一种设有筋板的铝筒阳极的夹持装置的制作方法

本发明涉及铝电解技术领域，具体为一种设有筋板的铝筒阳极的夹持装置。

背景技术：

申请号为201611257730.5的专利公开了一种内置导体的连续铝框阳极铝电解槽，其中在内置导体的铝框四周设置有夹持框和夹持框i，夹持框和夹持框i上设置有与铝框和阳极导杆接触的若干个顶推螺栓。通过顶推螺栓，阳极导杆被压紧在铝框外侧上，夹持框和夹持框i夹持紧固住阳极，并将阳极安装在阴极上方。因为阳极下部的烧结体不断被消耗掉，需要定期单独提升阳极导杆和夹持框以及夹持框i到指定位置，而目前的夹持装置存在结构繁琐、提升夹持框的工作过于复杂、对阳极烧结体要求较高的不足，而且电流导入铝筒的路径较少，容易出现接触电压降比较高且不稳定的不利结果。

技术实现要素：

本发明为解决目前铝筒阳极所用夹持装置结构繁琐以及电流导入铝筒的接触电压降较高的技术问题，提供一种设有筋板的铝筒阳极的夹持装置。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种设有筋板的铝筒阳极的夹持装置，所用装置包括夹持框/阳极母线架以及与夹持框/阳极母线架连接的至少一个用于升降夹持框/阳极母线架的阳极提升机构；还包括设置在夹持框/阳极母线架内的内置若干个导体的至少一个铝筒阳极；铝筒阳极包括铝筒，铝筒周围设置有与铝筒接触的若干个筋板，夹持框/阳极母线架上设置有与筋板或铝筒或筋板和铝筒接触的若干个第一压紧机构。

本发明所述装置夹持升降铝筒阳极的方法如下：

1）正常工作时，夹持框/阳极母线架上的第一压紧机构夹持住筋板或筋板和铝筒，从而夹持住铝筒阳极，通过阳极提升机构升降铝筒阳极，控制槽电压在预设范围内。

2）当夹持框/阳极母线架与液体电解质之间的距离接近预设范围下限时，需要单独提升夹持框/阳极母线架。单独提升夹持框/阳极母线架时，先将铝筒阳极的位置固定不动后，松开夹持框/阳极母线架与筋板或铝筒或筋板和铝筒的压紧，再通过阳极提升机构将夹持框/阳极母线架提升到预设范围的上限后，重新锁紧夹持框/阳极母线架对筋板或铝筒或筋板和铝筒的压紧，解除对铝筒阳极的位置固定，开始通过阳极提升机构升降铝筒阳极。

筋板与铝筒连接且在铝筒上的位置固定，是由导电良好且在液体电解质中能熔化的金属或金属合金制成。筋板与铝筒连接方式包括但不限于浇铸、焊接、铆接、榫接、螺纹联接等。筋板原则上与铝筒一起下降且消耗掉，但采用螺纹联接或榫接时，在接近液体电解质时，卸下螺栓或螺钉，从铝筒上取下筋板。

阳极母线架是铝行业一种常规装置，一般与阳极提升机构连接，承担着夹持且吊起阳极和导电作用，通常包括两条阳极母线，在其两端或中间进电点或两端和中间进电点用铝板重叠焊接或用连接母线通过螺纹联结在一起，形成一个母线框。

进一步的，夹持框/阳极母线架设置有与筋板或铝筒或筋板和铝筒接触的若干个导电元件，所述导电元件位于筋板或铝筒或筋板和铝筒与第一压紧机构之间；导电元件连接有阳极母线架。

所述夹持框/阳极母线架设置有若干个压提机构，压提机构上设置有与筋板或铝筒或筋板和铝筒接触的至少一个导电元件；导电元件连接有阳极母线架。

所述导电元件上设置有将导电元件压紧在筋板或铝筒或筋板和铝筒上的至少一个第二压紧机构。导电元件的设置有利于电流顺利传导到铝筒上，以及夹持住铝筒阳极。导电元件与筋板或铝筒或筋板和铝筒接触且在筋板或铝筒或筋板和铝筒上可移动，在液体电解质中不一定可熔，但不消耗，可更换。

