NO120706B - - Google Patents

Description

Anordning for opphengning av anodene i en

elektrisk celle til fremstilling av aluminium.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for opphengning av anodene i en elektrisk celle til fremstilling av aluminium og for opprettholdelse av strømgjennomgang i anodene under stillingsjustering av en anodesamleskinne for cellen, hvilken skinne er montert på den anodebærende overbygning av cellen, omfattende minst en hjelpesamleskinne og anordninger for utløsbar fastspenning av anodestaven som bærer cellenes anoder i strømledende forbindelse med hjelpsamleskinnen eller hver av hjelpesamleskinnene.

Det er tidligere kjent å utføre elektrodeovner for aluminiumindustrien med et antall adskilte anoder som bæres av metall-stenger eller skinneledere som f.eks. kan bestå av kobber eller aluminium og som er festet til bæreskinnen eller samleskinnen anbrakt hovedsakelig horisontalt over elektrodeovnen. Når ovnen er i drift, forbrukes eller forbrennes anodene, og disse må således senkes for stadig å være i god kontakt med elektrolytten. Det må derfor tilveie-bringes en egnet heisemekanisme for hevning og senkning av samleskinnene. Por å unngå å måtte fjerne og erstatte alle anoder på en gang er de forskjøvet noe i forhold til hverandre vertikalt slik at det bare er nødvendig å erstatte en anode om gangen. Når samleskinnene har nådd sin laveste stilling, er det imidlertid nødvendig å kunne holde anodene i en bestemt stilling i forhold til elektrolytten når samleskinnen heves til sin øvre stilling. Etterat samleskinnene har nådd sin øvre stilling kan anodene senkes ved å senke samleskinnene. Det anbringes derfor hjelpesamleskinner over og parallelt med samleskinnene. Metallstengene som holder anodene er utført så lange at deres ender rager over hjelpsamleskinnene når elektrodene er i sin laveste stilling. Når samleskinnene når sin laveste stilling, kan stengene festes til hjelpesamleskinnene slik at de holdes i riktig stilling. Deretter kan stengene løses fra samleskinnene som så føres opp til sin øvre stilling. Stengene kan igjen festes til samleskinnen og løses fra hjelpesamleskinnene. Senkning av stengene og elektrodene kan så foretas ved å senke bære-skinnene eller samleskinnene.

Når en anode er forbrukt så mye at den må utskiftes, fore-går utskiftningen ved hjelp av en passende løfteinnretning, f.eks. en kran. For å hjelpe til med denne løftning er det vanligvis i den øvre ende av stangen laget et hull for en krok som er festet i kranen, og av det som tidligere er forklart fremgår det at stengene må rage opp til hjelpesamleskinnene og til en viss grad rage over disse slik at det er mulig å huke kroken i åpningen.

Et elektrodeanlegg for en ovn til fremstilling av aluminium er beskrevet i patent nr. 109.362, men her er cellen utstyrt med faste samleskinner og bevegelige samleskinner som er montert på hver enkelt celle. Denne og andre kjente utførelser har flere ulemper. Strøm flyter således til elektrodestangen under stillingsreguleringen av samleskinnene enten gjennom forbindelsen med hjelpesamleskinnen eller ved en glidende eller skrapende elektrisk kontakt som oppstår mellom stangen og samleskinnen når denne heises oppover. Dette gir uønsket gnistring som skader overflaten på samleskinnen og stangen må være lang nok til å festes til en hvilken som helst av samleskinnene, samtidig med at ovnens overbygning må være sterk nok til å understøtte hjelpesamleskinnen og alt dens tilhørende utstyr. Dette betyr at overbygningen må være mye sterkere enn det som ville være nødvendig hvis den ikke behøvet bære samleskinner og alt deres utstyr. Overbygningen må også gjøres temmelig høy slik at fabrikklokalet

også må gjøres høyere. Ved de kjente ovnstyper tar det så mye som 45 min. å heve samleskinnen og skifte ut anodene. Sammenliknet med utførelsen i patent nr. 109-362 innebærer foreliggende oppfinnelse dessuten at man får en betydelig besparelse av kobber eller aluminium idet hver enkelt celle ikke lenger har slike skinner når foreliggende oppfinnelse anvendes. At denne besparelse er betydelig fremgår klart når man tar i betraktning at det kan stå ti eller tyve celler i serie. Ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse behøver man bare ett sett hjelpesamleskinner på anordningen, og hjelpesamleskinnene kan beveges fra celle til celle når justeringen av anodene er nød-vendig.

