NO143849B - Fremgangsmaate og anordning for tilfoersel av elektrisk stroem til tverrstilte smelteelektrolyseceller - Google Patents

Description

Foreliggende- oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for tilførsel av elektrisk strøm til tverrstilte smelteelektrolyseceller.

En smelteelektrolysecelle er vanligvis rektangulær.

Bunnen, som danner katode, utgjøres av tette karbonblokker

på metallstaver som er anordnet parallelt med cellens kortside side. Katoden står i strømførende forbindelse med en eller flere strømledere som kalles "kollektorer". Til digelen er det videre festet en overbygning som omfatter horisontale tverrstykker parallelt med cellens langside og som bærer karbonanoder Digelen inneholder et elektrolyse-

bad som for en celle for aluminiumfremstilling hovedsakelig utgjøres av aluminiumoksyd oppløst i kryolitt. De horisontale tverrstykker tilføres elektrisk strøm fra en eller flere strømskinner som kalles "stigere". Under på-virkning av strømgjennomgang gjennom badet spaltes aluminiumoksyd til aluminium, som avsettes på katoden, og oksygen som kombineres med karbonmaterialet i anodene.

En del av badet er størknet i kontakt med cellens side-vegger og danner derved en elektirsk og termisk isolerende kant. I det tilfelle elektrolysecellene er tverrstilt med cellenes langside i rett vinkel med den elektrolyse-strømmens hovedretning langs cellerekken, anses ytterendene av katodestavene å befinne seg oppstrøms eller nedstrøms avhengig av om de rager ut fra oppstrøms- eller nedstrøms-siden av digelen med hensyn på strømmens hovedretning.

Cellene er koblet i serie, idet katodekollektorene for

en oppstrømsliggende celle er forbundet med anodestigerne for den nærmeste nedstrømsliggende celle.

Den elektriske strøm i tilførselsledningene til en elektrolysecelle og i cellens ledende deler frembringer magnetfelter som forårsaker bevegelser i det flytende metall samt deformasjon av grenseflaten mellom metall og elektrolysebad, således at elektrolysecellens normale drift for-styrres. Det er viktig å nedsette disse uheldige virkninger av de magnetiske felt i størst mulig grad, og løsningen på dette problem ligger i omhyggelig valgt plassering av strømtilførselslederne.

I henhold til en første kjent løsning tilføres strøm til anodene ved hjelp av stigere eller strømskinner som til-føres fra siden til cellens øvre del.

I henhold til en annen kjent løsning finner strømtilførselen til nedstrømscellens anoder sted ved hjelp av to stigere som er plassert i avstander tilsvarende henholdsvis 1/4 og 3/4 av tankens lengde langs cellens lengdeutstrekning, mens strømledere fra den kollektor for oppstrømscellen som befinner seg lengst bort fra nedstrømscellen er ført rundt oppstrømscellens overbygning frem til mellomrommet mellom de to celler og i dette frem til den tilsvarende stiger for den nedstrømsliggende celle.

I denne forbindelse';skal det særlig henvises til US patent-skrift nr. 3.415.724 hvor de anodebærende tverrstykker for hver celle er koblet i parallell og over den ene langside av cellen forbundet med samtlige strømskinner fra katode-kollektoren for den nærmest liggende oppstrømscelle.

De resultater som oppnås ved hjelp av disse to kjente ut-førelser løser bare delvis det foreliggende problem, og fordelene ved den ene løsning tilsvarer mer eller mindre ulempene ved den annen.

Det er således et formål for foreliggende oppfinnelse å angi en sådan fremgangsmåte for tilførsel av elektrisk strøm til smelteelektrolyseceller at de uheldige virkninger av de frembragte magnetiske felter i større grad enn tidligere kan nedsettes til et minimum.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for til-førsel av elektrisk strøm til tverrstilte smelteelektrolyseceller, særlig for fremstilling av aluminium, med det formål å nedsette virkningen av de frembragte magnetfelter på celleinnholdet i størst mulig grad og ved anvendelse av rektangulære celler som hver omfatter en digel, hvis bunn som danner cellens katode, utgjøres av karbonblokker på metallstaver som er parallelle med cellens korteste side, samt en anode sammensatt av karbonholdige anodeblokker montert på det ene eller det annet av to metalliske tverrstykker parallelle med cellens lengste side.