当采用夹持框夹持铝铜阳极时，上述导电元件与阳极母线架相连接；当采用阳极母线架夹持铝筒阳极时，导电元件直接与该阳极母线架连接。

当夹持框/阳极母线架设置有与筋板或铝筒或筋板和铝筒接触的若干个导电元件时，在提升夹持框/阳极母线架过程中，导电元件同夹持框/阳极母线架一起同步提升。

当夹持框/阳极母线架设置有若干个压提机构时，先通过至少一个压提机构按设定行程来提升至少一个导电元件至指定位置后停止，循环上述操作，直至所有的导电元件上升到指定位置；接着已经上升的所有压提机构同步缩回，同时阳极提升机构同步提升夹持框/阳极母线架，直至压提机构复位到收缩状态为止。夹持框/阳极母线架单次上升的距离等于或小于压提机构的设定行程。

进一步的，在夹持框/阳极母线架内的铝筒周围设置若干个导电杆，导电杆位于第一压紧机构的上部或侧部，夹持框/阳极母线架上设置有与导电杆接触的第三压紧机构。导电杆在增强铝筒的抗拉强度同时，可将电流导入铝筒上。导电杆与筋板同时设置时，导电杆位于筋板的侧部，导电杆与铝筒接触且在铝筒上可移动，在液体电解质中不一定可熔，但不消耗，可更换。

上述压紧机构包括但不限于压紧或夹紧缸、丝杠机构、弹簧机构、凸轮机构、锥形机构，或上述机构的任意组合；压提机构包括但不限于伸缩缸、丝杠机构、弹簧机构，或上述机构的任意组合。上述机构与控制系统连接，实现提升夹持框操作自动化。

第一压紧机构、第二压紧机构、第三压紧机构所起的作用基本一样，只是种类、型号、安装位置、安装方式、施加压力和类型、压紧对象不同。

与铝筒接触的同列筋板相互连接，连接方式包括但不限于对接、焊接、铆接、螺纹联接、销键连接等，但采用螺纹联接和销键连接时，在接近液体电解质时，从筋板上卸下螺栓或螺钉或销键等。

进一步的，在夹持框/阳极母线架与铝筒之间添加有具有导电性能的填充料，还包括用于包裹和固定所述填充料的密封件。所述填充料为导电性能优异的金属、金属合金和炭素材料中的任一种，或任意几种按任意比例混合；所述填充料形态为块状、颗粒状、碎屑状、粉状、丝状、网状和束状中的任一种或任意几种形态的混合物。这些填充料主要目的是提高电流导入铝筒的能力，增加电流导入铝筒的路径，增大铝筒与夹持框或阳极母线架之间的摩擦力。

铝筒上设置有开口朝外的若干个开口槽或凹槽，开口槽或凹槽中插入有吊杆下端或第一压紧机构的接触端部或导电杆下部或导电元件凸起或上述任两者或任三者或任四者。吊杆另一端连接到电解槽上部结构或夹持框或阳极母线架上时，在提升夹持框/阳极母线架过程中承担阳极部分重量；第一压紧机构接触端部插入开口槽或凹槽中，增强夹持铝筒阳极的能力。导电杆下部插入开口槽或凹槽中，增大导电杆的导电面积，提高夹持阳极的能力；导电元件凸起插入开口槽或凹槽中，将导电元件更牢靠地固定在铝筒上，增大导电面积，提高夹持阳极的能力。

根据电解槽尺寸、工艺参数、阳极提升机构行程和夹持框/阳极母线架高度来设置夹持框/阳极母线架的上限位和下限位，上检测单元位于上限位，下检测单元位于下限位；上或下检测单元至少包括一个传感器。传感器包括但不限于限位器、红外线传感器、激光传感器、超声波传感器。

本发明的优点：

1、在铝筒周围设置筋板，增加铝筒阳极的夹持点，在简化夹持装置的结构同时，能确保夹持框/阳极母线架持续可靠地夹持住铝筒阳极，降低对阳极烧结体高度的要求，同时方便导电元件在铝筒上的布置和安装。

