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Kontinuierliche Anode für Öfen zur Schmelzflusselektrolyse
Vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der kontinuierlichen Anoden für Öfen zur Schmelzflusselektrolyse und bezweckt, eine vollkommene Regelung der Stärke des durch sie hindurchgehenden elektrischen Stromes zu erzielen, u. zw. auch dann, wenn diese sehr hoch ist.
Bekanntlich gibt es zwei Arten von Öfen zur Herstellung von Aluminium durch Elektrolyse, nämlich solche mit im voraus gebackenen mehrfachen Anoden und solche mit kontinuierlichen Anoden. Jede Ofentype hat ihre Vorteile und Nachteile. Die Erzeugung von im voraus gebackenen Anoden ist umständlich, da sie schwere Pressen und umfangreiche Einrichtungen für das Backen erfordert ; ihre Regelung erfordert die Einstellung von Arbeitern mit besonderen Kenntnisse. Die kontinuierlichen Anoden, weisen diese Nachteile nicht auf, da die Anlagen für das Pressen und Backen entfallen. Der Arbeiter hat sich nicht mehr mit der Regelung der Anoden zu befassen, da diese durch eine einzige selbstbackende Anode ersetzt sind.
Andererseits haben diese Systeme auch Nachteile, die bei den Öfen mit im voraus gebackenen mehrfachen Anoden nicht auftreten. Infolge des verhältnismässig grossen Querschnittes der kontinuierlichen Anoden ist eine gleichmässige Verteilung des Stromes keineswegs gesichert, so dass die verschiedenen Teile der Anode ungleichmässig zur Wirkung kommen. Dies betrifft insbesondere die aussenliegenden Teile der rechtswinkeligen Querschnitt aufweisenden Anoden, weil sie weniger gut durchgebacken sind und den Strom daher schlechter leiten. Während des Backens entstehen infolge des Schrumpfens lotrecht oder schräg verlaufende Risse und Spalten, welche die Verteilung des Stromes sehr schädlich beeinflussen.
Da die Anoden in ihren ver- schiedenen Teilen nicht regelbar sind, wird die
Wirkungsweise des Ofens durch diese Nachteile stark beeinträchtigt, und es kommen häufig
Betriebsstörungen vor, wenn die Öfen nicht sehr genau überwacht und instandgehalten werden.
Hiezu gehören örtliche Überhitzung, Oxydation und Verbrennung der Masse, neuerliche Riss- bildung in horizontaler Richtung in dem in das elektrolytische Bad tauchenden Teil der Anode, wodurch der grössere Teil des Anodenquerschnitts in Mitleidenschaft gezogen werden kann, insbesondere wenn das Einbringen der breiige Masse unrichtig vor sich geht. Der Ofen muss dann, weil eine Abhilfe nicht möglich ist, ausser Betrieb gesetzt werden.
Man hat auch versucht, den kontinuierlichen Anoden die Vorteile der vorgebackenen VielfachAnoden, bei Vermeidung ihrer Nachteile, zu verleihen. So wurde vorgeschlagen, erstere in kleine Anoden zu unterteilen, die unabhängig voneinander in lotrechter Richtung bewegt werden können.
Derzeit gibt es Öfen mit zwei oder sogar drei voneinander getrennten kontinuierlichen Anoden, was dem vorerwähnten Vorschlag der Unterteilung zum Teil entspricht, doch kann dies wegen des verwickelten Aufbaues und der schwierigen Instandhaltung solcher Öfen nicht als befriedigende Lösung angesehen werden.
Ihre Abmessungen sind noch zu gross, um die Bildung lotrechter Risse auszuschliessen, und die Anzahl der Anoden kann nichtivermehrt werden, ohne den Kapitalaufwand empfindlich zu steigern. Schliesslich ist es bei längerem Absinken der verfügbaren, den Betriebstrom liefernden Wasserkraft nicht möglich, den Ofen durch Verringerung der Anzahl der Anoden in Betrieb zu erhalten, weil er eine Herabsetzung des Stromes auf die Hälfte oder ein Drittel der normalen Leistung nicht lange verträgt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierliche Anode mit einem einzigen Mantel, der durch lotrechte Scheidewände in Fächer unterteilt ist, die Anodenelemente von kleineren Abmessungen aufnehmen, welche unabhängig voneinander in lotrechter Richtung beweglich sind,
so dass eine vollkommene Verteilung der Stromstärke über den ganzen Anodenquerschnitt erzielt werden kann.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beispielsweise veranschaulicht.
Fig. l zeigt einen lotrechten Schnitt, der in der Richtung der grössten Ausdehnung einer aus mehreren Elementen bestehenden Anode geführt ist.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Messen der Stärke der
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durch die einzelnen Anodenelemente fliessenden
Ströme.
Die, in einen Mantel a von rechteckigem
Querschnitt eingeschlossene Anode ist durch lotrechte Scheidewände b in eine Anzahl von
Elementen unterteilt. Die Scheidewände be- ginnen oberhalb der ungebackenen Masse a1 und endigen in der gebackenen Zone a2, u. zw. einige Zentimeter oberhalb des Spiegels des
Bades c im Behälter cl.
Auf diese Weise entsteht eine Anode mit
Abteilungen, deren Anzahl durch keinerlei
Schwierigkeiten im Aufbau begrenzt ist. In dem Masse, in dem die breiige Masse in jedes
Fach absinkt, wird sie in den unteren Teilen gebacken, und der Abstand benachbarter Ele- mente der Anode ist im wesentlichen gleich der
Dicke der dazwischen befindlichen lotrechten
Scheidewände b. Beim Absinken kommen die
Anodenelemente ausser Berührung mit den
Scheidewänden b, können aber nicht zusammen- schweissen, weil sie schon gebacken sind. So ist ihre Unabhängigkeit von selbst gesichert.
Es ist möglich, eine entsprechende Anzahl von
Anodenelementen vorzusehen, die nach dem
Backen vollkommen einwandfrei sind, ohne dass zusätzliche Kosten aufgewendet werden müssen.
Die Kontrolle und Regelung solcher Anoden- elemente wird mittels stromleitender, lotrecht angeordneter Bolzen d vorgenommen, die paar- weise angeordnet sind. Hiezu ist das Bolzenpaar jedes Anodenelementes durch eine Tragstange e mit einem Hebezeug f verbunden, mit dem das betreffende Anodenelement für sich bewegt werden kann. Es sind daher ebenso viele Hebevorrichtungen wie Anodenelemente vorhanden.
Diese, entlang der Längsmitte des Ofens angeordneten Hebevorrichtungen werden durch eine
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einem einzigen Mantel, die einfach gebaut sind und im lotrechten Sinn gegeneinander verstellt werden können ;
2. die Möglichkeit, die äusseren Elektroden- elemente stärker als die inneren belasten zu können, da erstere wegen der Wärmeverluste durch Strahlung weniger Neigung zum Backen haben und daher weniger gut stromleitend sind ;
3. die Möglichkeit, ein äusseres Elektrodenelement, gegebenenfalls auch zwei oder mehrere, abzuschalten, wenn es notwendig wird, den
Stromverbrauch herabzusetzen.
Hiezu können die betreffenden Elemente einfach aus dem Bade gehoben werden ;
4. die kleinen Anodenelemente bekommen infolge. ihrer geringen Masse keine Risse beim Backen und der über den ganzen Querschnitt gut verteilte Strom zeigt an allen Stellen dieselbe Dichte ;
5. wenn ein Element aus irgendeinem Grunde einen Riss bekommt und in seinem unteren Teil bricht, ist der Schaden auf diesen beschränkt.
Jedes Element kann aus dem Bade gehoben, neu geformt und hierauf wieder in Betrieb genommen werden, ohne während dieser Arbeiten den Ofenbetrieb unterbrechen zu müssen. Die Regelung ist infolge des Systems der selbsttätigen Messung des durch die einzelnen Anoden- elemente gehenden Stromes so vereinfacht, dass keine besonders ausgebildeten Arbeiter erforderlich sind.
Es muss hinzugefügt werden, dass man gemäss der Erfindung mit Stromdichten arbeiten kann, welche die bei kontinuierlichen Anoden bisher üblichen übersteigen. Bei gleicher Stromstärke kann daher die Menge der in Betrieb genommenen grünen Elektrodenmasse geringer sein, so dass an Elektrodenmaterial, Backzeit und Strom gespart wird.
Obwohl im Vorstehenden auf eine Anode von rechteckigem Querschnitt Bezug genommen wurde, ist es klar, dass sich die Erfindung nicht auf diese Form beschränkt und ebenso bei oblongen, runden oder quadratischen Anoden usw. anwendbar ist.
Es ist z. B. möglich, eine rechteckig geformte Anode zu verwenden, die aus sechs Elementen mit den Abmessungen 1-20 auf 0. 50 m zusammengesetzt und von einem einzigen Mantel a im Ausmass von 1-20 auf 3. 05 m umschlossen ist.
Diese sechs Elemente sind durch fünf lotrechte Scheidewände b voneinander getrennt. Der Mantel und die Scheidewände bestehen aus Stahlplatten, die in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Das Ganze ist vollständig zerlegbar.
Jedes Anodenelement wird durch vier lotrechte Bolzen d von 100 mm Durchmesser mit Strom versorgt. Diese sind mittels Klemmring e1 mit einem waagrechten Walzträger verbunden, der seinerseits an der Hebevorrichtung f des betreffenden Anodenelementes befestigt ist. Damit die Masse der Elektrodenelemente an
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den Innenflächen des Mantels leichter gleiten kann, kann zwischen ihr und dem Mantel eine Hülle aus Aluminium vorgesehen sein. Ferner kann jedes Fach eine nach unten schwach sich erweiternde Form erhalten.
Der Mantel a reicht 2 oder 3 cm an den Spiegel des Bades heran.
PATENTANSPRÜCHE : l. Kontinuierliche Anode für Öfen zur Schmelzflusselektrolyse, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen einzigen Mantel (a) aufweist, der durch lotrechte Scheidewände (b) in Fächer unterteilt ist, welche Anodenelemente enthalten, die unabhängig voneinander in lotrechter Richtung beweglich sind, so dass eine vollkommen gleich- mässige Verteilung der Stromstärke über den ganzen Anodenquerschnitt erzielt werden kann.