Соединение шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера

Соединение шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к конструктивным элементам, обеспечивающим работу электролизеров для получения алюминия способом электролиза.

В настоящее время для соединения шины с катодным стержнем используют гибкий катодный спуск из алюминиевой ленты, жестко соединенный с помощью сварки как с шиной, так и с катодным стержнем. Приварку алюминиевых лент к стальному стержню осуществляют с помощью специальной стыкосварочной машины (Справочник металлурга по цветным металлам, производство алюминия. Издательство "Металлургия", 1971 г., стр.222).

При необходимости отключения электролизера, снабженного таким соединением, при капитальном ремонте, катодные спуски отрубают от катодного стержня и от шины и направляют их на переплавку. Таким образом, примерно 1 т гибких дорогостоящих алюминиевых лент (спусков) от каждого электролизера идет на переплавку.

Известно соединение шины с катодным стержнем (Свидетельство на полезную модель №15341, МПК С 25 С 3/16, 2000), принятое за прототип. Согласно описанию полезной модели, соединение шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера, содержащее гибкий катодный спуск с контактными пластинами, связанными с предварительно обработанными под электрический контакт поверхностями конца катодного стержня, выполнено разъемным в виде крепежных элементов: пара болт-гайка; или хомут; или пара хомут-клин.

К недостаткам предложенных вариантов соединения относится следующее:

- вариант соединения болт-гайка, который в настоящее время иногда применяется, требует подтягивания контактов в процессе эксплуатации, особенно в послепусковой период, когда произойдет полный разогрев катодного устройства электролизера. В это время болты, пропущенные через отверстия в стальном стержне, нагреваются вместе с ним, вытягиваются, ослабляется прижатие контактов к стержню, и потери электроэнергии в соединении возрастают. Для исключения этого необходимо производить подтяжку болтового соединения. Такая операция производится в реальной работе несколько раз за время работы электролизера "от ремонта до ремонта".

Другим недостатком является необходимость выполнения отверстий в стержнях на сверлильных станках, что требует значительных трудозатрат из-за длины и массы стержней;

- вариант соединения с хомутом или парой хомут-клинья, не может быть принят в эксплуатацию, т.к. обладает следующими недостатками: пластинчатый хомут при нагревании стержня также вытягивается от температуры и, кроме этого, степень вытягивания увеличивается из-за выпрямления радиусов в углах хомута под нагрузкой. Особенно это будет проявляться в варианте с клиньями.

Другим недостатком является применение встречных клиньев, которые необходимо забивать вручную. Качество контакта в этом случае полностью зависит от каждого конкретного человека и его физических возможностей. Кроме того, в зоне установки клиньев недостаточно места для работы с клиньями, особенно с клином, который необходимо забивать со стороны стенки катодного кожуха, т.к. конец стального стержня отстоит от стенки на 120-150 мм.

Технической задачей изобретения является создание конструкции для соединения катодного спуска со стальным катодным стержнем, позволяющего обеспечить как надежность в эксплуатации, так и снижение трудозатрат при изготовлении и монтаже (демонтаже) на электролизере.

Поставленная техническая задача решается тем, что в соединении шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера, включающем гибкий катодный спуск с контактными пластинами, связанными с предварительно обработанными под электрический контакт поверхностями конца катодного стержня разъемным соединением в виде крепежного клинового элемента, согласно заявляемому изобретению крепежный элемент выполнен в виде двух жестко соединенных между собой при помощи ребер вертикальных пластин с окнами для прохождения катодного стержня; и с закрепленным между пластинами, по одной стороне на ребрах, клином с тяговым фиксирующим элементом; и установленным на вертикальной пластине упором для клина; при этом клин и упор для клина клиновыми поверхностями сопряжены между собой с возможностью образования жесткого контакта, а упор для клина выполнен в виде цилиндрического вала со срезом по длине под клин.

Изобретение дополняют частные отличительные признаки, направленные также на решение поставленной задачи.

Упор для клина установлен на пластине с возможностью поворота в горизонтальной плоскости.

На контактной пластине катодного спуска жестко закреплена стальная пластина.

