged along end and lateral sides of each П-shaped port. Sealing members are cylindrical ones, they are freely mounted onto inclined plates and are provided with members allowing their limited motion relative to П-shaped port. Ends of sealing members placed at lateral sides of П-shaped members have cone-like or ball-like tapered portions at side of introducing anode holders to П-shaped ports.

EFFECT: improved fluid-tightness degree, operational reliability and increased useful life period of aluminum cell.

9 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом, а именно к электролизерам с обожженными анодами.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum by electrolysis, and in particular to electrolytic cells with calcined anodes.

Известно укрытие алюминиевого электролизера, выполненное в виде газосборного коллектора, в нижней части которого расположен горизонтальный настил с П-образными вырезами под штанги анододержателей, снабженный уплотнительными П-образными воротниками в местах расположения вырезов под штанги анододержателей (Авторское свидетельство СССР №777085, С 25 С 3/22, Опубл. 07.11.80, Бюл. №41). Уплотняющие воротники опираются на горизонтальный настил и крепятся к нему с помощью болтов, ограничивающих свободу их перемещения в вертикальной плоскости и допускающих ограниченное перемещение в горизонтальной плоскости в процессе установки штанги анододержателя. К штанге анододержателя воротник прижимается вплотную с помощью пластинчатой пружины.A shelter of an aluminum electrolyzer is known, made in the form of a gas collector, in the lower part of which there is a horizontal flooring with U-shaped cutouts for anode holder rods, equipped with sealing U-shaped collars at the locations of cutouts for anode holder rods (USSR Author's Certificate No. 777085, С 25 С 3/22, Published 07.11.80, Bull. No. 41). The sealing collars are supported on a horizontal flooring and fastened to it with bolts restricting the freedom of their movement in the vertical plane and allowing limited movement in the horizontal plane during installation of the anode holder bar. The collar is pressed against the rod of the anode holder by means of a leaf spring.

Недостатком данного укрытия является невысокая герметичность П-образных проемов, через которые проходят штанги анододержателей, имеющие прямоугольное сечение, поскольку при таком конструктивном выполнении уплотняющего воротника по технологическим причинам трудно обеспечить плотное без зазоров примыкание его по бокам к штанге анододержателя. Это приводит к утечке выделяющихся газов через указанные зазоры, в результате чего ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда в электролизных цехах.The disadvantage of this shelter is the low tightness of the U-shaped openings through which the anode-holder rods having a rectangular section pass, since with such a constructive design of the sealing collar it is difficult to ensure a tight fit without gaps on the sides of the anode holder. This leads to a leak of gases emitted through these gaps, as a result of which the sanitary and hygienic working conditions in electrolysis shops are worsened.

Наиболее близким является укрытие алюминиевого электролизера с обожженными анодами, включающее горизонтальный настил, выполненный с П-образными проемами для анододержателей, в котором по каждому П-образному проему с торцевой и боковых сторон установлены пластины, связанные между собой двумя шарнирными скобами, имеющими общий шарнир на торцевой пластине, при этом скобы снабжены регулируемыми упорами, соединенными пружиной (Авторское свидетельство СССР № 885362, С 25 С 3/22, Опубл. 30.11.81, Бюл. № 44).The closest is the shelter of an aluminum electrolyzer with burnt anodes, including a horizontal flooring made with U-shaped openings for anode holders, in which plates are connected to each U-shaped opening from the end and sides, connected by two hinge brackets having a common hinge on the end plate, while the brackets are equipped with adjustable stops connected by a spring (USSR Author's Certificate No. 885362, С 25 С 3/22, Publ. 30.11.81, Bull. No. 44).

Недостатком данного укрытия является недостаточная герметичность П-образных проемов, сложное конструктивное выполнение уплотняющего узла и, как следствие, большие трудозатраты на его обслуживание и малый срок службы.The disadvantage of this shelter is the lack of tightness of the U-shaped openings, the complex constructive design of the sealing assembly and, as a result, the large labor costs for its maintenance and short service life.

