устройство крепления емкостей для сбора твердых фрагментов, выполненное с возможностью поворота на конце подвижного кронштейна, в частности, устройство крепления шарнирных черпаков ковша для снятия корки

Формула изобретения

1. Устройство крепления, предназначенное для крепления сборной емкости (120), поворачивающейся вокруг оси (500) на конце подвижного кронштейна (11), при этом упомянутая сборная емкость, как правило, черпак (120а, 120b), содержит проем (129), выполненный с возможностью сбора во время упомянутого поворота твердых фрагментов, содержащее:

a) по меньшей мере один поворотный орган (115), поворачивающийся вокруг упомянутой оси (500) на упомянутом конце подвижного кронштейна и содержащий:

- по меньшей мере один первый поперечный кронштейн (116), закрепленный на упомянутом поворотном органе и оборудованный первым средством (117) крепления, и

- по меньшей мере один второй поперечный кронштейн (118), закрепленный на упомянутом поворотном органе и оборудованный первой группой (119) из m отверстий, ориентированных в направлении, параллельном оси (500);

b) по меньшей мере два крепления, закрепленные на упомянутой сборной емкости:

- первое крепление (121), оборудованное вторым средством (122) крепления, взаимодействующим с упомянутым первым средством крепления упомянутого поворотного органа таким образом, чтобы когда они входят в контакт друг с другом, оно служило направляющей, а затем упором для упомянутого первого средства крепления, когда упомянутый поворотный орган поворачивается вокруг своей оси в данном направлении вращения;

- второе крепление (123), оборудованное второй группой (124) из n отверстий, ориентированных в направлении, параллельном оси (500), и установленное таким образом, чтобы когда упомянутый поворотный орган поворачивается в упомянутом направлении вращения, пока упомянутое первое средство крепления не придет в положение упора в упомянутое второе средство крепления, m отверстий упомянутой первой группы отверстий и n отверстий упомянутой второй группы отверстий находились по существу на одной линии в общем осевом направлении;

c) шпиндель (130), предназначенный для введения и перемещения скольжением в линии упомянутых (m+n) отверстий, обеспечивая крепление упомянутой сборной емкости на конце упомянутого подвижного кронштейна;

отличающееся тем, что:

d) целые числа m и n превышают или равны 1, при этом произведение m·n строго превышает 1;

е) когда (m+n) отверстий находятся по существу на одной линии, существует, по меньшей мере, одно отверстие группы, называемое «центральным отверстием» (1240), которое является конусным и которое окружено двумя отверстиями другой группы, называемыми «периферическими отверстиями» (1190, 1191), которые являются цилиндрическими и имеют разные диаметры;

f) упомянутый шпиндель (130) является двойным цилиндрическим валом (130') с конусным заплечиком, содержащим:

f1) две цилиндрические части (131, 132), при этом каждая цилиндрическая часть (131, соотв. 132) имеет диаметр, по существу равный, слегка меньший диаметра периферического отверстия (1190, соотв. 1191), в котором она должна перемещаться скольжением,

f2) и промежуточную конусную часть (133), наклон которой близок к наклону упомянутого центрального отверстия.

2. Устройство крепления по п.1, отличающееся тем, что содержит дополнительные средства (140) осевого стопорения упомянутого шпинделя, например, средства, зажимающие упомянутый шпиндель наподобие тисков, на его поперечной стороне (1321), находящейся со стороны цилиндрической части (132) большого диаметра, и на стенке, содержащей периферическое отверстие (1191) малого диаметра, на поперечной стороне (11821), находящейся со стороны, противоположной периферическому отверстию (1190) большого диаметра.

3. Устройство крепления по п.1, отличающееся тем, что второй поперечный кронштейн (118) (соотв. упомянутое второе крепление), который содержит упомянутые периферические отверстия, содержит два параллельных между собой фланца (1180, 1181), каждый из которых содержит периферическое отверстие (1190, 1191) и которые отстоят друг от друга на расстояние (D), превышающее толщину (Е) упомянутого второго крепления (123) (соотв. упомянутого второго поперечного кронштейна), содержащего упомянутое центральное отверстие (1240).

4. Устройство крепления по п.3, в котором фланец (1181) с периферическим отверстием (1191) малого диаметра оборудован муфтой (1182), образующей выступ в направлении другого фланца, отверстие (1191) которого образует периферическое отверстие малого диаметра и выступающий конец (1183) которого служит осевым упором для стенки упомянутого второго крепления (123) (соотв. упомянутого второго поперечного кронштейна), которое содержит упомянутое центральное отверстие (1240).

5. Устройство крепления по п.4, в котором стенка (1184) упора упомянутого выступающего конца (1183) имеет осевое смещение относительно фланца (1181) с периферическим отверстием (1191) малого диаметра, которое соответствует половине разности между расстоянием D между находящимися друг против друг друга сторонами фланцев (1180, 1181), содержащих упомянутые периферические отверстия, и толщиной Е стенки, содержащей упомянутое центральное отверстие (1240).

6. Устройство крепления по любому из пп.2-5, в котором упомянутый шпиндель оборудован осевым отверстием (135) и в котором упомянутые средства (140) осевого стопорения содержат винт (1401) и гайку (1404), при этом тело винта вводят внутрь упомянутого осевого отверстия, при этом головка винта и гайка опираются непосредственно или через шайбы (1402, 1403), с одной стороны, на конец упомянутого шпинделя, близкий к цилиндрической части большого диаметра, и, с другой стороны, на поперечную сторону (11821), неподвижно соединенную с фланцем (1181), содержащим периферическое отверстие (1191) малого диаметра, и находящуюся со стороны, противоположной периферическому отверстию (1190) большого диаметра.

7. Устройство крепления по любому из пп.1-5, в котором упомянутое первое средство (117) крепления и упомянутое второе средство (122) крепления принадлежат к группе, в которую входят шип (117b), ориентированный параллельно упомянутой поворотной оси (500), и по меньшей мере один паз (122b), предназначенный для введения и направления упомянутого шипа, пока он не придет в положение упора в дно (1220b) упомянутого паза.

8. Устройство крепления по п.7, в котором межосевое расстояние между упомянутым первым средством (117) крепления и отверстиями упомянутой первой группы (119) отверстий слегка превышает, как правило, на несколько десятых миллиметра, предпочтительно на 0,4-1,6 мм при межосевом расстоянии приблизительно в 350 мм, межосевое расстояние между упомянутым вторым средством (122) крепления и отверстиями упомянутой второй группы (124) отверстий.

9. Устройство крепления по любому из пп.1-5, в котором упомянутая сборная емкость является черпаком (120b), ограниченным осевой стенкой (1200b) и двумя поперечными стенками (1201b, 1201'b), и в котором:

- упомянутый поворотный орган содержит вблизи каждого из своих концов первый поперечный кронштейн (116b, 116'b), служащий держателем для шипа (117b), ориентированного в осевом направлении, и вблизи своего центра второй поперечный кронштейн (118), содержащий первый фланец (1180) с отверстием (1190) большого диаметра и второй фланец (1181), расположенный параллельно первому фланцу и содержащий отверстие (1191) малого диаметра,

- при этом упомянутая осевая стенка упомянутого черпака содержит:

- два первых крепления (121b, 121'b), каждое из которых оборудовано пазом (122b), расположенные в осевом направлении и отстоящие друг от друга на расстояние, как правило, близкое к длине упомянутого шипа, при этом каждый паз каждого первого крепления предназначен для введения и направления упомянутого шипа, пока он не придет в положение упора в днища (1220b) упомянутых шипов;

- второе крепление (123b), оборудованное конусным отверстием, расположенное таким образом, чтобы расстояние между осью конусного отверстия и прямой, соединяющей центры кривизны упомянутых днищ упомянутых пазов, было слегка меньше, как правило, на несколько десятых миллиметра, предпочтительно на 0,4-1,6 мм при межосевом расстоянии приблизительно в 350 мм, расстояния между осью упомянутого шипа и общим направлением отверстий большого диаметра и малого диаметра.