På denne bakgrunn av prinsippielt kjent teknikk består fremgangsmåtens særtrekk i henhold til oppfinnelsen i at det ene tverrstykket for en nedstrømsliggende celle tilfØres strøm fra oppstrømsenden av katodestavene i den nærmest liggende celle på.oppstrømssiden, såvel over den nærmeste lengste rektangelside som over de korteste rekangelsider, mens det annet tverrstykket tilføres strøm fra nedstrømsenden av oppstrømscellens katodestaver bare over den nevnte lengste rektangelside.

Det førstnevnte tverrstykke for nedstrømscellen bør fortrinnsvis være det oppstrømsliggende tverrstykke, mens det annet tverrstykke er det nedstrømsliggende tverrstykke.

For utførelse av den ovenfor angitte fremgangsmåte gjelder oppfinnelsen videre en anordning som omfatter strømskinner som er anordnet parvis symmetrisk med hensyn på et felles symmetriplan for cellene, samt forbinder katodekollektorer, hver bestående av et fremre og et bakre element, for en oppstrømscelle med anodebærende tverrstykker for en ned-strømscelle.

Anordningens særtrekk i henhold til oppfinnelsen består herunder i at hvert element av en katodekollektor på oppstrømssiden omfatter en indre del og en ytre del, og strømskinnene foreligger i et antall på fire, nemlig to ytterskinner på henholdsvis cellens bak-

side og forside og som forbinder ytterdelene av kollektoren på oppstrømssiden av oppstrømscellen med ytterendene av oppstrømstverrstykket for en nedstrømscelle, samt to innerskinner som hver omfatter to elementer samt er anordnet hovedsakelig i hvert sitt plan som forløper parallelt med symmetriplanet i en avstand lik 1/8 til 1/4 av cellens lengdeutstrekning fra hver sin kortside av cellen, samt rett ut for gapene mellom de indre og ytre deler av nevnte oppstrømskollektors elementer, idet det ene element av hver innerskinne utgår fra et punkt på en tilordnet indre del av oppstrømskollektoren, passerer under den oppstrømsliggende celle og ender på o<p>pstrømstverrstykket mens det annet element av hver innerskinne utgår fra det tilsvarende element av nedstrømskollektoren og ender på nedstrømstverrstykket.

Fortrinnsvis er hver celles oppstrøms- og nedstrømskollektor innrettet for å avgi hver sin halvdel av den totale strøm som passerer gjennom cellen, mens den strøm som flyter i hver av de strømskinneelementer som er ført på undersiden av oppstrømscellen ligger mellom 1/8 og 3/16 av den totale strøm, idet verdien 1/8 tilsvarer den angitte avstand lik 1/4 og verdien 3/16 tilsvarer den angitte avstand lik 1/8 av cellens lengdeutstrekning.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av utførelseseksempler og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er en skisse som i snitt skjematisk viser en halvdel av en elektrolysecelle,

Fig. 2 viser skjematisk halvdelen av en elektrolysecelle i snitt sammen med tre strømførende ledere, idet de angitte piler representerer de magnetiske felter som frembringes av de tre viste ledere,

Fig. 3 er en skjematisk skisse som viser to elektrolyse-celler og de strømledere som sammenkobler disse, Fig. 4 og 5 viser en spesiell industriell utførelse av anordningen i fig. 3, idet fig. 4 angir en planskisse av de bakre halvdeler av de to celler, og fig. 5 viser i vertikalsnitt gjennom indre strømledere mellom de to halv-celler.

I alle disse figurer er tilsvarende elementer angitt ved samme henvisningstall.

Som vist i fig. 1, omfatter en celle

1 hvis bunn utgjøres av karbonblokker som bæres av katodestaver og utgjør cellens katode 2. Digelens side-vegger er på innsiden belagt med størknet materiale fra elektrolysebadet og som danner en kant 3. På katoden foreligger det et lag av smeltet metall 4 som på oversiden er dekket av selve elektrolysebadet 5, som utgjøres av aluminiumoksyd oppløst i kryolitt, idet grenseflaten mellom metall og elektrolysebad er angitt med henvisningstallet 6. Anodesystemet 7, som i det følgende vil bli kalt "anode", utgjøres av et antall karbonblokker av parallell-epipedform, og hvis underside befinner seg i samme plan, nemlig det såkalte anodeplan 8. Denne anode er nedsenket i badet 5, men ikke så langt at den kommer i berøring med grenseflaten 6 mellom metall og elektrolysebad. En periferisk kanal 9 befinner seg mellom anoden 7 og kanten 3.

