DE1239860B - Schmelzflusselektrolyseofen mit vorgebrannten Anoden - Google Patents
Schmelzflusselektrolyseofen mit vorgebrannten AnodenInfo
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Description
DEUTSCHES #W PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Nummer: 1239 860
Aktenzeichen: P 32812 VI a/40 c 1239 860 Anmeldetag: 19. Oktober 1963
Auslegetag: 3. Mai 1967
Die Erfindung betrifft einen Schmelzflußelektrolyseofen mit vorgebrannten Anoden, insbesondere für
die Aluminiumgewinnung, mit einem rechteckigen Grundriß und vorzugsweise abgeschrägten oder abgerundeten
Ecken der an den Wänden wärmeisolierten Ofenwanne und einer Aufhängeeinrichtung zum
Halten der die Anoden tragenden und sich in senkrechter Richtung erstreckenden Anodenstäbe.
Bei derartigen Schmelzflußelektrolyseöfen wird ein Teil der zugeführten elektrischen Energie in den Zuführungsleitungen
zu den vorgebrannten Anoden bzw. für das Erhitzen des Bades verbracht, während der
andere Teil der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie in Form von Wärme von dem Schmelzflußelektrolyseofen
abgestrahlt wird.
Es wurde bereits versucht, den elektrischen Leistungsverbrauch von Schmelzflußelektrolyseöfen
durch Verringern der Wärmeverluste derartiger Öfen zu verkleinern, indem einerseits die Dicke der Wärmeisolierung
der Ofenwanne verstärkt bzw. der Wärmeleitfähigkeitsgrad dieser Isolierung herabgesetzt
wurde. Andererseits wurde zur Herabsetzung der Wärmeverluste die Verwendung einer wärmeisolierenden
Haube vorgeschlagen, die auf die Ofenwanne aufgesetzt wird und dieselbe völlig abdeckt.
Bekannte mit derartigen wärmeisolierenden Hauben versehene Schmelzflußelektrolyseöfen haben den
Nachteil, daß auf Grund der Anordnung und der Ausbildung der Aufhängeeinrichtung zum Halten der
die vorgebrannten Anoden tragenden Anodenstäbe die ganze Haube abgenommen werden muß, um die
Anoden, die an den sich durch die Haube erstreckenden Anodenstäbe befestigt sind, auswechseln zu können.
Dies hat aber zur Folge, daß durch das Abnehmen der wärmeisolierenden Haube ein großer Teil
der Wärme verlorengeht, so daß die Haube viel von ihrer Wirksamkeit einbüßt.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Schmelzflußelektrolyseöfen mit vorgebrannten Anoden besteht
darin, daß der Widerstand der Stromzuführungsleitung zu den von der Aufhängeeinrichtung getragenen
Anodenstäben verhältnismäßig hoch ist und daß sich außerdem die Anodenstäbe beim Verbrauch der
Anoden nicht exakt in vertikaler Richtung führen lassen, so daß die Möglichkeit besteht, daß die
Anodenfläche nicht genau parallel zur Oberfläche des Bades verläuft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine besondere Anordnung und Ausbildung der Aufhängeeinrichtung
die von den Stromzuführungsleitungen der Anodenstäbe herrührenden Verluste sowie
die Wärmeverluste der Ofenwanne um ein beträcht-Schmelzflußelektrolyseofen mit vorgebrannten
Anoden
Anoden
Anmelder:
Pechiney Compagnie de Produits Chimiques et
Electrometallurgiques, Paris
Electrometallurgiques, Paris
Vertreter:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ε. Frhr. ν. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ε. Frhr. ν. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt:
Jacques Chambran,
Jacques Chambran,
Cite Saint-Roch ä Tarascon-sur-Ariege;
Robert Scalliet,
Robert Scalliet,
L'Echaillon St- Jean-de-Maurienne;
Daniel Duclaux, Lille (Frankreich)
Daniel Duclaux, Lille (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 19. Oktober 1962 (912 817) - -
liches Maß zu verkleinern und dadurch den Wirkungsgrad von Schmelzflußelektrolyseöfen mit vorgebrannten
Anoden, die eine die Ofenwanne abdeckende wärmeisolierende Haube und eine Aufhängeeinrichtung
zum Halten der Anoden aufweisen, zu verbessern.
Diese Aufgabe ist bei einem derartigen Schmelzflußelektrolyseofen gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß die Aufhängeeinrichtung der Anodenstangen oberhalb einer die Wanne abdeckenden Haube
angeordnet ist und zwei elektrisch miteinander verbundene und an die Stromzuführungsleitung angeschlossene
metallene Tragrahmen umfaßt, die sich jeweils in einer horizontalen Ebene erstrecken und
in Abstand übereinander angeordnet sind, von denen der eine Tragrahmen mit einer Verschiebeeinrichtung
in Verbindung steht, durch die dieser Tragrahmen gegenüber dem anderen, ortsfesten Tragrahmen in
vertikaler Richtung verschiebbar ist, und daß zum Halten jeweils einer Anodenstange zwei an den beiden
Tragrahmen angeordnete Greifer vorgesehen
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sind, die die Anodenstange elektrisch mit den Tragrahmen verbinden und derart betätigt sind, daß während
der Verschiebung des in vertikaler Richtung bewegbaren Tragrahmens nur der eine Greifer sich in
der angezogenen Stellung befindet.
