用於收集在生產鋁的電解槽中的固體碎片的裝置的製作方法

2023-09-21 07:09:45 2

專利名稱：用於收集在生產鋁的電解槽中的固體碎片的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過霍爾-赫羅爾特(Hal l-H6r0Ult)法使用火法電解進行的鋁生產。更具體地，本發明涉及一種為收集浸沒在電解液和金屬液中或浮在電解液和金屬液上的固體碎片而設計的裝置，所述固體碎片尤其是來自電解液、聚集在槽的底部的澱渣，以及尤其因在去除廢陽極之前和過程中進行的各種操作而出現的炭殘餘物和外殼碎片。
背景技術：
エ業上，鋁是在電解池中使用公知的霍爾-赫羅爾特法通過火法電解來生產。エ廠包含數量眾多的直線排列在被稱作電解車間或電解室的建築物中並使用連接導體電串聯連接的電解池，從而充分利用エ廠的房屋面積。電解池通常被布置為形成兩條或更多條通過端部導體相互電連接的平行線。在每個電解池中，電解液和金屬液被包含在槽(被稱為「電解槽」)中，該槽包括鋼容器，該鋼容器在內部覆有耐火和/或隔熱材料，並且陰極組件位於該槽的底部。陽極，通常由碳素材料製成，部分浸沒在電解液中。在運行吋，電解エ廠需要對電解池進行作業，這尤其包括用新陽極更換廢陽扱、對金屬液進行取樣、以及增加電解液或對其進行取樣。為了進行這些作業，エ廠通常裝備有一個或多個服務単元，其包括一個可以在一系列電解池上方並沿著所述一系列電解池移動的天車；以及ー個或多個服務模塊，每個服務模塊都包括能夠在天車上移動的滑架，以及操作和作業裝置，諸如鏟子和升吊器械，這些常被稱為「工具」。這些服務單元經常稱為「槽管理組件」(Pot Tending Assembly, PTA)或者「槽管理機」(Pot Tending Machine, PTM)。所述服務模塊通常包括附接至滑架的迴轉框架，所述迴轉框架稱為工具支架轉臺，能夠圍繞豎直軸線旋轉，並且與所述工具聯結(solidaire)。每個工具都可以固定至一纜繩的端部(該纜繩由附接至所述轉臺的絞車操縱)，或固定至一臂部的端部，該臂部可以是伸縮的和/或鉸接的。在更換陽極過程中所需要的其中一項作業是清理原來由廢陽極佔據的且將由新陽極佔據的區域。該區域主要由電解液和金屬液組成，但可包含許多必須在安裝新陽極前去除的固體碎片。在電解過程中，在電解液的上表面上形成了氟化冰晶石和氧化鋁的ー層硬外売。該外殼具有保存電解液中熱量的優點，因此構成有效的隔熱包層。但該外殼非常硬且附著至陽極塊的壁，以至於必須圍繞廢陽極破碎所述外殼，從而允許取出所述廢陽扱。通常使用諸如開ロ機(Piqueur)的工具(稱作「碎殼機」)來破碎所述外売。於是在去除廢陽極的過程中，在外殼中形成開ロ，在安裝新陽極之前，保持該開ロ未被佔用，後文我們將所述開ロ稱為「陽極孔」。破碎外殼以及操作廢陽極塊不可避免地導致形成固體斷片或固體碎片，它們浮在電解液上或懸浮在電解液中，或者落到槽的底部。因此，必須使用收集工具(常稱為「外殼鏟」)將它們去除。歐洲專利申請EP-A-O 440 488描述了與專用車輛結合的外殼鏟的ー個實例，該專用車輛不同於PTA。歐洲專利申請EP-A-O 618 313不太詳細地描述了 PTA的ー個實例，該PTA裝備有能確保在廢陽極附近破碎外殼以及清理陽極孔的裝置。常用的外殼鏟為由兩個鬥構成的夾鉗，所述兩個鬥相對於基本豎直平面對稱布置且鉸接、圍繞兩根基本水平軸線轉動，所述兩根水平軸線任選重合。每個鬥都有與另ー個鬥的前緣相對的前緣(也稱為刀刃)。為了收集碎片，處於打開位置的外殼鏟插入電解液中，隨後通過使用至少ー個驅動器使外殼鏟從打開位置到關閉位置(所述至少一個驅動器要麼直接作用於鬥，要麼優選地作用於ー個連接杆組件(embielIage),該連接杆組件被設計為使得所述鬥相對於彼此基本對稱地旋轉運動)，位於兩個鬥之間的固體碎片被捕獲，而液體介質——電解液和熔融金屬的混合物——仍可以漏出，尤其是通過鬥壁中形成的開ロ漏出。常見的是，外殼鏟的打開和關閉是由至少ー個氣動千斤頂的動作而驅動，所述至少ー個氣動千斤頂作用在一個被設計為將千斤頂的平移運動轉換為鬥的兩個對稱旋轉運動的連接杆組件上。在將新陽極放置在池中之前，必須確保陽極孔中所有的外殼碎片和炭碎片已被去除。因為ー些碎片可能位於槽的底部，所以必須把外殼鏟插入到由電解液和金屬組成的液體介質中，以使得它的前緣與槽的底部齊平。但隨著當外殼鏟閉合以收集碎片時鬥的前緣畫出圓形軌跡，操作鏟變得非常複雜，這是因為構成槽的底部的陰極組件可能在該操作過程中受到嚴重損壞。為了避免這種損壞，必須使得鬥的旋轉軸線位於一高度處，以使得鬥的前緣在該操作過程中自始至終不接觸槽的底部，同時儘可能靠近該底部以進行有效清理。然而，難於估量該位置，這是因為視覺上不能看到槽的底部。另外，因為刀刃畫出的圓形軌跡，該理論位置使得外殼鏟在刀刃最遠離槽的底部的階段中幾乎不起作用，留在槽的底部的一些碎片有可能無法收集。因此，使用外殼鏟進行的陽極孔清理作業遇到兩個糾結難題要麼鏟離槽的底部太近、可能損壞槽的底部，要麼鏟離得太遠且清理不夠充分。無論採取哪種程序，在槽的作業過程中仍有相當大的發生通常的電不穩定性和磁不穩定性的風險，從而導致エ廠產量的下降。歐洲專利申請EP-A-I 178 004提出ー種可解決上段中提到的問題的方案。該方案包括使用安裝在豎直臂上的鬥鏟，但沒有把與鬥的軸線聯結的框架直接固定到所述豎直臂上。為此，所述框架被分成兩個部分一個被稱為「鏟支承框架」，這與附接到工具支架轉臺的臂保持聯結；一個被稱為「鬥支撐框架」，相對於所述鏟支承框架豎直移動，以使得鬥的瞬時旋轉中心可以移動而所述臂相對於槽的底部保持不動，可以使得鬥的前緣具有基本直線軌跡。所述鏟可以被放置為它的前緣在鏟閉合作業的整個過程中與槽的底部齊平。然而，這種方案使得鏟機構更加複雜，具有用於關閉鬥的複雜的連接杆組件，其包括「負載傳動杆，該負載傳動杆的一端鉸接……在鬥上……，以及另一端鉸接在旋轉致動杆上，所述旋轉致動杆本身鉸接在鬥支撐框架上，所述旋轉杆通過鉸接在鏟支承框架上的補償杆機械連接至鏟支承框架，所述旋轉杆另外憑藉驅動千斤頂旋轉致動，所述驅動千斤頂的應用點與所述鬥支撐框架聯結」。此方案使得需要把許多中間部件引入外殼鏟中，所述中間部件將要在惡劣的環境中工作並承受大幅度的振動，尤其是因為與撞擊所述鬥相關的應力。這導致頻繁更換受到快速磨損的這些部件。

