Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕР

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия на электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом.

Известно устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер по патенту РФ №2135644, кл. С 25 С 3/14, 1998 г. (1). В известном электролизере, содержащем анодный кожух, секцию газосборного колокола с вертикальной стенкой, устройство для подачи сырья, состоит из бункера, плотно прикрепленного к анодному кожуху, объемного дозатора клапанного типа, соединенного с бункером, и коаксиально размещенного относительно дозатора пробойника электролитной корки со штоком и приводом. Устройство для подачи сырья соединено с газосборным колоколом через переходную камеру, выполненную с герметично закрывающимся люком, при этом пробойник с дозатором снабжены возвратной пружиной. Верхняя стенка бункера является частью площадки анодчика.

Данный электролизер принят в качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения.

Недостатком известного устройства является следующее. Бункер, прикрепленный задней стенкой вплотную к анодному кожуху оказывает утепляющее воздействие на анод электролизера, боковые поверхности которого подвергаются выгоранию, что отрицательно сказывается на технологическом процессе получения алюминия.

Другим недостатком этой конструкции является то, что устройство для подачи сыпучего материала своей нижней частью связано с газосборным колоколом, т.е. сыпучий материал подается в ванну через патрубок, который является частью газосборного колокола. Этот патрубок отличается от колокола тем, что в нем имеется не только передняя стенка, как у колокола, но и задняя, которая подвергается сильному тепловому воздействию и быстро прогорает, в результате чего глинозем забивает газоход, а анодные газы, имеющие высокую температуру, через переходную камеру проникают в бункер и выводят из строя пружины дозатора. Дозатор перестает закрываться и происходит самопроизвольная утечка глинозема. С другой стороны на пружины дозатора воздействует не только тепло газового потока, но и тепло тела анода, кожух которого плотно прилегает к задней стенке бункера.

Задачей данного предложения является повышение технико-экономических показателей работы электролизера.

Техническим результатом предложения является повышение надежности работы устройства для подачи сыпучего материала (глинозема, фтористых солей и дробленного электролита).

Технический результат достигается тем, что в устройстве для подачи сыпучих материалов в электролизер, состоящего из бункера, прикрепленного к анодному кожуху электролизера, объемного дозатора клапанного типа, соединенного с бункером, и коаксиально размещенного относительно дозатора пробойник электролитной корки со штоком и приводом, бункер прикреплен с зазором к анодному кожуху и снабжен коробом, прикрепленным к его нижней части и установленным с зазором к вертикально выполненной стенке газосборного колокола, при этом задняя стенка бункера снабжена защитным экраном, а дозатор выполнен в виде трубы с возможностью регулирования его объема сменными пластинами различной толщины прикрепленными к ребрам, центрирующим шток относительно трубы.

Кроме того, технический результат достигается тем:

- что дозатор имеет верхний и нижний клапаны, причем внешняя кромка верхнего клапана дозатора выполнена со скосами сверху и снизу;

- что загрузочная горловина бункера снабжена сеткой в виде стакана, а боковые стороны от горловины выполнены наклонными;

- что короб выполнен в виде раструба.

Сущность предложения заключается в следующем. Основным отличительным признаком данного предложения, обеспечивающим работоспособность устройства для подачи сыпучего материала - глинозема, фтористых солей и дробленного электролита (АПГ), является то, что это устройство снабжено коробом, прикрепленным к нижней части бункера и установленным с зазором к вертикально выполненной стенке газосборного колокола. Короб выполняет те же функции, что и патрубок у ближайшего аналога, с той лишь разницей, что его задняя стенка выведена за пределы колокола и не соприкасается с ним и поэтому она не подвергается выгоранию в такой степени как патрубок. Следовательно, газы не могут проникнуть в дозатор и воздействовать на его пружины.

С другой стороны, крепление бункера с зазором к анодному кожуху обеспечивает не только снижение утепления анода, но и снижает тепловое воздействие анода на привод АПГ и пружины дозатора. Этому также способствует установка на задней стенке бункера защитного экрана.

Выполнение дозатора с возможностью регулирования его объема сменными пластинами различной толщины, прикрепляемыми к ребрам, центрирующим шток относительно трубы дозатора, позволяет увеличивать или уменьшать количество подаваемого материала, т.к. у разных электролизеров и в разных точках ванны скорость растворения сырья неодинакова.

Общими признаками данного предложения и ближайшего аналога являются следующие признаки. Наличие бункера, объемного дозатора клапанного типа, соединенного с бункером, и коаксиально размещенного относительно дозатора пробойник электролитной корки со штоком и приводом.

Основное отличие заключается в том, что бункер устройства для подачи сыпучего материала прикреплен с зазором к анодному кожуху для снижения утепления анода и снабжен коробом, прикрепленным к его нижней части и установленным с зазором к вертикально выполненной стенке газосборного колокола.

Другое отличие заключается в том, что для снижения теплового воздействия анода на привод и пружины дозатора задняя стенка бункера снабжена защитным экраном.

Еще одно отличие заключается в том, что дозатор выполнен с возможностью регулирования его объема сменными пластинами различной толщины, прикрепляемыми к ребрам, центрирующим шток относительно трубы дозатора.

Следующее отличие заключается в том, что загрузочная горловина бункера снабжена сеткой в виде стакана для улавливания инородных тел, а боковые стороны верхней стенки бункера выполнены наклонными.

Следующее отличие заключается в том, что внешняя кромка верхней крышки дозатора выполнена со скосами сверху и снизу.

Еще одно отличие заключается в том, что короб выполнен в виде раструба.

Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию патентоспособности “новизна”.

Для сравнения предложения с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе.