Обеспечение герметичности П-образных проемов в данной конструкции осуществляется за счет трех подвижных пластин, двух боковых и одной торцевой. Так как регулировка рабочего положения пластин осуществляется всего лишь один раз при монтаже уплотняющего узла и должна производится с учетом допусков на изготовление штанги, а именно, по наибольшему из возможных размеров, то использование в дальнейшем штанг анододержателей других обожженных анодов с меньшими габаритами, заранее предопределяет наличие щелей между боковыми пластинами и штангой. Кроме того, небольшие зазоры между боковыми пластинами и штангой должны быть образованы и по технологическим соображениям, так как жесткое прижатие боковых пластин к штанге анододержателя осуществляемое при больших усилиях, может явиться причиной поломки узла уплотнения при вертикальном перемещении штанги анододержателя.The tightness of the U-shaped openings in this design is ensured by three movable plates, two side and one end. Since the adjustment of the working position of the plates is carried out only once during the installation of the sealing assembly and should be made taking into account the tolerances for the manufacture of the rod, namely, at the largest possible size, the further use of rod anode holders of other calcined anodes with smaller dimensions, predetermines the presence of slots between the side plates and the bar. In addition, small gaps between the side plates and the bar should be formed for technological reasons, since the hard pressing of the side plates to the bar of the anode holder carried out with great effort can cause the seal assembly to break when the rod of the anode holder is moved vertically.

К конструктивным недостаткам данного укрытия следует отнести и необходимость точного примыкания торцевой поверхности штанги анододержателя одновременно в двух местах, а именно внизу через торцевую пластину к упорной планке уплотняющего узла и вверху к шине анодной ошиновки. Так как прижатие штанги анододержателя к шине анодной ошиновки производится с большим усилием, развиваемым основным зажимом, то отклонение штанги от вертикали в нижней части в сторону упорной планки может вызвать разрушение уплотняющего узла, а отклонение штанги в противоположную сторону от упорной планки может привести к сокращению пути перемещения торцевой пластины, уменьшению угла поворота скоб с шарнирами и, как следствие, к появлению неплотностей между боковыми пластинами и штангой анододержателя.The structural disadvantages of this shelter include the need for accurate abutment of the end surface of the rod of the anode holder simultaneously in two places, namely at the bottom through the end plate to the retaining plate of the sealing assembly and at the top to the anode busbar. Since pressing the rod of the anode holder to the anode busbar is carried out with great effort developed by the main clamp, deviation of the rod from the vertical in the lower part towards the thrust bar can cause the destruction of the sealing assembly, and the deviation of the rod in the opposite direction from the thrust bar can shorten the path moving the end plate, reducing the angle of rotation of the staples with hinges and, as a result, to the appearance of leaks between the side plates and the rod of the anode holder.

В основу изобретения положена задача разработать укрытие алюминиевого электролизера с обожженными анодами, конструкция которого обеспечивала бы постоянный контакт уплотняющих элементов с соответствующими поверхностями штанг анододержателей обожженных анодов и снижение усилий контактирования уплотняющих элементов со штангами анододержателей обожженных анодов при их извлечении и установке и при вертикальном перемещении анододержателей обожженных анодов в процессе работы, что позволит повысить герметичность, надежность работы и его срок службы.The basis of the invention is the task of developing a shelter for an aluminum electrolyzer with calcined anodes, the design of which would ensure constant contact of the sealing elements with the corresponding surfaces of the rods of the anode holders of the calcined anodes and to reduce the efforts of the contacting sealing elements with the rods of the anode holders of the calcined anodes during their removal and installation and during vertical movement of the calcined anode holders anodes in the process, which will improve the tightness, reliability and of life.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в укрытии алюминиевого электролизера с обожженными анодами, включающем горизонтальный настил, выполненный с П-образными проемами для анододержателей, и уплотняющие элементы, установленные по торцевой и боковым сторонам каждого П-образного проема, последние выполнены цилиндрическими, свободно установлены на наклонные пластины и снабжены элементами, допускающими их ограниченное перемещение относительно П-образного проема, при этом торцы уплотняющих элементов, установленных по боковым сторонам П-образных проемов, выполнены со стороны ввода анододержателей в П-образные проемы с конусообразными или шарообразными скосами.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the shelter of an aluminum electrolyzer with calcined anodes, including a horizontal flooring made with U-shaped openings for anode holders, and sealing elements installed on the end and side sides of each U-shaped opening, the latter are made cylindrical, freely mounted on inclined plates and equipped with elements that allow their limited movement relative to the U-shaped opening, while the ends of the sealing elements, installed on the lateral sides of the U-shaped openings, made from the input side of the anode-holders into the U-shaped openings with conical or spherical bevels.

