УПЛОТНЕНИЕ ВЫВОДА КАТОДНЫХ СТЕРЖНЕЙ АЛЮМИНИЕ-
ВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
Полезная модель относится к электролитическому получению алюми- ния, в частности к катодным устройствам электролизеров для получения алюминия, а именно к уплотнениям вывода катодных стержней.
Известно уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого элек- тролизера (Авторское свидетельство СССР Ν°865992, МПК С 25 С 3/16, 1981), содержащее сужающийся в направлении от кожуха патрубок, присое- диненный к катодному кожуху, упорное кольцо, присоединенное к наружно- му торцу патрубка, уплотняющую набивку, катодный стержень, фланец, при- соединенный к катодному стержню, и слой глинозема.
Недостатком известного уплотнения является то, что уплотняющая набивка и слой глинозема являются газопроницаемыми. Также в период об- жига и пуска алюминиевого электролизера и в процессе работы в результате термического расширения катодный стержень перемешается вдоль своей оси, а в результате натриевого расширения углеродистой части футеровки катод- ный стержень перемещается поперек своей оси. Это приводит к нарушению герметичности уплотнения вследствие неспособности уплотняющей набивки компенсировать поперечное перемещение катодного стержня и износа при его осевом перемещении. Воздух проникает через уплотняющую набивку, слой глинозема и нарушает герметичность боковой угольной футеровки, окисляет и разрушает ее. Это снижает срок службы алюминиевого электро- лизера, довольно часто служит причиной прорыва и вытекания расплава че-рез прорезанные в продольных стенках тоднОТо кожуха окна для пропуска катодных стержней. Кроме того, следует отметить трудоемкость и продол- жительность выполнения монтажных работ, связанных с заполнением задел- ки свободного пространства вокруг катодного стержня.
„
Известно уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого элек- тролизера (Патент РФ .422281347, МПК С25С 3/08, 2006), содержащее рас- положенную с внутренней стороны окон для пропуска катодных стержней, выполненных в катодном кожухе, пластину с отверстием, и сильфон одним 5 своим концом герметично соединенный с катодным стержнем, а другим - с катодным кожухом. В устройстве, пластина с отверстием надета на катод- ный стержень с возможностью перемещения вдоль его оси и перекрывания окна.
Недостатками известного уплотнения являются:
ю - поскольку катодный стержень является прокатом, его поверхность имеет неровности, следовательно, в щели между катодным стержнем и пластиной во время обжига и пуска электролизера, агрессивные газы (особенно HF) проходят внутрь сильфона и приводят к его коррозии и нарушению герме- тичности;
15 - сильфон по принципу своего действия имеет развернутую площадь по- верхности складок и объем внутреннего пространства, поэтому, в случае за- полнения последнего герметиком, он имеет повышенный расход герметика, т.е. высокую стоимость и трудоемкость работ;
- сильфон имеет фиксированное соединение обоих своих концов, следова- 20 тельно, не имеется возможность добавить эластичный герметик-наполнитель внутрь сильфона во время его эксплуатации, при необходимости.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности су- щественных признаков является уплотнение (Патент РФ Ν«2108414, МПК
С25С 3/08, 1998), содержащее уплотняющую заделку вокруг катодного 25 стержня, металлический короб с двумя отверстиями, присоединенный к ка- тодному кожуху с окнами для пропуска катодных стержней, слой материала, обеспечивающий скольжение катодного стержня относительно уплотняющей заделки.
Недостатком прототипа является то, что в период обжига и пуска зо алюминиевого электролизера и в процессе работы в результате термического
w
расширения катодный стержень перемещается вдоль своей оси, а в результа- те натриевого расширения углеродистой части футеровки катодный стержень перемещается поперек своей оси. Поскольку катодный стержень является прокатом, его поверхность имеет неровности. В результате осевого переме- 5 щения между катодным стержнем и отвердевшей уплотняющей заделкой об- разуются зазоры. В результате поперечного перемещения катодного стержня происходит разрушение отвердевшей уплотняющей заделки. Воздух прони- кает через образовавшиеся зазоры к боковой угольной футеровке, окисляет и разрушает ее. Это снижает срок службы алюминиевого электролизера, до- ю вольно часто служит причиной прорыва и вытекания расплава через проре- занные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней. Кроме того, следует отметить трудоемкость и продолжительность выполнения монтажных работ, связанных с заполнением заделкой свободно- го пространства вокруг катодного стержня.
15 Задачей полезной модели является увеличение срока службы алюми- ниевого электролизера, снижение трудоемкости выполнения монтажных ра- бот и улучшение экологии.
Техническим результатом является герметизация вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, путем предотвращения проникнове-
20 ния кислорода воздуха внутрь катодного кожуха электролизера и окисления при высокой температуре и разрушения внутренней футеровки, бортовых и катодных блоков, а также, предотвращение проникновения агрессивных га- зов, в частности фтористого водорода (HF), изнутри катода электролизера наружу кожуха и обеспечение комбинации одновременно действующих
25 свойств уплотнения, а именно: а) эластичности элементов при перемещении катодных стержней в продольной и поперечной плоскостях, б) химостойко- сти к агрессивным газам, в частности кислорода и HF, с) термостойкости, которые в совокупности обеспечивают долговременную целостность и гер- метичность уплотнения, следовательно, увеличение срока службы электро- зо лизера и улучшение экологии.
