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Verfahren zum Zuführen des elektrischen Stromes zu einer selbstbackenden, kontinuierlichen Anode für Aluminiumelektrolyseöfen
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ter, waagrechter oder gegenüber der Horizontalen leicht geneigter Kontaktbolzen, wobei diejenigen der unteren Reihen oder mindestens der jeweils untersten Reihe elektrisch leitend und zugleich mechanisch tragend mit den Stromzuführungsstangen verbunden sind, ist dadurch charakterisiert, dass die Kontaktbol- zen der jeweils darüber befindlichen Reihe, oder z. B. 10 - 40 cm, vorzugsweise 15-25 cm höher lie- genden Reihen, lediglich elektrisch leitend mitHilfe von flexiblen nichttragenden Leitern an die Strom- zuführungsstangen angeschlossen sind.
Bei dieser Anordnung ist der Umstand berücksichtigt, dass auf einer gewissen Höhe der Anode die Verkokung derKunstkohlemasse noch nicht völlig beendet ist. Sind die Kon- taktbolzen in dieser Höhe mit den Stromzuführungsstangen starr und daher tragend verbunden, so kann es vorkommen, dass die Bolzenlöcher aufgeweitet werden und der elektrische Kontakt zwischen Kohleblock und Kontaktbolzen beeinträchtigt wird. Bei der erfindungsgemässen Anordnung besteht diese Gefahr nicht, da die elektrische Verbindung der Kontaktbolzen mit denStromzuführungsstangen durch flexible Leiter gewährleistet ist, so dass diese Kontaktbolzen am Tragen der Anode nicht teilnehmen. Als flexible Leiter dienen beispielsweise Bündel von Aluminium- oder Kupferbändern.
Die elektrisch leitende und mechanisch tragende Verbindung der Kontaktbolzen der unteren Reihen bzw. Reihe kann durch Verschraubung der Anodenstangen mit den üblicherweise verkupferten Bolzenköpfen bewerkstelligt werden.
Die Löcher für die Aufnahme der Kontaktbolzen werden vorzugsweise bei der Herstellung der Blöcke aus ungebackener Kunstkohlemasse erzeugt. Zweckmässigerweise werden in jedem Kohleblock jeweils zwei Bolzenlöcher übereinander angeordnet ; es können aber im Kohleblock auch mehr als zwei Bolzenlöcher übereinander oder auch nur ein Bolzenloch je Kohleblock vorgesehen sein. Besonders grosse Kohleblöcke können z. B. mit vier Bolzenlöchern versehen sein, von denen zwei in der unteren Hälfte und zwei in der oberen Hälfte angeordnet sind.
Im Verlaufe des Absenkens der Anode nach Massgabe ihres Verbrauches werden die oberen, frisch aufgelegten Blöcke unter dem Einfluss der hohen Temperatur im Aluminiumelektrolyseofen langsam erwärmt. Während dieser Erwärmung wird der Erweichungspunkt der Masse durchschritten. Der Block zerfliesst zwar nicht beim Durchschreiten des Erweichungspunktes und behält im wesentlichen seine Form bei. Die Dimensionen der Bolzenlöcher können sich jedoch unter Umständen leicht verändern, so dass die später eingeführtenKontaktbolzen selbst unter Zuhilfenahme eines Anstriches der Bolzen. z. B. aus einem Gemisch von Graphit und Pech, nicht mehr an den Wandungen der Bolzenlöcher genügend eng anliegen und der Stromübergang mangelhaft wird.
Aus diesem Grunde werden nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung in die Bolzenlöcher der ungebackenen Blöcke Füllkörper aus geeignetem Werkstoff eingesetzt. Zu diesem Zweck haben sich Füll- körper aus Aluminium sehr gut bewährt. Diese Füllkörper dienen dazu, die Form des Bolzenloches zu erhalten, bis die Verkokung weit fortgeschritten ist. Ist dieser Zustand erreicht, bei dem sich weder die Form des Blockes noch diejenige des Bolzenloches mehr ändern kann, werden die Füllkörper herausgenommen und an ihrer Stelle die Kontaktbolzen eingesetzt.
Diese bestehen meist aus Stahl und haber eilen abgeflachten, verkupferten Anschlusskopf, der erfindungsgemäss zunächst mit Hilfe von flexiblen Leitern an die Stromzuführung angeschlossen und später, wenn die Bolzenreihe die unterste Lage erreicht hat, mit den Stromzuführungsstangen elektrisch leitend und mechanisch tragend verbunden wird.
Die Fig. 1-4 veranschaulichen zwei Ausführungsformen der Erfindung, wobei die Anschlussteile in zwei senkrecht zueinander stehenden Ansichten, in den Fig. 2 und 4 teilweise im Schnitt, dargestellt sind. Die Anode ist nur teilweise dargestellt. Die Fig. 5 und 6 stellen zwei senkrecht zueinander stehende schematische Ansichten einer Anode gemäss der Erfindung dar, bei der die Blöcke der einen Reihe gegenüber den Blöcken der jeweils nächsten Reihe sowohl horizontal als auch vertikal versetzt sind.
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oberen Bolzenlöchem stecken Füllkörper 5 aus Aluminium, die mit der Seitenfläche der Blöcke bündig abschliessen und an ihrem Kopfende Stege 6 aufweisen, die den Ansatzpunkt für ein Werkzeug bilden, mit dessen Hilfe die Füllkörper später herausgedreht werden.
In Fig. 2 sind die Füllkörper 5 wie auch die Stahlbolzen 7, 8 und 9 nicht in ihrer ganzen Länge von z. B. 65 cm gezeichnet. Sie dringen z. B. 40-cm tief in die Anodenblöcke. Im unteren Bolzenloch des Blockes 2 sind bereits Kontaktbolzen 7 an Stelle des Aluminiumfüllkörpers eingesetzt. Diese Kontaktbolzen 7 sind jedoch noch nicht elektrisch angeschlossen, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist. Die Kontaktbolzen 8 bilden die zweitunterste Reihe und sind an ihrem äusseren Ende 10 mit Hilfe von aus Aluminiumbändem bestehenden flexiblen Leitern 11 an die Stromzu- führungs-und Aufhängestangen elektrisch angeschlossen, aber mit diesen nicht tragend verbunden.
Dagegen sind die Kontaktbolzen 9 der untersten Reihe starr und daher sowohl elektrisch leitend als auch mechanisch tragend mit den Stromzuführungsstangen 12 verschraubt ; letztere sind oben an dieStromsammel-
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schiene angeschlossen. Die Anode wird daher mit Hilfe der Kontaktbolzen 9 und der Stromzuführungs- stangen 12 getragen. Erst wenn die Anode so weit verbraucht ist, dass die Kontaktbolzen 9 herausgezogen und weiter oben anStelle von Aluminiumfüllkörpern eingesteckt werden müssen, werden die Kontaktbol- zen 8, deren Reihe nun die unterste Lage erreicht hat, mit dem untersten Ende der Stromzuführungsstangen 12 mechanisch tragend verbunden, während die Kontaktbolzen 7 an die flexiblen Stromleiter 11 ange- schlossen werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der Verbindung der Kontaktbolzen. Die Kon- taktbolzen 8 werden mit Hilfe von flexiblen Stromleitern 13 an die Stromzuführungsstange 14 elektrisch leitend angeschlossen, aber mit dieser nicht tragend verbunden, während die Kontaktbolzen 9 das Gewicht der Anode tragen.
Die unteren Kontaktbolzen werden üblicherweise dann aus der Anode herausgezogen, wenn ihr Ab- stand vom Schmelzbad nur noch wenige Zentimeter beträgt.
Es sind immer mehrere übereinanderliegende Kontaktbolzenlagen an die Stromzuführungsstangen (Anodenstangen) gut elektrisch leitend angeschlossen, wobei mindestens eine Lage lediglich elektrisch lei- tend angeschlossen ist und eine oder mehrere darunter befindliche Lagen die Anode tragen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Blöcke In der Höhe so gegeneinander versetzt anzuordnen, dass der eine Block gegenüber dem benachbarten um eine halbe Blockhöhe höher bzw. niedriger angeord- net ist. Bei dem Aufstocken jeder neuen Blocklage bleibt diese zinnenartige Anordnung der Anodenober- fläche jeweils erhalten.
Es wird z. B. aufgestockt, wenn die Anode unten so weit abgebrannt ist, dass nur noch 4 - 5 Blockla- gen vorhanden sind.
Beim Pressen der Blöcke aus ungebackener Masse werden vorteilhafterweise in jeden Block zwei, vier oder noch mehr Bolzenlöcher in der vorgesehenen Anordnung miteingepresst, z. B. genau in der Mitte der unteren Hälfte und in der Mitte der oberen Hälfte. Infolgedessen werden die Kontaktbolzen jeder Reihe auf gleicher Höhe zu liegen kommen, da zu einer Strombolzenreihe abwechselnd der Kontaktbolzen des un- teren Loches eines Blockes zum Kontaktbolzen des oberen Loches des benachbarten Blockes gehört und umgekehrt. Auf diese Weise wird erreicht, dass immer nur die waagrechte Fuge bei jedem zweiten Block dem Schmelzfluss ausgesetzt ist, wenn die untere Fläche der Anode bis zur Fuge abgebrannt ist. Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen diese Verhältnisse.
Aus Fig. 6 geht hervor, wie weit beispielsweise die Bolzen in die Kohleblöcke hineinreichen. Ausserdem erkennt man, dass in diesem Beispiel die Kohleblöcke auch waagrecht gegeneinander versetzt sind.
Es kommen auch Blöcke in Frage, welche die gesamte Breite oder die gesamte Länge der Anode ein- nehmen. Bei rechteckigen Anoden mit länglichem Querschnitt, wie sie üblich sind, können die Stromzu- führungsbolzen entweder nur an den beiden Längsseiten oder aber zusätzlich auch an den Stirnseiten ange- ordnet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum ZufUhren des elektrischen Stromes zu einer selbstbackenden, kontinuierlichen
Anode für Aluminiumelektrolyseöfen nach Patent Nr. 199383 mittels seitlich eingesteckter, waagrechter oder gegenüber der Horizontalen leicht geneigter Kontaktbolzen, wobei diejenigen der unteren Reihen oder mindestens der jeweils untersten Reihe elektrisch leitend und zugleich mechanisch tragend mit den Stromzuführungsstangen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbolzen der jeweils darüber befindlichen Reihe lediglich elektrisch leitend mit Hilfe von flexiblen nichttragenden Leitern an die Stromzuführungsstangen angeschlossen sind.