Выполнение уплотняющих элементов цилиндрическими, их свободная установка на наклонные пластины и наличие элементов, допускающих их ограниченное перемещение относительно П-образного проема и при этом выполнение торцов уплотняющих элементов, установленных по боковым сторонам П-образных проемов, с конусообразными или шарообразными скосами со стороны ввода анододержателей в П-образные проемы, обеспечивает постоянный контакт уплотняющих элементов с соответствующими поверхностями штанг анододержателей обожженных анодов и снижение усилий контактирования уплотняющих элементов со штангами анододержателей обожженных анодов при их извлечении и установке и при вертикальном перемещении анододержателей обожженных анодов в процессе работы. Это позволяет повысить герметичность, надежность работы и срок службы укрытия.The implementation of the sealing elements cylindrical, their free installation on inclined plates and the presence of elements that allow their limited movement relative to the U-shaped opening and at the same time the execution of the ends of the sealing elements installed on the sides of the U-shaped openings, with cone-shaped or spherical bevels on the input side of the anode holders in U-shaped openings, provides constant contact of the sealing elements with the corresponding surfaces of the rods of the anode holders of the calcined anodes and a decrease in s contacting sealing elements with rods anode holders of prebaked anodes during their removal and insertion and vertical movement of anode holders of prebaked anodes during operation. This improves the tightness, reliability and service life of the shelter.

Выполнение уплотняющих элементов цилиндрической формы и размещение их с торцевой и боковых сторон на наклонных пластинах позволяет им под воздействием силы тяжести, без значительных усилий, постоянно находиться в непосредственном контакте с соответствующими поверхностями штанги анододержателя, вне зависимости от допусков на изготовление штанги и точности установки штанги анододержателя в П-образном проеме горизонтального настила при смещении ее вправо или влево от центральной оси, а также при отклонении ее от вертикали торцевой стенки П-образного проема, что способствует повышению герметичности узла уплотнения П-образного проема. При этом малые усилия прижатия уплотняющих элементов к штанге анододержателя и выполнение их цилиндрическими позволяет значительно снизить силу трения уплотняющих элементов о штангу при ее вертикальном перемещении, а это позволяет повысить надежность и срок службы укрытия.The implementation of the sealing elements of a cylindrical shape and placing them on the end and sides on inclined plates allows them, under the influence of gravity, without significant effort, to be in direct contact with the corresponding surfaces of the rod of the anode holder, regardless of tolerances for the manufacture of the rod and accuracy of installation of the rod anode holder in the U-shaped opening of the horizontal flooring when shifting it to the right or left of the central axis, as well as when it deviates from the vertical end wall U-shaped opening, which improves the tightness of the seal assembly of the U-shaped opening. At the same time, the small efforts of pressing the sealing elements to the rod of the anode holder and their cylindrical makes it possible to significantly reduce the friction force of the sealing elements on the rod during its vertical movement, and this improves the reliability and service life of the shelter.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг.1 изображен узел герметизации П-образного проема для анододержателей обожженных анодов, вид в плане, вариант 1 выполнения огранивающих элементов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (положение элементов узла герметизации при установленном анододержателе); на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 (положение элементов узла герметизации при извлеченном анододержателе); на фиг.4 - изображен узел герметизации П-образного проема для анододержателей обожженных анодов, вид в плане, вариант 2 выполнения огранивающих элементов; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4 (положение элементов узла герметизации при установленном анододержателе); на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.4 (положение элементов узла герметизации при извлеченном анододержателе); на фиг.7 - изображен узел герметизации П-образного проема для анододержателей обожженных анодов, вид в плане, вариант 3 выполнения огранивающих элементов; на фиг.8 - разрез В-В на фиг.7 (положение элементов узла герметизации при установленном анододержателе); на фиг.9 - разрез В-В на фиг.7 (положение элементов узла герметизации при извлеченном анододержателе).The invention is illustrated by the following drawings. Figure 1 shows the sealing site of the U-shaped opening for the anode holders of the calcined anodes, plan view, embodiment 1 of the execution of the limiting elements; figure 2 - section aa in figure 1 (the position of the elements of the sealing unit when the anode holder is installed); figure 3 is a section aa in figure 1 (the position of the elements of the sealing unit with the removed anode holder); figure 4 - shows the sealing unit of the U-shaped opening for the anode holders of the calcined anodes, plan view, embodiment 2 of the execution of the limiting elements; in Fig.5 is a section bB in Fig.4 (the position of the elements of the sealing unit with the anode holder installed); Fig.6 is a section bB in Fig.4 (the position of the elements of the sealing unit when the anode holder is removed); Fig. 7 shows a sealing assembly of a U-shaped opening for anode holders of calcined anodes, plan view, embodiment 3 of construction of limiting elements; on Fig - section bb in Fig.7 (the position of the elements of the sealing unit when the anode holder is installed); Fig.9 is a section bb In Fig.7 (the position of the elements of the sealing unit with the removed anode holder).

