УЗЕЛ ИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
INSULATION ASSEMBLY FOR ELECTROLYSIS UNIT

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США с порядковым № 62/287011, поданной 26 января 2016 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки во всей его полноте.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] В широком смысле настоящее раскрытие направлено на изоляционные узлы, которые могут использоваться по отдельности или в сочетании вдоль участков борта электролизера для предотвращения потерь тепла. Более конкретно, настоящее раскрытие направлено на изоляционные узлы, которые смещены от анодного узла (например, анода или огнеупорной футеровки) и удерживаются на месте с помощью: особой конфигурации изоляционного узла, способствующей смещению центра тяжести к той части, которая свисает с борта; механического крепления к борту или бортовым материалам (например,  фланцевому листу, изоляции, кожуху); и их комбинаций.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Во время работы электролизеры эксплуатируются при высоких температурах, так что расплавленный электролит в электролизерах выделяет и излучает много тепла. Для предотвращения тепловых потерь из электролизера и ограничения выделения фтористых испарений используются укрытия электролизеров.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В широком смысле настоящее раскрытие относится к различным вариантам осуществления изоляционных узлов, причем в каждом случае изоляционный узел выполнен с возможностью обеспечивать изоляцию в электролизере, таким образом ограничивая тепловые потери и выделение фтористых испарений из электролизера. Более конкретно, настоящее раскрытие относится к изоляционным узлам, которые выполнены с возможностью находиться рядом с, но не в прямом контакте с анодной поверхностью (например, анодным узлом, анододержателем и/или поверхностью анода) таким образом, чтобы анодный узел был регулируемым/извлекаемым без перемещения, регулирования и/или изменения положения изоляционных узлов. В некоторых вариантах осуществления изоляционный узел выполнен с возможностью находиться на верхней части борта без его механического крепления (например, болтами/механическим крепежом) к электролизеру. В некоторых вариантах осуществления изоляционные узлы размещены смежными друг с другом и с анодной поверхностью, так что в зазорах между ними (например, между изоляционными узлами и/или между изоляционным узлом и анодной поверхностью) образуется материал затвердевшего электролита, дополнительно окружая содержимое электролизера, причем образование затвердевшего электролита (корки) между этими компонентами является таким, что при регулировке анодной поверхности и/или одного или более изоляционных узлов затвердевшая корка разрушается небольшой силой/небольшим усилием.
[0005] В одном аспекте предлагается изоляционный узел, содержащий: тело из изолирующего материала (например, литого огнеупора), имеющее: нижнюю поверхность, выполненную с возможностью контактировать с бортом (например, фланцевым листом или верхней частью) электролизера; верхнюю поверхность, в целом противоположную нижней поверхности; и периметрическую боковую стенку, проходящую между верхней поверхностью и нижней поверхностью и окружающую остальную часть тела, причем периметрическая боковая стенка включает в себя внутреннюю часть, при этом внутренняя часть предназначена быть обращенной к анодной поверхности (например, аноду или анодному узлу) электролизера, причем внутренняя поверхность выполнена из неметаллического материала; при этом тело выполнено с возможностью простираться от борта к анодной поверхности; при этом внутренняя поверхность выполнена с возможностью обеспечения зазора между телом и анодной поверхностью электролизера.
[0006] В одном аспекте предлагается изоляционный узел, содержащий: тело (например, монолитное тело) из изоляционного материала (например, изоляционного материала высокой плотности), имеющее: нижнюю поверхность, выполненную из непроводящего материала, причем нижняя поверхность выполнена с возможностью контакта с  фланцевым листом/верхней частью борта электролизера; верхнюю поверхность (в целом противоположную нижней поверхности), выполненную с подъемным приспособлением (например, проушиной для подъема, тросами и т.д.), имеющим место крепления, выполненное с возможностью обеспечивать крепление к монолитному телу и выдерживать вес монолитного тела при его подъеме из контакта с фланцевым листом электролизера; и периметрическую боковую стенку, проходящую между верхней поверхностью и нижней поверхностью и имеющую внутреннюю часть, предназначенную быть обращенной к открытой верхней области электролизера, при этом внутренняя поверхность выполнена из изолирующего материала (не металла); причем монолитное тело из изолирующего материала выполнено с возможностью поддерживать отсутствие контакта с анодным узлом электролизера.
[0007] В одном аспекте предлагается аппарат, содержащий: электролизер, содержащий: подину, по меньшей мере один анод, по меньшей мере один катод и по меньшей мере один борт, окружающий по периметру подину, при этом борт содержит: внутреннюю сторону, выполненную с возможностью удерживать расплавленный электролит, и верхний край (например, борта и фланцевого листа), причем борт имеет верхнюю часть; по меньшей мере один изоляционный узел, выполненный с возможностью устанавливаться на верхний край борта и не контактировать с анодной поверхностью (например, телом анода и/или анодным узлом), причем изоляционный узел содержит: тело, содержащее неметаллический материал, при этом тело содержит нижнюю поверхность, контактирующую с верхним краем борта, и верхнюю поверхность, выполненную с подъемным приспособлением.
[0008] В некоторых вариантах осуществления зазор составляет по меньшей мере 2 мм и не более чем 10 мм.
