專利名稱：用于控制煉鋁的電解槽的進(jìn)料系統(tǒng)的鑿子的行程的裝置的制作方法
用于控制煉鋁的電解槽的進(jìn)料系統(tǒng)的鑿子的行程的裝置
本發(fā)明涉及一種用于控制用于煉鋁的電解槽的點進(jìn)料系統(tǒng)的鑿子
(pointerolle)的行程的裝置。
該裝置通常用于實現(xiàn)將氧化鋁和/或電解質(zhì)添加到每一電解槽的 一個或多個進(jìn)料點，這些物質(zhì)通過一個用打殼機(jī)產(chǎn)生的孔添加到電解 池中，該打殼機(jī)周期性地向下并且將殼破開或者保持該孔敞開。
打殼機(jī)的行程通常等于將其豎直移動的機(jī)械系統(tǒng)所確定的固定長度。
這一類型的裝置具有許多缺點。實際上，根據(jù)殼的硬度以及電解 質(zhì)的自由表面的高度，往往發(fā)生打殼機(jī)的行程太短而不能將殼破開來 添加氧化鋁的情況。相反地，如果該行程過大，打殼機(jī)的活動端，也 稱之為鑿子，可能會停留在電解池內(nèi)很長時間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該鑿子能 夠很深地穿入電解質(zhì)中。在此情況下，鑿子攜帶一部分固化的池液， 該固化的池液是隨著打殼機(jī)每一次落下而增加的沉積物的形式。由于 高溫以及池液的化學(xué)侵蝕性能，鑿子和電解質(zhì)長時間的接觸使得鑿子 退化。
此外，由于鑿子被一個護(hù)套導(dǎo)向，盡管有刮刀的存在，固化的池 液在鑿子上的沉積也會形成蓄積，該蓄積會使得鑿子不能在護(hù)套內(nèi)完 全提起。該結(jié)果會是該鑿子堵塞在該裝置內(nèi)，使得氧化鋁進(jìn)料和/或電 解質(zhì)進(jìn)料孔封閉。
這一堵塞現(xiàn)象也會引起鑿子斷裂和/或磨損，并由于增加了控制打 殼機(jī)運(yùn)動的千斤頂?shù)膹埩Χ饳C(jī)械振動，還由于熱沖擊以及當(dāng)固化
然后該裝置會不再起作用。
由于電解質(zhì)液面的變化以及陽極和金屬之間的距離的變化，所以 很難控制鑿子穿入電解質(zhì)內(nèi)，具體地，該液面變化是由在槽(cuve) 上的操作所引起，而該距離的變化是由調(diào)節(jié)電解槽的電阻而引起。
在文本FR 2 483 965、 FR 2 614 320、 US 4 563 255和W0 0106039中已經(jīng)描述了將氧化鋁供應(yīng)至一個具體地根據(jù)霍爾-赫魯特(Ha 11 -H6roult)方法煉鋁的電解槽內(nèi)的進(jìn)料裝置。
文本FR 2 483 96S和W0 0106039分別描述了 一種用于建立電接 觸的裝置，以在鑿子與電解質(zhì)接觸時將鑿子提起。但是，這些文本沒 有描述建立這一接觸的任何機(jī)構(gòu)。
文本US 4 563 255描迷了如上所述同一類型的裝置，更具體地涉 及用于檢測在鑿子和電解質(zhì)之間的接觸的電路結(jié)構(gòu)，但是由于這一接 觸僅是在打殼機(jī)的致動千斤頂上示意性地示出，所以沒有說明任何用 于在該鑿子上建立這一接觸的精確機(jī)構(gòu)。
文本FR 2 614 320公開了如何通過一個將鑿子的桿連接到陰極基 體材料(substrat)的電路來檢測在鑿子和電解池之間的連接。但是， 在此文本中該電路通過一個電接觸連接到鑿子的桿，該電接觸承受會 波動的摩擦這一滑動接觸不能可靠地閉合鑿子的桿上的電接觸。因 此，鑿子和電解池之間的接觸不會必然和迅速地被檢測到，鑿子會比 所需的時間更久地保持浸入在電解池中，而引起上述的結(jié)渣現(xiàn)象。
本發(fā)明意圖在于通過提出一種裝置來克服這些問題，該裝置用于 具體地精確地控制鑿子的行程，由于在電路和鑿子之間形成了可靠的 電接觸，從而精確地檢測鑿子和池液之間的接觸時間。