10. Устройство крепления по любому из пп.1-5, в котором упомянутый поворотный орган (115) приводят в действие, по меньшей мере, при помощи одного привода, который используют также для приведения в действие упомянутой сборной емкости и который неподвижно устанавливают на упомянутом подвижном кронштейне.

11. Устройство крепления по п.10, в котором упомянутым приводом является силовой цилиндр (200, 201) и в котором упомянутый поворотный орган содержит по меньшей мере один поперечный кронштейн (113), оборудованный шарнирной осью (112), на которой можно с возможностью поворота установить шатун (300), соединенный с упомянутым силовым цилиндром.

12. Устройство крепления по п.1, в котором упомянутое данное направление вращения соответствует движению закрывания упомянутой сборной емкости, производимому для сбора твердых фрагментов.

13. Устройство крепления по п.12, в котором упомянутое первое крепление (121) располагают возле проема (129) упомянутой емкости (120) и оборудуют пазом (122b), открытым в сторону, противоположную упомянутому проему.

14. Устройство крепления, предназначенное для одновременного крепления двух черпаков, расположенных друг против друг друга по существу симметрично относительно плоскости Р1, отличающееся тем, что содержит устройство крепления по любому из пп.1-13, связанное с каждым черпаком, расположенное по существу симметрично относительно плоскости Р2, при этом подвижный кронштейн (11) приводится в действие первым приводом таким образом, чтобы для крепления плоскость Р1 могла совпадать с плоскостью Р2, при этом поворотный орган (115а) первого черпака (120а) и поворотный орган (115b) второго черпака (120b) содержат, каждый, по меньшей мере один поперечный кронштейн (113а, 113b), имеющий поворотную связь с соединительным шатуном (300'), соединенным по меньшей мере со вторым приводом (200), неподвижно соединенным с упомянутым подвижным кронштейном, при этом упомянутые поворотные связи располагают относительно их соответствующего поворотного органа (115а, 115b) таким образом, чтобы относительное перемещение упомянутого соединительного шатуна для каждого из упомянутых черпаков приводило к движению вращения по существу симметрично относительно упомянутой плоскости Р2.

15. Сборная установка, содержащая подвижный кронштейн, по меньшей мере одну сборную емкость, приводимую в действие по меньшей мере одним приводом, неподвижно соединенным с подвижным кронштейном, и по меньшей мере одно устройство крепления по любому из пп.1-13, связанное с упомянутой сборной емкостью.

16. Сборная установка, содержащая подвижный кронштейн, два черпака, расположенные друг против друг друга, приводимые одновременно в действие по меньшей мере одним приводом, неподвижно соединенным с упомянутым подвижным кронштейном, и устройство крепления упомянутых черпаков, отличающаяся тем, что упомянутое устройство крепления является устройством крепления по п.14, обеспечивающим одновременное крепление упомянутых черпаков, при этом крепление осуществляют, когда упомянутые черпаки предварительно располагают по существу симметрично относительно упомянутой плоскости Р1.

17. Сборная установка (100) по п.16, отличающаяся тем, что:

- упомянутый подвижный кронштейн является подвижной вертикальной стойкой (9"), как правило, установленной на тележке (8) мостового крана (6) и приводимой в действие первым приводом, который перемещает упомянутую подвижную вертикальную стойку вдоль ее вертикальной оси;

- поворотные органы, связанные с первым черпаком и со вторым черпаком, содержат, каждый, по меньшей мере один поперечный кронштейн, содержащий поворотную связь с соединительным шатуном, соединенным по меньшей мере с одним вторым приводом, неподвижно соединенным с упомянутым подвижным кронштейном, при этом упомянутые поворотные связи располагают на каждом поперечном кронштейне таким образом, чтобы относительное перемещение упомянутого соединительного шатуна приводило для каждого из упомянутых поворотных органов к движению вращения по существу симметрично относительно упомянутой плоскости Р2, которая является по существу вертикальной.

18. Ковш (100') для снятия корки, предназначенный для сбора твердых фрагментов и шлама, находящихся в жидких средах электролизера для производства алюминия, в частности, для очистки анодных отверстий, отличающийся тем, что является сборной установкой по п.17, в которой подвижная вертикальная стойка (9") является подвижной частью телескопической стойки (9), соединенной с турелью-держателем инструментов подвижной тележки (8) обслуживающей электролизной машины (3).

19. Обслуживающая машина (3), используемая на заводе для производства алюминия огневым электролизом, содержащая тележку (8), выполненную с возможностью перемещения на мостовом кране (6), и обслуживающий модуль, оборудованный множеством погрузочно-разгрузочных и операционных органов (10), отличающаяся тем, что оборудована ковшом (100') для снятия корки по п.18.

20. Держатель (400) черпаков, предназначенный для взаимодействия с устройством крепления по п.14, предназначенным для одновременного крепления находящихся друг против друг друга черпаков, в котором плоскости Р1 и Р2 являются вертикальными, отличающийся тем, что содержит средства (410а, 410b) для установки и удержания в положении двух черпаков (120а, 120b), расположенных по существу симметрично относительно вертикальной плоскости Р1, в геометрической конфигурации, в которой упомянутые черпаки открыты, при этом угол раскрытия является таким, чтобы после извлечения упомянутых шпинделей и после легкого поворота упомянутых поворотных органов (115а, 115b) в направлении раскрытия для отсоединения первых средств (117а, 117b) крепления от вторых средств (122а, 122b) крепления можно было осуществить вертикальное движение вверх упомянутого подвижного кронштейна для отвода упомянутых поворотных органов без перемещения упомянутых черпаков.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение касается производства алюминия огневым электролизом по методу Холла-Эру. В частности, оно касается устройства, предназначенного для сбора твердых фрагментов, погруженных или плавающих в электролитической ванне и жидком металле, в частности шлама, появляющегося в электролизной ванне и накапливающегося на дне электролизера, а также остатков углерода и кусков корки, появляющихся при различных операциях, осуществляемых до и после удаления изношенных анодов. В частности, оно касается устройства, содержащего ковш с шарнирными черпаками и оборудованного средствами, обеспечивающими быструю замену упомянутого ковша с шарнирными черпаками.

В промышленности металлический алюминий производят путем огневого электролиза при помощи хорошо известного способа Холла-Эру. Заводы содержат большое количество электролизеров, расположенных в линию в зданиях, называемых электролизными цехами, и последовательно соединенных электрически при помощи соединительных проводников таким образом, чтобы оптимизировать занятые под производство площади заводов. Как правило, электролизеры располагают таким образом, чтобы образовать два или несколько параллельных рядов, которые электрически соединены между собой концевыми проводниками. В каждом электролизере электролитическая ванна и жидкий металл содержатся в емкости, называемой «электролизным баком», содержащим стальную камеру, покрытую изнутри огнеупорными и/или изоляционными материалами, и катодное устройство, расположенное на дне бака. Аноды, обычно выполненные из углеродосодержащего материала, частично погружают в электролитическую ванну.

Во время работы электролизный завод требует осуществления операций обслуживания на электролизерах, среди которых можно указать, в частности, замену изношенных анодов новыми анодами, отбор жидкого металла из электролизера и отбор или добавление электролита. Для осуществления этих операций самые современные заводы оборудованы одной или несколькими обслуживающими установками, содержащими мостовой кран, который может поступательно перемещаться над электролизерами и вдоль рядов электролизеров, и одну или несколько обслуживающих машин, каждая из которых содержит тележку, которая выполнена с возможностью перемещения на мостовом кране, и обслуживающий модуль, оборудованный погрузочно-разгрузочными и обслуживающими органами, такими как ковши и тали, часто называемыми «инструментами». Эти обслуживающие установки часто называют «машинами обслуживания электролиза» или «M.S.E» («PTA» или «Pot Tending Assembly» или «PTM» или «Pot Tending Machine» на английском языке). Как правило, обслуживающий модуль содержит турель-держатель инструментов, при этом каждый инструмент либо крепят на конце троса, которым управляют при помощи лебедки, закрепленной на упомянутой турели-держателе инструментов, либо крепят на одном конце подвижного кронштейна, как правило, телескопического или шарнирного, другой конец которого закреплен на упомянутой турели-держателе инструментов.