2、夹持框/阳极母线架上的导电元件，增加电流导入铝筒阳极的路径，增大导电面积，有利于电流顺利传导到铝筒上，降低且稳定接触电压降，减少甚至取消夹持框/阳极母线架与铝筒之间的导电杆，同时有利于夹持住铝筒阳极。

3、在夹持框/阳极母线架上设置压提机构，导电元件和第二压紧机构能在铝筒或筋板表面逐个上移且夹紧的自动化程度高，上移过程中槽电压稳定，不产生电弧，满足持续可靠夹持住铝筒阳极的要求。

4、铝筒的同列筋板（指竖直方向上同列）互相连接，提高铝筒的导电性和抗拉强度，有利于保持铝筒阳极完好和整体性。

5、在阳极母线架上设置第一压紧机构，简化设备结构，减少投资，便于电流导入铝筒上。

6、在夹持框或阳极母线架内的铝筒周围设置若干个导电杆，有利于保持铝筒阳极整体完好，增强铝筒的抗拉强度同时，将电流导入铝筒上。

7、夹持框或阳极母线架通过其上的第一压紧机构达到了夹持铝筒阳极的目的，并能通过铝筒上的开口槽或凹槽顺利完成提升夹持框或阳极母线架的工作，结构简单、投资低。

8、在夹持框或阳极母线架与铝筒之间添加填充料，结构简单，实现电流顺利进入铝筒阳极的目的且电流流到铝筒的路径短，同时增大铝筒与夹持框或阳极母线架之间的摩擦力，提高了夹持框或阳极母线架夹持住铝筒阳极的能力，保持铝筒形状稳定，有利于上下铝筒的连接，能省去提升导电杆的各种操作，以及消除上述操作给电解槽带来的不利影响。

附图说明

图1第一压紧机构夹持筋板侧视示意图。

图2夹持框/阳极母线架上的导电元件俯视示意图。

图3压提机构上导电元件侧视示意图。

图4导电杆位置俯视示意图。

图5铝筒上开口槽或凹槽侧视剖面示意图。

1-阳极提升机构，2-内筒，3-导体，4-铝筒，5-填充物，6-筋板，7-第一压紧机构，8-夹持框或阳极母线架，9-填充料，10-密封件，11-导电元件，12-第二压紧机构，13-导电杆，14-第三压紧机构，15-开口槽或凹槽，16-压提机构。

具体实施方式

如图1，夹持框/阳极母线架8内设置有至少一个铝筒阳极，铝筒阳极包括铝筒4，铝筒内设置有与铝筒接触的若干根导体3，铝筒周围设置有与铝筒接触的若干个筋板6，夹持框/阳极母线架上设置有与筋板接触的若干个第一压紧机构7，夹持框/阳极母线架连接有阳极提升机构，根据电解槽尺寸、工艺参数、阳极提升机构行程和夹持框/阳极母线架高度来设置夹持框/阳极母线架的上限位和下限位，上检测单元位于上限位，下检测单元位于下限位：正常工作时，夹持框/阳极母线架位于下限位和上限位之间的区域，夹持框/阳极母线架上的第一压紧机构夹持住筋板6，从而夹持住铝筒阳极，采用阳极提升机构的方式升降铝筒阳极，控制槽电压在预设范围内；当夹持框/阳极母线架位于下限位及以下区域时，需要单独提升夹持框/阳极母线架，单独提升夹持框/阳极母线架时，先借助辅助设备，通过铝筒上的筋板将铝筒阳极固定在上部结构上，接着松开夹持框/阳极母线架与筋板的压紧，再通过阳极提升机构将夹持框/阳极母线架提升到上限位后，重新锁紧夹持框/阳极母线架对筋板的压紧，解除对铝筒阳极的位置固定，移走辅助设备，开始通过阳极提升机构升降铝筒阳极。铝筒4和导体3之间的空间上添加有填充物5，填充物为炭素材料或包括原料、炭素材料和粘结剂。铝筒阳极中的导体是由导电和导热良好且在液态电解质中能熔化的金属或金属合金制成的，导体保持在铝筒中直至与导体接触的填充物或铝筒开始消失或熔化为止。导体顶部的铝筒内设置有内筒2。