本發(fā)明的目的在于一種用于控制煉鋁的電解槽的進(jìn)料系統(tǒng)的鑿子 的行程的裝置，所述電解槽包括一個覆蓋有殼的電解池，該鑿子被安 裝在一個固定到一個致動器桿的桿上，該致動器使得該鑿子在一個在 該殼上方的高位置和一個穿透該殼并且與該電解池接觸的低位置之間 豎直移動，該裝置包括檢測該鑿子和該電解池之間的電接觸的機(jī)構(gòu)， 這些機(jī)構(gòu)包括一個電路，該電路能夠在該鑿子和一個用作電基準(zhǔn)的在 電解槽內(nèi)的點之間進(jìn)行電測量，并且能夠在到達(dá) 一 個預(yù)定的電測量值 時對致動器迅速作用以使得鑿子豎直向上運(yùn)動，其特征在于，所述電 路通過能夠在該電路和該鑿子、該鑿子的桿或該致動器桿之間的至少 一個點形成點接觸的連接機(jī)構(gòu)，連接到該鑿子、該鑿子的桿或者該致 動器桿，這些連接機(jī)構(gòu)通過分別將它們推向該鑿子、該鑿子的桿或該 致動器桿的彈性機(jī)構(gòu)起作用。
根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠以特別可靠和精確的方式來進(jìn)行諸如在該 鑿子、該鑿子的桿或該致動器桿與池液之間的電壓測量或電流測量的 電測量。可以只使用這些部件中的一個建立電接觸，同時具有足夠的 測量質(zhì)量。該電接觸優(yōu)選地在鑿子上或者在鑿子的桿上建立，因為這 些部件以極好的電連續(xù)性互相穩(wěn)固地裝配在一起。因此，由于電路和 上述部件中的一個部件之間建立的接觸被作用在一個點上，并且由于 彈性機(jī)構(gòu)所施加的力，該接觸是特別可靠的，所以它能夠迅速作用控 制鑿子的行程的致動器，以將鑿子提起到高位置，防止它長時間地浸 入在電解池中。這避免了固化的池液在該鑿子上聚積以及上述的堵塞 現(xiàn)象。因此，避免了致動器的機(jī)械張力增加以及所引起的機(jī)械振動。 最后，顯著地降低了鑿子斷裂和被磨損的風(fēng)險，也減少熱沖擊和諸如 絕緣材料的周邊材料的退化的風(fēng)險。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，連接機(jī)構(gòu)是一個由導(dǎo)電材料制 成的部件的形式，其中該截面在與鑿子的桿接觸的方向上減小，所述 部件在所迷彈性機(jī)構(gòu)的作用下起作用。
因此，由于由導(dǎo)電材料制成的部件的特殊形狀，在該電路和鑿子、 鑿子的桿或致動器桿之間的接觸是特定的點狀。
根據(jù)一個實施方案，由導(dǎo)電材料制成的部件具有一個球面軸承頭， 例如一個球或一個具有球形端的圓錐頭。
根據(jù)另一個實施方案，連接機(jī)構(gòu)是一個軸線與該鑿子、該鑿子的 桿或該致動器桿的軸線成一定角度(優(yōu)選地成一直角)的圓柱。
根據(jù)又一實施方案，該連接機(jī)構(gòu)是一個大致空竹(diabolo )形狀 的部件的形式，該部件包括一個由兩個匯聚的凸面確定的凹槽，該兩 個凸面能夠支撐在該鑿子、該鑿子的桿或該致動器桿上的兩個點上。
有利地，該連接機(jī)構(gòu)是一個諸如鋼或銅之類的金屬部件的形式， 或者是一個諸如碳化硅之類的非金屬導(dǎo)電部件的形式。所形成的電接 觸是特別可靠的。而且，諸如鋼之類的材料是特別地耐高溫和耐電解 池上方的腐蝕氣氛。
優(yōu)選地，使用一個重量不到3000kg的碳化鎢球測量，由導(dǎo)電材料 制成的部件具有在285至370的范圍內(nèi)的布氏硬度，相當(dāng)于洛氏硬度 30 - 40HRC。這種硬度足以避免對鑿子的桿的損害，同時提供有效的電 接觸。
有利地，該彈性機(jī)構(gòu)是螺旋彈簧的形式。優(yōu)選地，該彈簧施加一
個小于或等于50N的力。因此在該電路和該鑿子的桿之間形成的接觸 是非?？煽康?，同時避免了鑿子的桿的磨損。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，該由導(dǎo)電材料制成的部件以及 該螺旋彈簧被安裝在一個由導(dǎo)電材料制成的套管(douille)內(nèi)部，該 由導(dǎo)電材料制成的部件從該套管的一端突出，該套管的與該球相對的 一端設(shè)有一個接觸機(jī)構(gòu)。
同樣優(yōu)選地，該套管被擰入一個在圍繞該桿的護(hù)套的壁內(nèi)形成的 螺紋孔內(nèi)。這一布置能夠方便裝配，方便在磨損或損壞的情況下更換， 并且能夠隨著套管被擰入護(hù)套的螺紋孔的程度變化，調(diào)整在該鑿子、 該鑿子的桿或該致動器桿上的由導(dǎo)電材料制成的部件所施加的壓力。 這一布置意味著裝配現(xiàn)有的打殼裝置只需要非常小的改動。因此，該 由導(dǎo)電材料制成的部件在與該鑿子、該鑿子的桿或該致動器桿可靠接 觸的情況下被牢固地保持。