Badet bringes til en temperatur av størrelsesorden 1000°C ved hjelp av den varme som frembringes ved strømgjennom-gangen. For å oppnå maksimal energi-virkningsgrad, er det viktig at den energi som går med til oppvarming, nedsettes til et minimum, hvilket gjør det nødvendig med omhyggelig isolering av tanken og minst mulig elektrodeavstand, hvilket vil si avstanden mellom anodeplanet 8 og grenseflaten 6, således at cellens elektriske motstand nedsettes i størst mulig grad og bare er akkurat tilstrekkelig for å sikre den nødvendige oppvarming av badet. Det er derfor nød-

vendig at såvel anodeplanet som nevnte grenseflate for-

løper flatt og horisontalt, for det første for å unngå en-hver mulighet for kortslutning og for det annet å sikre ensartet fordeling av de elektriske strømmer.

Den strøm som flyter gjennom tilførselslederne og elektrolysebadet frembringer imidlertid magnetiske felter som bevirker forskyvning av laget 4 av smeltet metall samt deformasjon av metall/bad-grenseflaten 6 som antar kuppelform.

Dette resulterer for det første i at elektrodeavstanden

ikke vil være konstant, således at det frembringes ujevn strømfordeling, og for det annet at oksygen vil utvikles i størst grad der hvor anodeavstanden er minst og vise-

versa. Denne annen virkning frembringer uregelmessig for-brenning av anoden, hvilket fører til at anodeplanet etter hvert opphører å være flat.

Det er derfor viktig å nedsette virkningen av disse magnetiske felter til et minimum.

Under de følgende beregninger henlegges utgangspunktet

(origo) for koordinatene i midtpunktet av katoden 2 på oversiden av karbonblokkene. Aksen Ox er den horisontale akse i celletankens tverr-retning og i retning av den elektriske strøm, mens Oz er aksen vertikalt, oppover og Oy velges slik at aksesystemet Oxyz utgjør et rettvinklet koordinatsystem.

J er strømtetthetsvektoren og dens projeksjoner på aksene

Ox, Oy og Oz er henholdsvis Jx, Jy og Jz.

B er den magnetiske feltvektor, og Bx, By og Bz er dens projeksjoner på de tre nevnte akser.

F er Laplace-kraften.

R = Rot F er rotasjonen av Laplace-kraften;

dl og d2 er henholdsvis tettheten av badet og det utfelte metall, idet indeks 1 i sin alminnelighet henviser til badet og indeks 2 til metallet;

g er tyngdekraftsvektoren;

—» " A er en operatorvektor med følgende komponenter:

Laplace-kreftene har to virkninger på celleinhholdet, nemlig ; for det første en statisk virkning som skriver seg fra kraften F = J x B og fører til en deformasjon av bad/metall-grenseflaten 6 til kuppelform med helninger:

samt for det annet en dynamisk virkning, som både skriver seg fra kraften F = J x B

og uttrykket Rot "f = (B • A) J - (J • X) B .

Denne annen virkning kan skjematisk anskueliggjøres ved separat betrakning av på den ene side den vertikale komponent Bz av det magnetiske felt samt feltets horisontale komponent Bxy som kan representeres ved et sirkulært felt som roterer i negativ retning, samt på den annen side den vertikale komponent Jz av strømtettheten samt dens horisontale komponent Jxy, som vanligvis er rettet sentrifugalt i tanken, bortsett fra området langs periferien av anoden 7, hvor Jxy kan variere betraktelig i styrke og retning i avhengighet av bredden av den omgivende kanal 9, stillingen av sidekanten 3 samt badets overflatenivå 5.

Retningen av Laplace-kreftene kan' utledes av tabell nr. 1.

Ettersom cellen er symmetrisk med hensyn på planet xOy, vil det finnes at feltene er antisymmetriske hvis man ser bort fra de øvrige cellerekker, hvilket vil si at overgang fra et hvilket som helst punkt i tanken med koordinat y til et punkt med koordinat -y medfører at:

Bx går over til ,-Bx

By forblir uforandret

Bz går over til -Bz.