根据铝筒阳极及铝筒、阳极提升机构、电解槽容量及磁场的要求，以及夹持框的结构和形状设定阳极母线架的尺寸、数量、结构、刚度和强度，以及在铝筒阳极周围的安装位置。

进一步，如图1和4，夹持框/阳极母线架上设置有与铝筒接触的第一压紧机构7。正常工作时，夹持框/阳极母线架上的第一压紧机构夹持住铝筒，从而夹持住铝筒阳极，通过阳极提升机构升降铝筒阳极，控制槽电压在预设范围内。当夹持框/阳极母线架与液体电解质之间的距离接近预设范围下限时，需要单独提升夹持框/阳极母线架：先借助辅助设备，通过铝筒上的开口槽或凹槽15将铝筒阳极固定在上部结构上，松开夹持框/阳极母线架与铝筒的压紧，再通过阳极提升机构将夹持框/阳极母线架提升到预设范围的上限后，重新锁紧夹持框/阳极母线架与铝筒的压紧，解除对铝筒阳极及位置的固定。

进一步，如图2，夹持框/阳极母线架上设置有若干个导电元件11，导电元件与筋板或筋板和铝筒接触，导电元件上设置有将导电元件压紧在筋板或筋板和铝筒上的至少一个第二压紧机构12。

如图3，夹持框/阳极母线架设置有若干个压提机构16，压提机构上设置有与筋板6接触的至少一个导电元件11，导电元件连接有阳极母线架，导电元件上设置有将导电元件压紧在筋板上的至少一个第二压紧机构12。

图2、图3中第二压紧机构设在导电元件的侧面，其压紧方向与筋板6的两个侧面垂直。上述导电元件11与筋板6或筋板和铝筒接触且在筋板或筋板和铝筒上可移动，在液体电解质中不一定可熔，但不消耗，可更换。

当夹持框/阳极母线架设置有与筋板或筋板和铝筒接触的若干个导电元件时，在提升夹持框/阳极母线架过程中，导电元件同夹持框/阳极母线架一起同步提升。

当夹持框/阳极母线架设置有若干个压提机构16时，先通过至少一个压提机构按设定行程来提升至少一个导电元件11至指定位置后停止，循环上述操作，直至所有的导电元件上升到指定位置；接着已经上升的所有压提机构16同步缩回，同时阳极提升机构同步提升夹持框/阳极母线架8，直至压提机构16复位到收缩状态为止。夹持框/阳极母线架单次上升的距离等于或小于压提机构的设定行程。

所述导电元件与阳极母线连接方式以及导电元件的尺寸、数量、结构和形状要和筋板或铝筒匹配，顺利将电流传导到筋板或铝筒上，方便第二压紧机构12将其压紧在筋板上或铝筒上，达到夹持框/阳极母线架夹持住且将电流传导到铝筒阳极的目的。

进一步，铝筒的同列筋板相互连接，连接方式包括但不限于铆接、榫接、焊接和对接，同时筋板与铝筒连接方式不限于焊接或浇注等。

如图4，在夹持框或阳极母线架内的铝筒周围设置若干个导电杆13，导电杆位于压紧机构的上部或侧部，夹持框或阳极母线架上设置有与导电杆接触的第三压紧机构14，增强铝筒的抗拉强度同时，将电流导入铝筒上。

上述压紧机构包括但不限于压紧或夹紧缸、丝杠机构、弹簧机构、凸轮机构、锥形机构，或上述机构的任意组合；压提机构包括但不限于伸缩缸、丝杠机构、弹簧机构，或上述机构的任意组合；上述机构与控制系统连接，实现提升夹持框操作自动化。

第一压紧机构、第二压紧机构、第三压紧机构所起的作用基本一样，只是种类、型号、安装位置、施加压力和类型、压紧对象不同。

根据夹持紧固住且吊起铝筒阳极和导电杆、夹持框/阳极母线架形状和结构、铝筒温度分布和阳极烧结体高度、铝筒形状和结构、开口槽或凹槽的尺寸和形状、筋板的形状和尺寸、有利于提升夹持框或阳极母线架的操作自动化程度且平稳高效、不影响阳极电流顺利导入阳极、确保导电元件与筋板紧密接触且在外力作用下能互相移动，安装更换简便的要求，选定第一压紧机构、第二压紧机构和第三压紧机构的种类、型号、与铝筒或导电元件或导电杆接触的表面形状、安装位置和安装方式以及数量。

根据铝筒阳极重量、夹持框或阳极母线架以及导电元件和第二压紧机构设定的单次上移距离、夹持框结构和尺寸、提升夹持框或阳极母线架的自动化程度高且平稳高效、安装更换简便的要求，选定压提机构的种类、型号、行程、数量、安装位置和安装方式以及与导电元件的连接方式。

如图1，在夹持框与铝筒之间或阳极母线架与铝筒之间添加有具有导电性能的填充料9，还包括用于包裹和固定所述填充料的密封件10。这些填充料主要目的是提高电流导入铝筒的能力，增加电流导入铝筒的路径，增大铝筒与夹持框或阳极母线架之间的摩擦力。

如图5，铝筒上设置有开口朝外的若干个开口槽或凹槽，开口槽或凹槽中插入有吊杆下端或第一压紧机构的接触端部或导电杆下部或导电元件的凸起或上述任两者或任三者或任四者。吊杆另一端连接到电解槽上部结构或夹持框或阳极母线架上时，在提升夹持框过程中承担阳极重量；第一压紧机构接触端部插入开口槽中，增强夹持铝筒阳极的能力；导电杆下部插入开口槽中，增大导电杆的导电面积，提高夹持铝筒阳极的能力；导电元件凸起插入开口槽或凹槽中，将导电元件更牢靠地固定在铝筒上，增大导电面积，提高夹持阳极的能力。根据第一压紧机构、导电杆、吊杆和导电元件的位置、形状和结构，以及阳极重量、电流大小等因素设置开口槽或凹槽的位置、尺寸、数量、形状和结构。

根据将阳极母线上电流持续稳定均匀传导到铝筒阳极、第二压紧机构结构、产品质量、提升第二压紧机构和导电元件方便简单、确保导电元件与筋板紧密接触，满足吊起阳极需要的强度、与第一压紧机构或压提机构连接可靠、安装更换导电元件容易的要求，设置筋板和导电元件的材质、尺寸、形状、数量、结构、安装位置和导电元件与阳极母线的连接方式，以及导电元件与筋板的连接方式。

根据对铝筒完整完好能持续封闭住填充物和填充物产生的废气、保持阳极形状持续稳定、满足电流通过铝筒顺利进入导体、上下铝筒连接简便密封好、方便导电杆或导电元件与铝筒紧密接触且在铝筒上移动、方便压紧机构夹持住铝筒阳极、满足筋板和吊起阳极需要的强度，满足打壳下料排气装置安装位置和铝筒阳极的要求，设置铝筒的形状、结构、尺寸、层数、壁厚、和数量以及制作方法，如铝筒与导电元件接触的表面形状包括但不限于平整、滚花、凹凸状、针状、齿状、弧形等。

根据电解槽容量大小、阳极提升机构和压紧机构的结构、夹持紧固住且吊起铝筒阳极、导电杆或导电元件与铝筒阳极接触紧密、方便导电杆和导电元件向上移动、安装维修和操作简便、铝筒阳极数量多少的要求，设置夹持框的材质、数量、尺寸、形状、结构、与阳极母线架连接方式和位置、在电解槽中布置方式和在铝筒阳极周围上下方向布置的层数以及夹持紧固铝筒阳极、导电杆和导电元件的方式，例如为了在铝筒阳极周围安装拆卸方便和提高夹持框强度，夹持框设置成可拆开的结构，相邻的铝筒阳极之间设置加强件，且加强件两端与夹持框连接方式为可拆开的连接方式。