DE2052517B2

DE2052517B2 - Fahrbarer Krustenbrecher

Info

Publication number: DE2052517B2
Application number: DE2052517A
Authority: DE
Inventors: Hans Schaper; Kurt Springer
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1969-10-24
Filing date: 1970-10-26
Publication date: 1975-08-14
Also published as: DE2052517C3; NO125235B; CA921433A; BE757942A; JPS5040093B1; YU35971B; FR2066482A5; CH524686A; YU257370A; GB1262069A; US3664946A; DE2052517A1; AT326927B; NL7014231A; ZA707197B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen für das Aufbrechen der Badkruste in Aluminium-Schmelzflußelektrolysezellen bestimmten, fahrbaren Krustenbreeher mit horizontal angeordnetem Einschlagbaum, der mit einem pneumatischen Krustenbrecherhammer und einem Krustenbrechermeißel ausgerüstet ist und mittels einer Betätigungsvorrichtung in vertikaler Ebene schwenkbar ist.

Das Aufbrechen (Einschlagen) der Schlackenkruste, welche in Aluminium-Schmelzflußelcktrolysezellen den geschmolzenen Elektrolyten bedeckt, geschieht schon seit vielen Jahren nicht mehr rein manuell, sondern unter Verwendung von handbetätigten, fahrbaren (,₅ Druckluft-Krustenbrechern. In neuerer Zeit sind diese mit einer Tonerdezuführungsvorrichtung ausgerüstet und stellen eine vollständige Ofenbedienungsvorrichtung dar, die im folgenden »Ofenmanipulatoren« genannt werden.

Mechanisch betätigte, fahrbare Krustenbrecher sind in den verschiedensten Konstruktionen bekannt. Sie sind zum Teil auf lenkbaren Wagen montiert, zum Teil befinden sie sich an über den Zellen verfahrbaren Gerüsten (Halbportalkranen, Portalkranen. Laufkranen).

Der Krustenbrecher besteht bei den meisten bekannten Konstruktionen aus einem vertikalen oder annähernd vertikalen, am oberen Ende aufgehängten oder fest angeordneten Einschlagbaum, an welchem ein Druckluftzylinder mit dem Krustenbrechermeißel lafettenartig befestigt ist. Diese Konstruktionen haben den Nachteil, daß es beim stirnseitigen Einschlagen der Elektrolysezellen nicht möglich ist, den Stromleiter zu den Anoden bis zur Zellenlängsachse zu unterfahren; an der Mine der Stirnseiten bleibt daher die Kruste ungebrochen.

Die bekannten Krustenbrecher mit horizontalem Einschlagbaum gestatten infolge der Form der Brechwerkzeuge kein befriedigendes Einschlagen der Schlakkenkruste. Das trifft z. B. zu bei den Krus»enbrechern nach den deutschen Patenten 11 94 589 und 12 35 001.

Beim Brechen der Schlackenkruste trifft der Meißel oft auf närtere Stellen derselben oder sogar auf die gemauerte, mit erstarrtem Elektrolyten überzogene Zellenwand. Durch diese Widerstände entstehen horizontal gegen den Meißel gerichtete Seitenkräfte. Diese führen leicht zur Beschädigung des Krustenbrechers oder der Zellenwand.

Wirken diese horizon'alen Seitenkräfte quer zur Zellenlängsachse, wird z. B. bei der Konstruktion nach dem deutschen Patent 12 75 285 ein Ausweichen des Krustenbrechermeißels dadurch bewirkt, daß der vertikale, am oberen Ende gelenkig aufgehängte Einschlagbaum, der in normaler Arbeitsstellung durch einen horizontal angreifenden Federkolben in senkrechter Lage gehalten wird, gegen die Federkraft ausweicht. In diesem Fall sind sowohl die Haltekräfte als auch die Ausweichkraft durch die Federkraft genau definiert und nicht veränderbar. Sind die horizontalen Seitenkräfte parallel zur Zellenlängsachse gerichtet, ist ein selbsttätiges Ausweichen des Krustenbrechermeißels dadurch möglich, daß der Einschlagbaum nur durch sein Eigengewicht in normaler Arbeitsstellung gehalten wird. Das Ausweichen erfolgt hier bereits bei verhältnismäßig geringen Seitenkräften, so daß unterschiedlich harte Schlackenkrusten, die bei Aluminiumelektrolysezellen immer vorhanden sind, nicht vollständig gebrochen werden.

Bei bekannten Krustenbrechern mit horizontalem Einschlagbaum sind Ausweichmöglichkeiten für das Brechwerkzeug nicht gegeben. Eine Ausnahme bildet die im deutschen Patent 11 94 589 vorgeschlagene Konstruktion mit Brechrad, die aber den Nachteil hat, daß der bzw. die am frei drehbar gelagerten Brechrad sternartig befestigten Meißel schon bei sehr geringen Seitenkräften ausweichen.