Предлагаемое техническое решение позволяет избежать выполнения отверстий в стальном катодном стержне, не требует обслуживания контактов в процессе эксплуатации, упрощает монтаж и демонтаж соединения катодный стержень - спуск при капремонте и является надежным в работе.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - вид соединения в плане;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Конструкция соединения шины с катодным стержнем состоит из двух вертикальных пластин 1 с окнами для прохождения катодного стержня 2. Пластины сварены между собой ребрами 3, 4 и 5 на некотором расстоянии друг от друга, которое определяется конструктивно. Пластины 1 с ребрами 3, 4, 5 образуют корпус колодки. Между пластинами 1 установлен упор для клина 6. Упор для клина 6 выполнен в виде цилиндра с вырезом по длине для клина 7. Клин 7 связан с тяговым фиксирующим элементом, состоящим из установленного на резьбе фиксирующего винта 8 с гайкой 9 и направляющего стержня 10. Винт 8 и стержень 10 установлены в отверстиях, выполненных в ребрах 4 и 5, которые являются опорами и направляющими при движении клина 7. Под клином 7 расположен наконечник 11 катодного спуска 12 (медный, биметаллический и др.). На наконечнике 11 жестко закреплена опорная (для клина) стальная пластина 13. Этот наконечник с пластиной осуществляет электрический контакт с одной поверхностью катодного стержня 2. Другой наконечник 14 катодного спуска 12 осуществляет электрический контакт с противоположной поверхностью стержня и находится между стержнем и корпусом колодки.

Для осуществления электрического контакта между шиной и катодным стержнем необходимо:

- надеть соединение на стержень 2;

- завести наконечник 11 с пластиной 13 катодного спуска 12 между клином 7 и поверхностью стержня 2, а наконечник 14 завести в зазор между корпусом устройства и противоположной поверхностью стержня (перед заведением наконечников клин 7 должен находиться в своем крайнем заднем положении);

- с помощью тягового фиксирующего винта 8 с гайкой 9 переместить клин 7 в переднее положение, в этом случае осевое усилие от пары винт 8 - гайка 9 с помощью пары клин 7 - упор для клина 6 с вырезом преобразуется в вертикальное усилие, осуществляя прижатие наконечников 11 и 14 к поверхностям катодного стержня 2, с одновременной фиксацией клина 7 гайкой 9. Для снижения сил трения, возникающих на рабочих поверхностях при движении клина 7, на наконечнике 11 установлена стальная пластина 13, рабочая поверхность которой обрабатывается по высокому классу шероховатости и подвергается термообработке. Также обрабатывается и поверхность выреза на упоре для клина 6.

Пара тяговый винт 8 - гайка 9 при резьбе М27 развивает осевое усилие (для материала сталь 40Х) до 7400 кг, а клиновая пара (клин 7 и упор для клина 6) при угле наклона клина 7° дает усилие прижатия контактов до 14 т.Этого усилия достаточно для осуществления надежного электрического контакта с минимальными потерями электроэнергии в контактах.

Преимуществом данной конструкции является то, что в процессе эксплуатации электролизера контакты не требуют подтягивания, т.к. клин зафиксирован гайкой 9 в заданном положении, кроме того, отсутствуют элементы, которые бы вытягивались под нагрузкой и под воздействием температуры, как это происходит с болтовыми контактами.

В данном случае, при нагревании стального стержня контакты еще более уплотняются.

Таким образом, предлагаемая конструкция проста в изготовлении, надежна в эксплуатации, обеспечивает быстрое включение - отключение электролизера в электрической цепи (при капитальном ремонте), снижает трудозатраты на выполнение этой операции.

1. Соединение шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера, включающее гибкий катодный спуск с контактными пластинами, связанными с предварительно обработанными под электрический контакт поверхностями конца катодного стержня разъемным соединением в виде крепежного клинового элемента, отличающееся тем, что крепежный элемент выполнен в виде двух жестко соединенных между собой при помощи ребер вертикальных пластин с окнами для прохождения катодного стержня, с закрепленным между пластинами, по одной стороне на ребрах, клином с тяговым фиксирующим элементом и установленным на вертикальной пластине упором для клина, при этом клин и упор для клина клиновыми поверхностями сопряжены между собой с возможностью образования жесткого контакта, а упор для клина выполнен в виде цилиндрического вала со срезом по длине под клин.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что упор для клина установлен на пластине с возможностью поворота в горизонтальной плоскости.

3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что на контактной пластине катодного спуска жестко закреплена стальная пластина.