Da mit den erfindungsgemäßen Merkmalen die wärmeisolierende Haube zum Auswechseln der Anoden
nicht abgenommen zu werden braucht, ergibt sich der Vorteil, daß die wärmeisolierende Wirkung
der Haube voll ausgenutzt werden kann. Da außerdem jede Anodenstange über die sie haltenden Greifer
und die beiden Tragrahmen an zwei Stellen an die elektrische Stromzuführungsleitung angeschlossen ist,
wird der weitere Vorteil eines besonders niedrigen elektrischen Übergangswiderstandes zwischen dieser
Stromzuführungsleitung und der betreffenden Anodenstange erreicht.
Ein weiterer durch die erfindungsgemäßen Merkmale erreichbare Vorteil besteht darin, daß durch das
Vorsehen von zwei in vertikaler Richtung in Abstand untereinander liegenden Greifern die Anodenstangen
zum Verschieben der Anoden genau in vertikaler Richtung geführt werden können, wodurch gewährleistet
ist, daß sich die Anodenfläche unabhängig von der Stellung der Anoden immer in einer genau waagerechten
Ebene erstreckt.
Außerdem ist es auf Grund der Tatsache, daß die Aufhängeeinrichtung gemäß der Erfindung in Form
von Tragrahmen ausgebildet ist, möglich, die Anodenstäbe an der Aufhängeeinrichtung in nebeneinanderliegenden
Reihen anzuordnen, so daß die gesamte Oberfläche der Ofenwanne von den durch die
Anodenstäbe getragenen Anoden bedeckt werden kann.
Durch das Vorsehen von Greifern zum Halten der Anodenstäbe wird schließlich noch der Vorteil erreicht,
daß die Anodenstäbe der verbrauchten Anoden schnell von den Tragrahmen gelöst und durch
andere, unverbrauchte Anoden tragende Anodenstäbe ersetzt werden können. 4c
Im Vergleich dazu sind bei den bekannten Aufhängeeinrichtungen, bei denen zum Bewegen der
Anoden in vertikaler Richtung jeweils nur ein einziger innerhalb der Haube liegender Träger vorgesehen
ist, die Anoden an diesem Träger fest angeschraubt, was den Nachteil erbringt, daß zum Auswechseln der
Anoden eine viel größere Zeitspanne erforderlich ist, als es beim Erfindungsgegenstand der Fall ist.
Zweckmäßigerweise umfaßt die Einrichtung zum Verschieben des einen beweglichen Tragrahmens eine
Hebel-Stangen-Anordnung, die von einem Elektromotor z. B. über eine Schraubenwinde betätigt wird
und welche direkt auf den beweglichen Tragrahmen wirkt.
Damit der Übergangswiderstand zwischen den stromführenden Tragrahmen und den an den Tragrahmen
gehaltenen Anodenstangen vernachlässigbar klein ist, umfaßt gemäß der Erfindung jeder Greifer
einen die Anodenstange an den betreffenden Tragrahmen andrückenden Greifschuh, der über ein längsverschiebbares
Steuerglied, das über eine Feder auf ein mit dem Greifschuh in Verbindung stehendes
Gestänge einwirkt, in Richtung auf den Tragrahmen zu bewegbar ist.
Das Steuerglied wird dabei zweckmäßigerweise durch eine Einrichtung in Längsrichtung verschoben,
die eine Motoruntersetzungsgetriebeeinheit umfaßt, welche auf eine senkrechte, mit Nocken versehene
Welle wirkt, deren der Anzahl der Steuerglieder entsprechende Nocken auf an dem freien Ende der
Steuerglieder befestigte Rollen wirken, wobei die senkrechte Welle aus zwei Teilen besteht, die in den
beiden Tragrahmen gelagert und durch eine Kupplung so miteinander verbunden sind, daß sie in Längsrichtung
gegeneinander gleiten können, wobei die Nocken des einen Anodenträgerrahmens gegen die
Nocken des anderen Anodenträgerrahmens so versetzt sind, daß die Anodenstangen bei jeder Stellung
der Einrichtung von mindestens einem Greifer blokkiert sind.
Um automatisch sicherzustellen, daß während der Verschiebung des in vertikaler Richtung bewegbaren
Tragrahmens der Abstützeinrichtung nur jeweils die Greifer des einen Rahmens in der angezogenen Stellung
sind, während sich die Greifer des anderen Rahmens in der gelösten Stellung befinden, stehen zweckmäßigerweise
die beiden Elektromotoren, welche die Verschiebeeinrichtung des beweglichen Anodenträgerrahmens
bzw. die Greifer der Anodenstangen betätigen, mit einer Steuereinrichtung in Verbindung,
die die Bewegung der Anodenträger und die Betätigung der Greifer entsprechend koordiniert.
Zum Krustenbrechen, zum Zugeben von Aluminiumoxyd, zum Abführen des geschmolzenen Aluminiums
und ähnlichen Arbeiten ist es bekannt, die die Ofenwanne bedeckende Gashaube in einzelne aufklappbare
Abschnitte zu unterteilen. Eine derartige Gashaubenunterteilung kann auch bei einem Schmelzelektrolyseofen
mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anodenaufhängeeinrichtung verwendet werden. Dazu weist zweckmäßigerweise die Gashaube
einen ortsfesten waagerechten Mittelabschnitt, oberhalb dessen die Anodenstangen an den Tragrahmen
aufgehängt sind, sowie vier seitliche Abschnitte auf, die einerseits auf den Kanten des waagerechten Mittelabschnitts
und andererseits auf den Seitenwänden der Ofenwanne aufliegen, wobei jeder der vier beweglichen
seitlichen Abschnitte der Haube um je eine waagerechte Achse drehbar ist.
