DE3102583A1

DE3102583A1 - "anodenspannvorrichtung"

Info

Publication number: DE3102583A1
Application number: DE19813102583
Authority: DE
Inventors: John Furry McMurray Pa. Clark
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1980-01-28
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1981-12-24
Also published as: JPS56156786A; FR2474536A1; AU6667081A; BR8100487A; GB2068018B; US4269673A; JPS56156508A; BR8100488A; NO810269L; AU533492B2; FR2474378A1; AU536011B2; FR2474378B1; GB2068018A; DE3102584A1; FR2474536B1; CA1152450A; AU6667181A; CA1145710A; NO810268L

Description

Anodenspannvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zur Verwendung als Anodenspanneinrichtung in einer Zelle zur Herstellung von Aluminium durch Elektrolyse, insbesondere bei einer Zelle mit einer Anodenaufhängung mit einer Anodenführung und Spanneinrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Betätigung der Spannvorrichtung.

Es ist bekannt, eine kohlenstoffhaltige Anode in einer Elektrolysezelle, dem "Topf", zur Herstellung von geschmolzenem Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid in einem Schmelzbad zu verwenden. Derartige Zellen zur Aluminiumherstellung sind als Hall-Heroult-Zellen bekannt, und fast die gesamten 14 Mio. Tonnen der Weltproduktion an Primäraluminium im Jahr 1978 (aus Aluminiumoxid - im Gegensatz zu Aluminiumschrott - hergestellt) wurde in Hall-Heroult-Zellen erzeugt. Die kohlenstoffhaltige Anode wird während der Elektrolyse aufgebraucht, wobei im wesentlichen COp-Gas entsteht. Um das Minimum des Anoden-Kathoden- Abstands aufrechtzuerhalten, bei dem der elektrische Widerstand, an dem die Energieverluste auftreten, so gering wie möglich bleibt, ist eine Einrichtung erwünscht, mit der die Anode auf- und abwärts bewegt werden kann. Ist weiterhin die Anode so weit wie praktisch möglich aufgebraucht, ist eine Einrichtung erwünscht, um den Anodenrest aus dem Schmelzbad

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zu heben, ihn aus der Einspannung zu lösen, gegen die neue Anode auszutauschen und diese in das Schmelzbad herabzulassen, um die Elektrolyse an dieser Stelle fortzusetzen. Dieser Anodenaustausch findet an jeder der mehreren tausend Anoden in einer modernen Zellanlage in Abständen von mehreren Wochen statt. Erfolgt der Austausch von Hand, müssen die Arbeiter auf dem Boden der Zellhalle in einer heißen und staubigen Umgebung arbeiten. Es besteht also Bedarf an Ausrüstungen, die sich fernbetätigen bzw. fernsteuern lassen.

Bei einer bekannten Anodenaufhängung mit Mitteln zum Heben und Senken einer Anode ist eine Aluminium- oder Kupferstange mit dem unteren Ende mit der Kohlenstoffanode und mit dem oberen Ende mit einem Aufhänger verbunden. Eine biegsame Zuführung für den elektrischen Strom ist an den Aufhänger gelegt, um den für die Elektrolyse erforderlichen Strom durch die Stange abwärts zur Anode zu leiten. Eine über ein Universalgelenk mit einem Antriebsmotor verbundene Gewindespindel wirkt mit einer Mutter im Aufhänger zusammen, um den Aufhänger und damit auch die Stange und die Anode zu heben und zu senken. Um die Anode gradlinig auf- und abwärts zu bewegen, ist der Aufhänger durch T-Schienen geführt, deren Bünde in Schlitze im Aufhänger hinein vorstehen.

Was das Festspannen der Anoden in Anodenhalterungen betrifft, zeigt die Fig. 10 auf Seite 147 von "Light Metals", Metallurgical Society of AIME, Vol. I, 1976, eine solche Spannvorrichtung. Diese Spannvorrichtung verwendet einen schwenkbaren Riegel. Ist dieser in der Abwärtsstellung, läßt er sich auf die Anodenstange drücken, indem man eine Schraube festzieht, die auf das vom Schwenkpunkt entfernt liegende Ende des Riegels wirkt. Auf diese Weise wird die Anodenstange auf eine Stromschiene gedrückt, um einerseits den elektrischen Strom zu übertragen und andererseits die Anode in der in das Schmelzbad abgehängten Lage festzulegen.

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Bei der oben beschriebenen E'ührung mit T-Schienen und Schlitzen ist es für die Monteure schwierig, die T-Schienen im Überbau der Zelle präzise genug parallel anzubringen. Die Schlitze im Aufhänger für die Bünde der T-Schienen sind idealerweise gerade breit genug, um eine Gleitpassung zuzulassen, Verlaufen dann die T-Schienen nicht präzise genug parallel, wird der Aufhänger zwischen den T-Schienen irgendwo entlang der vertikalen Bewegungsbahn verkanten und festklemmen. Eine praktische Lösung dieses Problems ist, die Schlitze breiter zu schneiden. Dann liegt der Aufhänger in den Teilen seiner Bewegungsbahn, in der er nicht festklemmt, zu locker, so daß die Kontrolle über die Auf- und Abwärtsbewegung der Anode beeinträchtigt wird.

Es handelt sich nicht nur bzw. nicht wesentlich darum, daß die Monteure die T-Schienen nicht genau parallel anbringen können. Bei dem Überbau über den Zellen handelt es sich um ausgedehnte Rahmenwerke, die der Hitze aus den unter ihnen liegenden Schmelzbädern - typischerweise über 900⁰C - ausgesetzt sind. Der überbau muß in dieser heißen Umgebung das große Gewicht nicht nur der Anoden, die jweils mehr als 4 50 kg (1000lbs.) wiegen können, sondern auch der Stromschienen großen Querschnitts aufnehmen, die bei möglichst geringen Widerstandsverlusten Ströme von Tausenden von Amperes führen müssen. In einer solchen Umgebung lassen sich die T-Schienen, auch wenn sie zu Anfang genau genug montiert worden sind, kaum über längere Zeiträume präzise parallel halten.

Was die Spannvorrichtungen selbst anbetrifft, werfen fast alle von ihnen schwierige Probleme auf, wenn es um die Automatisierung geht. Bei der oben erwähnten Spannvorrichtung müßte man ein automatisches Werkzeug konstruieren, daß zunächst die Schraube festzieht und dann zur Schwenkbewegung übergeht bzw. getrennte Betriebsmittel hierfür aufweist.

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Die vorliegende Erfindung schafft eine Spannvorrichtung mit Mitteln, die ein Widerlager darstellen, gegen das festzuspannende Gegenstände gelegt werden können, mit einer Riegeleinrichtung, die um eine Achse in die und aus der Zuwendung zum Widerlager geschwenkt werden kann, wobei die Schwenkachse durch die Riegeleinrichtung verläuft, und mit einer Einrichtung, um die Riegeleinrichtung zum Widerlager hin mindestens dann zu drücken, wenn die Riegeleinrichtung dem Widerlager zugewandt ist, wobei mindestens der an der Schwenkachse befindliche Teil der Riegeleinrichtung sich während des Arbeitens der Andruckeinrichtung, die die Riegeleinrichtung zum Widerlager drückt, zum Widerlager hinbewegt und die Andruckeinrichtung einen Bolzen aufweist, der mit einem Ende im Widerlager festgelegt ist und entlang der Achse verläuft, die Riegeleinrichtung auf dem Bolzen schwenkt und eine Mutter auf den Bolzen an dem dem am Widerlager festgelegten entgegengesetzten Bolzenende aufgesetzt ist, so daß die Schwenkrichtung die Riegeleinrichtung aus der Zuwendung zum Widerlager auch die Richtung ist, in der die Mutter gelöst v/erden muß. Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Werkzeug, das eine solche Spannvorrichtung betätigen kann, einschließlich einer Drehvorrichtung auf einer Welle, zum Betätigen der Andrückvorrichtung und einer Armanordnung, um die Riegeleinrichtung zu schwenken, wenn diese gelöst ist, und die auf der Welle durchrutscht, wenn die Riegeleinrichtung festgelegt ist.

Die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung "Verfahren und Vorrichtung zum Haltern der Anoden einer elektrolytischen Zelle zur Herstellung von Aluminium" der gleichen Anmelder in beansprucht eine Zelle zur Herstellung von geschmolzenem Aluminium durch Elektrolyse mit einer Anoc ^halterung, in der die Anode mit einer Spannvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung festgespannt werden kann.

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Die Besonderheiten der vorliegenden Erfindung sollen nun anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung einer Anodenhalterung in einem Teil einer Zelle zur Herstellung von Aluminium;

Fig. 2 bis 4 sind Darstellungen eines Aufhängers von oben, vorn und hinten, bezüglich der in der Fig. 1 gezeigten Ausrichtung des Aufhängers;

Fig. 5 bis 7 sind Darstellungen der linken Seite eines Teils einer Anodenhalterung von oben,der Seite bzw. von vorn (ebenfalls bezüglich Fig. 1); und

Fig. 8 ist eine Draufsicht eines Teils der Anordnung der Fig. 5.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt zur Erläuterung einen Teil einer Zelle zur Aluminiumherstellung mit einer Anodenhalterung. In einer Zelle können beispielsweise acht derartige Halterungen vorliegen, d.h. 16 Anoden, die in Fig. 1 nach rechts und links fortgesetzt angeordnet sind, sowie ein zweiter Satz Anoden, die hinter der dargestellten Halterung in einer Reihe nach rechts und links fortgesetzt verlaufen.