Ved anvendelse av oppfinnelsen har det vist seg at anodene kan heves opp på langt kortere tid og på en langt mer tilfredsstillende måte enn med celler av den kjente type.

En hensikt med oppfinnelsen er således å tilveiebringe

en anordning for opphengning av anodene i en elektrolytisk celle der de ovennevnte ulemper er opphevet.

I henhold til oppfinnelsen er dette i første rekke oppnådd ved at hjelpesamleskinnen eller hver av hjelpesamleskinnene er montert på en langstrakt rammedel som er adskilt fra cellen og er bevegelig anordnet over cellens overbygning med hjelpesamleskinnen eller hver av hjelpesamleskinnene anbrakt omtrent parallelt med en anodesamleskinne, med en fastspenningsanordning tilsluttet rammedelen og hjelpesamleskinnen eller hver av hjelpesamleskinnene for å gi både mekanisk understøttelse av anodestavene og elektrisk forbindelse til disse,

og ved at en fleksibel strømførende ledning er koplet elektrisk mellom hjelpesamleskinnen eller hver av hjelpesamleskinnene og en klemme som kan forbindes ledende med cellens anodesamleskinne, slik at strøm flyter inn i cellen gjennom hjelpesamleskinnen og anodestavene .

Ved hjelp av anordningen i henhold til oppfinnelsen kan hevning og utskiftning av anodene gjøres på 10 min., anodens stenger kan gjøres kortere, stengene utsettes for mindre slitasje og man unngår gnistring ved stillingsregulering av samleskinnene. Dette øker følgelig også levetiden for både samleskinne og stang.

Et annet trekk ved oppfinnelsen består i at anordningene for fastspenning av anodestavene som bærer cellens anoder, til en eller hver av hjelpesamleskinnene omfatter en fleksibel, elektrisk ledende forbindelsesdel som er elektrisk koplet mellom en hjelpesamleskinne og fastspenningsanordningen for tilslutning til en anodestav, og en annen utførelsesform er kjennetegnet ved at fleksible ledninger som er festet til hver ende av hjelpesamleskinnen eller hver av hjelpesamleskinnene er delt i to deler som er elektrisk koplet mellom hver sin av kjevene for klemmen og den tilhørende hjelpesamleskinne.

Det er dessuten fordelaktig at den omfatter en ytterligere fleksibel ledning som er koplet over kjevene for hver klemme som skal sørge for ledende forbindelse med cellens anodesamleskinne, og videre kan en utlikningssamleskinne forbinde de to hjelpesamleskinner for å sikre en jevn strømfordeling mellom disse.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen som viser foretrukne utførelsesformer og der: Fig. 1 er et grunnriss av en utførelsesform av oppfinnelsen og hvor det for klarhets skyld er fjernet enkelte deler,

fig. 2 er et lengderiss av den utførelsesform som er vist på fig. 1,

fig. 3 er et tverrsnitt tatt etter linjen 3"3 på fig. 1,

fig. 4 er et utsnitt av fig. 3 og viser klemmeinnretningen for stangen samt den fleksible forbindelse,

fig. 5 er et grunnriss og viser den samme klemmeinnret-ning og fleksible forbindelse som er vist på fig. 4,

fig. 6 er et utsnitt av fig. 3 og viser den fleksible leder, og klemmen som kan forbinde's til endene av samleskinnen, og fig. 7 er et riss av en annen utførelsesform av den fleksible leder og klemme, som kan forbindes til endene av samleskinnen.