Im Laufe des monate- oder jahrelangen Betriebes der Aluminium-Schmelzflußelektrolysezellen treten an diesen Veränderungen in der Form auf, daß sich der Zellenboden senkt oder heb! und dadurch auch die Schlackenkruste eine tiefere oder höhere Lage einnimmt. Zudem kann sich auch die Dicke der Schlackenkruste je nach dem Bedienungsverfahren und der verwendeten Tonerde (Aluminiumoxid) verändern; die Veränderungen können kurzzeitig eintreten und

dangen nicht nur mit dem Alter der Elektrolysezellen „asammen. Im Falle von Krustenbrechern mit unveränderlichem Hubbereich besteht die Gefahr, daß der Meißel bei zu tief liegender Schlackenkruste diese nicht oder unvollständig durchbricht und bei zu hoch liegender Schlackenkruste zu weit in den Elektrolyten und sogar bis in das Metallbad hinein stößt.

In der DT-AS 10 62 940 wird ein Krustenbrecher ,'ür Aluminium-Elektrolysezellen beschrieben, der einen horizontalen cinschlagbaum mit schwenkbar gelagertem und in einer vertikalen Ebene parallel zur Einschlagbaumlängsachse auslenkbarem Brechwerkzeug aufweist. Die Schwenkbewegung des Brechwerkzeuges erfolgt nicht automatisch, sondern übei einen von Hand bedienten Schwenkhebel. Der Einschlagbaum (Ausleger) führt eine Schwenkbewegung aus.

S\.in Hubbereich wird jedoch nicht nach unten oder nach oben verstellt. Der benötigte Preßluftzvlinder ist in der Höhe nicht verstellbar gelagert.

Die bekannten Ofenmanipulatoren ermöglichen nicht die gleichzeitige Bedienung beider Längsseiten einer Zelle. Der Manipulator kann jeweils nur eine Längsseite bearbeiten und muß dann auf die andere Seite hinüberwechseln. Bei der Bedienung der Stirnseiten muß ähnlich verfahren werden. _2J

Diesem bekannten Stand der Technik gegenüber hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Krustenbrecher der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Konstruktionen vermeidet -and der sowohl die Schlackenkruste an den Längsseiten der Aluminiumelektrolysezellen wie auch die an deren Stirnseiten zu brechen imstande ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Betätigungsvorrichtung für den Einschlagbaum mit einer Vorrichtung zum Verstellen des Hubbereiches des Krustenbrecherhammers samt Meißel nach oben oder unten verbunden ist, und daß der Einschlagbaum mit einer pneumatischen Vorrichtung zum selbsttätigen Auslenken des Krustenbrechers in einer vertikalen Ebene parallel zur Einschlagbaumlängsachse versehen ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich .. s den Unteransprüchen. So kommt / B. in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung noch eine Torsionseinrichtung für den Krustenbrecherhammer hinzu. Dieser ist um eine Drehachse, die mit der Einschlagbaumlängsachse zusammenfällt oder zu dieser parallel ist, federnd schwenkbar.

Durch die an sich bekannte, horizontale Lage des Einschlagbaumes ist es möglich, die Schlackenkruste auch an den Stirnseiten der Elektrolysezellen aufzubrechen, weil man mit dem Einschlagbaum unter die Stromleiter fahren kann, die den Strom zu den Anoden leiten. Das genügt aber noch nicht, wie weiter oben erwähnt, für ein befriedigendes Einschlagen. Durch die Erfindung werden noch die Bewegungsmöglichkeiten der bekannten Brechwerkzeuge erheblich verbessert.

Da die Einschlagtiefe des Krustenbrechermeißels in bezug auf die Oberfläche der Schlackenkruste immer gleich sein sollte, worauf bisher bei bekannten &₀ Krustenbrechern kaum Rücksicht genommen wurde, ist erfindungsgemäß eine Einrichtung geschaffen worden, welche auch das Verstellen des Hubbereiches des Krustenbrecherhammers bzw. Krustenbrechermeißels gestattet.

Um beim Auftreten von horizontal gegen den Meißel quer zur Zellenlängsachse gerichteten Seitenkräften Beschädigungen des Gerätes oder der Zellenwand zu vermeiden, ist als weiteres Erfindungsmerkmal eine pneumatische Vorrichtung zum Auslenken des Krustenbrechermeißels in einer vertikalen Ebene parallel zur Einschlagbaumlängsachse vorgesehen. Dadurch erfolgt das Ausweichen nicht bereits bei verhältnismäßig geringen Seitenkräften; das Auslenken des Meißels läßt sich durch Regulierung der Luftsteuerung beliebig einstellen.

Um zusätzlich auch beim Auftreten von horizontal gegen den Meißel parallel zur Zellenlängsachse gerichteten Seitenkräften Beschädigungen zu vermeiden, ist eine Vorrichtung zum federnden Auslenken des Krustenbrechermeißels in einer Ebene senkrecht zur Einschlagbaumlängsachse vorgesehen. Das Ausweichen erfolgt nicht schon bei verhältnismäßig geringen Seitenkräften, sondern erst nach Überwindung einer einstellbaren Federkraft.

Das Einschlagen der Schlackenkruste an den Stirnseiten der Elektrolysezelle läßt sich dadurch wesentlich erleichtern, daß der Krustenbrecher auf einer quer zur Zellenlängsachse verfahrbaren Katze montiert ist.