Укрытие алюминиевого электролизера с обожженными анодами включает горизонтальный настил 1, выполненный с П-образными проемами 2 для анододержателей 3, и три уплотняющих элемента, установленные на каждом П-образном проеме 2, при этом два уплотняющих элемента 4 установлены по боковым сторонам П-образного проема 2, а один уплотняющий элемент 5 - по его торцевой стороне. Уплотняющие элементы 4, 5 выполнены цилиндрическими. Торцы уплотняющих элементов 4 выполнены со стороны ввода анододержателей 3 в П-образные проемы 2 с конусообразными или шарообразными скосами. Уплотняющие элементы 4, 5 свободно установлены на наклонные пластины 6 и снабжены элементами, допускающими их ограниченное перемещение относительно П-образного проема 2. С четвертой стороны П-образный проем 2 закрыт съемной частью укрытия, которая прижимается к анододержателю 3 с наружной стороны.Shelter of an aluminum electrolyzer with burnt anodes includes a horizontal flooring 1 made with U-shaped openings 2 for anode holders 3, and three sealing elements installed on each U-shaped opening 2, while two sealing elements 4 are installed on the sides of the U-shaped opening 2, and one sealing element 5 is on its end side. The sealing elements 4, 5 are cylindrical. The ends of the sealing elements 4 are made from the input side of the anode-holders 3 into the U-shaped openings 2 with conical or spherical bevels. The sealing elements 4, 5 are freely mounted on the inclined plates 6 and provided with elements allowing their limited movement relative to the U-shaped opening 2. On the fourth side, the U-shaped opening 2 is closed by a removable part of the shelter, which is pressed against the anode holder 3 from the outside.

Элементы, допускающие ограниченное перемещение уплотняющих элементов 4, 5 относительно П-образного проема 2, могут быть выполнены, например, в виде жестко прикрепленных к торцам наклонных пластин 6 вертикальных пластин 7, имеющие пазы 8, При этом уплотняющие элементы 4, 5 выполнены с осями 9, которые входят пазы 8 вертикальных пластин 7. Конечное положение уплотняющих элементов 4, 5 определяется упором их осей 9 в конец пазов 8.Elements that allow limited movement of the sealing elements 4, 5 relative to the U-shaped opening 2 can be made, for example, in the form of vertical plates 7 rigidly attached to the ends of the inclined plates 6, having grooves 8, while the sealing elements 4, 5 are made with axes 9, which includes the grooves 8 of the vertical plates 7. The final position of the sealing elements 4, 5 is determined by the focus of their axes 9 at the end of the grooves 8.

Возможен также вариант конструктивного выполнения элементов, допускающих ограниченное перемещение уплотняющих элементов 4, 5 относительно П-образного проема 2, предусматривающий жесткое закрепление только одной перемычки 10 между вертикальными пластинами 7, устанавливаемой на высоте, меньше диаметра цилиндра уплотняющих элементов 4, 5. В данном случае конечное положение уплотняющих элементов 4, 5 будет ограничено их упором в перемычку 10.There is also a variant of constructive execution of elements allowing limited movement of the sealing elements 4, 5 relative to the U-shaped opening 2, providing for the rigid fastening of only one jumper 10 between the vertical plates 7, mounted at a height less than the cylinder diameter of the sealing elements 4, 5. In this case the final position of the sealing elements 4, 5 will be limited by their focus on the jumper 10.

Возможно также выполнение элементов, допускающих ограниченное перемещение уплотняющих элементов 4, 5 относительно П-образного проема 2, в виде вертикальных пластин 7 и закрепленной в них оси 11, на которой свободно установлены уплотняющие элементы 4, 5. В данном случае конечное положение уплотняющих элементов 4, 5 будет ограничено их упором в закрепленную ось 11.It is also possible to perform elements that allow limited movement of the sealing elements 4, 5 relative to the U-shaped opening 2, in the form of vertical plates 7 and an axis 11 fixed to them, on which the sealing elements 4, 5 are freely mounted. In this case, the final position of the sealing elements 4 , 5 will be limited by their focus on the fixed axis 11.