發明內容
本申請人的目的在於在陽極更換過程中使用易於清理和維修以及保養不貴的簡單工具實現對陽極孔的有效清理，而不會損壞槽的底部。、
本發明的第一主題為ー種收集単元，其用於收集在鋁生產池的液態介質中的固體碎片和澱渣，所述液態介質諸如電解液和金屬液，所述收集単元尤其是一種用於清理陽極孔的外殼鏟，所述收集単元包括a)固定裝置，用來把所述收集単元固定到一移動支撐件上，所述移動支撐件能夠使所述收集単元在待清理的區域上方移動；b)由第一驅動器驅動的連接件，所述第一驅動器使得所述連接件相對於所述移動支撐件在豎直方向上移動；c)與所述連接件聯結的框架；d)至少ー個鉸接的鬥，所述鬥圍繞基本水平軸線轉動，安裝至所述框架，具有基本水平的刀刃，所述鬥由與所述框架聯結的第二驅動器驅動，所述第二驅動器使得所述鬥圍繞所述基本水平軸線旋轉運動，其特徵在於，所述第一驅動器連接至可編程控制系統，所述可編程控制系統能夠i)直接地或間接地確定所述基本水平軸線的高度以及在所述鬥的所述刀刃和所述基本水平軸線之間的高度差；ii)根據i)中確定的值，限定豎直運動，所述豎直運動必須被應用到所述連接件，以使得所述刀刃的高度保持高於ー預定值；iii)限定一合適的控制流並將所述合適的控制流傳遞給所述第一驅動器，以使得所述第一驅動器能夠把所述豎直運動應用到所述連接件。所述第一驅動器使得能夠豎直地移動所述連接件；該連接件——通常為剛性杆、滑動豎直杆或纜繩的形式——與所述收集単元聯結。根據本發明，第一驅動器(也稱為「升降驅動器」)，尤其是在鬥旋轉過程中，被使得以如下方式運行在該方式下根據鬥刀刃的高度施加鬥的旋轉軸線的高度。為此，所述第一驅動器在所述鬥旋轉過程中受到所述可編程控制系統的控制，該可編程控制系統有利地包括一個測量和控制單元和一個轉換器。所述測量和控制單元-獲取通常由測量傳感器提供的、與所述基本水平軸線的所述高度和在鬥刀刃和基本水平軸線之間的所述高度差相關的數據；-通常使用一相關的計算用存儲器，根據這些數據推斷一設定值，所述設定值必須被施加在所述基本水平軸線的高度上，以使得刀刃的高度至少等於一預定值，這使得能夠避免在所述刀刃和位於所述收集單元下方的障礙物之間發生接觸的風險，所述障礙物例如為槽底部；-發射ー表示所述設定值的信號給所述轉換器。所述轉換器把所述信號轉換成控制流，並且傳遞所述控制流至所述第一驅動器。根據驅動器的類型，所述轉換器例如可以為與千斤頂結合的伺服分配器(servo-distributeur),或者為與電動機結合的變速器(variateur de vitesse)。在第一種情況下，所述控制流為朝向千斤頂腔室的油流量。在第二種情況下，所述控制流為電信號或控制電流，所述電信號或所述控制電流的特性(強度、頻率等)對電動機的旋轉方向和速 度有影響。基本水平軸線的高度和刀刃的高度可以由傳感器直接測量，但是因為腐蝕環境和難於接近，這些直接測量可以有利地由使用間接測量進行計算所代替。因此，所述可編程控制系統可以連接至用於測量所述連接件相對於參考水準面的豎直運動的第一傳感器，並且連接至用來直接或間接測量鬥刀刃和所述鬥轉動所圍繞的所述基本水平軸線之間的高度差的第二傳感器。所述參考水準面可以為限定在電解車間的參考系中ー個固定水準面。它也可以與安裝有所述收集単元的移動支撐件關聯。在後一種情況下，顯然需要考慮到所述移動支撐件的高度可能變化。關於所述第二傳感器，可以使用能確定所述鬥的角位置的傳感器。為此，如果所述第二驅動器為通過ー根杆在所述鬥上施加旋轉的千斤頂，則可以使用一測量所述千斤頂的杆相對於所述千斤頂的主體的運動的位移傳感器。有利地，傳遞到所述第一驅動器的控制流的特性對所述第一驅動器必須執行的運動的方向和強度產生作用觀察到的在基本水平軸線的測量高度和它的設定高度之間的差
異越大，施加到所述驅動器的運動強度越大。顯然，可能更加需要對刀刃的軌跡進行控制，因為當刀刃離槽的底部太遠時所述收集單元的效率降低。在本發明的一優選方案中，待施加給所述基本水平軸線的高度的設定值被限定為使得刀刃的高度不僅更大而且儘可能接近所述預定值。有利地，通過進行很多次測量並且在每次測量時進行所述連接件的糾正運動以使得所述基本水平軸線位於允許刀刃處在預期高度的設定高度處，可以賦予所述刀刃ー預定軌跡。為此，所述測量和控制單元有利地是エ業用可編程邏輯控制器(automate programmable industriel),所述エ業用可編程邏輯控制器在不同時刻，優選地以固定時間間隔，通常為幾十毫秒a)獲取由所述第一傳感器和所述第二傳感器提供的數據；b)使用基於在適當的參考系中描述刀刃的軌跡的運動學模型的電腦程式，根據這些數據，推斷必須施加給鬥的樞轉軸線的高度的設定值；以及c)傳遞表示所述設定值的信號(S)給所述轉換器。有利地，用在所述可編程邏輯控制器中的電腦程式是基於描述在槽的底部上方但又離槽的底部不太遠經過的刀刃的軌跡的運動學模型。該軌跡可以根據槽底部的理論輪廓通過沿ー豎直向上指向的向量平移而推斷出，所述平移的強度對應於預設安全距離。例如，根據本發明的收集單元可以為用於清理陽極孔的「外殼鏟」，所述收集単元包括一個框架和安裝在所述框架上的兩個鬥，所述兩個鬥相對於基本豎直平面對稱布置、是鉸接的、圍繞兩根基本水平軸線轉動，每個鬥都有與另ー個鬥的刀刃相対的刀刃，與所述框架聯結的第二驅動器在每個所述鬥上都施加相對於所述基本豎直平面基本対稱的旋轉運動，從而位於所述兩個鬥之間的固體碎片被所述鬥捕獲。優選地，為了在所述鬥上施加流暢運動，第二驅動器(也被稱為「關閉驅動器」或「關閉/打開驅動器」)不應是氣動千斤頂，因為這種類型的千斤頂不能在鬥的關閉階段期間連續地控制鬥的旋轉速度。雖然可以選擇(電氣)機械驅動器，但是優選地，應選擇由一迴路供應的液壓千斤頂，所述迴路的一部分被差動組裝，以使得所述鬥具備下面描述的撞擊功能，該撞擊功能對於在陽極孔清理期間使用的機械鏟是必不可少的。為了收集碎片，所述收集単元(是外殼鏟)在它處於打開位置時被插入電解液中；然後通過使用閉合驅動器使它從打開位置到閉合位置，所述閉合驅動器作用在被設計為使所述鬥相對於彼此基本對稱旋轉運動的ー連接杆組件上。因此，位於兩個鬥之間的固體碎片被捕獲，而液態介質——電解液和熔融金屬的混合物——仍可漏出，尤其通過設在鬥壁中的開ロ而漏出。