På fig..1, 2 og 3 er ovnens overbygning generelt antydet med henvisningstall 10. Samleskinnene 12 bæres av overbygningen 10. Strømmen tilføres samleskinnene 12 gjennom en elektrisk leder 14.

Til samleskinnen 12 er det festet en klemme 16. Klemmene 16 gir en elektrisk forbindelse mellom stengene 18 som holder anodene (ikke vist) og samleskinnen. Som vist på fig. 3 er det på overbygningen 10 også montert en heisemekanisme 20 for stillingsregulering av samleskinnen 12. Til overbygningen er det videre festet en beskikt-ningsinnretning 22.

Hjelpeanordningen for å bære anodene i elektrodeovnen ved stillingsregulering av anodenes samleskinne 12 som er montert på ovnens overbygning 10, omfatter i henhold til oppfinnelsen en langstrakt rammedel 24 som i denne utførelsesform er utført med en omvendt U-liknende tverrsnittsform, slik at den omhyller ovnens overbygning når den er anbrakt i riktig stilling. Hver av den U-liknende ramme-dels ben 26 er forsynt med en hjelpesamleskinne 28 som er anbrakt hovedsakelig parallelt med samleskinnen 12. Velegnede klemmer 30 som er tilknyttet med og opphengt fra rammedelen ved hjelp av klammere 32, holder på plass stengene 18. Klemmene 30 kan f.eks. være utført som vist på fig. 2, men enhver velegnet klemmetype kan selvfølgelig benyttes.

Som vist på fig. 1 og 3 er en fleksibel, elektrisk leder

34 med sine ender forbundet henholdsvis til en klemme 30 og hjelpesamleskinne 28. Strømmen flyter således fra hjelpesamleskinnen 28

til stangen 18 via klemmen 30. Til hver ende av hjelpesamleskinnen 28 er det festet fleksible ledere 36. En klemme 38 er festet til den frie ende av hver av de fleksible ledere. Hver klemme 38 er opphengt i rammedelen 24, f.eks. ved hjelp av et klammer 40. Velegnede organer, slik som f.eks. stemplet 42 og sylinderen 44, er tilveiebrakt for elektrisk å forbinde klemmene 38 til enden av samleskinnen 12. For å lette denne forbindelse er en kloss 46 festet til enden av samleskinnen 12 på en velegnet måte, f.eks. ved sveising. Klemmen 38 gir en elektrisk forbindelse med klossen 46.

En utjevningsskinne 48 er anbrakt mellom de to hjelpesamleskinner28, slik at det oppnås en jevn strømfordeling. Slik som vist her kan utsjevningsskinnen 48 være konstruert på en slik måte at den forsterker den langstrakte rammedel 24. Hvis, slik som vist i denne utførelsesform, væsketrykk anvendes for å betjene de forskjellige klemmer, anbringes væsketilførselsrør 50 (bare delvis vist) på rammedelen 24. Væsketanker 52 kan monteres på rammedelen 24, hvilke tjener som reservekilder for væsketrykket hvis hovedtrykket gjennom rørene 50 av en eller annen grunn skulle svikte. Løkker 54 er til-passet for velegnede kroker, slik at den langstrakte rammedel 24 med tilhørende utstyr kan forskyvbart opphenges i en overliggende skinnegang.

