专利名称：一种铝电解槽用大电流逐级转移开关及电流逐级转移方法
技术领域：
本发明涉及一种在直流大电流串联电路系统中，需要在系统不断电或降电流情况下，对其中某一设备上的电流逐级转移来实现通电流或断电流的装置，特别是涉及一种铝电解槽用大电流逐级转移开关及电流逐级转移方法。
背景技术：
一个铝电解系列通常由上百台电解槽串联而成，系列电压高、电流大，当系列中一台电解槽因大修或其它原因，断电或通电时，需在系列停电状态下进行操作，系列停电不但造成对供电电网的冲击，同时对电解槽的运行也造成干扰，影响生产指标，缩短电解槽的寿命O一直以来，国际国内的铝工业界一直在进行铝电解系列全电流情况下电解槽的停槽和开槽的研究和实践，目前主要研究结果有直接机械开闭装置、熔断器保护装置、采用开关进行短路等几种方式，虽然在一定意义上均能实现对电解槽在系列全电流情况下的开槽或停槽，但是都存在着一些问题。因此，现有的电解槽系列不停电开停槽的方式还是不够理想 ο
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种重量轻，使用安全方便，并且占用空间场地小、工作可靠、造价较低、安装不受电解槽磁场影响的铝电解槽用大电流逐级转移开关，并且可以根据分流电流设计要求确定开关上、下触头连接板的厚度，面积和用材。本发明的技术方案是:
一种铝电解槽用大电流逐级转移开关，包括支撑板，密封罩板，开关上、下触头连接板，绝缘框架，绝缘移动压接板，动力移动机构，绝缘底座，所述动力移动机构通过电机同步正反转控制开关上、下触头连接板之间的闭合和分离，在左支撑板和中支撑板之间分别固定有两个带绝缘层的中上横支撑轴和两个中下横支撑轴，至少设有一对开关上、下触头连接板，上触头连接板固定在绝缘框架上，绝缘框架通过固定在一组绝缘板两侧的绝缘支撑杆卡套在绝缘移动压接板两侧的凹槽中，下触头连接板固定在绝缘移动压接板上，并且绝缘移动压接板的上端滑动套装在中上横支撑轴中，绝缘移动压接板的下端滑动套装在中下横支撑轴中，在上触头连接板与绝缘移动压接板之间，在下触头连接板与相邻绝缘移动压接板之间的中上、下横支撑轴中套装有弹簧，动力移动机构安装固定在右支撑板的中部侧壁上，动力移动机构的往复运动伸缩头与固定于绝缘移动压接板或绝缘框架中央位置的传力架固定连接，在中支撑板的右侧壁上端设有一闭合限位开关，在中支撑板的左侧壁下端设有一分离限位开关，靠近动力移动机构的开关上、下触头连接板闭合后的内阻为R内n，且
R内I〉R内2〉R内3〉…〉R内η ;
靠近动力移动机构的相邻两组开关上、下触头连接板之间的距离为Ln，且LI < L2 <L3 <…丈Ln，其中η为自然数。
一级:即具有一对开关上、下触头连接板；两级:即具有两对开关上、下触头连接板；三级:即具有三对开关上、下触头连接板；四级:即具有四对开关上、下触头连接板 ’五级:即具有五对开关上、下触头连接板；六级:即具有六对开关上、下触头连接板，所述绝缘移动压接板的外形近似“工”字形结构。开关上、下触头连接板为互相匹配的平面开关上、下触头连接板，两相交互相匹配的折线式开关上、下触头连接板，互相匹配的凹凸曲面开关上、下触头连接板中任意一种，且自然数η满足I彡η彡12。所述平面开关上、下触头连接板为互相匹配的三角形平面触头连接板，或为互相匹配的多边形平面触头连接板；两相交互相匹配的折线式开关上、下触头连接板为两相交具有一公共边的两个三角形互相匹配的折线式触头连接板，或为具有一公共边的的两个四边形互相匹配的折线式触头连接板，或为锯齿状的触头连接板；两个互相匹配的凹凸曲面触头连接板为两个互相匹配的圆弧面式触头连接板，或者为两个相互匹配的波浪状触头连接板。所述动力移动机构为伺服电机和往复推杆构成的电推杆机构；或者为伺服电机和齿轮、齿条构成的齿轮齿条机构；或者为由伺服电机和蜗轮，蜗杆构成电蜗轮蜗杆机构；或者为由气泵，储·气罐，导管和活塞组成的气压机构；或者为由液泵，储油箱，导管和活塞组成的液压机构。