Wenn die seitlichen Abschnitte der Haube aus abdichtend miteinander verbundenen abnehmbaren
Einzelabschnitten bestehen, ist es möglich, die Anoden im Inneren der Ofenwanne einzeln zu inspizieren,
indem lediglich der der betreffenden Anode benachbarte Einzelabschnitt abgenommen wird. Ein Hochklappen
des gesamten seitlichen Abschnitts ist somit nicht mehr erforderlich.
Vorteilhafterweise sind die waagerechten Achsen, um die die vier beweglichen Abschnitte der Haube
drehbar sind, längs der Kanten des ortsfesten waagerechten Abschnitts der Gashaube vorgesehen.
Alternativ dazu können aber die waagerechten Achsen auch zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen
Anodenträgerrähmen und hinter den Anodenstangen vorgesehen sein, ohne daß die Schwenkbewegung
der vier seitlichen Abschnitte in irgendeiner Weise behindert ist.
Eine weitere Möglichkeit für die Anordnung der waagerechten Achsen unter Gewährleistung einer
freien Verschwenkbarkeit der die Gashaube bildenden beweglichen Abschnitte besteht darin, daß die
sich in Längsrichtung der Ofenwanne erstreckenden beiden Gashaubenabschnitte um eine gemeinsame
waagerechte Achse drehbar sind, welche in der Längsaxialebene des Ofens angebracht ist, und daß die beiden
anderen, sich in Querrichtung der Ofenwanne
erstreckenden Abschnitte um eine gemeinsame waagerechte, in der Queraxialebene des Ofens angebrachte
Achse drehbar sind.
Zur weiteren Herabsetzung der Wärmeverluste besteht die Gashaube insgesamt aus einem durch eine
Wärmeisolierschicht aus Aluminiumfolie getrennten Doppelblech, wobei die der Schmelze zugewandte
Oberfläche des inneren Bleches hochglanzpoliert ist.
Damit die Ofenwanne eine möglichst kleine Umfangslänge und damit eine möglichst kleine Wärmeabstrahlfläche
aufweist, wird für das Seitenverhältnis der Wanne ein Wert gewählt, der nahe bei 1:1 liegt.
Zur Vermeidung einer Temperaturänderung des Bades ist zweckmäßigerweise bei einem mit einer erfindungsgemäßen
Aufhängeeinrichtung versehenen Schmelzflußelektrolyseofen eine Anodenanordnung
vorgesehen, bei der die Gesamtoberfläche der anodischen Ebene größer ist als bei herkömmlichen Öfen
mit gleicher Stromstärke und gleichem Polabstand.
Um in dem von dem Schmelzflußelektrolyseofen geschmolzenen Metall eine gleichmäßige Stromverteilung
zu erreichen und dadurch eine Bewegung des geschmolzenen Metalls durch die Wirkung von Magnetfeldern
völlig zu unterbinden, umfassen die Stromzuführungsleitungen mindestens zwei Leiter,
welche das Anodensystem mit der Kathode der vorhergehenden Wanne und das Kathodensystem mit der
Anode der nachfolgenden Wanne der Wannenreihe verbinden, wobei der erste Leiter etwa bei einem Viertel
und der zweite Leiter etwa bei drei Vierteln der Länge einer bzw. der großen Ofenseite angeordnet
ist und jeder Leiter mindestens zwei Stromschienen gleichen elektrischen Widerstandes aufweist, von
denen die eine mit dem benachbarten Ende und die andere unter der vorhergehenden Wanne hindurch
mit dem entfernten Ende der Kathode der vorhergehenden Wanne verbunden ist.
Da die Verwendung einer die Ofenwanne bedeckenden wärmeisolierenden Haube ein Absaugen
der bei der Elektrolyse entstehenden Gase erforderlieh macht, ist für diesen Zweck eine Absaugeinrichtung
vorgesehen, welche beim Normalbetrieb des Schmelzofens die Gasmenge einschließlich der an undichten
Stellen der Gashaube eintretenden Luft absaugt und Absaugkanäle besitzt, die in der Gerüstkonstruktion
der Seitenwände der Ofenwanne und der Auskleidung vorgesehen sind. Da hierbei die in
der Gerüstkonstruktion vorgesehenen Absaugkanäle leicht zur Außenseite der den betreffenden Schmelzflußelektrolyseofen
umgebenden Werkstatthalle hin abgeführt werden können, wird der Vorteil erreicht,
daß die abgesaugten Gase nicht mehr, wie es bei den bekannten Absaugeinrichtungen der Fall ist, in den
Raum der Werkstatthalle, in den sich die Bedienungspersonen des Ofens aufhalten, abgegeben werden.
