DE19525797A1 - Vorrichtung zum Ablösen von Gußhülsen von Anodenstangen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablösen von Gußhülsen von Anodenstangen, insbesondere von Anodenstangen, die aus der Aluminium- Schmelzflußelektrolyse stammen und die einer Wiederaufarbeitung zuge­ führt werden, wobei die am unteren Ende der zu einem Joch ausgebildeten Anodenstangen anhaftenden Gußhülsen durch Einwirkung einer äußeren Kraft von den Anodenstangenenden abgelöst werden.

Metallisches Aluminium wird aus Tonerde durch Schmelzflußelektrolyse in Elektrolysezellen gewonnen, in welche Anoden in Form von Kohlenstoff­ blöcken eingehängt werden.

Bei der Vorbereitung der Anodenblöcke für ihren Einsatz in der Schmelz­ flußelektrolyse müssen die Anodenblöcke mit Stromzuführungsstangen bzw. den sogenannten Anodenstangen fest verbunden werden. Dazu werden die unteren Enden der Anodenstangen, die meistens zu einem Joch ausgebildet sind, wobei die Anzahl und die Anordnung der Anodenstangenenden des Jochs in Abhängigkeit von der Größe des Anodenblocks in Hinblick auf daß Gewicht und auf die elektrische Stromverteilung festgelegt sind, von oben in entsprechend vorgeformte Ausnehmungen des Anodenblocks eingeführt, und die verbleibenden Zwischenräume bzw. Hohlräume in den Ausnehmungen werden dann mit flüssigem Eisen ausgegossen. Dabei bilden sich um die Anodenstangenenden Gußhülsen, die sowohl eine mechanische Festigkeit der Verbindung Anodenstange/Blockanode als auch eine gute elektrische Leitfähigkeit von der Anodenstange in die Blockanode bewirken. Nach dem Erstarren des Gußmetalls entsteht eine Haftverbindung zwischen der Guß­ hülse und dem Anodenstangenende sowie zwischen der Gußhülse und dem Anodenblock.

Bei ihrem bestimmungsgemäßen Einsatz können die Anoden nicht gänzlich bis zu den Gußhülsen abgebrannt werden. Nach ihrer Verwendung in der Schmelzflußelektrolyse werden die Anodenreste sowie anhaftendes Badma­ terial von den Gußhülsen entfernt. Dann werden die am Joch der Anoden­ stangen verbliebenen Gußhülsen mittels einer hydraulisch betätigten Gußhül­ senabziehpresse von den Anodenstangenenden abgezogen (Broschüre Nr. 10-711 e der KHD Humboldt Wedag AG).

In einer nicht vorveröffentlichten älteren deutschen Patentanmeldung P 44 14 271.4 ist zur Erleichterung des Ablösens der Gußhülsen von den Anodenstangenenden vorgeschlagen worden, die Gußhülsen nicht durch lineare Bewegung eines Werkzeuges abzuziehen oder abzusprengen, son­ dern zur Trennung der Haftverbindung zwischen den Anodenstangenenden und den Gußhülsen die Gußhülsen durch Verdrehung mit Anwendung eines Torsionsmomentes bei ortsfester Fixierung der Anodenstangen abzulösen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zum Ablösen insbe­ sondere Abdrehen der Gußhülsen von ihren Anodenstangenenden eine an­ triebstechnisch einfach gebaute und betriebssicher arbeitende Vorrichtung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Maßnahmen des Kennzeich­ nungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ablösen bzw. Abdrehen der Guß­ hülsen von ihren Anodenstangenenden weist ein Gehäuse auf, in welchem wenigstens eine mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle mit Klemmring drehbar gelagert ist. Das Gehäuse wird mittels einer Hubvorrichtung von unten an das ortsfest fixierte Anodenstangenende mit Gußhülse herangeführt und der vom Gehäuse nach oben hervorstehende Klemmring wird von unten auf die abzulösende Gußhülse maschinell aufgeschoben. Zu ihrem Drehan­ trieb ist die im Gehäuse verdrehbare Hohlwelle erfindungsgemäß mit ihrer Außenverzahnung mit einer entsprechend gezahnten als Zahnstange ausge­ bildeten Oberfläche eines doppelt wirkenden Hydraulikkolbens in Eingriff, d. h. ein Teil des Vorrichtungsgehäuses ist durch eine hydraulische Kolben- Zylindereinheit gebildet. Durch jeweilige Druckbeaufschlagung ist der Hy­ draulikkolben verschiebbar und damit die Hohlwelle mit Klemming sowie die jeweils abzulösende Gußhülse zur Trennung von deren Haftverbindung verdrehbar, wobei der Verdrehwinkel der mit Außenverzahnung versehenen Hohlwelle etwa bis zu 360° betragen kann. Mit diesem Drehantrieb können auch große Torsionsmomente über den Klemmring auf die jeweils abzulö­ sende Gußhülse übertragen werden, so daß die Gußhülsen auch bei sehr festem Sitz betriebssicher und einfach von ihren Anodenstangenenden mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand abgedreht werden können. Sollten die abzulösenden Gußhülsen sehr festsitzen, können durch wechselnde Druckbeaufschlagung des jeweiligen mit Außenverzahnung versehenen Hy­ draulikkolbens die abzudrehenden Gußhülsen auch hin- und hergedreht wer­ den.