В рабочем положении уплотняющие элементы 4, 5 под воздействием силы тяжести постоянно прижаты к трем граням штанги анододержателя 3, обеспечивая герметизацию проема 1 с трех сторон. С четвертой стороны проем 2 закрывается съемной частью укрытия, которая прижимается к анододержателю 3 с наружной стороны.In the working position, the sealing elements 4, 5 under the influence of gravity are constantly pressed against the three sides of the rod of the anode holder 3, providing sealing of the opening 1 on three sides. On the fourth side, the opening 2 is closed by a removable part of the shelter, which is pressed against the anode holder 3 from the outside.

Перед извлечением обожженного анода из электролизера съемная часть укрытия удаляется, освобождая пространство для провода штанги анододержателя 3. При выводе штанги анодержателя 3 из проема 2 уплотняющие элементы 4 скатываются до упора своими осями 9 в концы пазов 8 вертикальных пластин 7, занимая исходное положение перед установкой анода. При конструктивном выполнении элементов, допускающих ограниченное перемещение уплотняющих элементов 4, 5 относительно П-образного проема 2, предусматривающем жесткое закрепление только одной перемычки 10 между вертикальными пластинами 7, устанавливаемой на высоте, меньше диаметра цилиндра уплотняющих элементов 4, 5, конечное положение уплотняющих элементов 4, 5 ограничивается их упором в перемычку 10. При конструктивном выполнении элементов, допускающих ограниченное перемещение уплотняющих элементов 4, 5 относительно П-образного проема 2, в виде вертикальных пластин 7 и закрепленной в них оси 11, на которой свободно установлены уплотняющие элементы 4, 5, конечное положение уплотняющих элементов 4, 5 ограничивается их упором в закрепленную ось 11.Before removing the calcined anode from the electrolytic cell, the removable part of the shelter is removed, freeing up space for the wire of the rod of the anode holder 3. When the rod of the holder 3 is removed from the opening 2, the sealing elements 4 slide to the ends of the grooves 8 of the vertical plates 7, taking the initial position before installing the anode . When constructive elements that allow limited movement of the sealing elements 4, 5 relative to the U-shaped opening 2, providing for the rigid fixing of only one jumper 10 between the vertical plates 7, mounted at a height less than the cylinder diameter of the sealing elements 4, 5, the end position of the sealing elements 4 , 5 is limited by their emphasis on the jumper 10. In the constructive implementation of elements that allow limited movement of the sealing elements 4, 5 relative to the U-shaped opening 2, in the form of vertical plates 7 and the axis 11 fixed in them, on which the sealing elements 4, 5 are freely mounted, the final position of the sealing elements 4, 5 is limited by their stop in the fixed axis 11.

При установке нового анода, штанга анододержателя 3 нажимая на скосы боковых уплотняющих элементов 4, производит их отклонение и перемещение вверх по наклонным пластинам 6, при этом боковые уплотняющие элементы 4 находятся в постоянном контакте с боковыми стенками штанги анододержателя 3. В конечной стадии установки анода торец штанги анододержателя 3 отжимает и перемещает вверх на наклонную пластину 6 и торцевой уплотняющий элемент 5. После чего, с наружной стороны к штанге анододержателя 3, приставляется съемная часть укрытия.When installing a new anode, the rod of the anode holder 3, pressing on the bevels of the side sealing elements 4, deflects them and moves upward along the inclined plates 6, while the side sealing elements 4 are in constant contact with the side walls of the rod of the anode holder 3. In the final stage of installation of the anode, the end face the rod of the anode holder 3 pushes and moves upward on the inclined plate 6 and the end sealing element 5. After which, from the outside, the removable part of the shelter is attached to the rod of the anode holder 3.

Внедрение данного изобретения позволяет повысить герметичность, надежность работы и срок службы укрытия алюминиевого электролизера с обожженными анодами.The implementation of this invention improves the tightness, reliability and service life of the shelter of an aluminum electrolytic cell with calcined anodes.

Claims

Shelter of an aluminum electrolyzer with burnt anodes, including a horizontal deck made with U-shaped openings for anode holders, and sealing elements installed on the front and side sides of each U-shaped opening, characterized in that the sealing elements are cylindrical, freely mounted on inclined plates and equipped with elements that allow their limited movement relative to the U-shaped opening, while the ends of the sealing elements mounted on the sides of the U-shaped x openings, made from the input side of the anode holders into the U-shaped openings with conical or spherical bevels.