УСТРОЙСТВО, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ СБОРА ТВЕРДЫХ ОСТАТКОВ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОМ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

1. Устройство сбора (100), предназначенное для сбора твердых остатков и шлама, находящихся в жидких средах электролизера по производству алюминия, таких как ванна электролита и жидкий металл, в частности, грейфер для корки (100'), предназначенный для очистки анодных проемов, содержащее:
a) средство крепления, позволяющее закрепить упомянутое устройство сбора на подвижной опоре (5'), способной перемещать упомянутое устройство сбора над подлежащей очистке зоной;
b) соединение (520), приводимое в действие первым приводом (50), который заставляет упомянутое соединение перемещаться относительно упомянутой подвижной опоры в вертикальном направлении;
c) раму (110), жестко связанную с упомянутым соединением;
d) по меньшей мере один соединенный шарнирно ковш (120a, 120b), поворачивающийся вокруг по существу горизонтальной оси (115a, 115b), установленный на упомянутой раме, имеющий по существу горизонтальный нож (128a, 128b) и приводимый в действие вторым приводом (200, 201), жестко соединенным с упомянутой рамой, который заставляет упомянутый ковш совершать вращательное движение вокруг упомянутой по существу горизонтальной оси,
отличающееся тем, что упомянутый первый привод (50) соединен с программируемой системой управления (83+84+85; 83'+84+85), способной:
i) определять, непосредственно или опосредованно, высоту упомянутой по существу горизонтальной оси и разность высот между упомянутым ножом упомянутого ковша и упомянутой по существу горизонтальной осью;
ii) определять, исходя из значений, определенных на этапе i), вертикальное смещение, которому должно подвергаться упомянутое соединение для того, чтобы высота упомянутого ножа была по меньшей мере равна заданному значению;
iii) определять и передавать на упомянутый первый привод надлежащий поток команд (Φ, I), позволяющий упомянутому первому приводу вызывать упомянутое вертикальное смещение упомянутого соединения.
2. Устройство сбора (100, 100') по п.1, отличающееся тем, что упомянутая программируемая система управления содержит:
a) блок контроля и управления, который собирает данные, относящиеся к упомянутой высоте упомянутой по существу горизонтальной оси и упомянутой разнице высот между ножом ковша и по существу горизонтальной осью, выводит из этих данных предписанное значение, до которого должна быть доведена высота упомянутой по существу горизонтальной оси с тем, чтобы высота ножа была по меньшей мере равна заданному значению, что позволяет избежать риска контакта упомянутого ножа с препятствием, находящимся ниже упомянутого устройства сбора, обычно с дном электролизной ванны, и выдает сигнал (S), характеризующий упомянутое предписанное значение;
b) преобразователь, который преобразует упомянутый сигнал в поток команд (Φ, I) и передает упомянутый поток команд на упомянутый первый привод.
3. Устройство сбора (100, 100') по п.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутая программируемая система управления соединена с первым датчиком, позволяющим измерить вертикальное смещение упомянутого соединения относительно базового уровня (N), и со вторым датчиком, позволяющим измерить, непосредственно или опосредованно, разность высот между упомянутым ножом (128a, 128b) упомянутого ковша (120a, 120b) и упомянутой по существу горизонтальной осью (115a, 115b), например, датчиком, позволяющим определить угловое положение (α) упомянутого ковша.
4. Устройство сбора (100, 100') по п.3, отличающееся тем, что упомянутый второй привод является цилиндром, вызывающим поворот упомянутого ковша посредством шатуна, и тем, что упомянутое средство, позволяющее опосредованно измерить разность высот между упомянутым ножом (128a, 128b) упомянутого ковша (120a, 120b), является датчиком смещения, измеряющим смещение (L) штока упомянутого цилиндра относительно корпуса упомянутого цилиндра.
5. Устройство сбора (100, 100') по п.3, в котором упомянутый блок контроля и управления является промышленным программируемым контроллером, который:
a) собирает через регулярные промежутки времени, обычно несколько десятков миллисекунд, данные, поставляемые упомянутым первым датчиком и упомянутым вторым датчиком;
b) выводит из этих данных, с помощью компьютерной программы, основанной на кинематической модели, описывающей траекторию ножа в подходящей системе координат, предписанное значение, до которого должна быть доведена высота оси вращения ковша; и
c) передает на упомянутый преобразователь сигнал (S), характеризующий упомянутое предписанное значение.
