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Anlage zum Patentgesuch der Klö ckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft
Anlage zum Vergießen von Anodenstangen in Blockanoden Die Erfindung betrifft eine
Anlage zum Vergießen der Anodenstangen von Blockanoden, insbesondere von Anoden
für die Aluminium-Industrie.
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Die in der Aluminium-Industrie für Schmelzflußelektrolyseöfen verwendeten,
im wesentlichen aus Kohle bestehenden, festgebrannten Blockanoden sind auf ihrer
Oberseite jeweils mit eisernen Anodenstangen versehen, mit denen sie an den Anodenträgern
der Elektrolyseöfen festgeklemmt werden. Die Anodenstange einer verbrauchten Anode
wird nach Entfernung der Anodenreste erneut mit einem Anodenblock verbunden. Die
Befestigung der Anodenstange am Anodenblock erfolgt dadurch, daß die Anodenstange
in entsprechende, in den Anodenblock bereits eingeformte Zapflöcher eingesetzt wird
und der freie Zwischenraum zwischen den Stangenzapfen und der Zapflochwandung mit
Gußeisen ausgegossen wird. Diese Arbeit erfolgte bisher in der Weise, daß eine größere
Anzahl von Anodenblöcken auf einem entsprechenden Stauplatz gesammelt, die Anodenstangen
in die Zapflöcher der Anodenblöcke eingesetzt wurden und daß dann mit Hilfe einer
transportablen Gießpfanne die Anodenstangen nacheinander ausgegossen
wurden.
Diese Methode weist erhebliche Nachteile insbesondere in transporttechnischer Hinsicht
auf, da die Fertigstellung der Anoden stoßweise erfolgte und erhebliche Totzeiten
beim Sammeln der Anodenblöcke, beim Einsetzen der Anodenstangen und schließlich
beim Abtransport der fertig vergossenen und abgekühlten Blockanoden entstanden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, für die Fertigstellung derartiger Anoden
eine Anlage zu schaffen, die unter erheblicher Verkürzung der Fertigungszeiten praktisch
eine kontinuierliche Fertigstellung von Blockanoden bietet. Dies geschieht erfindungsgemäß
durch eine stationäre Gießvorrichtung, an dar die Anodenblöcke mit jeweils eingesetzter
Anodenstange von einer intermittierend arbeitenden Transport einrichtung vorbeigeführt
werden. Bei einer derartigen Anlage fallen praktisch keine nennonsserten Totzeiten
an, da die Taktzeit der intermittierend arbeitenden Transport einrichtung lediglich
von der Dauer des Gießvorganges und der notwendigen Erstarrungszeit für das in die
Zapflöcher eingefüllte Gußeisen bestimmt wird. Die Erstarrungszeit beträgt durchschnittlich
etwa 10 aek.
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in Außgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen einer
Zuführungseinrichtung und einer Abtransporteinrichtung für die Anodenblöcke ein
sich in Transportrichtung erstreckender
Tisch angeordnet ist, der
mit einem periodisch hin- und hergehenden Fahrrahmen in Verbindung steht, der jeweils
wenigstens einen Anodenblock von der Zuführeinrichtung aufnimmt, die auf dem Tisch
befindlichen Anodenblöcke jeweils um einen Rahmenhub versetzt und dabei die fertig
vergossene Blockanode im Bereich der Abtransporteinrichtung absetzt, wobei dem Tisch
wenigstens die Gießstation zugeordnet ist. Mit Hilfe einer derart ausgebildeten
Anlage läßt sich die Taktzeit noch wesentlich verkürzen, da durch die Verwendung
eines derartigen Fahrrahmens ein nahezu erschütterungsfreier Transport der vergossenen
Anodenblöcke möglich ist, so daß bereits unmittelbar nach dem Beginn des Erstarrungsvorganges
der Weitertransport der vergossenen Anodenblöcke möglich wird. Die Anordnung eines
Fahrrahmens ist insbesondere für den erschütterungs- und ruckfreien Transport von
großformatigen und damit relativ schweren Anodenblöcken vorteilhaft.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Fahrrahmen auf einer heb- und senkbaren Hubeinrichtung horizontal verschiebbar
ist, und daß das Bewegungsspiel des Fahrrahmens so bemessen ist, daß dieser bei
der Hin-bzw. Herbewegung mit jeweils einem Ende teilweise über das Ende des Tisches
hinausfährt, und daß die Hubeinrichtung so eingestellt
ist, daß
die Auflageebene des Fahrrahmens bei der ISinbewegung sich oberhalb der Tischebene
und bei der Herbewegung unterhalb der Tischebene befindet Diese Anordnung ermöglicht
die Durchführung des Gießvorganges während die Anodenblöcke vom Tisch abgehoben
sind, so daß unmittelbar nach Abschluß des Gießvorganges mit dem Einsetzen der Erstarrung
der Transport durch den Falirralimen einsetzen kan1l, der somi t praktisch erschütterungs-
und ruckfrei erfolgt.
