СИСТЕМА, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ РАБОЧИХ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ
SYSTEM, METHOD AND DEVICE TO MEASURE AND TRANSMIT WORKING CONDITIONS OF ELECTROLYTIC CELL

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе, способу и устройству для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки.
Предшествующий уровень техники
Рабочие условия алюминиевых электролитических ячеек (электролизеров) могут управляться путем измерения температуры ячейки и химического состава электролитической ванны, поскольку температура ячейки и химический состав ванны тесно связаны друг с другом. Химический состав ванны может управляться в соответствии с требуемой задачей путем определения рабочей температуры, и, подобным образом, электролитические ячейки могут работать более эффективно при надлежащем управлении химическим составом ванны.
Краткое изложение существа изобретения
Описаны система, способ и устройство для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки. В варианте осуществления настоящего изобретения система для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки содержит металлическую электролитическую ячейку, содержащую ванну. Система также включает в себя избирательно устанавливаемый элемент, соединенный с аналитическим устройством. Избирательно устанавливаемый элемент выполнен с возможностью перемещения аналитического устройства из первого положения во второе положение. В первом положении аналитическое устройство не находится в физическом соединении с ванной. Во втором положении аналитическое устройство находится в физическом соединении с ванной. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство сконфигурировано с возможностью измерения, по меньшей мере, одного рабочего условия, относящегося к ванне, и сообщения измеренного рабочего условия на главный компьютер по сети.
В варианте осуществления настоящего изобретения электронное устройство может быть соединено, по меньшей мере, с одним из: избирательно устанавливаемым элементом и аналитическим устройством. Электронное устройство выполнено с возможностью детектирования дельты между первым положением и вторым положением и сообщения дельты на главный компьютер по сети. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство и электронное устройство объединены. В варианте осуществления настоящего изобретения избирательно устанавливаемый элемент, аналитическое устройство и электронное устройство автоматизированы.
В варианте осуществления настоящего изобретения рабочее условие содержит перегрев ванны, температуру ванны, концентрацию компонентов ванны, соотношение компонентов ванны и уровень ванны. В примере металлическая электролитическая ячейка является алюминиевой электролитической ячейкой, концентрация компонентов ванны является концентрацией окиси алюминия, и соотношение компонентов ванны является отношением фторида натрия к фториду алюминия. В варианте осуществления настоящего изобретения разгрузочный элемент может быть соединен с металлической электролитической ячейкой, за счет чего разгрузочный элемент сконфигурирован с возможностью выгрузки ванны, по меньшей мере, из одного участка аналитического устройства. В примере разгрузочный элемент использует сжатый воздух.
В варианте осуществления настоящего изобретения избирательно располагаемый элемент выполнен с возможностью перемещения аналитического устройства из второго положения в третье положение. В третьем положении аналитическое устройство не находится в физическом соединении с ванной. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство содержит держатель для удержания, по меньшей мере, одного участка ванны, в связи с чем в третьем положении аналитическое устройство не удерживает ванну. В варианте осуществления настоящего изобретения первое положение и третье положение находятся выше уровня ванны, при этом второе положение находится ниже уровня ванны.
В варианте осуществления настоящего изобретения способ измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки содержит этапы, на которых запускают металлическую электролитическую ячейку, содержащую ванну. Затем, перемещают аналитическое устройство, используя избирательно устанавливаемый элемент, из первого положения во второе положение. В первом положении аналитическое устройство не находится в физическом соединении с ванной. Во втором положении аналитическое устройство находится в физическом соединении с ванной. Впоследствии, по меньшей мере, одно рабочее условие, относящееся к ванне, может быть измерено путем использования аналитического устройства и результат сообщен по сети на главный компьютер.
В варианте осуществления настоящего изобретения может быть определена дельта между первым положением и вторым положением, используя электронное устройство. Эта определенная дельта может быть передана по сети на главный компьютер. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство и электронное устройство объединены. В варианте осуществления настоящего изобретения избирательно устанавливаемый элемент, аналитическое устройство и электронное устройство автоматизированы.
В варианте осуществления настоящего изобретения рабочее условие содержит перегрев ванны, температуру ванны, концентрацию компонентов ванны, соотношение компонентов ванны и уровень ванны. В примере металлическая электролитическая ячейка является алюминиевой электролитической ячейкой, концентрация компонента ванны является концентрацией глинозема, и соотношение компонентов ванны является соотношением фторида натрия и фторида алюминия.