Bekannterweise weisen die Hall-Heroult-Zellen zur elektrolytischen Herstellung von Aluminium typischerweise einen Stahlmantel 1, die Isolierung 2, Kohlenstoffkathodenblöcke 3, Nähte 3a aus kohlenstoffhaltigem Material, Sammelschienen 4 zum Anschluß an den Minuspol einer externen Gleichspannungsquelle und die Kohlenstoffanöden 5 auf, die über geeignete Einrichtungen an den Pluspol einer Gleichspannungsquelle gelegt sind. Die Elektrolyse zur Herstellung von Aluminium erfolgt unter

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Verwendung eines Schmelzbads 6 auf Cryolithbasis, das gelöstes Aluminiumoxid enthält. Das entstehende Aluminiumetall sammelt sich zu einer Schmelzmetallschicht 7 auf den Kohlenstoff-Kathodenblöcken .

Typischerweise sind diese elektrolytischen Zellen zur Aluminiumerzeugung mit einem Überbau 8 ausgestattet, der auf den Seitenwänden der Zelle oder auf unabhängigen Fundamenten abgestützt ist. Der Aufbau kann die Behälter zur Zufuhr von Aluminiumoxid in das Schmelzbad und auch automatische Vorrichtungen tragen, mit denen die Kruste auf der starren Schmelze aufgebrochen werden kann.

Weiterhin trägt der Überbau eine Metallschine 9, die an den Pluspol einer Gleichspannungsquelle gelegt ist. Die Anoden sind wünschenswerterweise so an die Gleichspannungsschiene gelegt, daß sie gehoben und gesenkt werden können. In dieser Ausführungsform sind hierzu biegsame Metallbänder 10 vorgesehen, die aus zahlreichen Aluminiumblechen zusammengesetzt und folglich flexibel sind. Diese Bänder 9 sind mit einem Ende an der festen Stromschiene 9 befestigt; ihr anderes Ende ist beweglich.

Die Befestigung der Anoden an den bewegbaren Enden der biegsamen Bänder 10 erfolgt unter Verwendung eines Aufhängers 14, der mit einer Gewindespindel 23 angehoben und abgesenkt werden kann, die in einem eine Mutter enthaltenden Mutternkasten 21 dreht, der am Aufhänger befestigt ist. Vorzugsweise hängt man zwei separate Anoden 5 von jedem Aufhänger 14 ab, wie dargestellt, damit man ein Gleichgewicht erreicht und die Anordnung sich kompakt ausführen läßt. Es kann jedoch eine Einanodenanordnung vorgesehen werden, indem man die Stange 17 an einem Aufhänger anbringt, der so bemessen ist, daß die Stange immer unmittelbar unter der Gewindespindel und zu dieser beab-

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standet verläuft. Der Elektromotor 22, der ferngesteuert sein kann, liefert das Antriebsmoment für die Spindel 23. Zwischen dem Motor 22 und der Spindel 2 3 ist ein Universalgelenk vorgesehen und die Mutter im Mutternkasten 21 sitzt in einem Lager mit Kugelflächen, so daß die Mutter eine Schräglage der Spindel 23 aufnehmen kann. Die Anodenstangen sind an einer massiven Aluminiumlasche 11 am freien Ende des flexiblen Bandes mit einer geeigneten Spannvorrichtung 12 festgelegt. Diese Spannvorrichtung ist eine neuartige und verbesserte Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung und ist unten ausführlich erläutert.

Die Auf- und Abbewegung der Anode wird geführt, indem man den Aufhänger 14 an zwei separaten Punkten, die übereinanderliegen, auf einem einzigen vertikalen Pfosten mit Kreisquerschnitt (beispielsweise in Form eines durch den Aufhänger verlaufenden Rohrs 13) lagert, wobei der Aufhänger diesen Pfosten umgreift und auf ihm gleitend verschiebbar ist. Auf diese Weise kann der Aufhänger sich auf- und abbewegen, aber nicht um waagerechte Achsen drehen. Vorzugsweise ist die Mutter im Mutternkasten 21 auf der Vertikalen durch den Schwerpunkt der Anode (d.h. in der Ausführungsform in Fig. 1 genau in der Mitte zwischen den beiden Anoden) angeordnet, so daß das Rohr 13 führt, aber kaum Lasten aufnehmen muß.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen ausführlich bestimmte Einzelheiten eines Aufhängers hinsichtlich der Anodenführung. Wie zu sehen ist, werden die beiden Punkte, an denen der Aufhänger auf einem Rohr 13 gleitend verschiebbar gelagert ist, durch den Block 15 und ein Rohr 16 gebildet, die beide koaxial eng toleriert fluchtend durchgebohrt sind. Betragen der maximale und der minimale Außendurchmesser des Rohrs 13 beispielsweise 76,45 mm (3,010 in.) bzw. 76,20 mm (3,000in.), können der minimale und der maximale Innendurchmesser der Bohrung 76,71 mm (3,020 in.)