[0009] В некоторых вариантах осуществления зазор составляет по меньшей мере 2 мм; по меньшей мере 3 мм; по меньшей мере 4 мм; по меньшей мере 5 мм; по меньшей мере 6 мм; по меньшей мере 7 мм; по меньшей мере 8 мм; по меньшей мере 9 мм или по меньшей мере 10 мм.
[0010] В некоторых вариантах осуществления зазор составляет не более чем 2 мм; не более чем 3 мм; не более чем 4 мм; не более чем 5 мм; не более чем 6 мм; не более чем 7 мм; не более чем 8 мм; не более чем 9 мм или не более чем 10 мм.
[0011] В некоторых вариантах осуществления, за счет конфигурации зазора, он является самоуплотняющимся (например, уплотняется твердой/застывшей ванной).
[0012] В некоторых вариантах осуществления посредством изоляционного узла предотвращаются потери тепла и потери на испарения.
[0013] В некоторых вариантах осуществления тело составляет от по меньшей мере 25 мм в толщину до не более чем 350 мм в толщину.
[0014] В некоторых вариантах осуществления тело имеет толщину по меньшей мере 25 мм; по меньшей мере 50 мм; по меньшей мере 75 мм; по меньшей мере 100 мм; по меньшей мере 125 мм; по меньшей мере 150 мм; по меньшей мере 175 мм; по меньшей мере 200 мм; по меньшей мере 225 мм; по меньшей мере 250 мм; по меньшей мере 275 мм; по меньшей мере 300 мм; по меньшей мере 325 мм или по меньшей мере 350 мм.
[0015] В некоторых вариантах осуществления тело имеет толщину не более чем 25 мм; не более чем 50 мм; не более чем 75 мм; не более чем 100 мм; не более чем 125 мм; не более чем 150 мм; не более чем 175 мм; не более чем 200 мм; не более чем 225 мм; не более чем 250 мм; не более чем 275 мм; не более чем 300 мм; не более чем 325 мм или не более чем 350 мм.
[0016] В некоторых вариантах осуществления углубление (например, включая изоляцию) составляет не более чем 80% от общей высоты тела.
[0017] В некоторых вариантах осуществления изоляционный узел содержит огнеупорный блок бокового проема.
[0018] В некоторых вариантах осуществления тело содержит: огнеупор; огнеупор на основе глинозема, литой огнеупор, огнеупор на основе кремнезема или любой другой материал, достаточно коррозионностойкий к фтористым испарениям, и их комбинации.
[0019] В некоторых вариантах осуществления нижняя поверхность выполнена из неметаллического материала.
[0020] В некоторых вариантах осуществления тело из изолирующего материала выполнено с возможностью сохранять отсутствие контакта с анодной поверхностью электролизера.
[0021] В некоторых вариантах осуществления материал низкой плотности (например, изоляция) выбран из группы, состоящей из: термоодеяла; теплоизоляционного мата из глинозема; теплоизоляционного мата на основе кремнезема; а также их комбинаций.
[0022] В некоторых вариантах осуществления верхняя поверхность выполнена с точкой подъема (например, проушиной для подъема, тросами и т.д.).
[0023] В некоторых вариантах осуществления точка подъема включает в себя место крепления, выполненное с возможностью обеспечения крепления к телу, причем место крепления выполнено с возможностью выдерживать вес тела (то есть без наклона узла во время операции подъема, т.е. когда тело поднимают и/или регулируют).
[0024] В некоторых вариантах осуществления тело содержит отверстие (например, дырку), проходящее(ую) через тело от его верхней поверхности до его нижней поверхности (например, для подачи глинозема, размещения датчика, термопары, выпускное отверстие, пробоотборное отверстие, инспекционное отверстие, а также комбинации перечисленного, и т.д.).
[0025] В некоторых вариантах осуществления это отверстие выполнено с возможностью вставки питателя для подачи подаваемого материала в электролизер через это отверстие.
[0026] В некоторых вариантах осуществления это отверстие выполнено с возможностью позволять зонду (например, датчику) контактировать с расплавленным электролитом и получать обратную связь об условиях работы электролизера через это отверстие.
[0027] В некоторых вариантах осуществления узел дополнительно содержит заглушку, причем эта заглушка выполнена с возможностью вставки в отверстие тела и ее удерживания в отверстии тела.
[0028] В некоторых вариантах осуществления заглушка содержит огнеупорный материал (например, алюмосиликатный огнеупор или низкоцементный глинозем).
[0029] В некоторых вариантах осуществления зазор сохраняется в отверстии посредством силы тяжести.
[0030] В некоторых вариантах осуществления зазор сохраняется в отверстии посредством посадки с натягом.
[0031] В некоторых вариантах осуществления тело содержит: изолирующий материал низкой плотности и изолирующий материал высокой плотности, причем нижняя поверхность и периметрическая боковая стенка содержат изолирующий материал высокой плотности.
[0032] В некоторых вариантах осуществления тело содержит углубление в верхней поверхности, причем изолирующий материал низкой плотности удерживается внутри этого углубления. В некоторых вариантах осуществления углубление механически вырезано в верхней поверхности. В некоторых вариантах осуществления тело отлито с выполненным в нем углублением как частью монолитного тела (например, получено посредством литья).
[0033] В некоторых вариантах осуществления углубление выполнено смежным с внутренней поверхностью боковой стенки.