В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство может быть разгружено с помощью разгрузочного элемента, соединенного с металлической электролитической ячейкой. В примере разгрузка содержит распыление в аналитическом устройстве сжатого воздуха. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство может быть перемещено из второго положения в третье положение, используя избирательно устанавливаемый элемент. В третьем положении аналитическое устройство не находится в физическом сообщении с ванной. В варианте осуществления настоящего изобретения первое положение и третье положение находятся выше уровня ванны, при этом второе положение находится ниже уровня ванны.
Другие изменения, варианты осуществления и признаки описанных в настоящее время системы, способа и устройства для измерения и передачи рабочих условий будут понятны из нижеследующего подробного описания, чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 изображает систему для измерения и сообщения рабочих условий электролитической ячейки согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 изображает систему для измерения и сообщения рабочих условий согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.3(а)-3(l) изображают последовательности измерений с использованием систем по фиг.1 и 2;
фиг.4 изображает общий вид системы для измерения и сообщения рабочих условий согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.5 изображает блок-схему, описывающую различные способы измерения и сообщения рабочих условий электролитической ячейки согласно настоящему изобретению.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Специалистам будет понятно, что система, способ и устройство для измерения и передачи рабочих условий могут быть осуществлены в других конкретных вариантах, не выходя за рамки существа или их существенных признаков. Поэтому описанные варианты осуществления настоящего изобретения рассматриваются во всех отношениях как иллюстративные и не носящие ограничительного характера.
На фиг.1 показана система 10 для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 10 включает в себя металлическую электролитическую ячейку 11, содержащую ванну 12, и избирательно устанавливаемый элемент 13, соединенный с аналитическим устройством 14. Избирательно устанавливаемый элемент 13 выполнен с возможностью перемещения аналитического устройства 14 из первого положения во второе положение. В варианте осуществления настоящего изобретения первым положением является положение, при котором аналитическое устройство 14 не находится в физическом соединении с ванной 12, при этом вторым положением является положение, когда аналитическое устройство 14 находится в физическом соединении с ванной 12.
В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 14 сконфигурировано с возможностью измерения, по меньшей мере, одного относящегося к ванне 12 рабочего условия и сообщения по сети измеренного рабочего условия на главный компьютер. В варианте осуществления настоящего изобретения первое положение находится выше уровня 16 ванны, при этом второе положение находится ниже уровня 16 ванны. Это станет более понятно из нижеследующих чертежей и описания.
,
Использованный здесь термин «металлическая электролитическая ячейка» и тому подобное означает электролитическую ячейку для разложения химических соединений посредством электрической энергии. Например, металлический алюминий может быть получен с помощью процесса электролиза в алюминиевой электролитической ячейке. «Ванна» и тому подобное означает сосуд, содержащий жидкость, в которую что-то погружено. Например, ванна может содержать расплавленные химические вещества, в которые может быть погружен зонд ванны для измерения рабочего условия, относящегося к ванне. «Избирательно устанавливаемый элемент» и тому подобное означает любой элемент, который может быть избирательно установлен с тем, чтобы облегчить работу аналитического устройства. Например, избирательно устанавливаемый элемент может быть любым из: роботизированной руки, моторизованной руки, шагового двигателя, датчика и контроллера, воздушно-пневматического и позиционирующего устройстваа также соответствующим аппаратным и программным обеспечением для управления избирательно устанавливаемым элементом. «Аналитическое устройство» и тому подобное означает любое устройство, выполненное с возможностью измерения и анализа, по меньшей мере, одного рабочего условия, связанного с металлической электролитической ячейкой, и передачи этого условия. Например, аналитическое устройство может содержать зонд ванны и связанное с ним аппаратное и программное обеспечение, при этом аналитическое устройство может быть избирательно автоматизировано или компьютеризировано, чтобы передавать беспроводным путем измеренное рабочее условие на компьютер сети. «Физическое сообщение» означает действие передачи информации электронным путем или путем физического контакта или прикосновения. «Главный компьютер» и тому подобное означает компьютер сети или сервер, предназначенный для выполнения, по меньшей мере, одного приложения. В некоторых случаях главный компьютер может включать в себя связанную с ним базу данных, аппаратное и программное обеспечение для контроля металлической электролитической ячейки, избирательно устанавливаемого элемента и аналитического устройства. «Сеть» и тому подобное означает взаимосвязанную систему сообщения. Например, Интернет, Интранет компании или локальная сеть (LAN), а также "Всемирная паутина" (всемирная компьютерная сеть) являются сетями.