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7n Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß in dem der
Gießstation zugeordneten Teil des Fahrrahmens oder des Tisches eine mit einer Vielzahl
von frei drehbaren Zur geln versehene Auflagefläche angeordnet ist. Diese Anordnung
ermöglicht unmittelbar vor dem Beginn des Gießvorganges nocii eine abschließende
Justierung des Anodenblockes in Bezug auf die Anodenstange, so daß die Wandungen
der Zapflöcher einen weitgehend gleichmäßigen Abstand von den Zapfen der nodenstangen
haben und somit eine gleichmäßige Wandstätke der Gußfüllung erzielt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß
am Fahrraiimen mindestens in seinem der Gießstation zugeordneten Bereich ein Haltearm
für die Anodenstangen befestigt ist, der mit schließbaren Befestigungsmitteln versehen
ist.
Diese Anordnung gewährleistet, daß die Anodenstange während des Gießvorganges und
dem anschließenden Weitertransport zur Kühlstation fest mit dem Fahrrahmen verbunden
ist und auf diese Weise bereits ein Transport der frisch vergossener Blockanoden
möglich ist.
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Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles,
dem weitere Merkmale der Erfindung zu entnehmen sind, näher erläutert.
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Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Ansicht
gemaß der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Aufsicht entsprechend Fig. 1.
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Wie Fig. 1 nd Fig. 3 zeigen, weist die Anlage einen längeichen Tisch
1 mit einem Fahrrahmen 2 auf, der so ausgelegt ist, daß gleichzeitig vier Anodenblöcke
von dem Fahrrahmen getragen werden. hierdurch ergeben sich bei dieser Ausführungsform
fiir die klbringung der Anodenstangen an den Anodenblöcken vier Stationen, nämlich
die Station 1 zum Einsetzen der Anodenstangen
3, die Gießstation
II, die Kühlstation III und die Abtransportstation IV.
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Wie in der Aufsicht gemäß Fig. 3 schematisch angedeutet, ist die erfindungsgemäße
Anlage in Bezug auf ein Transportsystem für die Zuführung der Anodenblöcke und der
einzusetzenden Anodenstangen und dem Abtransport der fertig vergossenen Blockanoden
so angeordnet, daß der Fahrrahmen unmittelbar an eine Zuführungseinrichtung für
die Anodenblöcke, beispielsweise einen Rollengang 4 anschließt. Perner befinden
sich oberhalb der Anlage nicht dargestellte Laufschienen für kleine Transportwagen
mit eb- und Senkeinrichtung, an denen jeweils eine Anodenstange aufgehängt ist und
die von einer Mitnehmereinrichtung zur Station I von der Seite her entsprechend
dem Pfeil 5 verfahren werden. Die Transportwagen bleiben während des Gieß- und Kühlvorganges
mit den Anodenstangen verbunden und werden durch den Weitertransport des Anodenblockes
auf dem Fahrrahmen frei nachgeschleppt. An der Gießstation II befindet sich eine
Halteeinrichtung für eine schwenkbare Gießpfanne 6 und oberhalb der Abtransportstation
IV beinsert sich wieder eine Mitnehmereinrichtung, über die die fertig vergossenen
Blockanoden, die nunmehr an den Transport wagen hängen, in Richtung des Pfeiles
7 von der Gießanlage abtransportiert werden.
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Wie aus der Seitenansicht gemäß Fig. 1 ersichtlich ist, weist die
erfindungsgemäß ausgebildete Anlage einen Tisch 1 auf, der mit einer Hubeinrichtung
in Form eines heb- und senkbaren Hubrahmens 8 versehen ist, der den Tisch an seinen
beiden Längsseiten umschließt. Die beiden Längsträger des Hubrahmens sind mit Lagerblöcken
versehen, in denen je ein Exzenter 9 geführt ist. Mittels Je einer Welle 10 sind
die Exzenter im Tisch gelagert. Die Wellen 10 sind jeweils mit einem Ilebelarm 11
fest verbunden. Am vorderen Liebe 11'ist eine elektrisch pneumatisch oder hydraulisch
betriebene Verstelleinrichtung 12 sowie eine zum hinteren Hebel 11" führende Koppelstange
13 angelenkt.