一种电解槽系列不停电任意电解槽停槽或开槽的方法:将大电流逐级转移开关组中的每个开关并联到预停或预开电解槽的阳极立柱及其对应的短路块上，或将每个开关连接到预停或预开电解槽的阳极母线和阴极母线上，与短路口电解槽进出母线两端形成并联回路，使大电流逐级转移开关组中的每个开关的动力移动机构中的伺服电机同步启动，停槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，把原流经电解槽的电流逐步切换到大电流逐级转移开关组的回路上，然后抽出绝缘板，闭合阳极立柱的短路块，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流切换到停槽电解槽的短路电路中，实现电解槽的停槽；开电解槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，然后打开要开槽电解槽中的阳极立柱上的短路块，插入绝缘板并固定，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流过渡到预开电解槽电路中，实现电解槽的开槽。一种电解槽系列不停电任意电解槽停槽或开槽的方法，将多台大电流逐级转移开关组成的开关组并联到预停或预开的电解槽中的每个阳极立柱及其阳极立柱对应的短路块上，或连接到预停或预开电解槽的阳极母线和阴极母线上，与电解槽的进出电端形成并联回路，使多台大电流逐级转移开关动力移动机构中的电机同步启动，每个阳极立柱对应一台或两台或两台以上的大电流逐级转移开关，或者两个或两个以上的阳极立柱对应一台大电流逐级转移开关，停槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，把原流经电解槽上的电流逐步切换到开关组的回路上，然后抽出绝缘板，闭合阳极立柱的短路块，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流切换到原电解槽的短路电路中，实现电解槽的停槽；开电解槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组分别接入电解槽每个阳极立柱及其对应的短路块上，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，然后打开阳极立柱上的短路块，插入绝缘板并固定，使用多台电机正反转联动、互锁装同步打开大电流逐级转移开关组，把电流过渡到电解槽电路中，实现电解槽开槽。本发明的有益积极效果是:
1.本发明一种铝电解槽用大电流逐级转移开关通过开关上、下触头连接板分次闭合的方式将大电流逐级转移，实现不断电对铝电解槽的维修或替换，避免了电解槽对电网的冲击和对整流机组的损坏。2.本发明无需安装灭弧触头，电解槽的大电流是通过开关上、下触头连接板闭合后发热来实现的，整个过程无打火现象，操作安全可靠。3.本发明装置均采用防磁材料，安装使用不受电解槽磁场的影响，并且结构简单，重量轻，占用空间场地较小，造价较低。
图1为本发明一种铝电解槽用大电流逐级转移开关的原理示意 图2为本发明的主视结构示意图之一；
图3为图2中B部分的放大结构示意 图4为图2的俯视结构意 图5为图2的A-A剖视结 构示意 图6为本发明的主视结构示意图之二；
图7为图6的俯视结构意 图8为本发明中绝缘框架和绝缘移动压接板连接关系的主视结构示意 图9为本发明中绝缘框架和绝缘移动压接板连接关系的俯视结构示意 图10为本发明中绝缘框架和绝缘移动压接板连接关系的左视结构示意 图11为本发明中绝缘框架的主视结构示意 图12为本发明中绝缘框架的俯视结构示意 图13为本发明中绝缘框架的侧视结构示意 图14为本发明中绝缘移动压接板的结构示意 图15为本发明中开关上、下触头连接板的位置关系示意 图16为本发明电机正反转控制原理不意 图17为折线式开关上、下触头连接板的结构示意 图18为锯齿状开关上、下触头连接板的结构示意 图19为波浪状开关上、下触头连接板的结构示意 图20为圆弧面式开关上、下触头连接板的结构示意图。
具体实施例方式参见图f图20所示，图中标号所代表的意义I为电解槽，2为短路口，3为大电流逐级转移装置，4为开关上、下触头连接板,5为左支撑板,6为上触头连接板,6a为折线式上触头连接板，6b为锯齿状上触头连接板,6c为波浪状上触头连接板，6d为圆弧面式上触头连接板，7为弹簧,8为绝缘框架,8a为绝缘板,8b为绝缘支撑杆,9为下触头连接板,9a为折线式下触头连接板，9b为锯齿状下触头连接板，9c为波浪状下触头连接板，9d为圆弧面式下触头连接板，10为绝缘移动压接板,11为绝缘底座，12为电推杆，13为中横支轴，14为开关上触头引出点，15为密封罩板,16为开关下触头引出点，17为螺栓,18为绝缘套筒,19为平垫圈，20为弹簧垫圈，21为螺母，22为支撑平台，23为齿轮齿条传动机构，24为分离限位开关，25为闭合限位开关,26为中支撑板,27为右支撑板。实施例1:参见图1，图2，图3，图4，图5，图8，图9，图10，图11，图12，图13，图