Forbindelsen mellom klemmen 30, den fleksible leder 34, hjelpesamleskinnen 28 og klammeret 32 skal i det følgende nærmere forklares med henvisning til fig. 2, 3, 4 og 5. Som vist på fig. 3 og 4 er en plate 56 opphengt i klammeret 32 ved hjelp av et antall parallelle ben 58 som alle i begge ender er svingbart festet til henholdsvis platen 46 og klammeret 32, slik at platen 56 kan beveges i forhold til klammeret 32. I den nedre ende av platen 56 er det festet et lagerhus 62 som inneholder en bæresylinder 60. Klemmeinn-retninger 66 og 67 er ved hjelp av hylsene 64 svingbart opplagret om bæresylinderen 60. En kjeve 68 til klemmen 30 er svingbart festet til den nedre ende av klemmeinnretningen 66. Til den bakre ende av kjeven 68 er den fleksible leder 34 festet, f.eks. ved hjelp av sveising. Den andre ende av den fleksible leder 34 er festet til hjelpesamleskinnen 28, f.eks. ved hjelp av muttere 77 og boltene 70. Det er ønskelig, skjønt ikke absolutt nødvendig, at den fleksible leder 34 deles opp i to deler, hvor den ene del strekker seg mellom kjeven 68 og hjelpesamleskinnen 28, mens den andre del strekker seg mellom den andre kjeve 72 til klemmen 30 og hjelpesamleskinnen 28. Den svingbare opphengning av platen 56 på klammeret 32 ved hjelp av benene 58 tillater at klemmen 30 og den fleksible leder 34 kan beveges horisontalt og derved kompensere for kastning, vridning osv. av stangen 18. Klemmeinnretningene 66 og 67 betjenes ved hjelp av væsketrykket mot stemplet 69 i sylinderen 71>idet stemplet 69 er forbundet med klemmeinnretningene 66 og 67 ved henholdsvis armene 73 og 75-

Med henvisning til fig. 3 og 6 skal forbindelsen mellom hjelpesamleskinnen 28 og hjelpesamleskinnen 12 nærmere beskrives.

En plate 74 er ved hjelp av et antall parallelle ben 76 opphengt i klammeret 40. Alle disse bens ender er svingbart festet til henholdsvis platen 74 og klammeret 40, slik at platen 74 kan beveges i forhold til klammeret 40. Hvert av benene 76 er festet til platen 74 ved hjelp av en tapp 78, som kan gli i et langstrakt spor 80 for således å tilveiebringe vertikal bevegelse av platen 74 i forhold til klammeret 40. Bæresylinderen 82 strekker seg horisontalt fra en plate 74 til en annen plate 74 som er opphengt på den motsatte side av den fleksible leder 36 ved hjelp av et annet klammer 40. En sylinder 44 er opphengt i bæresylinderen 82 ved hjelp av et ben 84. Benets motsatte ender er svingbart forbundet til både bæresylinderen 82 og sylinderen 44, slik at sylinderen 44 kan svinge om bæresylinderen 82. Den øvre kjeve 80 til klemmen 38 er festet til platen 74. Stemplet 42 strekker seg ut fra sylinderen 44 og passerer gjennom

en føring 88 som er festet til platen 74. Den nedre kjeve 90 til klemmen 38 er festet til den nedre ende av stemplet 42. En fleksibel leder 36 er delt i to deler, hvor den frie ende av den øvre del 92

er festet til den øvre kjeve 86 ved hjelp av en stiv leder 96. På liknende måte er den nedre del 94 er den fleksible leder 36 festet til den nedre kjeve 90 ved hjelp av en stiv leder 98. Som vist på

fig. 6 er den nedre kjeve 90 svingbart festet ved hjelp av en tapp 100 til en plate 102 som er festet til platen 74.

En alternativ forbindelse mellom hjelpesamleskinnen 28

og samleskinnen 12 er vist på fig. 7 hvor like henvisningstall er benyttet for like deler. En plate 74 er ved hjelp av et antall parallelle ben 76 opphengt i klammere 40. Alle benenes ender er svingbart festet til henholdsvis platen 74 og klammeret 40, slik at platen 74 kan beveges i forhold til klammeret 40. Hvert ben 76 er festet til platen 74 ved hjelp av en tapp 78 som kan gli i et langstrakt spor 80, hvorved platen 74 kan beveges vertikalt i forhold til klammeret 40. Til hver av platene 74 er det festet et bærelager 104 som ved hjelp av bolter 106 understøtter akselen 108 som er festet til sylinderen '44, slik at sylinderen kan gis en svingende bevegelse.