Одной из необходимых операций обслуживания во время замены анодов является очистка части жидкой среды, образованной ванной и жидким металлом, которая была покрыта изношенным анодом и которая должна быть покрыта новым анодом. В ходе электролиза на верхней поверхности ванны образуется твердая корка из фторсодержащего криолита и глинозема. Эта корка сохраняет тепло внутри ванны и образует, таким образом, эффективную теплоизоляционную оболочку. Однако она является чрезвычайно твердой и пристает к стенке анодного блока, поэтому ее необходимо разбивать вокруг изношенного анода для обеспечения его извлечения. Обычно разбивание корки осуществляют при помощи инструментов, таких как пробойники, называемых «пробойниками для разбивания корки». Во время извлечения изношенного анода в корке образуется отверстие, которое остается свободным до установки нового анода и которое в дальнейшем будет называться «анодным отверстием». При разбивании корки и при перемещениях изношенного анодного блока неизбежно образуются куски или твердые части, которые всплывают или остаются погруженными в жидкой среде, образованной электролитической ванной и жидким металлом, или же падают на дно бака. Эти твердые части необходимо собирать при помощи сборного инструмента, обычно называемого «ковшом для снятия корки». С другой стороны, на дно, то есть на катод, постепенно осаждается шлам, образуя все более толстый слой, что приводит к повышению сопротивления и, следовательно, к снижению производительности упомянутого электролизера. Поэтому ковш для снятия корки вводят также в анодное отверстие для сбора этого шлама, скапливающегося на дне бака.

В европейской патентной заявке ЕР-А-0440488 описан пример ковша для снятия корки, соединенного с устройством, отдельным от обслуживающей машины. В европейской патентной заявке ЕР-А-0618313 очень поверхностно описан пример обслуживающей машины, оборудованной устройством, выполненным с возможностью разбивания корки вблизи изношенного анода, а также с возможностью очистки анодного отверстия. Независимо от того, установлен ковш для корки на отдельном устройстве или на обслуживающей машине, его обычно используют в виде зажима, состоящего из двух черпаков, расположенных по существу симметрично относительно по существу вертикальной плоскости и установленных при помощи шарниров с возможностью поворота вокруг по существу горизонтальных осей, которые могут совпадать. Каждый черпак содержит переднюю кромку, называемую также «лезвием», напротив передней кромки другого черпака. Для сбора фрагментов ковш для корки погружают в открытом положении в ванну, затем переводят ковш из открытого положения в закрытое положение, используя по меньшей мере один привод, который действует непосредственно на один черпак либо через кривошипно-шатунный механизм, выполненный для приведения черпаков во вращательное движение по существу симметрично относительно друг друга, при этом твердые фрагменты, находящиеся между двумя черпаками, оказываются захваченными, тогда как жидкая среда, то есть смесь электролитической ванны и расплавленного металла, может протекать, в частности, через отверстия, выполненные в стенках черпаков. В патентной заявке ЕР 1178004 описан такой черпаковый ковш со специальной раздельной рамой.

Условия использования ковша, в частности черпаков, предназначенных для погружения в жидкую среду, состоящую из жидкой ванны над жидким металлом, являются очень сложными одновременно с термической и с механической точки зрения, что вынуждает часто производить обслуживание упомянутого черпакового ковша. Как правило, это обслуживание требует замены черпаков, что занимает несколько часов и заставляет останавливать все устройство полностью, то есть установку или обслуживающую машину, оборудованную набором инструментов.

Поэтому заявитель, имея целью обеспечение лучшей готовности к работе обслуживающей машины, которая должна выполнять многие другие функции на электролизере, поставил перед собой задачу сокращения времени ремонта ковша для снятия корки. Разрабатывая новое устройство крепления черпаков, которое позволяет выполнить эту задачу, заявитель установил, что его можно также применять для устройств сбора, отличных от ковшей снятия корки, используемых в рамках производства алюминия огневым электролизом, и которое можно применять для любой шарнирно установленной емкости сбора, поворачивающейся вокруг оси на конце подвижного кронштейна.

Объектом настоящего изобретения является устройство крепления, предназначенное для крепления сборной емкости, поворачивающейся вокруг оси на конце подвижного кронштейна, при этом упомянутая сборная емкость, как правило, черпак, содержит проем, позволяющий собирать во время упомянутого поворота твердые фрагменты, содержащее:

a) по меньшей мере один поворотный орган, поворачивающийся вокруг упомянутой оси на упомянутом конце подвижного кронштейна и содержащий:

- по меньшей мере первый поперечный кронштейн, оборудованный первым средством крепления, и

- по меньшей мере второй поперечный кронштейн, оборудованный первой группой из m отверстий, ориентированных в направлении, параллельном оси;

b) по меньшей мере два крепления, закрепленные на упомянутой емкости:

- при этом первое крепление оборудовано вторым средством крепления, взаимодействующим с упомянутым первым средством крепления упомянутого поворотного органа таким образом, чтобы когда они входят в контакт друг с другом, оно служило направляющей, а затем упором для упомянутого первого средства крепления, когда упомянутый поворотный орган поворачивается вокруг своей оси в данном направлении вращения;

- второе крепление оборудовано второй группой из n отверстий, ориентированных в направлении, параллельном оси, и установлено таким образом, чтобы когда упомянутый поворотный орган поворачивается в упомянутом направлении вращения, пока упомянутое первое средство крепления не придет в положение упора в упомянутое второе средство крепления, m отверстий упомянутой первой группы отверстий и n отверстий упомянутой второй группы отверстий оказались по существу на одной линии в общем осевом направлении;

c) шпиндель, предназначенный для введения и перемещения скольжением в линии упомянутых (m+n) отверстий, обеспечивая крепление упомянутой сборной емкости на упомянутом конце подвижного кронштейна;

отличающееся тем, что:

d) целые числа m и n превышают или равны 1, при этом произведение m×n строго превышает 1;

е) когда (m+n) отверстий находятся на одной линии, существует по меньшей мере одно отверстие группы, называемое «центральным», которое является конусным и которое окружено двумя отверстиями другой группы, называемыми «периферическими», которые являются цилиндрическими и имеют разные диаметры;

f) упомянутый шпиндель является двойным цилиндрическим валом с конусным заплечиком, содержащим:

f1) две цилиндрические части, при этом каждая цилиндрическая часть имеет диаметр, по существу равный, слегка меньший диаметра периферического отверстия, в котором она должна перемещаться скольжением,

f2) и промежуточную конусную часть, наклон которой близок к наклону упомянутого центрального отверстия.

Согласно изобретению устройство крепления содержит поворотный орган, неподвижно соединенный с подвижным кронштейном и оборудованный поперечными кронштейнами. Последние могут содержать один или несколько фланцев, выполненных по существу в радиальном направлении. Устройство крепления оборудовано также средствами, расположенными, с одной стороны, на поперечных кронштейнах упомянутого поворотного органа и, с другой стороны, на креплениях, установленных на сборной емкости. Эти средства являются дополнительными средствами крепления и блокировки. Дополнительными средствами блокировки являются шпиндель и отверстия, которые, оказываясь на одной линии, взаимодействуют с упомянутым шпинделем для обеспечения блокировки соединения между упомянутой емкостью и упомянутым подвижным кронштейном. Поворотный орган может быть неподвижно соединен со сборной емкостью, и крепления могут быть неподвижно соединены с подвижным кронштейном, однако такая конфигурация является не совсем желательной, поскольку перемещение и вращение поворотного органа легче контролировать, когда он соединен с подвижным кронштейном.