部分所述液態介質(所述液態介質非常粘)附著至鬥壁，以使得所述鬥覆蓋有每次外殼鏟進入槽之後必須去掉的礦渣(gangue)，因為鬥很快就變得阻塞，因此不能工作。為了去除最大量的附著至鬥表面的電解液和金屬(所述電解液和金屬冷卻且固化)，進行被稱為「鬥 撞擊」的作業。在該作業中，使用鬥關閉/打開驅動器，以使得以這樣的速度驅動鬥的相互面對的邊緣，以至於當所述邊緣相互接觸時，產生足夠劇烈的震動，足以使冷卻的電解液和金屬脫離且從所述鬥的表面彈出。常規地，尤其因為非常適於撞擊作業，所以鬥關閉/打開驅動器由ー個或多個氣動千斤頂組成。在此，在本發明的範圍內，為了保證鬥的流暢運動並且為了更好地控制刀刃的軌跡，有利的是用連接至供應迴路的至少ー個雙向作用的液壓千斤頂代替氣動千斤頂，所述供應迴路具有用於關閉所述鬥的至少兩個工作方案>第一方案，其中所述鬥緩慢向前移動，但所述關閉千斤頂可以提供足以帶走由所述鬥遇到的固體碎片的力；>第二方案，其中不必傳遞力，但是必須給所述鬥傳遞足以執行撞擊功能的動能。該第二方案對應於與下面在實施例I中在對收集単元的快速下降進行的評論中描述的相似的差動線路(montage en diff6rentiel),如圖5所示。顯而易見，由於待執行的功能不同，所以供應第二驅動器的所述迴路不同於供應第一驅動器的迴路，但差動線路的原理仍相同。以前的看法是外殼鏟的有效撞擊僅可以通過氣動裝置執行。看法是，因為加壓空氣，所以可以更容易和更快速使鬥進行足夠快的對稱旋轉運動以由所述運動產生震動，從而分離和彈出正在鬥表面上固化的電解液和金屬。另外，過去總是能夠在槽管理機上得到加壓空氣源。最後，過去期望避免在可能直接靠近電解液的地方設置液壓迴路。在此，在本發明的優選實施方案的框架內，選擇ー個或多個液壓千斤頂作為第二驅動器。為了防止它(它們)靠近電解液，要麼可以使所述液壓千斤頂遠離，並且使用作用在所述連接杆組件上的中間部件，要麼可以將所述液壓千斤頂留在所述鬥附近，但受到保護免受噴射。例如，可以使用裝在所述槽管理機上並已處在高處以遠離電解液的液壓站，並且操作所述千斤頂所需的液壓迴路被安裝為更暴露於惡劣環境的部分被限於供應雙向作用的千斤頂的隔間的軟管。為了進ー步提高對該迴路部分的保護以免受惡劣環境和可能的電解液噴射，鏟支承框架可以用作屏障，把千斤頂安裝在該屏障上方，並且通過圍繞所述千斤頂和所述軟管的豎直壁完全保護了在所述千斤頂附近的液壓迴路軟管。另外，選擇ー個或多個液壓千斤頂作為關閉驅動器的事實能夠使由槽管理機的機載壓縮機提供的加壓空氣專注於其他功能，或者優選地能夠選擇低容量的壓縮機(因此該壓縮機會更輕)來裝配所述槽管理機。在根據本發明的第一實施方案中，所述第一驅動器(也稱作「升降驅動器」)包括與所述移動支撐件聯結的電動機，連接件與所述收集単元聯結並且連接到所述電動機，從而所述電動機的旋轉憑藉所述連接件使得所述收集単元移動；以及所述轉換器是能夠傳遞控制電流到所述電動機的變速器，所述控制電流的特徵允許所述電動機將所述豎直運動賦予所述連接件。所述電動機可以是電千斤頂的引擎，所述連接件是千斤頂的支撐所述收集單元的豎直杆的杆或與所述收集単元的豎直杆連接的杆。它也可以是電動絞車的引擎，所述連接件是支撐所述收集単元的纜繩。下面描述的實施例2示出了此實施方案。
在本發明的第二方案中，所述第一驅動器包括至少ー個液壓千斤頂，該液壓千斤頂包括與移動支撐件聯結的主體和連接至ー個杆的活塞，所述杆充當所述連接件；以及所述轉換器為安裝至用受控流供應所述液壓千斤頂的杆側腔室的液壓迴路部分的分配器。這樣，至少當所述第二驅動器被激活時，杆側腔室中的油量被所述分配器利用了，有利地，所述分配器為具有受控流(asservi en d6bit)並由所述可編程控制系統控制的電液式伺服分配器。優選地，所述分配器是電控式比例作用的4/3伺服分配器。在本發明的該第二方案中，所述第一驅動器包括至少ー個液壓千斤頂，所述液壓千斤頂能夠豎直移動所述連接件，所述收集単元的其餘部分附接至所述連接件。優選地，所述收集単元的作業臂為伸縮臂，該伸縮臂包括在「固定」臂內部滑動的「移動」杆，所述液壓千斤頂的杆與所述「移動」杆聯結，所述液壓千斤頂的主體與所述「固定」杆聯結，所述「固定」杆連接至所述移動支撐件，例如ー個工具支架轉臺，所述工具支架轉臺固定在一個滑架上，所述滑架能夠沿著天車的梁行進，以使得所述收集単 元可以在向下到陽極孔處之前在工作區域上方移動和定位。包括使得「移動」杆與千斤頂的主體聯結以及與「固定」杆聯結的杆與所述移動支撐件聯結的「對稱」方案也是可能的。在這兩種情況下，通過給杆側腔室供應油而使得收集單元上升。在本發明的第二方案中，一個優選實施方案包括由一個可編程控制器控制的分配器，所述可編程控制器以固定時間間隔(通常為幾十毫秒)獲取鬥轉動所圍繞的基本水平軸線的高度H以及第二驅動器的活塞杆的位移值L，使用相關的計算用存儲器根據這些值推斷必須賦予鬥的樞轉軸線的高度的設定值，並且發出信號給所述分配器，以降低或増加供應杆側腔室以及達到正確高度所必需的油量。所述第一驅動器可以包括若干液壓千斤頂。然而，因為不容易控制每個杆側腔室中的油量，所以優選地使用單個千斤頂作為第一驅動器，僅使用一個受控分配器(distributeur asservi)供應該單個千斤頂的杆側腔室。根據本發明的裝置尤其能夠在槽底部和鬥刀刃之間限定安全距離的同時收集碎片一旦估計的距離小於該安全距離，控制系統就發送指令給所述分配器，所述指令増加千斤頂的杆側腔室中的油量，從而在所述活塞上施加期望高度並因此在鬥的基本水平旋轉軸線上施加期望高度。有利地，為了有效收集碎片，鬥刀刃和槽的底部之間的距離也應當不太大一旦估計的距離大於預定限制距離，控制系統就發送指令給所述分配器，所述指令減少千斤頂的杆側腔室中油量。在下面描述的實施例I中，僅作用在連接至杆側腔室的液壓迴路上當必須移動所述鬥遠離槽底部時，比例作用的伺服分配器控制以所需壓カ發送的油流進入杆側腔室；當需要將所述鬥更靠近時，它將受控油流從杆側腔室發送到油箱，所述受控油流處於基本相應於收集単元的重量的壓力。在實施例2中，所使用的變速器發出控制電流，該控制電流不僅可以對電動機的旋轉速度的幅度起作用，而且對電動機的旋轉方向起作用。優選地，所述安全距離和所述限制距離被選擇為儘可能接近。因為槽底部大致為ー個平面，所以這相當於在鬥的前緣上施加一直線軌跡。