可以位于電解槽的周邊的用于刺穿冰晶石浴的硬外皮的設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及刺穿設(shè)備(6)，包括一個(gè)千斤頂(61)和一個(gè)刺穿部件(62)，所述千斤頂由一個(gè)主體(611)和一個(gè)桿(612)組成，所述主體(611)和桿(612)沿著一個(gè)縱向軸線(xiàn)(A?A’)延伸，所述刺穿部件(62)連接到所述桿(612)，所述刺穿設(shè)備被用來(lái)通過(guò)所述刺穿部件(62)沿著一個(gè)平移軸線(xiàn)(T)的往復(fù)移動(dòng)來(lái)在電解槽的凝固的氧化鋁和浴的硬外皮中形成一個(gè)孔，其特征在于，所述縱向軸線(xiàn)(A?A’)平行于所述平移軸線(xiàn)(T)且與所述平移軸線(xiàn)(T)分開(kāi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
可以位于電解槽的周邊的用于刺穿冰晶石浴的硬外皮的設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及在包含冰晶石浴的電解槽中通過(guò)電解來(lái)生產(chǎn)鋁的一般技術(shù)領(lǐng)域。
[0002] 更具體而言，本發(fā)明涉及用于刺穿在所述槽的冰晶石基浴(在下文中被稱(chēng)為"冰晶 石浴"）上延伸的固化硬外皮的設(shè)備。
[0003] 該刺穿設(shè)備可以被安裝在具有預(yù)烘烤陽(yáng)極的電解槽上或被安裝在具有被稱(chēng)為 foderberg:的連續(xù)陽(yáng)極的電解槽上。
【背景技術(shù)】
[0004] 鋁主要是通過(guò)電解溶解于冰晶石浴中的氧化鋁來(lái)生產(chǎn)的。當(dāng)前，在電解槽中進(jìn)行 鋁的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，該電解槽由一個(gè)鋼制槽殼和陰極組成，該槽殼的上部打開(kāi)且其內(nèi)部覆 蓋有耐火材料，該陰極的頂部安裝有一個(gè)(或多個(gè)）陽(yáng)極，所述陽(yáng)極浸入930°C至980°C的冰 晶石浴中。
[0005] 陽(yáng)極和陰極之間施加的電流被用來(lái)啟動(dòng)電解反應(yīng)。在電解反應(yīng)期間，陽(yáng)極被逐漸 消耗。一旦陽(yáng)極被耗盡，就用新的陽(yáng)極替換該耗盡的陽(yáng)極。
[0006] 在通過(guò)電解生產(chǎn)鋁中，凝固的氧化鋁和電解質(zhì)的固化硬外皮形成在冰晶石浴的表 面上。此硬外皮的形成具有使冰晶石浴熱絕緣并且約束一些通過(guò)電解反應(yīng)生成的污染氣體 的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 然而，通過(guò)電解生產(chǎn)鋁導(dǎo)致冰晶石浴的組成的永久改變。首先，通過(guò)電解反應(yīng)消耗 了氧化鋁;其次，通過(guò)二次機(jī)制(諸如通過(guò)槽的壁吸收冰晶石組分或通過(guò)陽(yáng)極效應(yīng)使氟化組 分分解)逐漸更改了冰晶石浴的量和組成。
[0008] 因此，必須定期添加化合物(諸如氧化鋁、冰晶石(Na3AlF6)或氟化鋁(A1F3))，以 穩(wěn)定和控制電解槽的操作參數(shù)。
[0009] 這是為何電解槽通常配備有刺穿設(shè)備以通過(guò)刺穿硬外皮來(lái)形成孔和配備有進(jìn)料 器以通過(guò)所述孔添加粉末形式的化合物的原因。
[0010]每個(gè)刺穿設(shè)備通常包括一個(gè)千斤頂和一個(gè)刺穿部件(被稱(chēng)為"揣子(Plongeur)"或 "鑿子(pointerolle)"），刺穿部件被附接到千斤頂?shù)囊粋€(gè)桿的一端。通過(guò)激活千斤頂來(lái)使 刺穿部件降低以打破在固化浴之上延伸的硬外皮，刺穿部件通常豎向定位。
[0011]文件FR 2,262,700公開(kāi)了一種電解槽，該電解槽具有矩形平行六面體形狀的槽 殼、由該槽殼支撐的上部結(jié)構(gòu)、沿著該上部結(jié)構(gòu)成對(duì)懸掛的陽(yáng)極組件、在該槽殼的底部中的 陰極塊，以及陽(yáng)極組件浸入的冰晶石浴。該電解槽還包括多個(gè)刺穿設(shè)備，所述刺穿設(shè)備被定 位在槽殼上方并且在槽殼的整個(gè)長(zhǎng)度上、在成對(duì)的陽(yáng)極組件之間的槽殼的中央平面中延 伸。
[0012] 然而，存在與槽殼共線(xiàn)安排的刺穿設(shè)備使一些維護(hù)操作困難，諸如刺穿設(shè)備本身 的維護(hù)以及用新的陽(yáng)極組件替換磨損的陽(yáng)極組件。這是因?yàn)樵诔蓪?duì)的陽(yáng)極組件之間延伸的 刺穿設(shè)備妨礙了耗盡的陽(yáng)極組件的豎向抽出。
[0013] 此外，在槽殼的周邊具有刺穿設(shè)備的事實(shí)將導(dǎo)致障礙物的存在，一旦將陽(yáng)極組件 從槽殼提抽出，所述障礙物將不允許陽(yáng)極組件的側(cè)向移動(dòng)。
[0014] 這樣的障礙物，由于它們的大高度，還將使內(nèi)部安裝電解槽的建筑物的結(jié)構(gòu)顯著 改變。特別地，建筑物高度必須等于槽殼的高度、陽(yáng)極組件的高度和刺穿設(shè)備的高度的總 和，以允許陽(yáng)極組件在刺穿設(shè)備上方經(jīng)過(guò)。
