PL132150B1 - Method of elimination of magnetic interference in seriesof electrolysers of very high voltage,located crosswise and apparatus therefor - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jesit sposób i urzadze¬ nie do usuwania zaklócen magnetycznych w szere¬ gu elektrolizerów o bardzo wysokim natezeniu, umieszczonych poprzecznie.Elektrolizery tego typu sa przeznaczone do wy¬ twarzania aluminium przez elektrolize aluminium rozpuszczonego w kapieli fluorków aluminium i sodu. Rozwiazanie wedlug wynalazku stosuje sie do zmniejszania sil magnetycznych przylozonych do cieklego metalu zawartego w tych elektrolize- rach. Te sily sa spowodowane polaczonym dzia¬ laniem pradów poziomych powstajacych w meta¬ lu i dzialaniu pola magnetycznego utworzonego przez przewody jednego elektrolizera i elektroli¬ zerów sasiednich tego samego szeregu jak rów¬ niez przez przewody elektrolizerów szeregów sa¬ siednich. Elektrolizery sa rozmieszczone szerego¬ wo wedlug pelnej liczby przyleglych szeregów tak, aby zapewnic powrót pradu do jego zródla.Wynalazek stosuje sie itylko do wyrównowaze- nia pola magnetycznego wytworzonego przez prze¬ wody elektrolazara i elektrolizery sasiednie tego samego szeregu. Wplyw jednego lub kilku elek¬ trolizerów przyleglycch wówczas, gdy znajduja sie one w miewielMej odleglosci od szeregu roz¬ wazanego, stanowi przedmiot oddzielnych rozwia¬ zan jak np. francuskie opisy patentowe nr nr 2 333 060 i 2 343 826.Wiadomo, ze w celu zmniejszenia kosztów in¬ westycyjnych i eksploatacyjnych jest tendencja 10 i* 25 30 zwiekszania rozmiarów jednostek produkcyjnych, a to powoduje zwiekszenie natezenia pradu prze¬ plywajacego przez kazdy elektrolizer. Zakres na¬ tezenia nowych elektrolizerów, który ksztaltowal sie ostatnio ponizej 200000 A, jest obecnie zawar¬ ty miedzy 200000 i 300000 A.Przy takich natezeniach efekty magnetyczne osiagaja taka amplitude, ze jesli nie zastosuje sie szczególowych rozwiazan w celu zmniejszenia tych efektów, to wydajnosc elektrolizerów znacz¬ nie sie zmniejszy a w przypadku granicznym normalne funkcjonowanie moze byc uniemozliwio¬ ne.Te zaklócenia wyrazaja sie przez wiele efektów: — Stale odksztalcenie warstwy metalu w po¬ staci ogólnej róznicy poziomów mogacej osiagnac w niektórych przypadkach wartosc wieksza od odleglosci anoda — metal, oraz odksztalcenie w postaci symetrycznej wypuklosci.— Istnienie stalych ruchów kapieli i metalu, których uksztaltowanie moze byc bardziej lub mniej korzystne dla prawidlowego dokonania elektrolizy.— Istnienie okresowych ruchów miedzy po¬ wierzchnia kapiel — metal szkodzacych spraw¬ nosci elektrolizy z [powodu jej niestabilnosci i mo¬ gacych w niektórych przypadkach spowodowac wyciek metalu poza elektrolizer.W celu usuniecia zaklócen magnetycznych moz¬ na dzialac badz na prady poziome, badz na pola 132 1503 13*110 4 \ magnetyczne badz tez na obydwa, przy czym ni¬ niejszy wynalazek jest oparty na tym przypadku ostatnim.W dalszej czesci opisu oznaczono przez Bx, By i Bz skladowe pola magnetycznego wzdluz osi Ox, 5 Oy i Oz w trójsciande prostym, którego poczatek O jest srodkiem plaszczyzny katodowej elektroli¬ zera, Ox jest osia poprzeczna elektrolizera skie- *PVfina w kierunku krazenia pradu w szeregu elektrolozerów, Oy jest osia podluzna elektroHee- ra a Oz osia pionowa ¦kierowana ku górze.Boki elektroliizera sa nazywane malymi boka¬ mi i duzymi bokami, przy czym te ostatnie sa w przypadku szeregów elektrolizerów umieszczo¬ nych poprzecznie prostopadle do osi szeregu. Wy¬ razenie czolo jest stosowane do oznaczenia kon¬ ców na malych bokach elefctroliaara jak i ukladu anodowego. Bedzie sie mówilo dla kazdego elek- troiflzera o bofeu przednim i boku tylnym w od¬ niesieniu do kierunku przeplywu pradu w szere¬ gu ellektrolizerów. Na rysunku kierunek pradu bedzie oznaczona & dohl "do góry kazdej figury i bedzie wskazany strzalka.Wreszcie elektrolizer rozwazany bedzie tym, z którego wyplywa prad przez katode a elektroli¬ zer poprzedni ten, który, nasila z wyjsc katodo¬ wych, uklad anodowy elektrolizera rozwazanego, natomiast elekfcrolizar nastepny, bedzie tym, które¬ go krzyzak anodowy jest zasilani pradem z wyjsc katodowych elektrolizera riozwalanega: Wszystkie wartosci pola magtoetycizMego sa podbftg w Te- slach.Celem wynalazku jest unikniecie niedogodnosc* znanych rozwiazan.Gel ten osiagnieto praez opracowenie sposobu imiwcinin zaklócen magnetycznych w szeregu elek- tMitzttow o baitfcD wysokim natezeniu, umiesz- 4Mtyea poprzecznie, do wytwaraania aluminium z atanWum rozpuszczonego w detóym kryolicie, w których natezenie wynos* 200 awrierajacych piwtopadloscierine wanny podpie- v*ia*r Moiw katodowe z wegla, w których sa umfeanone wyjscia pradu katodowego, i uklad aoodowy zawieszany na krzyzaku, przy czym efekteodtaery laeq# sie elektrycznie w szereg prze- wwiami laczacymi wyjscia katodowe elektroldzera rozwazanego z krzyzakiem elektrolizera mastepne- flUj l iw^rinnm sie poprzecznie w stosunku do osi aamegu. Zgodnie z wynalazkiem, sposób ten po- fefla* nan tym, ze prad katodowy zbiera sie przez fctfflka pmwodów zatopionych w bloku katodowym fc: wychodzacych pionowo parzez dno wanny, prtty czym czesc pradu calkowitego zawarta miedzy 30: i 54% krazaca w praewodach laczacych mie- 4HT tlflflcte©lizerami, odgalezia sie w przewodach umieracawiych na co najmniej jednej czesci ich toru na zewnatrz dwóch plaszczyzn pionowych przechodzacych przec konce ukladu anodowego.Rozdzial pradu odgalezionego moze byc syme- tryczajr w stosunku do osi szeregu i moze byc ten prad równiez rozdzielony na kazdy bok elektroli- aera, lub moze byc niesymetryczny i byc rozdzie¬ lony nierówno na kazdy bok elektrolizera.Krzyzak rozwazanego elektrolizera zasila sie pradem z wyjsc katodowych elektrolizera poprzed¬ niego przez kilka przewodów pien«W#ca, które mo¬ ga byc polaczone badz w jedna calosc na przed¬ nim boku krzyzaka badz jednoczesnie na boku przednim i na boku tylnym, przy czym czesc pradu moze byc ponadto doprowadzona do jedne¬ go i/lub drugiego czola krzyzaka.Wynalazek obejmuje równiez urzadzeni^ do usu¬ wania zaklócen magnetycznych w szeregu elektro¬ lizerów o bardzo wysokim natezeniu, umieszczo¬ nych poprzecznie, do wytwarzania aluminium z aluminium rozpuszczonego w cieklym toryolicie, w których natezenie wynosi 200050—^ObottO A, przy czym elektrolizery zawieraja równoiegloscienna wanne podpierajaca bloki kSftotlowey w1 kfcórych sa zatopione wyjscia katodowe pradu a uklad ano¬ dowy jest zawieszony na krzyzaku, rjrzy czym ele- iktrolizery sa polaczone elektrycznie w szereg przez przewody laczace, i sa umieszczone poprzecznie w stosunku do osi szeregu. Istota wynalazku polega na tym, ze wyjscia katodowe sa utworzone przez kilka przewodów zatopionych w blokach katodo¬ wych i wchodzacych pionowo przez dno wanny, przy czym czesc przewodów laczacych laczaca wyj¬ scia katodowe rozwazanego elektroifcizera z krzy¬ zakiem elektrolizera nastepnego, jest umieszczona na co najmniej jednej czesci ich torii na zewnatrz dwóch plasaezyan pionowych przechodzacych przez konce ukladu anodowego na malym boku wanny, zas przewody odgaleziajace maja rezystancje od¬ powiadajaca; wejScJlu oct 30% do 51% calkowitego natezenia pradu. 1%-zedmiot wynalazku jest uwidoczniony^ w przyk¬ ladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dwa ukftidy wyjsc katodowych* dzria- czon-yeli dla uproszczenia ria tym safnym etófctrb- lizerze, utworzone przez wyjscia tbeznei i ifrztsz wyjscia przez dno, w przekroju pionowym, fig. 2 — elektrolizer, na który naniesiono trzy osie? wspól¬ rzednych, stosowane do okreslenia kierunków skla¬ dowych pols magnetycznego, w przekroju piontH wym, fig: 3 — rozdzial sredniej skladowej piono¬ wej pola magnetycznego na cztery cwiartki elek¬ trolizera, schematycznie, fig. 4 — polozeftie prze¬ wodów laczacych zgodnie z wynalazkieni, w stth sunku do plaszczyzny pionowej przechodzacej przez koniec ukladu anodowego, w przeteróju fi(K nowym, fig. 5, 9 i 7 przedstawiaja schematyczme, rózne przyklady rozmieszczenia przcWodd# lacza¬ cych, fig. a — polaczenia miedzy elektróHzsrafcfttf, znane ze stanu techniki, schematycznie, figi ft^*13 przedstawiaja schematycznie, rózne ptzytóady wy¬ konania wynalazku, fig. 14 — schematycznie, ko¬ rzystny przyklad wykonania wynalazku, fig* KJ" — przyklad wykonania z fig. 4 uwidaczniajacy kon¬ strukcyjne polozenie przewodów, w przekroju wzdluz osi szeregu elefctrolizerów.Elektrolizer moze byc zaopatrzony w boczne wyjscia katodowe 1 wedlug stanu techniki, lub w wyjscia katodowe 2 przez dno wanny 3. Elektroli¬ zer 4 zawiera bloki anodowe 5, zanurzone w ka¬ pieli elektrolitycznej 6, usytuowanej na warstwie 7 cieklego aluminium utworzonej na katodzie po¬ laczonej przewodem lub grupa przewodów odgale- 20 i* 30 35 40 45 50 55 60132 150 5 C ziajacych 8 z krzyzakiem 9 elektrolizera nastane* go 4'.W elektrolizera^h klasycznych prady poziome sa glównie wytwarzane przez zbieranie pradu kato¬ dowego. Prad jest odprowadzany przez boczne wyj* scia katodowe 1, które maja te niedogodnosc, ze powoduja koncentrowanie pradu na duzych bo¬ kach katody. Wówczas, gdy wzrasta rozmiar elek¬ trolizera, powoduje to powiekszenie katody, a to daje w efekcie zwiekszenie pradów poziomych w cieklym metalu.W niniejszym wynalazku prad jest otrzymywa¬ ny z katody weglowej przez pionowe wyjscia ka¬ todowe 2, które zostaly nazwane w dalszej czesci opisu jako „wyjscia przez dno". Ten sposób umoz¬ liwia' znaczne