Vorteilhafterweise wird ein Ofenmanipulator mit zwei Krustenbrechern ausgerüstet, die je auf einer Katze montiert sind und gegeneinander oder auseinander quer zur Zellenlängsachse verfahren werden können. Dadurch ist es möglich, die zwei Längsseiten der Zelle gleichzeitig zu bedienen und die Schlackendekke an den Stirnseiten von der Mitte ausgehend nach beiden Enden hin gleichzeitig zu brechen. Außerdem ist es am Ende einer Zellenreihe nicht notwendig, den Ofenmanipulator zu wenden es sei denn, man wechsle auf eine andere Zellenreihe über.

Es ist zweckmäßig, den erfindungsgemäßen Krustenbrecher, wenn er als Ofenmanipulator konstruiert ist, mit je einem Tonerdeaustragrohr vor und hinter dem Krustenbrechermeißel, in Fahrrichtung gesehen, zu versehen.

Das hat den Vorteil, daß der Krustenbrecher beim Einschlagen der Schlackendecke an den Längsseiten der Zelle nach Belieben in der einen oder der anderen Richtung arbeiten kann.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung und zeigt verschiedene Möglichkeiten des Einsatzes.

F i g. 1 zeigt einen Ofenmanipulator in Vorderansicht mit zwei Krustenbrechern und der zu bedienenden Elektrolysezelle;

F i g. 2 im Schnitt nach der Linie 2-? von F i g. 1,

F i g. 3 wieder in Vorderansicht, mit der zu bedienenden Elektrolysezelle im Querschnitt,

Fig 4 das auf dem Flur laufende Fahrwerk in Vorderansicht (in Fahrrichtung) und

F i g. 5 in Seitenansicht (quer zur Fahrrichtung),

F i g. 6 die Tonerdezuführungsvorrichtung,

F i g. 7 die Verstellvorrichtung für den Hubbereich des Krustenbrechers in schaubildlicher Darstellung,

F i g. 8 die Hammerauslenkvorrichtung des Krusten-Brechers mit dem dazugehörigen Steuerschieber,

Fig.¹» die Steuerschieberstellung beim Auslenken des Krustenbrechermeißels,

Fig. 10 eine Torsionseinrichtung im Längsschnitt für den Krustenbrechermeißel,

F i g. 11 die Torsionseinrichtung im Schnitt längs der Linie 11-11 von Fig. 10,

Fig. 12 veranschaulicht eine der möglichen Reihenfolgen der Bedienung der Längsseiten einer Zellenreihe,

Fig. 13 eine der möglichen Reihenfolgen der Bedienung der Stirnseiten und

Fig. 14 eine Möglichkeit der vollständigen Bedienung,

Fig. 15 veranschaulicht die gleichzeitige: Bedienung von zwei einander gegenüberliegenden Seiten einer Elektrolysezelle.

Der Ofenmanipulator nach den Fig. 1 bis 3 ist auf einem Halbportalkran tO montiert, der einerseits auf einer Kranhochbahn 11 durch zwei Fahrschemel 12 geführt und angetrieben wird und anderseits mit einem auf dem Hüttenflur 100 laufenden, nicht angetriebenem gummibereiftem Fahrwerk 13 ausgerüstet ist. Die beiden Fahrschemel 12 werden durch den Antriebsmotor 14 über das Getriebe 15 und die Laufräder 16 angetrieben. Mit 17 sind Führungsrollen bezeichnet.

In Fig.3 ist eine Schmelzflußelektrolysezelle 18 im Querschnitt rein schematisch dargestellt. Es brauchen nicht alle Einzelheiten gezeichnet zu werden, da solche Zellen dem Fachmann wohlbekannt sind. Die Figur soll nur die allgemeine Arbeitsstellung der Krustenbrechereinrichtungen veranschaulichen. Die vorgebackenen Anoden 19 sind mittels Anodenstange 20 und Anodenschloß 21 am Stromleiter 22 befestigt. Der kathodische Anschluß erfolgt durch die Kathodenbarren 23. Durch Zuführung des Stromes in die Elektrolytschicht 24, in der Tonerde gelöst ist, erfolgt die Zersetzung der Tonerde, und schmelzflüssiges Aluminium 25 setzt sich auf dem Boden der Wanne 26 ab. Mit 27 ist eine Schlackenkruste bezeichnet, die aus erstarrtem Elektrolyt und ungelöster Tonerde besteht, und mit 28 die Tonerdedecke.

Das auf dem Hüttenflur 100 laufende gummibereifte Fahrwerk 13 besteht, wie in den Fig.4 und 5 besser erkennbar, im wesentlichen aus einer Pendelstütze 29, aus dem Parallelogrammlenker 30, dem Gegenhalter 31, den Rückstellfedern 32, dem Fahrgestell 33 mit Achse 34, der Fahrgestellentlastung 35, den Achslagern 36 und den gummibereiften Rädern 37.

Der Ofenmanipulator nach dem vorliegenden Beispiel ist für die Bedienung von zwei parallelen Reihen von Elektrolysezellen bestimmt. Zu diesem Zwecke muß er das Ende der Zellenreihen in einer Kurve umfahren können; beim Verlassen einer Zellenreihe muß er die Möglichkeit haben, auf die Nachbarreihe umzuschwenken. Bei einem normalen Fahrwerk entstehen beim Einlauf in eine Kurve beziehungsweise beim Auslauf starke Seitenkräfte, weil das Fahrwerk aus geometrischen Gründen nicht parallel zur Kranhochbahn läuft. Bei dem in den F i g. 1 und 3 bis 5 dargestellten Fahrwerk wird dieser Nachteil vermieden.