з
Поставленная задача достигается тем, что в уплотнение ыиОда атод- ных стержней алюминиевого электролизера, содержащем присоединенное к футерованному катодному кожуху, имеющему окна для пропуска катодных стержней, приспособление для размещения уплотняющей заделки, разме- 5 щенное с лицевой стороны электролизера, согласно заявляемой конструкции, с внутренней стороны окна для пропуска катодных стержней по его перимет- ру расположена пластина с отверстием, с возможностью перемещения вдоль катодного стержня и перекрывания окна, а приспособление для размещения уплотняющей заделки выполнено из эластичного, газостойкого и термо- ю стойкого материала в виде рукава, герметично соединенного одним кон- цом с катодным кожухом, ссужающегося в направлении от катодного ко- жуха и облегающего катодный стержень по периметру его поперечного сечения с возможностью перемещения синхронно или асинхронно отно- сительно перемещения катодного стержня, при этом, уплотняющая заделка
15 состоит из эластичного огнеупорного газостойкого неформованного напол- нителя, и размещена также и в зазоре, образованным катодным стержнем и стенкой катодного кожуха, и обеспечивает скольжение катодного стержня относительно катодного кожуха и герметичность уплотнения.
В частном случае выполнения уплотнения вывода катодных стержней 0 рукав может состоять из четного количества частей, скрепленных во время монтажа по продольным краям между собой внахлест склеиванием и/или сшиванием, и/или скрепками.
Отличительные признаки заявляемой конструкции от прототипа:
- приспособление для размещения уплотняющей заделки выполнено в виде 5 эластичного, газостойкого и термостойкого материала в виде рукава, кото- рый одним своим концом, расширенным, герметично соединен с катодным кожухом, а другим концом герметично не соединен с катодным стержнем, но эластично обтягивает стержень, позволяя последнему не только перемещать- ся в начале движения синхронно с концом рукава, но и скользить затем от-0 носительно конца рукава, перемещаясь асинхронно.
- герметичность уплотнения обеспечивается путем эластичного соединения рукава и катодного стержня, плюс дополнительно закачиванием под относи- тельно небольшим избыточным давлением эластичного огнеупорного газо- стойкого неформованного наполнителя внутрь рукава. Свойства эластич- 5 ности огнеупорного материала с действием внутренних сил поверхностного натяжения выбирают таким образом, чтобы последний не вытекал из под свободного края манжеты и, при этом, долговременно сохранял свои эла- стичные свойства, не смотря на высокотемпературное воздействие и химиче- ское воздействие агрессивными газами, в т.ч. HF.
ю - рукав закреплен с возможностью перемещения синхронно или асин- хронно относительно перемещения катодного стержня имеет форму с меньшей площадью внутренней поверхности и стоимостью материалов, а также меньший внутренний объем пространства между рукавом и катодным стержнем.
15 На фигуре изображено уплотнение вывода катодных стержней алюми- ниевого электролизера.
Уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого электролизера состоит из катодного кожуха с окнами 1 для пропуска катодного стержня 2, эластичного рукава 3, уплотняющей заделки 4, пластины с отверстием 5.
20 Эластичный рукав 3 надет на катодный стержень 2 и одним своим концом эластично обтягивает катодный стержень 2, а другим герметично соединен с катодным кожухом с окнами для пропуска катодных стержней 1 при помощи слоя клея 6. Уплотняющая заделка 4 закачивается под относительно не- большим избыточным давлением внутрь эластичного рукава 3 и размещена
25 также в зазоре 7, образованным катодным стержнем 2 и стенкой катодного кожуха 1. Пластина с отверстием 5 надета на катодный стержень 2 с воз- можностью перемещения вдоль его оси и расположена с внутренней стороны окна для пропуска катодных стержней катодного кожуха 1 , перекрывая его. Уплотняющая заделка 4 состоит из эластичного огнеупорного газостойкого зо неформованного наполнителя, в качестве которого могут быть использованы
. . ... „ „ _
материалы типа Thermoseal М22. Эластичный рукав 3 выполнен из эластич- ного, газостойкого и термостойкого материала в качестве которого могут быть использованы материалы типа ARMATEX.
Устройство работает следующим образом. В период обжига и пуска 5 алюминиевого электролизера и в процессе работы в результате термического расширения катодный стержень 2 перемещается вдоль своей оси, а в резуль- тате натриевого расширения углеродистой части футеровки катодный стер- жень 2 перемещается поперек своей оси. Вместе с катодным стержнем 2 пе- ремещается один из концов рукава 3, эластично обхватывающий катодный ю стержень 2. Второй конец рукава 3 герметично соединен с катодным кожу- хом с окнами для пропуска катодных стержней 1 и остается неподвижным. Рукав 3 при перемещениях катодного стержня 2 растягивается и изгибается в пределах упругой деформации и совместно с уплотняющей заделкой 4 гер- метично закрывает зазор 7 между катодным стержнем 2 и окном для пропус-
15 ка катодных стержней катодного кожуха 1. Пластина с отверстием 5 не дает сыпучей части футеровки проникать в полость между катодным стержнем 2 и эластичным рукавом 3.
Предлагаемое уплотнение вывода катодных стержней позволяет повы- сить срок службы алюминиевого электролизера и устранить протечки рас-
20 плава через окна для пропуска катодных стержней, а также уменьшить себе- стоимость применяемых материалов и трудоемкость выполнения монтажных работ. Улучшается ремонтопригодность конструкции т.к. отсутствует при- крепление конца рукава к движущемуся катодному стержню и благодаря эластичности края рукава, осуществляется возможность неоднократного за-
25 полнения уплотняющей заделкой пространства внутри рукава в случае та- кой необходимости. Заявляемая конструкция позволяет предотвратить про- никновение агрессивных газов, в частности фтористого водорода (HF), из- нутри катода электролизера наружу кожуха и улучшить экологию, а также увеличить срок службы электролизера путем предотвращения коррозии кон- зо струкционных материалов от действия агрессивных газов.
б