I midten av cellen har Laplace-kreftenes rotasjon et meget enkelt uttrykk og kan i det tilfellet cellen er balansert, hvilket vil si Jx (0)= 0 skrives om:

Hvis cellen er balansert og Jx er 0 langs hovedaksen samt Jy = 0 i midten, vil man på grunn av symmetrien ha følgende forhold:

Da imidlertid , idet Jx er 0 på Oy-aksen, fremkommer følgende resultater:

De magnetiske betingelser for korrekt drift av cellen kan angis på følgende måte.

I midten av cellen: By = 0 (ligning 2) ,

Da leddet

i ligning 1 er av liten interesse ved

tverrstilte celler idet strømmen forløper i lengde-retningen, vil betingelsen i ligning 3 være viktigere enn betingelsen i henhold til ligning 2.

Under anoden bør Bz være minst mulig for derved å redu-sere tendensen til kuppeldannelse. Bxy er av mindre betydning da denne komponent bare har liten strømtetthet i badet 5 under anoden 7 i avhengighet av badets elektriske motstand bortsett fra når anoden er deformert. De eneste horisontale komponenter av strømtettheten vil derfor foreligge i metallet, og disse komponenter vil være rettet utover og sammen med den horisontale magnetfelt-komponent frembringe krefter som er rettet nedover og derfor er uten uheldig virkning.

For at de vertikale strømmer ikke skal bevirke bevegelser, må de foreliggende krefter og derfor også magnetfelter utbalansere hverandre. Cellens symmetri tillater dannelse av symmetriske felt med hensyn på planet xOz. Det må

også foreligge likevekt mellom feltene oppstrøms og ned-strøms for vedkommende celle.

I den periferiske kanal 9 må Bz ha tilstrekkelig lav

verdi til at det ikke oppstår noen sirkulær bevegelse av badet på grunn av de horisontale strømkomponenter som alltid foreligger i denne sone, se pilene 10 og 11 som angir denne strøm. I tillegg er det nødvendig at Bz ikke overalt har samme fortegn innenfor en og samme halvdel av cellen således at ikke badet og metallet settes i rotasjon. Den horisontale strømkomponent er faktisk utoverrettet i badet og innoverrettet i metallet, og det vil derfor innses at et vertikalt magnetisk felt, som f.eks. over alt kan være rettet oppover, vil frembringe en konstant rotasjonskraft i negativ retning i badet og i positiv retning i metallet, hvilket åpenbart bør unngås.

I den periferiske sone 9 vil feltet Bxy være sirkulært

og ha negativ dreiretning, mens den horisontale strøm-komponent er utoverrettet i badet og innoverrettet i metallet. Den tilsvarende Laplace-kraft vil derfor være. rettet vertikalt nedover i badet og vertikalt oppover i

metallet; hvilket tilsvarer en økning av badets spesifikke masse og samtidig reduksjon av metallets spesifikke masse. Da dette finner sted i den minst varme sone av cellen f nemlig i nærheten av veggene av digelen 1, hvor badets og metallets tetthet ligger nær hverandre, vil en tendens til blanding av metall og bad lett kunne oppstå.

Det er derfor viktig, i den utstrekning horisontale strøm-komponenter i den periferiske kanal ikke kan unngås, å begrense størrelsen av det horisontale felt i dette område.

Sammenfatningsvis tilsiktes følgende magnetiske betingelser:

Under anoden: Bz minst mulig, samt Bxy med samme størr-else og motsatt fortegn mellom forsiden og baksiden av tanken..

Den periferiske kanal: Bz minst mulig, Bxy minst mulig.

For å oppfylle disse betingelser fordeles strømmen på

flere strømskinner, slik som angitt i fig. 3, hvor strømmens hovedretning er angitt ved pilen 12 og de elektriske for-bindelser mellom en oppstrømscelle 13 og en nedstrøms-celle 14 er vist.