14，图15，图16所示，一种铝电解槽用大电流逐级转移开关，包括支撑板，密封罩板15，开关上、下触头连接板4，绝缘框架8，绝缘移动压接板10，电液推杆12，绝缘底座11，电推杆12通过电机同步正反转控制开关上、下触头连接板4之间的闭合和分离，在左支撑板5和中支撑板26之间分别固定有两个带绝缘层的中上横支撑轴和两个中下横支撑轴，至少设有一对开关上、下触头连接板，上触头连接板6固定在绝缘框架8上，绝缘框架通过固定在一组绝缘板两侧的绝缘支撑杆8b卡套在绝缘移动压接板两侧的凹槽中，下触头连接板9固定在绝缘移动压接板上，并且绝缘移动压接板的上端滑动套装在中上横支撑轴13中，绝缘移动压接板的下端滑动套装在中下横支撑轴中，在上触头连接板与绝缘移动压接板之间，在下触头连接板与相邻绝缘移动压接板之间的中上、下横支撑轴中套装有弹簧7，电推杆12固定安装在右支撑板27的中部侧壁上，电液推杆的往复运动伸缩头与固定于绝缘移动压接板或绝缘框架中央位置的传力架连接固定，在中支撑板的右侧壁上端设有一闭合限位开关25，在中支撑板的左侧壁下端设有一分离限位开关24，靠近动力移动机构的开关上、下触头连接板闭合后的内阻为R ，且Rrtl > Rrt2 > Rrt3 >…> Rrtn，
靠近动力移动机构的相邻两组开关上、下触头连接板之间的距离为Ln，且LI < L2 <L3 <…丈Ln，其中η为自然数。大电流逐级转移开关组中，一级:即具有一对开关上、下触头连接板；两级:即具有两对开关上、下触头连接板；三级:`即具有三对开关上、下触头连接板；四级:即具有四对开关上、下触头连接板；五级:即具有五对开关上、下触头连接板；六级:即具有六对开关上、下触头连接板，绝缘移动压接板10的外形近似“工”字形结构，开关上、下触头连接板的材料用纯铜材料制成，也可以为镍铬合金、铁铬铝合金、康铜合金、铜镍合金、锰铜合金，铝、镇等。如图16所示，电机正转过程为:按下启动按钮SB1，接触器KM线圈通电，与SBl并联的KM的辅助常开触点KMl闭合，以保证KM线圈继续通电，串联在电机回路中KM的主触点持续闭合，并联的各电机回路中的触点ΚΜ10，ΚΜ20，ΚΜ30，…KMnO闭合，各电机连续正向运转，电推杆动作，碰触合闸限位开关后，电机断电，各触头持续闭合；反转过程:按下反转按钮SB2，接触器KM线圈通电，KM的辅助常闭触点ΚΜ2使KM线圈连续通电，串联在电机回路中的KM主触点持续闭合，并联的各电机回路中的触点KM1C，KM2C, KM3C,…KMnC持续闭合，各电机连续反向运转，电推杆动作，碰触分闸限位开关后，电机断电，各触头持续断开。实施例2:参见图1，图6，图7，图8，图9，图10，图11，图12，图13，图14，图15，图16,图17,图18所不，图中标号与实施例1中相同的所代表的意义相同，与实施例1中相同的部分不再重述，不同的是:所述动力移动机构为齿轮齿条传动机构23，齿轮齿条传动机构23设在支撑平台22上，开关上、下触头连接板的形状为两相交互相匹配的折线式开关上触头连接板6a和下触头连接板9a，即两相交互相匹配的折线式开关上、下触头连接板为两相交具有一公共边的两个三角形互相匹配的折线式触头连接板，或为具有一公共边的的两个四边形互相匹配的折线式触头连接板，或为锯齿状的上触头连接板6b和锯齿状的下触头；连接板％。实施例3:与实施例1中相同的部分不再重述，不同的是:所述动力移动机构为由伺服电机和涡轮，蜗杆构成的电涡轮蜗杆机构。实施例4:与实施例1中相同的部分不再重述，不同的是:所述动力移动机构为由气泵、储气罐、和活塞组成的气压机构。实施例5:参见图1，图6，图7，图8，图9，图10，图11，图12，图13，图14，图15，
图16,图19所不，图中标号与实施例1中相同的所代表的意义相同，与实施例1中相同的部分不再重述，不同的是:为两个相互匹配的波浪状上触头连接板6c和波浪状上触头连接板9c0
实施例6:参见图1，图6，图7，图8，图9，图10，图11，图12，图13，图14，图15，图