Til platen 74 er det festet en kjeve 110 som i sin nedre ende er utstyrt med en stopper 112 som støter mot bufferen 114 på klossen 46

og samleskinnen 12. Fra sylinderen 44 strekker det seg et stempel 42 som er omgitt av en belg 116. Kjeven 122 er festet til enden av stemplet 42 ved hjelp av armen 118 og tappen 120. Armen 118 er svingbart festet ved hjelp av tappen 124 til platen 74. Kjeven 122 er utstyrt med en stopper 126. Enden av den fleksible leder 36 er elektrisk forbundet til kjeven 122, f.eks. ved hjelp av sveising.

En annen fleksibel leder 128 er elektrisk forbundet med kjevene 122 og 110. Benet 130 er svingbart forbundet både til kjeven 122 og til platen 74, slik at kjeven 122 kan beveges i forhold til platen 74. En plate 32 er festet bak et ben 76 til en tapp 78. Til platen 132 er det festet en stang 134 som er fjærbelastet ved hjelp av fjæren 136 som trykker mot setet 138 på platen 74. På et ben 76 er det anbrakt en plate 140 som platen 132 kan gli mot når platen 74 beveges vertikalt i forhold til klammeret 40, f.eks. ved stillingsregulering av samleskinnen 12. Dette arrangement holder platen 74

med tilhørende utstyr i riktig stilling når platen 74 beveges vertikalt i forhold til klammeret 40.

Driften av anordningen i henhold til oppfinnelsen skal i

det følgende beskrives under henvisning til fig. 1-6. Når samleskinnen 12 har nådd sin laveste stilling, bringes den langstrakte rammedel 24, som f.eks. kan være opphengt ved hjelp av en krok som er stukket inn i bøylen 54, i riktig stilling og senkes nedover slik at den omgir overbygningen 10. Under denne bevegelse skal det påsees at hjelpesamleskinnene2 8 er hovedsakelig parallelle med samleskinnen 12. Ved hjelp av enten automatiske eller manuelle styreinnretninger påvirkes klemmene 30 slik at de griper om stengene 18. Samtidig påvirkes også klemmene 38 som er festet til de fleksible ledere 36 til å gripe om endene av samleskinnen 12, f.eks. ved klossen 46. Idet dette foretas, avledes strømmen fra samleskinnen 12 til hjelpesamleskinnen 28. Klemmene 16 som holder stengene 18 mot samleskinnen 12 utløses og samleskinnen 12 heves til sin øverste stilling, f.eks. ved hjelp av heisemekanismen 20. Klemmene 16 på samleskinnen 12 påvirkes igjen, slik at de klemmer stengene 18 mot samleskinnen 12. Deretter utløses klemmene 30 og 38 på hjelpesamleskinnen 28, slik at stengene 18 igjen forbindes med samleskinnen, hvorved strømmen påny flyter til anodene, via samleskinnen 12. Hjelpeanordningen i henhold til oppfinnelsen kan deretter beveges til neste ovn, hvor samme stillingsregulering utføres med denne ovns samleskinne.