[0034] В некоторых вариантах осуществления узел содержит крышку, причем эта крышка выполнена с возможностью устанавливаться поверх углубления и удерживать изолирующий материал низкой плотности внутри углубления в верхней поверхности.
[0035] В некоторых вариантах осуществления крышка содержит: металл, нержавеющую сталь, алюминий, огнеупорную плитку, малоуглеродистую сталь, литой огнеупор, а также их комбинации.
[0036] В некоторых вариантах осуществления узел выполнен с возможностью удерживаться на борту посредством силы тяжести (например, без механического крепления).
[0037] В некоторых вариантах осуществления, в зависимости от конфигурации тела (то есть общего процента материала низкой плотности, местоположения углубления и материала низкой плотности), центр тяжести выполнен ближе к наружной поверхности (например, в целом противоположной внутренней поверхности, обращенной к анодному узлу), а не к центру узла, так что узел покоится на борту без механического крепления.
[0038] В некоторых вариантах осуществления тело дополнительно содержит механическое крепление к фланцевому листу.
[0039] В некоторых вариантах осуществления размер отверстия составляет от по меньшей мере 1 дюйма до не более чем 6 дюймов.
[0040] В некоторых вариантах осуществления общий процент (занимаемый в сечении объем) изоляционного узла, который занят изоляционным материалом низкой плотности, составляет от по меньшей мере 10% до не более чем 70% по сравнению с занимаемым в сечении объемом изоляционного материала высокой плотности (например, тела).
[0041] В некоторых вариантах осуществления общий процент (занимаемый в сечении объем) изоляционного узла, который занят изоляционным материалом низкой плотности, составляет: по меньшей мере 10%; по меньшей мере 15%; по меньшей мере 20%; по меньшей мере 25%; по меньшей мере 30%; по меньшей мере 35%; по меньшей мере 40%; по меньшей мере 45%; по меньшей мере 50%; по меньшей мере 55%; по меньшей мере 60%; по меньшей мере 65%; или по меньшей мере 70%, по сравнению с занимаемым в сечении объемом изоляционного материала высокой плотности (например, тела).
[0042] В некоторых вариантах осуществления общий процент (занимаемый в сечении объем) изоляционного узла, который занят изоляционным материалом низкой плотности, составляет: не более чем 10%; не более чем 15%; не более чем 20%; не более чем 25%; не более чем 30%; не более чем 35%; не более чем 40%; не более чем 45%; не более чем 50%; не более чем 55%; не более чем 60%; не более чем 65%; или не более чем 70%, по сравнению с занимаемым в сечении объемом изоляционного материала высокой плотности (например, тела).
[0043]
[0044] В некоторых вариантах осуществления зазор между анодным узлом и внутренней поверхностью изоляционного узла содержит затвердевший электролит (застывший криолит).
[0045] В некоторых вариантах осуществления тело содержит по меньшей мере один скошенный край.
[0046] В некоторых вариантах осуществления тело является в целом прямоугольным.
[0047] В некоторых вариантах осуществления подъемное приспособление содержит подъемный крюк.
[0048] В одном аспекте предлагается способ, содержащий: пропускание электрического тока из по меньшей мере одного анода к катоду через электролитическую ванну с подаваемым материалом в ней, имеющую температуру менее чем 1000°C, причем ванна удерживается бортом, выполненным с множеством изоляционных узлов, размещенных по периметру верхнего края борта; электролитическое восстановление подаваемого материала с получением цветного металла; регулирование упомянутого по меньшей мере одного анода в вертикальном направлении (например, вверх или вниз) так, что во время стадии регулирования изоляционные узлы сохраняются в своем положении на борту.
[0049] Используемый здесь термин «изоляционный узел» означает: узел из одного или более материалов, который используется для предотвращения или уменьшения прохождения, переноса или утечки тепла. В некоторых вариантах осуществления изоляционный узел также способствует удержанию выхлопных газов (дымов) и/или коррозионных газов с одной стороны от (например, у нижнего конца) изоляционного узла.
[0050] Используемый здесь термин «тело» означает: объект с конкретными структурой и материалом.
[0051] Используемый здесь термин «литой огнеупор» означает: литой материал, который является термостойким при высоких температурах (например, в печах или в электролизерах). В некоторых вариантах осуществления тело содержит стойкий к фтористым соединениям материал (например, низкоцементный глинозем, алюмосиликатный огнеупор).
[0052] Используемый здесь термин «неметаллический» означает: материал, который совсем не содержит металла.
[0053] В некоторых вариантах осуществления изоляция высокой плотности отличается от изоляции низкой плотности (например, по меньшей мере тем, что изоляция высокой плотности имеет более высокую плотность, чем изоляция низкой плотности).
[0054] Неограничивающие примеры «изоляции высокой плотности» включают в себя: литой огнеупор, огнеупор, а также их комбинации. Некоторые неограничивающие примеры составов изоляционных материалов высокой плотности включают: глинозем, кремнезем, алюмосиликаты, алюминаты кальция или другие подходящие химические вещества, или их комбинации.
[0055] Неограничивающие примеры «изоляции низкой плотности» включают: термоодеяло, огнеупорное полотно; теплоизоляцию из плиток, сыпучие гранулированные материалы, литые огнеупорные материалы, а также их комбинации.
