DE1005739B

DE1005739B - Elektrolysiertrog fuer metallurgische Prozesse

Info

Publication number: DE1005739B
Application number: DEE10386A
Authority: DE
Inventors: Jean-Charles Simon-Suisse
Original assignee: Pechiney SA
Current assignee: Pechiney SA
Priority date: 1954-03-29
Filing date: 1955-03-18
Publication date: 1957-04-04
Also published as: US2861036A; FR1102097A

Description

DEUTSCHES

kl. 40 c

INTERNAT. KL. C 22 d

PATENTAMT

E 10386 VI/40c ANMELDETAG: 18. MÄRZ 1955

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 4. APRIL 1957

Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion von Trögen, wie sie in der elektrometallurgischen Industrie, insbesondere zur Herstellung von Aluminium durch Elektrolyse, verwendet werden.

Derartige Tröge bestehen im allgemeinen au? einem metallischen Außenkörper, dessen Innenraum mit einem geeigneten Material ausgekleidet ist. Bei den Trögen zur Herstellung von Aluminium durch Elektrolyse dient diese Lnnenausklei- *° dung, welche die Aluminiumschmelze aufnimmt, gleichzeitig als Anode.

Bei den gebräuchlichen Konstruktionen stellt die aus einem Boden" und vier Seitenteilen bestehende Innenauskleidung einen nach oben offenen ¹S Kasten dar. Der Boden und die Seitenteile sind durch im Metallbau übliche Mittel versteift, um sowohl statischen Kräften als auch Deformationen, die durch verschiedene Ursachen hervorgerufen werden können, widerstehen zu können.

Es ist nun festzustellen, daß trotz der Versteifung der Kastenteile oft Brüche und Deformationen auftreten, die besonders schwerwiegend sind, wenn sie zum Ausfließen des Bades oder zum Zusammenbrechen des Troges führen. ^a5

Außerdem verschlechtert sich der Zustand der Innenauskleidung trotz aller Vorsichtsmaßnahmen schnell. Hierdurch ist man gezwungen, dieselbe öfter zu ersetzen, was lästig und sehr kostspielig ist.

Die Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu beseitigen und sowohl die Festigkeit als auch die Dauerhaftigkeit des metallischen Außenkörpers und der Innenauskleidung zu erhöhen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper des Troges aus einer Anzahl verschiedener Einzelteile zusammengesetzt ist, welche relative Verschiebungen gegeneinander erfahren können und mittels elastischer Rückführelemente auf das feststehende Troggestell montiert sind.

Der so zusammengesetzte Trog und seine Innenauskleidung besitzen ein freies Spiel gegenüber Auswölbungen und Deformationen und widerstehen besser und längere Zeit den Kräften, die im Verlauf des metallurgischen Prozesses durch das ⁴S Arbeiten der Innenauskleidung hervorgerufen werden.

Bei den starren Trögen bisheriger Bauart entstehen oft Unfälle durch Bruch der Innenauskleidung. Dies wird vermieden durch die Verwendung von Trögen mit elastisch verschiebbaren Außenwänden, welche den Deformationen der Innenauskleidung nachgeben, ohne daß es zum Bruch kommt.

Elektrolysiertrog
für metallurgische Prozesse

Anmelder:

Pechiney Compagnie de Produits
Chimiques et Electrometallurgiqües, Paris

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte, Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 29. März 1954 und 12. Januar 1955

Jean-Charles Simon-Suisse, Montbonnot,

Isere (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Bei dem erfindungsgemäßen Trog entfallen die bisher notwendigen Versteifungsmittel, welche den Trog gegen die durch das Arbeiten der Innenauskleidung ausgelösten Kräfte widerstandsfähig machen sollten. Hierdurch erzielt man beträchtliche Einsparungen an Gewicht und Kosten. Da das Leergewicht verringert ist, können auch die Gestelle erheblich leicht ausgeführt sein. Die Bauteile können nun nach vollkommen bekannten Kräften, ohne die bisher nötige Sicherheitszugabe, genau berechnet werden, da sie nicht mehr die Deformationskräfte aufzunehmen brauchen, deren Werte schwer, wenn nicht unmöglich, abzuschätzen sind.

Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen von Trogaußenkörpern für die Aluminiumelektrolyse nach der Erfindung.

