NO170292B - Anodeklemme - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anodeklemme av den art som er angitt i innledningen til krav 1.

Aluminium blir vanligvis produsert ved elektrolyttisk reduksjon av aluminiumoksid til aluminiummetall i en elektrolyttisk celle som har en karbonholdig katode som danner et kar for den produserte aluminiumsmelte tillike med et overliggende lag av elektrolytt eller bad som aluminiumoksidet

som skal reduseres, blir oppløst i. En. elektrisk strøm innføres i cellen gjennom opphengte anoder som har kontakt med elektrolyttbadet. Disse anoder er mekanisk og elektrisk koblet via vertikale anodestenger som er innleiret i anodene og festet til anodeskinner opphengt over reduksjonscellen. Likestrøm innføres således i cellen gjennom anodeskinnen, anodestengene og anodene, går gjennom elektrolyttbadet, hvorved aluminiumoksidet blir redusert til metallisk aluminium, og forlater cellen ved å tre gjennom aluminiumsmelten og den underliggende katode, hvorfra den tas ut via oppsamlingsstaver og så føres til nabocellens anodeskinne.

Siden anodene blir forbrukt under den elektrolyttiske reduksjonsprosess og det smeltede aluminium bygger seg opp i cellen og fjernes fra tid til annen, er det nødvendig å etterstille anodene vertikalt for å holde stort sett konstant avstand mellom anodeenden og laget av aluminiumsmelte. Følgelig må de klemmer hvormed anodestengene er festet til anodeskinnen, tillate vertikal etterstilling fra tid til annen. Slike anodeklemmer er velkjente og er f.eks. vist- i US patentskrifter 3.575.840, 3.888.757 og 4.025.414. Skjønt slike anodeklemmer ifølge tidligere teknikk er velskikket for bruk under cellens drift, er de langt fra tilfredsstillende for å brukes under det såkalte katode-"utbrennings"-tidsrom.

Etter at en reduksjonscelle nettopp har vært bygget eller har vært gjenoppbygget etter en driftsperiode, er det nødvendig innen cellen tas i drift, å forvarme eller brenne katoden,

dvs. det karbonholdige materiale på bunnen av cellen som danner oppbevaringskaret for det smeltede aluminium med overliggende smeltet elektrolytt. Skjønt der finnes adskillige metoder til å gjennomføre slik utbrenning, består en vanlig metode

i å sende elektrisk strøm gjennom cellen.

Ved denne metode blir der over karbonblokkene som katoden setter seg sammen av, spredt ut et skikt av tilmålt karbon-motstandsmateriale, og anodene med påsittende anodestenger blir senket ned til skiktet. Så blir der gjennom cellen sendt partiell eller full driftsstrøm, og den utviklede motstands-varme steker katodekittet mellom og rundt katodeblokkene,

så katodekroppen blir varmet opp før elektrolyttbadet føres inn.

På grunn av varmeutvidelse av både anoder og katodeblokker er det nødvendig under denne utbrenningsprosess å etterjustere anodestangklemmene med visse mellomrom, f.eks. hver time eller deromkring. Følgelig blir denne utbrenningsmetode ytterst arbeidskrevende og dermed kostbar, i og med at en normal utbrenning kan ta 20-36 timer eller mer.

Ofte finnes der ikke nok mannskap til å utføre de forlangte anodeklemmejusteringer så ofte som det er ønskelig. Unnlatelse av å justere anodeklemmene fører til ujevn anodestrømfordeling med derav følgende lokaliserte hete steder i katoden. Disse kan føre til sprekker i katodeblokkene, og disse og deres sammenføyninger kan også bli skadet. Videre blir visse områder av katoden ikke varmet opp tilstrekkelig. Alle disse problemer kan forårsake vanskeligheter under den senere drift og for-korte cellens samlede levetid.