[0015] 因此，本發(fā)明的目的是提供如下一種刺穿設(shè)備，該刺穿設(shè)備的配置使得可以改進(jìn) 電解槽的人體工程學(xué)(ergonomie)，且特別是使電解槽的高度最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 為此，本發(fā)明提供了一種刺穿設(shè)備，包括一個(gè)千斤頂和一個(gè)刺穿部件，該千斤頂由 一個(gè)主體和一個(gè)桿組成，該主體和該桿沿著一個(gè)縱向軸線(xiàn)延伸，該刺穿部件連接到該桿，該 刺穿設(shè)備被用來(lái)通過(guò)該刺穿部件沿著一個(gè)平移軸線(xiàn)T的往復(fù)移動(dòng)來(lái)在電解槽的固化的氧化 鋁和浴的硬外皮中形成一個(gè)孔，該縱向軸線(xiàn)平行于該平移軸線(xiàn)T且與該平移軸線(xiàn)T分開(kāi)。
[0017] 在本發(fā)明的上下文中，"平行且分開(kāi)的軸線(xiàn)"被理解為意指兩個(gè)平行且非重合的軸 線(xiàn)，即，間隔開(kāi)非零距離"d"。
[0018] 電解槽可以包括一個(gè)覆蓋有襯里的槽殼，該槽殼被設(shè)計(jì)成接收一個(gè)冰晶石浴并且 包括一個(gè)基底、橫向側(cè)壁和縱向側(cè)壁;和一個(gè)約束室，該約束室包括相對(duì)于該槽殼的側(cè)壁向 外偏移的側(cè)壁，以使得該約束室的所述側(cè)壁在該槽殼的側(cè)壁的周?chē)蜕戏窖由?。以此方式?該約束室的側(cè)壁延伸所在的平面包圍該槽殼的側(cè)壁。
[0019] 縱向軸線(xiàn)平行于且分開(kāi)于平移軸線(xiàn)T的事實(shí)允許刺穿部件相對(duì)于千斤頂偏移，以 便給出如下一種刺穿設(shè)備，該刺穿設(shè)備被設(shè)計(jì)成被定位在電解槽的周邊處并且使其高度 (特別是該刺穿設(shè)備在硬外皮上方的高度)最小化。
[0020] 這樣的在電解槽的周邊的刺穿允許在該槽的周邊供應(yīng)多種化合物(氧化鋁、A1F3 等），且因此使得可以在槽殼的壁附近維持冰晶石浴中的冷點(diǎn)，從而提高槽殼和槽對(duì)冰晶石 浴的高溫的抵抗力。
[0021] 有利地，刺穿部件的自由端與千斤頂相對(duì)。更具體而言，與千斤頂?shù)目v向軸線(xiàn)垂直 的至少一個(gè)平面穿過(guò)刺穿部件的自由端和千斤頂。這限制了刺穿設(shè)備的高度，且因此限制 了電解槽的高度。特別地，這使得可以限制約束室的高度，約束室與槽殼一起限定了 一個(gè)在 硬外皮上方的用于約束氣體的體積。
[0022] 有利地，露出桿的千斤頂?shù)闹黧w的一端位于低于刺穿部件的高度。刺穿設(shè)備在硬 外皮上方的高度低于現(xiàn)有技術(shù)的刺穿設(shè)備在硬外皮上方的高度，在現(xiàn)有技術(shù)中，在硬外皮 上方的高度至少是刺穿部件的高度和千斤頂?shù)闹黧w的高度的總和。
[0023] 為了使縱向軸線(xiàn)和平移軸線(xiàn)平行且不重合，該刺穿設(shè)備可以包括一個(gè)U形結(jié)構(gòu)，該 U形結(jié)構(gòu)由通過(guò)一個(gè)橫向芯連接的兩個(gè)翼形件組成，第一翼形件被連接到桿，且第二翼形件 與刺穿部件成一體。特別地，這使得可以將刺穿設(shè)備定位在電解槽的周邊上，且更具體而 言，定位在其一個(gè)側(cè)壁上。
[0024] 在一個(gè)替代實(shí)施方案中，第一翼形件與千斤頂?shù)臈U成一體地安裝。在另一個(gè)替代 實(shí)施方案中，第一翼形件經(jīng)由一個(gè)橫梁連接到該桿，該橫梁一方面與該桿的一端成一體地 安裝，且另一方面與第一翼形件的與橫向芯相對(duì)的一端成一體地安裝。
[0025] 該刺穿設(shè)備還可以包括用于沿著平移軸線(xiàn)T平移導(dǎo)引刺穿部件的裝置。該導(dǎo)引裝 置被用來(lái)限定刺穿部件的移動(dòng)路徑和限制在通過(guò)刺穿部件穿透硬外皮期間千斤頂?shù)臈U所 承受的徑向力，因?yàn)檫@些徑向力可以損壞千斤頂。
[0026] 該導(dǎo)引裝置可以被偶合到第一翼形件并且限定了一個(gè)用于第一翼形件的滑動(dòng)引 導(dǎo)路徑。該導(dǎo)引裝置包括例如一個(gè)板，該板包括一個(gè)包圍第一翼形件的通道，該通道從該板 的至少一面突出。特別地，該通道從該板的與橫向芯相對(duì)的面突出，以使橫向芯在該板上方 的高度最小化。優(yōu)選地，該通道垂直于該板的平面延伸。
[0027] 因此，在刺穿部件的往復(fù)移動(dòng)期間，第一翼形件在該通道內(nèi)滑動(dòng)。該通道通過(guò)從該 板的與橫向芯相對(duì)的面突出來(lái)延伸的事實(shí)使得可以限制刺穿設(shè)備的在電解槽內(nèi)部延伸的 零件的數(shù)目。
[0028] 如上文所指示的，約束室的側(cè)壁在槽殼的側(cè)壁周?chē)蜕戏窖由臁?br>[0029]槽殼的頂部邊緣和/或約束室的底部邊緣可以形成一個(gè)凸耳(replat)，以機(jī)械地 連接槽殼的側(cè)壁和約束室的側(cè)壁，以使得約束室和槽殼一起限定一個(gè)在冰晶石浴上方的封 閉體積。
[0030] 每個(gè)導(dǎo)引裝置的板可以是約束室和/或凸耳的部分或使得可以關(guān)閉在所述凸耳中 的開(kāi)口。特別地，此板是可移除的，以便于刺穿設(shè)備的拆卸。
[0031] 刺穿設(shè)備的由千斤頂和第一翼形件的一部分組成的第一部分延伸到約束室外部， 且刺穿設(shè)備的由第一翼形件的一部分、橫向芯和第二翼形件組成的第二部分延伸到約束室 內(nèi)部。