Второй поперечный кронштейн и второе крепление оборудованы соответственно m и n отверстиями, ориентированными в направлении, параллельном поворотной оси поворотного органа. Числа m и n являются целыми числами, равными или превышающими 1. Согласно изобретению произведение (m×n) должно быть строго больше 1, то есть, если m равно 1, n обязательно превышает 1, и наоборот, чтобы в группе было по меньшей мере два отверстия, окружающих отверстие другой группы. Когда m или n превышают два, отверстия соответствующей группы не только ориентированы, но и находятся на одной линии в данном направлении, параллельном поворотной оси.

Для улучшения блокировки предпочтительно упомянутое устройство дополняют дополнительными средствами осевого стопорения упомянутого шпинделя, например средствами, использующими конструкцию упомянутого шпинделя, в частности, его промежуточную конусную часть, чтобы зажимать упомянутый шпиндель в виде тисков, опираясь с противоположных сторон, с одной стороны, на поперечную сторону упомянутого шпинделя, находящуюся со стороны цилиндрической части большого диаметра, и, с другой стороны, на стенку, содержащую периферическое отверстие малого диаметра, на поперечной стороне, находящейся со стороны, противоположной периферическому отверстию большого диаметра.

Согласно изобретению существует по меньшей мере одно отверстие группы, называемое «центральным отверстием», которое является конусным и которое окружено двумя отверстиями другой группы, называемыми «периферическими отверстиями». Это значит, что если упомянутые периферические отверстия выполнены на втором поперечном валу поворотного органа, упомянутый второй поперечный вал содержит два параллельных между собой фланца, каждый из которых содержит периферическое отверстие и которые отстоят друг от друга на расстояние, превышающее толщину второго крепления, содержащего упомянутое центральное отверстие. Если же упомянутые периферические отверстия выполнены во втором креплении сборной емкости, упомянутое второе крепление разделено и содержит две стенки, которые условно мы будем тоже называть фланцами, параллельные между собой и отстоящие друг от друга на расстояние, превышающее толщину второго поперечного кронштейна, который содержит упомянутое центральное отверстие.

Соединение между сборной емкостью и подвижным кронштейном обеспечивают при помощи средств блокировки, в данном случае отверстий, которые после выравнивания в линию взаимодействуют со шпинделем, отличающимся тем, что содержит две цилиндрические части разного диаметра, при этом каждая часть имеет диаметр, слегка меньший диаметра периферического отверстия, внутри которого она должна перемещаться скольжением, разделенные промежуточной конусной частью, наклон которой близок к наклону центрального отверстия. Первым преимуществом сочетания этих отверстий и этого шпинделя является то, что оно облегчает монтаж сборной емкости на подвижном кронштейне. Согласно предпочтительным вариантам изобретения оно позволяет также центровать сборную емкость по отношению к ее держателю и позволяет свести к минимуму и даже исключить радиальные и осевые зазоры между шпинделем и отверстиями.

Сочетание этих отверстий и шпинделя в соответствии с настоящим изобретением облегчает монтаж: позиционирование конца подвижного кронштейна относительно сборной емкости является сложной операцией, в частности, поскольку визуальный доступ к концу подвижного кронштейна из поста управления часто ограничен. По этой причине практически никогда центральное отверстие и периферические отверстия не являются идеально коаксиальными. Преимуществом специальной формы шпинделя является то, что она облегчает введение шпинделя в находящиеся на одной линии отверстия: сначала вводят цилиндрическую часть малого диаметра, пропуская ее через периферическое отверстие большого диаметра, затем через конусное отверстие и, наконец, через периферическое отверстие малого диаметра. Во время этого движения происходит конусное соединение в паз, которое, если оси не совпадают, приводит к относительному радиальному перемещению стенки (поперечный кронштейн или крепление), содержащей центральное отверстие, относительно фланцев, которые содержат периферические отверстия.

Согласно предпочтительному признаку изобретения сочетание этих отверстий и шпинделя позволяет также центровать сборную емкость по отношению к ее держателю: фланец с периферическим отверстием малого диаметра оборудован муфтой, образующей выступ в направлении другого фланца, отверстие которого образует периферическое отверстие малого диаметра и выступающий конец которого служит осевым упором для стенки, которая содержит центральное отверстие. Осевую высоту этой выступающей части муфты можно определить в зависимости от предусмотренного осевого смещения. Таким образом, для идеальной центровки сборной емкости относительно ее держателя значение, предусмотренное для осевой высоты этого выступа относительно фланца с периферическим отверстием малого диаметра, соответствует половине разности между расстоянием между находящимися против друг друга сторонами фланцев, содержащих упомянутые периферические отверстия, и толщиной стенки, содержащей упомянутое центральное отверстие. Во время введения шпинделя в линию отверстий конусное соединение в паз позволяет, если стенка, содержащая центральное отверстие, не идеально центрована относительно фланцев, содержащих периферические отверстия, переместить стенку, которая содержит центральное отверстие, пока она не войдет в положение упора в конец муфты, выступающей относительно фланца, содержащего периферическое отверстие малого диаметра, при этом осевая высота этого выступа обеспечивает идеальную центровку упомянутой стенки относительно упомянутых фланцев.

Для улучшения блокировки предпочтительно упомянутое устройство дополняют средствами, зажимающими упомянутый шпиндель наподобие тисков, на поперечной стороне, находящейся со стороны цилиндрической части большого диаметра, и стенке, содержащей периферическое отверстие малого диаметра, на поперечной стороне, находящейся со стороны, противоположной периферическому отверстию большого диаметра. Эти средства могут содержать, например, винт и гайку, при этом тело винта вводят внутрь упомянутого осевого отверстия, при этом головка винта и гайка опираются непосредственно или через шайбы, с одной стороны, на конец упомянутого шпинделя, близкий к цилиндрической части большого диаметра, и, с другой стороны, на поперечную сторону, неподвижно соединенную с упомянутым фланцем и находящуюся со стороны, противоположной периферическому отверстию большого диаметра. Разумеется, упомянутая сторона может быть другим концом выступающей муфты или наружной стенкой упомянутого фланца.

Предпочтительно упомянутое первое средство крепления и упомянутое второе средство крепления являются шипом, ориентированным параллельно упомянутой поворотной оси, и по меньшей мере одним пазом, предназначенным для введения и направления упомянутого шипа, пока он не придет в положение упора в дно упомянутого паза. Разумеется, каждое из этих средств может быть выполнено на подвижном кронштейне или на сборной емкости. Эти средства взаимодействуют между собой следующим образом: когда за счет движения подвижного кронштейна упомянутый шип входит в контакт с первой стенкой по краю упомянутого паза, поворотный орган поворачивают в данном направлении вращения, выбираемом таким образом, чтобы шип отошел от этого первого края и переместился, проходя через упомянутый паз и дойдя до стенки, образующей другой край упомянутого паза. Вращение поворотного органа продолжают, и шип направляется этим вторым краем, пока не придет в положение упора в дно упомянутого паза. Разумеется, края паза имеют неравную длину: длина второго края меньше, чтобы пропускать шип перед своим концом, пока он не войдет в контакт с первым краем, но является достаточной, чтобы удерживать паз, когда он «поднимается», перемещаясь за счет вращения поворотного органа.

Второе крепление, которое содержит вторую группу отверстий, расположено на сборной емкости на расстоянии от первого крепления таким образом, чтобы во время взаимодействия между упомянутыми первым средством крепления и вторым средством крепления упомянутый поворотный орган находился в положении, при котором отверстия первой группы отверстий и отверстия второй группы отверстий находятся по существу на одной линии в общем осевом направлении. Иначе говоря, межосевое расстояние между первым средством крепления и отверстиями первой группы отверстий по существу равно межосевому расстоянию между вторым средством крепления и отверстиями второй группы отверстий. Однако межосевое расстояние между вторым средством крепления и отверстиями второй группы отверстий зависит от износостойкости креплений сборной емкости, которая работает в сложных условиях, при которых существует риск ударов, которые могут привести к изменению упомянутого межосевого расстояния.