顯而易見，根據要進行碎片收集的地方處的槽底部的實際幾何形狀，可以更準確地限定該軌跡。在實踐中，人們為鬥刀刃限定目標高度，可編程控制系統與編有程序的計算用存儲器聯合，以根據直接或間接測量的鬥開口角提供所述鬥的瞬時旋轉中心必須有的設定高度。如果槽底部被認為是ー個平面，則刀刃的目標高度是固定的。根據池中待要處理的陽極孔的位置，該目標高度是可變化的；這僅需要使用和更複雜的控制系統聯合的計算用存儲器，根據收集単元工作的地方給出不同的設定值。因此，根據本發明的裝置使得能夠把鬥定位得儘可能靠近陰扱，並因此能夠增加碎片收集作業的效率，而不會接觸槽底部。在實踐中，收集單元——懸掛自沿天車移動的移動滑架——有利地設有位移傳感器，該位移傳感器能連續地給出鬥的基本水平的旋轉軸線的高度。位移傳感器可以為具有電纜的編碼器(encodeur C&ble)或者為雷射測距器。槽底部的高度本身是已知的，且可以定期檢測到，例如，通過緩慢的降低位於所述預定位置的收集單元，直到鬥刀刃接觸槽底部。所述鬥總體是由軸向壁(即，由與樞轉軸線平行的且沿開ロ導向曲線的發生線產生的直紋面(surface r6gl6e))和兩個橫向壁界定的。這些橫向壁具有基本直線邊緣,該直線邊 緣接合所述開ロ曲線的端部。所述鬥的位置可以由該邊緣與豎直方向形成的角度α表示。通過把從該邊緣到樞轉軸線的距離表示為d並且把刀刃和所述樞轉軸線在所述邊緣上的投影之間的距離表示為h，隨著邊緣相對於豎直方向的傾斜角度α，連續地給出了所述基本水平軸線和所述刀刃之間的高度差，該高度差由公式ΛΖ = d cos a +h sina給出。傾斜角度本身與使得鬥轉動的致驅動器的尺寸特徵直接相關。例如，對於千斤頂，傾斜角度與千斤頂杆的行程直接相關。在本發明的優選實施方案中，可編程的控制系統是エ業用PLC (可編程邏輯控制器)，該エ業用PLC通過使用第一傳感器在固定時間間隔(通常為幾十毫秒)獲取鬥的旋轉軸線的高度，以及通過使用第二傳感器獲取所述關閉千斤頂的行程值，並且通過使用基於在合適參考系中描述刀刃軌跡的運動學模型的電腦程式，根據這些值推斷設定值，其中所述設定值必須施加在鬥的樞轉軸線的高度上，並從而控制伺服分配器以增加或減少到達正確高度所需要的油量。有利地，所述液壓千斤頂是雙向作用的千斤頂，該千斤頂的杆與所述豎直杆和所述收集単元聯結，所述千斤頂具有能夠連續地在所述杆上施加向上的豎直運動的杆側腔室，以及能夠連續地在所述杆上施加向下的豎直運動的活塞側腔室，這兩個腔室憑藉至少ー個分配器連接至壓カ源或油箱，所述供應迴路包括若干迴路部分，所述若干迴路部分使得能夠提供以下的液壓供應方案a)差動方案，其中杆側腔室和活塞側腔室連接至所述壓カ源，允許所述杆高速下降；
b)對應於靜止位置的方案，所述收集単元保持懸掛，並且所述迴路被布置為如果所述收集単元遇到障礙物，它能夠毫不費カ地豎直移動；c)其中杆側腔室連接至壓カ源的方案，該方案對應於所述收集単元的向上運動；d)處於受控作業(fonctionnement asservi)的方案,其中供應杆側腔室的迴路部分包括ー個具有受控流和由可編程控制系統控制的分配器，所述可編程控制系統包括ー個測量和控制單元，該測量和控制單元獲取與所述基本水平軸線的高度以及在鬥刀刃和基本水平軸線之間的高度差相關的數據，根據這些數據推斷必須給所述基本水平軸線的高度施加的設定值，以及發出表示所述設定值的信號給所述分配器。在下面給出實施例I中，更詳細地描述了所述收集単元的這些不同運行階段。本發明的另ー個主題為ー種服務模塊，該服務模塊用在通過火法電解生產鋁的エ廠中，並且包括ー個滑架，以及作業和維護裝置，其特徵在於，所述服務模塊還包括根據本發明的收集單元，例如如上所述的收集単元。本發明的另ー個主題為ー種用於通過火法電解生產鋁的エ廠的PTA，所述PTA包括天車，其特徵在幹，所述PTA還包括至少ー個根據本發明的服務模塊，例如如上所述的服務模塊。本發明的另ー個主題為根據本發明的服務模塊的用途，該服務模塊用於對通過火法電解生產鋁的電解槽的作業，尤其用於清理陽極孔，其中所述第一驅動器由所述可編程控制系統控制，以使得所述鬥刀刃遵循預定軌跡，該預定軌跡通常位於槽底部上方並平行於所述槽底部。
本發明的另ー個主題為ー種用於在陽極更換過程中清理陽極孔的方法，其中使用根據本發明的收集單元，所述第一驅動器被安裝為與槽管理機聯結；並且進行以下步驟a.使用PTA驅動器，使所述收集單元處於關閉位置，與所述陽極孔成直線，所述第ー驅動器處於靜止；b.啟動所述第一驅動器以快速下降到預定高度，所述預定高度高於位於槽中的電解液的水平面，從而允許打開所述收集単元；c.啟動所述第二驅動器，以使得它打開所述鬥，直到所述鬥到達ー參考打開位置，該參考打開位置通常接近由所述第二驅動器的行程允許的最大開ロ；d.啟動所述第一驅動器以緩慢下降到預定高度；在一具體和優選實施方案中，選擇的所述預定高度為當鬥刀刃接觸槽底部時所述連接件的ー個代表點達到的高度。啟動所述第一驅動器以緩慢下降直到檢測到至少ー個刀刃接觸在槽底部；例如，如果所述驅動器為液壓千斤頂，則使用一用來檢測供應所述活塞側腔室的油迴路中的壓カ突然増加的時間的傳感器、一能給出鬥的打開角度的傳感器、以及一能給出在所述接觸時所述連接件的高度的位移傳感器；e.根據在前一階段結束時所述達到的高度，推斷必須將所述刀刃限定在的高度，要考慮一安全距離，以及推斷所述刀刃在所述參考打開位置和關閉位置之間必須遵循的軌跡；f.啟動所述第一驅動器以把所述收集單元舉起到在前一階段中限定的軌跡的原點；g.啟動所述第二驅動器，所述第一驅動器處於受控模式，以使得刀刃遵循在步驟
e)中限定的軌跡；h. 一旦關閉所述收集単元，將所述第一驅動器啟動為上升模式；然後，當所述收集單元達到一定高度吋，使用PTA驅動器移動該組件朝向一接收收集起來的碎片的區域。


圖I是在生產鋁的典型電解車間中的PTA的一個示例性剖視圖。圖2示出了收集單元的ー個具體實施方案，該收集單元是外殼鏟，該外殼鏟安裝至由液壓千斤頂驅動的伸縮式豎直導向杆。圖3是圖2示出的實施方案中的連接杆組件和鬥式鏟的立體圖。圖4至圖7示出液壓迴路的四個不同配置，該液壓迴路供應根據本發明的收集單元的第一驅動器(千斤頂)。這些配置對應於以下工作模式靜止(圖4)、快速下降(圖5)、上升(圖6)以及受控作業(圖7)。圖8示意性示出了根據本發明的收集單元，其中所述第一致動器是電氣機械千斤頂。
