一种极液压降测量机构以及精铝电解槽系统的制作方法

1.本实用新型具体涉及一种极液压降测量机构以及包括该极液压降测量机构的精铝电解槽系统。


背景技术：

2.三层液铝电解精炼方法是生产精铝的主要方法之一，因精炼体系由三层熔体组成而得名。精铝的生产主要运用三层液电解槽，其中，大型电解槽内具有多组阳极和阴极。在电解生产精铝时，电解槽中的电极液分为三层，底层为阳极和阳极导体，阳极导体由待精炼的原铝和加重剂cu组成，中间层为电解质，密度介于阳极合金和铝之间，上层为精炼所得的精铝液和阴极。
3.在通过三层液铝电解法制造精铝时，随着电解槽运行时间的延长，槽底的阳极导体会出现沉淀和结壳，导致电解槽的阴极和阳极之间的极液压降值大幅增加。因此，在通过三层液铝电解法制造精铝时，需要监测极液之间的压降值，以判断电解槽的杂质含量。
4.目前，铝厂通常需要操作人员将探头伸入电解槽内，以测量阴极和阳极之间的极液压降，并通过人工将数据输入至控制系统中。然而，人工测量具有以下缺点：测量效率低，测量标准不统一，测量数据容易失真，而且具有一定危险性。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种极液压降测量机构以及精铝电解槽系统，该极液压降测量机构能够自动测量电解槽内的极液压降。
6.根据本实用新型第一方面的实施例，提供一种极液压降测量机构，包括：阴极探头、阳极探头、升降组件和电压测量单元，所述阴极探头通过阴极导杆与电解槽内的阴极电性连接，所述升降组件与所述阳极探头连接，用于带动所述阳极探头升降，以使得所述阳极探头接触电解槽内的阳极，所述电压测量单元分别与所述阴极探头和所述阳极探头电性连接，用于在所述阳极探头接触到所述阳极时，测量所述阴极与所述阳极之间的极液压降，并输出压降数据信号。
7.优选地，所述电解槽内具有多对阳极和阴极，所述阳极探头和所述阴极探头的数量均为多个，且所述阴极探头与所述阳极探头成对设置，以测量多对所述阳极和阴极之间的极液压降，所述阳极探头与所述电解槽内的阳极一一对应，多个所述阳极探头分别朝向所述电解槽内的多个阳极，所述升降组件与多个所述阳极探头连接，用于带动多个所述阳极探头同步升降，以使所述阳极探头接触所述电解槽内的阳极，所述阴极探头与所述电解槽内的阴极一一对应，所述阴极探头通过阴极导杆与所述电解槽内的阴极电性连接。
8.优选地，所述电压测量单元的数量为多个，每个电压测量单元均与一对所述阳极探头和所述阴极探头连接，用于在所述阳极探头接触到电解槽内的阳极时，测出所述阳极以及其对应的所述阴极之间的压降值。
连接块、35-导杆、36-升降杆、37-安装板、38-第一耳板、39-第二耳板、4-阴极导杆、5-电解槽。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.实施例1
27.请参阅图1，本实用新型公开一种极液压降测量机构，包括阴极探头1、阳极探头2、升降组件3和电压测量单元(图中未示出)。
28.其中，阴极探头1与电解槽5内的阴极电性连接，升降组件3与阳极探头2连接，用于带动阳极探头2升降，以使得阳极探头2接触电解槽5内的阳极，电压测量单元分别与阴极探头1和阳极探头2电性连接，用于在阳极探头2接触到阳极时，测量阴极与阳极之间的极液压降,并输出压降数据信号。
29.需要说明的是，电解槽5内具有阳极和阴极，阳极位于电解槽5的槽底，阴极位于电解槽5内的上部。在进行电解精炼时，阳极和阴极接通电源，使得阴极和阳极之间产生直流电。在直流电的作用下，电解槽5内的熔体产生电化学反应。位于电解槽5底部的原铝溶解产生铝离子，铝离子移动至阴极，在电解槽5的上部形成精铝层。而电解反应余下的杂质则积累与槽底的阳极导体和中间的电解质层中，导致阴极和阳极之间的极液压降增大。因此，通过监测极液之间的压降值，能够判断电解槽5内的杂质含量。