[0032] 因此，千斤頂位于約束室外部，而刺穿部件位于約束室內(nèi)部。這通過(guò)限制千斤頂暴 露于氣體和熱輻射來(lái)降低千斤頂損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0033] 替換地或結(jié)合地，導(dǎo)引裝置可以耦合到第一翼形件并且限定一個(gè)用于第二翼形件 的滑動(dòng)引導(dǎo)路徑。在此情況下，導(dǎo)引裝置可以包括一個(gè)板，該板包括一個(gè)通道，該通道包圍 第二翼形件且當(dāng)刺穿設(shè)備被固定到電解槽時(shí)該通道與固化的氧化鋁和浴的硬外皮共線(xiàn)定 位。優(yōu)選地，該通道在一端處垂直于該板的平面延伸。包圍第二翼形件的通道可以在該板的 與橫向芯相對(duì)的一側(cè)上從該板突出，或在該板的與刺穿部件相對(duì)的一側(cè)上從該板突出，或 在兩側(cè)上從該板突出。
[0034] 千斤頂可以在千斤頂?shù)闹黧w的與桿相對(duì)的自由端處固定到電解槽。
[0035]該自由端可以被固定到槽的上邊緣。在此情況下，該主體的自由端距槽的基底比 桿的與該主體相對(duì)的端更遠(yuǎn)。在這樣的配置中，千斤頂?shù)闹黧w定位的高度高于槽中所包含 的浴的高度，從而限制千斤頂?shù)闹黧w暴露于高溫。
[0036] 替代地，該自由端可以被固定到電解槽，以便比桿的與主體相對(duì)的端更接近于槽 的基底。在這樣的配置中，千斤頂?shù)闹黧w定位的高度小于或等于槽中所包含的浴的高度，這 使得可以限制刺穿設(shè)備要求的槽之間的側(cè)向空間。
[0037] 本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)錯(cuò)的電解槽，包括一個(gè)槽殼，該槽殼被覆蓋有一個(gè)襯 里并且包括一個(gè)基底、橫向側(cè)壁和縱向側(cè)壁，該槽殼被設(shè)計(jì)成接收一個(gè)冰晶石浴，該槽還包 括如上文所描述的至少一個(gè)刺穿設(shè)備，每個(gè)刺穿設(shè)備沿著該槽殼的至少一個(gè)縱向側(cè)壁延 伸。
[0038] 將刺穿設(shè)備定位在電解槽的周邊上一一且更具體而言沿著其側(cè)壁一一的事實(shí)意 味著在電解槽的陽(yáng)極組件的垂直行程中沒(méi)有障礙。這允許從電解槽的頂部替換陽(yáng)極組件， 而不需要陽(yáng)極組件經(jīng)歷復(fù)雜運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)。
[0039] 每個(gè)刺穿設(shè)備可以被固定到槽殼的一個(gè)側(cè)壁。替代地，每個(gè)刺穿設(shè)備可以被附接 到約束室的一個(gè)側(cè)壁，該約束室包括橫向側(cè)壁和縱向側(cè)壁，該約束室被設(shè)計(jì)成與槽殼一起 限定一個(gè)在冰晶石浴上方的用于約束氣體的體積。特別地，每個(gè)刺穿設(shè)備可以被固定到約 束室的與槽殼的基底相對(duì)的上邊緣。這使得可以將刺穿設(shè)備定位在冰晶石浴上方，以限制 千斤頂?shù)闹黧w暴露于高溫。槽殼的側(cè)壁是自由的，以便允許空氣在槽殼的周邊對(duì)流，以便冷 卻槽殼。特別地，電解槽可以包括一個(gè)氣體收集設(shè)備，該氣體收集設(shè)備包括具有用于吸入氣 體的吸入孔的至少一個(gè)氣體捕獲套管，每個(gè)刺穿設(shè)備被固定到所述捕獲套管。在此情況下， 所述捕獲套管除了提供其吸入污染氣體的功能之外還為刺穿設(shè)備提供附接支撐功能。可以 經(jīng)由千斤頂?shù)闹黧w和用于導(dǎo)引刺穿部件平移的導(dǎo)引裝置附接刺穿設(shè)備。有利地，導(dǎo)引裝置 被固定到槽殼和/或約束室以是可移除的以便于刺穿設(shè)備的拆卸和維護(hù)。
[0040] 在一些替代的實(shí)施方案中，約束室可以支承在槽殼上，刺穿設(shè)備穿過(guò)約束室或槽 殼。刺穿設(shè)備--且更具體而言第一翼形件--可以在平行于平移軸線(xiàn)T和縱向軸線(xiàn)A-A' 的方向上穿過(guò)約束室或槽殼。這使得可以將用于刺穿部件穿過(guò)的開(kāi)口的尺寸限制到第一翼 形件的尺寸，以便改進(jìn)槽的密封。當(dāng)然，一個(gè)環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件可以被安排在開(kāi)口上以允許刺 穿設(shè)備通過(guò)。
[0041] 特別是，一個(gè)環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件可以與第一翼形件相關(guān);在此情況下，第一翼形件能 夠平移移動(dòng)通過(guò)該環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件。這確保在槽上設(shè)置的用于第一翼形件通過(guò)的開(kāi)口處對(duì) 電解槽的密封。此密封件可以被定位在第一翼形件通過(guò)的孔或通道的周邊處。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 電解槽和氣體收集過(guò)程的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將從參考附圖以非限制性實(shí)施例方式 給出的幾個(gè)替代實(shí)施方案的以下描述中清楚地顯露，在附圖中：
[0043] 圖1為電解槽的一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖，