В результате может появиться такой зазор, при котором под действием усилий сборная емкость перемещается относительно своего держателя и за счет своей инерции деформирует средства крепления, отверстия и/или шпиндель. В частности, когда сборная емкость является черпаком ковша для снятия корки, такого зазора следует избегать, так как он может быстро увеличиться в результате специфического воздействия на упомянутый ковш для корки, называемого «захлопыванием» (см. ниже). Предпочтительно, чтобы свести к минимуму и даже исключить зазоры между емкостью и ее держателем на подвижном кронштейне, межосевое расстояние между упомянутым первым средством крепления и отверстиями упомянутой первой группы отверстий слегка превышает, как правило, на несколько десятых миллиметра, приблизительно на 0,4-1,6 мм при межосевом расстоянии в 350 мм, межосевое расстояние между упомянутым вторым средством крепления и отверстиями упомянутой второй группы отверстий. Шпиндель устройства в соответствии с настоящим изобретением, содержащий конусный заплечик, позволяет выбирать эти зазоры и удерживать сборную емкость в ее держателе.

Предпочтительно, чтобы облегчить манипулирование во время отсоединения старой сборной емкости и крепления новой сборной емкости, устройство крепления содержит лишь ограниченное число шпинделей (один или два), и число (n+m) отверстий, соответствующих каждому шпинделю, является минимальным и предпочтительно равно трем. Кроме того, чтобы устройство крепления обладало наилучшим сопротивлением моменту, ориентированному перпендикулярно к поворотной оси, предпочтительно дублируют, либо упомянутые средства крепления, либо группы отверстий, соответствующие шпинделю, либо все эти средства крепления и помещают их на каждом осевом конце упомянутой сборной емкости.

Согласно предпочтительному признаку изобретения упомянутая сборная емкость является черпаком, ограниченным осевой стенкой, то есть регулируемой поверхностью, образованной образующей, параллельной поворотной оси, и опирающейся на открытую направляющую кривую, и двумя поперечными стенками, и в которой:

- упомянутый поворотный орган содержит вблизи каждого из своих концов первый поперечный кронштейн с шипом, ориентированным в осевом направлении, и вблизи своего центра второй поперечный кронштейн, содержащий первый фланец с отверстием большого диаметра и второй фланец, расположенный параллельно первому фланцу и содержащий отверстие малого диаметра,

- при этом упомянутая осевая стенка упомянутого черпака содержит:

два первых крепления, каждое из которых оборудовано пазом, расположенные в осевом направлении и отстоящие друг от друга на расстояние, как правило, близкое к длине упомянутого шипа, при этом каждый паз каждого первого крепления предназначен для введения и направления упомянутого шипа, пока он не придет в положение упора в днища упомянутых шипов;

второе крепление, оборудованное конусным отверстием, расположенное таким образом, чтобы расстояние между осью конусного отверстия и прямой, соединяющей центры кривизны упомянутых днищ упомянутых пазов, было слегка меньше, как правило, на несколько десятых миллиметра, предпочтительно на 0,4-1,6 мм при межосевом расстоянии примерно в 350 мм, расстояния между осью упомянутого шипа и общим направлением отверстий большого диаметра и малого диаметра.

Предпочтительно упомянутый поворотный орган приводят в действие, по меньшей мере, при помощи одного привода, который используют также для приведения в действие упомянутой сборной емкости и который неподвижно устанавливают на упомянутом подвижном кронштейне. Иначе говоря, для крепления сборной емкости или черпака на подвижном кронштейне используют привод или приводы, которые используют также для закрывания и открывания упомянутой сборной емкости или черпака. Предпочтительно упомянутым приводом является силовой цилиндр, и упомянутый поворотный орган содержит, по меньшей мере, поперечный кронштейн, оборудованный шарнирной осью, на которой можно с возможностью поворота установить шатун, соединенный с упомянутым силовым цилиндром. Разумеется, в зависимости от пространственной конфигурации и от габаритов упомянутый первый поперечный кронштейн, упомянутый второй поперечный кронштейн или третий поперечный кронштейн могут выполнять эту роль опоры для поворотного соединения с упомянутым шатуном.

Предпочтительно устройство крепления выполняют таким образом, чтобы крепление происходило во время движения поворотного органа, соответствующего закрыванию упомянутой сборной емкости, то есть движению, производимому для сбора твердых фрагментов. Иначе говоря, «данное направление вращения», во время которого средства крепления взаимодействуют, предпочтительно является движением вращения, соответствующим закрыванию сборной емкости. Для этого упомянутое первое крепление располагают возле проема упомянутой емкости и оборудуют пазом, открытым в сторону, противоположную упомянутому проему. Таким образом, когда шип входит в контакт с первым краем паза, упомянутый поворотный орган совершает движение вращения в направлении закрывания сборной емкости, чтобы шип переместился к другому краю паза, который служит направляющей для шипа, пока он не достигнет дна упомянутого паза.

Еще одним объектом изобретения является устройство крепления, предназначенное для одновременного крепления двух черпаков, расположенных против друг друга по существу симметрично относительно плоскости Р1, отличающееся тем, что содержит описанное выше устройство крепления, связанное с каждым черпаком, расположенное по существу симметрично относительно плоскости Р2, при этом подвижный кронштейн приводится в действие первым приводом таким образом, чтобы для крепления плоскость Р1 могла совпадать с плоскостью Р2, при этом поворотный орган первого черпака и поворотный орган второго черпака содержат, каждый, по меньшей мере один поперечный кронштейн, имеющий поворотную связь с общим шатуном, называемым «соединительным шатуном», соединенным по меньшей мере со вторым приводом, неподвижно соединенным с упомянутым подвижным кронштейном. Как правило, поворотную связь можно обеспечить при помощи шарнирной оси, на которой с возможностью поворота устанавливают упомянутый шатун. Шарнирные оси располагают относительно их поворотных органов таким образом, чтобы относительное перемещение упомянутого соединительного шатуна для каждого черпака приводило к движению вращения по существу симметрично относительно упомянутой плоскости Р1. Как было указано выше, если позволяет пространственная конфигурация, упомянутый поперечный кронштейн, оборудованный поворотной связью с упомянутым соединительным шатуном, может быть упомянутым первым поперечным кронштейном, упомянутым вторым поперечным кронштейном или третьим поперечным кронштейном.

Предпочтительно крепление черпаков соответствует движению закрывания черпаков и, наоборот, отсоединение старых черпаков происходит при движении открывания. Предпочтительно между отсоединением старых черпаков и присоединением новых черпаков второй привод стопорят, чтобы заблокировать вращение поворотных органов таким образом, чтобы во время крепления новых черпаков первые средства крепления сразу оказались в нормальном положении в момент контакта со вторыми средствами крепления.

Предпочтительно в целях обеспечения доступа при установке на место шпинделей первые средства крепления находятся ближе к плоскости симметрии Р2, чем первая группа отверстий, и вторые средства крепления находятся ближе к плоскости симметрии Р1, чем вторая группа отверстий.

Еще одним объектом настоящего изобретения является сборная установка, содержащая подвижный кронштейн, по меньшей мере одну сборную емкость, приводимую в действие по меньшей мере одним приводом, неподвижно соединенным с подвижным кронштейном, и по меньшей мере одно описанное устройство крепления, связанное с упомянутой сборной емкостью.

Еще одним объектом изобретения является сборная установка, содержащая подвижный кронштейн, два черпака, расположенные против друг друга, приводимые в действие одновременно, как правило, через соединительный шатун по меньшей мере одним приводом, неподвижно соединенным с упомянутым подвижным кронштейном, и устройство крепления упомянутых черпаков, отличающаяся тем, что упомянутое устройство крепления является описанным выше устройством крепления, обеспечивающим одновременное крепление упомянутых черпаков, при этом крепление осуществляют, когда упомянутые черпаки предварительно располагают по существу симметрично относительно упомянутой плоскости Р1.

