DE2052527A1 - Schweißverbindung - Google Patents
SchweißverbindungInfo
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- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
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Description
Schweizerische Aluminium AG, Chippis
Schweissverbindung
Priorität: 2*i. Oktober I969; Schweiz; Anmelde-Nr.15 879/69
Bei der Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse einer Lösung von Aluminiumoxid in einem Kryolithelektrolyten
fällt die Wahl für die anodische Stromzuführung immer mehr
auf die vorgebackenen Kohle- oder Graphitanoden. In der Regel
befindet sich über der Elektrolysezelle ein Stromleiter, der aus gebündelten Kupfer- oder Aluminiumschienen oder aus einem
stranggegossenen Aluminiumbarren besteht. Die Verbindung der vorgebackenen Anoden mit dem Stromleiter geschieht durch Kontaktstangen
aus Kupfer oder Aluminium, die an den Stromleiter angeklemmt sind. Für die Verbindung der Kontaktstangen mit
den vorgebaekenen Anoden wird bei manchen Ausführungen eine lotrechte Tragplatte benützt, die einerseits in die Anode eingestampft
oder mittels flüssiger Kohlemasse oder flüssigen Graugusses eingegossen und anderseits mit der Kontaktstange
verschraubt oder verschweisst ist. Die Tragplatte muss wegen der hohen Temperatur in Badnähe aus Stahl bestehen.
Die Schraubverbindung zwischen Kontaktstange und Anodentragplatte
hat den Nachteil, dass der Kontaktwiderstand infolge von Hitze- und Gaseinwirkung mit der Zeit ansteigt und sich dadurch
der Stromübergang verschlechtert. Die Schweißverbindung
(die dadurch zustandekommt, dass der untere Teil der Kontaktstange in einem vertikalen Ausschnitt in der Tragplatte verschweisst
wird) ist der Schraubverbindung hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit überlegen. Es ergeben sich jedoch
auch hier Nachteile, und zwar dadurch, dass wegen der verschiedenen
V/ärmnausdohnungskoeiTiziente des Stahls einerseits
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und des Kupfers bezw. Aluminiums anderseits in der Schweissnaht
oft Risse entstehen, die ebenfalls den Stromdurchgang verschlechtern. Die Kontakstangen haben in der Regel rechteckigen
und quadratischen Querschnitt und sind gewalzt, stranggepresst oder stranggegossen. Bei Anoden, die z.B. mit 4000
bis 6000 A belastet sind, kann der Querschnitt im Falle von Kupferstangen etwa 8O χ 25 mm und im Falle von Aluminiumstangen
80 χ 8O oder I85 χ 90 mm betragen. Die Länge kann je
Zellenkonstruktion z.B. zwischen 1,8 und J5 m variieren.
Die Tragplatten können beispielsweise 50 mm dick sein und ihre Abmessungen beispielsweise 800 mm Länge und 500 mm Höhe bei
Anoden eines Querschnittes von etwa 1100 mm Länge und 500 mm
Breite betragen. Ihr äusserer Umriss ist vorzugsweise ungefähr rechteckig.
Erfindungsgemäss werden die Nachteile der oben beschriebenen Schweissverbindung zwischen Kontaktstange aus Aluminium oder
Kupfer und Tragplatte aus Stahl dadurch vermieden, dass das untere Ende der Kontaktstange mit einem Schlitz versehen ist,
der vertikal in der Mitte der Stange verläuft und senkrecht zur Tragplatte steht, wobei die Schweissnaht auf der Breite
des Schlitzes unterbrochen ist.
Dank diesem Schlitz können sich die Schweiss- und Wärniespannungen
während des Schweissens und nach diesem ausgleichen, sodass sich keine Risse in den Schwelssnähten bilden und der
gute Stromdurchgang durch die Schweissverbindung gcsjchert
ist.
Der Schlitz kann verschieden ausgeführt sein, z.B. mit parallelen
Wandungen, keilförmig (nach unten sich erweiternd) oder sich nach aussen erweiternd. Ueblicherweise wird ein Schlitz
mit parallelen Wandungen angestrebt. Seine Weite ist nicht
BAD ORIGINAL 109819/1301
kritisch und kann z.B. zwischen 1 und 10 mm liegen. Es hat sich eine Schlitzweite von 2 mm als gut brauchbar erwiesen.