有利地，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括兩個面向彼此布置，支撐在該鑿 子、該鑿子的桿或該致動器桿的每一側(cè)上的由導(dǎo)電材料制成的部件。 在此情況下，電接觸的可靠性是最優(yōu)的。此外，該兩個套管的相對應(yīng) 力相互抵消，從而避免該桿偏離。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，作為基準(zhǔn)的在電解槽上的點位 于陰極上。
在閱讀參照附圖給出的以下說明之后將能更好地理解本發(fā)明，其
中


圖1是使用霍爾-赫魯特方法來煉鋁的電解槽的示意性截面圖2是裝備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實施方案的打殼機(jī)裝置的 截面圖，其中該鑿子在低位置；
圖3是裝備有根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實施方案的打殼機(jī)裝置的 局部截面圖，其中該鑿子在高位置；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施方案的裝置的套管的放大截 面圖。
圖1顯示了用于使用霍爾-赫魯特方法來煉鋁的一種電解槽1。
該電解槽1包括一個由若干陰極塊形成的陰極2、 一個熔融鋁池3、 一 個在其上方有由固體電解質(zhì)和氧化鋁形成的殼5的熔融電解池4、浸 入該電解質(zhì)中的陽極6、將電流分送到陽極的一個陽極母線7、被密封 在陰極塊2內(nèi)并且傳輸源自陰極2輸出的電流的陰極棒8、至少一個 收集來自陰極棒8的電流的陰極母線以及一個上部結(jié)構(gòu)10，在此視圖 中示意性地示出了在該上部結(jié)構(gòu)上通常鄰近一個氧化鋁和/或電解質(zhì) 進(jìn)料系統(tǒng)12固定根據(jù)本發(fā)明的控制裝置。
如圖2所示，該裝置包括一個被桿14支撐的鑿子13。該鑿子13 可以例如通過螺栓固定到桿14上，或者它可以與桿14形成一個整體 部件。如此視圖所示，該鑿子13可以在一個高位置(參見圖3)和一 個低位置之間豎直運(yùn)動，在該高位置處該鑿子在殼的上方，在該低位 置處該鑿子穿透該殼并且與電解池4接觸。鑿子13的向上和向下的豎 直運(yùn)動通過一個致動器控制，在此情況下該致動器由一個雙動千斤頂 15組成，其中該雙動千斤頂設(shè)有一個活塞16，該活塞中的桿17使用 連接裝置18連接到鑿子13的桿14上。
該桿14安裝在護(hù)套30內(nèi)部，在該護(hù)套內(nèi)部安裝有一個導(dǎo)向軸套 11。管子34布置在護(hù)套30外部，它們之間置有形成電絕緣的多個元 件35。 一個刮刀元件36安裝在該護(hù)套30的末端。
該控制裝置包括一個電路19形式的檢測該鑿子13和電解池4之 間的電接觸的機(jī)構(gòu)，該電路能夠測量在鑿子13和一個用作基準(zhǔn)電位的 在電解槽內(nèi)的點20之間的電壓，在此視圖中該點20位于陰極2上。 該電路19典型地包括電阻21、電壓計22和連接導(dǎo)線9、 9，。—
根據(jù)本發(fā)明，該測量電路19通過能夠在該電路19和千斤頂桿17、 桿14或鑿子之間形成一個可靠的點接觸24的連接機(jī)構(gòu)23,被連接到 該千斤頂桿17、或者連接到帶有鑿子的桿14、或者連接到鑿子13上。 圖2示出了一個優(yōu)選實施方案，其中所述點接觸位于帶有鑿子的桿14 上。
如在圖4中更清楚可見的，該連接機(jī)構(gòu)23可以是金屬部件的形式， 典型地是鋼部件，其中朝向與鑿子13的桿14的接觸24的截面變小， 優(yōu)選地是此圖中所示的球的形式，并且受到彈性機(jī)構(gòu)25將它們推向該
鑿子13的桿14的作用，在此圖中示出該彈性機(jī)構(gòu)是一個螺旋彈簧。