[0044] 圖2為刺穿設(shè)備的示意圖，
[0045] 圖3至圖5為刺穿設(shè)備和電解槽的不同變體的局部示意性截面視圖，
[0046] 圖6為包括多個(gè)刺穿設(shè)備的電解槽的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 現(xiàn)在將描述電解槽的一個(gè)實(shí)施例，該電解槽包括用于在固化的氧化鋁和浴的硬外 皮中形成孔的一個(gè)或多個(gè)刺穿設(shè)備。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，該刺穿設(shè)備可以與 其他類(lèi)型的槽一起使用。
[0048] 在不同的圖中，等同的元件具有相同的參考標(biāo)記。
[0049]稍后將在文中參照直角平行六面體使用表達(dá)"側(cè)壁"、"基底"和"頂部開(kāi)口"。
[0050] 讀者應(yīng)理解，在本發(fā)明的上下文中：
[0051] 基底"意指直角平行六面體的一個(gè)靠近地面定位的水平壁，
[0052] 頂部開(kāi)口"意指在直角平行六面體的一個(gè)與該基底相對(duì)的水平壁中的開(kāi)口，
[0053] 側(cè)面/壁"意指直角平行六面體的一個(gè)在與該基底垂直的平面中延伸的豎向面/ 壁，
[0054] 縱向面/壁"意指直角平行六面體的其至少一個(gè)尺度大于其他側(cè)面/壁的尺度的 豎向面/壁，
[0055] 橫向面/壁"意指垂直于所述縱向面/壁延伸的豎向面/壁。
[0056] 圖1例示了根據(jù)本發(fā)明的電解槽的一個(gè)實(shí)施例。
[0057]該電解槽具有矩形平行六面體形狀并且包括一個(gè)槽殼1、一個(gè)約束室2、一個(gè)或多 個(gè)陽(yáng)極組件3、一個(gè)陰極4、一個(gè)氣體收集設(shè)備5和一個(gè)或多個(gè)刺穿設(shè)備6。
[0058] 此槽被用于生產(chǎn)鋁。它可以與多個(gè)其他電解槽(可能相同）相關(guān)聯(lián)，多個(gè)槽被安排 成一個(gè)接一個(gè)，兩個(gè)連續(xù)的電解槽在它們的一個(gè)縱向側(cè)壁處相鄰。
[0059] 槽殼1是一般平行六面體形狀。它具有一個(gè)基底11、兩個(gè)橫向側(cè)壁12和兩個(gè)縱向側(cè) 壁13。此槽殼1可以是金屬的，例如由鋼制成的。基底11的內(nèi)面和槽殼1的側(cè)壁12、13被涂覆 有耐火材料14以使槽殼隔熱。此耐火材料14僅被部分地不出以便不使圖1過(guò)載。
[0060] 槽殼1的頂部是打開(kāi)的。它被設(shè)計(jì)成接收一個(gè)冰晶石浴16,陽(yáng)極組件3被浸入該冰 晶石浴16中。
[0061] 約束室2限定一個(gè)在冰晶石浴16上方的封閉體積，在該封閉體積中使陽(yáng)極組件3移 動(dòng)。
[0062] 約束室2在槽殼1上延伸。更具體而言，該約束室支承在槽殼1的上邊緣17上。約束 室2具有四個(gè)側(cè)壁22、23:兩個(gè)橫向側(cè)壁22和兩個(gè)縱向側(cè)壁23。它在側(cè)壁22、23的底部邊緣24 和頂部邊緣25處是打開(kāi)的。
[0063] 約束室2的側(cè)壁22、23相對(duì)于槽殼1的側(cè)壁12、13向外偏移，以使得約束室2的側(cè)壁 22、23在槽殼1的側(cè)壁周?chē)蜕戏窖由臁Ｒ源朔绞剑s束室2的側(cè)壁延伸所在的平面包圍槽殼 1的側(cè)壁12、13。
[0064]槽殼1的頂部邊緣17和/或約束室2的底部邊緣24可以形成凸耳以機(jī)械連接槽殼1 的側(cè)壁12、13和約束室2的側(cè)壁22、23,以使得約束室2和槽殼1 一起限定一個(gè)在冰晶石浴上 方的氣體約束體積。
[0065] 約束室2還包括一個(gè)可移除的覆蓋裝置，該覆蓋裝置被設(shè)計(jì)成覆蓋由槽殼1和約束 室2的側(cè)壁22、23組成的組件的頂部開(kāi)口。覆蓋裝置26可以由大致在水平面內(nèi)延伸的一組面 板或罩組成，且可以支承在約束室2的側(cè)壁22、23的上邊緣25上。
[0066] 每個(gè)陽(yáng)極組件3包括陽(yáng)極31和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)32。陽(yáng)極結(jié)構(gòu)32首先使得可以操縱陽(yáng)極31， 其次使得可以向陽(yáng)極供應(yīng)電力。在電解反應(yīng)期間，浸入冰晶石浴16中的陽(yáng)極31被消耗。需要 定期替換陽(yáng)極組件3。
[0067]陽(yáng)極31優(yōu)選地是預(yù)烘烤類(lèi)型的碳材料塊。
[0068] 陽(yáng)極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何類(lèi)型，且稍后將不對(duì)其進(jìn)行更 詳細(xì)的描述。
[0069] 陰極4由一個(gè)(或多個(gè))碳材料塊組成。陰極4可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何類(lèi) 型，且稍后將不對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0070] 氣體收集設(shè)備5回收在電解反應(yīng)期間生成的污染氣體。
[0071] 氣體收集設(shè)備5包括一個(gè)(或多個(gè))捕獲套管55,在所述捕獲套管上分布有用于吸 入氣體的吸入孔53。
[0072] 所述捕獲套管與一個(gè)(或多個(gè))吸入設(shè)備(未示出）相關(guān)聯(lián)。它們（它)在約束室2的 縱向側(cè)壁23上延伸，且可能地在約束室2的橫向側(cè)壁上延伸。吸入孔53沿著約束室2的縱向 壁23的存在使得可以提高氣體污染物5的收集效率。
[0073]在約束室2的不同側(cè)壁22、23中形成的吸入孔53可以被豎向定位在不同的高度。有 利地，收集設(shè)備5的吸入孔53的數(shù)目可以等于附接到電解槽的刺穿設(shè)備6的數(shù)目。在此情況 下，每個(gè)吸入孔53可以與一個(gè)相應(yīng)的刺穿設(shè)備6相關(guān)聯(lián)并且被定位成接近于它。
[0074] 在本發(fā)明的上下文中，當(dāng)談及兩個(gè)物體"接近"時(shí)，被理解為意指兩個(gè)物體之間的 距離小于一米。
[0075] 有利地，每個(gè)捕獲套管55可以具有方形截面或矩形截面，且可以由具有高機(jī)械強(qiáng) 度的材料(例如鋼)制成。這使得可以增加吸入套管的剛度和強(qiáng)度。從而形成這樣一個(gè)捕獲 套管，該捕獲套管除了引導(dǎo)氣體的主要功能之外，尤其可被用作：
[0076] -用于由槽殼1和約束室2組成的組件的捆扎帶，和被用作
[0077] -用于電解槽的不同部件(諸如刺穿設(shè)備)的附接支撐。
[0078] 給捕獲套管添加幾個(gè)功能使得可以限制槽的尺寸，降低其成本并且使其制造更簡(jiǎn) 單。
[0079] 刺穿設(shè)備被用來(lái)在電解反應(yīng)期間在冰晶石浴表面上形成的固化的氧化鋁和浴的 硬外皮中形成孔。這些孔被規(guī)則地形成，以使得能夠添加多種化合物(諸如氧化鋁、冰晶石 (Na3AlF6)或氟化鋁(A1F3))，以穩(wěn)定或控制電解槽的操作參數(shù)。
[0080] 圖2示出了刺穿設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。后者包括一個(gè)千斤頂61和一個(gè)刺穿部件62。 [0081 ] 千斤頂61包括一個(gè)主體611和一個(gè)沿著縱向軸線(xiàn)A-A'延伸的桿612。有利地，千斤 頂61可以是氣動(dòng)的，以承受槽的高操作溫度(約500°C)。千斤頂61驅(qū)動(dòng)刺穿部件62沿著平移 軸線(xiàn)T豎向往復(fù)移動(dòng)。
[0082]刺穿部件62被設(shè)計(jì)成定位在待被刺穿的硬外皮的頂部上。刺穿部件62可以由棒組 成，該棒的自由端以尖端終止，該尖端適于穿透硬外皮以形成孔。
[0083]有利地，刺穿部件62被安排以使得平移軸線(xiàn)T與千斤頂61的縱向軸線(xiàn)A-A'分開(kāi) (即，不相同）且平行于千斤頂61的縱向軸線(xiàn)A-A'。這允許刺穿部件62相對(duì)于千斤頂61偏移， 以便限制刺穿設(shè)備6在硬外皮之上的高度，特別是在約束室2內(nèi)。這樣的刺穿設(shè)備6于是還可 以被定位在電解槽的周邊處。
[0084] 這提供了經(jīng)由電解槽的頂部來(lái)替換陽(yáng)極組件3而刺穿設(shè)備6(且更具體而言千斤頂 61)不妨礙陽(yáng)極組件3替換操作的豎向行程的可能性，這意味著可以設(shè)想顯著的結(jié)構(gòu)節(jié)約。
[0085] 可以考慮不同的方案以使平移軸線(xiàn)T不同于縱向軸線(xiàn)A-A'且平行于縱向軸線(xiàn)A-A '。例如在圖2中例示的實(shí)施方案中，刺穿部件62經(jīng)由U形結(jié)構(gòu)63耦合到千斤頂61，該U形結(jié) 構(gòu)63由連接到橫向芯633的第一翼形件631和第二翼形件632組成。
[0086]第一翼形件631與桿612成一體并且沿著縱向軸線(xiàn)A-A'延伸作為其延伸部。第二翼 形件632與刺穿部件62成一體并且沿著平移軸線(xiàn)T延伸。
[0087]隔熱部分可以被固定在第一翼形件631和桿612之間，以限制熱量傳播到千斤頂61 的主體611的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橹黧w611的溫度的過(guò)度增加可以導(dǎo)致?lián)p壞千斤頂61。
[0088] 關(guān)于U形結(jié)構(gòu)的橫向芯633，該橫向芯633優(yōu)選地垂直于第一翼形件631和第二翼形 件632延伸。它與第一翼形件631和第二翼形件632成一體地安裝。
[0089]導(dǎo)引裝置64被用來(lái)導(dǎo)引刺穿部件的平移移動(dòng)。在圖2中例示的實(shí)施方案中，導(dǎo)引裝 置64包括一個(gè)垂直于縱向軸線(xiàn)A-A'和平移軸線(xiàn)T延伸的板640。板640包括包圍第一翼形件 631和第二翼形件632的一部分的第一橫貫通道641和第二橫貫通道642。這些橫貫通道641、 642限定了一個(gè)用于第一翼形件631和第二翼形件632的滑動(dòng)導(dǎo)引路徑。至少一個(gè)橫貫通道 64U642的存在用于限制施加到桿612的徑向力F'，該徑向力可損壞千斤頂61。
[0090]優(yōu)選地，所述通道的直徑稍微大于第一翼形件631和第二翼形件632的直徑，以允 許在第一通道641和第二通道642內(nèi)滑動(dòng)和導(dǎo)引第一翼形件631和第二翼形件632。第一通道 的直徑與第一翼形件的直徑互補(bǔ)的事實(shí)改進(jìn)了槽的密封。