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bzw. 76,84 (3,025 in.) sein. Flußstahl ist ein geeigneter Werkstoff für das Rohr 13, den Block 15 und das Rohr 16. Das Rohr 13 ist ein kalt gezogenes Rohrund wird vor dem Einsatz nicht bearbeitet. Ein geeigneter Abstand zwischen der Oberseite des Blocks 15 und dem unteren Ende des Rohrs 16 kann 52 7 mm (20,75 in.) sein, der Abstand von der Spannvorrichtung 12 in Fig. 1 zur Bodenfläche der Anode beispielsweise 2130 mm (7 ft.).

Um den Aufhänger mit dem Rohr 13 zusammenzusetzen, wird der Aufhänger auf das Rohr aufgeschoben. Ein Gleitmittel wird dabei nicht verwendet, da es Aluminiumoxidstaub festhalten würde. Dann schraubt man das Rohr oben und unten am überbau 8 fest. Wie einzusehen ist, ist mit dieser Art der Befestigung der Aufhänger gegen eine Drehung um waagerechte Achsen, d.h. Achsen in der Ebene der Fig. 2 festgelegt. Wenn andererseits die Anodenstangen 17 in Fig. 1 am Aufhänger festliegen, sind die Anoden selbst ebenfalls gegen eine solche Drehung festgelegt. Die Sicherung gegen eine derartige Drehung ist ein wesentlicher Aspekt einer Anodenführung.

Demgegenüber ist eine Drehung um zur Ebene der Fig. 2 rechtwinklige Achsen verhältnismäßig unwichtig, da diese Drehung im wesentlichen nur bewirkt, daß die Anode sich über der Oberfläche der Schmelzmetallschicht 7 etwas verschiebt. Dennoch wird man für eine gewisse Kontrolle über Drehungen um zur Ebene der Fig. 2 rechtwinklige Achsen sorgen, und zu diesem Zweck sind auf einer Seite des Aufhängers zwei Laschen 18a, 18b vorgesehen, zwischen denen der Bund einer T-Schiene (24 in Fig. 1) verläuft. Die T-Schiene ihrerseits ist unten am Überbau 8 festgelegt.

Es hat sich ergeben, daß die hier beschriebene Hebe- und Senkführung für die Anode(n) für ihre Aufgabe besonders gut geeignet ist. Da nur ein Pfosten vorliegt, der eine Drehung um

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waagerechte Achsen verhindert,ist das Festklemmen verhindert, das bisher durch die Fehlausrichtung mehr als einer Führung verursacht wurde. Die von der gegebenenfalls vorgesehenen T-Schiene 24 bewirkte Führung kann so ausgelegt sein, daß das Spiel zwischen dem Bund der T-Schiene und den Laschen 18 so groß wie erforderlich ist; wie bereits erwähnt, ist diese Führung verhältnismäßig unwichtig. Weiterhin wird eine Fehlausrichtung zwischen dem Pfosten und der T-Schiene durch eine Drehung des Aufhängers 14 um den Pfosten, d.h. das Rohr 13 aufgenommen. Ein weiterer und besonders attraktiver Vorteil ist, daß keine speziellen Maßnahmen getroffen werden müssen, um den Pfosten präzise vertikal gerichtet zu halten. Liegt der Pfosten geringfügig aus der Vertikalen gekippt, setzt derjenige Teil der Bodenfläche der Anode, der infolgedessen näher an der Metallschicht 7 liegt, sich nach dem anfänglichen Einsetzen der Anode schneller zu CO,, um, bis die Bodenfläche im wesentlichen parallel zur Metallschicht verläuft und der Effekt der Kipplage entfällt.