Fig. ι zeigt schematisch eine perspektivische Gesamtansicht des Troges;

Fig. 2 ist der Längsschnitt einer Troghälfte;

Fig. 3 ist der Querschnitt einer Troghälfte;

Fig. 4 zeigt im Schnitt die Verbindung der Seitenteile mit dem Trogboden;

Fig. 5 ist eine der Fig. 4 entsprechende Draufsicht;

Fig. 6 ist der Längsschnitt einer Variante;

Fig. 7 ist ein der Fig. 6 entsprechender Querschnitt;

Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform;

609 867/361

Fig. 9 ist -eine graphische Darstellung zur Erklärung der in Fig. 8 gezeigten Ausfülirungsform. Der erfindungsgemäße Trog ist entgegen den bisher üblichen, aus einem Stück bestehenden Trögen aus Teilen· zusammengesetzt, welche relative Bewegungen gegeneinander gestatten.

Wie in Fig. ι schematisch gezeigt, setzt sich der metallische Außenkörper aus einem ebenen, den Boden bildenden Teil i, den seitlichen Längsteilen 2 und Querteilen 3 zusammen. Dies sind Einzelteile, die zusammengesetzt sind, ohne starr miteinander vereinigt zu sein. Sie werden durch Verbindungsmittel zusammengehalten, welche ein genügendes Spiel zur relativen Verschiebung lassen. Die Teile 1, 2 oder 3 werden vorzugsweise von eine elastische Verschiebung gestattenden Gestellen getragen. Verschiedene Ausführungsformen von Gestellen werden weiter unten beschrieben. Ist der Außenkörper durch Zusammensetzen der Teile 1, 2, 3 gebildet, wird er mit der entsprechenden Innenauskleidung versehen.

Um die durch die Deformationen der Innenauskleidung verursachten Kräfte auszugleichen, ohne sich der Verschiebung der Wände 2 und 3 zu widersetzen, sind die Wände abstützende elastische Mittel, wie Federn 4, vorgesehen, die an den Teilen 5 des feststehenden Gestells ihr Widerlager finden. Die Federn 4 sind derart regulierbar, daß der Druck, welchen sie auf die Wände 2 und 3 des Troges ausüben, den durch die Deformation der Innenauskleidung ausgeübten Kräften angepaßt werden kann.

Die Einzelheiten des Troges nach Fig. 1 sind aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich.

Auf das Massiv- oder Betonfundament 6 sind das Troggestell bildende Gerüstteile aufgesetzt. Diese bestehen aus in Abständen angeordneten Trägern 7, welche mit vertikalen Ständern 8 verbunden sind. Auf die Träger 7 sind die den Boden 1 tragenden Träger 9 aufgesetzt. Die Träger 9 laufen an ihren Enden in die Ständer 10 aus. Auf dem Boden 1 liegt der umgebogene untere Rand der Seitenteile 2 auf. Jedes Seitenteil 2 ist von einem Hängelager 12 mit Stützen 13 getragen. Letztere bestehen aus elastischen Blattfedern, die bei 14 mit dem Hängelager 12 verbunden sind. Ihr anderes Ende ist an den an den Trägern 9 befindlichen Konsolen 15 befestigt. Diese Art der Montage gestattet den Seitenteilen 2 eine Horinzontalbewegung ohne Berührungsreibung.

Die Bewegungsmöglichkeit der Seitenteile 2 kann auch dadurch erreicht werden, daß die Hängelager 12 auf Rollen oder Gleitbahnen laufen, die auf den Trägern 9 vorgesehen sind.

Zur Abstützung der Hängelager 12 sind an· den Ständern 10 Federn 16 vorgesehen. Diese sind zur Anpassung an die auf die Seitenwinde wirkenden Kräfte verstellbar.

Die Querwände 3 des Troges sind analog den Längswänden 2 mit umgebogenem Rand auf den Boden 1 aufgesetzt (Fig. 3). Sie werden von den Hängelagern 17 getragen, die ihrerseits von den Blattfedern 18 gehalten sind. Die anderen Enden der Blattfedern 18 sind an den· Vorsprüngen 19 der Träger 7 befestigt. Rollen oder Gleitbahnen können ebenfalls verwendet werden. An den Ständern 8 sind verstellbare Federn 20 vorgesehen, welche den auf die Hängelager 17 einwirkenden Kräften entgegenwirken.