Das Fahrgestell 33 ist mittels der Pendelstütze 29 und des Parallelogrammlenkers 30 mit der Kranbrücke 38 gelenkig verbunden. Bei Geradeausfahrt wird es durch den Gegenhalter 31 im Zusammenwirken mit den Federn 32 parallel zur Kranhochbahn geführt. Beim Auftreten von Seitenkräften in der Kurve führen die Pendelstütze 29 und der Parallelogrammlenker 30 gegen die Rückstellkraft der Federn 32 eine Ausweichbewegung aus; durch diese wird die Wirkung der Seitenkräfte auf das fahrgestell vermieden.

An der Kranbrücke 38 ( F i g. 1) ist ein Kompressor 39 montiert mit Antriebsmotor 40 und Luftkessel 41. die für die Versorgung der Druckluftwerkzeuge bestimmt sind. Weitere Aufbauten sind der Tonerdebunker 42 mit Einfüllstutzen 43 und die Abluftfilter 44.

Zwecks Förderung der Tonerde 45 ( F i g. 2) aus dem Bunker 42 muß diese fluidisiert werden. Diesem Zwecke dienen die Auflockerungsböden 46. Diese enthalten einen luftdurchlässigen Zwischenboden 47, zum Beispiel aus Tuch oder Keramik. Die Auflockerung der Tonerde erfolgt in bekannter Weise dadurch, daß Druckluft dem Raum 48 zugeführt wird. Die überschüssige Luft entweicht durch die Abluftfilter 44 ( F i g. 1), welche die mitgerissene Tonerde zurückhalten.

Für den Austrag der fluidisieren Tonerde in vorbestimmter Menge ist eine Dosiervorrichtung 49

ίο vorgesehen ( F i g. 6), die aus dem Schieber 50, der um ihre Achse 51a rotierenden, an sich bekannten Schleuse 51 mit Regelantrieb 52 und dem Quelschventil 53 zusammengesetzt ist. 54 ist das Austragrohr, aus dem die Tonerde auf das Elektrolytbad fließt.

In dem beschriebenen Beispiel (Fig. 2) sind in Längsfahrrichtung je ein Tonerdeaustragrohr 54 hinter und vor dem Krustenbrechermeißel 75 angeordnet; auf diese Weise kann die Tonerde in beiden Fahrrichtungen dem Elektrolyten 24 zugeführt werden.

Da die Tonerdedosier- und -austragvorrichtung 49 sowie der Tonerdebunker 42 mit der Kranbrücke 10 fest verbunden sind und infolgedessen die Eigenbewegungen der Katzen 57 nicht mitmachen, wird beim Einschlagen der Kruste an den Stirnseiten der Zellen

2j keine Tonerde dem Elektrolyten 24 unmittelbar aus den Austragrohren 54 zugeführt; während des Einschiagens der Stirnseiten wird die Dosiervorrichtung 49 durch eine elektronische Steuerung automatisch außer Betrieb gesetzt. Gleichzeitig werden die Tonerdekratzer 113 in Ruhestellung nach Fig. 13 hochgeklappt.

Allerdings muß die Schlackenkrusle 27 auch an den Stirnseiten mit einer ausreichenden Tonerdeschicht 28 bedeckt sein; das kann dadurch erreicht werden, daß die Menge der ausgetragenen Tonerde an den Ecken der Zellen erhöht wird und diese sich dadurch auch auf die Stirnseiten verteilt.

Schließlich ist auf der Kranbrücke 38 der Schaltschrank 55 (es können auch mehrere Schaltschränke sein) montiert, der die Leistungs- und Steuerungsapparate in staubgeschützter Ausführung mit innerer Luftumwälzung und innerem Überdruck enthält.

Auf der Kranbrücke 38 des Ofenmanipulators befinden sich zwei parallele Kranschienen 56. Auf diesen laufen unabhängig voneinander die Katzen 57 mit Laufrädern 58. Diese werden durch einen Motor 59 mit Übersetzungsgetriebe 60 angetrieben ( F i g. 2). Das Verfahren der Katzen 57 wird durch die Stützrollen 61 die Hebel 62 und die Druckfedern 63 unterstützt; die Stützrollen 61 laufen auf zwei parallelen Schienen (54 die an der Unterseite der Kranbrücke 38 befestigt sind.

Die zwei quer zur Ofenreihe verfahrbaren Katzen 53 tragen die maschinellen Einrichtungen für die Ofenbedienung und ermöglichen sowohl das Vorbeifahren ar den Ofenreihen ohne Brechen der Kruste sowie da; Einnehmen der gewünschten Einschlaglinie an der Zellenlängsseiten als auch das Einschlagen der Krusts an den Stirnseiten der Zellen.

Die Steuerung des automatischen Verfahrens de: Ofenmanipulators sowie der Tonerdezufuhr und -aus tragung und der maschinellen Bedienungseinrichtunget erfolgt durch konventionelle elektronische Apparatu ren.