Hinsichtlich weiterer Einzelheiten der Hängerausführung nach den Fig. 2 bis 4 wird auffallen, daß eine verhältnismäßig hohe Frontplatte 25 vorgesehen ist, die seitlich verkürzt ausgeführt ist, um Raum für die Ansätze 11 (Fig. 1) zu lassen. Weiterhin ist eine verhältnismäßig niedrige, aber breite Rückenplatte vorgesehen, die im wesentlichen über die gesamte Länge des Aufhängers verläuft. Zwischen der Front- und der Rückplatte verlaufen die Stegplatten 19, 20, an denen die Front- und die Rückplatte befestigt - beispielsweise festgeschweißt sind. Die obere Stegplatte 19 enthält ein Loch, das groß genug ist, um das Rohr 13 in der Anordnung der Fig. 1 frei hindurchzulassen. Die untere Stegplatte 20 enthält ein kleineres Loch, in das das Rohr 16 eingeschweißt ist. Beim fluchtenden Durchbohren wird der Innendurchmesser des Rohrs 16 durch die gesamte untere Stegplatte 20 fortgeführt.

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Die Frontplatte 25 ist an der Oberkante ausgeschnitten, so daß die Vorsprünge 27a, 27b entstehen. Der Sinn dieses Ausschnitts ist, eine Störung einer konisch gewendelten Staubabdeckung zu verhindern, die vorgesehen sein kann, um die Spindel 23 gegen Aluminiumoxidgrieß zu schützen. Die Vorsprünge 27a, 27b stellen Sicherheitsanschläge für die Aufwärtsbewegung des Aufhängers dar, indem sie sich an ein geeignetes Querelement anlegen, das einteilig mit den Trägern 28 des Überbaus (Fig. 1) an der oberen Grenze der Laufstrecke des Aufhängers vorgesehen sind. Der Anschlag für die Abwärtsbewegung ist eine Mutter 42 (Fig. 1), auf die der Mutternkasten 21 aufsetzt.

Auf die Frontplatte 25 ist eine Scherplatte 29 aufgeschweißt. Dabei erfolgt die Schweißung an der Basis eines Lochs 30 in der Scherplatte, damit an deren Außenumfang 31 keine Schweißnähte auftreten. Der Sinn dieser Platte ist, die Scherlast aufzunehmen, die sonst auf den Bolzen 32 lasten würde, wenn der Mutternkasten 21 angesetzt ist. Der Mutternkasten ist in Fig. 2 angesetzt gezeigt, während er aus der Fig. 3 fortgelassen ist, um die Scherplatte und die Löcher 3 3 für die Bolzen 32 zu zeigen. Der Mutternkasten sitzt auf und über der Scherplatte und liegt bündig an der Frontplatte 25 an.

Weiterhin sind auf der Frontplatte 25 zwei Aufsätze 34 -mit Innengewinde angebracht und oben und unten und an der Außenseite durch Stützbleche 35, 36 bzw. 37 versteift. Schließlich sind zwei Anschlagplatten 38 vorgesehen, die in der Spannvorrichtung 12 eine Aufgabe erfüllen, die unten erläutert ist.

Wie weiterhin unten ausführlich erläutert wird, enthält der Aufhänger Endplatten in Form von Haken 39. Jedem Haken gegenüber liegt eine Lasche 40, deren Funktion unten erläutert ist. Auf der Innenseite der Haken 39 und der Laschen 40 befinden sich die Führungsstumme1 46a, 46b.

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Der Block 15 ist an der Frontplatte befestigt (beispielsweise festgeschweißt) und auf den Strebenplatten 41 abgestützt, die auf der oberen Stegplatte 19 aufliegen.

Wie einzusehen ist, läßt die dargestellte Führung sich mit erheblichem Spielraum ohne Abweichung vom grundsätzlichen Prinzip umkonstruieren. Anstelle separater Elemente in Form des Blocks 15 und des Rohrs 16 ist es beispielsweise möglich, ein einziges langes Rohr zu verwenden, dessen Innendurchmesser aufgebohrt ist. Die beiden separaten Lagerpunkte sind dann die äußersten Enden der Rohrbohrung, wobei der zwischenliegende Bohrungsabschnitt zwar vorhanden ist, aber nicht dazu wesentlich beiträgt, eine Drehung um waagerechte Achsen zu verhindern.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen nun die Einzelheiten einer Spannvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die Spannvorrichtung 12 weist ein erstes Widerlager ("backing") auf, das in dieser Ausführungsform Teil des Aufhängers 14 in Form der Stegplatten 19, 20 ist. Weiterhin enthält der Aufhänger einen Riegel 43, der zwei Stellungen hat und zwischen diesen um die Achse des Bolzens 44 schwenken kann. In beispielsweise der Schließstellung, die in Fig. 7 durchgezogen dargestellt ist, liegt der Riegel dem Widerlager zugewandt, während in der mit dem Pfeil A gezeigten Offenstellung (gestrichelte Darstellung) der Riegel vom Widerlager abgewandt liegt. Die Anschlagplatte 38 stützt den Riegel in der Offenstellung ab, indem die Fläche 64 auf der Kante 65 aufliegt (Fig. 2).

Weiterhin weist die Spannvorrichtung Mittel auf, mit denen der an der Schwenkachse befindliche Riegelteil zum Widerlager hin gedrückt werden kann. Diese Mittel sind beispielsweise der als Widerlager wirkende Aufhänger, der Bolzen, der im Aufhänger im Aufsatz 34 festgelegt ist, und die Mutter 45, die auf das äußere

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Ende des Bolzens aufgeschraubt ist. Der Bolzen liegt in der Schwenkachse und der Riegel enthält eine Bohrung, mit der er auf den Bolzen aufgeschoben ist.

In der Schließstellung des Riegels, wie sie die Fig. 5 zeigt, liegt die Lasche 11 der flexiblen Zuleitung 10 auf dem Widerlager auf, die Anodenstange 17 ihrerseits auf der Lasche. Die Anodenstange mit der unten angebrachten Anode 5 wird in die in Fig. 5 gezeigte Lage gebracht, wenn der Riegel 4 3 sich in der Offenstellung (Pfeil A in Fig. 7) befindet. Typischerweise wird hier ein Kran angesetzt, dessen Seil auf geeignete Weise in einem Loch 47 (Fig. 6) festgelegt wird. Das Loch 47 befindet sich in einer Hebelasche 48, die aus Fig. 1 zur übersichtlicheren Darstellung fortgelassen wurde. Während der Kran die Anodenstange einbringt, ist sie unter Umständen nicht genau ausgerichtet; die Führungsstumme1 4 6a, 4 6b dienen dazu, ihre Bewegung in die Sollage in der Spannvorrichtung zu erleichtern. Dann wird der Riegel 43 geschlossen und auf die Anodenstange mittels der Mutter 45 gedruckt, wobei der Riegel auf der vertikalen Fläche 49 des Hakens 39 als Hebeldrehpunkt abwälzt, so daß die erforderliche Auflagekraft erzeugt werden kann, die eine ausreichende Reibkraft erzeugt, um die Anodenstange und die Lasche in der Spannvorrichtung festzulegen.Dabei sitzt der Riegel 43 locker auf dem Bo] zen 44,damit er auf der Fläche 4 9 schwenken kann.

Ein Herausziehen der Lasche 11 und der Anodenstange 17 aus der Spannvorrichtung müßte gegen die Reibkräfte erfolgen; diese lassen sich durch entsprechendes Festziehen der Mutter 4 5 sehr hoch machen. Die Kraft im Bolzen 44 kann beispielsweise 10.000 kp (10 tons) betragen, um die Anodenstange sicher gegen ein Verrutschen festzulegen. Ein Bolzen 66 steht beiderseits aus der Anodenstange vor. Er kann während des Anodenaustauschs nachdem eine neue Anodenstange in den Aufhänger eingesetzt und

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bevor der Riegel wieder festgezogen worden ist, auf dem Haken 39 und dem Ansatz 40 aufliegen. Eine Nase 67 ist auf dem Haken 39 vorgesehen und entsprechend eine auf dem Ansatz 40, um den Bolzen 66 gegen ein Abrutschen aus der Ruhelage auf dem Haken 39 und dem Ansatz 40 zu sichern. Der Bolzen 66 verbindet weiterhin die Hebelasche 48 mit der Anodenstange 17.

Ersichtlich kann die Spannvorrichtung 12 von einem Arbeiter mit einem Maulschlüssel betätigt werden. Die vorliegende Erfindung schafft jedoch auch ein Werkzeug, mit dem die Spannvorrichtung 12 beispielsweise auch fernbetätigt werden kann.

Dieses Werkzeug ist teilweise in der Fig. 5 und teilweise in Fig. 8 dargestellt. Es enthält erstens eine Mechanik zur Betätigung der Einrichtung, die das Schwenkende des Riegels zum Widerlager drückt. In dieser Ausführungsform weist die Mechanik eine Mutternfassung bzw. Nuß 5o auf, die von einem Druckluftmotor 51 über eine Zwischenwelle 52 angetrieben wird; alternativ kann ein hydraulischer oder elektrischer Motor eingesetzt werden.

Zweitens weist das Werkzeug eine Mechanik zum Schwenken des Riegels 4 3 auf. In dieser Ausführungsform besteht diese Mechanik aus zwei beabstandeten Kragen 53, 54 auf der Welle 52 sowie einem L-förmig gekröpften Arm 55, der reibschlüssig auf der Welle zwischen diesen Kragen sitzt. In dieser Ausführungsform erfolgt das Befestigen des Arms 55 auf der Welle 52 so, daß das innere Ende des Arms als Spaltring 56 ausgeführt ist, d.h. als zwei einander zugewandte halbkreisförmige Abschnitte, die mit einer Schraube 57 auf der Welle 52 so weit festgezogen werden, daß sie auf ihr rutschen können.