Рабочие условия, которые могут быть замерены с помощью аналитического устройства 14, включают в себя перегрев ванны, температуру ванны, концентрацию компонента ванны, соотношение компонентов ванны и уровень 16 ванны. Использованный здесь термин «уровень ванны» и тому подобное означает положение (например, высоту) поверхности 16 расплавленной ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения перегрев ванны, концентрация компонента ванны и соотношение компонентов могут быть измерены, когда аналитическое устройство 14 не находится в физическом сообщении с ванной 12 (например, выше уровня 16 ванны). В варианте осуществления настоящего изобретения температура ванны может быть измерена, когда аналитическое устройство 14 находится в физическом сообщении с ванной 12 (например, ниже уровня 16 ванны). В варианте осуществления настоящего изобретения металлическая электролитическая ячейка 11 является алюминиевой электролитической ячейкой, концентрация компонента ванны является концентрацией глинозема, при этом соотношение компонентов ванны является отношением фторида натрия к фториду алюминия.
В варианте осуществления настоящего изобретения система 10 включает в себя устройство 15 для разрушения корки, выполненное с возможностью разрушения поверхности 16 ванны. Как показано, устройство 15 для разрушения корки может быть соединено с металлической электролитической ячейкой 11. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 15 для разрушения корки может быть соединено с избирательно устанавливаемым элементом 13, или аналитическим устройством 14, или с обоими устройствами. Устройство 15 для разрушения корки может быть необходимо для облегчения доступа аналитического устройства 14 к ванне 12. Например, когда твердый слой корки образуется на поверхности 16 ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения ванна 12 включает в себя расплавленный криолит, содержащий растворенный глинозем.
В варианте осуществления настоящего изобретения система 10 включает в себя электронное устройство 17, соединенное, по меньшей мере, с одним из: избирательно устанавливаемым элементом 13 и аналитическим устройством 14. В варианте осуществления настоящего изобретения электронное устройство 17 определяет дельту между первым и вторым положениями и сообщает определенную дельту по сети на главный компьютер. Использованный здесь термин «электронное устройство» и тому подобное означает электронное аппаратное и программное обеспечение, выполненное с возможностью считывания, отправки и приема электронных сигналов и их передачи по сети на главный компьютер, при этом электронное устройство включает в себя, без ограничения, датчики, контроллеры и связанные с ними модули для вхождение в соединение с избирательно устанавливаемым элементом 13 и аналитическим устройством 14.
Например, замкнутый контур может быть образован, если аналитическое устройство 14 находится в физическом сообщении с ванной 12. В альтернативном варианте может быть образован разомкнутый контур, когда аналитическое устройство 14 не находится в физическом соединении с ванной 12. В варианте осуществления настоящего изобретения электронное устройство 17 определяет наличие, по меньшей мере, одного из: избирательно устанавливаемого элемента 13 и аналитического устройства 14 в разных положениях, например в первом положении и втором положении. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения электронное устройство 17 определяет наличие, по меньшей мере, одного из: избирательно устанавливаемого элемента 13 и аналитического устройства 14 в других положениях. Использованный здесь термин «дельта» и тому подобное означает различие между одним положением и следующим. Например, дельта между двумя положениями может быть определена путем определения горизонтального и вертикального расположения аналитического устройства 14 в первом положении. Первое положение аналитического устройства 14 может быть определено по отношению к предмету, включающему в себя подобные избирательно устанавливаемому элементу 13 или другие предметы вокруг металлической электролитической ячейки 11. Как только было определено первое положение (например, горизонтальное и вертикальное расположение), аналитическое устройство 14 затем может быть перемещено из первого положения ко второму положению с помощью избирательно устанавливаемого элемента 13. Электронное устройство 17 впоследствии может определить второе положение аналитического устройства 14, причем вычисляя его на основе горизонтальной и вертикальной разницы.