16,图20所不，图中标号与实施例1中相同的所代表的意义相同，与实施例1中相同的部分不再重述，不同的是:开关上、下触头连接板为互相匹配的凹凸曲面开关上、下触头连接板，即两个互相匹配的圆弧面式上触头连接板6d和圆弧面式下触头连接板9d。实施例7:—种电解槽系列不停电任意电解槽停槽或开槽的方法，将大电流逐级转移开关组中的每个开关并联到预停或预开电解槽I的阳极立柱及其对应的短路块上，或将每个开关连接到预停或预开电解槽的阳极母线和阴极母线上，与短路口 2电解槽进出母线两端形成并联回路，使大电流逐级转移开关组中的每个开关的动力移动机构中的伺服电机同步启动，停槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，把原流经电解槽的电流逐步切换到大电流逐级转移开关组的回路上，然后抽出绝缘板，闭合阳极立柱的短路块，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流切换到停槽电解槽的短路电路中，实现电解槽的停槽；开电解槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，然后打开要开槽电解槽中的阳极立柱上的短路块，插入绝缘板并固定，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流过渡到预开电解槽电路中，实现电解槽的开槽。实施例8:一种电解槽系列不停电任意电解槽停槽或开槽的方法，将多台大电流逐级转移开关组成的开关组并联到预停或预开的电解槽I中的每个阳极立柱及其阳极立柱对应的短路块上，或连接到预停或预开电解槽的阳极母线和阴极母线上，与电解槽的进出电端形成并联回路，使多台大电流逐级转移开关动力移动机构中的电机同步启动，每个阳极立柱对应一台或两台或两台以上的大电流逐级转移开关，或者两个或两个以上的阳极立柱对应一台大电流逐级转移开关，停槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，把原流经电解槽上的电流逐步切换到开关组的回路上，然后抽出绝缘板，闭合阳极立柱的短路块，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流切换到原电解槽的短路电路中，实现电解槽的停槽；开电解槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组分别接入电解槽每个阳极立柱及其对应的短路块上，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，然后打开阳极立柱上的短路块，插入绝缘板并固定，使用多台电机正反转联动、互锁装同步打开大电流逐级转移开关组，把电流过渡到电解槽电路中，实现电解 槽开槽。
权利要求
1.一种铝电解槽用大电流逐级转移开关，包括支撑板、密封罩板、开关上、下触头连接板、绝缘框架、绝缘移动压接板、动力移动机构、绝缘底座，所述动力移动机构通过电机同步正反转控制开关上、下触头连接板之间的闭合和分离，其特征是:在左支撑板和中支撑板之间分别固定有两个带绝缘层的中上横支撑轴和两个中下横支撑轴，至少设有一对开关上、下触头连接板，上触头连接板固定在绝缘框架上，绝缘框架通过固定在一组绝缘板两侧的绝缘支撑杆卡套在绝缘移动压接板两侧的凹槽中，下触头连接板固定在绝缘移动压接板上，并且绝缘移动压接板的上端滑动套装在中上横支撑轴中，绝缘移动压接板的下端滑动套装在中下横支撑轴中，在上触头连接板与绝缘移动压接板之间，在下触头连接板与相邻绝缘移动压接板之间的中上、下横支撑轴中套装有弹簧，动力移动机构固定安装在右支撑板的中部侧壁上，动力移动机构的往复运动伸缩头与固定于绝缘移动压接板或绝缘框架中央位置的传力架固定连接，在中支撑板的右侧壁上端设有一闭合限位开关，在中支撑板的左侧壁下端设有一分离限位开关，靠近动力移动机构的开关上、下触头连接板闭合后的内阻为Rh，且Rb〉Rrt2 > Rrt3 >…>R@n,靠近动力移动机构的相邻两组开关上、下触头连接板之间的距离为Ln，且LI〈 L2〈 L3〈…〈Ln，其中η为自然数。
2.根据权利要求1所述的大电流逐级转移开关，其特征是:一级:即具有一对开关上、下触头连接板；两级:即具有两对开关上、下触头连接板；三级:即具有三对开关上、下触头连接板；四级:即具有四对开关上、下触头连接板；五级:即具有五对开关上、下触头连接板；六级:即具有六对开关上、下触头连接板，所述绝缘移动压接板的外形近似“工”字形结构。
3.根据权利要求1所述的大电流逐级转移开关，其特征是:开关上、下触头连接板为互相匹配的平面开关上、下触头连接板，两相交互相匹配的折线式开关上、下触头连接板，互相匹配的凹凸曲面开关上、下触头连接板中任意一种，且自然数η满足I < η < 12。
