DE60300977T2 - Operating machine for electrolysis cells in aluminum production - Google Patents
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- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
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- B66C17/00—Overhead travelling cranes comprising one or more substantially horizontal girders the ends of which are directly supported by wheels or rollers running on tracks carried by spaced supports
- B66C17/06—Overhead travelling cranes comprising one or more substantially horizontal girders the ends of which are directly supported by wheels or rollers running on tracks carried by spaced supports specially adapted for particular purposes, e.g. in foundries, forges; combined with auxiliary apparatus serving particular purposes
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
-
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Description
Gebiet der ErfindungTerritory of invention
Die Erfindung betrifft die Produktion von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse nach dem Hall-Héroult-Verfahren. Sie betrifft insbesondere die auf einen Laufkran montierten Bedienungsmaschinen, die in den Elektrolysewerken zum Einsatz kommen.The The invention relates to the production of aluminum by fused-salt electrolysis after the Hall-Heroult-procedure. It concerns, in particular, the operating machinery mounted on an overhead crane, which are used in the electrolysis plants.
Stand der TechnikState of technology
Die industrielle Gewinnung des Metalls erfolgt durch Schmelzflusselektrolyse, d.h. durch Elektrolyse von Tonerde, die in einem Bad aus geschmolzenem Kryolith, dem sog. Elektrolytbad, gelöst ist, nach dem gut bekannten Hall-Héroult-Verfahren. Das Elektrolytbad ist in Wannen enthalten, den sog. Elektrolysewannen, bestehend aus einem Stahlbehälter, der innen mit Feuerfest- und/oder Isoliermaterial ausgekleidet ist, und einer Kathodenanordnung am Boden der Wanne. Anoden aus Kohlenstoffmaterial sind teilweise in das Bad eingetaucht. Die gesamte Anordnung bestehend aus einer Elektrolysewanne, ihren Anoden und dem Elektrolytbad wird Elektrolysezelle genannt.The industrial extraction of the metal takes place by fused-salt electrolysis, i.e. by electrolysis of alumina, which in a bath of molten Cryolite, the so-called. Electrolyte bath, is dissolved, according to the well-known Hall-Héroult process. The electrolyte bath is contained in tubs, the so-called electrolysis tubs, consisting of a steel container, the lined with refractory and / or insulating material inside, and a cathode assembly at the bottom of the tub. Anodes made of carbon material are partially immersed in the bathroom. The entire arrangement consisting from an electrolytic tank, their anodes and the electrolyte bath Electrolysis cell called.
Elektrolysewerke besitzen eine große Zahl von Elektrolysezellen, die in Gebäuden, den Elektrolysehallen, in Reihe aufgestellt und über Verbindungsleitungen elektrisch in Serie geschaltet sind, um die Bodennutzung in den Werken zu optimieren. Die Zellen sind in der Regel so angeordnet, dass sie zwei oder mehrere parallele Reihen bilden, die durch Außenleitungen elektrisch miteinander verbunden sind. Der Elektrolysestrom fließt somit kaskadenartig von einer Zelle zur nächsten.electrolysis works own a big one Number of electrolysis cells used in buildings, the electrolyte trap, placed in a row and over Connecting lines are electrically connected in series to the To optimize land use in the plants. The cells are in the Usually arranged so that they have two or more parallel rows form through external lines electrically connected to each other. The electrolysis current thus flows cascading from one cell to the next.
Während des Betriebs sind in einem Elektrolysewerk Eingriffe an den Elektrolysezellen notwendig; dazu gehören insbesondere der Austausch verbrauchter Anoden gegen neue Anoden, die Entnahme von Flüssigmetall aus den Zellen und die Entnahme und Zugabe von Elektrolyt. Um diese Eingriffe durchzuführen, sind moderne Werke mit Bedienungseinheiten ausgestattet, bestehend aus einem Laufkran, der oberhalb und längs der Elektrolysezellen verfahrbar ist, und einem Bedienungsmodul, das einen Schlitten und Förder- und Eingriffsorgane (häufig Werkzeuge genannt), wie z. B. Schaufeln und Kranzüge aufweist und auf dem Laufkran verfahrbar ist. Diese Bedienungseinheiten werden häufig "Bedienungsmaschinen für die Elektrolyse" genannt ("PTA" oder "Pot Tending Assembly" bzw. "PTM" oder "Pot Tending Machine" in englischer Sprache).During the Operations are in an electrolysis plant interventions on the electrolysis cells necessary; this includes in particular the replacement of spent anodes with new anodes, the removal of liquid metal from the cells and the removal and addition of electrolyte. Around Perform interventions, modern plants are equipped with operating units, consisting from an overhead crane, which can be moved above and along the electrolysis cells is, and a control module, a slide and conveying and engaging organs (often Called tools), such. B. has blades and crane trains and is movable on the overhead crane. These operating units are often "operating machines for the Electrolysis "(" PTA "or" Pot Tending Assembly "or" PTM "or" Pot Tending Machine "in English).