[0056] Используемый здесь термин «отверстие» означает: сквозное отверстие в объекте, например, для того, чтобы позволять оборудованию проходить через него или осуществлять мониторинг того, что происходит с одной стороны отверстия, с другой стороны этого отверстия.
[0057] Используемый здесь термин «крышка» означает: то, что закрывает что-то еще. В некоторых вариантах осуществления крышка содержит заслонку, которая удерживает изоляцию низкой плотности (например, термоодеяло) внутри углубления тела.
[0058] Используемый здесь термин «точка доступа» означает: отверстие в крышке и/или изоляционном узле. В некоторых вариантах осуществления точка доступа в заглушке является меньшей, чем периметр заглушки, так что большая часть отверстия закрывается, и существует только пропорционально меньший проем (через точку доступа).
[0059] Используемый здесь термин «заглушка» означает: покрытие для отверстия и/или точки доступа.
[0060] Используемый здесь термин «углубление» означает: часть, которая является более низкой, чем окружающая поверхность объекта (например, тела).
[0061] Используемый здесь термин «подъемное приспособление» означает: механическую площадку, которая действует как точка подъема на объекте (например, изоляционном узле). Некоторые неограничивающие примеры подъемных приспособлений включают: стропы, тросовые петли, крюки с проушиной, крюки, такелажные траверсы и т.п.
[0062] В некоторых вариантах осуществления расположение подъемного приспособления и расположение углубления(й) с изоляционным материалом низкой плотности взаимодействуют в создании центра тяжести в изоляционном узле. По сути, расположение (большей части) изоляции высокой плотности и расположение подъемных приспособлений на теле (например, верхней поверхности тела) действуют в качестве противовеса подъемной точке, так что изоляционный узел остается относительно плоским (например, в своем положении) по мере того, как изоляционный узел поднимают, регулируют и/или переставляют относительно борта электролизера.
[0063] В некоторых вариантах осуществления тот процент изоляционного узла, который «свисает» с борта, составляет: по меньшей мере 5%; по меньшей мере 10%; по меньшей мере 15%; по меньшей мере 20%; по меньшей мере 25%; по меньшей мере 30%; по меньшей мере 35%; по меньшей мере 40%; по меньшей мере 45%; по меньшей мере 50%; по меньшей мере 55%; по меньшей мере 60%; по меньшей мере 65%; по меньшей мере 70% или по меньшей мере 75%.
[0064] В некоторых вариантах осуществления тот процент изоляционного узла, который «свисает» с борта, составляет не более чем 5%; не более чем 10%; не более чем 15%; не более чем 20%; не более чем 25%; не более чем 30%; не более чем 35%; не более чем 40%; не более чем 45%; не более чем 50%; не более чем 55%; не более чем 60%; не более чем 65%; не более чем 70% или не более чем 75%.
[0065] В некоторых вариантах осуществления тот процент изоляционного узла, который «свисает» с борта, составляет от 35% до не более чем 65% изоляционного узла.
[0066] Используемый здесь термин «область крепления» (иногда называемая местом крепления) означает: местоположение, в котором что-то прикрепляется. В некоторых вариантах осуществления место крепления относится к борту электролизера (например, к участку борта электролизера, кожуху, изоляции, фланцевому листу или их комбинациям), к которому прикрепляется изоляционный узел.
[0067] В некоторых вариантах осуществления для прикрепления изоляционного узла к области крепления борта используются механические крепежные детали (например, болты, винты, скобы и т.д.).
[0068] Используемый здесь термин «контакт» означает: действие или состояние, когда два объекта соприкасаются (или встречаются). В некоторых вариантах осуществления часть нижней поверхности изоляционного узла контактирует с бортом. В некоторых вариантах осуществления нижняя поверхность изоляционного узла контактирует с фланцевым листом. В некоторых вариантах осуществления нижняя поверхность изоляционного узла контактирует с затвердевшей (застывшей) частью электролита (например, на поверхности борта или фланцевого листа).
[0069] Используемый здесь термин «свисает» означает: что-то, что выходит (выступает) за что-то еще. В некоторых вариантах осуществления часть изоляционного узла свисает с борта, так что она простирается над ванной электролита и/или выступает в направлении к центру электролизера от ее положения опоры на борт (или фланцевый лист) электролизера.
[0070] Используемый здесь термин «периметрический» означает: внешнюю границу объекта.
[0071] Используемый здесь термин «коррозия» означает: действие или процесс корродирования.
[0072] Используемый здесь термин «электролизер» означает электролизер для получения цветного металла, в частности алюминия.
[0073] Используемый здесь термин «фланцевый лист» означает периметрическую, самую верхнюю часть корпуса электролизера, которая покрывает кожух, изоляцию (внутреннюю боковую стенку) и борт электролизера (например, горячую сторону). В качестве неограничивающего примера, фланцевый лист включает в себя горизонтальную верхнюю кромку кожуха электролизной ванны.
[0074] Используемый здесь термин «борт» означает стенку (внутреннюю стенку) электролизера. В некоторых вариантах осуществления борт проходит по периметру вокруг подины и простирается вверх от подины, образуя корпус электролизера (и ограничивая тот объем, в котором удерживается ванна электролита). В некоторых вариантах осуществления борт включает в себя: внешний кожух, теплоизоляционную футеровку и внутреннюю стенку.