На фиг.2 показана система 20 для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Эта система 20, будучи по существу подобной предшествующей системе 10, включает в себя металлическую электролитическую ячейку 21, содержащую ванну 22, и избирательно устанавливаемый элемент 23, соединенный с аналитическим устройством 24. В варианте осуществления настоящего изобретения устройство 25 для разрушения корки может быть соединено с электролитической ячейкой 21, чтобы облегчить аналитическому устройству 24 доступ к ванне 22 путем разрушения на поверхности 26 ванны любой затвердевшей корки. В варианте осуществления настоящего изобретения электронное устройство 27 может быть соединено с системой 20 для измерения дельты между первым положением и вторым положением аналитического устройства 24 и его сообщения по сети на главный компьютер. Подобно вышесказанному, избирательно устанавливаемый элемент 23 выполнен с возможностью перемещения аналитического устройства 24 из первого положения во второе положение. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 не находится в физическом соединении с ванной 22 в первом положении, при этом аналитическое устройство 24 находится в физическом соединении с ванной 22 во втором положении. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 находится в физическом соединении с ванной 22 в первом положении, при этом аналитическое устройство 24 не находится в физическом соединении с ванной 22 во втором положении. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 не находится в физическом соединении с ванной 22 ни в первом положении, ни во втором положении, или аналитическое устройство 24 находится в физическом соединении с ванной 22 и в первом положении, и во втором положении.
В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 сконфигурировано с возможностью измерения, по меньшей мере, одного рабочего условия, относящегося к ванне 22, и сообщения по сети измеренного рабочего условия на главный компьютер. В варианте осуществления настоящего изобретения первое положение находится выше уровня 26 ванны, при этом второе положение находится ниже уровня 26 ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения первое положение находится ниже уровня 26 ванны, при этом второе положение находится выше уровня 26 ванны. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первое положение и второе положение, оба, находятся выше уровня 26 ванны, или первое положение и второе положение, оба, находятся ниже уровня 26 ванны. Это станет более понятно из нижеследующих чертежей и описания.
В варианте осуществления настоящего изобретения система 20 включает в себя разгрузочный элемент 28, соединенный с металлической электролитической ячейкой 21, при этом элемент 28 сконфигурирован с возможностью очистки аналитического устройства 24. Использованный здесь термин «разгрузочный элемент» и тому подобное означает предмет, выполненный с возможностью выгрузки материала, чтобы облегчить очистку аналитического устройства 24. Например, разгрузочный элемент может содержать пистолет-распылитель или форсунку для очистки аналитического устройства. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 является зондом ванны и может быть очищено с помощью разгрузочного элемента 28, который может быть пистолетом-распылителем, выполненным с возможностью выдувания сжатого воздуха на зонд ванны для выгрузки ванны, по меньшей мере, с одного участка зонда ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 выполнено с возможностью выгружать, по меньшей мере, один участок ванны из аналитического устройства 24 с помощью разгрузочного элемента 28.
В варианте осуществления настоящего изобретения избирательно устанавливаемый элемент 23 выполнен с возможностью перемещения аналитического устройства 24 из второго положения к третьему положению, при этом в третьем положении аналитическое устройство 24 не находится в физическом соединении с ванной 22. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения второе положение и третье положение находятся выше уровня 26 ванны, или, по меньшей мере, одно из второго положения и третьего положения может быть выше уровня 26 ванны, при этом другое положение может быть ниже уровня 26 ванны. В примере аналитическое устройство 24 содержит держатель для удерживания, по меньшей мере, одного участка ванны, при этом в третьем положении аналитическое устройство 24 не удерживает ванну. В варианте осуществления настоящего изобретения избирательно устанавливаемый элемент 23 выполнен с возможностью перемещения аналитического устройства 24 из второго положения к третьему положению, при этом аналитическое устройство 24 выполнено с возможностью самовыгрузки, по меньшей мере, одного участка ванны из аналитического устройства 24, на основе горизонтального и вертикального расположения аналитического устройства 24 по мере перемещения к избирательно устанавливаемому элементу 23 и от него.
На фиг.3(а)-3(i) показана последовательность измерения, по меньшей мере, одного рабочего условия ванны, используя описанную сейчас систему 10. На фиг.3(а) система 10 и связанный с ней избирательно устанавливаемый элемент 13, аналитическое устройство 14 и устройство 15 для разрушения корки находятся в своих соответствующих исходных положениях. На фиг.3(b) устройство 15 для разрушения корки выдвигается вниз и разрушает поверхность 16 ванны, подготавливая аналитическое устройство 14 к измерению рабочего условия ванны 12. В альтернативном варианте этот этап может быть необязательным, если на поверхности 16 ванны корка не образуется. На фиг.3(c) устройство 15 для разрушения корки втянуто, при этом аналитическое устройство 14 перемещается в положение для измерения с помощью избирательно устанавливаемого элемента 13. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 14 является датчиком ванны, при этом избирательно устанавливаемый элемент 13 является роботизированной рукой, выполненной с возможностью вращательного и поступательного перемещений в вертикальном и/или горизонтальном направлениях. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 14 находится в первом положении, находясь над поверхностью 16 ванны, как показано на фиг.3(с).