Die im Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung drehbar gelagerte mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle kann mit dem Klemmring, der auf die jeweilige abzulösende Gußhülse aufschiebbar ist, einstückig sein. Klemmring und mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle können jedoch auch zweistückig sein, in der Weise, daß der Klemmring auf die obere Stirnseite der Hohlwelle festgeschraubt ist. Auf diese Weise bildet der Klemmring ein einfach auszuwechselndes Ersatzteil, und es können an ein und dieselbe mit Außenverzahnung versehene Hohlwelle auch unterschiedli­ che Klemmringe mit verschiedenen Durchmessern zwecks Anpassung an den Außendurchmesser der abzulösenden Gußhülsen befestigt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, gleichzeitig mehre­ re, d. h. mindestens zwei Gußhülsen von ihren Anodenstangenenden abzulö­ sen, indem in der Vorrichtung wenigstens zwei Hohlwellen nebeneinander drehbar gelagert sind, die mit ihrer Außenverzahnung mit Vorteil mit ein und derselben Zahnstangenausbildung eines gemeinsamen Hydraulikkolbens in Eingriff stehen. So können zwei oder mehrere mit Außenverzahnung ver­ sehene Hohlwellen parallel zueinander in sogenannter Tandem-Anordnung im gemeinsamen Gehäuse drehbar gelagert sein und mit der Zahnstangen­ zahnung eines gemeinsamen doppelt wirkenden Hydraulikkolbens in Eingriff stehen. Der doppelt wirkende Hydraulikkolben kann aber auch an zwei ein­ ander gegenüberliegenden Oberflächen als Zahnstange ausgebildet sein, die mit den Außenverzahnungen beidseitig zum Hydraulikkolben angeordneter Hohlwellen in Eingriff steht. Auf diese Weise lassen sich je nach Konfigu­ ration des Anodenstangen-Jochs, bei dem die Anodenstangenenden z. B. im Dreieck oder im Viereck stehen, gleichzeitig z. B. drei, vier oder auch noch mehr Gußhülsen von ihrem jeweiligen Anodenstangenende abdrehen.

Es besteht auch die Möglichkeit, im gemeinsamen Gehäuse der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zwei doppelt wirkende Hydraulikkolben mit Abstand parallel zueinander in sogenannter Zwillingsanordnung anzuordnen, wobei die beiden Hydraulikkolben an ihren einander zugewandten Seiten als Zahnstange ausgebildet sind und die beiden Zahnstangen zwischen sich zwei oder mehrere parallele außenverzahnte Hohlwellen einschließen. Durch ge­ genläufige Druckbeaufschlagung der beiden parallel zueinander angeord­ neten Zwillings-Hydraulikkolben werden die jeweiligen außenverzahnten Hohlwellen mit Klemmring samt jeweils abzulösenden Gußhülsen mit be­ sonders hohem Torsionsmoment verdreht, ggf. hin- und hergedreht. Zu ihrer einfachen und synchronen Betätigung können die Zwillings-Hydraulik­ kolben der jeweiligen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder der Einfachheit halber an ein gemeinsames Hydrauliksystem mit nur einer einzigen Hydrau­ likpumpe angeschlossen sein.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert:
Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikallängsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gußhülsen-Ablösevorrichtung mit sogenanntem Tandem-Drehantrieb gemäß der Linie I-I der Fig. 2;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 als weiteres Ausführungsbeispiel im Horizontalschnitt einen Dreifach-Drehantrieb für eine erfindungsgemäße Ablöse­ vorrichtung zum gleichzeitigen Abdrehen von drei Gußhül­ sen von einem Joch mit im Dreieck stehenden Anodenstan­ genenden, und