Die Bewegungskapazitäten der bekannten Bedienungseinheiten sind jedoch beschränkt, insbesondere wegen der Stromzuführungskabel, die nur begrenzte Linear- oder Drehbewegungen zulassen.The movement capacity However, the known operating units are limited, in particular because of the power supply cables, allow only limited linear or rotary movements.
Die Anmelderin hat deshalb nach Bedienungseinheiten gesucht, mit denen diese Nachteile vermieden werden können und die gleichzeitig zuverlässig bleiben.The Applicant has therefore searched for control units with which These disadvantages can be avoided and remain reliable at the same time.
Beschreibung der Erfindungdescription the invention
Die Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen einem Transportmodul, typischerweise einem Schlitten, und Förder- und Eingriffsorganen eines Werkes zur Produktion von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein sog. Festgestell mit einer Nabe oder geraden Welle, eine die Nabe umgebende und um diese drehbare Muffe, ein um die Muffe drehbares erstes und zweites sog. Drehgestell, elektrische Dreh-Gleit-Kontakte zwischen den Gestellen und Antriebssysteme aufweist, um die jeweilige Drehung der Gestelle um eine gemeinsame Achse zu bewirken.The The invention relates to a rotary device for mechanical and electrical Connection between a transport module, typically a carriage, and funding and intervention organs of a factory for the production of aluminum by fused-salt electrolysis, which is characterized in that it has a so-called. Fixed frame with a hub or straight shaft, surrounding and around the hub rotatable sleeve, a rotatable about the sleeve first and second so-called. Bogie, electric rotary-sliding contacts between the racks and drive systems to the respective rotation of the racks to create a common axis.
Genauer gesagt ist die erfindungsgemäße Drehvorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
- – ein sog. Festgestell mit einer Nabe oder "zentralen" Welle, welche eine Drehachse definiert,
- – eine Muffe, welche die Nabe umgibt und um diese und um die Drehachse drehbar ist,
- – ein erstes sog. Drehgestell, welches sich mit der Muffe dreht und um die Drehachse drehbar ist,
- – ein zweites sog. Drehgestell, welches um die Muffe und die Drehachse drehbar ist,
- – eine erste Vielzahl elektrischer Dreh-Gleit-Kontakte, von denen ein Kontaktglied, das für die Anschlüsse an Außenleitungen bestimmt ist, am Festgestell befestigt ist und das andere Kontaktglied, das für die Anschlüsse an in Drehung versetzbare Leitungen des Systems bestimmt ist, an der Muffe befestigt ist,
- – eine zweite Vielzahl elektrischer Dreh-Gleit-Kontakte, von denen ein Kontaktglied am zweiten Drehgestell befestigt und das andere Kontaktglied an der Muffe befestigt ist, wobei jedes Kontaktglied für die Anschlüsse an in Drehung versetzbare Leitungen des Systems bestimmt ist,
- – ein erstes Antriebssystem, welches die Drehung des ersten Drehgestells um die Drehachse zu bewirken vermag,
- – ein zweites Antriebssystem, welches die Drehung des zweiten Drehgestells um die Drehachse zu bewirken vermag.
- A so-called fixed frame with a hub or "central" shaft, which defines an axis of rotation,
- A sleeve which surrounds the hub and is rotatable about it and about the axis of rotation,
- A first so-called bogie, which rotates with the sleeve and is rotatable about the axis of rotation,
- A second so-called bogie, which is rotatable about the sleeve and the axis of rotation,
- A first plurality of rotary-sliding electrical contacts of which one contact member intended for connection to external leads is fixed to the fixed frame and the other contact member intended for connection to rotatable leads of the system is attached to the Sleeve is attached,
- A second plurality of rotary-sliding electrical contacts of which one contact member is secured to the second bogie and the other contact member is secured to the sleeve, each contact member being for connection to rotatable conduits of the system,
- A first drive system capable of causing the first bogie to rotate about the axis of rotation,
- - A second drive system which is capable of causing the rotation of the second bogie about the axis of rotation.