如圖4所示，球23和彈簧25可被安裝在由諸如鋼或銅之類的導(dǎo) 電材料制成的套管26內(nèi)，其中與球相對的一端設(shè)有一個接觸機(jī)構(gòu)27。 該套管26具有外螺紋29，并且因此被旋進(jìn)在圍繞桿14的護(hù)套30的 壁內(nèi)形成的螺紋孔。因此，套管被牢固地朝向桿14固定，并且在球 23和桿14之間建立的接觸是特別可靠和穩(wěn)定的。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的一部分，其中鑿子13處于高位置， 該低位置以連續(xù)的虛線示出。在此視圖中， 一個也包括一個球和螺旋 彈簧的第二套管31面向該第一套管26擰入圍繞鑿子13的桿14的護(hù) 套30內(nèi)。因此，套管26和套管31的相對應(yīng)力互相抵消，從而避免桿 14偏離。
因此在運(yùn)行中，鑿子13在千斤頂15的作用下，從其高位置朝向 殼5和電解池4落下。當(dāng)它下降時，由于彈性機(jī)構(gòu)23將球推向桿14, 所以該球與鑿子13的活動桿14可靠接觸。此時，由于電路19未閉合， 所以電壓計并未檢測到任意明顯的電壓。當(dāng)鑿子13已經(jīng)穿透殼5并且 與電解池4接觸時，由于在測量電路19和桿14之間通過球23的點接 觸24，電壓計22檢測到一個已經(jīng)超過了電壓閥值的電壓。此時，通 過一個控制裝置32以及線路33，千斤頂15的通常的氣動傳動機(jī)構(gòu)能 夠立即作用，以便提起鑿子13。因此，該鑿子只在非常短的時間內(nèi)與 電解池4接觸或者浸入到該電解池內(nèi)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠防止固化的池液在該鑿子上反復(fù)沉 積并且引起結(jié)渣和阻塞現(xiàn)象，從而提供比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的控制裝置更 確定無疑的有利之處。
顯然，本發(fā)明并不限于作為實施例的如上所述的控制裝置的單個 實施方案，相反本發(fā)明包括該實施例的所有變型。
因此，具體地，能夠借助于其它諸如電流測量的其它電測量來檢 測鑿子和電解池之間的接觸。
權(quán)利要求
1.一種用于控制煉鋁的電解槽(1)的進(jìn)料系統(tǒng)(12)的鑿子(13)的行程的裝置，所述電解槽(1)包括一個覆蓋有殼(5)的電解池(4)，該鑿子(13)被安裝在一個固定到一個致動器(15)的桿的桿(14)上，該致動器控制該鑿子在一個高位置和一個低位置之間豎直移動，在該高位置處該鑿子在該殼(5)的上方，在該低位置處該鑿子穿透該殼(5)并且與該電解池(4)接觸，該裝置(11)包括檢測該鑿子(13)和該電解池(4)之間的電接觸的機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)包括一個電路(19)，該電路能夠在該鑿子(13)和一個用作電基準(zhǔn)的在電解槽內(nèi)的點(20)之間進(jìn)行電測量，并能夠在到達(dá)一個預(yù)定的電測量值時對致動器迅速作用以使得鑿子豎直向上運(yùn)動，其特征在于，所述電路(19)通過能夠在該電路(19)和該鑿子(13)、該鑿子(13)的桿(14)或致動器桿(17)之間的至少一個點形成點接觸(24)的連接機(jī)構(gòu)，連接到該鑿子(13)、該鑿子(13)的桿(14)或者該致動器桿(17)，這些連接機(jī)構(gòu)(23)通過分別將它們推向該鑿子(13)、該鑿子(13)的桿(14)或該致動器桿(17)的彈性機(jī)構(gòu)(25)起作用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，該連接機(jī)構(gòu)(23)是一 個由導(dǎo)電材料制成的部件的形式，其中其截面在與該鑿子(13)的桿 (14)接觸的方向上減小，所迷部件在所述彈性機(jī)構(gòu)(25)的作用下起 作用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，該由導(dǎo)電材料制成的部 件具有一個球面軸承頭，例如一個球(23)或一個具有球形端的圓錐 頭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，該連接機(jī)構(gòu)是一個軸線 與該鑿子、該鑿子的桿或該致動器桿的軸線成一定角度的圓柱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，該連接機(jī)構(gòu)是一個大致 空竹形狀的部件的形式，該部件包括一個由兩個匯聚的凸面確定的凹 槽，該兩個凸面能夠支撐在該鑿子、該鑿子的桿或該致動器桿上的兩 個點上。