Nach F i g. 1 sind es folgende Steuerungselemente die mit dem Schaltschrank 55 in Verbindung stehen. Dei an der Hallenwand 65 befestigte Fahrprogrammsende 66, der den Fahrprogrammempfänger 67 beeinflußt. De Ofenprogrammsender 68, der an der Kranhochbahn Γ angebracht ist. wirkt auf den Ofenprogrammempfänge

69. Der mechanische Abgriff zur Steuerung der Einschlaglinie an den Zellen erfolgt durch die Tastrolle 70 und die Endschalter 71 in Verbindung mit den Kopierschienen 72 und den Abgriffschaltern 73. Die selben Steuerungselemente bewirken auch das Ein- und Ausschalten der maschinellen Ofenbedienungseinrichtungen.

Die zwei verfahrbaren Katzen 57 tragen je eine Krustenbrechervorrichtung 74 mit Meißel 75, der z. B. aus naturhartem Stahl besteht.

Der Hubbereich des Meißels 75 läßt sich mittels der Verstellvorrichtung 76 (Fig. 7) in bezug auf die Oberfläche der Schlackenkruste 27 ( F i g. 3) verändern. Der Hauptzylinder 77 für die pneumatische Betätigung der Krustenbrechervorrichtung 74 hängt am Verstellgelenk 78. Dieses ist in der Gabel 79 geführt und kann durch die je zur Hälfte links- und rechtsgängig ausgeführte Spindel 80 verstellt werden. Die Fixierung erfolgt durch die Gegenmutter 81. Diese Verstellvorrichtung ist zwischen den am Katzenrahmen angeschweißten Wangen 82 befestigt.

Der Krustenbrecherhammer83 mit dem Meißel 75 ist in der Aufhängung 84 befestigt. Diese ist um die Drehachse 85 schwenkbar und an eine Auslenkvorrichtung 86 angeschlossen (F i g. 8), die ein selbsttätiges Auslenken des Meißels 75 quer zur Ofenlängsachse ermöglicht. Sie ist über einen Druckluftzylinder 87 mit Kolben 88 t:nd Kolbenstange 89 mit einer Druckluftleitung und dem Raum 90 verbunden, während der Raum 91 auf der anderen Seite des Kolbens 88 mit der Außenluft in Verbindung steht.

Der beschriebene Ofenmanipulator ist nicht nur dazu bestimmt, die Schlackenkruste an den Längsseiten der Aluminiumelektrolysezellen zu brechen und dort dem Elektrolyten Tonerde zuzuführen, sondern ist auch so kontruiert, daß er außerdem die Schlackenkruste an den Stirnseiten brechen kann. Zur Erzielung einer möglichst günstigen Ofenführung und hoher Stromausbeute ist die Möglichkeit des automatischen Einschiagens der Ofenkruste auch auf den Stirnseiten außerordentlich wichtig. Auch nach diesem Gesichtspunkt wurde der Ofenmanipulator konzipiert. Bekanntlich können beim Einschlagen der Schlackenkruste durch Widerstände entstehende, horizontal gegen den Meißel gerichtete Seitenkräfte auftreten. Dies trifft besonders beim Einschlagen der Stirnseiten zu. Diese Seitenkräfte führen leicht zur Beschädigung des Gerätes. Die beschriebene Einrichtung soll nicht nur diese Gefahr verhindern, sondern auch zur Verbesserung der Ofenführung beitragen.

Treten beim Brechen der Schlackenkruste durch Widerstände entstehende seitliche Kräfte auf, die horizontal auf den Krustenbrechermeißel und quer zur Zellenlängsachse wirken, wird bei der Konstruktion nach dem deutschen Patent 12 75 285 (wie bereits erwähnt) ein Ausweichen des Krustenbrechermeißels dadurch bewirkt, daß der vertikale, am oberen Ende gelenkig aufgehängte Einschlagbaum, der in normaler Arbeitsstellung durch einen horizontal angreifenden Federkolben in senkrechter Lage gehalten wird gegen die Federkraft ausweicht. In diesem Fall sind sowohl die Haltekräfte als auch die Ausweichkraft durch die Federkraft genau definiert und nicht veränderbar. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß bei der in den Fig.8 und 9 dargestellten Hammerauslenkvorrichtung 86 der Hammer 83 von einem Luftzylinder 87 bis zum Auftreffen des Meißels 75 auf die Schlackenkruste 27 zunächst mit großer Kraft lotrecht gehalten und infolgedessen das Eindringen des Meißels 75 in die Schlackenkruste erleichtert wird. Erst beim Auftreten von größeren seitlichen Widerständen wird durch einen wegabhängigen Impuls die Haltekraft des Luftzylinders 87 so weit verringert, daß ein Auslenken des Meißels 75 quer zur Zellenlängsachse stattfinden kann. Dadurch wird vermieden, daß der Meißel 75 bereits bei unbedeutenden Seitenkräften ausweicht und die unterschiedlich harten Schlackenkrusten auf der gewählten Einschlaglinie nicht vollständig bricht.