Somit sind die beiden Drehgestelle und die Muffe der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung dazu bestimmt, sich unabhängig voneinander um eine gemeinsame, während des Betriebs typischerweise vertikale Drehachse zu drehen. Die Drehung der Gestelle und der Muffe ist dann "koaxial". Die Muffe wird dabei vom ersten Drehgestell insbesondere über ein mechanisches Mittel wie einen Zapfen in Drehung versetzt.Thus, the two bogies and the sleeve of the connecting device according to the invention are intended to independently of each other by a common, typi during operation to turn the vertical axis of rotation. The rotation of the racks and the sleeve is then "coaxial". The sleeve is rotated by the first bogie in particular via a mechanical means such as a pin in rotation.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ermöglicht eine winkelmäßig unbegrenzte Drehung zwischen den drei Gestellen und gewährleistet dabei gleichzeitig eine permanente Stromverbindung zwischen ihnen. Die unabhängige Drehung der Gestelle erhöht den Komfort und die Effizienz des Bedienungspersonals.The Connecting device according to the invention allows an angular unlimited Rotation between the three racks while ensuring at the same time a permanent power connection between them. The independent rotation the racks increased the comfort and efficiency of the operators.
Die Erfindung wird durch die ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsart, die nachfolgend dargestellt und anhand der beigefügten Figuren erläutert ist, besser verständlich.The Invention is by the detailed DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT HEREOF is illustrated and explained with reference to the accompanying figures, better understandable.
Elektrolysewerke
für die
Produktion von Aluminium weisen einen Bereich für die Gewinnung von flüssigem Aluminium
auf, der eine oder mehrere Elektrolysehallen (
Die
Bedienungseinheit (
Die
Bedienungseinheit (
Der
Laufkran (
Erfindungsgemäß ist die
Drehvorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung (
- – ein sog.
Festgestell (
101 ) zur Befestigung am Transportmodul (6 ), mit einer Nabe (102 ), welche eine Drehachse (103 ) definiert, die insbesondere quer zur Hauptebene des Festgestells liegt; - – eine
Muffe (
121 ), welche die Nabe (102 ) umgibt und um die Nabe (102 ) und um die Drehachse (103 ) drehbar ist, - – ein
erstes sog. Drehgestell (
110 ), welches um die Drehachse (103 ) drehbar ist und die Muffe (121 ) in Drehung versetzen kann und dazu bestimmt ist, mindestens ein Förder- und Eingriffsorgan (7 ,8 ,9 ,10 ,11 ) zu tragen; - – ein
zweites sog. Drehgestell (
120 ), welches um die Muffe (121 ) und die Drehachse (103 ) drehbar ist und dazu bestimmt ist, mindestens ein Förder- und Eingriffsorgan (7 ,8 ,9 ,10 ,11 ) zu tragen; - – eine
erste Vielzahl elektrischer Dreh-Gleit-Kontakte (
113 ) mit jeweils mindestens einem ersten Kontaktglied (1131 ), welches am Festgestell (101 ) befestigt und mit mindestens einer Außenleitung (117 ) verbunden ist, und mindestens einem zweiten Kontaktglied (1132 ), welches an der Muffe (121 ) befestigt und mit mindestens einer Verteilungsleitung (118 ,1181 ,1182 ) verbunden ist; - – eine
zweite Vielzahl elektrischer Dreh-Gleit-Kontakte (
114 ) mit jeweils mindestens einem ersten Kontaktglied (1141 ), welches am zweiten Drehgestell (120 ) befestigt und mit mindestens einer Verteilungsleitung (119 ) verbunden ist, und mindestens einem zweiten Kontaktglied (1142 ), welches an der Muffe (121 ) befestigt und mit mindestens einer Verteilungsleitung (1181 ,1182 ) verbunden ist; - – ein
erstes Antriebssystem (
140 ,141 ,142 ), welches die Drehbewegung des ersten Drehgestells (110 ) um die Achse (103 ) zu bewirken vermag; - – ein
zweites Antriebssystem (
150 ,151 ,152 ), welches die Drehbewegung des zweiten Drehgestells (120 ) um die Achse (103 ) zu bewirken vermag.