具體實施方式
生產鋁的電解エ廠包括鋁液生產區域，該區域包含一個或多個電解車間。圖I示出的電解車間(I)包括電解池(2)和PTA (5)。電解池(2)常常成排或成列排列，每排或每列通常包括ー百個以上的電解池。電解池(2)排列為沿電解車間(I)的長度留有過道。電解池(2)包括一系列陽極(3)，所述陽極設有用於固定陽極且將所述陽極電連接至金屬陽極框架(未不出)的金屬棒(4)。PTA (5)用來對電解池(2)進行作業，諸如更換陽極或給進料鬥填充壓碎的熔體和氟化鋁(A1F3)。它也可用來處理各種負載物，諸如槽部件、用在鋳造中的液態金屬的澆包(「鑄造澆包」)、或者陽極。它也可用來在去除廢陽極之後以及在安裝新陽極之前清理陽極孔。PTA (5)包括天車(6)，該天車可以在電解池(2)上方移動；以及至少ー個服務模塊(7)，該服務模塊包括移動滑架(8)(稱為「工具支架」)，其能夠在天車(6)上移動並且裝備有幾個操作和維護裝置(10)，諸如，工具，尤其可以為外殼鏟(100』)。所述工具在此安裝到豎直的伸縮杆(9)上，該豎直的伸縮杆附接到移動滑架(8)。如我們已經看到的，例如，在歐洲專利申請EP-A-O 440 488中，外殼鏟也可以由不同於PTA的車輛移動並且操縱。本發明適用於所有收集單元，而不論它在工作區域上方如何移動和定位。圖2和圖3示出收集單元(100)的ー個具體實施方案，該收集單元為固定至伸縮臂一在移動臂的端部一的端部的外殼鏟(100』)，所述移動臂在此稱為「鏟柄」(11)。鏟柄為在豎直杆(9』 )內部滑動的移動式豎直杆(9』 』)，該移動式豎直杆(9』 』 )本身在驅動器(未示出)的作用下豎直移動，能夠實現較快速的移動，同時與服務模塊(7)的移動滑車(8)的工具支架轉臺保持聯結。所述外殼鏟包括設有兩個鬥(120a和120b)的框架(110)，所述兩個鬥相互對置、相對於基本豎直平面基本對稱、是鉸接的、圍繞兩根基本水平軸線(115a和115b)轉動。每個鬥(120a，120b)都有與另ー個鬥(120b，120a)的刀刃(128b，128a)相對的前緣或刀刃(128a，128b)。第二驅動器在此示作兩個與框架(110)聯結的千斤頂(200，201)，所述千斤頂同時作用，通過連接杆(300，300』)使得每個鬥都相對於所述基本豎直平面作基本対稱的旋轉運動，從而位於所述兩個鬥之間的固定碎片被所述鬥捕獲。在本發明之前，第二驅動器的兩個千斤頂是氣壓千斤頂，其尤其適於撞擊作業。實施例實施例I (圖2至圖7)圖4至圖7示出了液壓迴路在四個不同配置中的方案，所述液壓迴路供應用於本發明的收集單元的第一驅動器(50)，所述收集単元另外還具有上述(圖2和圖3)的特徵。第一驅動器(50)或升降千斤頂是雙作用的千斤頂(51)，其具有主體(55)和連接有杆(52)的活塞(56)。杆(52)與所述收集單元(未在圖4至圖7中示出)聯結。雙作用的千斤頂(51)具有杆側腔室(53)，其稱為「低腔室」，在任何時候都能夠使得移動式豎直杆(9」)豎直向上移動；以及活塞側腔室(54)，其稱為「高腔室」，在任何時候都能夠使得所述移動式豎直杆豎直向下移動。所述液壓迴路包括供應雙作用的千斤頂(51)的兩個所述腔室(53)和(54)的兩個部分(63)和(64)。所述迴路可以通過三位置分配器(稱為「方向分配器」，80)連接至液壓站的「壓カ管線」(P)和「返回管線」(R)。方向分配器(80)正常地處於靜止位置(802)，並且可以被激勵到位於其他兩個可能位置中的一個位置(803)，在該位置，千斤頂的杆(52)向下移動所述收集單元；以及位置(801)，在該位置，千斤頂杆向上移動所述收集單元。迴路部分(64)包括主分支(640)，其一端聯接至方向分配器(80)以及另一端連接至千斤頂(51)的活塞腔室(54)。迴路部分(63)包括主分支(630)，其一端連接至方向分配器(80)，以及另一端分成兩個子分支，每個子分支設有ー個雙位置分配器(81，82):第一子分支(631，包括6310，6311,6312以及6313)連接有截止閥(90);第二子分支(632，包括6320,6321以及6322)連接有電液式伺服分配器(83)。這兩個子分支在它們的另一端會合以組成迴路部分(633)，該迴路部分(633)供應千斤頂(51)的杆腔室(53)。
圖4示出了升降千斤頂靜止時的迴路。方向分配器(80)正常地處於位置(802)，該位置(802)將兩個迴路部分(63)和(64)通過它們各自的主分支(630)和(640)相互連接。分配器(82)處於阻止在第二子分支中流通的位置(821)。由於該杆腔室(53)被處於位置(821)的分配器(82)以及「不開通」的截止閥(90)(連接(92)和(93)的控制壓カ不足以使該截止閥開通)隔離，該杆腔室(53)不受任何衝擊地保持在與所述收集単元的重量相關的基本固定壓力。迴路分支(633)設有集成到截止閥(90)的功能中的安全裝置，以在發生衝擊的情況下限制杆腔室中的壓力。圖5示出了升降千斤頂快速向下移動時的迴路。方向分配器(80)被激勵到佔據位置(803)，該位置(803)使得兩個迴路部分(63)和(64)與液壓站的壓カ管線(P)連通，這兩個迴路部分(63 )和(64)通過它們各自的主分支(630 )和(640 )在方向分配器(80 )——處於該位置(803)——處也相互連通。分配器(82)處於阻止在第二子分支中流通的位置(821)。分配器(81)處於位置(811)，並且允許截止閥(90)運行一旦來自分支(92)和分支(93)的控制壓力的合力高於某個值時，截止閥(90)即開通。截止閥(90)被設定ー個臨界值，通常大約180巴，以使得一旦它的控制器具有充足壓力，它即開通，並且油可以從杆腔室(53)流出，通過在位於位置(803)的方向分配器(80 )處相互連通的分支(630 )和(640 )，流到活塞腔室(54)。這樣，來自液壓站的油流被來自活塞腔室的油流増加了。如果活塞腔室(54)的截面與杆(52)的截面之比為X，則來自液壓站的流乘以X，以使得在這種差動線路的情況下，活塞杆可以比在常規線路下快X倍的速度下降。圖6示出了在升降千斤頂升起杆52時的迴路。方向分配器(80)被激勵到佔據位置(801)，該佔據位置(801)把主分支(630)與液壓站的壓カ管線(P)連接，並且使得主分支(640)通過返回管線(R)與液壓站的油箱連通。分配器(82)處於位置(821)，分配器(81)處於位置(811)。加壓油穿過主分支(630)，經過處於位置(811)的分配器(81)，經由單向閥
(91)匯入部分(6313)和(633)，以供應杆腔室(53)。隨著活塞上升，活塞腔室(54)中的油經由主分支(640)被送出到液壓站的返回管線(R)。圖7示出了在碎片收集過程中升降千斤頂被啟動處於受控模式時的迴路。方向分配器(80)被激勵到佔據位置(801)，該佔據位置(801)把主分支(630)與液壓站的壓カ管線(P)連接，並且把主分支(640)與液壓站的返回管線(R)連接。分配器(82)處於位置(822)，分配器(81)處於位置(812)。根據需要升起還是降低千斤頂，伺服分配器被激活以處於降低位置(831)或升起位置(833)。伺服分配器由PLC (84)控制，該PLC接收由兩個傳感器提供的讀數-第一傳感器指示在參考水平高度(N)(例如，工具支架轉臺的平臺)和收集單元的框架(110』)上的固定點(在圖7中由鬥旋轉軸線的共同水平高度示出)之間的距離(H)，該距離使得能獲得鬥(120』)轉動圍繞的軸線(115』)的高度，該鬥的形狀以虛線示出；-第二傳感器指示關閉千斤頂杆(200』)的行程(L)，該關閉千斤頂杆通過共用杆 (300』 )控制兩個鬥的打開和關閉。給定的鬥打開角(等於鬥的邊緣(129』)與豎直方向所成角度(α )的兩倍)對應於關閉千斤頂的活塞行程的值し該邊緣(129』)到樞轉軸線(115』)的距離表示為d，刀刃(128』)和樞轉軸線(115』)在所述邊緣(129』)上的正投影之間的距離表示為h，任何時候總能得到軸線(115』)和所述刀刃之間的高度差，該高度差由公式AZ = d cos a +h sina表
/Jn ο因此，關閉千斤頂杆的任意位置對應於所述軸線必須所處的高度，使得刀刃(128』)處於一大於或等於給定值的高度(該給定值對應於槽的底部的理論高度)，外加通常為十或幾十毫米的某個安全餘量。可編程控制系統為與計算機用存儲器(85)結合的PLC(84)，該計算機用存儲器使其能夠根據傳送的(H)和(L)的測量值為升降千斤頂(50)限定ー設定點高度。如果該設定點高度高於升降千斤頂的實際高度，則存在鬥刀刃和槽底部之間碰撞的危險，並且伺服分配器必須被激活至位置(833)以快速修正所述刀刃的軌跡。PLC(84)發送信號(S)給伺服分配器(83)，該伺服分配器(83)為比例作用伺服分配器，該伺服分配器(83)在供應杆側腔室的迴路部分上賦予增加油流(Φ )，該油流與相對於設定點的位置的差成比例地増加。該信號具有能夠根據處於預期壓カ的油流來移動所述伺服分配器的移動部件進入或多或少超前的位置類型(833)的特徵，該油來自分支(630)和(632)並且通過分支(6321)，(6322)和(633)供應杆側腔室。另ー方面，當設定點的高度低於升降千斤頂(50)的實際高度時，伺服分配器必須被激活以降低刀刃的高度。PLC (84)發送信號(S)給伺服分配器(83)以使其進入對應位置(831)的配置，在該位置處，加壓油不再供應杆側腔室，該杆側腔室通過分支(65)，(6321)，(6322)和(633)與返回管線(R)連接，朝返回管線的排出油流(Φ)由伺服分配器的開ロ控制，該伺服分配器受PLC發送的信號控制。以固定時間間隔(通常為幾十毫秒)，PLC(84)獲取鬥的樞轉軸線的高度H以及關閉千斤頂的行程值L，並且利用基於在合適的參考系中描述刀刃軌跡的運動學模型的電腦程式，從這些值推斷出鬥的樞轉軸線的高度必須被賦予的設定值，以及給伺服分配器(83)發送信號(S)，以輸入或排出為達到正確高度所需要的油量。第二驅動器(200』)在此主要為了示出其在第一驅動器(50)的工作原理中所起的作用而被簡單示意性示出，第一驅動器(50)尤其是根據所述第二驅動器的空間配置控制的。該第二驅動器(其主體與第一驅動器(50)的杆(52)聯結)在此為連接至供應迴路的雙向作用的千斤頂，該供應迴路的一部分使得能夠差動線路布置以確保撞擊功能。
於是，為了在更換陽極期間清理陽極孔，可以使用本發明的收集單元，例如圖2至圖7所示的本發明收集単元，其安裝在與電解槽管理機(PTM)聯結的豎直伸縮杆上。過程如下-使用PTA驅動器，使處於關閉位置的所述收集単元與所述陽極孔成直線，升降千斤頂處於靜止(圖4所示的配置)；-啟動所述升降千斤頂以快速下降(圖5所示的配置)直到高於位於所述槽中的電解液的水準面的預定高度，以允許打開所述收集單元；-啟動被稱為「關閉千斤頂」的鬥驅動器，以使得它打開所述鬥，直到所述鬥到達參考打開位置，通常接近由所述關閉千斤頂的行程所允許的鬥的最大開ロ。-啟動所述升降千斤頂到「緩慢」下降模式(特定的活塞側腔室供應)，直到檢測到至少ー個刀刃接觸在槽底部上；例如，一個傳感器用來檢測何時供應活塞側腔室的油迴路中的壓カ突然増加，以及ー個位移傳感器用來記錄在所述接觸的時刻刀刃的高度；-從該高度，考慮ー個安全距離，限定所述刀刃必須處在的高度，並且推斷所述刀刃在所述打開參考位置和閉合位置之間遵循的軌跡；-啟動所述升降千斤頂以升起所述收集単元到在前ー階段限定的軌跡的起點處(圖6所示的配置)；-啟動關閉千斤頂，升降千斤頂處於受控模式，以使得刀刃遵循以前限定的軌跡(圖7所示的配置)；-一旦收集單元關閉，就啟動升降千斤頂處於升起模式(圖6所示的配置)；隨後，當收集單元已到達一定高度吋，使用PTA驅動器朝接收所收集的碎片的區域移動該單元。實施例2 (圖8)圖8是收集単元的示意圖，在該收集単元中，第一驅動器(50)為電動機(53』)，該電動機是通過使用能夠控制所述電動機的旋轉的電路供電的。在此，電動機為電千斤頂(51』)的引擎，該電千斤頂給與框架(110』)聯結的連接件(52』)上施加豎直運動。在該實施例的變體中，電千斤頂由電動絞車替代，所述連接件則為聯接至所述框架的纜繩，所述框架的豎直運動例如由固定至移動支撐件的引導裝置引導。根據由變速器(83』)傳送的控制電流，電動機(53』)總是能夠以所需速度在連接件(52』)上施加豎直向上或向下運動。所述變速器(83』)受PLC (84)的控制，該PLC接收由兩個傳感器提供的讀數-第一傳感器指示在參考水平高度(N)(例如，工具支架轉臺的平臺)和收集單元的框架(110』)上的固定點(在圖中由鬥旋轉軸線的共同水平高度示出)之間的距離(H)，該距離使得能夠獲得鬥(120』)轉動圍繞的軸線(115』)的高度，該鬥的形狀以虛線示出；-第二傳感器指示關閉千斤頂杆(200』)的行程(L)，該關閉千斤頂杆通過共用杆(300』 )控制兩個鬥的打開和關閉。給定的鬥打開角(等於鬥的邊緣(129』)與豎直方向所成角度(α )的兩倍)對應於關閉千斤頂的活塞行程的值し該邊緣(129』)到樞轉軸線(115』)的距離表示為d，刀刃(128』)和樞轉軸線 (115』)在所述邊緣(129』)上的正投影之間的距離表示為h，任何時候總能得到軸線(115』)和所述刀刃之間的高度差，該高度差由公式AZ = d cos a +h sina表示。