Zweckmäßigerweise ist dabei die Absaugeinrichtung so bemessen, daß sie auch die beim Auftreten
eines Anodeneffektes frei werdenden Gasmengen nach außen abführt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Schmelzflußelektrolyseofen mit einer gemäß der Erfindung
ausgebildeten Aufhängeeinrichtung zum Haiten der die vorgebrannten Anoden tragenden Anodenstäbe
sowie mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Abdeckhaube;
F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Schmelzflußelektrolyseofen gemäß Fig. 1;
F i g. 3 zeigt die die Ofenwanne des Schmelzflußelektrolyseofens umgebende feuerfeste Umkleidung;
F i g. 4 zeigt eine gemäß der Erfindung unterteilte Abdeckhaube in der Betriebsstellung;
F i g. 5 zeigt die gleiche Abdeckhaube mit offener Längsseite;
Fig. 6 zeigt eine Abdeckhaube, bei der zwei der einen seitlichen Abschnitte der Haube bildenden
Einzel abschnitte zum Auswechseln einer Anode abgenommen sind;
F i g. 7 zeigt die Abdeckhaube mit offener Querseite;
F i g. 8 ist eine Seitenansicht der gesamten Verschiebeeinrichtung zum Verschieben des einen beweglichen
Tragrahmens der Aufhängeeinrichtung;
F i g. 9 ist ein Schnitt durch einen die Anodenstangen an dem Tragrahmen haltenden Greifer;
F i g. 10 ist eine Draufsicht auf den oberen beweglichen Rahmen;
Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch den in Fig. 10 gezeigten Rahmen längs der Schnittlinie a-a;
F i g. 12 zeigt im Schnitt eine mit Nocken versehene Welle, durch die die Greifschuhe der beiden Tragrahmen
betätigt werden können, während
Fig. 13 die gegenseitige Zuordnung der Nocken der Welle gemäß F i g. 12 zeigt.
Gemäß F i g. 1 und 2 wird die Ofenwanne 100 von einem Boden 101 in Form eines Metallbleches sowie
von vier senkrechten Wänden gebildet, von denen zwei, 102 und 103, sich in Längsrichtung und die anderen
zwei, 104 und 105, sich in Querrichtung erstrecken. Zum Verhindern einer Verformung der
Wände ist in dem in den Figuren gezeigten Fall jede lange Wand mit zwei Strebepfeilern 106 versehen,
während jede kurze Wand 104 und 105 einen Strebepfeiler 107 und 108 aufweist. Wie aus F i g. 3 ersichtlich,
sind die vier Ecken des von den vier senkrechten Wänden gebildeten Rechtecks bei 109,110,111,112
abgeschnitten.
Das Bodenblech ist mit Wärmeisoliermaterial 113 bedeckt, während die kurzen Wände mit Wärmeiso-IierscMchten
115 bedeckt sind. Die Verbindungsstelle zwischen den Schichten 113 und 115 ist bei 114 verstärkt.
Auch die langen Wände sind mit einer Wärmeisolierschicht 117 bedeckt, wobei die Verbindungsstelle
zwischen den Schichten 113 und 117 bei 116 verstärkt ist. Die abgeschnittenen Ecken 109 bis 112
weisen Wärmeisoliermaterial verstärkter Dicke auf.
Auf der Wärmeisoliermaterialschicht 13 ruhen kathodische Eisenstäbe 118 auf, die mit durch Zwischenräume
geteilten Kohleblöcken fest verbunden sind.
Der Schmelzflußelektrolyseofen weist außerdem eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnete
Aufhängeeinrichtung zum Halten der die Anoden 120 tragenden und sich in senkrechter Richtung
erstreckenden Anodenstäbe 121 auf. Die Aufhängeeinrichtung 200 ist dabei oberhalb einer die Wanne 100
abdeckenden Haube 150 angeordnet und umfaßt zwei elektrisch miteinander verbundene und an die
Stromzuführungsleitung angeschlossene metallene Tragrahmen 210 und 220, die sich jeweils in einer
horizontalen Ebene erstrecken und in Abstand übereinander angeordnet sind. Der eine Tragrahmen 220
steht dabei mit einer Verschiebeeinrichtung 230 in Verbindung, durch die dieser Tragrahmen gegenüber
dem anderen, ortsfesten Tragrahmen 210 in vertikaler Richtung verschoben werden kann und die später
noch näher erläutert wird. Zum Halten der Anodenstangen 121 sind an beiden Tragrahmen Greifer 240
angeordnet, derart, daß jede Anodenstange von zwei Greifern erfaßt wird.Die Greifer verbinden die Anodenstangen
121 elektrisch mit den beiden Tragrahmen 210 und 220 und werden durch eine im späteren
näher erläuterte Betätigungseinrichtung derart betätigt, daß während der Verschiebung des in vertikaler
Richtung bewegbaren Tragrahmens 320 nur die diesem Tragrahmen zugeordneten Greifer sich in der angezogenen
Stellung befinden. Die Greifer des ortsfesten Rahmens befinden sich dabei in der gelösten
Stellung.
Wie die F i g. 1 zeigt, ist das Anodensystem mit der Kathode des vorhergehenden Bades 10 und das
Kathodensystem mit der Anode des nachfolgenden Bades 20 mittels zweier insgesamt mit den Bezugszeichen 130 bzw. 140 bezeichneter Leiter verbunden,
von denen der eine Leiter bei einem Viertel und der zweite Leiter bei drei Vierteln der Länge der großen
Seite des Bades angeordnet ist.
Der Leiter 130 besteht dabei aus zwei Stromschienen 131 und 132, von denen die eine Stromschiene
132, die mit dem beweglichen Rahmen 220 elektrisch verbunden ist, an das der Ofenwanne 100 am nächsten
liegende Anschlußende 12 der Kathodeneisen 11 des BadeslO direkt angeschlossen ist, während die
andere Stromschiene 131, die mit dem feststehenden Rahmen 210 elektrisch in Verbindung steht, mit einer
Schiene 13 verbunden ist, die unter dem Bad 10 hindurchreicht und an das andere, nicht gezeigte Ende
der Eisen 11 angeschlossen ist. In ähnlicher Weise ist das Ende 133 der Eisen 118 der Ofenwanne 100
direkt mit einer Stromschiene 22 des anderen Leiters 140 verbunden, die im Rahmen des folgenden Bades
20 endet, während das andere Ende 134 der Eisen über eine unter der Ofenwanne 100 hindurchlaufende
Verbindungsleitung 135 an die andere Stromschiene
21 des Leiters 140 angeschlossen ist, welche mit dem feststehenden Rahmen des nachfolgenden Bades 20
verbunden ist. Mittels der flexiblen Stange 136, die aus aufeinandergelegten Metallblechen besteht, kann
die Ofenwanne 100 kurzgeschlossen werden. Für diesen Fall muß die Isolierscheibe 137, die sich normalerweise
zwischen der Stange 236 und den Schienen 131 und 132 befindet, entfernt werden.