[0091 ] -個(gè)環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件還可被裝配到通道641;在此情況下，第一翼形件能夠平移移 動(dòng)通過(guò)該環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件。
[0092]以此方式，該密封件有利地在通道641的周邊處保持靜止，同時(shí)第一翼形件在該密 封件內(nèi)豎向平移。此解決方案具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)。這樣的密封件也不被暴露于撞擊。
[0093] 該刺穿設(shè)備被設(shè)計(jì)成一方面在導(dǎo)引裝置64處、另一方面在千斤頂61的主體612,尤 其是千斤頂61的主體612的自由端613處固定到電解槽。圖3至圖5例示了將刺穿設(shè)備安裝在 電解槽上的多個(gè)實(shí)施例。
[0094] 參照?qǐng)D3,我們例示了將圖2的刺穿設(shè)備組裝在電解槽的一個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施方 案中，千斤頂61被容納在槽殼1的加強(qiáng)支架131之間的自由空間中。
[0095] 千斤頂61被"倒置地"附接到槽殼。更具體而言，千斤頂61的主體611被安裝在槽殼 1上，以使得其自由端613比桿612更接近于槽殼1的基底11。
[0096]在此配置中，當(dāng)千斤頂61的主體611在桿612上施加推力Ρ以導(dǎo)致它從縮回位置(其 中桿部分地延伸到主體內(nèi)部）向展開(kāi)位置(其中桿延伸到主體外部)移動(dòng)時(shí)，刺穿部件62傾 向于遠(yuǎn)離冰晶石浴16的表面。相反，當(dāng)主體611在桿612上施加拉力Tr使它從展開(kāi)位置向縮 回位置移動(dòng)時(shí)，刺穿部件62傾向于接近冰晶石浴16的表面以打破硬外皮。
[0097]以此方式定位的千斤頂61使得可以將刺穿設(shè)備在硬外皮上方的高度限制到打破 硬外皮所需要的行進(jìn)距離，而不必增加千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度。
[0098] 導(dǎo)引裝置64包括一個(gè)板640。板640包括一個(gè)通孔643,第一翼形件631延伸通過(guò)該 通孔643。板640還包括單個(gè)通道642,第二翼形件632延伸通過(guò)該單個(gè)通道642。單個(gè)導(dǎo)引通 道642的存在容許U形結(jié)構(gòu)63、千斤頂61和刺穿部件62之間的潛在的組裝游隙的更大相對(duì)容 差。
[0099] 單個(gè)通道導(dǎo)引件642限定了一個(gè)用于刺穿部件62的豎向?qū)б窂健蝹€(gè)通道642與 冰晶石浴共線(xiàn)地延伸。
[0100] 優(yōu)選地，通孔643的直徑稍微大于第一翼形件631的直徑以改進(jìn)槽的密封。正如先 前的實(shí)施方案，一個(gè)環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件可以被安裝在通孔643上。
[0101] 參照?qǐng)D4,例示了刺穿設(shè)備的另一實(shí)施方案以及其在電解槽上的安排。在此實(shí)施方 案中，千斤頂61經(jīng)由連接橫梁65連接到U形結(jié)構(gòu)63。此連接橫梁65優(yōu)選地垂直于桿612和第 一翼形件631延伸。連接橫梁65與千斤頂61的桿612和第一翼形件631成一體地安裝。
[0102] 千斤頂61被"頭朝上"附接到槽。更具體而言，千斤頂61的主體611被安裝以使得其 自由端613比桿612距槽殼1的基底11更遠(yuǎn)。千斤頂61的主體611的自由端613可以被固定在 約束室2的縱向側(cè)壁23上，且優(yōu)選地固定在約束室2的捕獲套管55上，以使得主體611抵靠縱 向側(cè)壁23延伸到比冰晶石浴16的高度更大的高度。這限制了因主體611暴露于過(guò)大的溫度 而損壞千斤頂61的風(fēng)險(xiǎn)。由于溫度約為1000°C的冰晶石浴16的存在，槽殼1的側(cè)壁12、13的 溫度通常高于約束室2的側(cè)壁22、23的溫度。千斤頂?shù)倪@樣的定位還有利地使槽殼1的縱向 側(cè)壁13可接近以使用例如從專(zhuān)利EP1070158中已知的用于槽殼壁的通風(fēng)冷卻設(shè)備。
[0103] 在此實(shí)施方案中，導(dǎo)引裝置64由板640組成，該板包括單個(gè)通道641，該單個(gè)通道被 設(shè)計(jì)成與第一翼形件631相關(guān)聯(lián)。這使得可以增加刺穿設(shè)備的千斤頂61、刺穿部件62和U形 結(jié)構(gòu)63之間的任何潛在的組裝游隙的相對(duì)容差。此外，這使得可以改進(jìn)導(dǎo)引裝置64的人體 工程學(xué)和限制覆蓋冰晶石浴的表面的槽零件的數(shù)目以使訪問(wèn)更容易。
[0104] 單個(gè)通道641從該板的一側(cè)突出。導(dǎo)引裝置64被固定到電解槽，以使得通道641從 槽向下（即，向槽殼的基底)延伸。這限制了刺穿設(shè)備的突出到由冰晶石浴16上方的約束室2 限定的封閉體積內(nèi)的零件的數(shù)目。這還限制了橫向芯633在硬外皮上方上升的高度。
[0105] 參照?qǐng)D5,例示了刺穿設(shè)備6的另一個(gè)實(shí)施方案。此實(shí)施方案使用先前兩個(gè)實(shí)施方 案的一些特征以組合它們的優(yōu)點(diǎn)。