Der Krustenbrecherhammer (Drucklufthammer) 83 ist mit der Hammeraufhängung 84 im horizontalen Einschlagbaum 92 um die Achse 85 schwenkbar gelagert. Die Schwenkbewegung wird durch den Druckluitzylinder 87 erreicht, der mit der Kolbenstange

89 an der Hammeraufhängung 84 angreift und mit der Zylinderaufhängung 93 am horizontalen Einschlagbaum 92 befestigt ist. Der Druckluftzylinder 87 steht über ein Steuerventil 94 mit der Druckluftleitung 95 in Verbindung. In Normalstellung des Steuerventils 94 ist das Solenoid % stromlos. Der Steuerkolben 97 wird von der Rückzugfeder 98 in der Lage nach F i g. 8 gehalten. Die Druckluft gelangt aus der Druckluftleitung 95 über den Raum 99 des Steuerkolbens 97 in den Zylinderraum

90 und beaufschlagt die Kolbenfläche 106. Der gegenüberliegende Zylinderraum 91 ist über den Raum 101 des Steuerkolbens 97 mit der Außenluft verbunden. Der Drucklufthammer 83 wird von dem Druckluftzylinder 87 mit dem vollen Druck auf die größere Kolbenfläche 106 in senkrechter Lage gehalten. Diese Stellung wird durch den Anschlag 102 begrenzt.

Beim Auftreffen des N'.oißels 75 auf die Schlackenkruste 27 wird durch bekannte Einrichtungen ein Signal ausgelöst, durch welches das Solenoid 96 Strom erhält. Dieses zieht den Anker 103 mit dem Steuerkolben 97 in die Stellung nach F i g. 9.

Die Druckluft gelangt aus der Druckluftleitung 95 über den Raum 99 des Steuerkolbens 97 sowohl in den Zylinderraum 90 als auch in den Zylinderraum 91. Der Luftdruck wirkt nun gleichzeitig auf die größere Kolbenfläche 106 und die kleinere Kolbenfläche 104. Da beide Drücke gegeneinander wirken, verbleibt eine Restkraft, die der Differenz der Kolbenflächen 106 und 104 entspricht. Der Drucklufthammer 83 wird von dem Druckluftzylinder 87 mit einer kleineren Kraft in der senkrechten Lage gehalten. Wenn beim Einschlagen der Schlackenkruste 27 Widerstände auftreten, die eine Beschädigung des Gerätes herbeiführen können, kann der Meißel 75 mit dem Drucklufthammer 83 eine Schwenkbewegung um die Achse 85 ausführen. In diesem Falle wirkt der Druckluftzylinder 87 als Luftpuffer.

Das Einschlagen der Stirnseiten der Elektrolysezelier erfolgt bei bekannten Krustenbrechern (z. B. nach derr deutschen Patent 12 75 285) mit vertikalem, am oberer Ende gelenkig aufgehängtem Einschlagbaum in dei Form, daß eine am lotrechten Einschlagbaum horizonta angreifende Hubkolbeneinrichtung in zwei bis vie Stellungen auslenkt und dadurch die jeweilige Ein Schlagposition fixiert wird. Das Brechen der Schlacken kruste ist also nur an Punkten möglich, die durch di Konstruktion festgelegt sind. Diesen z. B. die erfin dungsgemäße Konstruktion dadurch, daß der Einschlag baum 92 horizontal angeordnet ist und der Meißel 7 durch die quer zur Zellenlängsachse verfahrbare Katz 57 an der Stirnseite der Elektrolysezelle 18 bis zu Zellenlängsachse gefahren wird und dort mit dei Brechen der Schlackenkruste automatisch beginnt. Di

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Katze 57 fährt während des Brechens kontinuierlich zum Zellenrand zurück, so daß der Brechvorgang ebenso kontinuierlich erfolgt. Der Abstand der Einschlagpunkte wird lediglich durch das Tempo der Einschlagbewegung und die Fahrgeschwindigkeit der Katze 57 bestimmt. Dadurch wird erreicht, daß die Schlackenkrusle auf der ganzen Einschlaglänge vollständig gebrochen werden kann und auf der Einschlaglinie keine nichteingeschlagenen Krustenschollen stehenbleiben.

Treten beim Brechen der Schlackenkruste, insbesondere an den Längsseiten der Elektroiysezellen, durch Widerstände entstehende seitliche Kräfte auf, die horizontal auf den Krustenbrechermeißel und parallel zur Zellenlängsachse wirken, wird (wie bereits erwähnt) bei bekannten Konstruktionen (z. B. nach dem deutschen Patent 12 75 285) ein selbsttätiges Ausweichen des Krustenbrechermeißels dadurch ermöglicht, daß der lotrecht angeordnete Einschlagbaum am oberen Ende gelenkig aufgehängt ist und nur durch sein Eigengewicht in seiner normalen Arbeitsstellung gehalten wird. Das Ausweichen erfolgt dann bereits bei verhältnismäßig geringen Seitenkräften, so daß unterschiedlich harte Schlackenkrusten nicht vollständig gebrochen werden.