Gemäß F i g. 1 und 2 umfaßt die Gashaube 150 einen ortsfesten waagerechten Mittelabschnitt 151,
oberhalb dessen die Anodenstange 121 an den Tragrahmen 210 und 220 aufgehängt ist. Außerdem weist
die Gashaube 150 vier seitliche Abschnitte 152 bis 155 auf, die einerseits auf den Kanten des waagerechten
Mittelabschnitts und andererseits auf den Seitenwänden 171 bis 174 der Ofenwanne 100 aufliegen.
Jeder dieser vier seitlichen Abschnitte der Haube 150 ist um jeweils eine waagerechte Achse 156 bis 159
drehbar, die zwischen dem ortsfesten und beweglichen Anodenträgerrahmen 120 bzw. 220 vorgesehen
sind.
Die die Haube 150 bildenden einzelnen Abschnitte bestehen aus einem hitzebeständigen Isoliermaterial,
wie Glaswolle oder Asbestfaser, das eine reflektierende Innenfläche und eine matte Außenfläche aufweist.
Sehr gute Ergebnisse wurden aber auch mit einer 50 mm dicken, aus zwei Aluminiumblechen bestehenden
Platte gemacht, die durch mindestens eine
und vorzugsweise sieben Lagen geknitterter Aluminiumfolie getrennt waren. Die Oberfläche des inneren,
dem Bad zugewandten Bleches war dabei glänzend, um ihr ein Reflexionsvermögen von nahezu 1
zu geben, während das äußere Blech eine matte Oberfläche besaß.
Wie die F i g. 4 bis 7 schematisch zeigen, bestehen die seitlichen Abschnitte 152 und 153 der Gashaube
150 aus Einzelabschnitten, die während das Betriebes
ίο des Elektrolyseofens abdichtend miteinander verbunden sind und welche gemäß F i g. 6 einzeln weggenommen
werden können, um beispielsweise eine bestimmte Stelle der Ofenwanne zu inspizieren oder
eine bestimmte Anode des Anodensystems auszuwechseln.
Durch die beschriebene Unterteilung der Gashaube 150 kann, wie es die F i g. 5 zeigt, eine Längsseite der
Ofenwanne 100 völlig geöffnet werden. Es kann aber auch gemäß F i g. 7 eine der beiden Schmalseiten dei
Ofenwanne 100 geöffnet werden, um beispielsweise das geschmolzene Gut aus der Ofenwanne zu entfernen.
Die Ofenwanne ist durch die Haube 150 praktisch absolut abgedichtet, wobei die einzigen Öffnungen,
durch die das Gas entweichen könnte, die Öffnungen in dem waagerechten Abschnitt 151 der
Haube für die Anodenstangen 121 sind.
Um das bei der Elektrolyse entwickelte Gas aus dem Inneren der Gashaube abziehen zu können, ist
eine Absaugeinrichtung vorgesehen, die Absaugkanäle besitzt, welche durch die an einen Abführkanal
176 (F i g. 3) angeschlossenen Hohlsteine 171 und 172 der Ofenverkleidung gebildet werden. Wenn
dabei einer der beweglichen Abschnitte der Gashaube 150 aufgeklappt wird, setzt sich automatisch ein Lüfter
in Bewegung, der das innerhalb der Gashaube vorhandene Gas automatisch durch die Absaugkanäle
absaugt.
Die Ofenwanne 100 weist außerdem unter Bezugnahme auf die Fig. 1 Längsträger 173 und 174 auf,
die gleichfalls hohl ausgebildet sind und die über Zuleitungsrohre 178 und 179 an einen ständig in Betrieb
befindlichen Ventilationskreislauf mit schwachem Durchsatz angeschlossen sind.
Wie die F i g. 8 und 10 zeigen, bestehen die beiden metallenen Tragrahmen 210 und 220, die eine dei
Ofenwanne entsprechende Form, im vorliegender Fall eine rechtwinkelige Form besitzen, aus einzelnen
miteinander fest verbundenen Streben, wobei für den beweglichen Tragrahmen 220 die Längsstreben 221
und 222 sowie die eine Querstrebe 220 gezeigt sind. Die Längsstreben 221 und 222 sind dabei an ihrer
Außenseite mit streifenförmigen Teilen 223 bzw. 224 aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, beispielsweise
einer Aluminiumlegierung, verkleidet. In ähnlicher Weise sind die Längsstreben des ortsfesten
Tragrahmens 210, von denen die eine Längsstrebe 211 in F i g. 8 dargestellt ist, mit elektrisch gut leitenden
streifenförmigen Teilen 213 versehen.
Die in F i g. 8 gezeigte Einrichtung 230 zum Verschieben des beweglichen Rahmens 220 in senkrechter
Parallelbewegung zum ortsfesten Rahmen 210 ist an dem Rahmen 220 selbst befestigt und umfaßt eine
Konsole 231, an welcher ein Kniegelenk 232, das die mechanische Schraubenwinde 233 trägt, befestigt ist.
die von einem Elektromotor 234 über einen mit Reibungsschluß arbeitenden Drehmomentbegrenzer betätigt
wird. Die Stange 235 der Winde wirkt auf den Doppelhebel 236, welcher an der mit dem beweg-
lichen Rahmen fest verbundenen Welle 237 angelenkt ist. Der Hebel 236 wirkt wiederum auf die am feststehenden
Rahmen bei 239 angelenkte Stange 238.
Da der Punkt 239 festliegt, wird der Rahmen 220 mit der Einrichtung 230 in senkrechter Parallelbewegung
verschoben, wenn der auf die Winde 233 wirkende Motor 234 den Hebel 236 um die Welle 237
hin und her bewegt.
Gemäß F i g. 9 umfaßt jeder Greifer 240 einen Greifschuh 241, der einen Greiferfinger bildet, während
der andere Greiferfinger von der Längsstrebe 221 des beweglichen Rahmens gebildet wird, die mit
dem leitenden streifenförmigen Teil 223 bedeckt ist. Der Schuh 241 ist mit einer Stange 242 eines Gestänges
verbunden, die in axialer Richtung verschiebbar ist, um den Schuh 241 zur Längsstrebe 221 hin- bzw.
von derselben wegzubewegen, wodurch die Anodenstangen 121 gegen den leitenden Teil 223 gedrückt
bzw. gelöst werden. Zum Verschieben der Stange 242 ist ein an der Stange angelenkter Kraftübersetzungshebel
243 vorgesehen, auf den seinerseits ein Steuerglied 248 mittels einer vorgespannten Spannfeder 244
einwirkt. Die Feder ist auf einem axialen Stab 245 angebracht, der mindestens an seinen beiden Enden und
zwischen zwei Tellern mit einem Gewinde versehen ist, von denen ein Teller 249 mit dem Steuerglied
248 fest verbunden ist, während der andere Teller 250 als Anschlag für die Feder dient. Die äußersten
Stellungen des Tellers 249 können durch Anziehen und Lockern der Muttern 246 und 247 eingestellt
werden.
Wie die Fig. 10 und 11 zeigen, erstreckt sich das Steuerglied 248, das stabförmig ausgebildet ist, in der
Ebene des beweglichen Rahmens 220 und ist zwischen den Längsstreben 221 und 222 parallel dazu
angeordnet. Zum Halten des Steuergliedes 248, das in der einen axialen Richtung durch Federn 257 und
258 vorgespannt ist, sind vier Schlitten 253 bis 256 vorgesehen, die von dem beweglichen Tragrahmen
220 getragen werden.
Wenn der Schuh in gelöster Stellung ist, liegt der Teller 249 an der Mutter 246 an, und es ist ein Zwischenraum
zwischen dem Schuh und der Anodenstange 121 vorhanden. Soll der Schuh angezogen werden,
so wird dem Träger 248 eine waagerechte Parallelverschiebung parallel zur Achse des Rahmens,
d. h. parallel zur Strebe 221 und zum axialen Stab
245 erteilt; der Teller 249 bewegt dann den Stab 245, der auf den Hebel 243 wirkt, wodurch der Hebel
243, die Stange 242 und den Schuh 241 bewegt, der sich fest an die Anodenstange 121 anlegt. Das aus
der Stange 242, dem Hebel 243 und dem Stab 245 gebildete Gestänge kann dann nicht mehr weiterbewegt
werden. Die für das Andrücken des Schuhes 241 gegen die Anodenstange 212 benötigte Kraft wird dabei
über die zusammengedrückte Feder 244 übertragen und wirkt über den Hebel 243 verstärkt auf den
betreffenden Schuh ein.
Beim Lösevorgang wird die Feder 244 zunächst entspannt, so daß der Teller 249 sich an die Mutter
246 anlegt, ohne daß der Hebel bewegt wird. Der Teller schiebt dann die Mutter 246 zurück, wodurch
mittels des Hebels 243 der Schuh in die gelöste Stellung bewegt wird.
Gemäß den Fig. 10 und 11 besitzt der bewegliche Tragrahmen neben dem Steuerglied 248, das halb so
lang wie dieser Tragrahmen ist, ein weiteres, gleich ausgebildetes Steuerglied 260 gleicher Länge, das sich
in axialer Richtung an das Steuerglied 248 anschließt und ebenfalls zwischen den Längsstreben 221 und
222 des Tragrahmens 220 verläuft. Da jedem an dem beweglichen Tragrahmen 220 gehaltenen Greiferschuh
241 ein Gestänge gemäß F i g. 9 zugeordnet ist und die beiden Steuerglieder 248 und 260 eine der
Anzahl der Greiferschuhe entsprechende Anzahl von Tellern 249 tragen, die entsprechend der Anordnung
der Greiferschuhe in axialer Richtung verteilt an den ίο Steuergliedern befestigt sind, können bei einer gemeinsamen
axialen Verschiebung dieser Steuerglieder sämtliche an dem beweglichen Tragrahmen vorgesehene
Greifer gleichzeitig betätigt werden.