- - a so-called fixed frame (
101 ) for attachment to the transport module (6 ), with a hub (102 ), which has a rotation axis (103 ) defined, which is in particular transversely to the main plane of the frame; - - a sleeve (
121 ), which the hub (102 ) and around the hub (102 ) and around the axis of rotation (103 ) is rotatable - - a first so-called bogie (
110 ), which around the axis of rotation (103 ) is rotatable and the sleeve (121 ) and is intended to provide at least one conveying and engaging member (7 .8th .9 .10 .11 ) to wear; - - a second so-called bogie (
120 ), which around the sleeve (121 ) and the axis of rotation (103 ) is rotatable and intended to at least one conveying and engaging member (7 .8th .9 .10 .11 ) to wear; - A first plurality of rotary-sliding electrical contacts (
113 ) each having at least one first contact member (1131 ), which is attached to the101 ) and with at least one outer line (117 ), and at least one second contact member (1132 ), which on the sleeve (121 ) and with at least one distribution line (118 .1181 .1182 ) connected is; - A second plurality of rotary-sliding electrical contacts (
114 ) each having at least one first contact member (1141 ), which on the second bogie (120 ) and with at least one distribution line (119 ), and at least one second contact member (1142 ), which on the sleeve (121 ) and with at least one distribution line (1181 .1182 ) connected is; - A first drive system (
140 .141 .142 ), which determines the rotational movement of the first bogie (110 ) around the axis (103 ) to effect; - A second drive system (
150 .151 .152 ), which determines the rotational movement of the second bogie (120 ) around the axis (103 ).
Die
Nabe (
Das
erste Drehgestell (
Die
genannten Vielzahlen elektrischer Dreh-Gleit-Kontakte (
Die
Außenleitungen
(
Bei
einer vorteilhaften Ausführungsart
der Erfindung umfasst die Verbindungsvorrichtung (
- – ein
erstes Ringlager (
111 ) zwischen dem Festgestell (101 ) und dem ersten Drehgestell (110 ), welches die Drehbewegung zwischen diesen beiden Gestellen um die Drehachse (103 ) ermöglicht; - – ein
zweites Ringlager (
112 ) zwischen dem ersten Drehgestell (110 ) und dem zweiten Drehgestell (120 ), welches die Drehbewegung zwischen diesen beiden Gestellen um die Drehachse (103 ) ermöglicht.
- - a first ring bearing (
111 ) between the frame (101 ) and the first bogie (110 ), which determines the rotational movement between these two frames about the axis of rotation (103 ); - - a second ring bearing (
112 ) between the first bogie (110 ) and the second bogie (120 ), which determines the rotational movement between these two frames about the axis of rotation (103 ).
Bei
den Ringlagern (
Die
erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
(
Die
Antriebssysteme (
Gemäß einer
weiteren möglichen
Variante der Erfindung können
die Antriebssysteme (
Die
Verbindungsvorrichtung (
Nach
einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Verbindungsvorrichtung
außerdem pneumatische
und/oder hydraulische Drehverbindungen (
Bei
einer bevorzugten Ausführungsart
der Erfindung, die in
Die
Erfindung betrifft auch ein Bedienungsmodul (
- – eine
erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
(
100 ), welche über das Festgestell (101 ) mit dem Schlitten (6 ) verbunden ist; - – einen
ersten Träger
(
110' ), welcher durch das erste Drehgestell (110 ) gebildet oder mit dem ersten Drehgestell (110 ) verbunden ist und mindestens ein erstes Förder- und Eingriffsorgan (7 ,8 ,9 ,10 ,11 ) aufweist; - – einen
zweiten Träger
(
120' ), welcher durch das zweite Drehgestell (120 ) gebildet oder mit dem zweiten Drehgestell (120 ) verbunden ist und mindestens ein zweites Förder- und Eingriffsorgan (7 ,8 ,9 ,10 ,11 ) aufweist.