30.进一步地，阴极探头1和阳极探头2均由导电材料制成，阴极探头1和阳极探头2通过导线与电压测量单元连接。优选地，阴极探头1和阳极探头2均由不锈钢材料制成。更进一步地，阳极探头2和阴极探头1可以采用市购的k型螺钉探头。当然，阴极探头1和阳极探头2还可以采用其它材料制成，例如铜合金等导电性较强的材料。
31.阴极探头1通过阴极导杆4与电解槽5内的阴极连接。当升降组件3带动阳极探头2下降至接触到电解槽5内的阳极时。由阴极探头1、阳极探头2和电压测量单元组成的测量回路导通，使得电流通过电压测量单元。此时，电压测量单元能够测出电解槽5内阴极和阳极
之间的极液压降。具体地，电压测量单元可以选用市购的电压表，例如：由虹润公司生产的ohr-c200型号的电压表。
32.因此，本极液压降测量机构能够实现自动测量电解槽5内的极液压降。
33.请继续参阅图1，在大型的三层液电解槽5中，电极液的量较大，因此，为了保证生产精铝的效率，在电解槽5中设置多对阴极和阳极。由于每对阴极和阳极之间的极液的杂质含量存在不同，因此，仅仅测量一组阴极和阳极之间的压降，还不足以反映整个电解槽5内的极液压降，也不足以判断电解槽5的运行状况。因此，本极液压降测量机构包括多个阳极探头2和多个阴极探头1，阴极探头1与阳极探头2成对设置，用于测量每一对阴、阳极之间的极液压降。
34.具体如图3所示，在本实施例中，阴极探头1的数量为16个。这16个阴极探头1分为两组，每组8个阴极探头1。两组阴极探头1分别位于电解槽5的左右两侧。阴极探头1与电解槽5内的阴极一一对应，多个阴极探头1分别通过阴极导杆4与电解槽5内的多个阴极电性连接。
35.具体如图1所示，在本实施例中，阳极探头2的数量也为16个，这些阳极探头2与电解槽5内的阳极一一对应，多个阳极探头2分别朝向电解槽5内的多个阳极。16个阳极探头2分为两组，每组8个阳极探头2,两组阳极探头2分别位于电解槽5的左右两侧。进一步地，如图1所示，在电解槽5的左右两侧分别安装有升降组件3，每台升降组件3与一组阳极探头2连接。一台升降组件3用于带动一组阳极探头2同步升降，以使阳极探头2接触电解槽5内的阳极。当然，可以理解的是，阳极探头2和阴极探头1的安装位置应该根据电解槽5内的多对阳、阴极的位置来进行调整。
36.更进一步地，电压测量单元的数量为多个，每个电压测量单元均与一对阳极探头2和阴极探头1连接，用于在阳极探头2接触到电解槽5内的阳极时，测出阳极以及其对应的阴极之间的极液压降值。通过多个电压测量单元能够同时测得电解槽5内多组阳极和阴极之间的极液压降。
37.本极液压降测量机构还包括数据输出单元。数据输出单元与多个电压测量单元电性连接，用于接收多个电压测量单元发送的数据信号，并输出多个极液压降数据，以便于工作人员实时观测电解槽5内各处的极液压降值。具体地，数据输出单元可以采用市购的液晶显示屏。
38.请参阅图2，升降组件3包括升降杆36以及两个驱动单元31。升降杆36沿水平方向延伸，多个阳极探头2均安装于升降杆36上。两个驱动单元31分别与升降杆36的两端传动连接，用于推动升降杆36升降。
39.具体地，驱动单元31包括电机32、丝杆33、螺母、连接块34和导杆35。其中，丝杆33沿竖直方向延伸，螺母套设于丝杆33上。电机32传动连接于丝杆33，用于带动丝杆33转动，进而驱动螺母沿丝杆33的延伸方向运动。螺母与连接块34连接。导杆35沿竖直方向延伸，并贯穿于连接块34，用于导向螺母和连接块34沿竖直方向移动。升降杆36与连接块34固定连接，能够随着螺母和连接块34沿竖直方向移动。
40.进一步地，驱动单元31还包括安装板37。安装板37沿竖直方向延伸，安装板37的上下两端分别固定连接有第一耳板38和第二耳板39，第一耳板38和第二耳板39水平设置。电机32安装于第一耳板38的上侧，丝杆33的上下两端分别通过轴承与第一耳板38和第二耳板
39转动连接。电机32的输出转轴与丝杆33的上端连接。导杆35的数量为两根，两根导杆35分别位于丝杆33的左右两侧，导杆35的上下两端分别与第一耳板38和第二耳板39连接。优选地，安装板37、第一耳板38和第二耳板39均由q235钢材制作。
41.当然，可以理解的是，驱动单元31还可以采用气缸、液压缸和电动推杆等现有的结构。
42.更进一步地，本极液压降测量机构还包括控制器。控制器中预存有阳极探头2的下降行程，即阳极探头2的初始位置与阳极之间的距离。控制器与电机32连接，用于在接收到工作人员发出的启动命令时，向电机32发出驱动信号。在接收到驱动信号后，电机32开始驱动丝杆33旋转，进而带动阳极探头2下降预设好的行程，使得阳极探头2接触到电解槽5内的阳极。当阳极探头2接触到电解槽5内的阳极时，阴极探头1、电压测量单元与阳极探头2之间的测量回路导通，电压测量单元采集到电压信号，进而测出阴极和阳极之间的极液压降值。控制器在接收到电压测量单元输出的电压信号时，向电机32发出复位信号。电机32根据复位信号，驱动丝杆33反转，使得阳极探头2上升至初始位置，测量完成。具体地，控制器可以选用市购的plc控制器。
43.工作原理：本极液压降测量机构通过控制器向电机32发送驱动信号，电机32带动丝杆33旋转，使得阳极探头2下降至接触阳极。另外，阴极探头1通过阴极导杆4与阴极电性连接，电压测量单元通过导线与阳极探头2和阴极探头1连接。当阳极探头2接触到阳极时，电流流过电压测量单元，使得电压测量单元采集到电压信号。电压测量单元将电压信号输出至数据输出单元，数据输出单元根据电压信号输出电压降数据。
44.实施例2
45.请参阅图4，本实用新型还公开一种精铝电解槽5系统，包括电解槽5和实施例1中的极液压降测量机构。
46.其中，电解槽5内具有多对阳极和阴极，电解槽5的上端开设有探头入口(图中未示出)，探头入口正对阳极。极液压降测量机构安装于电解槽5的上端，其阴极探头1通过阴极导杆4与阴极电性连接，其阳极探头2朝向探头入口。极液压降测量机构的升降组件3用于驱动阳极探头2伸入电解槽5内，以接触其中的阳极。
47.本精铝电解槽5系统通过极液压降测量机构来测量电解槽5内的极液压降，并通过数据输出单元来实时输出压降数据，以便于工作人员进行观测电解槽5内的电压降，进而对电解槽5内的运行状况进行观测和管理。
48.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种极液压降测量机构，其特征在于，包括：阴极探头(1)、阳极探头(2)、升降组件(3)和电压测量单元，所述阴极探头(1)通过阴极导杆(4)与电解槽(5)内的阴极电性连接，所述升降组件(3)与所述阳极探头(2)连接，用于带动所述阳极探头(2)升降，以使得所述阳极探头(2)接触电解槽(5)内的阳极，所述电压测量单元分别与所述阴极探头(1)和所述阳极探头(2)电性连接，用于在所述阳极探头(2)接触到所述阳极时，测量所述阴极与所述阳极之间的极液压降，并输出压降数据信号。2.根据权利要求1所述的极液压降测量机构，其特征在于，所述电解槽(5)内具有多对阳极和阴极，所述阳极探头(2)和所述阴极探头(1)的数量均为多个，且所述阴极探头(1)与所述阳极探头(2)成对设置，以测量多对所述阳极和阴极之间的极液压降，所述阳极探头(2)与所述电解槽(5)内的阳极一一对应，多个所述阳极探头(2)分别朝向所述电解槽(5)内的多个阳极，所述升降组件(3)与多个所述阳极探头(2)连接，用于带动多个所述阳极探头(2)同步升降，以使所述阳极探头(2)接触所述电解槽(5)内的阳极，所述阴极探头(1)与所述电解槽(5)内的阴极一一对应，所述阴极探头(1)通过阴极导杆(4)与所述电解槽(5)内的阴极电性连接。3.根据权利要求2所述的极液压降测量机构，其特征在于，所述电压测量单元的数量为多个，每个电压测量单元均与一对所述阳极探头(2)和所述阴极探头(1)连接，用于在所述阳极探头(2)接触到电解槽(5)内的阳极时，测出所述阳极以及其对应的所述阴极之间的压降值。4.根据权利要求3所述的极液压降测量机构，其特征在于，还包括数据输出单元，所述数据输出单元与多个所述电压测量单元电性连接，用于接收多个所述电压测量单元输出的压降数据信号，并根据多个所述压降数据信号分别输出多个压降数据。