Fig. 4 im Horizontalschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ablösevorrichtung mit zwei parallelen doppelt wirkenden Hydraulikkolben in sogenannter Zwil­ lingsanordnung für den Drehantrieb zum Abdrehen der ab­ zulösenden Gußhülsen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen als erste Ausführungsform die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der gleichzeitig zwei nicht dargestellte Gußhülsen von ihren zu einem Joch ausgebildeten Anodenstangenenden einer entsprechen­ den Anodenstange abgelöst bzw. abgedreht werden können. Die Vorrich­ tung weist ein gemeinsames Gehäuse (10) auf, welches über eine schema­ tisch dargestellte hydraulische Hubvorrichtung (11) von unten an das Joch der zu behandelnden Anodenstange heranbringbar ist. Das Vorrichtungsge­ häuse (10) ist großenteils praktisch als hydraulische Kolben-Zylindereinheit ausgebildet. Im gemeinsamen Gehäuse (10) sind zwei Hohlwellen (12 und 13) parallel zueinander in Tandem-Anordnung in entsprechenden Wälzlagern, Gleitlagern oder anderen geeigneten Lagern drehbar gelagert. Die Hohlwelle (12) trägt die Außenverzahnung (14) und die Hohlwelle (13) trägt die Außenverzahnung (15). Die Außenverzahnungen (14 und 15) ste­ hen mit einer entsprechend gezahnten als Zahnstange (16) ausgebildeten Oberfläche eines doppelt wirkenden Hydraulikkolbens (17) in Eingriff. Durch jeweilige Druckbeaufschlagung ist der Hydraulikkolben (17) in sei­ nem als Hydraulikzylinder ausgebildeten Gehäuse (10) verschiebbar und damit sind die Hohlwellen (12 und 13) hin- und herdrehbar.

Auf die obere Stirnseite der Hohlwelle (12) ist ein Klemmring (18) und auf die obere Stirnseite der Hohlwelle (13) ist ein Klemmring (19) festge­ schraubt. Mittels der Hubvorrichtung (11) werden die Klemmringe (18 und 19) auf die jeweils abzulösenden Gußhülsen des Jochs der wieder aufzube­ reitenden Anodenstange von unten aufgeschoben. Bei Druckbeaufschlagung des Hydraulikkolbens (17) wird auf die Hohlwellen (12 und 13) samt Klemmringen (18 und 19) ein Torsionsmoment ausgeübt. Nachdem es zu einem Formschluß zwischen radial nach innen verlaufender Vorsprünge der Klemmringe (18, 19) mit entsprechenden Vorsprüngen der abzulösenden Gußhülsen gekommen ist, wird ein Torsionsmoment auf die Gußhülsen übertragen und auf diese Weise werden beide vom Joch der Anodenstange abzulösende Gußhülsen gleichzeitig mit geringem Aufwand abgedreht. Sollte die Haftverbindung zwischen abzulösender Gußhülse und Anodenstangenen­ de sehr fest sein, können zur ggf. noch besseren Lösung der Haftverbindung die Hohlwellen (12, 13) samt Klemmringen (18, 19) auch hin- und herge­ dreht werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist zum Ablösen von Gußhülsen von einem Anodenstangen-Joch vorgesehen, deren Endzapfen eine Dreiecks- Konfiguration haben. In diesem Falle ist der doppelt wirkende Hydraulik­ kolben (17a) an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen als Zahn­ stange (16a, 16b) ausgebildet, wobei die Zahnstange (16a) mit den Außen­ verzahnungen der Hohlwellen (12 und 13) und die Zahnstange (16b) mit der Außenverzahnung der gegenüberliegenden Hohlwelle (20) in Eingriff steht. Wird der doppelt wirkende Hydraulikkolben (17a) in Richtung des Pfeiles (21) mit Druck beaufschlagt, so werden die Hohlwellen (12 und 13) samt Klemmringen entgegen dem Uhrzeigersinn und die Hohlwelle (20) samt Klemmring im Uhrzeigersinn verdreht. Auf diese Weise lassen sich auf engstem Raum mit baulich einfachem Aufwand gleichzeitig drei Gußhülsen von ihren Anodenstangenenden abdrehen.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind im gemeinsamen Gehäuse (10) zwei doppelt wirkende Hydraulikkolben (17b, 17c) mit Abstand parallel zu­ einander in sogenannter Zwillingsanordnung angeordnet, und beide Hydrau­ likkolben (17b, 17c) sind an ihren einander zugewandten Seiten als Zahn­ stange ausgebildet. Beide Zahnstangen schließen zwischen sich im Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 4 vier parallele außenverzahnte Hohlwellen (22, 23, 24, 25) ein. Durch gegenläufige Druckbeaufschlagung der beiden Zwillings- Hydraulikkolben (17b und 17c) sind die außenverzahnten Hohlwellen (22 bis 25) mit jeweiligem Klemmring samt jeweils abzulösenden Gußhülsen ver­ drehbar, ggf. hin- und herdrehbar. Werden also die beiden Hydraulikkolben (17b und 17c) jeweils in Richtung der Pfeile 26 und 27 gedrückt, so werden sämtliche außenverzahnte Hohlwellen (22 bis 25) samt Klemmringen bzw. samt abzulösender Gußhülsen im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 entgegen dem Uhrzeigersinn mit sehr hohem Torsionsmoment abgedreht. Die Zwil­ lings-Hydraulikkolben (17b und 17c) sind der Einfachheit halber an ein ge­ meinsames Hydrauliksystem mit nur einer einzigen Hydraulikpumpe ange­ schlossen.