Die Nuß 50 wird der Mutter mit einem Brückenkran oder einem auf dem Hallenboden fahrenden Fahrzeug 58 zugeführt. Da es schwierig ist, die Nuß präzise auf die Mutter auszurichten,

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ist zwischen dem Kran bzw. dem Fahrzeug und dem Druckluftmotor ein federvorbelastetes Zwischenlager 59 vorgesehen,das aus der Nullage verschoben werden kann, um die Nuß mit der Mutter auszurichten. Eine geeignete Einrichtung, mit der diese Zustellbewegung aus der Nullage heraus sich bewerkstelligen läßt, ist auf dem Zwischenlager mit Stangen 60, 61 befestigt, die in Fig. 5 weggebrochen dargestellt sind. Die Fig. 8 zeigt eine dieser Zustelleinrichtungen und es ist zu sehen, daß sie aus einem konisch gestalteten Kopf 62 auf der Stange 60 besteht. Die Zustellvorrichtung der Fig. 8 wirkt mit der Anodenstange 17 zusammen, um die Nuß mit der Mutter in Links-Rechts-Richtung der Fig. 5 einwandfrei auszurichten. Während der Kran bzw. das Fahrzeug an die Mutter heranführt, gleitet der Kopf 62 mit seiner konischen Oberfläche an der Anodenstange 17 entlang, wobei die Nuß in Links-Rechts-Richtung ausgerichtet wird. Unmittelbar bei Erreichen der Sollage geht der Kegel in eine Zylinderfläche 63 über, so daß eine weitere Bewegung des Krans oder Fahrzeugs, um die Nuß zur Mutter zu führen, nur ein Abdecken der Mutter durch die Nuß, aber keine weitere Zustellbewegung bewirkt. Die andere Zustellvorrichtung (nicht gezeigt) ist mit der in Fig. 8 gezeigten identisch. Sie sitzt auf der Stange 61 und wirkt mit der Oberkante eines Riegels 4 3 zusammen, um die Nuß mit der Mutter in der Vertikalen auszurichten.

Die Spannvorrichtung in den Fig. 5 bis 7 ist die auf der linken Seite des Aufhängers 14 in Fig. 1 gezeigte. Bei dieser linken Spannvorrichtung erfolgt die Schwenkbewegung des Riegels aus der Schließ- in die Offenstellung (in Fig. 7) im Uhrzeigersinn. Um diese Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn zu erreichen, läuft der L-förmige Arm 55 aus der in Fig. 5 gezeigten Lage über etwa 180° eines Kreisbogens unter den Riegel. Dort rutscht der Arm auf der Welle durch, bis der Riegel, während die Nuß 50 die Mutter abdreht, sich lockert. Dabei sind die Gewinde der Mutter

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45 und des Bolzens 44 so gerichtet, daß die Mutter mit einer Drehung der Nuß im Uhrzeigersinn vom Bolzen abgedreht wird. Ist die Mutter weit genug gelöst, daß auch der Riegel freiliegt, reicht die Reibung zwischen dem L-förmigen Arm und der Welle aus, um den Riegel in die mit dem Pfeil A gekennzeichnete Offenstellung zu schwenken. Die Fläche 4 9 liegt im Sinne einer Freigabe vorzugsweise rechtwinklig zur Schwenkachse des Riegels 43, so daß die Schwenkbewegung des Riegels, nachdem die Mutter 45 locker sitzt, keinen Widerstand erfährt. Der Riegel wird dann von der Schwerkraft in der Offenstellung gehalten.

Bei der Spannvorrichtung auf der rechten Seite des Aufhängers 14 sind die Gev/inde auf dem Bolzen und der Mutter so gerichtet, daß sie durch eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn gelöst werden. Ein identisches Werkzeug auf dem in Fig. 5 weggebrochenen Teil des Krans oder Fahrzeugs dreht dann den Riegel im Gegenuhrzeigersinn in seine zu der mit dem Pfeil A gezeigten spiegelbildliche Offenstellung. Bevorzugt ordnet man auf dem Kran bzw. Fahrzeug 58 zwei identische Werkzeuge an, da gewöhnlich die beiden Anoden an einem Aufhänger gleichzeitig ausgetauscht werden.

Es ist von Vorteil, daß die Mutter 45 nicht vollständig vom Bolzen abgeschraubt zu werden braucht; so muß man sie später nicht wieder auf ihn aufschrauben. Dies erfolgt nach Sicht durch den den Kran bzw. das Fahrzeug bedienenden Arbeiter mittels einer Druckluftsteuerung abhängig von einer gewählten Anzahl von Umdrehungen der Mutter.

Nachdem der Riegel geöffnet worden ist, liegt die Anode mit dem Bolzen 66 auf der Oberkante des Hakens 39 auf; sie kann auch mit einem Kran oder einem Hebezeug abgefangen werden, dessen Seil durch das Loch 4 7 geführt ist. Dann kann man die Anoden-

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Stange 17 zusammen mit der aufgebrachten Anode herausnehmen und eine frische Anode einsetzen. Sodann schwenkt man den Riegel 43 mit dem Arm 55 in einer ersten Festziehdrehung der Nuß 50 abwärts, bis er am Haken 39 anliegt,und zieht dann die Mutter 45 vollständig fest, um die Verbindung zu sichern. Während dieser Festziehbewegung liegt der Arm 55 auf dem Riegel 4 3 auf und rutscht auf der Welle 52 durch.

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Claims

MÜNCHEN Pienzefiaufcri.tr. 2 r. , ,. _ εοοο München EO Cr.-Ing Hans Ruschke'- bis ümo - !esa) S30324. D| |CrU|/r „ D.D«lrn ΓίρΙ.-lrj. Hans E. Ruschke Mi.oQ RUSCHKE & PAR'NER düi-ιπ oiat Ruschke Kabel: Quadra(„r München ....,,...„ .,., __ Ulpl- lr3· UlaI HusctlKe Tete< 0 227 67 PATENTANWÄLTE Dipl-Ing. Jürgen Rost BERLIN Dipl.-Chem. Dr. Ulrich Rotter WOUB^maism 182/183 Zugelassen beim Europäisier, Patentam! Teiolon.' (030) 8 *3 70 78/ 79 Admilled to tha European Patent Office Kabel: Quadratur Berlin München, den 27. JüüUar 1 9 8·1η Berlin A 1854 A ALUMINUM COMPANY OF AMERICA Alcoa Building, Pittsburgh, Pennsylvania, V. St. A. Patentansprü ehe

1. Spannvorrichtung mit einer Einrichtung, die ein Widerlager bildet, an das festzuspannende Gegenstände gelegt werden können, einer Riegeleinrichtung, die um eine Achse in die und aus der Zuwendung zum Widerlager geschwenkt werden kann, wobei die Achse durch die Riegeleinrichtung verläuft, und mit einer Einrichtung, um die Riegeleinrichtung mindestens dann zum Widerlager zu drücken, wenn die Riegeleinrichtung dem Widerlager zuwandt liegt, wobei während des Arbeitens der Andrückeinrichtung, um die Riegeleinrichtung zum Widerlager zu drücken, mindestens der an der Achse befindliche Teil der Riegeleinrichtung zum Widerlager bewegt wird, die Andrückeinrichtung einen Bolzen enthält, der mit einem Ende im Widerlager festgelegt ist und entlang der Achse verläuft und auf dem die Riegeleinrichtung schwenkt, und eine Mutter auf dem Bolzen auf dessen dem im Widerlager festgelegten entgegengesetzten Ende aufge-

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schraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkrichtung der Riegeleinrichtung (4 3) aus der Zuwendung zum Widerlager (14) die gleiche ist, Jn der die Mutter (45) gedreht werden muß, um gelöst werden zu können.

2. Werkzeug zum Betätigen einer Spannvorrichtung nach Anspruch mit einer Mutter und einer Regeleinrichtung, gekennzeichnet durch einen Motor (51), eine vom Motor angetriebene Welle (52), eine Einrichtung (50) auf der Welle (52), die die Mutter (45) drehen kann, und eine Armanordnung (55) auf der Welle (52), die die Riegeleinrichtung (4 3) schwenken kann, wenn diese locker sitzt, und die auf der Weile (52) durchrutscht, wenn die Riegeleinrichtung (43) festgelegt ist.

3. Verfahren zum Einsatz eines Werkzeugs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dreheinrichtung an die Mutter ansetzt, die Mutter mittels der Dreheinrichtung dreht, um die Riegeleinrichtung zu lösen oder festzulegen, die Armanordnung an die Riegeleinrichtung anlegt und mittels der Armanordnung die Riegeleinrichtung mindestens (1) zu einem Zeitpunkt nach dem Übergang der Riegeleinrichtung aus dem festgelegten in einen gelösten Zustand oder (2) zu einem Zeitpunkt vor dem übergang der Riegeleinrichtung aus dem gelösten in den festgelegten Zustand schwenkt.

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