Um die Federn 16 bzw. 20 zu verstellen und um ihren Raumbedarf in günstigen Grenzen zu halten, ist das Widerlager 21 der Feder 20 mit der Spindel 22 verbunden, welche in dem Gewinde 23 des Ständers 10 bzw. 8 läuft. Die Spindel 22 kann an ihrem anderen Ende z. B. als Vierkant ausgebildet sein, auf welchen ein Bedienungshebel bzw. -schlüssel aufgesetzt wird.

Zur Kontrolle der Einstellung der Federn 16 bzw. 20 ist es vorteilhaft, am Hängelager 12 bzw. 17 eine Meßvorrichtung, z. B. eine Schieblehre, vorzusehen, mittels aer man den Abstand zu einem feststehenden Teil, wie z. B. zu den Ständern 8 bzw. 10, messen und damit Länge und Belastung der Feder feststellen kann.

Wie ersichtlich, überplatten die von in Längsrichtung verschiebbaren Hängelagern 12 und 17 gehaltenen Seitenwände 2 und 3 mit ihren unteren umgebogenen Rändern 11 und 25 den Boden 1. Letzterer liegt auf den Trägern 9 fest auf. Sobald die Innenauskleidung des Troges während des Betriebes seitlichen Druck ausübt, geben die Seitenteile 2 und 3 dieser Deformation nach, wobei die Federn 16 und 20 dem entgegenwirken.

Um diese Gleitbewegung der Ränder 11 und 25 zu gestatten, ohne daß sie sich ungünstig aus wirkend vom Boden 1 entfernen, sind sie auf die in den Fig. 4 und 5 gezeigte Weise mit dem Boden 1 verbunden.

Der gleitende Rand 11 z.B. trägt eine Reihe Nieten 26, deren Schäfte 27 durch Längsschlitze 28 des Bodens 1 geführt sind. Der Kopf 29 jedes Niets sitzt auf einer Rundscheibe 30, die breiter als der Längsschlitz 28 ist. Die Rundscheibe 30 ist durch den auf dem Schaft 27 des Niets 26 angeordneten Zwischenring 31 abgestützt.

Durch diese Anordnung gleitet der Rand 11 auf dem Boden 1 entsprechend der durch die Deformation der Innenauskleidung hervorgerufenen Erfordernisse, ohne sich vom Boden 1 abzuheben und ohne übermäßige Reibung.

Am Oberteil des Troges sind am Rand •der Seitenteile 2 und 3 Abdeckbleche 33. 34 vorgesehen, die auf die Umrandung 35 übergreifen.

Bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform entfallen die Hängelager 12 und 17. Die Seitenteile 2 und 3 liegen unmittelbar auf vom Fundament abgestützten Ständern.

Jedes der Seitenteile 2 ist mit einem Ständer 36 verbunden, dessen unteres freies Ende 37 sich gegen Teil 38 des Fundamentes 6 abstützt, ohne jedoch mit diesem fest verbunden zu sein. Die Ständer 36 der beiden gegenüberliegenden Seitenteile 2 sind durch ein Spanneisen 39 mit verstellbarer Spannung verbunden.

Das Spanneisen 39 ist an dem einen Ständer 37 fest angeordnet, während an dem gegenüberliegenden Ständer 37 eine tarierte Feder 40 zwischengeschaltet ist. Die Spannung der Feder 40 ist durch das Spannschloß 41 reguliert. Letzteres ist auf ein auf das Ende des Spanneisens 39 geschnittenes Gewinde aufgeschraubt. Bei der gezeigten Ausführungsform mit zwei benachbarten Ständerpaaren 37 sieht man die Spanneisen der zwei symmetrisch angeordneten Ständer. Das Spanneisen des zweiten Ständers ist mit 31' bezeichnet, seine Feder ist auf der der Feder 40 gegenüberliegenden Seite angeordnet.

Jede der Querwände 3 (Fig. 7) trägt einen Ständer 42, dessen unteres Ende 43 freisteht. Am Ständer 43 ist unter Zwischenschaltung der Feder 44 ein Spanneisen 46 angeordnet. Die Feder 44 ist mittels des Spannschlosses 45 verstellbar. Das andere Ende des Spanneisens 46 ist am Teil 47 des Trägers 7 angeordnet.