Der har vært foreslått minst to metoder til å overvinne disse utbrenningsproblemer. Den ene består i å levne anodeklemmene løse. Men da typiske anodeklemmer ikke er konstruert for å tillate glipp mellom anodestengene og anodeskinnen, fører en løsning av dem i tilstrekkelig grad til å tillate slik glipp, til ujevn strømgjennomgang. Videre har slik løs klemning tendens til å forårsake lysbuedannelse mellom anodestang og anodeskinne og dermed til kraterdannelse på over-flatene av begge.

En annen løsning består i å benytte provisoriske fleksible stropper til å forbinde anodestengene og anodeskinnen under utbrenningstiden, mens anodeklemmene levnes løse. Imidlertid er slike stropper tunge og vanskelige å koble. I noen tilfeller blir det nødvendig å bruke en kran for å bringe dem på plass og fjerne dem. Videre er slik utrustning med fleksible stropper kostbar og kan lett bli skadet hvis den ikke håndteres skikke-lig. Sluttelig kan det være forbundet med vanskeligheter å fjerne stroppene i det ytterst hete miljø over en aluminiumreduksjonscelle.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en forenklet og mer tilfredsstillende løsning av problemet med en anodeklemme til bruk under utbrenning av en aluminium-reduksj onscelle.

Denne hensikt oppnås ved en anodeklemme for bruk ved kontinuerlig pressing av en anodestang mot en anodeskinne for å opprettholde god elektrisk kontakt mellom anodestang og anodeskinne i en aluminiumreduksjonscelle under utbrenning av katodebunndelen av cellen som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli belyst nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et perspektivriss av en klemme i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser snitt etter linjen 2—2 på fig. 3, med visse deler sløyfet for oversiktens skyld. Fig. 3 viser i grunnriss og delvis gjennomskåret en anodeklemme ifølge oppfinnelsen anbragt på plass, og

fig. 4 er et oppriss av klemmen.

Der vil i det følgende bli gjort rede for den viste utfør-elsesform for oppfinnelsen, hvis rekkevidde er angitt i patent-kravene.

På tegningen betegner 11 anodeskinnen og 12 anodestangen som skal klemmes fast til den. Braketter 13a, 13b er boltet

til anodeskinnen 11 og bærer den demonterbare anodeklemme,

som er betegnet generelt med 14, og som holdes på plass ved anlegg mot støtter 16a og 16b på brakettene 13. Brakettene

13 og støttene 16 inngår i den normale, permanente anodeklemme, hvis detaljer for oversiktens skyld ikke er vist ved den demonterbare anodeklemme ifølge oppfinnelsen. Det vil forstås av fagfolk at støttene 16 blir dreiet for å legge seg mot (ikke viste) armer som inngår i den permanente anodeklemme for anodestangen 12. Det vil også forstås at detaljer ved konstruksjonen av klemmen ifølge oppfinnelsen kan endres slik at den vil passe mekanisk til andre former for normale eller permanente anodeklemmer, resp. til braketter som bærer slike klemmer.

Klemmen ifølge oppfinnelsen omfatter et stort sett U-formet åk 17 hvis ender 20b og 20c hviler på brakettene 13,

og hvis midtparti bærer ruller 18 i anlegg mot anodestangen 12.

(I den spesielle utførelsesform som er vist på tegningen, sitter braketten 13b lavere enn braketten 13a. Således er den ene arm av åket 17 forskutt i forhold til den annen. For å forhindre vridning av klemmen når den kommer i inngrep,

er den ene arm av åket 17 laget av to stykker, et nedre stykke 20b som hviler på braketten 13b, og et øvre stykke 20a plassert i samme plan som den overforliggende arm 20c av åket 17. Det vil forstås at denne anordning er særegen for bruk av klemmen ifølge oppfinnelsen i den spesielle, viste utformning og ikke utgjør noe vesentlig trekk ved oppfinnelsen.)

Som vist klarere på fig. 2, tvinges rullene 18 mot anodestangen 12 av en fjær 19 anbragt i et hus som bæres på åket 17. Dessuten kan man med et håndtak 21 dreie en gjengebolt 22 for å øke eller minske den kraft fjæren 19 øver på rullene 18. Skjønt den benyttede fjær kan være av vilkårlig egnet type, har den fjærtype som er kjent som tallerkenfjær eller Bellville-fjær, vært benyttet med hell og er anskueliggjort skjematisk på fig. 2.