[0106] 尤其，千斤頂61的主體611被"倒置地"固定，如在圖3中例示的實(shí)施方案中。它在槽 殼1的加強(qiáng)支架131之間延伸作為第一翼形件631的延伸部。導(dǎo)引裝置64由一個(gè)板640組成， 該板包括包圍第一翼形件631并且從板640向千斤頂61的主體611突出的單個(gè)通道641。沒(méi)有 通道與第二翼形件632相關(guān)聯(lián)，以便限制刺穿設(shè)備6的尺寸和復(fù)雜度。此外，這避免了使導(dǎo)引 裝置64的零件與冰晶石浴16共線(xiàn)。
[0107] 參照?qǐng)D6,我們示出了電解槽的透視圖，所述電解槽包括多個(gè)刺穿設(shè)備6,諸如上文 所描述的那些。
[0108] 刺穿設(shè)備6被安排在槽（由槽殼的縱向側(cè)壁和約束室的縱向側(cè)壁組成）的縱向側(cè)壁 13、23 處。
[0109] 每個(gè)刺穿設(shè)備6與用于添加化合物（諸如氧化鋁、冰晶石（Na3AlF6)或氟化鋁 (A1F3))以穩(wěn)定電解槽的操作參數(shù)的一個(gè)(或多個(gè))計(jì)量單元相關(guān)聯(lián)。更具體而言，在圖6中 例示的實(shí)施方案中，每個(gè)刺穿設(shè)備6與兩個(gè)計(jì)量單元66相關(guān)聯(lián)，第一個(gè)計(jì)量單元用于通過(guò)由 刺穿部件62形成的孔引入氧化鋁，第二個(gè)計(jì)量單元用于通過(guò)由刺穿部件62形成的孔引入冰 晶石和氟化鋁。
[0110] 在槽的周邊具有刺穿設(shè)備6和計(jì)量單元66使得可以改進(jìn)添加到冰晶石浴的化合物 的分散和溶解。這是因?yàn)樵诒〉闹苓吿幮纬闪黧w流。將化合物引入這些流體流中促 進(jìn)它們?cè)诒≈械姆稚⒑腿芙狻?br>[0111] 因此，上文所描述的刺穿設(shè)備提供了許多優(yōu)點(diǎn)，尤其是關(guān)于用于生產(chǎn)鋁的電解槽 的操作的優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 刺穿設(shè)備（6)，包括一個(gè)千斤頂(61)和一個(gè)刺穿部件（62)，所述千斤頂由一個(gè)主體 (611) 和一個(gè)桿(612)組成，所述主體(611)和桿(612)沿著一個(gè)縱向軸線(xiàn)(A-A'）延伸，所述 刺穿部件(62)連接到所述桿(612)，所述刺穿設(shè)備被用來(lái)通過(guò)所述刺穿部件(62)沿著一個(gè) 平移軸線(xiàn)(T)的往復(fù)移動(dòng)來(lái)在電解槽的固化的氧化鋁和浴的硬外皮中形成一個(gè)孔，其特征 在于，所述縱向軸線(xiàn)(A-A'）平行于所述平移軸線(xiàn)(T)且與所述平移軸線(xiàn)(T)分開(kāi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的刺穿設(shè)備，其中所述刺穿部件(62)的自由端面向所述千斤頂 (61)〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的刺穿設(shè)備，其中露出所述桿(612)的所述千斤頂 (61)的所述主體(611)的一端位于低于所述刺穿部件(62)的高度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的刺穿設(shè)備，所述刺穿設(shè)備包括一個(gè)U形結(jié)構(gòu)(63)， 所述U形結(jié)構(gòu)（63)由連接到一個(gè)橫向芯（633)的兩個(gè)翼形件（631，632)組成，第一翼形件 (631)連接到所述桿(612)，且第二翼形件(632)與所述刺穿部件(62)成一體。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的刺穿設(shè)備，所述刺穿設(shè)備包括一個(gè)環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件，所述第一 翼形件(631)能夠平移移動(dòng)通過(guò)所述環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一項(xiàng)所述的刺穿設(shè)備，其中所述第一翼形件(631)與所述桿 (612) 成一體。7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一項(xiàng)所述的刺穿設(shè)備，其中所述第一翼形件(631)經(jīng)由一個(gè) 橫梁(65)連接到所述桿(612)，所述橫梁(65) -方面與所述桿(612)的一端成一體地安裝， 且另一方面與所述第一翼形件(631)的與所述橫向芯(633)相對(duì)的一端成一體地安裝。8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的刺穿設(shè)備，所述刺穿設(shè)備還包括用于導(dǎo)引所述刺 穿部件(62)沿著所述平移軸線(xiàn)(T)平移的平移導(dǎo)引裝置(64)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的刺穿設(shè)備，與權(quán)利要求4到7中任一項(xiàng)結(jié)合，其中所述導(dǎo)引裝置 (64)被耦合到所述第一翼形件(631)并且限定一個(gè)用于所述第一翼形件(631)的滑動(dòng)導(dǎo)引 路徑。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的刺穿設(shè)備，其中所述導(dǎo)引裝置(64)包括一個(gè)板(640)，所述板 包括一個(gè)包圍所述第一翼形件(631)的通道(641)，所述通道(641)在所述板(640)的至少一 側(cè)上從所述板(640)突出。