Katodestavene i cellen 13 er ved hver av sine ytterender forbundet med en kollektor. Nedstrømskollek-toren som er anordnet på den side som vender mot tanken 14, omfatter to elementer, nemlig et. bakre element 15 og et fremre element 16, som er symmetrisk anordnet i forhold til celletankenes felles symmetriplan XX. Oppstrøms-kollektoren, som er anordnet på den motsatte side av cellen 13, omfatter likeledes to symmetriske elementer, som hver i sin tur er oppdelt i to deler. Denne kollektor omfatter således fire deler, nemlig to indre deler 17 og 18 som er symmetrisk anordnet i forhold til planet XX, samt to ytterdeler, nemlig en bakre del 19 og en fremre del 20, som også er symmetrisk plassert i forhold til planet XX. Gapene mellom hver av innerdelene og den til-støtende ytterdel er anbragt henhv. i avstanden n og (l-n) langs cellens effektive lengdeutstrekning, som tilsvarer katodens lengde, idet n utgjør en brøkdel mellom 1/8 og 1/4 av cellens lengde.

Anodeblokkene i cellen 14 er montert på to elektriske ledende tverrstykker 21 og 22 anordnet i retning av cellens lengdeutstrekning. Tverrstykkene i cellen 14 er forbundet med kollektorene i cellen 13 ved hjelp av fire strømskinner eller stigere som er parvis symmetrisk anordnet i forhold til planet XX. Det foreligger to ytterskinner, nemlig en bakre skinne 23 og en fremre skinne 24, som hver utgjøres av en enkelt leder, samt to såkalte "indre" skinner som er anbragt ved henholdsvis n og (l-n) av cellens lengdeutstrekning og således rett ut for gapene 17 - 19 og 18 - 20 i oppstrømskollektoren. Ytterendene av et første tverrstykke, som fortrinnsvis