Частный вариант выполнения упомянутой сборной установки содержит:

а) подвижный кронштейн;

b) раму, закрепленную на упомянутом подвижном кронштейне;

с) два черпака, при этом каждый черпак содержит осевую стенку и две поперечные стенки и установлен шарнирно с возможностью поворота вокруг направления, параллельного оси, при этом упомянутые черпаки располагают по существу симметрично относительно по существу вертикальной плоскости Р, при этом каждый черпак содержит переднюю кромку напротив передней кромки другого черпака таким образом, чтобы твердые фрагменты, находящиеся между двумя проемами упомянутых черпаков, оказались захваченными упомянутыми черпаками. Упомянутая сборная установка содержит также связанные с каждым из упомянутых черпаков и расположенные по существу симметрично относительно упомянутой по существу вертикальной плоскости устройства крепления, каждое из которых содержит:

- поворотный орган, установленный с возможностью поворота на упомянутой раме, содержащий по меньшей мере один поперечный кронштейн, оборудованный первым средством крепления, и по меньшей мере один второй поперечный кронштейн, оборудованный первой группой из m отверстий, ориентированных в направлении, параллельном упомянутой оси;

- по меньшей мере два крепления, закрепленные на каждом черпаке, при этом первое крепление оборудовано вторым средством крепления, взаимодействующим с упомянутым первым средством крепления упомянутого поворотного органа, и второе крепление оборудовано второй группой из n отверстий, ориентированных в направлении, параллельном упомянутой оси, и расположено таким образом, чтобы во время взаимодействия упомянутых первого средства крепления и второго средства крепления упомянутый поворотный орган поворачивался до положения, в котором отверстия упомянутой первой группы отверстий и упомянутой второй группы отверстий оказываются по существу на одной линии в общем осевом направлении;

- шпиндель, предназначенный для введения и перемещения скольжением в линии упомянутых первой группы отверстий и второй группы отверстий, чтобы обеспечить крепление упомянутых черпаков на упомянутой раме;

- при этом отверстия упомянутой первой группы отверстий и упомянутой второй группы отверстий выполнены таким образом, чтобы когда все они оказываются по существу на одной линии в общем осевом направлении, существовало по меньшей мере одно отверстие группы, называемой «центральным отверстием», которое является конусным и которое окружено двумя отверстиями другой группы, называемыми «периферическими отверстиями», которые являются цилиндрическими и имеют разные диаметры;

- при этом упомянутый шпиндель является валом, содержащим две цилиндрические части, при этом каждая цилиндрическая часть имеет диаметр, по существу равный, слегка меньший диаметра периферического отверстия, в котором он должен перемещаться скольжением, и промежуточную конусную часть, наклон которой близок к наклону упомянутого центрального отверстия.

Предпочтительно каждый поворотный орган содержит вблизи каждого из своих концов первый поперечный кронштейн, служащий опорой для шипа, ориентированного в осевом направлении, и вблизи своего центра - второй поперечный кронштейн, содержащий первый фланец с отверстием большого диаметра и второй фланец, расположенный параллельно первому фланцу и содержащий отверстие малого диаметра. Осевая стенка каждого черпака содержит два первых крепления, каждое из которых оборудовано пазом, открытым в сторону, противоположную проему упомянутого черпака, и которые расположены в осевом направлении вблизи упомянутого проема и отстоят друг от друга на расстояние, как правило, близкое к длине упомянутого шипа, при этом каждый паз каждого первого крепления предназначен для введения и направления упомянутого шипа, пока он не придет в положение упора в днища упомянутых пазов, и второе крепление, оборудованное конусным отверстием, расположено таким образом, чтобы расстояние между осью конусного отверстия и прямой, соединяющей центры кривизны упомянутых днищ, было по существу равно и предпочтительно было слегка меньшим, как правило, на несколько десятых миллиметра, расстояния между осью упомянутого шипа и общим направлением отверстий большого диаметра и малого диаметра.

Предпочтительно упомянутый подвижный кронштейн является подвижной вертикальной стойкой, приводимой в действие первым приводом, который перемещает упомянутую подвижную вертикальную стойку вдоль ее вертикальной оси, и поворотные органы, связанные с первым черпаком и со вторым черпаком, содержат, каждый, по меньшей мере один поперечный кронштейн, содержащий поворотную связь с соединительным шатуном, соединенным по меньшей мере с одним вторым приводом, неподвижно соединенным с упомянутым подвижным кронштейном, при этом упомянутые поворотные связи располагают на каждом поперечном кронштейне таким образом, чтобы относительное перемещение упомянутого соединительного шатуна приводило для каждого из упомянутых поворотных органов к движению вращения по существу симметрично относительно упомянутой плоскости Р2, которая является по существу вертикальной. Для осуществления крепления черпаков вертикальную подвижную стойку, как правило, установленную на тележке мостового крана, располагают над всеми черпаками, расположенными по существу симметрично относительно по существу вертикальной плоскости Р1, затем опускают при помощи первого привода, пока первые средства крепления не войдут в контакт со вторыми средствами крепления. Затем приводят в действие второй привод для перемещения соединительного шатуна и одновременного приведения во вращение черпаков, предпочтительно в направлении закрывания.

Еще одним объектом изобретения является ковш для снятия корки, предназначенный для сбора твердых фрагментов и шлама, находящихся в жидких средах электролизера для производства алюминия (электролитическая ванна и металл), в частности, для очистки анодных отверстий, отличающийся тем, что является описанной выше сборной установкой. Предпочтительно подвижная вертикальная стойка, называемая в данном случае «стволом ковша», является подвижной частью телескопической стойки, соединенной с турелью-держателем инструментов подвижной тележки обслуживающей электролизной машины. Предпочтительно межосевое расстояние между первым средством крепления и отверстиями первой группы отверстий слегка превышает межосевое расстояние между вторым средством крепления и отверстиями второй группы отверстий, что позволяет обеспечить крепление черпаков без зазора. Как было указано выше, отсутствие зазора особенно необходимо, когда речь идет о черпаках ковша для снятия корки. Действительно, часть жидкой среды, образованной электролитической ванной и жидким алюминием, который является очень вязким, пристает к стенке черпаков, поэтому черпаки покрываются осадком, который необходимо удалять после каждого прохождения ковша для корки в баке. В противном случае быстро загрязняющиеся черпаки становятся нерабочими. Для удаления максимального количества ванны и металла, которые охлаждаются и застывают, приставая к поверхности черпаков, как можно чаще производят операцию, называемую «захлопыванием черпаков»: используют привод для поворота черпаков движением закрывания таким образом, чтобы передние кромки черпаков резко вошли в контакт, при этом удар должен быть достаточно сильным, чтобы застывшие ванна и металл отстали и упали с поверхности упомянутых черпаков. Поскольку операции захлопывания осуществляют часто, необходимо, чтобы черпаки не перемещались относительно своих опор и не деформировали различные средства их устройств крепления.

Другим объектом настоящего изобретения является обслуживающая машина, используемая на заводе для производства алюминия огневым электролизом, содержащая тележку, выполненную с возможностью перемещения на мостовом кране, и обслуживающий модуль, оборудованный по меньшей мере одним погрузочно-разгрузочным и операционным органом, отличающаяся тем, что упомянутый погрузочно-разгрузочный орган является описанным выше ковшом для снятия корки.

Еще одним объектом изобретения является держатель черпаков, предназначенный для взаимодействия с описанным выше устройством крепления, предназначенным для одновременного крепления находящихся против друг друга черпаков. Он отличается тем, что содержит средства для установки и удержания в положении двух черпаков по существу симметрично относительно вертикальной плоскости Р1 в геометрической конфигурации, в которой черпаки открыты, при этом угол раскрыва является таким, чтобы после извлечения шпинделей и после легкого поворота в направлении открывания, который отсоединяет первое средство крепления от второго средства крепления, можно было осуществить вертикальное движение вверх подвижного кронштейна для отвода поворотных органов без перемещения упомянутых черпаков. Таким образом, отсоединение старых черпаков может происходить просто под действием силы тяжести без использования другого средства для удержания упомянутых черпаков. Средства удержания, которые позволяют ориентировать и удерживать черпаки в точном угловом положении, могут быть, например, V-образными выемками, которые выполнены на стойках держателя и на которые опирается часть черпаков, сечение которой имеет соответствующую форму.

Предпочтительно используют второй держатель, оборудованный такими же средствами для установки и удержания в положении черпаков и оснащенный двумя новыми черпаками. Если между отсоединением старых черпаков и присоединением новых черпаков второй привод застопорили таким образом, чтобы заблокировать вращение поворотных органов, первые средства крепления сразу оказываются в нормальном положении в момент контакта со вторыми средствами крепления во время крепления новых черпаков. Раньше замена черпаков требовала транспортировки обслуживающей машины в цех обслуживания. При использовании устройства крепления в соответствии с настоящим изобретением в электролизный цех можно доставить держатели или стойки для черпаков, предназначенные для сбора изношенных черпаков, а также держатели, оснащенные заранее позиционированными новыми черпаками. Таким образом, можно осуществлять замену черпаков очень быстро и на месте без прохождения через цех обслуживания. Вследствие этого, благодаря изобретению, существенно сокращается время остановки ковшей и, следовательно, обслуживающих машин. Таким образом, занятость обслуживающих машин увеличивается для работы на электролизерах.

Фиг.1 - схематичный вид в разрезе типового электролизного цеха, предназначенного для производства алюминия и содержащего частный вариант выполнения обслуживающей машины в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - фронтальный вид частного варианта выполнения ковша для снятия корки в соответствии с настоящим изобретением, установленного на вертикальной телескопической направляющей стойке.

Фиг.3 - общий вид рамы-держателя ковша и черпакового ковша в варианте выполнения, показанном на фиг.2.

Фиг.4 - вид в разрезе части устройства крепления в соответствии с настоящим изобретением, содержащей шпиндель и первую и вторую группу отверстий.

Фиг.5 - вид спереди и в разрезе по центральной вертикальной плоскости устройства крепления, предназначенного для одновременного крепления двух находящихся против друг друга черпаков.

Фиг.6 - вид спереди и в разрезе по центральной вертикальной плоскости держателя черпаков, выполненного с возможностью взаимодействия с устройством, показанным на фиг.5.

Фиг.7 - вид спереди и в разрезе по центральной вертикальной плоскости устройства, показанного на фиг.5, установленного на держателе, показанном на фиг.6, и находящегося в конфигурации одновременного крепления черпаков.

Электролизные заводы, предназначенные для производства алюминия, содержат зону производства жидкого алюминия, которая содержит один или несколько электролизных цехов. Электролизный цех (1), показанный на фиг.1, содержит электролизеры (2) и обслуживающую установку (5). Электролизеры (2) расположены в ряды или в линии, при этом каждый ряд или линия содержат, как правило, более сотни электролизеров. В частности, электролизеры (2) расположены таким образом, чтобы высвободить проход вдоль электролизного цеха (1). Электролизеры (2) содержат ряд анодов (4), оборудованных металлической штангой (7), предназначенной для крепления и для электрического соединения анодов с металлической анодной рамкой (не показана).

Обслуживающая установка (5) предназначена для осуществления операций на электролизерах (2), таких как замена анода или заполнение бункеров питания измельченной ванной и фторидом алюминия (AlF₃). Она может также служить для погрузки и разгрузки различных грузов, таких как элементы бака, ковши с жидким металлом, которые применяют во время литья («литейные ковши»), или аноды. Ее можно также использовать для очистки анодного отверстия после извлечения изношенного анода и перед установкой на место нового анода.

Обслуживающая установка (5) содержит мостовой кран (6), который может поступательно перемещаться над электролизерами (2), и одну или несколько обслуживающих машин (3), содержащих подвижную тележку (8), выполненную с возможностью перемещения на мостовом кране (6). Подвижная тележка (8) содержит турель-держатель инструментов, которая оборудована несколькими органами (10) погрузки-разгрузки и обслуживания, такими как инструменты, среди которых может быть ковш для снятия корки. Как было указано выше, ковш для снятия корки можно перемещать также при помощи устройства, отличного от обслуживающей машины, и изобретение можно применять для любого ковша для снятия корки, независимо от способа его перемещения.

На фиг.2-7 показана специальная сборная установка (100), которая является ковшом (100') для снятия корки, устройство крепления которого соответствует варианту выполнения настоящего изобретения. Ковш (100') для снятия корки крепят на подвижном кронштейне (11), который в данном случае является стволом (12) ковша. Ствол ковша оборудован подвижной вертикальной стойкой (9 ), перемещающейся скольжением в вертикальной стойке (9'), неподвижной относительно турели-держателя инструментов подвижной тележки (8) обслуживающей машины (3).

Показанное устройство крепления позволяет одновременно закреплять и отсоединять два черпака (120а и 120b), расположенные против друг друга по существу симметрично относительно плоскости Р1. Оно содержит соответствующее каждому черпаку и расположенное по существу симметрично относительно плоскости Р2, которую необходимо совмещать с Р1 (в этом случае общую плоскость обозначают Р), «элементарное» устройство крепления, предназначенное для крепления только одной сборной емкости (120). В дальнейшем элементы конструкции элементарного устройства будут обозначаться номером позиции, но когда они показаны только на одном из устройств, связанных с черпаками, они будут обозначены номером позиции с буквой «а» или «b» в зависимости от рассматриваемого черпака.

Для каждого черпака (120) устройство крепления содержит:

a) поворотный орган (115), установленный с возможностью поворота вокруг поворотной оси (500) на конце ствола (9 ) ковша и содержащий:

- первый поперечный кронштейн (116), в данном случае разделенный на два фланца (116b, 116'b), служащих держателем для первого средства (117) крепления, которое в данном случае является шипом (117b);

- второй поперечный кронштейн (118), оборудованный первой группой (119) из двух отверстий, расположенных в линию в направлении, параллельном оси ((500), содержащий первый фланец (1180) с цилиндрическим отверстием (1190) большого диаметра и второй фланец (1181) с цилиндрическим отверстием (1191) малого диаметра);

b) набор креплений на черпаке (120), содержащий пару креплений (121b, 121'b) и крепление (123):

- при этом каждое крепление (121b, 121'b) пары креплений оборудовано вторым средством (122) крепления, в данном случае пазом (122b). Шип (117b) и паз (122b) взаимодействуют друг с другом таким образом, что когда упомянутый шип входит в контакт с первой стенкой (1221b) по краю упомянутого паза, поворотный орган (115b) поворачивают в направлении закрывания таким образом, чтобы шип вышел из этого первого контакта и переместился до второго контакта со стенкой (1222b), образующей другой край упомянутого паза. Этот второй край направляет шип во время вращения поворотного органа, пока он не придет в положение упора в дно (1220b) упомянутого паза;

- другое крепление (123) оборудовано второй группой (124) отверстий, содержащей конусное отверстие (1240), ориентированное в направлении, параллельном оси. Упомянутое крепление расположено на черпаке таким образом, что когда поворотный орган поворачивают в упомянутом направлении закрывания, пока шип (1175b) не придет в положение упора в дно (1220b) паза (122b), два отверстия (1190 и 1191) первой группы отверстий и конусное отверстие (1240) по существу оказываются на одной линии в общем осевом направлении; конусное отверстие (1240), расположенное посередине между двумя цилиндрическими отверстиями (1190 и 1191) другой группы, называют «центральным», тогда как цилиндрические отверстия называют «периферическими», поэтому прилагательные «конусный» и «центральный» будут использоваться одинаково для обозначения отверстия, которое окружено другими отверстиями, и прилагательные «цилиндрические» и «периферические» будут использоваться одинаково для обозначения отверстий, которые окружают центральное отверстие;

c) шпиндель (13), предназначенный для введения и перемещения скольжением в расположенных в линию отверстии (1190) большого диаметра, конусном отверстии (1240) и отверстии (1191) малого диаметра, является двойным цилиндрическим валом с конусным заплечиком, содержащим:

- две цилиндрические части (131, 132), при этом каждая цилиндрическая часть имеет диаметр, по существу равный, слегка меньший диаметра периферического отверстия (соответственно 1191, 1190), в котором она должна перемещаться скольжением,

- и промежуточную конусную часть (133), наклон которой близок к наклону упомянутого конусного отверстия (1240).