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Auf der Innenseite weist der ilubrahmen auf jeder Seite jeweils mehrere
laufrollen 14 auf, auf denen der Fahrrahmen 2 horizontal verschieblich geführt ist.
Durch Gegenrollen 15 wird der Fahrrahmen auf den Laufrollen 14 gehalten. Zum Verschieben
des Fahrrahmens auf dem Hubrahmen ist mit dem Fahrrahmen eine Antriebsvorrichtung
verbunden. Diese besteht beispielsweise aus einem Antriebsmotor 16, der eine Schraubspindel
17 antreibt. Am Tisch sind entsprechende Spindelmuttern 18 befestigt, so daß bei
Drehung der Schraubspindel entsprechend der Drehrichtung des Motors der Fahrrahmen
sich nach links oder nach rechts bewegt.
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Wie Fig. 2 zeigt, sind am Fahrrahmen ferner zwei Ilaitearme 19 befestigt,
die erfindungsgemäß mit zwei vertikal übereinander angeordneten, vorzugsweise als
Klauen 20 ausgebildeten Befestigungsmitteln versehen sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden anhand der Erläuterung der Arbeitsweise
der erfindungsgemäßen Gießanlage beschrieben: Nachdem zunächst der Hubrahmen 8 so
weit abgesenkt ist, daß sich die Auflageebene des Fahrrahmens unterhalb der Auflageebene
des Tisches befindet, wird mit Hilfe des Antriebsmotors 16 der Fahrrahmen nach links
so weit verschoben, bis sich die erfindungsgemäß auf dem Fahrrahmen vorgesehenen
Zentrierungen 22 unterhalb des auf dem Ende der Zuführungsvorric}ltung 4 befindlichen
Anodenblockes 23 bzw. den auf dem Tisch stehenden Anodenblöcken 24 und 25 befinden.
Mit diesen Zentrierungen wird gewährleistet, daß trotz mehrfachen Umsetzens während
des Transportvorganges die Ausrichtung des Anodenblockes erhalten bleibt. Vorzugsweise
werden drei Zentrierungen vorgesehen, so daß beim Umsetzen der SIaltearme keine
Biegemomente aul die Änodenstangen wirken können.
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Da jedoch beim Brennen der Anodenblöcke geringfügige Verwerfungen
auftreten können, ist in dem der Gießstation zugeordne
-ten Teil
des Fahrrahmens innerhalb der Zen-trierungen eine mit einer Vielzahl von frei drehbaren
Kugeln 33 versehene Auflagefläche angeordnet, durch die eine abschließende Justierung
des Anodenblockes in Bezug auf die Anodenstange ermöglichst wird.
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Nunmehr wird der ilubrahmen über seine Verstelleinrichtung 12 soweit
angehoben, daß sich die Auflageebene des Fahrrahmens oberhalb der Auflageebene des
Tisches befindet. Hierbei werden der Anodenblock 23 sowie die auf dem Tisch aufliegenden
Anodenblöcke 24, 25 und 26 angehoben.
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In dieser Stellung wird eine neue Anodenstange 3 über die bereits
erwähnten Bördermittel seitlich an die Anlage herangeführt und in die Zapflöcher
des Anodenblockes 24 abgelassen. Zur Vereinfachung dieses Arbeitsvorganges ist zweckmäßig
am Tisch eine rahmenförmige Zentriervorrichtung 27 befestigt.
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Zur gleichen Zeit werden die Zapflöcher des im Bereich der Gießstation
II stehenden Anodenblockes 25, in den eine Anodenstange bereits eingesetzt ist,
vergossen. Die bereits im voraufgefangenen Arbeitstakt vergossene Anode 26 befindet
sich auf der Kühlstation lif. Die Kühlung erfolgt an der ruhenden Luft, ggf. unter
Zuhilfenahme eines zusätzlichen Geblässes.