bør utgjøres av det oppstrømsliggende tverrstykke, er forbundet med ytterenden av hver sin del 19 og 20 av opp-strømskollektoren ved hjelp av de ytre strømskinner 23 og 24. To punkter på tverrstykket 21 i henholdsvis n og (l-n) av cellens lengdeutstrekning er forbundet med hver sin indre del 17 og 18 av oppstrømskollektoren, idet til-koblingspunktet til disse to deler er plassert hovedsakelig ved n og (l-n) av den samlede lengde av disse indre deler 17, 18, ved hjelp av to skinneelementer, nemlig et bakre element 25 og et fremre element 26 av midtre strømskinner som er ført under cellen 13. Det annet tverrstykke 22, som fortrinnvis utgjøres av det nedstrøms-liggende tverrstykke, er i sin tur forbundet med ned-strømskollektoren 15, 16 ved hjelp "av to'*i'ndre strøm-skinnelelementer, nemlig et bakre element 27 og et fremre ;element 28, idet det ene av disse elementer 27 danner innbyrdes forbindelse mellom to punkter ved n av lengde-utstrekningen, henhv. av kollektoren og tverrstykket, mens det annet element 28 på lignende måte forbinder to punkter som befinner seg ved (l-n) av denne lengde. ;På denne måte utgjør de to elementer 25 og 27 tilsammen en bakre indre stiger eller strømskinne anordnet ved n av cellens lengdeutstrekning, mens elementene 26 og 28 ut-gjør en fremre indre stiger eller strømskinne anbragt ved (l-n) av denne lengde. ;Det vil uten videre være klart at cellen 13 også er utstyrt med et anodesystem med to tverrstykker av samme art som 21 og 22 samt forbundet med kollektorene for den for-utgående celle, mens cellen 14 også er utstyrt med oppstrøms- og nedstrømskollektor av samme art som kollektorene i cellen 13 samt forbundet med tverrstykkene for den etterfølgende celle. ;Den elektriske strøm har en hovedretning fra venstre til høyre i fig. 3 (pilen 12), og strømretningen i hver leder er også angitt ved piler. Gjennom hver kollektor og hvert tverrstykke passerer halvparten av den samlede strøm gjennom hver celle. Strømmen fra kollektoren på opp-strømssiden deles i to deler, hvorav den ene føres på begge sider rundt cellen overbygning og til ytterendene av det oppstrømsliggende tverrstykke 21 for den nærmest etterfølgende celle, mens den annen del av strømmen føres mot de indre stigere før nedstrømscellen på undersiden av op<p>strømscellen. Styrken av den strøm som føres i hver av lederne 25 og 26 under op<p>strømscellen ligger mellom 1/8 og 3/16 av den totale strøm I som passerer gjennom cellen, idet verdien 1/8 tilsvarer n = 1/4, og verdien 3/16 tilsvarer n = 1/8. ;Ved forskyvning av den del av strømskinnene 25 og 26 som er ført under cellen 13 parallelt med seg selv, hvilket medfører forskyvning av kontaktpunktene på fremre indre del 18 og bakre indre del 17, kari verdien av komponenten By av det magnetiske felt varieres i midten av cellen hvorved det vil være mulig å oppheve denne komponent. Ytterendene av de kollektordeler som befinner seg på hver sin side av gapene 17 - 19 og 18 - 20, befinner seg på samme potensial når cellen er i balansert elektrisk drift. Det vil derfor være fordelaktig å kortslutte disse deler ved hjelp av potensial-utjevnende ledere. Gapene 15 - 16 og 17 - 18 i symmetriplanet XX bør imidlertid opprettholdes. ;Fig. 2 anskueliggjør hvorledes de magnetiske felter kompenseres i henhold til oppfinnelsen. ;Ved kjente celler har det vertikale felt Bz sin maksimalverdi ved hjørnene, særlig på cellens oppstrøms-side. Det oppnås imidlertid her en kompensasjon mellom de felter som opprettes henholdsvis av de indre stigere 27, sidestrømsskinnene 23 og lederen 25 på undersiden av tanken. Det felt som op<p>rettes av de indre stigere er sterkere op<p>strøms enn nedstrøms, liksom det felt som op<p>rettes av sidestrømsskinnen 23. Kompensasjonen vil således være god langs hele cellens kortside. Feltet By har alltid en maksimalverdi ved den vertikale del av de indre stigere 27. De horisontale ledere som befinner seg over og under cellen er anordnet i sådanne avstander at det oppnås feltkompensasjon, hvilket reduserer verdien av den resulterende feltkomponent By i det området hvor den har sin største verdi. Det felt Bx som frembringes av tverrstykkene er lavt, for det første fordi innoverrettede strømmer flyter gjennom tverrstykkene mellom de indre stigere, således at feltene kompenseres av symmetrigrunner, og for det annet fordi ytterendene av de to tverrstykker fører strøm i motsatt retning således at deres magnetiske felter kompenserer hverandre. ;Fig. 4 og 5 viser en praktisk utførelse. Fig. 4 er en planskisse som bare viser den bakre halvdel av cellene 13 og 14, nemlig den som befinner seg ovenfor aksen XX på tegningen. Den fremre halvdel, som ikke er vist, kan utledes av seriekoblingens symmetri om nevnte akse. ;Hver av de to seriekoblede celler som er vist omfatter ;av en digel 1, hvis bunn utgjør en katode med katodestaver 29 som understøtter karbonblokker 30. Anodesystemet omfatter et oppstrømstverrstykke 21 og et nedstrømstverr-stykke 22, som hver utgjøres av en I-bjelke 31, 32, hvor-til det er festet en aluminiumsplate 33, 34. Anoden består av karbonholdige anodeblokker 35 som er festet til enden av stenger 36, som i sin tur fastholdes mot platene 33, 34 ved hjelp av klemmer 37. ;Katodekollektorene er forbundet med katodestavene 29 ved hjelp av ledere 38. Det bakre element av oppstrømskollek-toren, som er det eneste synlige> omfatter en bakre indre del 17 og en bakre ytre del 19. Den bakre indre del 17 er forbundet med oppstrømstverrstykket 21 for den <p>åfølgende celle ved hjelp av et første bakre indre skinneelement 25. Dette omfatter et nedre horisontalt avsnitt 39 som er ;ført på undersiden av oppstrøms■cellen 13, et skråstilt avsnitt 40 i mellomrommet mellom de to celler 13 og 14 samt et øvre horisontalt avsnitt 41 som ender på oppstrøms-tverrstykket 21 ved 31 - 33. Det bakre element 15 av nedstrømskollektoren er forbundet med nedstrømstverr-stykket 22 for den påfølgende celle ved hjelp av et annet bakre og indre stigerelement 27 som omfatter et skråstilt avsnitt 42 samt et horisontalt avsnitt 43 som er til-koblet nedstrømstverrstykket 22 for nedstrømscellen 14 ved 32 - 34. De skråstilte deler 40, 42 og de horisontale deler 41, 43 befinner seg i samme vertikalplan parallelt med aksen XX' og anbragt ved 1/4 av cellens" effektive lengde, hvilket vil si katodens lengdeutstrekning. Det nedre horisontale element 39 befinner seg i et parallell-plan litt til ;høyre for den øvre fjerdedel av den bakre indre del 17 av oppstrømskollektoren. Ytterenden av den bakre ytterdel 19 av oppstrømskollektoren for oppstrømscellen 13 er forbundet med tilsvarende ende av oppstrømstverrstykker 21 for ned-strømscellen 14 ved hjelp av en bakre ytterskinne 23 som omfatter et horisontalt avsnitt 44 og et skråstilt avsnitt 45. Da tverrstykkene er bevegelige, er naturligvis skinnene forbundet med disse ved hjelp av bøyelige elementer . ;Ved en rekke av sådanne celler med forut innbrente anoder og tverrstilt på sådan måte at strømmen langs rekken flyter på tvers av cellene med en total strømstyrke på 175 KA foreligger følgende målte resultater: ;Den største absoluttverdi av Bz er 46 gauss ved en celles nedstrømsliggende langside. ;Den største absoluttverdi av Bxy er 153 *gauss under den indre stiger, mens oppstrøms/nedstrømsbalansen av Bxy er god (oppstrøms- og nedstrømsfeltene er nesten like);