- A connection device according to the invention (
100 ), which over the fixed frame (101 ) with the carriage (6 ) connected is; - - a first carrier (
110 ' ), which by the first bogie (110 ) or with the ers bogie (110 ) and at least one first conveying and intervention member (7 .8th .9 .10 .11 ) having; - A second carrier (
120 ' ), which by the second bogie (120 ) or with the second bogie (120 ) and at least one second conveying and intervention member (7 .8th .9 .10 .11 ) having.
Der
erste Träger
(
Die
Verbindungsvorrichtung (
Durch das erfindungsgemäße Bedienungsmodul hat das Bedienungspersonal die Elektrolysezelle und die Förder- und Eingriffswerkzeuge oder -organe bei seinen Eingriffen gut im Blick. Es erleichtert auch die Arbeit des Bedienungspersonals, indem es ihm große Winkeldrehungen in Bezug auf seinen Ausgangspunkt erspart. Es ermöglicht weiterhin, dasselbe Modul in verschiedenen Elektrolysehallen zu verwenden, in denen die Elektrolysezellen nicht in gleicher Weise ausgerichtet sind.By the operating module according to the invention the operator has the electrolytic cell and the conveyor and Intervention tools or organs in his interventions well in view. It also facilitates the work of the operators by helping him big Spared angular rotations in relation to its starting point. It still allows the same thing Module to use in various electrolyte traps in which the electrolysis cells are not aligned in the same way.
Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Bedienungseinheit (
Sie
betrifft weiterhin die Verwendung eines Bedienungsmoduls (
Liste der Bezugsnummernlist of references
- 11
- Elektrolysehalleelectrolysis hall
- 22
- Elektrolysezelleelectrolysis cell
- 33
- Bedienungseinheitoperating unit
- 44
- Laufkranoverhead crane
- 55
- Bedienungsmoduloperation module
- 66
- Schlittencarriage
- 77
- Schaufelshovel
- 88th
- Stechvorrichtunglancing device
- 99
- Fördersystem für Anodenconveyor system for anodes
- 1010
- Bunkerbunker
- 1111
- Steuerkabinecontrol cabin
- 2121
- Anodeanode
- 2222
- Anodenstangeanode rod
- 30, 30'30 30 '
- Laufbahnen des Laufkransraceways of the overhead crane
- 100100
- Mechanisch-elektrische VerbindungsvorrichtungMechanical-electrical connecting device
- 101101
- Festgestellfixed frame
- 102102
- Nabehub
- 103103
- Drehachse der Nabeaxis of rotation the hub
- 110110
- Erstes Drehgestellfirst bogie
- 110'110 '
- Erster Trägerfirst carrier
- 111111
- Erstes Ringlagerfirst section bearings
- 112112
- Zweites Ringlagersecond section bearings
- 113113
- Erste Vielzahl elektrischer Dreh-Gleit-KontakteFirst Variety of electrical rotary-sliding contacts
- 114114
- Zweite Vielzahl elektrischer Dreh-Gleit-KontakteSecond Variety of electrical rotary-sliding contacts
- 1131, 11411131 1141
- Erste sog. äußere Kontaktglieder jedes elektrischen KontaktesFirst so-called outer contact members every electrical contact
- 1132, 11421132 1142
- Zweite sog. innere Kontaktglieder jedes elektrischen KontaktesSecond so-called inner contact members of each electrical contact
- 115, 116115 116
- Schutzkästenenclosures
- 117117
- Äußere StromleitungenExternal power lines
- 118, 1181, 1182118 1181, 1182
- Verteilungsleitungendistribution lines
- 119119
- Verteilungsleitungendistribution lines
- 120120
- Zweites Drehgestellsecond bogie
- 120'120 '
- Zweiter Trägersecond carrier
- 121121
- Muffesleeve
- 122122
- DrehkupplungsgehäuseRotating clutch housing
- 123123
- Drehantriebrotary drive
- 130130
- Axiale Vertiefung in der Nabeaxial Well in the hub
- 131, 132131 132
- Dichte Drehkupplungendensity rotary couplings
- 133, 134133 134
- Rohrleitungenpiping
- 140, 150140 150
- Antriebsmotordrive motor
- 141, 151141 151
- Ritzelpinion
- 142142
- Zahnkranzsprocket
- 152152
- Zahnradgear
- 153153
- Armpoor
- 160, ..., 164160 ..., 164
- Zusätzliche Ringlageradditional section bearings
- 170, 171170 171
- Zusätzliche Ringlageradditional section bearings
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-
2004
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