Результат интеллектуальной деятельности: КОНТАКТНЫЙ ЗАЖИМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ОБОЖЖЕННЫМИ АНОДАМИ

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом в криолит-глиноземных расплавах, а конкретно к конструктивным элементам электролизеров с обожженными анодами для получения алюминия.

Электрический контакт между анодной штангой обожженного анода с анодной ошиновкой достигается путем механического прижатия штанги к ошиновке с помощью специальных винтовых зажимов. Так, например, в зарубежной практике получили распространение зажимы с вертикальным расположением винта. Управление этими зажимами (открывание-закрывание) осуществляется специальными устройствами-манипуляторами, предусмотренными на комплексном кране, осуществляющем обслуживание электролизера. Характерной особенностью этих зажимов является то, что они снимаются и вновь устанавливаются в специальные кронштейны на анодной ошиновке совместно с анодом при его замене и не обслуживаются вручную, что и является их недостатком.

В отечественной алюминиевой промышленности применяются зажимы с горизонтальным расположением винта, которые могут управляться в принципе как манипулятором крана, так и вручную.

Известен контактный зажим (Авторское свидетельство СССР №737505, м.кл. C25C 3/16, 1980) в котором, для улучшения электрического контакта между штангой анода и анодной ошиновкой в процессе ее перетяжки, прижимная колодка подпружинена относительно рычага. Отверстия для пальцев, соединяющие колодку с рычагом, выполнены овальными, а на контактирующую со штангой анода поверхность прижимной колодки нанесен электроизолирующий слой.

В известном зажиме, в отличие от зажимов с одной опорой винта, винт имеет две точки опоры в силовом кронштейне, что значительно повысило его надежность. Но достигаемое усилие прижатия анодной штанги к ошиновке остается недостаточным для обеспечения надежного электрического контакта между анодной ошиновкой и штангой.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому контактному зажиму является контактный зажим (патент РФ №2153028, м.кл. C25C 3/16, 2000). Контактный зажим содержит силовой кронштейн с винтом, упорный кронштейн, прижимной рычаг с носком и подпружиненную колодку, расположенную между кронштейнами. Колодка и прижимной рычаг выполнены из антимагнитного материала, при этом колодка установлена на рычаге в положение, при котором отношение расстояния от оси до осей силового и упорного кронштейнов составляет 1,2-1,4, а отношение суммы этих расстояний к расстоянию от оси колодки до оси упорного кронштейна составляет 2,2-2,4. Кроме того, носок прижимного рычага выполнен удлиненным, а величина удлинения от оси упорного кронштейна до конца рычага составляет не менее разности расстояний между осью колодки и осями кронштейнов при значении их отношения 1,4.

Основной недостаток контактного зажима: в современных электролизерах большой мощности на силу тока более 300 кА применяются тяжелые анодные блоки, поэтому усилие, прилагаемое к рычагу, не обеспечивает надежного прижатия и удержания анодного блока. Еще один недостаток связан с тем, что конструкция прототипа не позволяет зафиксировать рычаг в открытом положении контактного зажима, что затрудняет проведение технологических операций и усложняет их процесс. Вышесказанное приводит к снижению надежности работы контактного зажима, когда рычаг с колодкой находятся в вертикальном (открытом) положении при замене анодов. Часто имеют место случаи, когда рычаг с колодкой падают в закрытое (горизонтальное) положение, что затрудняет работу обслуживающего персонала из-за необходимости удержания рычага с колодкой в вертикальном положении в этих зонах.

Техническая задача изобретения заключается в повышении надежности закрепления анодной штанги, за счет повышения усилия, прилагаемого к рычагу, и повышении надежности его работы при проведении технологических операций.

Поставленная задача достигается тем, что в контактном зажиме электролизера с обожженными анодами, закрепленными на анодной штанге, содержащем силовой кронштейн с винтом, упорный кронштейн, прижимной рычаг с носком, на противоположном конце которого выполнен выступ для фиксации его в открытом положении, подпружиненную колодку, расположенную между кронштейнами, согласно заявляемому изобретению подпружиненная колодка установлена на прижимном рычаге в положение, при котором отношение расстояния от оси до осей силового и упорного кронштейнов составляет 1,405-1,505, и на подпружиненной колодке расположена изоляционная опорная площадка для контакта с анодной штангой, на выступе с торца имеется скошенный участок для фиксации прижимного рычага в открытом положении.