На фиг.3(d) аналитическое устройство 14 опускается с помощью избирательно устанавливаемого элемента 13 в ванну 12, при этом аналитическое устройство 14 находится в физическом соединении с ванной 12. В варианте осуществления настоящего изобретения, когда аналитическое устройство 14 находится в физическом контакте с поверхностью 16 ванны, может быть образован замкнутый контур с электронным устройством 17, избирательно устанавливаемым элементом 13, аналитическим устройством 14 и ванной 12. В варианте осуществления настоящего изобретения электронное устройство 17 может быть в физическом соединении с ванной 12 или, по меньшей мере, с сосудом, содержащим ванну 12, избирательно устанавливаемым элементом 13, при этом аналитическое устройство 14 завершает контур. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 14 и электронное устройство 17 могут быть объединены в качестве единого устройства. В варианте осуществления настоящего изобретения избирательно устанавливаемый элемент 13, аналитическое устройство 14 и электронное устройство 17 автоматизированы. Использованный здесь термин «объединены» и тому подобное означает образованный или объединенный в целое. Например, аналитическое устройство 14 и электронное устройство 17 могут быть объединены в качестве единого блока. Термин «автоматизирован» и тому подобное означает действие по осуществлению управления оборудованием с помощью электронного аппаратного и программного обеспечения. Например, избирательно устанавливаемый элемент 13, аналитическое устройство 14 и электронное устройство 17 могут быть автоматизированы и управляться главным компьютером по сети.
В варианте осуществления настоящего изобретения, из-за замкнутого контура, электронное устройство 17 выполнено с возможностью определения физического месторасположения аналитического устройства 14 на его месте. Например, электронное устройство 17 выполнено с возможностью записи месторасположения аналитического устройства 14 на основе горизонтального и/или вертикального расположения аналитического устройства 14 по отношению к металлической электролитической ячейке 11. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения электронное устройство 17 выполнено с возможностью определения физического положения аналитического устройства 14 относительно других предметов, включая избирательно устанавливаемый элемент 13 или сосуд, содержащий ванну 12, к примеру.
На фиг.3(е) аналитическое устройство 14 перемещается вниз или выдвигается дальше в ванну 12 с помощью избирательно устанавливаемого элемента 13. В варианте осуществления настоящего изобретения, поскольку избирательно устанавливаемый элемент 13 выполнен с возможностью управления аналитическим устройством 14, величина горизонтального и/или вертикального перемещения аналитического устройства 14 может быть записана с помощью избирательно устанавливаемого элемента 13. В варианте осуществления настоящего изобретения величина горизонтального и/или вертикального перемещения аналитического устройства 14 может быть записана аналитическим устройством 14. В варианте осуществления настоящего изобретения записанное горизонтальное и/или вертикальное перемещение может быть сообщено по сети электронному устройству 17 или главному компьютеру. В варианте осуществления настоящего изобретения, хотя аналитическое устройство 14 находится под поверхностью 16 ванны, аналитическое устройство 14 может измерять, по меньшей мере, одно рабочее условие, связанное с ванной 12, и сообщать его по сети на главный компьютер. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сообщение может быть осуществлено через аналитическое устройство 14 или электронное устройство 17, к примеру.
На фиг.3(f), после того как аналитическое устройство 14 выполнило требуемое измерение или измерения, аналитическое устройство 14 может быть втянуто или поднято из ванны 12 с помощью избирательно устанавливаемого элемента 13. В варианте осуществления настоящего изобретения, если аналитическое устройство 14 больше не осуществляет физический контакт или находится в физическом контакте с ванной 12, контур является разомкнутым, при этом электронное устройство 17 способно определить его. В варианте осуществления настоящего изобретения, вследствие системы замкнутого/разомкнутого контура и взаимного отношения между электронным устройством 17, избирательно устанавливаемым элементом 13, аналитическим устройством 14, ванной 12 и металлической электролитической ячейкой 11, описываемая сейчас система 10 может быть способна измерять уровень 16 ванны и передавать его на главный компьютер или компьютер сети. Другими словами, описанная система 10 может быть способна определять глубину и объем ванны 12. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 14 может быть перемещено в положение для охлаждения при подготовке проведения дополнительных измерений, по меньшей мере, одного рабочего условия ванны 12, включая, без ограничения, перегрев ванны, температуру ванны, концентрацию компонентов ванны, соотношение компонентов ванны и уровень ванны.