5.根据权利要求2所述的极液压降测量机构，其特征在于，所述升降组件(3)包括升降杆(36)以及至少两个驱动单元(31)，所述升降杆(36)沿水平方向延伸，多个所述阳极探头(2)均安装于所述升降杆(36)上，两个所述驱动单元(31)分别与所述升降杆(36)的两端传动连接，用于推动所述升降杆(36)升降。6.根据权利要求5所述的极液压降测量机构，其特征在于，所述驱动单元(31)包括电机(32)、丝杆(33)、螺母、连接块(34)和导杆(35)，所述丝杆(33)沿竖直方向延伸，所述螺母套设于所述丝杆(33)上，所述电机(32)传动连接于所述丝杆(33)，用于带动所述丝杆(33)转动，进而驱动所述螺母沿所述丝杆(33)的延伸方向运动，所述螺母与所述连接块(34)连接，所述导杆(35)沿竖直方向延伸，并贯穿于所述连接块(34)，用于导向所述螺母和所述连接块(34)沿竖直方向移动，所述升降杆(36)与所述连接块(34)固定连接，能够随着所述螺母和所述连接块(34)沿竖直方向移动。7.根据权利要求6所述的极液压降测量机构，其特征在于，所述驱动单元(31)还包括安
装板(37)，所述安装板(37)沿竖直方向延伸，所述安装板(37)的上下两端分别固定连接有第一耳板(38)和第二耳板(39)，所述第一耳板(38)和所述第二耳板(39)水平设置，所述电机(32)安装于所述第一耳板(38)的上侧，所述丝杆(33)的上下两端分别通过轴承与第一耳板(38)和第二耳板(39)转动连接，所述电机(32)的输出转轴与所述丝杆(33)的上端连接，所述导杆(35)的数量为两根，两根所述导杆(35)分别位于所述丝杆(33)的左右两侧，所述导杆(35)的上下两端分别与所述第一耳板(38)和第二耳板(39)连接。8.根据权利要求6所述的极液压降测量机构，其特征在于，还包括控制器，所述控制器中预存有阳极探头(2)的下降行程，所述控制器与所述电机(32)连接，用于在接收到启动命令时，向所述电机(32)发出驱动信号，所述电机(32)用于根据所述驱动信号，驱动所述阳极探头(2)下降相应的行程，使所述阳极探头(2)接触所述阳极，所述控制器还连接于所述电压测量单元，用于在接收到所述电压测量单元输出的压降数据信号时，向所述电机(32)发出复位信号，所述电机(32)还用于根据所述复位信号，驱动所述阳极探头(2)上升至初始位置。9.根据权利要求1所述的极液压降测量机构，其特征在于，所述阴极探头(1)和所述阳极探头(2)均由不锈钢材料制成。10.一种精铝电解槽(5)系统，包括电解槽(5)，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的极液压降测量机构，所述电解槽(5)内具有多对阳极和阴极，所述电解槽(5)的上端开设有探头入口，所述探头入口正对所述阳极，所述极液压降测量机构的阴极探头(1)通过阴极导杆(4)与所述阴极电性连接，所述阳极探头(2)朝向所述探头入口，所述升降组件(3)用于驱动所述阳极探头(2)伸入所述电解槽(5)内，以接触所述阳极。

技术总结
本实用新型公开一种极液压降测量机构，包括：阴极探头、阳极探头、升降组件和电压测量单元。阴极探头通过阴极导杆与电解槽内的阴极电性连接，升降组件与阳极探头连接，用于带动阳极探头升降，以使得阳极探头接触电解槽内的阳极，电压测量单元分别与阴极探头和阳极探头电性连接，用于在阳极探头接触到阳极时，测量阴极与阳极之间的极液压降，并输出压降数据信号。因此，本极液压降测量机构能够自动地测量电解槽内的极液压降。本实用新型还公开一种精铝电解槽系统。铝电解槽系统。铝电解槽系统。


技术研发人员：马亮 何国重 薛银喜 阿不都萨拉木
受保护的技术使用者：石河子众和新材料有限公司
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/8/26