4.根据权利要求3所述的大电流逐级转移开关，其特征是:所述平面开关上、下触头连接板为互相匹配的三角形平面触头连接板，或为互相匹配的多边形平面触头连接板；两相交互相匹配的折线式开关上、下触头连接板为两相交具有一公共边的两个三角形互相匹配的折线式触头连接板，或为具有一 公共边的的两个四边形互相匹配的折线式触头连接板，或为锯齿状的触头连接板；两个互相匹配的凹凸曲面触头连接板为两个互相匹配的圆弧面式触头连接板，或者为两个相互匹配的波浪状触头连接板。
5.根据权利要求1所述的大电流逐级转移开关，其特征是:所述动力移动机构为伺服电机和往复推杆构成的电推杆机构；或者为伺服电机和齿轮、齿条构成的齿轮齿条机构；或者为由伺服电机和蜗轮、蜗杆构成电蜗轮蜗杆机构；或者为由气泵、储气罐、导管和活塞组成的气压机构；或者为由油泵、储油箱、导管和活塞组成的液压机构。
6.一种电解槽系列不停电任意电解槽停槽或开槽的方法，其特征是:将大电流逐级转移开关组中的每个开关并联到预停或预开电解槽的阳极立柱及其对应的短路块上，或将每个开关连接到预停或预开电解槽的阳极母线和阴极母线上，与短路口电解槽进出母线两端形成并联回路，使大电流逐级转移开关组中的每个开关的动力移动机构中的伺服电机同步启动，停槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，把原流经电解槽的电流逐步切换到大电流逐级转移开关组的回路上，然后抽出绝缘板，闭合阳极立柱的短路块，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流切换到停槽电解槽的短路电路中，实现电解槽的停槽；开电解槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，然后打开要开槽电解槽中的阳极立柱上的短路块，插入绝缘板并固定，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流过渡到预开电解槽电路中，实现电解槽的开槽。
7.一种电解槽系列不停电任意电解槽停槽或开槽的方法，其特征是:将多台大电流逐级转移开关组成的开关组并联到预停或预开的电解槽中的每个阳极立柱及其阳极立柱对应的短路块上，或连接到预停或预开电解槽的阳极母线和阴极母线上，与电解槽的进出电端形成并联回路，使多台大电流逐级转移开关动力移动机构中的电机同步启动，每个阳极立柱对应一台或两台或两台以上的大电流逐级转移开关，或者两个或两个以上的阳极立柱对应一台大电流逐级转移开关，停槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组接入电解槽电路回路中，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，把原流经电解槽上的电流逐步切换到开关组的回路上，然后抽出绝缘板，闭合阳极立柱的短路块，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步打开大电流逐级转移开关组，把电流切换到原电解槽的短路电路中，实现电解槽的停槽；开电解槽时，把处于打开状态的大电流逐级转移开关组分别接入电解槽每个阳极立柱及其对应的短路块上，使用多台电机正反转联动、互锁装置同步闭合大电流逐级转移开关组，然后打开阳极立柱上的短路块，插入绝缘板并固定，使用多台电机正反转联动、互锁装同步打开大电流逐级转移开关组，把电流过渡到电解槽电路中，实现电 解槽开槽。
全文摘要
本发明涉及一种在直流大电流串联电路系统中，需要在系统不断电或降电流情况下，对其中某一设备上的电流逐级转移来实现通电流或断电流的装置，特别是涉及一种铝电解槽用大电流逐级转移开关及电流逐级转移方法，包括支撑板，密封罩板，开关上、下触头连接板，绝缘框架，绝缘移动压接板，动力移动机构，绝缘底座，所述动力移动机构和各开关通过电机同步正反转控制开关上、下触头连接板之间的闭合、分离；本发明重量轻，使用安全方便，并且占用空间场地小、工作可靠、造价较低、安装不受电解槽磁场影响的铝电解槽用大电流逐级转移开关，并且可以根据分流电流设计要求确定开关上、下触头连接板的厚度，面积和用材。
文档编号C25C3/06GK103205779SQ20131015210
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者刘静, 冯冰, 廉凯 申请人:郑州轻冶科技有限公司