На фиг.3(g) аналитическое устройство 14 перемещается назад в ванну 12 для дополнительных измерений. Как показано, избирательно устанавливаемый элемент 13 выполнен с возможностью управления аналитическим устройством в горизонтальном и/или вертикальном направлениях с помощью вращательных и поступательных перемещений. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 14 может быть перемещено в ванну 12 для переплава ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 14 выполнено с возможностью сбора данных, по меньшей мере, одного участка ванны 12 (например, расплавленных химических веществ ванны). Этапы для измерения различных рабочих условий ванны 12 могут быть повторены или осуществлены столько раз, сколько это необходимо.
На фиг.3(h) аналитическое устройство 14 втянуто или перемещено из ванны 12, будучи по существу похожим на перемещение на фиг.3(f). В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 14 выполнено с возможностью перемещения в третье положение, в котором аналитическое устройство 14 самоочищается или выгружает, по меньшей мере, один участок ванны из аналитического устройства 14. Другими словами аналитическое устройство 14 может перемещаться до положения, при котором оно способно самостоятельно удалять расплавленные химические вещества, содержащиеся в нем (например, путем выгрузки образца ванны, содержащегося в нем). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения этот процесс самоочищения может быть осуществлен с помощью избирательно устанавливаемого элемента 13, используя вращательные и поступательные перемещения.
На фиг.3(i) аналитическое устройство 14 может быть возвращено к его исходному положению с помощью избирательно устанавливаемого элемента 13 при подготовке к последующим измерениям.
На фиг.3(j)-3(l) показаны некоторые этапы обработки, по меньшей мере, одного рабочего условия ванны, используя описанную в настоящее время систему 20. В варианте осуществления настоящего изобретения система 20 включает в себя ванну 22, избирательно устанавливаемый элемент 23, аналитическое устройство 24, устройство 25 для разрушения корки для разрушения поверхности 26 ванны и электронное устройство 27, чтобы облегчить систему открытого/закрытого контура подобно той, что описана выше. В варианте осуществления настоящего изобретения этапы обработки, как подчеркнуто фиг.3(а)-3(f), являются по существу подобными и могут быть включены для этой системы 20. Как описано выше, после того как аналитическое устройство 24 выполнило измерение, как показано на фиг.3(а)-3(f), аналитическое устройство 24 может быть перемещено в ванну 22 с помощью избирательно устанавливаемого элемента 23 для дополнительного измерения, по меньшей мере, одного рабочего условия металлической электролитической ячейки 21, как показано на фиг.3(j). Как показано, избирательно устанавливаемый элемент 23 выполнен с возможностью управления аналитическим устройством 24 в горизонтальном и/или вертикальном направлениях путем вращательных и поступательных перемещений. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 выполнено с возможностью перемещения в ванну 22 для переплава ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 выполнено с возможностью приема, по меньшей мере, одного участка ванны 22 (например, расплавленных химических веществ ванны). Как описано выше, этапы для измерения различных рабочих условий ванны 22 (фиг.3(а)-3(f)) могут быть повторены или осуществлены столько раз, сколько это необходимо в данной системе 20.
На фиг.3(k) аналитическое устройство 24 может быть втянуто или вынуто из ванны 22, будучи по существу похожим на устройство по фиг.3(f) и 3(h). В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство 24 выполнено с возможностью перемещения в третье положение, в котором разгрузочный элемент 28 выполнен с возможностью очистки аналитического устройства 24. Как показано, аналитическое устройство 24 может быть орошено сжатым воздухом (или другим подходящим материалом) из разгрузочного элемента 28 для удаления, по меньшей мере, одной порции расплавленных химических веществ, содержащихся в нем. В варианте осуществления настоящего изобретения очистка аналитического устройства 24 распылением может быть проведена с помощью избирательно устанавливаемого элемента 23.