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Hinter der Kühlstation ist der Tisch mit einem auskragenden Vorsprung
28 versehen, auf dem eine gesonderte Hubplatte 29 gelagert ist. Diese Hubplatte
ist zunächst auf die Niveauhöhe des angehobenen Fahrrahmens hochgefahren und trägt-
eine bereits ausgekühlte Blockanode 30. Durch Absenken des Hubrahmens werden die
Anodenblöcke auf dem Tisch abgesetzt, so daß der Fahrrahmen leer wieder zur Zuführungseinrichtung
zurückfahren kann und nach Anheben des Hubrahmens dort einen neuen Anodenblock aufnimmt
und somit ein neuer Arbeitstakt beginnt. Zum Abtransport der fertigen Blockanode
30 wird die Hubplatte soweit abgesenkt, bis die Blockanode frei an dem Traneportwagen
hängt, der dann von einem Mitnehmer erfaßt und seitlich in Richtung des Pfeiles
7 von der Anlage abtransportiert wird. Nach Abschluß des Gießvorganges und Abtransport
der fertig vergossenen Blockanode bewegt sich der Fahrrahmen wieder nach rechts.
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Ferner sind am Fahrrahmen Haltearme befestigt. Diese Haltearme sind
am Fahrrahmen so angeordnet, daß s-oh je ein Haltearm in der in Fig. 1 gezeigten
Stellung des Fahrrahmens im Pereich der Gießstation und der Kühlstation befinden.
Diese Haltearme haben die Aufgabe, die Anodenstangen während des Transportes mit
Hilfe des Fahrrahmens zu halten und aus diesem.Grunde sind sie auf den Arbeitstakt
der Maschine so abgestellt,
daß unmittelbar vor dem Absenken des
Hubrahmens die Klauen 20 geöffnet werden. Nach Verschieben des Fahrralimens nach
links befindet sich nunmehr der in Transportrichtung gesehen erste Haltearm im Bereich
der Station I während sich der zweite Haltearm im Bereich der Gießstation II befindet.
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Nach dem Einsetzen der Anodenstange in der Station I werden die Klauen
an beiden Haltearmen geschlossen und bewirken so während des Transportvorganges
nach Abschluß des Gießvorganges eine feste Verbindung der Anodenstangen mit dem
Bahrrahmen. Gleichzeitig ermöglicht es die Anordnung dieser Haltearme, daß die mit
dem oberen Ende der Anodenstangen verbundenen Transportwagen während des Transportvorganges
von den Anodenstangen in ihren Laufschienen nachgeschleppt werden können, ohne daß
dies einen Einfluß auf die Zentrierung der eingesetzten Anodenstangen hat.
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Um nun während der Bewegung des Fahrrahmens in Richtung auf die Zuführeinrichtung
die Anodenstange zu sichern, die zu diesem Zeitpunkt nur lose in den an der Gießstation
stehenden Anodenblock eingesetzt ist, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens oberhalb
der Gießstation eine Führungsschiene 31 angeordnet ist, die ein Kippen in Querrichtung
verhindert. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen,
daß oberhalb der Gießstation eine quer zur Whrungsschiene wirkende, stationäre,
periodisch betätigte Halteeinrichtung
32 für die Anodenstange
angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich aufgrund ihrer kompakten
Bauweise und ihrer praktisch kontinuierlichen Arbeitsweise besonders vorteilhaft
für eine Automatisierung.
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Hierzu werden besonders vorteilhaft die einzelnen Bewegungsvorgänge
so miteinander verkoppelt, daß sie beispielsweise nach Abschluß des Gießvorganges
auf ein Startsignal hin ausgelöst werden. Durch eine entsprechende steuertechnische
Ver- -riegelung wird dafür gesorgt, daß bei parallel ablaufenden Bewegungsvorgängen
der anschließende Vorgang erst einsetzt, wenn der letzte der parallelen Bewegungsvorgänge
abgeschlossen ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die Merkmale der beschriebenen bevorzugten
Ausführungsform beschränkt; so läßt sich beispielsweise die apparative Ausbildung
der Anlage im Rahmen der Erfindung dahin abwandeln, daß der Tisch heb- und senkbar
ausgebildet ist, während der Fahrrahmen in einer festen Ebene verschiebbar ist.
Ebenso ist es möglich, im Bereich des Tisches nur die Gießstation anzuordnen, während
das Einsetzen der Anodenstangen bereits am Ende der Zuführungseinrichtung für die
Anodenblöcke erfolgt, während die Abkühlung ggf. unter Kühlluftzufuhr mittels eines
Gebläses bereits im Bereich der Abtransporteinrichtung
für die
fertig vergossenen Blockanoden erfolgt. Anstelle eines periodisch hin- und hergehenden
Fahrrahmens ist auch im Rahmen der Erfindung die Verwendung eines intermittierend
arbeitenden Bandes vorgesehen.
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Patentansprche