[發明專利]自平衡應力的電解槽搖籃架

有效

• 申請號: 200910310945.2
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN102086524A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 鄭莆;施亮;余祥興
• 申請（專利權）人: 貴陽鋁鎂設計研究院
• 主分類號: C25C3/10
• 分類號: C25C3/10
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種電解槽搖籃架，屬于鋁電解槽技術領域。

技術背景

搖籃架是電解鋁生產的關鍵構件，現代大型鋁電解槽多采用搖籃式槽殼，其下部結構主要是由電解槽槽殼和一系列的搖籃架組成。槽殼的長邊荷載主要依靠搖籃架承受。在實際使用過程中，發現槽殼長邊的變形是影響槽殼工作能力的主要因素。而引起電解槽變形的主要原因是隨著電解槽啟動運行，槽大面端溫度升高，在內襯吸納膨脹應力和焊接內應力及熱應力作用下，槽殼膨脹由搖籃架側臂提供限位，由于此力較大，在搖籃架端部產生較大的剪力和彎矩。因此多會在搖籃架根部發生剪切和拉裂破壞。目前大型電解槽主要通過船型設計在U型端部增加加勁板，雖然搖籃架在端部增大端面對抗彎剪應力有效，但由于焊縫受拉易在此處形成薄弱處，同時每個電解鋁廠所用電解槽數量多，而每臺電解槽搖籃架數量多，由此搖籃架的質量對項目投資及生產成本產生較大的影響。目前電解槽搖籃架存在如下問題：

搖籃架形狀類似一U型構件，懸臂端承受較大的彎矩和剪力，采用懸臂結構抵抗不利的彎矩和剪力，傳力不明確，受力結構不合理，結構耗鋼量較大；

懸臂結構用焊縫工作量大，且懸臂端工作時焊縫受拉，容易造成施工方面的缺陷；

用懸臂結構控制懸臂端端部變形，容易使結構端部變形較大；

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種自平衡應力的電解槽搖籃架，該搖籃架結構簡單、節約鋼材、工作可靠，能夠自平衡電解槽搖籃架懸臂端工作時產生的較大應力及較大變形，改善搖籃架和電解槽內部的受力性能，以克服現有技術存在的懸臂端端部變形大、產生較大的剪力和彎矩，在搖籃架根部容易發生剪切和拉裂破壞等不足。

本發明的技術方案為：它包括電解槽搖籃架懸臂端、電解槽槽殼、電解槽AB梁、搖籃架底部大梁，在相鄰的兩組電解槽搖籃架懸臂端之間設置支撐梁。

支撐梁采用角鋼或槽鋼制作。

支撐梁通過節點板和連接螺栓與電解槽搖籃架懸臂端連接。

電解槽搖籃架懸臂端與節點板焊接。

本發明的技術方案通過螺栓與節點板將相鄰兩組電解槽搖籃架懸臂端之間用角鋼或槽鋼連接，從而形成對兩組相鄰電解槽搖籃架懸臂端形成側向約束，使搖籃架懸臂端受力由純受彎構件改變為軸心拉壓與小彎矩受力相結合的構件，在電解槽搖籃架啟動及工作時可以通過角鋼或槽鋼行減小及抵消荷載所引起的搖籃架懸臂端內側應力和應變，從而使搖籃架懸臂端的應力、應變較小甚至處于受壓狀態，大幅度減少搖籃架懸臂端作用力矩和力的快速傳遞，使搖籃架焊縫由受拉改為受壓，有效減少懸臂端組合型鋼腹板厚度和高度，及兩端翼緣材料用量，達到受力合理，變形較小的目的。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為圖1的A-A向視圖、放大圖。

具體實施方式

本發明的實施實例：如圖1、圖2所示，它包括電解槽搖籃架懸臂端1、電解槽槽殼5、電解槽AB梁6、搖籃架底部大梁7，在相鄰的兩組電解槽搖籃架懸臂端1之間設置支撐梁3。在電解槽搖籃架上方焊接節點板2，通過連接螺栓4將支撐梁3與節點板2連接，從而形成對兩個電解槽搖籃架懸臂端1的有效側向約束，抵抗搖籃架工作時受到的溫度膨脹應力及應變，解決搖籃架懸臂端端部位移過大問題。

本發明的施工步驟為：

第一、在相鄰的兩組電解槽搖籃架懸臂端1上方分別焊接節點板2；

第二、用連接螺栓4將按照計算及構造要求的支撐梁3的角鋼或槽鋼與節點板2形成有效連接；

第三、通過使用節點板2、連接螺栓4、支撐梁3將兩組相鄰電解槽搖籃架懸臂端1連接，從而形成對電解槽搖籃架的有效側向約束，自平衡應力的新型電解槽搖籃架結構施工完成。