На фиг.3(l) аналитическое устройство 24 может быть возвращено к исходному положению избирательно устанавливаемым элементом 23 при подготовке к последующим измерениям. Подобным образом разгрузочный элемент 28 может быть также возвращен к его изначальному или исходному положению при подготовке к последующей очистке аналитического устройства.
Фиг.4 представляет собой блок-схему общего вида системы для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки. В варианте осуществления настоящего изобретения главный компьютер 42 может быть выполнен с возможностью управлять, по меньшей мере, одной электролитической ячейкой 46 и рабочими условиями 48 каждой из электролитических ячеек 46. В варианте осуществления настоящего изобретения главный компьютер 42 может быть выполнен с возможностью управлять, по меньшей мере, одним избирательно устанавливаемым элементом, включая роботизированные компоненты, настройки и управление. В варианте осуществления настоящего изобретения главный компьютер 42 может быть выполнен с возможностью управлять электролитической ячейкой 46 на основе температур ванны и других рабочих условий. Это может быть осуществлено через сеть 44, включая такие сети как Интернет, офисный интранет и другие подобные сетевые системы. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сообщение может быть проводным или беспроводным. В варианте осуществления настоящего изобретения последовательность электролитических ячеек 46 и связанные с ними компоненты 48 измерений могут быть соединены с главным компьютером 42 через сеть 44. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения главный компьютер 42 может быть соединен с дополнительными компьютерными системами в сети, иногда называемыми сетевыми компьютерами (не показано).
В варианте осуществления настоящего изобретения измерение 48 может быть осуществлено внутри электролитической ячейки 46 ранее описанными элементами, включая, без ограничений, один или более избирательно устанавливаемый элемент, одно или более аналитическое устройство, одно или более электронное устройство, одно или более устройство для разрушения корки и один или более разгрузочный элемент. Эти элементы вместе с другими связанными электронными и механическими составляющими могут быть присоединены к электролитической суперструктуре или ячейке 46. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения связанные электронные и механические составляющие включают в себя один или более преобразователь, один или более входной/выходной модуль, один или более входной/выходной тепловой модуль, один или более миникомпьютер управления резервуаром, один или более автономный микрокомпьютер для одного или более аналитического устройства, один или более пневматический компонент для одного или более устройства для разрушения корки и одну или более систему непрерывного расположения (позиционер), к примеру.
Как только составляющие были соединены, могут быть осуществлены роботизированные операции, используя избирательно устанавливаемый элемент с минимальным входным сигналом от операторов к осуществлению последовательности действий, включая разрушение корки, чтобы обеспечить доступ наконечника зонда к расплавленной ванне, перемещение наконечника зонда к положению для измерения, по меньшей мере, одного рабочего условия, связанного с ячейкой 46, изъятие наконечника зонда из ванны и очищение наконечника зонда с помощью элемента разгрузки, к примеру. В варианте осуществления настоящего изобретения рабочее условие включает в себя перегрев ванны, температуру ванны, концентрацию компонентов ванны, соотношение компонентов ванны и уровень ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения измерения могут быть осуществлены автоматически в любое время. В варианте осуществления настоящего изобретения описанные выше операции, вместе с другими операциями, могут быть осуществлены посредством беспроводной передачи через сеть 44 на главный компьютер 42. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения главный компьютер 42 может быть расположен около сервера и управляться, по меньшей мере, одним удаленным компьютером.
Фиг.5 представляет собой блок-схему, описывающую различные способы измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки согласно настоящему изобретению. Один способ начинается работой металлической электролитической ячейки 52. Металлическая электролитическая ячейка может включать в себя, среди прочего, ванну, избирательно устанавливаемый элемент, аналитическое устройство и разгрузочный элемент. В варианте осуществления настоящего изобретения металлическая электролитическая ячейка является алюминиевой электролитической ячейкой. Аналитическое устройство может быть перемещено, используя избирательно устанавливаемый элемент, из первого положения во второе положение 54, при этом в первом положении аналитическое устройство не находится в физическом сообщении с ванной, при этом во втором положении аналитическое устройство находится в физическом сообщении с ванной.
По меньшей мере, одно рабочее условие, относящееся к ванне, может быть замерено 56, используя аналитическое устройство. Рабочее условие содержит, по меньшей мере, одно из: перегрева ванны, температуры ванны, концентрации компонентов ванны, соотношения компонентов ванны и уровня ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения концентрация компонента ванны является концентрацией глинозема, при этом соотношение компонентов ванны является отношением фторида натрия к фториду алюминия. Информация о рабочем условии может быть сообщена 58 по сети на главный компьютер.
