устройство для подачи порошкообразных материалов в алюминиевый электролизер

Формула изобретения

1. Устройство для подачи порошкообразных материалов в алюминиевый электролизер, содержащее бункер с течками, дозатор, исполнительный орган и привод, отличающееся тем, что дозатор выполнен в виде двух неподвижных реек и одной, установленной между ними, подвижной рейки, выполненной из антимагнитного материала, в рейках выполнены окна, исполнительный орган выполнен в виде стакана из керамического материала и толкателя, размещенную внутри стакана, при этом стакан установлен с возможностью постоянного погружения нижней его кромки в электролит.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стакан выполнен расширяющимися книзу, а толкатель снабжен лепестками, подвешенными на оси к нижней его части.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лепестки выполнены из антимагнитного материала.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дозатор установлен между бункером и течками.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что керамический стакан выполнен из двух частей - наружной из нитрида кремния и внутренней из износостойкого материала.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к металлургии легких металлов, а именно к электролизерам для получения алюминия с устройствами для автоматической загрузки сырья.

Известно "Устройство для подачи глинозема в электролизер" по а. с. N965154, кл. C 25 C 3/14, 1981 г., в котором бункер для глинозема снабжен размещенной внутри его обоймой, закрепленной соосно штоку пробойника, полым цилиндром с отверстиями, закрепленном на штоке внутри обоймы и стаканом с клапаном, закрепленном на днище. При этом полый цилиндр охватывает верхнюю часть стакана, а зазор между нижним торцом обоймы и верхним торцом стакана составляет 0,2-0,8 высоты стакана.

Недостатком известного устройства является то, что его невозможно использовать для подачи сырья под газосборный колокол. Это вызвано тем, что в исходном положении клапан дозатора находится в верхнем открытом положении, что вызывает зарастание внутренних полостей устройства смолистыми погонами, содержащимися особенно в большом количестве в пространстве газосборного колокола. Кроме того, доставка глинозема по трубе 7, не доходящей до поверхности электролитной корки, способствует рассеиванию и уносу глинозема в окружающую среду.

Известен "Электролизер для получения алюминия" по а.с. N1560636, кл. A1, C 25 C 3/14, 1988 г., принятый за прототип. Известный электролизер содержит ванну-катод, анод с газосборным колоколом и устройство для подачи сырья, включающее бункер, соединенный течкой с трубой, размещенный в трубе пробойник со штоком и приводом, дозатор в виде стакана с окнами, установленными коаксиально штоку пробойника. Труба в нижней части соединена с полостью газосборного колокола. Окна в стакане дозатора выполнены в два ряда, причем стакан установлен в трубе с возможностью перемещения, а верхняя часть штока пробойника выполнена в виде поршня, размещенного в стакане дозатора.

Недостатком данного устройства является то, что пробойник, выполненный в виде сплошного стержня, экранирует частично лунку в электролитной корке от попадания в нее глинозема, высыпаемого из нижнего ряда отверстий стакана, вследствие чего дозированная порция сырья поступает в лунку неполностью, образуя вокруг нее на подколокольной электролитной корке конусообразный слой глинозема. В связи с этим в расплав поступает не строго дозированная порция глинозема, т.е. нарушается технологический режим работы электролизера, снижается выход по току. Кроме того, конусообразное образование из глинозема в подколокольном пространстве нарушает работу газосборного колокола уменьшением его живого сечения и увеличением уноса глинозема в систему газоотсоса, увеличивая при этом загрязнение окружающей среды. Вместе с тем открытая незащищенная экраном доставка сырья к лунке в электролитной корке сверху вниз через полость газосборного колокола также способствует рассеиванию анодными газами порции сырья, что также ведет к нарушению технологического режима.

Задачей данного предложения является повышение технико-экономических показателей работы устройства для подачи сыпучих материалов в электролизер.

Техническим результатом предложенного "Устройства..." является повышение надежности его работы при подаче материала под зеркало электролита.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для подачи порошкообразных материалов, содержащем бункер с течками, дозатор, исполнительный орган и привод, дозатор выполнен в виде двух неподвижных реек и одной, установленной между ними подвижной рейки, выполненной из антимагнитного материала, в рейках выполнены окна, исполнительный орган выполнен в виде стакана из керамического материала и толкателя, размещенного внутри стакана, при этом стакан установлен с возможностью постоянного погружения нижней его кромки в электролит.

Сущность предложения заключается в следующем. Основное преимущество предложенной конструкции заключается в том, что стакан выполнен из керамического материала и постоянно погружен под зеркало электролита. Такое выполнение позволяет избежать потерь глинозема и тем самым повысить эффективность работы электролизера.

Общими признаками предложенного устройства и ближайшего аналога являются следующие признаки. Наличие бункера с течками, дозатора, исполнительного органа и привода.