6. 根椐權(quán)利要求1-5中任一項的裝置，其特征在于，該連接機(jī)構(gòu) (23)是一個諸如鋼或銅之類的金屬部件的形式，或者是一個諸如碳化硅之類的非金屬導(dǎo)電部件的形式。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的裝置，其特征在于，該彈性機(jī)構(gòu)(25) 是螺旋彈簧的形式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一項的裝置，其特征在于，該由導(dǎo)電材 料制成的部件以及該彈性機(jī)構(gòu)被安裝在一個由導(dǎo)電材料制成的套管(26) 內(nèi)部，該由導(dǎo)電材料制成的部件從該套管的一端突出，該套管 的與該球相對的一端設(shè)有一個接觸機(jī)構(gòu)(27)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，該套管(26)具有外螺 紋(29)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，該套管(26 )被檸入一 個在圍繞該桿(14)的護(hù)套(30)的壁內(nèi)形成的螺紋孔內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，該彈簧施加一個小于或 等于50N的力。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2-11中任一項的裝置，其特征在于，該由導(dǎo)電 材料制成的部件具有在285至370的范圍內(nèi)的布氏硬度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2-12中任一項的裝置，其特征在于，它包括兩 個面向彼此布置，支撐在該鑿子、該鑿子的桿(14)或該致動器桿的 每一側(cè)上的由導(dǎo)電材料制成的部件(23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于裝配包括一個覆蓋有殼(5)的電解池(4)的電解槽(1)的裝置，具有一個鑿子(13)，該鑿子能夠在一個在該殼(5)上方的高位置和一個穿透該殼(5)并且與該池(4)接觸的低位置之間豎直移動，該裝置(11)包括檢測該鑿子(13)和該池(4)之間的電接觸的機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)包括一個電路(19)，該電路能夠在該鑿子(13)和一個用作電基準(zhǔn)的在電解槽內(nèi)的點(20)之間進(jìn)行電測量，并且能夠在到達(dá)一個預(yù)定的電測量值時對致動器迅速作用以使得鑿子豎直向上運(yùn)動。該電路(19)通過能夠在該電路(19)和該鑿子(13)、該鑿子(13)的桿(14)或致動器桿(17)之間的至少一個點形成點接觸(24)的連接機(jī)構(gòu)，連接到該鑿子(13)、該鑿子(13)的桿(14)或者該致動器桿(17)，這些連接機(jī)構(gòu)(23)受到分別將它們推向該鑿子(13)、該鑿子(13)的桿(14)或該致動器桿(17)的彈性機(jī)構(gòu)(25)的作用。
文檔編號C25C3/00GK101198725SQ200580050099
公開日2008年6月11日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月19日
發(fā)明者C·德雷爾, J·博斯, S·希塔諾, S·庫瑞爾 申請人:普基鋁業(yè)