Известен патент РФ №2061797, кл. С 25 С 3/14, 1993, “Устройство для питания алюминиевого электролизера глиноземом” (2). В известном устройстве, также как и в предложенном, камера с пробойником вынесены за пределы колокольного газосборника и установлены с зазором к нему.

Отличие предложенной конструкции заключается в том, что прикрепленная к бункеру камера установлена неподвижно, а подвижным является лишь пробойник, выполненный в виде вертикально установленного внутри камеры стержня, тогда как в известном варианте исполнения подвижным является не только пробойник, выполненный в виде горизонтально установленного стержня, но и бункер (он же камера), т.к. пробойник жестко прикреплен к нижней части бункера, связанного с приводом.

Известен патент РФ №2106433, кл. С 25 С 3/06, 1995 (3). Известное техническое решение предусматривает подачу сыпучего материала на расплавленную поверхность электролита алюминиевого электролизера с помощью пробойника, установленного в коробе. При этом короб так же, как и в предложенном варианте исполнения, установлен за пределами газосборного колокола. Отличие заключается в том, что предложенное решение предусматривает установку короба с зазором к вертикально выполненной стенке секции газосборного колокола, тогда как в известном решении эта стенка выполнена наклонно.

Предлагаемое техническое решение испытано в промышленных условиях. Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что оно отвечает условиям охраноспособности “промышленная применимость”.

Предложение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 - дозатор на момент загрузки, на фиг.3 - вид сбоку.

Устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер, включающий анодный кожух 1, секцию газосборного колокола с вертикально выполненной стенкой 2, содержит бункер 3, объемный дозатор 4 клапанного типа, соединенный с бункером 3, и коаксиально размещенный относительно дозатора пробойник 5 электролитной корки со штоком 6 и приводом 7. Бункер 3 прикреплен к анодному кожуху 1 с зазором 8 и снабжен коробом 9, прикрепленным к его нижней части, и установленным с зазором 10 к вертикально выполненной стенке 2 секции газосборного колокола. Короб 9 выполнен в виде раструба. Задняя стенка бункера 3 снабжена защитным экраном 11.

Объемный дозатор 4 выполнен в виде трубы 12, установленной в нижней части бункера 3, и установленного в ней с возможностью перемещения полого штока 13 с двумя запирающими клапанами - верхним 14 и нижним 15, а также ребрами 16, центрирующими шток 13 относительно трубы 12. К верхнему клапану 14 прикреплена обечайка 17, снабженная снизу ограничителем хода 18, а сверху диском 19. Снаружи обечайки 17 установлена пружина 20, которая сверху упирается в диск 19, а снизу - в опорный фланец 21, прикрепленный к бункеру 3. Шток 13 снабжен выступом 22 в верхней части и установлен с возможностью перемещения внутри обечайки 17. Внешняя кромка верхнего клапана 14 снабжена скосами: 23 - сверху и 24 - снизу.

Загрузочная горловина 25 бункера 3 снабжена сеткой 26 в виде стакана, а боковые стороны от горловины 25 верхней стенки 27 бункера выполнены наклонными.

Нижняя часть бункера 3 снабжена смотровым люком 28, а сам бункер снабжен стойками 29, с помощью которых он может быть установлен в любом месте на опорной части 30 анодного кожуха 1.

Ребра 16, центрирующие шток 13 относительно трубы 12 дозатора 4, снабжены отверстиями для крепления сменных пластин различной толщины болтами (на чертеже не показано).

Работа предлагаемой конструкции электролизера заключается в следующем. На каждом электролизере может быть установлено, например, четыре устройства для подачи сыпучего материала. В исходном положении, когда пробойник 5 и верхний клапан 14 дозатора 4 заняли крайнее верхнее положение, сырье (например, глинозем, фторсоли или дробленный электролит) из бункера 3 поступает в трубу 12 дозатора 4. При поступлении сигнала на включение привод 7 перемещает шток 13 вниз, сжимая пружину 20 диском 19 и дойдя выступом 22 до верхнего клапана 14, опускает его в положение “закрыто”. Одновременно с этим он открывает нижний клапан 15. Таким образом сырье из дозатора поступает в короб 9 и далее пробойником 5 в пробитую лунку корки электролита. Далее пружина 20 помогает приводу 7 возврату пробойника в исходное положение, а также установке нижнего клапана 15 в положение “закрыто”, а верхнему клапану 14 - в положение “открыто”.

Объем емкости дозатора 4 рассчитывают таким образом, чтобы после проталкивания сырья в лунку корки электролита в коробе 9 всегда оставалась горка глинозема. Эта горка служит препятствием контакту пробойника 5 с электролитом, с одной стороны, а с другой стороны, она служит затвором для проникновения анодных газов к дозатору 4. Образованию горки глинозема над лункой в корке электролита способствует выполнение короба 9 в виде раструба.

Выполнение внешней кромки верхнего клапана 14 со скосом 23 сверху способствует устранению зависания глинозема на этой кромке, а наличие скоса 24 снизу способствует более полному заполнению емкости дозатора 4, особенно в тех случаях когда из бункера в дозатор поступает слежавшееся сырье. Кроме того, наличие скосов способствует рыхлению сырья на дне бункера.

Регулирование объема выдаваемой дозатором 4 разовой порции сырья выполняют сменными пластинами различной толщины.

Наличие сетки 26 в виде стакана в горловине препятствует проникновению инородных тел в бункер.

Выполнение боковых сторон от горловины 25 верхней стенки 27 бункера наклонными препятствует зависанию на ней глинозема и других тел.

Промышленные испытания предложенной конструкции показали достаточно высокую надежность работы устройства для подачи сырья в электролизер, а также уменьшение осыпаемости боковой поверхности анода в местах крепления бункера к анодному кожуху.