Die Verdrehung der außenverzahnten Hohlwellen samt Klemmringen und daran anzusetzender Gußhülsen könnte statt durch Hydraulikzylinder auch durch Pneumatikzylinder oder auch durch einen Spindelantrieb oder Schneckenantrieb bewerkstelligt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es, gleichzeitig mehrere relativ dicht nebeneinander angeordnete Gußhülsen vom Joch wieder aufzuberei­ tender Anodenstangen auf kleinstem Raum wirkungsvoll mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand unter Überwindung der Haftverbindung abzudrehen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Ablösen von Gußhülsen von Anodenstangen, insbe­ sondere von Anodenstangen, die aus der Aluminium-Schmelzflußelek­ trolyse stammen und die einer Wiederaufarbeitung zugeführt werden, wobei die am unteren Ende der zu einem Joch ausgebildeten Anoden­ stangen anhaftenden Gußhülsen durch Einwirkung einer äußeren Kraft von den Anodenstangenenden abgelöst werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - in einem Gehäuse (10) ist wenigstens eine mit Außenverzahnung ver­ sehene Hohlwelle (12, 13) mit Klemmring (18, 19) drehbar gelagert, der mittels einer Hubvorrichtung (11) auf die jeweils abzulösende Gußhülse aufschiebbar ist;
• - die verdrehbare Hohlwelle (12, 13) ist mit ihrer Außenverzahnung (14, 15) mit einer entsprechend gezahnten als Zahnstange (16) aus­ gebildeten Oberfläche eines doppelt wirkenden Hydraulikkolbens (17) in Eingriff;
• - durch jeweilige Druckbeaufschlagung ist der Hydraulikkolben (17) verschiebbar und damit die Hohlwelle mit Klemmring sowie die je­ weils abzulösende Gußhülse zur Trennung von deren Haftverbindung verdrehbar.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (18, 19) mit der drehbar gelagerten Hohlwelle (12, 13) lös­ bar verbunden ist in der Weise, daß der Klemmring (18 bzw. 19) auf die obere Stirnseite der Hohlwelle (12 bzw. 13) festgeschraubt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere mit Außenverzahnung versehene Hohlwellen parallel zueinander in Tandem-Anordnung im gemeinsamen Gehäuse drehbar gelagert sind und mit der Zahnstangenzahnung (16) eines ge­ meinsamen doppelt wirkenden Hydraulikkolbens (17) in Eingriff ste­ hen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der doppelt wirkende Hydraulikkolben (17a) an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen als Zahnstange (16a, 16b) ausgebildet ist, die mit den Außenverzahnungen beidseitig zum Hydraulikkolben angeordneter Hohlwellen (12, 13, 20) in Eingriff steht (Fig. 3).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß im gemeinsamen Gehäuse (10) zwei doppelt wirkende Hy­ draulikkolben (17b, 17c) mit Abstand parallel zueinander in Zwillings­ anordnung angeordnet sind, daß die beiden Hydraulikkolben an ihren einander zugewandten Seiten als Zahnstange ausgebildet sind, daß die beiden Zahnstangen zwischen sich zwei oder mehrere parallele außen­ verzahnte Hohlwellen (22 bis 25) einschließen, und daß durch gegen­ läufige Druckbeaufschlagung der beiden Zwillings-Hydraulikkolben (17b, 17c) die außenverzahnten Hohlwellen mit Klemmring samt je­ weils abzulösenden Gußhülsen verdrehbar, ggf. hin- und herdrehbar sind (Fig. 4).

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehwinkel der mit Außenverzahnung versehenen Hohlwel­ len etwa bis zu 360° beträgt.