Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ СЫРЬЯ В АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С ОБОЖЖЕННЫМИ АНОДАМИ

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия способом электролиза, и может быть применено в системах автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с обожженными анодами при поперечном или продольном их расположении в корпусе.

Известен патент RU 2239006, МПК С25С 3/14, опубл. 27.10.2004 г., Устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер. Устройство содержит бункер, объемный дозатор клапанного типа, соединенный с бункером, и коаксиально размещенный относительно дозатора пробойник электролитной корки со штоком и приводом. Данное устройство эксплуатируется на электролизерах Содерберг с верхним токоподводом.

Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности установки на электролизеры с обожженными анодами, а также сложность в изготовлении, а при выходе из строя дозатора или пробойника потребуется полная замена устройства.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент RU 2444581, МПК С25С 3/14, опубл. 10.03.2012 г., на устройство для подачи сырья алюминиевого электролизера выполнено в виде бункера с течкой, к которой крепится пробойник-дозатор, при этом каждый пробойник-дозатор снабжен индивидуальным приводом.

Устройство для подачи сырья содержит бункер для сырья, течку от бункера к трубе пробойника-дозатора с элементами закрепления его на электролизере, размещенный в трубе пробойник со штоком, привод, труба пробойника-дозатора снабжена внутренней поперечной перегородкой с отверстием, образующей верхнюю и нижнюю камеры с открытыми наружными концами, в полости нижней камеры размещен пробойник, шток которого соединен с приводом, привод и пробойник-дозатор размещены на общей раме и выполнены в виде одного агрегата, закрепляемого на электролизере, пробойник в верхнем исходном положении перекрывает отверстие в перегородке между камерами посредством шайбы-кольца, размещенной на штоке с возможностью перемещения относительно перегородки между камерами на величину, равную (0,15-0,20)Д, где Д - размер диаметра пробойника в мм, наружное отверстие нижней камеры оснащено шайбой-диафрагмой и расположено над наружной поверхностью корки электролита на расстоянии, равном (0-0,20)Д, где Д - размер диаметра пробойника в мм, в полости верхней камеры на штоке размещен регулятор дозы, к наружному отверстию верхней камеры подведено отверстие течки от бункера с сырьем с общим для отверстий пылеуловителем, над которым на штоке пробойника нанесена цифровая шкала для упрощения установки регулятора дозы в необходимое положение.

Недостатком данной конструкции является то, что при такой конструкции устройства для подачи сырья не решается вопрос подачи глинозема и фторсолей в одну и туже зону пробоя корки электролита электролизера, а при выходе из строя дозатора или пробойника потребуется полная замена устройства.

Также недостатком конструкции является то, что конструкция камеры дозирования находится прямо над коркой электролита на расстоянии равном (0,0-0,20)D (где D - диаметр пробойника) в зоне повышенной температуры (приближенной к температуре расплава, равной 950-980°С) из-за чего происходит постепенное обгорание камеры дозирования и ее деформирование, что приводит к быстрому выходу из строя устройства для подачи сырья.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в увеличении срока службы системы автоматической подачи сырья, исключение аварийной ситуации, снижение технологических нарушений процесса электролиза.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы системы для подачи сырья в электролизер за счет установки пробойника отдельно от бункера и наличия индивидуального пневматического устройства управления для дозатора и пробойника.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что система автоматической подачи сырья алюминиевого электролизера с обожженными анодами с элементами крепления на балке-коллекторе электролизера, содержащая бункер с размещенным в нем дозатором сырья и пробойник со штоком, согласно заявляемому изобретению снабжена пневматическим устройством управления, содержащем, по меньшей мере, один пневмошкаф с пневмораспределиетелями, соединенными посредством пневмопроводов с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника, магистральным трубопроводом для подачи сжатого воздуха к пневмораспределителям, при этом пневмошкаф и магистральный трубопровод закреплены на боковой стенке балки-коллектора, а бункер с дозатором сырья и пробойник со штоком смонтированы на верхнем фланцевом листе и размещены вдоль продольной оси балки-коллектора, при этом пробойник и дозатор сырья выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга.

Заявляемое изобретение дополняют и уточняют следующие зависимые признаки.

Под дозатором сырья закреплена воронка с направляющим носком для уменьшения пыления сырья при загрузке.

Бункеры с дозаторами сырья могут быть размещены с двух сторон, симметрично относительно вертикальной оси пробойника с возможностью подачи сырья в одну лунку пробоя.

Пробойник выполнен с возможностью регулировки вдоль вертикальной оси, при этом величина регулировки составляет 1-500 мм. Это позволяет менять уровень расплава в электролизере и регулировать глубину погружения наконечника пробойника в расплав.