Dieser Nachteil wird durch die erfindur.gsgemäße Torsionseinrichtung 139 (Fig.l und 3) dadurch vermieden (Fig.lOundll).daßderam vorderen Ende des horizontal angeordneten Einschlagbaumes 92 befindliche Krustenbrechermeißel 75 so schwenkbar befestigt ist, daß die Schwenkachse mit der Einschlagbaumachse zusammenfällt. Der Hammer 83 mit dem Krustenbrechermeißel 75 wird durch starke, nachstellbare Federn 107 lotrecht gehalten und schwenkt beim Auftreten von Seitenkräften gegen die Federkraft aus. Es sind selbstverständlich auch Federanordnungen in Form von Torsionsstäben möglich.

Der Krustenbrecherhammer 83 und der Krustenbrechermeißel 75 sind am vorderen Ende einer Drehachse 108 befestigt. Am anderen Ende befindet sich die Knagge 109, die von zwei Stößeln 110 und den vorgespannten Federn 107 in der Mittellage gehalten wird. Diese Anordnung wird von den Federtöpfen 111 und den Nachstellstopfen 112 umschlossen und ist im Einschlagbaum 92 eingebaut.

Der vom Ofenmanipulator mitgeführte Tonerdebunker faßt in der Regel 2,5 bis 7 t Aluminiumoxid. Es wird ein möglichst großer Inhalt angestrebt, damit die Betankungsabstände und dadurch auch die Dauer des Tonerdeaustragsns groß gehalten werden können. Aus dem Tonerdeaustragrohr fließen in der Sekunde je nach Einstellung der Dosiereinrichtung normalerweise zwischen 500 und 2000 g Aluminiumoxid aus.

Die Hammerauslenkvorrichtung und die Torsionseinrichtung machen es möglich, den Ofenmanipulator während der Arbeit des Krustenbrechers (d. h. des Einschiagens der Schlackenkruste) mit einer kontinuierlichen Fahrgeschwindigkeit von beispielsweise 10 cm/s laufen zu lassen. Die Fahrgeschwindigkeit des Ofenmanipulators bei Leerfahrt ist selbstverständlich höher.

Die Zahl der Einschläge des Krustenbrechers beträgt in der Regel 40 bis 70 pro Minute. Die Antriebsleistungen des Ofenmanipulators sind z. B. wie folgt:

Für die Brückenfahrt 2 χ 20 bis 2 χ 25 kW,
für die Katzfahrt etwa 10 kW pro Katze.

Die eingebaute Druckluftzentrale liefert beispielsweise 5 bis 8 mVmin bei 6 bis 7 atü und einer Antriebsleistung des Kompressors von etwa 40 kW. Der Vorteil der Anordnung einer eigenen Druckluftversorgungseinrichtung auf dem Ofenmanipulator ist das Entfallen langer nachgeschleppter Schläuche, die einen großen Druckverlust, von beispielsweise 7 auf 5 atü, mit sich bringen. Ein zu geringer Druck der zu verwendenden Preßluft hat zur Folge, daß die Bewegungen der Steuerelemente, Druckluftkolben und Druckluftwerkzeuge zu wenig intensiv erfolgen und gelegentlich zum Teil oder ganz ausfallen.

Der horizontale Einschlagbaum ist nicht an einen

ίο Halbportalkran gebunden. Ein Portalkran wäre auch brauchbar, ebenso ein Bruckenlaufkran. bin Halbportalkran ist billiger, weil die Kranbrücke nicht so lang wird.

Der horizontale Einscniagbaum, der Beim trtindungsgegenstand eine erhebliche Rolle spielt, ist bei automatischen Krustenbrechern noch nicht bekannt.

Die Erfindung gilt grundsätzlich nicht nur für Krustenbrecher, die durch eine feste Bahn geführt sind, sondern auch für solche, die auf manuell lenkbaren Fahrzeugen montiert sind, und auch für Krustenbrecher ohne Tonerdeaustragung.

In dem Beispiel nach Fig. 12 werden in einem Bedienungsdurchgang des Manipulators die Längsseiten der Elektroiysezellen in der Reihenfolge a, b. c usw. eingeschlagen, wobei gleichzeitig Tonerde zugegeben wird. Bei der Rückfahrt des Manipulators werden, ebenfalls bei gleichzeitiger Tonerdezugabe, die Längsseiten d, e. /"usw. der Zellen bedient.

Die Bedienung der Stirnseiten mit dem Manipulator kann nach dem Beispiel nach Fig. 13 in der Weise programmiert werden, daß bei einem Durchgang die halben Stirnseiten g, h. i, k, I, m usw. eingeschlagen werden. Bei der Rückfahrt werden dann die halben Stirnseiten n, o, p, q, r, s usw. der anderen Zellenseite bedient.

In Fig. 14 ist die Reihenfolge des Einschiagens jeweils einer halben Stirnseite, einer ganzen Längsseite und wieder eine einer halben Stirnseite skizziert, und zwar in der Reihenfolge t, u, ν beziehungsweise auf der anderen Zellenreihenseite w,x,y.

Fig. 15 veranschaulicht das gleichzeitige Einschlagen von nacheinander zwei halben Stirnseiten, zwei ganzen Längsseiten und wieder zwei halben Stirnseiten _t mit zwei einander gegenüberliegenden Krustenbrechern.

Die Steuerteile des Manipulators können auch mit beliebig anderen Bedienungsprogrammen versehen sein.