Zur Axialverschiebung tragen die Steuerglieder 248 und 260 an ihren einander zugewandten Enden Rollen 251 bzw. 261, die an Nocken 262 bzw. 263 (F i g. 12 und 13) anliegen, welche von einer sich in senkrechter Richtung erstreckenden Welle 271 getragen werden, deren Längsachse mit der Symmetrieachse 259 der Rahmen zusammenfällt. Um die Steuerglieder gegenüber der senkrechten Welle 271 zu zentrieren, sind die der Welle zugewandten Enden der Steuerglieder gabelförmig ausgebildet, und die Schenkel der Gabeln, von denen die an dem Steuerglied 248 ausgebildete Gabel in Fig. 10 mit dem Bezugszeichen 252 bezeichnet ist, schließen die senkrechte Welle zwischen sich ein.
Zur Axialverschiebung tragen die Steuerglieder 248 und 260 an ihren einander zugewandten Enden Rollen 251 bzw. 261, die an Nocken 262 bzw. 263 (F i g. 12 und 13) anliegen, welche von einer sich in senkrechter Richtung erstreckenden Welle 271 getragen werden, deren Längsachse mit der Symmetrieachse 259 der Rahmen zusammenfällt. Um die Steuerglieder gegenüber der senkrechten Welle 271 zu zentrieren, sind die der Welle zugewandten Enden der Steuerglieder gabelförmig ausgebildet, und die Schenkel der Gabeln, von denen die an dem Steuerglied 248 ausgebildete Gabel in Fig. 10 mit dem Bezugszeichen 252 bezeichnet ist, schließen die senkrechte Welle zwischen sich ein.
In der gleichen Weise wie der bewegliche Tragrahmen 220 weist auch der ortsfeste Tragrahmen 210
zwei nicht gezeigte Steuerglieder auf, die über Gestänge, wie sie in F i g. 9 gezeigt sind, mit den einzelnen
an dem ortsfesten Tragrahmen gehaltenen Greifern in Verbindung stehen und zum Betätigen dieser
Greifer durch die sich durch den ortsfesten Tragrahmen hindurch erstreckende drehbare Welle 271
in axialer Richtung verschoben werden können.
Gemäß Fig. 12 besteht die senkrechte Welle, die über eine Motoruntersetzungsgetriebeeinheit 270
(F i g. 8) in Drehung gesetzt werden kann, aus zwei Teilen 271 und 272, die in den beiden Tragrahmen
gelagert und durch eine Kupplung 273 so miteinander verbunden sind, daß sie entsprechend der Verschiebung
des beweglichen Rahmens in Längsrichtung gegeneinander gleiten können. An dem Teil 271 der
Welle sind dabei die die beiden Steuerglieder des beweglichen Tragrahmens 220 betätigenden Nocken
262 und 263 befestigt, während an dem anderen Teil 272 der Welle die die Steuerglieder des ortsfesten
Rahmens in axialer Richtung verschiebenden Nocken 267 und 268 angebracht sind.
Wie F i g. 13 zeigt, sind die die beiden Steuerglieder des beweglichen Tragrahmens verschiebenden Nocken
262 und 263 um etwa 200° gegeneinander versetzt, was zur Folge hat, daß beim Drehen der Welle die
beiden Steuerglieder in der gleichen Richtung axial verschoben werden, so daß sich alle Greifer am beweglichen
Rahmen gleichzeitig öffnen oder schließen. In der gleichen Weise sind auch die die Steuerglieder
des ortsfesten Rahmens verschiebenden Nocken 267 und 268, die an dem anderen Wellenteil angebracht
sind, gegeneinander versetzt. Da außerdem zwischen den Nocken 262 und 263 des einen Wellenteiles und
den Nocken 267 und 268 des anderen Wellenteiles eine Winkelversetzung von etwa 110° besteht und
darüber hinaus der größte Teil jedes Nockens ein kreisförmiges Profil hat, das der geschlossenen Greiferstellung
entspricht, ist gewährleistet, daß sämtliche Greifer etwa während einer halben Wellenumdrehung
709 578/273
Claims (16)
1. Schmelzflußelektrolyseofen mit vorgebrannten Anoden, insbesondere für die Aluminiumgewinnung,
mit einem rechteckigen Grundriß und vorzugsweise abgeschrägten oder abgerundeten
Ecken der an den Wänden wärmeisolierten Ofenwanne und einer Aufhängeeinrichtung zum Halten
der die Anoden tragenden und sich in senkrechter Richtung erstreckenden Anodenstäbe,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeeinrichtung (200) der Anodenstangen (121)
oberhalb einer die Wanne (100) abdeckenden Haube (150) angeordnet ist und zwei elektrisch
miteinander verbundene und an die Stromzuführungsleitung angeschlossene metallene Tragrahmen
(210 und 220) umfaßt, die sich jeweils in einer horizontalen Ebene erstrecken und in Abstand
übereinander angeordnet sind, von denen der eine Tragrahmen (220) mit einer Verschiebeeinrichtung
(230) in Verbindung steht, durch die dieser Tragrahmen gegenüber dem anderen, ortsfesten
Tragrahmen (210) in vertikaler Richtung verschiebbar ist, und daß zum Halten jeweils einer
Anodenstange (121) zwei an den beiden Tragrah men angeordnete Greifer (240) vorgesehen sind
die die Anodenstange (121) elektrisch mit dei Tragrahmen (210 und 220) verbinden und derar
betätigt sind, daß während der Verschiebung de: in vertikaler Richtung bewegbaren Tragrahmen:
(220) nur der eine Greifer sich in der angezoge nen Stellung befindet.
2. Schmelzflußelektrolyseofen nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
schiebeeinrichtung (230) eine Hebel-Stangen-An Ordnung (236 bis 239) umfaßt, die von einen
Elektromotor (234) z. B. über eine Schrauben winde (233, 235) betätigt wird und direkt auf dei
beweglichen Anodenträger (Rahmen) wirkt.
3. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß jeder Greifer (240
einen die Anodenstange an den betreffendei Tragrahmen andrückenden Greifschuh (241) um
faßt, der über ein längsverschiebbares Steuergliec (248), das über eine Feder (244) auf ein mit den
Greifschuh in Verbindung stehendes Gestängi (242, 243, 245) einwirkt, in Richtung auf dei
Tragrahmen zu bewegbar ist.
4. Schmelzflußelektrolyseofen nach An spruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtunj
zum Verschieben des Steuergliedes (248), die eini Motoruntersetzungsgetriebeeinheit (270) umfaßt
welche auf eine senkrechte, mit Nocken versehem Welle wirkt, deren der Anzahl der Steuergliede
entsprechende Nocken (263,262,268, 267) au an dem freien Ende der Steuerglieder (248,160
befestigte Rollen (251, 261) wirken, wobei dl senkrechte Welle aus zwei Teilen (271, 272) be
steht, die in den beiden Tragrahmen gelagert un< durch eine Kupplung (273) so miteinander ver
bunden sind, daß sie in Längsrichtung gegenein ander gleiten können, wobei die Nocken des einei
Anodenträgerrahmens gegen die Nocken des an deren Anodenträgerrahmens so versetzt sind, dal
die Anodenstangen bei jeder Stellung der Einrich rung von mindestens einem Greifer blockiert sind
5. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch: bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beide!
Elektromotoren, welche die Verschiebeeinrich tung des beweglichen Anodenträgerrahmen
(220) bzw. die Greifer (240) der Anodenstangei (121) betätigen, mit einer Steuereinrichtung i;
Verbindung stehen, die die Bewegung der An odenträger und die Betätigung der Greifer koordi
niert.
6. Schmelzflußelektrolyseofen nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas
haube (150) einen ortsfesten waagerechten Mi1 telabschnitt (151), oberhalb dessen die Anoden
stangen (121) an den Tragrahmen (210,220) aui gehängt sind, sowie vier seitliche Abschnitte (15
bis 155) aufweist, die einerseits auf den Kante des waagerechten Mittelabschnitts und anderei
seits auf den Seitenwänden (171 bis 174) de Ofenwanne aufliegen, wobei jeder der vier beweg
liehen seitlichen Abschnitte der Haube um je ein waagerechte Achse (156 bis 159) drehbar ist.
7. Schmelzflußelektrolyseofen nach Ar spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die seil
liehen Abschnitte (152,153) der Haube aus at dichtend miteinander verbundenen Einze
abschnitten bestehen.
8. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechten
Achsen (156 bis 159) längs der Kanten des ortsfesten waagerechten Abschnitts (151) der
Gashaube (150) vorgesehen sind.
9. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
waagerechten Achsen (156 bis 159) zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen Anodenträgerrahmen
(210 bzw. 220) und hinter den Anodenstangen (121) vorgesehen sind.
10. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
beweglichen, sich in Längsrichtung der Ofenwanne erstreckenden Abschnitte (152, 153) der
Gashaube (150) um eine gemeinsame waagerechte Achse drehbar sind, welche in der Längsaxialebene
des Ofens angebracht ist, und daß die beiden beweglichen, sich in Querrichtung der Ofenwanne
erstreckenden Abschnitte (154, 155) um eine gemeinsame waagerechte, in der Queraxialebene des Ofens angebrachte Achse drehbar sind.
11. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gashaube (150) insgesamt aus einem durch eine Wärmeisolierschicht aus Aluminiumfolie
getrennten Doppelblech besteht und daß die der Schmelze zugewandte Oberfläche des inneren
Bleches hochglanzpoliert ist.
12. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das
Seitenverhältnis der Wanne nahe bei 1:1 liegt.
13. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Anodenanordnung vorgesehen ist, deren Ge-
samtoberfläche der anodischen Ebene größer ist als bei herkömmlichen Öfen mit gleicher Stromstärke
und gleichem Polabstand.
14. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 bis 13 mit mehreren nebeneinanderliegenden
Wannen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromführungsleitungen mindestens zwei Leiter
(130,140) umfassen, welche das Anodensystem mit der Kathode der vorhergehenden Wanne (10)
und das Kathodensystem mit der Anode der nachfolgenden Wanne (20) der Wannenreihe verbinden,
wobei der erste Leiter (130) etwa bei einem Viertel und der zweite Leiter (140) etwa bei drei
Vierteln der Länge einer bzw. der großen Ofenseite angeordnet ist und jeder Leiter mindestens
zwei Stromschienen gleichen elektrischen Widerstandes aufweist, von denen die eine (132) mit
dem benachbarten Ende (12) und die andere (131) unter der vorhergehenden Wanne hindurch mit
dem entfernten Ende der Kathode (11) der vorhergehenden Wanne (10) verbunden ist.
15. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Absaugeinrichtung (178, 179) vorgesehen ist, welche bei Normalbetrieb des Schmelzofens die
Gasmenge einschließlich der an undichten Stellen der Gashaube eintretenden Luft absaugt und Absaugkanäle
besitzt, die in der Gerüstkonstruktion der Seitenwände der Ofenwanne und der Auskleidung
vorgesehen sind.
16. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung
so bemessen ist, daß sie auch die beim Auftreten eines Anodeneffektes frei werdenden
Gasmengen nach außen abführt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
709 578/273 4.67 © Bundesdruckerei Berlin
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