Пневмошкафы со стороны подачи в них сжатого воздуха снабжены запорной арматурой, что обеспечивает отключение любого пневмошкафа от магистрального трубопровода и тем самым сохраняет работоспособность системы автоматической подачи сырья при ее обслуживании или проведении ремонтных работ.

Бункеры снабжены патрубком сброса избыточного давления, для обеспечения безперебойного поступления сырья в бункер при его загрузке и исключения пыления.

Система снабжена трубами сброса воздуха для каждого бункера, необходимых для транспортировки и сброса воздуха под нижний фланцевый лист балки-коллектора.

Ход штока дозатора на 1-50 мм меньше хода штока пневмоцилиндра дозатора, так как это обеспечивает плотное закрытие нижнего или верхнего отверстия дозировочной камеры дозатора.

Воронка выполнена из немагнитного жаростойкого металла.

К нижней части штока пробойника может быть присоединен наконечник, выполненный цилиндрической формы, диаметром 20-200 мм из жаростойкого металла.

Бункер снабжен загрузочным патрубком с фланцем, в котором выполнены отверстия для подключения системы централизованной раздачи глинозема (ЦРГ).

Бункер с дозатором сырья монтируется на верхний фланец балки-коллектора, создавая при этом лабиринтное уплотнение на верхнем и нижнем фланцевых листах балки-коллектора, при этом лабиринтное уплотнение на нижнем фланцевом листе дополнительно снабжено гибким материалом.

Магистральный трубопровод выполнен из нержавеющего металла.

Пневмопровода, соединяющие пневмошкаф с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника могут быть выполнены гибкими.

Пневмопровода, соединяющие пневмошкаф с пневмоцилиндрами дозатора сырья и пробойника могут быть выполнены из металла.

Со стороны подачи сжатого воздуха магистральный трубопровод снабжен фильтром с краном, а с другой стороны смонтирован кран со штуцером с быстроразъемным соединением для подключения грейфера.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг. 1 изображена система автоматической подачи сырья (САПС) алюминиевого электролизера с обожженными анодами с продольной стороны; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 выносной элемент Г на фиг. 4.

Система автоматической подачи сырья содержит следующие конструктивные элементы:

1 Балка-коллектор;

2 Магистральный трубопровод;

3 Фильтр магистральный с краном;

4 Запорная арматура;

5 Кран со штуцером с быстроразъемным соединением;

6 Пневмошкафы;

7 Пневмораспределители;

8 Дозаторы;

9 Пробойники;

10 Рукава подачи сжатого воздуха (металлические трубопроводы);

11 Пневмопровод;

12 Пневмоцилиндры дозаторов;

13 Пневмоцилиндры пробойников;

14 Лабиринтное уплотнение бункера;

15 Элемент гибкой герметизации бункера;

16 Бункер;

17 Загрузочный патрубок;

18 Система централизованной раздачи глинозема;

19 Патрубок сброса избыточного давления;

20 Рукав сброса воздуха;

21 Труба сброса воздуха;

22 Лабиринтное уплотнение дозатора;

23 Наконечник пробойника;

24 Воронка;

25 Винт регулировочный.

Конструкция системы автоматической подачи сырья электролизера с обожженными анодами, смонтированная на балку-коллектор 1, состоит из расположенного на продольной стенке балки-коллектора магистрального трубопровода 2, со стороны входа которого смонтирован фильтр магистральный с краном 3, а со стороны выхода смонтирован кран со штуцером с быстроразъемным соединением 5 для подключения грейфера и другого технологического оборудования, которому для работы необходим сжатый воздух, так же на продольной стенке балки-коллекора 1 установлены пневмошкафы 6 с пневмораспределителями 7 для дозаторов 8 и пробойников 9, пневмошкафы 6, с помощью рукавов подачи сжатого воздуха (металлических трубопроводов) 10, через запорную арматуру 4 подключены к магистральному трубопроводу 2. К пневмошкафам 6 с помощью пневмопроводов 11 подключены пневмоцилиндры 1 дозаторов 12 и пневмоцилиндры пробойников 13. Установленные на нижний фланцевый лист балки-коллектора 1 через лабиринтное уплотнение бункера 14 с элементом гибкой герметизации бункера 15 бункеры 16 снабжены загрузочными патрубками 17 с фланцем, в котором выполнены отверстия для возможности монтажа системы централизованной раздачи глинозема 18, дополнительно бункеры 16 снабжены патрубками сброса избыточного давления 19, которые с помощью рукава сброса воздуха 20 разъемно соединены с трубой сброса воздуха 21 балки-коллектора 1. Дозаторы 8 устанавливаются на дно бункера через лабиринтное уплотнение дозатора 22, а пробойники с помощью фланцевого соединения крепятся на верхнем фланцевом листе балки-коллектора 1, пробойники выполнены с возможностью регулирования по высоте с помощью винта регулировочного 25. На нижней части штока пробойника смонтирован, через болтовое соединение, наконечник пробойника 23, выполненный из жаростойкой стали. Под дозатором 8 установленного в бункер 16 на нижнем фланцевом листе балки-коллектора 1 закреплена воронка 24 которая служит для подачи сырья в лунку пробоя.

Работа системы автоматической подачи сырья заключается в пробивке корки электролита и подачи требуемой дозы сырья в расплав. Исходным положением штоков дозаторов 8 и пробойников 9 является верхнее, при этом нижний клапан дозатора находится в верхнем положении и перекрывает нижнее отверстие дозировочной камеры не давая высыпаться сырью находящегося в бункере 16. В процессе работы системы автоматической подачи сырья в первую очередь происходит срабатывание пневмоцилиндра пробойника 13, при этом наконечник пробойника 23 опускается вниз, разрушая корку электролита, и окунается в расплав на глубину от 10 до 50 мм, после разрушения корки в штоковую полость пневмоцилиндра пробойника 13 подается сжатый воздух и наконечник пробойника 23 поднимается вверх, далее происходит срабатывание пневмоцилиндра дозатора 12, нижний клапан дозатора 8 опускается вниз и открывает нижнее отверстие дозировочной камеры дозатора с сырьем расположенной в нижней части бункера (на фигуре не показана), при этом ход штока дозатора 8 на 1-50 мм меньше хода штока пневмоцилиндра дозатора 12, одновременно с открытием нижнего отверстия дозировочной камеры дозатора происходит закрытие верхнего отверстия дозировочной камеры дозатора верхним клапаном дозатора 8. После открытия нижнего отверстия дозировочной камеры дозатора сырье поступает в воронку 24 и далее по направляющему носку воронки в лунку пробоя. После подачи сырья в лунку пробоя, в штоковую полость пневмоцилиндра дозатора 12 подается сжатый воздух и нижний клапан дозатора поднимается вверх перекрывая нижнее отверстие дозировочной камеры дозатора. Управление пробойниками и дозаторами осуществляется со шкафа автоматической системы управления технологическим процессом (АСУТП). При открытии крана фильтра магистрального 3, служащего для очистки сжатого воздуха и тем самым повышая надежность работы пневмораспределителей, сжатый воздух поступает в магистральный трубопровод 2, расположенный на продольной стенке балки-коллектора 1, далее через рукава подачи сжатого воздуха 10 подсоединенные через запорную арматуру 4 к пневмораспределителям 7 смонтированных в пневмошкафах 6 сжатый воздух через пневмопровода 11 подается в пневмоцилиндры пробойников 13 и пневмоцилиндры дозаторов 12. При закрытии запорной арматуры 4 сжатый воздух в пневмоцилиндры дозаторов 12 и пневмоцилиндры пробойников 13 не подается. Регулировка глубины погружения наконечника пробойника 23 в расплав производится путем вращения винта регулировочного 25. Количество установленных на боковой стенке балки-коллектора 1 пневмошкафов 6 равняется количеству пробойников 9 (точек питания сырьем электролизера) т.е. на каждую точку питания приходится по одному пневмошкафу 6 с пневмораспределителями 7 обеспечивающие подачу сжатого воздуха в пневмоцилиндры дозаторов 12 и пневмоцилиндры пробойников 13. Загрузка сырья в бункера 16 производится через загрузочные патрубки 17, при этом избыточное давление, образующееся в бункере 16 при загрузке сырьем, через патрубок сброса избыточного давления 19 закрепленного на бункере 16, рукав сброса воздуха 20 подсоединенного к трубе сброса воздуха 21 сбрасывается под нижний фланцевый лист балки-коллектора 1. Герметизация бункера 16 на нижнем фланцевом листе балки-коллектора и дозатора 8 на дне бункера 16 осуществляется соответственно с помощью лабиринтного уплотнения бункера 14 с элементом гибкой герметизации бункера 15 и с помощью лабиринтного уплотнения дозатора 22. Для подключения грейфера или другого вспомогательного оборудования работающего на сжатом воздухе на выходе магистрального трубопровода 2 смонтирован кран со штуцером с быстроразъемным соединением 5. Грейфер или другое вспомогательное оборудование, работающее на сжатом воздухе через быстроразъемное соединение 5 подключается к магистральному трубопроводу 2 и при открытии крана штуцера быстроразъемного соединения 5 сжатый воздух поступает в пневмосистему подключенного оборудования и оно готово к работе. При централизованной подаче глинозема, глинозем через систему централизованной раздачи глинозема (ЦРГ) 18 и размещенные в ней загрузочные патрубки 17 подается в бункер 16.

Использование данной системы автоматической подачи сырья обеспечивает повышение надежности и ремонтопригодность системы автоматической подачи из-за установки пробойника отдельно от бункера с дозатором сырья и наличия по одному пневмошкафу на каждую точку питания.