因此，關閉千斤頂杆的任意位置對應於所述軸線必須所處的高度，使得刀刃(128』)處於一大於或等於給定值的高度(該給定值對應於槽的底部的理論高度)，外加通常為十或幾十毫米的某個安全餘量。可編程控制系統為與計算機用存儲器(85)結合的PLC
(84)，該計算機用存儲器使其能夠根據傳送的(H)和(L)的測量值為鬥轉動所圍繞的基本水平軸線限定設定點高度。如果該設定點高度高於實際高度，則存在鬥刀刃和槽底部之間碰撞的危險。於是啟動變速器(83』)以使得它能夠快速修正所述刀刃的軌跡。PLC (84)發送信號(S)給變速器(83』)，該變速器將所述信號變換為控制電流(I)，所述控制電流在所述電動機上施加ー旋轉方向和速度，該速度與相對於設定點的位置的差成比例地増加。相反，當該設定點高度低於實際高度，則啟動變速器(83』 )以使得它能夠快速修正電動機伺服 系統(asservissement)，以降低刀刃的高度。PLC (84)發送信號(S)給變速器(83』)，該變速器在所述電動機上施加ー旋轉方向和速度，該速度與相對於設定點的位置的差成比例地增加。
權利要求
1.一種收集単元(100)，其被設計用於收集在鋁生產池的液態介質中的固體碎片和澱渣，所述液態介質諸如電解液和金屬液，所述收集單元尤其是ー種被設計用於清理陽極孔的外殼糹產(100』),所述收集單元包括 a)固定裝置，用來把所述收集単元固定到一移動支撐件(5』)上，所述移動支撐件能夠使所述收集単元在待清理的區域上方移動； b)由第一驅動器(50)驅動的連接件(520)，所述第一驅動器使得所述連接件相對於所述移動支撐件在豎直方向上移動； c)與所述連接件聯結的框架(110)； d)至少ー個鉸接的鬥(120a，120b)，所述鬥圍繞基本水平軸線(115a，115b)轉動，安裝至所述框架，具有基本水平的刀刃(128a，128b)，所述鬥由與所述框架聯結的第二驅動器(200，201)驅動，所述第二驅動器使得所述鬥圍繞所述基本水平軸線作旋轉運動， 其特徵在於，所述第一驅動器(50)連接至可編程控制系統(83+84+85 ;83』 +84+85)，所述可編程控制系統能夠 i)直接地或間接地確定所述基本水平軸線的高度以及在所述鬥的所述刀刃和所述基本水平軸線之間的高度差； ii)根據i)中確定的值限定為了使所述刀刃的高度至少等於一預定值所述連接件必須被賦予的豎直運動； iii)限定一合適的控制流(Φ，I)並將所述合適的控制流傳遞給所述第一驅動器，以使得所述第一驅動器能夠把所述豎直運動賦予所述連接件。
2.根據權利要求I所述的收集単元(100,100』)，其特徵在幹，該可編程控制系統包括 a)一個測量和控制單元，所述測量和控制單元獲取與所述基本水平軸線的所述高度和在鬥刀刃和基本水平軸線之間的所述高度差相關的數據；根據這些數據推斷ー應被賦予於所述基本水平軸線的高度的設定值，以使得所述刀刃的高度至少等於一預定值，這使得能夠避免在所述刀刃和位於所述收集單元下方的障礙物之間發生接觸的風險，所述障礙物通常為槽底部；以及發射一表示所述設定值的信號(S); b)一個轉換器，所述轉換器把所述信號轉換成控制流(Φ，I)，並且傳遞所述控制流至所述第一驅動器。
3.根據權利要求I或2所述的收集単元(100,100』)，其特徵在幹，所述可編程控制系統連接至能夠測量所述連接件相對於參考水準面(N)的豎直運動的第一傳感器，並且連接至能夠直接或間接測量所述鬥(120a，120b)的所述刀刃(128a，128b)和所述基本水平軸線(115a，115b)之間的高度差的第二傳感器，所述第二傳感器例如為能夠確定所述鬥的角位置(α)的傳感器。
4.根據權利要求3所述的收集単元(100,100』)，其特徵在幹，所述第二驅動器為通過杆賦予所述鬥以旋轉運動的千斤頂，並且其中能夠間接測量所述鬥(120a，120b)的所述刀刃(128a，128b)的高度差的所述裝置為測量所述千斤頂的杆相對於所述千斤頂的主體的位移(L)的位移傳感器。
5.根據權利要求3或4所述的收集単元(100，100』)，其中，所述測量和控制單元是エ業用可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器a)以固定時間間隔——通常為幾十毫秒——獲取由所述第一傳感器和所述第二傳感器提供的數據； b)利用基於在適當的參考系中描述刀刃的軌跡的運動學模型的電腦程式，根據這些數據，推斷所述應賦予所述鬥的樞轉軸線高度的設定值；以及 c)傳遞表示所述設定值的信號(S)給所述轉換器。
6.根據權利要求5所述的收集単元(100，100』)，其中在所述可編程控制器中執行的所述電腦程式基於描述刀刃的軌跡的運動學模型，該軌跡根據槽底部的理論輪廓通過沿ー豎直向上指向的向量平移而推出，所述平移量對應於預定安全距離。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的收集單元(100，100』)，其特徵在於，所述收集単元包括一個框架(Iio)和安裝在所述框架上的兩個鬥(120a, 120b),所述兩個鬥相對於基本豎直平面對稱布置、是鉸接的、圍繞兩根基本水平軸線(115a，115b)轉動，每個鬥都有與另ー個鬥的刀刃相対的刀刃，與所述框架聯結的第二驅動器賦予每個所述鬥以相對於所述基本豎直平面基本対稱的旋轉運動，從而位於所述兩個鬥之間的固體碎片被所述鬥捕獲。