Det fremgår tydelig at hjelpeanordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjør en vesentlig prisreduksjon av ovnen, idet det kan benyttes en mye lettere og mindre overbygning. Fordi hjelpeanordningen er flyttbar og således kan betjene flere ovner, bevirker også dette en vesentlig prisreduksjon. Hjelpéanordningen kan betjenes automatisk hvilket medfører en høy tidsbesparelse. Det kan benyttes kortere stenger for anodene, hvilket igjen bevirker en prisreduksjon. Fordi strømmen avledes fra samleskinnen når denne stillingsreguleres, eli-mineres gnistringen mellom samleskinnen og stangen, hvilket bevirker at deres overflater ikke beskadiges.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de utførelseseksempler som er vist på tegningene og beskrevet ovenfor, men det er klart at det kan utføres mange forskjellige modifikasjoner og forandringer som vil falle innenfor oppfinnelsens ramme. Den langstrakte rammedel kan f.eks. være slik at bare en hjelpesamleskinne er festet til denne, og slik at kun den samleskinne som er på den ene side av ovnen kan stillingsreguleres. Selv om rammedelen har en omvendt U-liknende tverrsnittsform,,kan den utstyres med bare en samleskinne. Oppfinnelsen er videre ikke begrenset til spesielle innretninger for påvirkning av klemmene eller til spesielle klemmer. Det er kun den nå-værende foretrukne klemmetype og innretninger for påvirkning av disse som er beskrevet ovenfor. Selv om anordningen er blitt beskrevet som om den var forskyvbart opphengt i en overliggende skinnegang, kan den langstrakte rammedel udmerket monteres på hjul. Hjulene kan selv-følgelig enten rotere på gulvet eller på en skinnegang. De fleksible ledere må ikke nødvendigvis være delt i to deler, men kan udelt festes til sine respektive klemmer på en tilfredsstillende måte. Stengene kan også udmerket festes direkte til hjelpesamleskinnen uten ,å benytte fleksible ledere.

Claims (6)

1. Anordning for opphengnmg av anodene i en elektrolytisk celle til fremstilling av aluminium, og for opprettholdelse av strømgjennomgangen i anodene under stillingsjustering av en anodesamleskinne for cellen, hvilken skinne er montert på den anodebærende overbygning av cellen, omfattende minst en hjelpesamleskinne og anordninger for utløsbar fastspenning av anodestavene som bærer cellenes anoder i strømledende forbindelse med hjelpesamleskinnen eller hver av hjelpesamleskinnene, karakterisert ved o at hjelpesamleskinnen (28) eller hver av hjelpesamleskinnene er montert på en langstrakt rammedel (24) som er adskilt fra cellen og er bevegelig anordnet over cellens overbygning (10) med hjelpesamleskinnen (28) eller hver av hjelpesamleskinnene anbrakt omtrent parallelt med en anodesamleskinne (12), med en fastspenningsanordning (30, 34) tilsluttet rammedelen (24) og hjelpesamleskinnen (28) eller hver av hjelpesamleskinnene for å gi både mekanisk understøttelse av anodestavene (18) og elektrisk forbindelse til disse, og ved at en fleksibel strømførende ledning (36) er koplet elektrisk mellom hjelpesamleskinnen (28) eller hver av hjelpesamleskinnene og en klemme (38) som kan forbindes ledende med cellens anodesamleskinne (12), slik at strøm flyter inn i cellen gjennom hjelpesamleskinnen (28) og anodestavene (18).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert v e d at anordningene for fastspenning av anodestavene (18) som bærer cellens anoder, til en eller hver av hjelpesamleskinnene (28) omfatter en fleksibel, elektrisk ledende forbindelsesdel (3 <*> 0 som er elektrisk koplet mellom en hjelpesamleskinne (28) og fastspenningsanordningen (30) for tilslutning til en anodestav.

3« Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at fleksible ledninger (36) som er festet til hver ende av hjelpesamleskinnen eller hver av hjelpesamleskinnene er delt i to deler (92, 94) som er elektrisk koplet mellom hver sin av kjevene (86,90) for klemmen (38) og den tilhørende hjelpesamleskinne (28).

4. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at den omfatter en ytterligere fleksibel ledning (128) som er koplet over kjevene (122, 110, fig. 7) for hver klemme (38) som skal sørge for ledende forbindelse med cellens anodesamleskinne (12).

5. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at en utlikningssamleskinne (48) forbinder de to hjelpesamleskinner for å sikre en jevn strømfordeling.mellom disse.

6. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at den langstrakte rammedel (24) i snitt har en omvendt U-form, slik at denO mslutter cellens overbygning (10) når rammen er plasert på denne.

7- Anordning som angitt i krav 6, karakterisert v e d at hvert ben av U-formen er utstyrt med en hjelpesamleskinne °(28).