В варианте осуществления настоящего изобретения металлическая электролитическая ячейка включает в себя электронное устройство, соединенное, по меньшей мере, с одним избирательно устанавливаемым элементом и аналитическим устройством, при этом электронное устройство выполнено с возможностью определения дельты между первым положением и вторым положением 51. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство и электронное устройство объединены. В варианте осуществления настоящего изобретения избирательно устанавливаемый элемент, аналитическое устройство и электронное устройство автоматизированы. Дельта может быть сообщена 53 на главный компьютер через сеть.
В варианте осуществления настоящего изобретения металлическая электролитическая ячейка включает в себя разгрузочный элемент. Разгрузочный элемент выполнен с возможностью очистки аналитического устройства 55. В примере разгрузка содержит распыление сжатым воздухом на аналитическое устройство.
В варианте осуществления настоящего изобретения избирательно устанавливаемый элемент выполнен с возможностью перемещения аналитического устройства в третье положение 57. В третьем положении аналитическое устройство не находится в физическом соединении с ванной. В варианте осуществления настоящего изобретения первое положение и третье положение находятся выше уровня ванны, при этом второе положение находится ниже уровня ванны. В варианте осуществления настоящего изобретения аналитическое устройство содержит держатель для удерживания, по меньшей мере, одного участка ванны, при этом в третьем положении аналитическое устройство не удерживает ванну.
Описанные здесь системы, способы и устройства могут обеспечивать следующие преимущества или выгоды по сравнению с традиционными способами анализа проб. В варианте осуществления настоящего изобретения система и способ могут комбинировать несколько длинных и трудоемких процедур измерения в единый этап, потому что образцы ванны обычно требуют взятие проб, обработку и анализ результатов, что может занимать в пределах от 6 часов до двух дней, например. В варианте осуществления настоящего изобретения рабочее условие ячейки, которое необходимо для эффективного контроля резервуара, включая перегрев, температуру, концентрацию глинозема и соотношение, может быть автоматически измерено, потому что взятие пробы ванны, транспортировка в аналитическую лабораторию и последующий анализ больше не требуются. Кроме того, традиционные способы взятия проб и анализа не обеспечивают и не могут обеспечить информацию о перегреве.
В варианте осуществления настоящего изобретения трудозатраты могут быть снижены, потому что больше не требуется, например, ручного взятия проб. В варианте осуществления настоящего изобретения стоимость и обслуживание аналитического оборудования, включая такое как анализатор рентгеновской дифракции (XRD), XRF и/или Leco, могут быть устранены, если анализ может быть выполнен автоматически с помощью аналитического устройства. В варианте осуществления настоящего изобретения взятие проб массы и обработка, также как потенциальное смешивание пробы могут быть сокращены. В варианте осуществления настоящего изобретения решения об управлении резервуаром могут быть определены мгновенно, вместо того чтобы ждать анализа пробы, поскольку, например, подаваемые в компьютер аналитические результаты могут занимать длительное время для обработки. В варианте осуществления настоящего изобретения параметры измерений могут быть использованы для принятия решений по управлению резервуаром вместо вычисленных параметров, поскольку измерения могут быть проведены в режиме реального времени. В варианте осуществления настоящего изобретения процесс идентификации проблемных резервуаров (таких как горячие и холодные резервуары) может быть ускорен, и, если это касается химического состава, при этом коррекция для приведения резервуаров обратно к нормальным рабочим условиям также может быть ускорена, поскольку состав электролита изменяется с введенными материалами и изменениями температуры резервуара. В варианте осуществления настоящего изобретения измерение может быть осуществлено, когда система управления сочтет это необходимым. В варианте осуществления настоящего изобретения система и способ могут приводить к повышенной производительности резервуара, включая повышенные мощность тока и мощность энергии. В варианте осуществления настоящего изобретения выход из строя боковой стенки может быть сокращен благодаря лучшему управлению тепловым балансом резервуара (обусловленному доступностью информации о перегреве ванны).
Хотя система, способ и устройство для измерения и передачи рабочих состояний электролитической ячейки были описаны подробно со ссылкой на несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, дополнительные изменения и модификации существуют в пределах объема и существа изобретения, как оно описано и определено в следующей формуле изобретения.