8.根據權利要求I至7中任一項所述的收集單元(100，100』)，其特徵在於，所述第二驅動器(200，201，200』)為ー個由具有用於關閉所述鬥的以下至少兩個エ作方案的迴路供應的液壓千斤頂 a)第一方案，其中向鬥傳遞充足的力以使得能夠帶走由所述鬥遇到的固體碎片； b)第二方案，該第二方案相當於ー個差動線路，其中向所述鬥傳遞充足的動能，以執行撞擊功能。
9.根據權利要求2至8中任一項所述的收集單元(100，100』)，其特徵在於，所述第一驅動器包括與所述移動支撐件聯結的電動機(53』)，與所述收集単元聯結並且連接到所述電動機的連接件(52』)，從而所述電動機的旋轉憑藉所述連接件使得所述收集単元移動；其中所述轉換器是傳遞控制電流(I)到所述電動機的變速器(83』)，所述控制電流的特徵允許所述電動機憑藉所述連接件賦予所述豎直運動。
10.根據權利要求9所述的收集単元(100，100』)，其中，所述電動機是電氣機械千斤頂的引擎，以及所述連接件是所述電氣機械千斤頂的杆。
11.根據權利要求9所述的收集単元(100，100』)，其中，所述電動機是電動絞車的引擎，以及所述連接件是所述絞車的纜繩。
12.根據權利要求2至8中任一項所述的收集單元(100，100』)，其特徵在於，所述第一驅動器包括一個液壓千斤頂(51)，該液壓千斤頂包括與所述移動支撐件聯結的主體(55)，所述連接件是所述液壓千斤頂的杆(52);以及所述轉換器為安裝在用受控流供應所述液壓千斤頂的杆側腔室的液壓迴路部分上的分配器。
13.根據權利要求12所述的收集単元(100，100』)，其中，所述分配器(83)為具有受控流且控制杆側腔室內部的油量的電液式伺服分配器，優選地，所述分配器是電控式比例作用的伺服分配器。
14.根據權利要求12或13所述的收集単元(100，100』)，其中，所述分配器(83)由一個可編程邏輯控制器(84)控制，所述可編程邏輯控制器以固定時間間隔——通常為幾十毫秒——獲取鬥的轉動軸線(115』)的高度H以及第二驅動器(200』 )的活塞杆的位移值L ；利用相關的計算用存儲器(85)，根據這些值，推斷必須賦予鬥的樞轉軸線的高度的設定值；並且發出信號(S)給所述分配器(83)，以降低或増加供應杆側腔室的為達到正確高度所必需的油量。
15.根據權利要求12至14中任一項所述的收集單元(100，100』)，其中，所述液壓千斤頂(51)是雙向作用的千斤頂，該千斤頂的杆(52)與所述收集単元聯結，所述千斤頂具有能夠連續地賦予所述杆以豎直向上運動的杆側腔室(53)，以及能夠連續地賦予所述杆以豎直向下運動的活塞側腔室(54)，這兩個腔室可憑藉至少ー個分配器(80)連接至壓カ源(P)或油箱(R)，所述供應迴路包括若干能夠實現以下的液壓供應方案的迴路部分 a)差動方案，其中杆側腔室(53)和活塞側腔室(54)連接至壓カ源(P)，允許所述杆高速下降； b)對應於靜止位置的方案，所述收集単元保持懸掛，所述迴路被布置為所述收集單元在遇到障礙物時能夠毫不費カ地豎直移動； c)其中杆側腔室(53)連接至壓カ源(P)的方案，對應於所述收集單元的向上運動； d)處於受控作業的方案，其中供應杆側腔室的迴路部分包括ー個具有受控流和由可編程控制系統控制的分配器(83)，所述可編程控制系統包括一個測量和控制單元，該測量和控制單元獲取與所述基本水平軸線的高度以及在鬥刀刃和基本水平軸線之間的高度差相關的數據，根據這些數據推斷應賦予所述基本水平軸線的設定值，以及發出表示所述設定值的信號給所述分配器。
16.服務模塊，該服務模塊被設計為用在通過火法電解生產鋁的エ廠中，並且包括ー個滑架(8)，以及作業和維護裝置(10)，其特徵在於，所述服務模塊還包括根據權利要求I至15中任一項所述的收集單元(100)。
17.用於通過火法電解生產鋁的エ廠的服務單元(5)，所述服務単元包括天車(6)，其特徵在於，所述服務單元還包括至少ー個根據權利要求16所述的服務模塊(7)。
18.根據權利要求16所述的服務模塊(7)用於對通過火法電解生產鋁的電解池(2)進行作業的用途，尤其用於清理陽極孔，其中所述第一驅動器由所述可編程控制系統控制，以使得所述基本水平軸線遵循預定軌跡，該預定軌跡通常位於槽底部上方並平行於所述槽底部。
19.一種用於在陽極更換過程中清理陽極孔的方法，其中使用根據權利要求I至15中任一項所述的收集單元，所述第一驅動器被安裝為與槽管理機(5)聯結；並且如下進行 a.使用PTA驅動器，使處於關閉位置的所述收集単元與所述陽極孔成直線，所述第一驅動器處於靜止； b.啟動所述第一驅動器以快速下降到預定高度，所述預定高度高於位於槽中的電解液的水準面，從而允許打開所述收集単元； c.啟動所述第二驅動器，以使得它打開所述鬥，直到所述鬥到達ー參考打開位置，該參考打開位置通常接近由所述第二驅動器的行程允許的最大開ロ； d.啟動所述第一驅動器處於「緩慢」下降模式直到預設高度； e.根據在前一階段結束時所達到的高度，推斷所述刀刃應在的高度，考慮一安全距離，以及推斷所述刀刃在所述參考打開位置和關閉位置之間應遵循的軌跡；f.啟動所述第一驅動器以把所述收集單元舉起到在前一階段中限定的軌跡的原點；g.啟動所述第二驅動器，所述第一驅動器處於受控模式，以使得刀刃遵循在步驟e)中限定的軌跡； h.一旦關閉所述收集単元，將所述第一驅動器啟動在上升模式；然後，當所述收集單元已達到一定高度吋，使用PTA驅動器移動所述組件朝向一接收收集起來的碎片的區域。
全文摘要
鬥式鏟類型的收集單元(100)，用在鋁生產池中，包括a)固定在移動支撐件(5』)上的裝置；b)由第一驅動器(50)驅動的連接件(52，52』)，相對於移動支撐件在豎直方向上移動；c)與連接件聯結的框架(110)；d)至少一個鉸接的鬥(120a，120b)，其圍繞軸線(115a，115b)轉動，安裝在框架上，具有刀刃(128a，128b)，並圍繞所述基本水平軸線轉動。第一驅動器(50)連接至可編程控制系統，可編程控制系統能夠確定所述軸線的高度以及所述刀刃和所述軸線之間的高度差，限定要賦予收集單元的豎直運動，以及限定和傳遞合適的控制流給第一驅動器以賦予所述豎直運動。控制流可以為由變速器傳遞給電動機的控制電流或由伺服分配器控制的、供應液壓千斤頂的腔室的油流。
文檔編號C25C3/06GK102666933SQ201080056223
公開日2012年9月12日 申請日期2010年12月7日 優先權日2009年12月11日
發明者A·瓦特爾, S·大衛 申請人:E.C.L.公司