Den samlede vekt av strømlederne ved en midlere strømtett-het på 30 A/cm 2 er 18,8 tonn.

Til sammenligning gir en celle som er identisk, mens strøm-forsynt i henhold til den første løsning beskrevet innledningsvis, hvilket vil si ved hjelp av skinner med inn-løp på siden av overbygningen, følgende resultater:

Bz er lav på nedstrømssiden, men høy over alt ellers, med

en maksimalverdi i oppstrømshjørnene på 220 gauss;

Bxy er symmetrisk på oppstrøms- og nedstrømssiåen, med en maksimalverdi på 140 gauss under den indre stiger;

Den samlede vekt av strømlederne for samme midlere strøm-tetthet er 22,3 tonn.

En celle som er identisk, men utstyrt i henhold til den annen innledningsvis angitte løsning, hvilket vil si med to indre stigere anbragt ved 1/4 og 3/4 av tankens lengste side, samt med katodekollektor på oppstrømssiden ført rundt cellens overbygning og inn i mellomrommet til den påfølgende nedstrømscelle samt mot den indre stiger for denne påfølgende celle, gir følgende resultater.

Bz er lav over alt bortsett fra ved cellesiden, hvor den

når en verdi på 47 gauss,

Bxy er i ubalanse mellom oppstrøms- og nedstrømssiden

(98 mot 196 gauss); idet den maksimale verdi av denne komponent nås under den indre stiger og beløper seg til 196 gauss,

Den totale vekt av lederne ved samme midlere strømtetthet

2

på 3 0 A/cm er 21,9 tonn.

Den nye fremgangsmåte ved strømføring mellom celler tillater ved kompensasjon av de magnetiske felter i cellen samt delvis kompensasjon av de deriverte av feltstyrken, opp-fyllelse av kriteriene for god celledrift for tverrstilte celler, nemlig intet felt i midten av cellen,

lav i midten, Bz lav over alt, samt Bxy lav og med

likevekt mellom oppstrøms- og nedstrømssiden.

I tillegg medfører oppfinnelsens anordning to meget

viktige ytterligere fordeler. Det oppnås således nedsatt lengde av de strømførende ledere, hvilket gir seg til kjenne ved en vektbesparelse på omkring 15% i forhold til de to beskrevede, tidligere kjente løsninger, samt for-

bedret strømfordeling over katoden med nedsatt Jy, idet katodelederne foreligger i to eller tre deler pr. halv-celle i stedet for en eneste ved de tidligere kjente løsninger.