[0075] Используемый здесь термин «анодная поверхность» означает поверхность анодного узла. В некоторых вариантах осуществления анодная поверхность относится к анодному узлу (например, огнеупорному материалу). В некоторых вариантах осуществления анодная поверхность относится к поверхности электрода (например, анода), который направляет ток в электролизер.
[0076] Различные аспекты настоящего изобретения, отмеченные выше, могут быть объединены для получения одного или более изоляционных узлов и объединяющих их систем, таких, что изоляционные узлы работают вместе как укрытие электролизера.
[0077] Эти и другие аспекты, преимущества и новые признаки изобретения частично изложены в нижеследующем описании и станут очевидными специалистам в данной области техники при изучении этого описания и чертежей, или могут быть изучены путем практической реализации изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0078] Фиг. 1 изображает вид сбоку в разрезе одного варианта осуществления размещенного на электролизере изоляционного узла по настоящему раскрытию.
[0079] Фиг. 2 изображает вид в перспективе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, включающего рабочее отверстие.
[0080] Фиг. 3 изображает вид в перспективе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, включающего рабочее отверстие с заглушкой, выполненной по месту с возможностью закрывать рабочее отверстие.
[0081] Фиг. 4 изображает вид в перспективе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, включающего рабочее отверстие с заглушкой, выполненной по месту с возможностью закрывать рабочее отверстие и снабженной точкой доступа.
[0082] Фиг. 5A-5G изображают сочетание видов в перспективе, сверху и сбоку в разрезе еще одного варианта осуществления по настоящему раскрытию, включающего в себя подъемные приспособления и рабочее отверстие.
[0083] Фиг. 5A изображает вид в перспективе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию.
[0084] Фиг. 5B изображает вид сверху по Фиг. 5A.
[0085] Фиг. 5C изображает вид спереди по Фиг. 5A.
[0086] Фиг. 5D изображает вид сбоку в разрезе по линии A-A на Фиг. 5B.
[0087] Фиг. 5E изображает вид с торца по Фиг. 5A.
[0088] Фиг. 5F изображает вид сбоку в разрезе по линии B-B на Фиг. 5C.
[0089] Фиг. 5G изображает вид сбоку в разрезе по линии C-C на Фиг. 5C.
[0090] Фиг. 6 изображает вид сбоку в разрезе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, где изоляционный узел выполнен с областью крепления (например, устройством механического крепления, выполненным в виде болта или винта).
[0091] Фиг. 7 изображает размещенный на электролизере изоляционный узел по Фиг. 6, показывая зазор между изоляционным узлом и анодной поверхностью (например, анодным узлом, телом анода, огнеупорным телом или их комбинацией).
[0092] Фиг. 8 изображает вид сбоку в разрезе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, где изоляционный узел выполнен областью крепления (например, устройством механического крепления, выполненным в виде скобы и задвижки).
[0093] Фиг. 9 изображает вид сбоку в разрезе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, где изоляционный узел выполнен с областью крепления (например, устройством механического крепления, выполненным в виде скобы в сочетании с винтом или болтом).
[0094] Фиг. 10 изображает увеличенный вид сбоку в разрезе изоляционного узла, изображенного на Фиг. 1.
[0095] Фиг. 11 изображает вид сбоку в разрезе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию.
[0096] Фиг. 12 изображает вид сбоку в разрезе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, аналогичного проиллюстрированному на Фиг. 11, но с большим объемом изоляции низкой плотности.
[0097] Фиг. 13 изображает вид сверху электролизера, выполненного с множеством изоляционных узлов, где изображены четыре различные конфигурации изоляционных узлов. Обращаясь к Фиг. 13, изоляционные узлы конфигурируются вдоль внешнего периметра электролизера (например, бортов и углов) таким образом, что множество изоляционных узлов выполнены с возможностью взаимодействия с анодными поверхностями (например, анодными узлами и/или телами анодов) с образованием периметрического укрытия, которое предназначено для уменьшения, предотвращения или устранения потерь тепла из электролизера. Кроме того, следует отметить, что изоляционные узлы взаимодействуют с анодными поверхностями с обеспечением зазора между внутренней частью каждого изоляционного узла и анодной поверхностью.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0098] Далее обратимся за подробностями к сопроводительным чертежам, которые по меньшей мере помогают в иллюстрировании различных подходящих вариантов осуществления настоящего изобретения.
[0099] В некоторых вариантах осуществления изоляционный узел включает в себя материал высокой плотности (например, огнеупор) на большей части контактной части стенки и по меньшей мере части материала низкой плотности (например, изоляции, термоодеяла) на свисающей части изоляционного узла. При такой конфигурации изоляционный узел имеет центр тяжести, смещенный на изоляционном узле назад (то есть к борту и дальше от свисающей части), так что изоляционный узел выполнен с возможностью опираться на электролизер (например, огнеупорную футеровку или край электролизера) и выступать сверху к открытому верхнему концу электролизера, так что свисающая часть предназначена укрывать (например, полностью укрывать, кроме зазора) открытую верхнюю часть электролизера, так что изоляционный узел выполнен с возможностью обеспечивать барьер в нее и что изоляционный узел предназначен уменьшать, предотвращать и/или устранять утечку выхлопных газов и/или тепла из электролитической ванны.
[00100] В некоторых вариантах осуществления изоляционный узел включает в себя материал высокой плотности (например, огнеупор) на большей части контактной части стенки и (в некоторых вариантах осуществления) по меньшей мере часть из материала низкой плотности (например, изоляции, термоодеяла) на свисающей части изоляционного узла, где изоляционный узел выполнен с областью крепления, выполненной с возможностью обеспечения механического крепления изоляционного узла к стенке электролизера (например, к фланцевому листу, изоляции, борту или их комбинации).
[00101] В некоторых вариантах осуществления изоляционный узел выполнен с центром тяжести, расположенным/совмещенным с контактной частью нижней поверхности изоляционного узла, и областью крепления, выполненной с возможностью обеспечивать зону для механического прикрепления изоляционного узла к борту электролизера.
[00102] Обращаясь в общем к фигурам, изоляционный узел 10 выполнен с телом 12, имеющим нижнюю поверхность 14 и верхнюю поверхность 16, а также периметрическую боковую стенку 18, проходящую между верхней поверхностью 16 и нижней поверхностью 14.
[00103] Нижняя часть 16 обычно делится на две части: свисающую часть 50 и контактную часть 52. Свисающая часть 50 выполнена проходящей в направлении наружу от борта и контактирующей с границей пара над ванной электролита 118, которая удерживается в электролизере 100. Контактная часть 52 выполнена контактирующей с бортом 120 электролизера 100 (например, фланцевым листом 122, изоляцией, кожухом или их комбинацией).
[00104] Боковая стенка 18 выполнена с по меньшей мере двумя частями: внешней частью 22 и внутренней частью 20, где внутренняя часть 20 и внешняя часть 22 сконфигурированы таким образом, что внутренняя часть 20 является смежной с анодной поверхностью 112 (например, отстоящей от нее, через зазор 54), а внешняя часть 22 является смежной с бортом 120 электролизера 100 (например, размещенной над бортом и/или на нем).
[00105] В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия изоляционный узел 10 выполнен таким, что когда он находится на электролизере 100, имеется зазор 54 между внутренней частью 20 боковой стенки 18 изоляционного узла 10 и анодной поверхностью 112. Без привязки к какому-либо конкретному механизму или теории, изоляционный узел выполнен таким, что размер зазора специально предназначен во время работы электролизера (например, разогрева и/или работы) удерживать часть затвердевшего электролита 118 в зазоре 54 (например, которая испаряется из расплавленного электролита 118), таким образом создавая уплотнение между внутренней частью 20 изоляционного узла 10 и анодной поверхностью 112.
[00106] Аналогичным образом, без привязки к какому-либо конкретному механизму или теории, изоляционные узлы 10 выполнены с возможностью располагаться вокруг борта 120 таким образом, что имеются специально предусмотренные зазоры между изоляционными узлами 10. Эти зазоры между изоляционными узлами 10 выполнены с возможностью их герметизации затвердевшим электролитом (например, во время разогрева и/или работы электролизера). Следует отметить, что затвердевший электролит, который удерживается в зазоре 54 и/или зазоре между изоляционными узлами (например, показанными на Фиг. 13), имеет толщину и прочность, достаточные для обеспечения барьера для выхлопных газов и/или тепла, излучаемого электролизером 100 и/или ванной электролита 118, но посредством конфигурации изоляционного узла 10 и взаимодействия с разделяющим зазором 54 выполнена с возможностью разрушаться при регулировке анодной поверхности 112 (например, в вертикальном направлении, вверх или вниз), так что изоляционный узел 10 остается покоящимся на борту 120 электролизера 100, а анодная поверхность 112 имеет возможность конфигурироваться без ограничений со стороны затвердевшей части электролита в зазоре 54.
[00107] Обращаясь к Фиг. 1 (и Фиг. 10), изоляционный узел 10 выполнен с отверстием 36, которое выполнено проходящим сквозь тело 12 изоляционного узла 10, простираясь от верхней поверхности 16 до нижней поверхности 14 (например, свисающей части 50 нижней поверхности). Также, как показано на Фиг. 1 (и Фиг. 10), отверстие 36 имеет заглушку 38, которая выполнена с возможностью ее удержания по меньшей мере частично внутри этого отверстия. Как изображено на Фиг. 1 и 10, заглушка 38 дополнительно выполнена с периметрическим расширением, которое проходит вокруг верхней части заглушки таким образом, что обеспечивается бортик (например, предназначенный для фиксации заглушки 38 на месте и/или предотвращения проскальзывания заглушки 38 через отверстие 36 в ванну электролита 118/электролизер 100). Как изображено на Фиг. 1 и 10, заглушка 38 снабжена точкой 44 доступа, чтобы обеспечивать доступ к паровому пространству и/или ванне электролита 118 без удаления заглушки 38 или изоляционного узла 10 из своего положения. Следует отметить, что заглушка 38 съемным образом вынимается из отверстия 36. Изоляционный узел по Фиг. 1 и 10 также выполнен с областью 24 крепления для подъемного приспособления 26, включая подъемное приспособление 26 (например, закрепленный болтами трос). На Фиг. 1 изоляционный узел 10 выполнен с центром тяжести над контактной частью 50 нижней поверхности 14, так что изоляционный узел 10 удерживается за счет силы тяжести на борту/на месте, нависая над электролизером 100. На Фиг. 1 изображен зазор 54 между внутренней частью 20 боковой стенки 18 изоляционного узла 10 и анодной поверхностью 112.