Изобретение уточняет частный отличительный признак.

Площадь опорной площадки составляет 196-210 см².

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - вид контактного зажима с боковой стороны электролизера;

на фиг.2 - вид в плане.

Заявляемый зажим состоит из подпружиненной колодки 1 с изоляционной опорной площадкой 2, установленной на прижимном рычаге 3, имеющем на хвостовой части выступ 4. Противоположный конец прижимного рычага 3 оканчивается удлиненным носком 5. Слева от подпружиненной колодки 1 расположен силовой кронштейн 6 с закрепленным в нем винтом 7 с упорным кольцом 8, а справа - упорный кронштейн 9 с упором 10. Между кронштейнами 6 и 9 располагается анодная штанга 11, прижатая к анодной ошиновке 12 с помощью прижимного рычага 3 и колодки 1.

Работает контактный зажим следующим образом:

При вращении винта 7 против часовой стрелки (вручную или механизмом крана) прижимной рычаг 3 вместе с подпружиненной колодкой 1 перемещаются вдоль его оси до упорного кольца 8 и, заклиниваясь на его торцевой поверхности, поворачиваются вместе с винтом в вертикальное положение. Прижимной рычаг 3 с подпружиненной колодкой 1 фиксируются в вертикальном положении на теле силового кронштейна 6 с помощью выступа 4, при открытом положении контактного зажима. Выступ 4 для фиксации прижимного рычага в открытом положении имеет скошенный участок на торце, на угол не менее 5°.

Замена анода с анодной штангой 11 производится при открытом положении контактного зажима.

При вращении винта 7 по часовой стрелке прижимной рычаг 3 с подпружиненной колодкой 1 поворачиваются вместе с винтом 7 и переходят из вертикального (открытого) положения в горизонтальное (закрытое) положение. Прижимной рычаг 3 своим носком 5 западает за упор 10 правого упорного кронштейна 9, а подпружиненная колодка 1 располагается напротив анодной штанги 11. При дальнейшем вращении винта 7 рычаг 3 перемещается вдоль оси винта по направлению к анодной ошиновке 12 до соприкосновения подпружиненной колодки 1 с анодной штангой 11. Прижимной рычаг 3, двигаясь дальше, сжимает пружину в подпружиненной колодке 1 и после соприкосновения с ней начинает вместе прижимать анодную штангу 11 к анодной ошиновке 12.

При установке и закреплении зажимов кронштейнов 6 и 9 на анодной ошиновке 12 слева от оси колодки 1 до оси силового кронштейна 6 образуется расстояние "A", а справа от оси колодки до оси упорного кронштейна 9 образуется расстояние "B". Отношение этих расстояний составляет 1,405-1,505. Это является основной характеристикой зажима как для прочностных расчетов его элементов, так и для определения крутящего момента на винте.

Если взять соотношение , то получим передаточное отношение в рычаге для расчета усилия прижатия штанги к ошиновке.

Введение отношения i=1,405-1,505, которое входит в основную характеристику зажима, дает возможность увеличивать или уменьшать момент затяжки винта и повышать надежность фиксации прижатия анодной штанги к ошиновке.

Наличие изоляционной опорной площадки для контакта с анодной штангой обеспечивает более надежную электроизоляцию.

Выполнение выступа для фиксации рычага в открытом положении со скошенным торцом приводит к повышению надежности работы контактного зажима в открытом положении при замене анодов, т.к. предотвращается самопроизвольное падение рычага с колодкой в закрытое (горизонтальное) положение. Кроме того, упрощается работа обслуживающего персонала, так как отпадает необходимость ручного поддержания рычага с колодкой в вертикальном положении в этих зонах.

Выполнение опорной площадки площадью 196-210 см² способствует меньшему смятию анодной штанги при прижатии.