Oppfinnelsen er egnet for anvendelse ved tilførsel av elektrisk strøm til smelteelektrolyseceller og særlig sådanne celler som er beregnet på fremstilling av aluminium.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for tilførsel av elektrisk strøm til tverrstilte smelteelektrolyseceller, særlig for fremstilling av aluminium, med det formål å nedsette virkningen av de frembragte magnetfélter på celleinnholdet i størst mulig grad og ved anvendelse av rektangulære celler som hver omfatter en digel, hvis bunn som danner cellens katode utgjøres av karbonblokker på metallstaver som er parallelle med cellens korteste side, samt en anode sammensatt av karbonholdige anodeblokker montert på det ene eller det annet av to metalliske tverrstykker parallelle med cellens lengste side, karakterisert ved at det ene tverrstykke (21) for en nedstrømsliggende celle (14) tilføres strøm fra oppstrømsenden av katodestavene i den nærmest liggende celle (13) på oppstrømssiden t såvel over den nærmeste lengste rektangelside som over de korteste rektangelsider mens det annet tverrstykke (22) tilføres strøm fra nedstrøms-enden av oppstrømscellens katodestaver bare over den nevnte lengste rektangelside.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at en del av den strøm som avgis fra oppstrømsenden av katodestavene i den opp-strømsliggende celle (13) oppsamles av to strømskinneele-menter (25, 26) som er ført på undersiden av cellen, og tilføres det nevnte ene tverrstykke (21) for den nærmest liggende nedstrømscelle (14), mens resten av den strøm som avgis fra katodestavenes oppstrømsende oppsamles av to strømskinner (23, 24) som er ført på hver sin side av cellene for strømtilførsel til nedstrømscellens nevnte ene tverrstykke (21) over hver sin kortside av cellen (14), og at den strøm som avgis fra katodestavenes nedstrømsende oppsamles av to strømskinnelelementer (27, 28) som fører til nedstrømscellens annet tverrstykke (22) over cellens nærmeste lengste rektangelside.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at de strømskinneele-menter som er ført på cellens underside innstilles for minimalisering av magnetfeltets komponent i cellens lengde-retning midt i cellen ved innbyrdes forskyvning i forhold til cellen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det oppstrømsliggende tverrstykke (21) for nedstrømscellen (14) velges som det nevnte ene tverrstykke som tilføres strøm fra oppstrøms-siden av o<p>pstrømscellen (13).

5. Anordning for tilførsel av elektrisk strøm til tverrstilte smelteelektrolyseceller, særlig for fremstilling av aluminium, med det formål å nedsette virkningen av de frembragte magnetfelt på celleinnholdet i størst mulig grad ved utførelse av fremgangsmåter som er angitt i krav 1-4, idet anordningen omfatter strømskinner som er anordnet parvis symmetrisk med hensyn på et felles symmetriplan (XX) for cellene, samt forbinder katodekollektorer, hver bestående av et fremre (16;18,20) og et bakre element (15;17,19), for en oppstrømscelle (13) med anodebærende tverrstykker (21, 22) for en nedstrømscelle (14), karakterisert ved at hvert element av en katodekollektor på oppstrømssiden omfatter en indre del (17, 18) og en ytre del (19, 20), og strømskinnene foreligger i et antall på fire, nemlig to ytterskinner (23, 24) på henholdsvis cellens bakside og forside og som forbinder ytterdelene (19, 20) av kollektoren på oppstrømssiden av oppstrømscellen (13) med ytterendene av oppstrømstverr-stykket (21) for en nedstrømscelle (14), samt to innerskinner som hver omfatter to elementer (25 - 27, 26 - 28) samt er anordnet hovedsakelig i hvert sitt plan som forløper parallelt med symmetriplanet (XX) i en avstand lik 1/8 til 1/4 av cellens lengdeutstrekning fra hver sin kortside av cellen, samt rett ut for gapene (17 - 19 og 18 - 20) mellom de indre og ytre deler av nevnte oppstrømskollektors elementer, idet det ene element (25, 26) av hver innerskinne utgår fra et punkt på en tilordnet indre del (17, 18) av op<p>strømskollektoren, passerer under den oppstrøms-liggende celle (13) og\ ender på oppstrømstverrstykket (21), mens det annet element av hver innerskinne utgår fra det tilsvarende element (15, 16) av nedstrømskollektoren og ender på nedstrømstverrstykket (22).

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at hver celles opp-strøms- og nedstrømskollektor er innrettet for å avgi hver sin halvdel av den totale strøm som passerer gjennom cellen, mens den strøm som flyter.i hver av de strømskinne-elementer (25, 26) som er ført på undersiden av oppstrøms-cellen ligger mellom 1/8 og 3/16 av den totale strøm, idet verdien 1/8 tilsvarer den angitte avstand lik 1/4 og verdien 3/16 tilsvarer den angitte avstand lik 1/8 av cellens"lengdeutstrekning .

7. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at de indre strøm-skinnelementer (25, 26) som er ført på undersiden av opp-strømscellen (13) hovedsakelig er forbundet med midtpunktet av de indre deler (17, 18) av opnstrømskollektorens elementer.