Die Schweissnaht wird beiderseits der Tragplatte ausgeführt.
Selbstverständlich wird die Tragplatte vorzugsweise in der Mitte des Stangenquerschnittes angeschweisst. Die Kontaktstange
ragt in einen beispielsweise 150 bis 200 mm tiefen Ausschnitt in der Tragplatte hinein und wird auf dieser
Länge mit dieser verschweisst; die Schlitzhöhe entspricht etwa der Ausschnitsstiefe der Tragplatte.
Die Zeichnung veranschaulicht ein vorteilhaftes Beispiel der ^
erfindungsgemässen.Schweissverbindung.
Figur 1 zeigt eine Aluminium-Schmelzflusselektrolysezelle
nach dem Stand der Technik in schematischer Seitenansicht
und mit Wanne im Schnitt,
Figur 2 die neue Schweissverbindung der Tragplatte mit dem unteren Teil der Kontaktstange in Vorderansicht und
Figur 3 in Seitenansicht.
Die Elektrolysezelle (10) weist eine Wanne (11) auf, die wie
die übrigen Teile der Zelle rein schematisch skizziert ist. ί
Eine detaillierte Zeichnung ist nicht erforderlich, da solche Zellen dem Fachmann wohlbekannt sind. Die Wanne (11) enthält
den geschmolzenen Kryolithelektrolyten (12), der Aluminiumoxid
gelöst enthält und von einer Schlackenkruste (15) bedeckt
ist. Darüber befindet sich die Tonerdesehicht (14). Das abgeschiedene flüssige Aluminium (15) sammelt sich am
Boden deT' Zelle an. Kathodenseits wird der Elektrolysestrom
durch die Barren (l6) zugeführt, von denen nur einer sichtbar ist.
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Der anodische Stromleiter (17) ist über der Elektrolysezelle (10) montiert und führt den Elektrolysestrom über Kontaktstangen
(l8) und Tragplatten (19) zu den vorgebackenen Kohleanoden
(20), die in den Elektrolyten (12) eintauchen. Die Kontaktstangen (18) sind mit Hilfe von Stangenschlössern (21)
an den Stromleiter (17) angeklemmt. An ihrem unteren Ende sind sie hier mit den Tragplatten (19) verschwelsst. Die
Schweissraupen sind mit (22) bezeichnet; in diesen entstehen oft Spannungsrisse.
Die Fig. 2 und JJ zeigen, wie die Schweissverbindung zwischen
einer Kontaktstange (18) und einer Tragplatte (19) erfindungsgemäss
ausgebildet ist, damit das Entstehen von Spannungsrissen in den Schweissraupen (22) unterbleibt, und zwar sowohl
während des Schweissens als auch nachher.
Die erfindungsgemässe Schweissverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass das untere Ende der Kontaktstange (l8) mit
einem Schlitz (2^) versehen ist, der vertikal in der Mitte
der Stange verläuft und senkrecht zur Tragplatte (19) steht, wobei die Schweissnaht (22) auf der Breite (24) des Schlitzes
(23) unterbrochen ist. Zur Aufnahme des unteren Teils der
Kontaktstange (l8) ist in der Tragplatte (19) ein Ausschnitt (25) vorgesehen. Der Schlitz (2jJ) wird zweckmässlgerweise
so tief am unteren Teil der Kontaktstange ausgefräst oder
sonstwie herausgearbeitet, dass seine vertikale Länge ungefähr der Tiefe des Ausschnittes (25) entspricht.
Die Abschrägungen (26) am oberen Rand der Tragplatte sind nicht unbedingt erforderlich. Anderseits kann die Aussparung
(27) am unteren Teil der Tragplatte weggelassen werden.
- Patentanspruch -
109819/1301
Claims (1)
- PatentanspruchSchweissverfoindung zumischen einer Kontaktstange aus Aluminium oder Kupfer und einer Anodentragplatte aus Stahl bei einer Zelle zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende der Kontaktstange (18) mit einem Schlitz (23) versehen ist, der vertikal in der Mitte der Stange (l8) verläuft und senkrecht zur Tragplatte (19) steht, wobei die Schweissnaht (22) auf der Breite (2h) des Schlitzes (2^) unterbrochen ist.109819/1301Leerseite
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |