[實用新型]具有壓縮裝置的鋁電解槽

有效

• 申請號: 201220614974.5
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN203065599U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: R·M·比勒
• 申請（專利權）人: 美鋁公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 董敏

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年9月12日提交的，名稱為“具有壓縮裝置的鋁電解槽和方法”的美國申請號No.61/533,307的優先權，其內容通過整體引用并入本申請中。

背景技術

在常規鋁生產過程中，電流被供給到電解槽以驅動鋁的生產。由于設計的低效率，當來自電解槽的電流轉移出系統時，電解槽中電壓出現損失，特別是在電接觸部位。該電壓損失就是通常人們熟知的陰極電壓降、或者“CVD”。在陰極組件形成過程中和/或通過電解槽在極端條件(例如，高溫)下連續運行所引起的接觸不良導致了CVD。每個工廠每年電解槽工作時來自CVD的電壓損失累計能達數百萬美元。

實用新型內容

大體上，本實用新型涉及用于在電解槽中生產鋁、同時降低CVD的系統和方法。具體來說，本實用新型涉及結合電解槽來使用壓縮裝置(有時稱為軸向壓縮裝置或集流器棒壓縮裝置)。壓縮裝置壓縮集流器棒的端部(或者集流器棒子組件的端部)以維持和/或改善各種電解槽部件(例如陰極集流器棒和陰極)之間的接觸(例如，電接觸)。在一些實施例中，壓縮裝置改善陰極組件子部件之間的接觸，從而降低聯接部電阻(即，橫跨至少兩個部件聯接部的電阻)，由此導致電解槽中CVD的降低。

在一些實施例中，壓縮裝置促進陰極塊的狹槽與集流器子組件(例如，具有可選的導電材料聯接部/外套/蓋的集流器棒)之間的接觸。在一個實施例中，壓縮裝置附接至集流器子組件(或集流器棒)的至少一端上，以向集流器子組件的至少一端上施加力(或壓力)。

在一些實施例中，當壓縮裝置壓縮集流器子組件(例如，在軸向方向上)時，集流器子組件在橫向方向上抵靠狹槽的表面膨脹并且接觸該表面。在一個實施例中，集流器子組件當橫向膨脹時使自身與狹槽的表面相吻合。因此，在一些實施例中，壓縮裝置增加了集流器子組件與陰極塊的狹槽之間的接觸表面積(并且降低了電阻)。在一個實施例中，當陰極塊與集流器棒之間的共有表面積量增加時，聯接部處的電阻下降。因此，在一些實施例中，壓縮裝置降低了電解槽中的CVD。

陰極組件中的聯接部電阻可以歸因于一種或多種機理和/或來源。陰極組件中的聯接部電阻的來源的某些非限制性示例包括：蠕變、相變、間隔對峙(spacerstandoff)、空腔(void)、不吻合的表面、以及它們的組合。在多個實施例中，空腔、相變和蠕變分別出現在電解池(槽)啟動之前、之間和之后。在一些實施例中，集流器棒和狹槽之間所產生的表面不吻合性具有在這些階段的每個中產生的部分。本實用新型通過利用壓縮裝置向陰極組件的各部件施加應力來阻止、降低和/或消除聯接部電阻(例如高電阻)，從而使陰極集流器棒子組件吻合。在一些實施例中，在槽冷時、開啟過程中、或者在運行條件下(例如，高溫高壓)，對集流器棒施加應力促進了棒在陰極塊狹槽內的變形(例如蠕變)，由此改善電解槽運行時在運行條件(例如升高溫度)下的聯接部。

在一些實施例中，壓縮裝置在下列情況時壓縮(例如施加力)在集流器子組件上：(1)在電解槽空閑時；(2)在啟動過程中；(3)在運行條件過程中，和/或(4)它們的組合。在一個或多個這些實施例中，壓縮裝置向集流器子組件的端部施加連續數量的力。在一個或多個實施例中，壓縮裝置向集流器子組件的端部施加大小可變的力(例如，基于反饋電路)。因此，在一個或多個實施例中，壓縮裝置：阻止了CVD增加，降低了CVD，和/或橫跨陰極組件維持了低水平的CVD。在一些實施例中，聯接部所導致的CVD(即，陰極集流器子組件/陰極狹槽聯接部)被消除。

在一個實施例中，壓縮裝置在陰極集流器棒的外端部上(即，從電解槽延伸的端部)。在一個實施例中，壓縮裝置在陰極集流器棒的內端部上(即，靠近陰極塊內側/電解槽內側的端部)。在一個實施例中，壓縮裝置在陰極集流器棒的外端部和內端部上。

在一些實施例中，壓縮裝置包括以下中的一種或多種：彈簧，螺桿，支撐件，支架，老虎鉗，活塞，氣球，隔膜，囊，夾鉗，波紋管，杠桿，千斤頂，樁錘以及它們的組合。在一個實施例中，為了施加力，壓縮裝置緊固就位到集流器棒的至少一個端部上。在一個實施例中，壓縮裝置向集流器棒的至少一個端部提供彈性阻力。在一些實施例中，壓縮裝置基于壓縮裝置和/或電解槽部件的溫度施加壓縮力。

在一個實施例中，壓縮裝置包括至少一個彈簧(例如，彈性阻力裝置)和支撐件。在上述實施例中，支撐件向壓縮彈簧提供阻力，從而彈簧對從電解槽延伸的集流器棒的端部施加力。