Der so mit elastisch verschiebbaren Wänden zusammengesetzte Außenkörper kann mit öffnungen etwa in Form von Schlitzen 48 versehen sein, die im Boden 1 und gegebenenfalls auch in den Querwänden 3 vorgesehen sind. Bei 49 ist die Niet- und Schlitzreihe gezeigt, welche die überlappenden Enden der Wände 2 und 3 sowie diese mit dem Boden 1 zusammenhalten.

Zur Spannung der Spanneisen 39, 46 kann anstatt der verstellbaren Federn 40, 44 auch die Spannkraft der Spanneisen selbst unter der Bedingung nutzbar gemacht sein, daß die Spannkraft dem Bereich der plastischen Deformation des für die Spanneisen verwendeten Stahles entspricht.

In diesem Falle verbindet das Spanneisen 39, wie in Fig. 8 gezeigt, zwei Ständer 37 und ist an diesen bei 50 fest angeordnet.

Die Abmessungen des Spanneisens sind so ge- ag wählt, daß dieses bei dem Druck P, welcher auf die Trogwände zu deren Zusammenhalt ausgeübt werden muß, unter der Kraft F steht. Diese entspricht dem Punkt A des Kraft-Deformations-Diagramms (Fig. 9). Bei Punkt A liegt die Elastizitätsgrenze des verwendeten Metalls.

Von dem Augenblick an, wo der Druck P erreicht ist, verschieben sich die Trogwände, und das Spanneisen dehnt sich entsprechend dem· die plastische Deformation beschreibenden Kurventeil A-B. Hierbei wächst die auf das Spanneisen wirkende Kraft nicht wesentlich an.

Trotzdem kann sich die Wand im Bereich der Deformationskurve A-B auch rückläufig bewegen. Wenn z. B. ein plötzliches Nachlassen der auf die Spanneisen wirkenden Kraft eintritt, folgt das auf der Deformationskurve bei C angekommene Metall der Strecke C-D parallel zu O-A. Nimmt die Wand ihre alte Stellung wieder ein, so entspricht das Verhalten des Metalls zunächst der Strecke D-E, und es deformiert sich weiter gemäß dem Kurvengang E-B.

Die Verschiebung der Trogwände, gehalten von Spanneisen mit kontrollierter Elastizitätsgrenze, vollzieht sich unter genau gleichbleibender Kraft, die durch die Elastizität der Spanneisen selbst bewirkt wird, welche aus ausgewähltem Stahl bestehen und deren Ausmaße für diesen Effekt berechnet sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrolysiertrog für metallurgische Prozesse, insbesondere · zur Aluminiumherstellung durch Elektrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper des Troges aus einer Anzahl verschiedener Einzelteile zusammengesetzt ist, welche relative Verschiebungen gegeneinander erfahren können und mittels elastischer Rückführelemente auf das feststehende Traggestell montiert sind.

2. Elektrolysiertrog nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen feststehenden Boden und relativ zu diesem verschiebbaren Seitenteilen mit elastischen Rückführmitteln.

3. Elektrolysiertrog nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch elastische Rückführmittel in Gestalt von verstellbaren Federn.

4. Elektrolysiertrog nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch elastische Rückführmittel in Gestalt von Spanneisen mit kontrollierter elastischer Verformung.

5. Elektrolysiertrog nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Seitenteile mit dem Boden und unter sich durch eine Anordnung von in Längsschlitzen gleitenden Nieten verbunden sind.

6. Elektrolysiertrog nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querwände des Troges auf Hängelagern angeordnet sind, welche mit dem Traggestell über gleitende Verschiebung gestattende Vorrichtungen verbunden sind.

7. Elektrolysiertrog nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hängelager durch metallische Blattfedern mit dem Gerüst verbunden sind.

8. Elektrolysiertrog nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Hängelager, die mittels Rollen oder Gleitbahnen bzw. -schienen auf dem Gestell verschiebbar sind.

9. Elektrolysiertrog nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Längs- und Querwände, die auf Ständern angeordnet sind, wobei die Ständer sich gegen das Fundament abstützen und unter sich durch mit Federn versehene Spanneisen verbunden sind.

10. Elektrolysiertrog nach Anspruch 1, 2 und 4, gekennzeichnet durch Längs- und Querwände, die auf Ständern angeordnet sind, wobei die Ständer sich gegen das Fundament abstützen und unter sich über Spanneisen mit kontrollierter Elastizitätsgrenze verbunden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen