Paketelektrode für die Aluminiumelektrolyse Bei der Herstellung von Aluminium durch I'luoridschmelzflusselektrolyse geht man auf immer grössere Elekt.rolysezellen über. Heute sind schon in verschiedenen Ländern Alumi- niunielekt.rolysezellen von 6!0000 bis 100000 Ampere in Betrieb.
Die Ausmasse dieser Zel len sind derart, dass es nicht mehr angeht, einzelne, kleinere Kohleanoden von beispiels weise 30X 30 cm Querschnittsfläche, die im Abstand voneinander eingehängt werden, zu verwenden. plan verwendet daher Anoden sehr grossen Querschnittes, die entweder als selbstbackende Elektroden ausgebildet, oder durch Zusammenfassen einer Mehrzahl von vorgebra.nnten (vorgeba.ckenen) Kohleanoden leergestellt sind. Die letzteren Anoden wer den auch als Paketelektroden bezeichnet. Sie lassen sieh als kontinuierliche Elektroden gebrauchen, indem nach Massgabe des Ver branches immer neue, vorgebrannte Kohle elektroden aufgesetzt werden.
Bei der Paketelektrode stellt die gleich mässige Stromzuleitung und die gleichmässige Strombelastung ein schwer zu lösendes Pro blem dar. Man hat schon vorgeschlagen, die Einzelelektroden mit Hilfe von Elektroden masse, die im Ofen selbst gebacken wird, zu sammenzukitten. Beim Backen der Elektro- denmasse entweichen jedoch flüchtige Be standteile, die die Bildung von Hohlräumen veranlassen und den .Stromübergang ver schlechtern. Nach einem andern Verfahren werden die Zwischenräume mit dem zu erzeugenden Metall ausgegossen; nach dem Erkalten dies Metalles werden die Einzelelektroden durch das Metallgerippe zusammengehalten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine für die Aluminiumelektrolyse bestimmte Paketelektrode, bei welcher die. Stromzuführung und die gute ,Stromvertei- lung auf einfache Weise ermöglicht sind.
.Die Paketelektrode zeichnet sieh dadurch aus, dass zur .Stromzuführung zu den einzelnen Kohleelektroden aus Metall bestehende, aus- einanderspreizbare, mehrteilige Nippel vor handen sind, durch welche die einzelnen Elek troden gegen einen das Einzelelektroden- paket umgebenden Metallrahmen gepresst wer den.
Die Stromzuführungsnippel sind zweck mässig derart ausgebildet, dass sie während des Betriebes und zu beliebiger Zeit ohne Unterbrechung des Stromes auseinanderge- spreizt werden können.
Am einfachsten ist es, den Nippel mit zwei Druckkörpern zu versehen, die mit Hilfe eines Keils auseinanderspreizbar sind.
Beim Einsetzen einer vorgebrannten Kohle anode ist diese kalt. Der sie umgebende Me tallrahmen erwärmt sich während des Betrie bes und während des allmählichen Absinkens immer mehr und dehnt sich aus. Da der Ausdehnungskoeffizient der Metalle grösser ist als derjenige des Kohlestoffes bzw. des Graphits, tritt allmählich eine Lockerung im Kohleelektrodenpaket ein. Diese Lockerung lässt sich mit Hilfe des Stromzuführungsnip- pels leicht und zu jeder Zeit.
ausgleichen, indem beispielsweise ein Keil mittels eines Hammers tiefer eingeschlagen wird, welcher Keil an entsprechenden Schrägflächen der beiden Druckkörper gleitet und diese weiter auseinanderspreizt. Auf diese Weise lässt sich stets ein guter Stromdurchgang zu den Elek troden und daher eine gute 'Stromleitung einhalten, und zwar auf äusserst einfache Weise.
Nachdem die Einzelelektroden so weit verbraucht sind, dass der Nippel nicht mehr gesenkt werden darf, wird dieser durch Her ausziehen des Keils gelockert, dann ganz herausgezogen und zwischen frische Einzel elektroden eingesetzt. Bei Ausbildung der Paketelektrode als kontinuierliche Elektrode werden die aufgesetzten neuen Einzelelektro den mit den untern durch bekannte Mittel verbunden, so zum Beispiel mit. Hilfe von Elektrodenmasse. Es sind natürlich auch me chanische Verbindungen brauchbar, doch ver teuern diese im allgemeinen die Paketelek trode in zu hohem Masse.
