АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
ANODE DEVICE OF ALUMINIUM ELECTROLYSER

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к оборудованию цехов по производству алюминия электролитическим способом в криолит-глиноземных расплавах, а именно конструкции анодного устройства алюминиевого электролизера с механизмом перемещения анодной ошиновки.
Известно анодное устройство алюминиевого электролизера (патент РФ 2214482, МПК C25C 3/12, 2003), включающее балку-коллектор, анодную ошиновку с установленными на ней с определенным шагом анодами и механизм перемещения ошиновки с электромеханическим приводом и домкратами. На верхнем поясе коллектора установлены винтовые домкраты, винты которых соединены с анодной ошиновкой, а входные их валы с помощью дополнительных валиков соединены с электромеханическим приводом, состоящим из электродвигателя в сочетании с червячными и коническими редукторами с соединительными муфтами. Сочетание этих редукторов может быть различным. Так, для электролизеров мощностью до 200 кА может применяться устройство с четырьмя домкратами с размещением электроприводов по торцам коллектора, т.к. в этом случае длина ошиновки относительно небольшая и достаточно двух точек ее соединения с винтами домкратов по каждой стороне.
Известная конструкция имеет недостатки:
- последовательная схема компоновки редуктора домкрата в вертикальном направлении увеличивает высоту домкрата, что ведет к увеличению высоты электролизера;
- червячное колесо во время работы испытывает трение скольжения с втулкой, на которую опирается, что ведет к увеличению крутящего момента на червяке;
- винтовая пара (винт-гайка) не имет возможности откланяться в вертикальном положении, что приводит к возникновению поперечных нагрузок в винтовой паре.
Известно анодное устройство алюминиевого электролизера (патент РФ 2214481, МПК C25C 3/12, 2003), принятое за прототип. Механизм перемещения анодной ошиновки состоит из электродвигателя, винтовых домкратов, соединенных с пакетами шин анодной ошиновки. Домкраты состоят из размещенных в его корпусе и соединенных между собой червяка, червячного колеса со ступицей, внутри которой находится гайка с винтом. Червячное колесо установлено на втулке, закрепленной на основании корпуса домкрата. Гайка установлена внутри ступицы червячного колеса и соединена с ней шлицевым соединением, выполненным с зазором 1-3 мм. Гайка верхним и нижним торцами опирается через упорные подшипники на сферические опоры.
Приведенная конструкция прототипа имеет недостатки:
- расположение конструктивных элементов приводит к увеличению высоты винтового домкрата, за счет того что при подъеме анодной ошиновки винт выворачивается вверх;
- червячное колесо во время работы испытывает трение скольжения с втулкой, на которую опирается, что ведет к увеличению крутящего момента на червяке.
В результате этого возникают горизонтальные нагрузки в паре винт-гайка, что приводит к снижению надежности и срока эксплуатации анодного устройства.
Техническим результатом изобретения является создание механизма перемещения анодной ошиновки, позволяющего уменьшить габариты корпуса редуктора и высоты электролизера, что позволяет более компактно расположить технологическое оборудование, при одновременном повышении надежности и увеличении срока эксплуатации редукторов домкратов.
Технический результат достигается тем, что в анодном устройстве, включающем металлоконструкцию с установленным на ней механизмом перемещения анодной ошиновки с винтовым домкратом, состоящим из гайки и размещенных в корпусе и соединенных между собой червяка, червячного колеса и винта, соединенного с анодной ошиновкой, согласно заявляемому изобретению, соединение винта и анодной ошиновки выполнено через подвес, установленный на винте домкрата, при этом, внутри подвеса неподвижно зафиксирована на сферически обработанных нижней и верхней частях гайка, выполненная со сферически обработанными торцами, с возможностью вертикального перемещения вниз-вверх по винту домкрата, а червячное колесо, размещенное в редукторе домкрата, сверху и снизу опирается на сферические опоры через упорные подшипники качения, и нижняя часть винта домкрата закреплена внутри червячного колеса при помощи шарнирной муфты, опертой сверху и снизу на сферические опоры, через упорные подшипники качения, кроме того, винт сопряжен с шарнирной муфтой с возможностью передачи крутящего момента от червячного колеса винту для преобразования в вертикальное возвратно-поступательное движение гайки с подвесом.
Подвес снабжен серьгами для закрепления анодной ошиновки и крышкой с бобышками, стопорящими гайку от проворачивания.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на Фиг.1 - вид анодного устройства с продольной стороны;
на Фиг.2 - главный вид анодного устройства (в плане);
на Фиг.3 - разрез А-А на Фиг.1 (конструкция домкрата и подвеса).
В предлагаемом анодном устройстве механизм перемещения анодов (МПА) изображен на фигурах 1, 2, 3, содержит асинхронный электродвигатель 1, червячный редуктор МПА 2, два угловых конических редуктора 3. Червячный редуктор МПА 2 имеет выходной вал с двумя концами, которые через втулочно-пальцевые муфты 4 соединены с угловыми коническими редукторами 3. Каждый конический редуктор 3 соединен карданным валом 5 с группой из 4-х последовательно соединенных винтовых домкратов 6 (см. фиг.1). Электродвигатель 1 через втулочно-пальцевую муфту 7 соединен с входным валом червячного редуктора МПА 2 (см. фиг.2 главный вид). Винтовые домкраты 6 соединены между собой карданными валами 8 и с червячными редукторами домкрата 9. Механизм перемещения анодов установлен на металлоконструкции электролизера 10. Винт 11 винтового домкрата 6 соединен шарнирной муфтой 12 (см. фиг.3) с червячным колесом 13 с возможностью вращения червяком 14 совместно с червячным колесом 13. Для исключения горизонтальных нагрузок шарнирная муфта 12 с винтом опирается на сферические опоры 15 и 16, выполненные в виде шайб. Гайка 17 неподвижно установлена в подвесе 18 и при вращении винта поднимается или опускается по нему, при этом происходит перемещение анодной ошиновки. Гайка 17 выполнена со сферическими торцами, которыми опирается в подвесе 18 на сферически обработанные поверхности. Червячное колесо 13, размещенное в редукторе винтового домкрата 9, сверху и снизу опирается на сферические опоры 15 и 16 через упорные подшипники качения 19 и 20. Подвес 18 снабжен серьгами 21 для закрепления анодной ошиновки и крышкой с бобышками 22.
Работа механизма перемещения анодной ошиновки производится за счет вращения винтов 11 винтовых домкратов 6, карданными валами 5 и 8 через редукторы МПА 2 от электродвигателя 1, расположенного в торцевой части с лицевой стороны металлоконструкции 10. Так как винтовые домкраты 6 расположены по краям верхней части балки-коллектора, поэтому средняя часть остается свободной.
Отличием заявляемой конструкции является то, что винт домкрата соединен шарнирной муфтой, а шарнирная муфта верхним и нижним торцами опирается через упорные подшипники на сферические опоры, это дает возможность исключить горизонтальные нагрузки в паре винт-гайка и приводит к увеличению надежности и срока эксплуатации конструкции. Положение крепления винтов домкратов обеспечивает минимальный прогиб анодной ошиновки.
В данной конструкции применена схема, когда винт через шарнирную муфту соединен с червячным колесом редуктора винтового домкрата и вращается совместно с червячным колесом, что приводит к уменьшению габаритов корпуса редуктора и высоты электролизера, что позволяет более компактно расположить технологическое оборудование.
Перечень конструктивных элементов:
асинхронный электродвигатель 1,
червячный редуктор МПА 2,
два угловых конических редуктора 3,
втулочно-пальцевые муфты 4,
карданный вал 5,
винтовой домкрат 6,
втулочно-пальцевая муфта 7,
карданный вал 8,
червячный редуктор домкрата 9,
металлоконструкция электролизера 10,
винт 11,
шарнирная муфта 12,
червячное колесо 13,
червяк 14,
сферические опоры 15 и 16,
гайка 17,
подвес 18,
упорные подшипники качения 19 и 20,
серьги 21,
крышка с бобышками 22.