Eine besondere Einrichtung erlaubt, für jede Zelle das Programm von zentraler Stelle beliebig einzustellen bzw. dieses völlig zu löschen, wenn z. B. eine Zelle außer Betrieb ist.

Die Zellenreihen sind vorzugsweise so eingerichtet, daß sich am Anfang einer jeden Reihe eine Betankungsstation befindet, aus der die Silos des Manipulators

automatisch mit Tonerde gefüllt werden. Die Zahl der bei einem Durchgang des Manipulators zu bedienenden Zellen ist zweckmäßig so bemessen, daß bei der letzten bedienten Zelle die Tonerdesilos leer sind und gerade dort wieder eine Betankungsstation zum automatischen Beschicken des Manipulators steht Der Arbeitsrhythmus des Manipulators einschließlich des Betankens erfo'.gt nach angegebenem Programm. Die Zeitabstände zwischen den Bedienungen sind ebenfalls programmiert Die aus bekannten Elementen zusammengesetzte

Steuerung ist so ausgelegt daß sowohl ein automati scher als auch ein manuell gesteuerter Betrieb des Manipulators möglich ist.
Der Ofenmanipulator nach dem Beispiel vermeidei

das Nachschleppen verlustreicher Druckluftleitungen dadu^rch, daß auf der in F i g. 1 dargestellten Kranbrükke 10 ein Kompressor 39 mit Antriebsmotor 40 und ein Luftkessel 41 untergebracht sind.

Schließlich wird der hohe Luftverbrauch bei den bekannten Krusteneinschlagvorrichtungen in dem erfindungsgemäßen Beispiel dadurch vermieden, daß der für die Bewegung des Einschlagbaumes 92 nach Fig.l zuständige Druckluftzylinder 77 bei der ersten Einschlagbewegung im Differenzdruckbetrieb arbeitet (d. h. es werden die Flächen 136 und 137 des Kolbens 138 gleichzeitig mit Druckluft beaufschlagt), ohne daß der Drucklufthammer 83 in Tätigkeit gesetzt wird. Falls die Schlackenkruste 27 (Fig.l und 3) bei dieser ersten

F.inschlagbewegung noch nicht gebrochen ist, wird die Fahrbewegung des Manipulators automatisch gestoppl und beim zweiten Einschlagversuch nur die größere Kolbenfläche 136 beaufschlagt, so daß sich die Einschlagkraft erhöht. Dabei wird der Drucklufthammer 83 noch nicht eingeschaltet. Wenn auf diese Weise die Schlackenkruste 27 immer noch nicht durchbrocher ist, wird der Drucklufthammer 83 zusätzlich eingeschal tet. Dieses letzte Arbeitsspiel wird über ein Zeit- odei

ι ο Zählglied so lange wiederholt, bis eine vorgegebene Ze'v oder eine vorgegebene Hubzahl für den Einschlagbaurr 92 verstrichen ist. Dann erst fährt der Manipulatoi weiter, und beim nächsten Niedergang des Einschlag baumes wird das Arbeitsspiel fortgesetzt.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Für das Aufbrechen der Badkruste in Aluminium-Schmelzflußelektrolysezellen bestimmter, fahrbarer Krustenbrecher mit horizontal angeordnetem Einschlagbaum, der mit einem pneumatischen Krustenbrecherhammer und einem Krussenbrechermeißel ausgerüstet ist und mittels einer Betätigungsvorrichtung in vertikaler Ebene schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (77) für den Einschlagbaum (92) mit einer Vorrichtung (76) zum Verstellen des Hubbereiches des Krustenbrecherhaminers (83) samt Meißel (75) nach oben odei unten verbunden ist, und daß der Einschlagbaum (92) mit einer pneumatischen Vorrichtung (86) zum selbsttätigen Auslenken des Krustenbrechers (74) in einer vertikalen Ebene parallel zur Einschlagbaumlängsachse versehen ist.

2. Krustenbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krustenbrecherhammer (83) mit Meißel (75) mit einem Druckluftzylinder (87) mit Kolben (88) und Kolbenstange (89) fest verbunden und um die Achse (85) schwenkbar ist, wobei die Zylinderräume (90 und 91) an ein Steuerventil (94) angeschlossen sind, das die Druckluft in einer solchen Weise steuert, daß die Kraft zum Halten des Krustenbrechermeißels in normaler Arbeitsstellung im Augenblick des Auftreffens auf die Schlackenkruste vermindert wird.

3. Krustenbrecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krustenbrecherhammer (83) mit Meißel (75) um eine Drehachse

(108) federnd schwenkbar ist, die mit der Einschlagbaumlängsachse zusammenfällt oder zu dieser parallel ist.

4. Krustenbrecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (108) am hinteren Ende des Einschlagbaumes (92) eine Knagge (109) trägt, die von zwei Stößeln (110), den Federn (107) und den Nachstellstopfen (112) in der Mittellage gehalten wird, wobei Stößel (10), Federn (107) und Nachstellstopfen (112) in den Federtöpfen (111) gelagert sind und zusammen mit der Knagge

(109) eine Torsionsvorrichtung (139) bilden, die bei Auftreten von seitlichen Widerständen ein Ausweichen des Meißels (75) in einer vertikalen Ebene senkrecht zur Einschlagbaumlängsachse gestattet.

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