6. Устройство сбора (100, 100') по п.5, в котором упомянутая компьютерная программа, исполняемая в упомянутом программируемом контроллере, основана на кинематической модели, описывающей траекторию ножа, которая выводится из теоретического профиля дна электролизной ванны при поступательном перемещении вдоль вектора, ориентированного вертикально вверх, абсолютная величина которого соответствует заданному безопасному расстоянию.
7. Устройство сбора (100, 100') по п.1, отличающееся тем, что оно включает в себя раму (10) и два ковша (120a, 120b), установленных на упомянутой раме, расположенных симметрично относительно по существу вертикальной плоскости и соединенные шарнирно, вращающихся вокруг двух по существу горизонтальных осей (115a, 115b), причем каждый ковш имеет нож (128a, 28b) напротив ножа другого ковша, второй привод, жестко соединенный с упомянутой рамой, приводит каждый из упомянутых ковшей во вращательное движение, по существу симметричное относительно упомянутой по существу вертикальной плоскости, так чтобы твердые остатки, находящиеся между двумя ковшами, захватывались упомянутыми ковшами.
8. Устройство сбора (100, 100') по п.7, отличающееся тем, что упомянутый второй привод (200, 201, 200') является гидравлическим цилиндром, питаемым контуром, который имеет по меньшей мере две схемы функционирования для закрывания ковшей:
a) первая схема, когда на ковши передаются достаточные усилия, чтобы позволить захватывать твердые остатки, встречающиеся ковшам;
b) вторая схема, соответствующая дифференциальной схеме, когда ковшам передается достаточная кинетическая энергия, чтобы могла быть выполнена функция захлопывания.
9. Устройство сбора (100, 100') по п.2, отличающееся тем, что упомянутый первый привод содержит электродвигатель (53'), жестко соединенный с упомянутой подвижной опорой, соединение (52'), жестко соединенное с упомянутым устройством сбора и связанное с упомянутым электродвигателем таким образом, чтобы вращение упомянутого электродвигателя влекло за собой смещение упомянутого устройства сбора посредством упомянутого соединения, и тем, что упомянутый преобразователь является регулятором скорости (83'), который передает на упомянутый электродвигатель ток управления (I), характеристики которого позволяют упомянутому электродвигателю вызывать упомянутое вертикальное смещение посредством упомянутого соединения.
10. Устройство сбора (100, 100') по п.9, в котором упомянутый электродвигатель является двигателем электромеханического цилиндра и в котором упомянутое соединение является штоком упомянутого электромеханического цилиндра.
11. Устройство сбора (100, 100') по п.9, в котором упомянутый электродвигатель является двигателем электрической лебедки и в котором упомянутое соединение является тросом упомянутой лебедки.
12. Устройство сбора (100, 100') по п.2, в котором упомянутый первый привод содержит гидравлический цилиндр (51), имеющий корпус (55), жестко соединенный с упомянутой подвижной опорой, причем упомянутое соединение является штоком (52) упомянутого гидравлического цилиндра, и в котором упомянутый преобразователь является распределителем, установленным на той части гидравлического контура, которая питает с контролируемым расходом камеру на стороне штока упомянутого гидравлического цилиндра.
13. Устройство сбора (100, 100') по п.12, в котором упомянутый распределитель (83) является электрогидравлическим сервораспределителем с контролируемым расходом, чтобы контролировать объем масла внутри камеры на стороне штока, предпочтительно, сервораспределителем пропорционального действия с электрическим управлением.
14. Устройство сбора (100, 100') по п.12, в котором упомянутый распределитель (83) управляется программируемым контроллером (84), который через регулярные промежутки времени, обычно через несколько десятков миллисекунд, собирает данные о высоте H оси (115') вращения ковша и значении L смещения штока поршня второго привода (200'), выводит из этих значений, с помощью соответствующего компьютерного запоминающего устройства (85), предписанное значение, до которого должна быть доведена высота оси вращения ковша, и выдает сигнал (S) в направлении упомянутого распределителя (83) с тем, чтобы уменьшить или увеличить объем масла, который питает камеру на стороне штока и который необходим для достижения надлежащей высоты.