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的刺穿設(shè)備，與權(quán)利要求4到7中任一項(xiàng)結(jié)合，其中所述通道 (641) 在所述板的與所述橫向芯(633)相對(duì)的面上從所述板突出。12. 根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的刺穿設(shè)備，與權(quán)利要求4到7中任一項(xiàng)結(jié)合，其中 所述導(dǎo)引裝置（64)被耦合到所述第二翼形件（642)并且限定一個(gè)用于所述第二翼形件 (642) 的滑動(dòng)導(dǎo)引路徑。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的刺穿設(shè)備，其中所述導(dǎo)引裝置(64)包括一個(gè)板(640)，所述 板包括一個(gè)包圍所述第二翼形件(632)的通道(642)，且當(dāng)所述刺穿設(shè)備被固定到電解槽 時(shí)，所述通道(642)與固化的氧化鋁和浴的硬外皮共線(xiàn)定位。14. 根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的刺穿設(shè)備，其中所述千斤頂(61)被設(shè)計(jì)成在千 斤頂（61)的所述主體(611)的與所述桿(612)相對(duì)的一端(613)處固定到電解槽，所述端 (613) 比所述桿(612)的與所述主體(611)相對(duì)的一端更接近于電解槽的基底(11)。15. 根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的刺穿設(shè)備，其中所述千斤頂(61)被設(shè)計(jì)成在千 斤頂（61)的所述主體(611)的與所述桿(612)相對(duì)的一端(613)處固定到電解槽，所述端 (613)比所述桿(612)的與所述主體(611)相對(duì)的一端距電解槽的基底（11)更遠(yuǎn)。16. 用于生產(chǎn)錯(cuò)的電解槽，包括一個(gè)槽殼（1 )，所述槽殼（1)被覆蓋有一個(gè)襯里（14)并且 包括一個(gè)基底（11)、橫向側(cè)壁（12)和縱向側(cè)壁(13)，所述槽殼（1)被設(shè)計(jì)成接收一個(gè)冰晶石 ?。?6)，其特征在于所述槽還包括如上文所描述的至少一個(gè)刺穿設(shè)備（6)，每個(gè)刺穿設(shè)備 (6)沿著所述槽殼(1)的至少一個(gè)縱向側(cè)壁延伸。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電解槽，其中每個(gè)刺穿設(shè)備(6)被附接到所述槽殼（1)的至 少一個(gè)側(cè)壁。18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電解槽，所述電解槽還包括一個(gè)約束室(2)，所述約束室(2) 包括橫向側(cè)壁(22)和縱向側(cè)壁(23)，所述約束室(2)被設(shè)計(jì)成與所述槽殼(1) 一起限定一個(gè) 在所述冰晶石?。?6)上方的氣體約束體積，每個(gè)刺穿設(shè)備(6)被固定到所述約束室(2)的一 個(gè)縱向側(cè)壁。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電解槽，其中每個(gè)刺穿設(shè)備被附接到所述約束室(2)的與所 述槽殼(1)的基底相對(duì)的上邊緣。20. 根據(jù)權(quán)利要求16到19中任一項(xiàng)所述的電解槽，所述電解槽還包括一個(gè)氣體收集設(shè) 備(5)，所述氣體收集設(shè)備(5)包括具有用于吸入氣體的吸入孔(53)的至少一個(gè)氣體捕獲套 管，每個(gè)刺穿設(shè)備(6)被固定到所述捕獲套管上。21. 根據(jù)權(quán)利要求16到20中任一項(xiàng)所述的電解槽，其中所述刺穿設(shè)備經(jīng)由所述千斤頂 (61)的所述主體(611)和用于所述刺穿部件(62)的平移導(dǎo)引裝置(64)而被固定。22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電解槽，其中所述約束室(2)支承在槽殼（1)上，且其中所述 刺穿設(shè)備穿過(guò)所述約束室(2)或所述槽殼(1)。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的電解槽，其中所述刺穿設(shè)備在平行于所述平移軸線(xiàn)(T)和所 述縱向軸線(xiàn)(A-A'）的方向上穿過(guò)所述約束室(2)或所述槽殼(1)。24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的電解槽，其中所述刺穿設(shè)備經(jīng)由一個(gè)環(huán)形動(dòng)態(tài)密封件穿過(guò) 所述約束室。
【文檔編號(hào)】C25C3/14GK105940148SQ201580006059
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日
【發(fā)明人】S·瑞納烏迪爾, Y·羅歇, F·布倫, B·巴德特, O·馬丁, C·杜瓦
【申請(qǐng)人】力拓艾爾坎國(guó)際有限公司