Klemmen ifølge oppfinnelsen kan lages av vilkårlig egnet materiale, vanligvis umagnetisk, f.eks. rustfritt stål. Imidlertid kan visse deler, f.eks. rullene, lages av andre egnede materialer, f.eks. høytemperatur-plast.

Det vil innses at klemmen ifølge oppfinnelsen bringes

på plass under utbrenningsoperasjonen, hvoretter den kan fjernes, og den konvensjonelle klemme som omtalt ovenfor, bringes i inngrep mens cellen drives for å produsere aluminium.

Det vil også forstås at enten fjæren 19 alene eller skruen 22 alene kan brukes til å øve trykk på trinsene 18, skjønt

det også er mulig å bruke en kombinasjon av begge.

Fordelene ved klemmen ifølge oppfinnelsen fremfor klemmer ifølge eldre teknikk består i at anodestangen kan bevege seg vertikalt som reaksjon på varmeutvidelse av anoden og/eller katoden under utbrenningen, mens der samtidig vedlikeholdes intim kontakt mellom anodestangen og anodeskinnen. Videre er klemmene ifølge oppfinnelsen enkle og lettvinte å installere og fjerne, særlig på grunn av sin forholdsvis lille vekt sammen-lignet med eksempelvis fleksible stropper. Sluttelig faller klemmene ifølge oppfinnelsen forholdsvis billig i fremstilling, er lette å vedlikeholde samt holdbare.

Det vil forstås at fjæren og rullene kan erstattes, med - likeverdige organer. F.eks. kunne man istedenfor en fjær benytte en hydraulisk eller pneumatisk jekk. På lignende måte ville man istedenfor rullene kunne benytte en krum bladfjær til å holde anodestangen i kontakt med anodeskinnen og samtidig tillate relativ vertikal bevegelse mellom dem.

Claims (7)

1. Anodeklemme for bruk ved kontinuerlig pressing av en

anodestang mot en anodeskinne for å opprettholde god elektrisk kontakt mellom anodestang og anodeskinne i en aluminiumreduksjonscelle under utbrenningen av katodebunndelen av cellen, karakterisert ved et åk (17) som er anordnet nærliggende til anodestangen (12) med deler av åket (17) tjenende som en bærer for et anodestangkontaktorgan (18) som er utstyrt med en krummet anodestangkontaktflate, med denne kontaktflate båret slik av åket (17) at den kan bevege seg langs anodestangen i det vesentlige parallelt til lengdeaksen av anodestangen mens den hele tiden forblir i god kontakt med stangen (12) understøttet av en ettergivende forspennings-innretning (19) som bæres av åket (17), hvilken forspennings-innretning kontinuerlig tvinger anodestangkontaktorganet (18) og anodestangkontaktflaten på dette mot en del av anodestangen (12) og med anodestangen (12) på sin side derved presset mot anodeskinnen (11) uavhengig av bevegelsene for anodestangen (12) i forhold til anodestangkontaktorganet (18) eller anodeskinnen (11).

2. Anodeklemme ifølge krav 1, karakterisert ved at stangkontaktorganet omfatter minst én rull hvis rotasjonsakse er anordnet i en vinkel på tvers av lengdeaksen til anodestangen (12).

3. Anodeklemme ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den ettergivende forspenningens-innretning (19) omfatter minst én fjær.

4. Anodeklemme ifølge krav 3, karakterisert ved at fjæren er en tallerkenfjær.

5. Anodeklamme ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at det er anordnet innretninger for innstilling av kraften som utøves av fjæren på forspennings-innretningen (19).

6. Anodeklemme ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at det er anordnet innretninger for spenning av fjæren for forspenningsinnretnin-gen (19).

7. Anodeklemme ifølge krav 6, karakterisert ved at spenneinnretningen omfatter et skruanordning (22).