[发明专利]用于在可移动臂端部旋转的固体残留物收集器的紧固设备尤其是用于壳铲的铰接斗的紧固设备

说明书

本发明涉及使用Hall-Héroult工艺通过火法电解来生产铝。更具体地，涉及一种设备，该设备用来收集浸没或漂浮在电解浴和金属液中的固体残留物，尤其是来自电解浴的沉积在罐底部的沉积物，以及因在移除废阳极之前和期间进行的各种操作而产生的剩余碳和壳碎屑。更具体地，本发明涉及一种设备，该设备包括铰接的铲斗以及允许快速更换所述铰接的铲斗的装置。

铝在工业上是通过公知的Hall-Héroult工艺在电解池中通过火法电解来生产的。工厂中具有大量的电解池，这些电解池在被称为电解车间或电解室的建筑物内成排布置，并且使用连接导体串联地电连接，从而最好地来利用工厂的地面区域。这些池通常被排布为两条或多条平行线并且由端部导体相互电连接。在每个池中，电解浴和金属液被容纳在称为“电解罐”的罐中，该罐包括钢制容器和位于罐底部的阴极单元，所述钢制容器的内侧覆有耐火材料和/或绝缘材料。通常由碳质材料制成的阳极被局部地浸没在电解浴中。

在运行时，电解工厂需要对电解池进行干预，包括把废阳极更换成新阳极、对池中的金属液进行取样，以及对电解质进行取样或补充。为了进行这一工作，最现代化的车间都配有一个或多个服务单元，包括：桥式吊车，其能在一系列电解池上方移动；一个或多个服务机器，每个服务机器包括能够在桥式吊车上移动的车架；以及，服务模块，其设有装卸和服务设备，诸如铲和吊机，通常被称为“工具”。这些服务单元常常被称为“电解服务机器”或“M.S.E.”(英语名称为“PTA”或“Pot Tending Assembly”或“PTM”或“Pot Tending Machine”)。所述服务模块通常包括工具转动架，每个工具被固定在线缆端部，所述线缆由被附接至所述工具转动架的绞盘操作，或者每个工具被固定在可移动臂的端部，所述可移动臂通常是伸缩或铰接的臂，所述可移动臂的另一端部被附接至所述工具转动架。

阳极更换期间的一个必要操作是清理由电解浴和金属液组成的液体介质的一部分，所述部分被废阳极覆盖且必须由新阳极覆盖。在电解期间，电解浴的上表面形成氟化冰晶石和氧化铝的硬壳。该壳具有保持电解浴内热量的优点，因此构成一个有效的绝缘封套。但由于其十分坚硬并粘附至阳极块的壁，所以有必要将废阳极周围的壳打破从而将废阳极取出。通常，需借助工具(例如，轻击锤，称为“破壳机”)来打破壳。所以，在去除废阳极期间，壳上会形成一开口，该开口被保留直到装配了新阳极，且此后称为“阳极孔”。打破壳和操作废阳极块不可避免地会产生碎片或固体块，这些碎片或固体块漂浮或悬浮在由电解浴和金属液组成的液体介质中，或者落到罐底部。由此看来，有必要借助收集工具(通常已知为“壳铲”)来移除这些固体块。另外，沉积物逐渐地沉积在罐底部，即在阴极上，形成厚度不断增加的层，这增大了阻力从而降低了所述罐的输出。因此，阳极孔中的壳铲也被用于移除沉积在罐底部的沉积物。

欧洲专利申请EP-A-0440488描述了与特定车辆——而非服务机器——一起使用的壳铲的一个实例。欧洲专利申请EP-A-0618313非常简略地描述了服务机器的一个实例，该服务机器配有能够保证打破废阳极附近的外壳并清理阳极孔的设备。不论壳铲是由专门车辆传送的还是由服务机器传送的，其通常形式都是由两个斗组成的夹具，这两个斗以关于基本竖直平面基本对称的方式放置，并绕两条基本水平轴线铰接、旋转，这两条轴线也可以重合为一条。每个斗都具有一个前边缘，也称为“刃”，其与另一个斗的前边缘对立。为了收集残留物，将处于打开状态的壳铲伸入电解浴，随后使用至少一个致动器将壳铲从打开状态转为闭合状态，所述至少一个致动器直接作用于斗，或者作用于使这两个斗关于彼此基本对称旋转的连杆组件，从而捕获这两个斗之间的固体残留物，而液体介质以及电解浴和金属液的混合物仍可以溢出，尤其是通过斗壁上的开口溢出。专利申请EP1178004描述了一种框架被一分为二的铲斗。

所述铲尤其是斗(其用来插入由浮在金属液顶部的液体电解浴组成的液体介质)的使用条件，从热和机械两方面考虑，尤其需要频繁地修复所述铲斗。通常，这种修复工作需要更换斗，这需要花费几个小时并需要关闭整个设备，即，需要关闭连同所有工具的车辆或服务机器。

申请人不断寻求改进服务机器(其须满足电解池的许多其他功能)的可用性，因此设定了缩短壳铲修复时间的目标。在实现这一目标的新的用于斗的紧固设备的设计中，申请人意识到：该设备也适用于除了在火法电解生产铝中使用的壳铲以外的收集单元；并且可以用于任何在可移动臂端部绕轴线旋转的铰接收集容器。