[00108] Фиг. 2 изображает вид в перспективе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, фактически, изоляционного узла 10 по Фиг. 10 без заглушки 38, так что показано отверстие 36. Фиг. 2 также изображает крышки 34, которые размещены по обе стороны от отверстия 36 и выполнены закрывающими изоляцию 32 низкой плотности (не показана), удерживаемую под крышками 34 (внутри тела 12 изоляционного узла 10).
[00109] Фиг. 3 изображает вид в перспективе другого варианта осуществления изоляционного узла по настоящему раскрытию, фактически, изоляционного узла 10 по Фиг. 1 с заглушкой 38, причем эта заглушка не имеет точки 44 доступа (например, верхняя часть заглушки выполнена полностью закрывающей отверстие 36).
[00110] Фиг. 4 изображает вид в перспективе показанного на Фиг. 1 изоляционного узла 10, включающего в себя отверстие 36 с заглушкой 38, предназначенной на месте закрывать рабочее отверстие и выполненной с точкой 44 доступа.
[00111] Фиг. 5A-5G изображают сочетание видов в перспективе, сверху и сбоку в разрезе изоляционного узла 10, который выполнен включающим в себя множество подъемных приспособлений 26 и отверстие 36, с крышкой 34, которая проходит вокруг отверстия 36 и по большей части верхней поверхности 16, которая выполнена в целом противоположной (например, накладываемой на) нависающей части 52 нижней поверхности 14. Фиг. 5A - 5C и 5E-5G изображают подъемное приспособление 26, крюк с проушиной, который снабжен винтом (напротив крюка с проушиной), выполненным с возможностью механически присоединять и прикреплять подъемное приспособление 26 к верхней поверхности 16 изоляционного узла 10. Также на Фиг. 5D, 5F и 5G в видах сбоку в разрезе изображены предусмотренные внутри тела 12 компоненты 30 изоляции низкой плотности, расположенные внутри углубления 28 тела 12. Компонент 30 изоляции низкой плотности выполнен с возможностью удерживаться внутри тела 12 посредством крышки 34 (изображенной на Фиг. 5A, 5B и 5G).
[00112] Фиг. 6 и 7 изображают виды сбоку в разрезе другого варианта осуществления изоляционного узла 10, в котором этот изоляционный узел 10 придан области 40 крепления (например, части электролизера 100, или детали/надстройке электролизера). Как изображено на Фиг. 6 и 7, устройство 42 механического крепления (выполненное в виде болта или винта 44) прикрепляет изоляционный узел 10 (например, внешнюю часть 22) к области 40 крепления электролизера 100. Также изображенная в этом варианте осуществления крышка 34 выполнена с возможностью удерживать изоляционный материал 30 низкой плотности внутри углубленной части тела 12 (состоящего из изоляционного материала 32 высокой плотности). Таким образом, Фиг. 6 и 7 изображают изоляционный узел 10, выполненный с двумя формами удержания изоляционного узла на месте: (a) специально подобранным центром тяжести над контактной частью 52 нижней поверхности 14 и (b) устройством механического крепления/крепежом 42, выполненным с возможностью механического прикрепления изоляционного узла 10 к электролизеру 100 в области 40 крепления борта 120. Фиг. 7 изображает изоляционный узел 10 в положении на борту 120 электролизера, показывая зазор 54 между внутренней частью 20 боковой стенки и анодной поверхностью 112.
[00113] Фиг. 8 изображает вид сбоку в разрезе другого варианта осуществления изоляционного узла 10, причем этот изоляционный узел 10 выполнен с устройством 42 механического крепления, которое выполнено с возможностью прикрепления к области 40 крепления борта 120 (например, конкретно задвижкой на фланцевом листе 122). Как показано на Фиг. 8, внешняя часть 22 изоляционного узла выполнена с механическим крепежом 42 (например, болтом 44, который присоединяется к скобе 46). Как изображено на Фиг. 8, механический крепеж 42 (например, скоба 46) выполнен(а) с возможностью взаимодействовать с задвижкой 46 на фланцевом листе 122 и удерживать изоляционный узел 10 на борту 120. Фиг. 8 также изображает отверстие 36, снабженное заглушкой 38 с точкой 44 доступа, и подъемное приспособление 26 (т.е. тяговый крюк, который выполнен с механическим крепежом в виде болта или винта), выполненным с возможностью прикрепления к области крепления для подъемного приспособления 24.
[00114] Фиг. 9 изображает вид сбоку в разрезе другого варианта осуществления изоляционного узла 10, причем этот изоляционный узел 10 выполнен с устройством 42 механического крепления, которое выполнено с возможностью прикрепления к области 40 крепления борта 120 (например, конкретно механическим крепежом (то есть болтом или винтом) на фланцевом листе 122). Как показано на Фиг. 9, внешняя часть 22 изоляционного узла снабжена механическим крепежом 42 (например, болтом 44, который присоединяется к скобе 46). Как изображено на Фиг. 9, механический крепеж 42 (например, скоба 46) присоединен к фланцевому листу 122 посредством болта или винта 44, таким образом удерживая изоляционный узел 10 на месте на борту 120. Фиг. 9 также изображает отверстие 36, снабженное заглушкой 38 с точкой 44 доступа, и подъемное приспособление 26 (т.е. тяговый крюк, который снабжен механическим крепежом в виде болта или винта), выполненным с возможностью прикрепления к области крепления для подъемного приспособления 24.