Совокупность этих отверстий облегчает монтаж каждого черпака на поворотном органе (115), установленном с возможностью поворота на раме (110), неподвижно соединенной со стволом (12) ковша. Она позволяет также центровать черпак относительно его держателя и позволяет свести к минимуму и даже исключить радиальные и осевые зазоры между шпинделем и отверстиями. Специальная форма шпинделя облегчает его введение в линию отверстий, даже если эта линия не является идеальной: сначала вводят цилиндрическую часть (131) малого диаметра, пропуская ее через отверстие (1190) большого диаметра, затем через конусное отверстие (1240) и, наконец, через отверстие (1191) малого диаметра. Во время этого движения происходит конусное соединение в паз, которое, если оси совпадают не идеально, приводит к относительному радиальному перемещению крепления (123) с центральным отверстием (124) относительно фланцев (1180 и 1181), которые содержат периферические отверстия.

Сочетание этих отверстий и шпинделя позволяет также центровать сборную емкость относительно ее держателя: фланец (1181) с отверстием (1191) малого диаметра оборудован муфтой (1182), образующей выступ в направлении другого фланца (1180). Отверстие этой муфты (1182) образует отверстие (1191) малого диаметра. Ее выступающий конец (1183) содержит поперечную поверхность (1184), которая служит осевым упором для стенки крепления (123), которая содержит центральное отверстие (1240). Осевая высота этого выступа (1183) по отношению к фланцу (1181) с отверстием (1191) малого диаметра соответствует половине разности между расстоянием (D) между находящимися против друг друга сторонами фланцев (1180 и 1181), которые содержат упомянутые периферические отверстия (1190 и 1191), и толщиной (Е) крепления (123), которое содержит упомянутое центральное отверстие (1240). Во время введения шпинделя в линию отверстий конусное соединение в паз позволяет, когда крепление (123) с центральным отверстием (124) не идеально центровано относительно фланцев (1180 и 1181), переместить крепление (123), пока оно не дойдет до стенки осевого упора (1184) выступающего конца (1183) муфты, при этом осевая высота этого выступа обеспечивает идеальную центровку упомянутой стенки относительно упомянутых фланцев.

Для улучшения блокировки предпочтительно упомянутое устройство дополняют средствами, зажимающими упомянутый шпиндель между его поперечной стороной (1321), находящейся со стороны цилиндрической части (132) большого диаметра, и стенкой, неподвижно соединенной со стенкой (1181), содержащей отверстие (1191) малого диаметра. Эти средства могут содержать, например, винт (1401) и гайку (1404), при этом тело винта вводят внутрь осевого отверстия (135) шпинделя (13), при этом головка винта и гайка опираются через шайбы (1402) и (1403), с одной стороны, на конец (1321) упомянутого шпинделя, близкий к цилиндрической части (132) большого диаметра, и, с другой стороны, на поперечную сторону (11821), выполненную в упомянутом фланце и находящуюся со стороны, противоположной отверстию (1190) большого диаметра.

Предпочтительно для исключения зазоров между черпаком и его держателем межосевое расстояние между упомянутым шипом (117b) и осью отверстий (1190, 1191) большого диаметра и малого диаметра составляет от 345,4 мм до 345,6 мм, тогда как на черпаке межосевое расстояние между дном (1220b) паза (122b) и конусным отверстием (1240) составляет от 344 мм до 345 мм.

В этом примере для облегчения манипулирования во время отсоединения старых черпаков и крепления новых черпаков устройство крепления содержит только один шпиндель (130а, 130b) на каждый черпак (120а, 120b) и три отверстия, соответствующие упомянутому шпинделю. Чтобы устройство крепления лучше противостояло моменту, ориентированному перпендикулярно к поворотной оси (500а, 500b), средства крепления выполняют разделенными: крепления (121b, 121'b), содержащие пазы, которые взаимодействуют с шипом (117b), расположены на каждом осевом конце черпака (120b). В другом варианте выполнения применяют два шпинделя на каждый черпак и шесть отверстий, то есть три отверстия, соответствующие каждому шпинделю. Каждая группа отверстий, соответствующая шпинделю, расположена на каждом осевом конце черпака вблизи средств крепления, которые тоже выполнены разделенными, как в данном примере. Предпочтительно в этом другом варианте выполнения на каждом конце поворотного органа находятся первый поперечный кронштейн и второй поперечный кронштейн, которые сгруппированы в виде двух фланцев в виде бумеранга, при этом один из концов бумеранга содержит цилиндрическое отверстие (малого диаметра для первого фланца и большого диаметра для второго фланца), а другой конец служит держателем для шипа. Таким образом, на каждом из концов поворотного органа через двойные фланцы в виде бумеранга выполнены шип и группа периферических отверстий. На каждом черпаке есть две пары креплений, содержащих пазы, и два крепления, содержащих конусное отверстие, при этом пазы каждой пары креплений взаимодействуют с шипом, при этом каждое конусное отверстие предназначено для размещения в середине группы периферических отверстий.

Поворотные органы (115), установленные с возможностью поворота на боковинах (111) рамы (110), неподвижно соединенной со стволом (9 ) ковша, приводятся в действие двумя силовыми цилиндрами (200, 201), которые в свою очередь неподвижно соединены с упомянутой рамой и действуют одновременно, при этом каждый из них используют для одновременного приведения во вращение упомянутых поворотных органов через соединительные шатуны (300, 301). Устройство крепления выполнено таким образом, чтобы крепление происходило во время движения закрывания черпаков. Поворотные органы (115а, 115b) оборудованы поперечным кронштейном (113а, третий поперечный кронштейн 113b совпадает с первым поперечным кронштейном 116b), содержащим поворотную связь, на которой упомянутый соединительный шатун (300) установлен с возможностью поворота.

Предпочтительно крепление черпаков соответствует движению закрывания черпаков, и, наоборот, отсоединение старых черпаков происходит при движении открывания. Предпочтительно между отсоединением старых черпаков и присоединением новых черпаков силовые цилиндры (200, 201) стопорят, чтобы заблокировать вращение поворотных органов (115а, 115b), чтобы во время крепления новых черпаков шипы (117а, 117b) сразу оказались в нормальном положении относительно пазов (122а, 122b).

Предпочтительно для обеспечения доступа во время установки на место шпинделей (130а, 130b) шипы (117а, 117b) находятся ближе к плоскости симметрии Р2, чем первые группы отверстий (119а, 119b), и крепления (121а, 121b), содержащие пазы (122а, 122b), находятся ближе к плоскости симметрии Р1, чем крепления (123а, 123b), содержащие конусные отверстия.

Предусмотрен держатель (400) черпаков, предназначенный для взаимодействия с описанным выше устройством крепления. Он оборудован средствами для установки и удержания в положении двух черпаков (120а и 120b), расположенных по существу симметрично относительно вертикальной плоскости Р1 в геометрической конфигурации, в которой черпаки открыты, при этом угол раскрыва является таким, чтобы после извлечения шпинделей и после легкого поворота в направлении открывания, который высвобождает шипы (117а, 117b) из пазов (122a, 122b), можно было осуществлять вертикальное движение ствола (9 ) ковша без перемещения черпаков. Средства установки, которые позволяют ориентировать и удерживать черпаки в точном угловом положении, содержат V-образные выемки (410а, 410b), которые выполнены на стойках держателя и на которые опираются части (128а) и (128b) черпаков (120а) и (120b), которые имеют сечение соответствующей формы.

Предусмотрен второй держатель, оборудованный такими же средствами для установки и удержания в положении черпаков и оборудованный двумя новыми черпаками. Между отсоединением старых черпаков и присоединением новых черпаков блокируют вращение поворотных органов. Таким образом, первые средства крепления сразу оказываются в нормальном положении в момент контакта со вторыми средствами крепления во время крепления новых черпаков.