Der Rahmen, der d'ie erfindungsgemässe Paketelektrode umgibt, kann aus einer Mehr zahl von aus U-Eisen hergestellten Einzel rahmen bestehen. Es lässt sich aber auch ein umgossener Aluminiumrahmen verwenden, der dann unten nach Massgabe der Abnüt zung der Paketelektrode abschmilzt.
Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Paketelektrode und des ihm zugehörigen Nippels dar, und zwar zeig; Fig. 1 eine Paketelektrode mit zwei eiser nen Rahmen in Ansicht, Fig. 2 die gleiche Paketelektrode wie in Fig.l in Draufsicht, F'ig.3 eine weitere Paketelektrode mit umgegossenem Aluminiummantel in Ansicht, Fig. 4 die gleiche Paketelektrode wie in Fig. 3 in Draufsicht, Fig.5 einen Nippel in Seitenansicht,
Fig.6 den gleichen Nippel in Vorder ansicht, Fig. 7 einen vertikalen Querschnitt durch den Nippel entsprechend der Linie A-t1 von F'ig.6 und Fig. 8 einen horizontalen Querschnitt durch den Nippel entsprechend der Linie B-B der Fig.5, 6 und 7.
Die beiden in den Fig.1 bis 4 darge stellten Paketelektroden sind als kontinuier liche Paketanoden ausgebildet und besitzen Einzelkohlenelektroden 1, die in sechs Stapeln angeordnet sind und zum Teil mit Hilfe von drei Nippeln 2 gegen die Längsseite der Um rahmung 3 gepresst und dadurch in dieser eingeklemmt sind. Die Einzelelektroden 1 be finden sieh in verschiedenen Höhen. Der un tere Teil der Paketanode taucht. in die ge schmolzene Elektrolytschicht 4 (Kryolith oder Chyolith mit aufgelöster Tonerde), welche durch die erstarrte Flussdecke 5 bedeckt ist.
Unter der Elektroly tschicht 4 liegt die elek- trolytisch abgeschiedene Aluminiumschicht 6.
Die Nippel ?, die in den Fig. 5 bis 8 in grösserem Massstab dargestellt sind, besitzen zwei gezahnte Druckkörper 7 und 8, vorzLigs- weise aus Gusseisen, an welchen oben je eine StromzufühiLingsstange 9 und 10 an ihrem untern Ende befestigt ist. Die längere Strom zuführungsstange 10 dient gleichzeitig als Tragstange für die Paketelektrode. Zwischen den beiden Stangen 9 und 10 befindet sich eine dritte Stange 11, die an ihrem untern Ende keilförmig ausgebildet ist und sich dort den innern Schrägflächen 12 der Druck körper 7 und 8 anpasst.
Die Stromzuführungsstangen 9 und 10 sowie die mittlere Stange 1l. bestehen vor zugsweise aus Kupfer. Durch Eintreiben der Stange 11 zwischen die Druckkörper 7 und S werden diese auseinandergespreizt und gegen die Kohleelektroden 1 gedrückt, wodurch ein guter elektrischer Kontakt gewährleistet wird, gleichzeitig werden die Kohlenelektroden 1 auch gegen die Umrahmung 3 gepresst.
Damit beim Einsetzen der Nippel sowie beim Ein treiben der mittleren Stange 11 die beiden Druckkörper 7, 8 immer in der richtigen Lage zueinander bleiben, werden sie zweckmässiger weise mit. geeigneten Mitteln versehen, welche ein seitliches Verschieben der beiden Druck körper verhindern, aber gleichzeitig das Aus einanderspreizen derselben erlauben. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel weist der eine Dr2zekkörper, der Körper 7, auf seinen Schmalseiten je einen Vorsprung 13 auf, der sich in eine entsprechende Ausnehmung 14 auf den Schmalseiten des andern Druckkör pers S einfügt und sich darin verschieben kann.