15. Устройство сбора (100, 100') по п.12, в котором упомянутый гидравлический цилиндр (51) является цилиндром двойного действия, шток (52) которого жестко соединен с упомянутым устройством сбора, с камерой (53) на стороне штока, способной в любой момент вызывать перемещение упомянутого штока вертикально вверх, и с камерой (54) на стороне поршня, способной в любой момент вызывать перемещение упомянутого штока вертикально вниз, причем обе камеры могут быть соединены, через по меньшей мере один распределитель (80), с источником давления (P) или с резервуаром (R), причем контур питания содержит несколько частей контуров, которые позволяют реализовать следующие схемы гидравлического питания:
a) дифференциальная схема, когда камера (53) на стороне штока и камера (54) на стороне поршня соединены с упомянутым источником давления (P), позволяющая обеспечить опускание мачты с большой скоростью;
b) схема, соответствующая состоянию покоя, при этом устройство сбора остается подвешенным, а контур организован таким образом, чтобы упомянутое устройство сбора могло без усилий перемещаться вертикально в случае встречи препятствия;
c) схема, когда камера (53) на стороне штока соединена с источником давления (P), соответствующая подъему устройства сбора;
d) схема управляемого функционирования, когда часть контура, питающая камеру на стороне штока, содержит распределитель (83) с регулируемым расходом, управляемый программируемой системой управления, содержащей блок контроля и управления, который собирает данные, относящиеся к высоте упомянутой по существу горизонтальной оси и разности высот между ножом ковша и по существу горизонтальной осью, выводит из этих данных предписанное значение, до которого должна быть доведена высота упомянутой по существу горизонтальной оси, и выдает сигнал, характеризующий упомянутое предписанное значение, в направлении упомянутого распределителя.
16. Модуль обслуживания (7), предназначенный для применения в установке по производству алюминия электролизом расплавов и содержащий тележку (8) и органы манипулирования и вмешательства (10), отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство сбора (100) по любому из пп.1-15.
17. Устройство обслуживания (5) установки по производству алюминия электролизом расплавов, содержащее мостовой кран (6), отличающееся тем, что оно содержит также по меньшей мере один модуль обслуживания (7) по п.16.
18. Применение модуля обслуживания (7) по п.16 для вмешательств в электролизеры (2), предназначенные для производства алюминия электролизом расплавов, в частности, для очистки анодных проемов, при котором упомянутый первый привод управляется упомянутой программируемой системой управления таким образом, чтобы упомянутая по существу горизонтальная ось следовала по определенной траектории, обычно находясь выше дна электролизной ванны и параллельно ему.
19. Способ очистки анодного проема при замене анода, при котором применяют устройство сбора по любому из пп.1-15, причем упомянутый первый привод установлен жестко соединенным с машиной обслуживания (5), и действуют следующим образом:
a. приводят с помощью приводов МОЭ упомянутое устройство сбора, в закрытом положении, в совмещение с упомянутым анодным проемом, причем упомянутый первый привод находится в состоянии покоя;
b. активизируют упомянутый первый привод в режиме быстрого опускания до заданной высоты, которая выше уровня ванны электролита, находящейся в электролизной ванне, чтобы позволить открыть устройство сбора;
c. активизируют упомянутый второй привод таким образом, чтобы он открывал ковши до тех пор, пока упомянутые ковши не достигнут контрольного открытого положения, обычно близкого к максимальному раскрытию, допускаемому ходом второго привода;
d. активизируют упомянутый первый привод в режиме «медленного» опускания до определенной высоты;
e. определяют, исходя из высоты, достигнутой в конце предыдущего этапа, высоту, на которой должен находиться упомянутый нож, учитывая безопасное расстояние, и выводят траекторию, по которой должен следовать упомянутый нож между упомянутым контрольным открытым положением и закрытым положением;
f. активизируют упомянутый первый привод, чтобы поднять упомянутое устройство сбора до первоначальной точки траектории, определенной на предыдущем этапе;
g. активизируют упомянутый второй привод, причем упомянутый первый привод находится в управляемом режиме с тем, чтобы нож следовал по траектории, определенной на этапе e;
h. после закрытия устройства сбора активизируют первый привод в режиме подъема, а затем, когда устройство сбора достигло определенной высоты, используют приводы МОЭ для перемещения всей системы к месту приема собранных остатков.