[00115] Фиг. 11 и 12 схожи в том, что каждая из них изображает изоляционный узел 10, имеющий часть 30 изоляции низкой плотности, удерживаемую внутри углубленной части/углубления 28 тела 12, которая накрыта/удерживается крышкой 34. Фиг. 11 изображает меньший объем изоляционного материала 30 низкой плотности (например, расположенный главным образом над свисающей частью 52 изоляционного узла, смежно с внутренней частью 20) по сравнению с Фиг. 12, что обеспечивает больший занимаемый в сечении объем изоляционного материала 30 низкой плотности (например, заполнение большей части занимаемого в сечении объема изоляционного узла 10).
[00116] Фиг. 13 изображает вид сверху электролизера 100, выполненного с множеством изоляционных узлов 10, где изображены четыре различные конфигурации изоляционных узлов 10. Обращаясь к Фиг. 13, изоляционные узлы 10 сконфигурированы вдоль внешнего периметра электролизера (например, бортов и углов) таким образом, что множество изоляционных узлов 10 выполнены с возможностью взаимодействия с анодными поверхностями 112 (например, анодными узлами и/или телами анодов) с образованием периметрического укрытия, которое предназначено для уменьшения, предотвращения или устранения тепловых потерь из электролизера. Кроме того, следует отметить, что изоляционные узлы 10 взаимодействуют с анодными поверхностями с обеспечением зазора между внутренней частью 20 каждого изоляционного узла 10 и анодной поверхностью 112, в дополнение к зазору между боковыми стенками 18 изоляционных узлов 10 (когда два из них размещены смежными друг с другом/в непосредственной близости друг к другу).
[00117] Что касается изоляционного узла 10, то он выполнен с двумя отверстиями 36 и крышкой 34, которая проходит вокруг задней части отверстий 36 к подъемному приспособлению 26. Следует отметить, что внутренняя часть 20 изоляционного узла 10 выполнена с двумя скошенными углами 58 внутренней части. В некоторых вариантах осуществления эти скошенные углы 58 выполнены с возможностью позиционировать приборы и/или питающие устройства или брать образцы/выполнять измерения в различных положениях вдоль верха электролизера (то есть между изоляционными узлами 10 и анодными поверхностями 112).
[00118] Что касается изоляционного узла 10', то он выполнен аналогично изоляционному узлу 10, но только с одним скошенным углом 58 (например, как в этой конфигурации, изоляционный узел 10' является смежным с углом электролизера).
[00119] Что касается изоляционного узла 10'', то он выполнен аналогично изоляционным узлам 10' и 10, но без скошенного угла 58 вдоль внутренней части 20 изоляционного узла 10''.
[00120] Что касается изоляционного узла 10''', то он выполнен аналогично изоляционным узлам 10' и 10, но без скошенных углов 58, только с одним отверстием 36 и двумя крышками 34 в противоположность одной крышке 34 (так что присутствует меньший занимаемый в сечении объем изоляционного материала низкой плотности по сравнению с изоляционными узлами 10, 10' и 10'', и причем изоляционный узел 10''' имеет две углубленные части 28, каждая из которых снабжена изоляционным материалом 30 низкой плотности) в противоположность упомянутой одной крышке 34).
Пример: Изготовление изоляционного узла:
[00121] Тело является предварительно обожженной, предварительно отлитой заготовкой из огнеупорного материала. Тело подвергнуто обработке на станке или предварительно отлито с формированием углубления в верхней поверхности. Изоляционный материал низкой плотности (например, термоодеяло) размещают внутри этого углубления и присоединяют крышку для удержания термоодеяла внутри тела. К верхней поверхности узла прикрепляют проушину для подъема.
[00122] Хотя выше были подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, очевидно, что специалистам в данной области техники придут на ум модификации и адаптации этих вариантов осуществления. Однако следует ясно понимать, что такие модификации и адаптации находятся в рамках сути и объема охраны настоящего изобретения.
ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Изоляционный узел 10
Тело 12
Нижняя поверхность 14
Свисающая часть 50 нижней поверхности
Контактная часть 52 нижней поверхности
Верхняя поверхность 16
Периметрическая боковая стенка 18
Внутренняя часть 20
Скошенный угол 58 внутренней части
Внешняя часть 22
Область крепления 24 для подъемного приспособления
Подъемное приспособление 26
Углубление 28
Изоляция 30 низкой плотности
Изоляция 32 высокой плотности
Крышка 34
Отверстие 36
Заглушка 38
Точка 44 доступа заглушки
Область крепления 40 (для крепления узла к стенке электролизера)
Механический крепеж 42
Скоба 46
Болт или винт 44
Зазор 54
Электролизер 100
Анодная поверхность 112 (например, либо тело 114 анода, либо анодный узел (огнеупорный) 116)
Ванна электролита 118
Борт 120
Фланцевый лист 122