Отличие заключается в том, что дозатор в предложенной конструкции выполнен в виде двух неподвижных реек и одной, установленной между ними подвижной рейки, выполненной из антимагнитного материала, в рейках выполнены окна, исполнительный орган выполнен в виде стакана из керамического материала и толкателя, размещенного внутри стакана, при этом стакан установлен с возможностью постоянного погружения нижней его кромки в электролит.

Другое отличие заключается в том, что стакан в предложенном варианте выполнен расширяющимся книзу, а толкатель снабжен лепестками из антимагнитного материала, свободно подвешенного на оси его нижней части. Такое выполнение способствует более полному проходу глинозема под зеркало электролита.

Еще одно отличие заключается в том, что в предложенном варианте дозатор в виде реек с окнами установлен между бункером и течками, т.е. является общим по всей боковой поверхности электролизера. Такое выполнение значительно упрощает его конструкцию и эксплуатацию, а также повышает надежность работы по сравнению с известным.

Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает критерию изобретения "новизна".

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

Известно "Устройство для объемного дозирования сыпучего материала" по а. с. N559116, кл. G 01 F 11/00, 1975 г. Известное устройство так же, как и предложенное, содержит бункер с течками, дозатор и привод. При этом дозатор содержит так же, как и предложенный, две неподвижные рейки (два дна) и одну подвижную (дозирующую коробку).

Отличие заключается в том, что в предложенном варианте устройство дополнительно снабжено исполнительным органом в виде стакана с отверстием на его боковой поверхности и толкателя с лепестками. В известном варианте этого нет.

В других технических решениях признаков, совпадающих с отличительными признаками данного предложения, не обнаружено.

Следовательно, данное предложение соответствует условиям изобретательского уровня техники.

Предложение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 - вид сбоку, на фиг.3 - стакан, погруженный в электролит с толкателем и лепестками, на фиг. 4 - схема работы лепестков, на фиг. 5 и 6 фрагмент работы дозатора.

Устройство содержит бункер 1 с течками 2, между которыми установлен дозатор 3, выполненный в виде двух неподвижных реек - верхней 4 и нижней 5, и одной, установленной между ними подвижной рейки 6. Последняя выполнена из антимагнитного материала, например из алюминия. Верхняя неподвижная рейка 4 снабжена окнами 7, нижняя 5 окнами 8, а средняя подвижная 6 окнами 9.

Кроме того, устройство снабжено исполнительными органами 10, встроенными в газосборный колокол 11. Каждый из них содержит стакан 12, внутренняя полость которого выполнена расширяющейся книзу. Внутри стакана 12 установлен толкатель 13, к нижней кромке которого шарнирно на оси 14 прикреплены лепестки 15. Нижняя кромка стаканов 12 погружена под зеркало электролита 16 в ванне 17 электролизера 18. Стакан 12 выполнен из керамики, например из нитрида кремния. Лепестки 15 выполнены из антимагнитного материала, например из алюминия.

Толкатель 13 и подвижная рейка 6 дозатора 3 связаны системой рычагов 19 с приводом 20 возвратно-поступательного перемещения.

Стакан 12 может быть выполнен из двух частей: наружной 21 из химически инертного термостойкого материала, не смачиваемого электролитом-нитрида кремния, как указано выше, и внутренней 22 из износостойкого материала. Полость между наружной 21 и внутренней 22 частями заполнена теплоизоляционным материалом 23, например асбестом.

Устройство работает следующим образом. Система подачи глинозема в ванну 17 электролизера 18 выполнена равновесной и разделена на две части - левую и правую. В исходном положении окна 9 подвижной рейки 6, например левой части, дозатора 3 совпадают с окнами 7 верхней неподвижной рейки 4 (фиг.5), а в правой части (фиг.6) не совпадает. В таком положении глинозем из бункера 1 через окна 7 поступает в окна 9 подвижной рейки 4 в левой части.

Одновременно с этим толкатели 13 левой части системы занимают в исходном положении, например, нижнее положение, а правой части - верхнее.

При включении в работу привода 20 возвратно-поступательного движения подвижная рейка 6 левой части дозатора 3 переместится в правое положение и порция глинозема из окон 9 поступит через окна 8 нижней неподвижной рейки 5 в течки 2. Одновременно толкатели 13 правой части системы опустятся из верхнего положения в нижнее, при этом лепестки 15 разойдутся в разные стороны и вытолкнут порцию глинозема через погруженный в электролит стакан 12 под зеркало электролита 16.

При срабатывании привода в обратном направлении цикл повторяется.

Выполнение внутренней вставки 22 стакана 12, расширяющейся книзу, не только способствует более полному выталкиванию глинозема из стакана, но и способствует образованию в нижней части стакана пробки 24 из несколько уплотненного глинозема и электролитной корки, которая препятствует попаданию электролита внутрь стакана.

Таким образом, предложенное устройство совершенствует систему автоматической подачи глинозема в электролизер повышением надежности ее работы и повышением его технико-экономических показателей.