zmniejszenie pradów poziomych w metalu otrzymujac zysk rzedu 0,1 V na spadku napiecia na katodzie. To zmniejszenie spadku na¬ piecia katodowego powoduje zmniejszenie o 300 kWh/t energii zuzywanej przez elektrolizer.W wyniku stosowania wyjsc przez dno nie roz¬ róznia sie juz pradu katodowego otrzymywanego na wejsciu i otrzymywanemu na wyjsciu jak to bylo stosowane w przypadku elelktrolizerów z bocz¬ nymi wyjsciami katodowymi, poniewaz caly prad wychodzi przez dno elektrolizera. Okreslenie licz¬ by, polozenia i urzadzenia kotwiacego w katodzie weglowej wyjsc pionowych przez dno, bedzie roz- waaaiie jateo znane ze stanu techniki Idea wyjsc przez dno zostala omówiona w opi¬ sach patentowych francuskich nr 963 374, 1126 949 oraz we wloskim opisie patentowym nr 461183, nawiazuje tylko do wyjsc przez dno z wylacze¬ niem opisu przewodów laczacych. Pierwszy doty¬ czy tylko elektroiizerów o stosunkowo niewielkim natezeniu zblizonym do 100000 A. Inne opisy pa¬ tentowe francuskie nr nr 83 883, 1079131 i opis patentu dodatkowego nr 65 320 stosuja sie równiez tylko do elektroiizerów o natezeniu zblizonym do 100000 A, i opisuja kosztowne rozmieszczenie prze¬ wodów prowadzace do sumarycznego wyrównowa- zenia na plaszczyznie pola magnetycznego. Tory przewdów laczacych sa dlugie powodujac znaczne zuzycie materialu na przewody, i straty napiecia w wyniku znacznej dlugosci przewodów. Wynala¬ zek umozliwia usuniecie zaklócen magnetycznych w elektroMzerach przez usuniecie pradów pozio¬ mych i przez wyrównanie pola magnetycznego.W tym, co dotyczy pola magnetycznego nalezy nazwac skladowa antysymetryczna w stosunku do danej plaszczyzny wówczas, gdy kazda para punk¬ tów symetrycznych wzgledem tej plaszczyzny od¬ powiada dwóm przeciwnym wartosciom sklado¬ wej.W elektrolizerach poprzecznych z braku efektu szeregów sasiednich* skladowe Bx i Bz sa ze wzgledów konstrukcyjnych antysymetryczne w stosunku do plaszczyzny xotL W tym, co dotyczy wyrównowazeni* pola mag¬ netycznego, które kieruje wyborem rozmieszcze¬ nia przewodów laczacych, zostaly zastosowane dwa nastejnjjace kryteria: Kryteria glówne stosowane do skladowej piono¬ wej polegajace na równosci srednich Bz na cwiart¬ ke elek&oiizera. Numeracja cwiartek elektrolizera jest okreslona na fig. 3, gdzie przez 31 oznaczono pierwsza cwiartke, przez 82 druga cwiartke, przez 33 trzecia cwiartke i przez 34 czwarta cwiartke elekjtrolizera. Równosc srednich zapisuje sie: Bz^ = —Bz*.Ta równosc uwzgledniajac antysymetrie ze wzgledu na brak szeregów sasiednich bedzie na¬ stepujaca: Bzi«b^B*i=a=BZ, »— Ponadto wartosci punktowe Bz musza byc nie¬ wielkie. Pole bedzie obliczone uwzgledniajac efekt elementów ferromagnetycznych elektrolizera i jego otoczenia.Drugie kryterium polega na zmniejszeniu wartosci maksymalnej skladowej poziomej Bx. Wartosc, mak* symalna bedzie na ogól usytuowana na koncu pla¬ szczyzny anodowej na malych bokach elektrolize-? ra.Wynalazek polega dla elektroiizerów ustawionych poprzecznie o natezeniu zawartym miedzy 200000 A i 300000 A, na polaczeniu wyjsc przez dno i od¬ galezieniu czesci pradu w przewodach umieszczo¬ nych wewnatrz dwóch plaszczyzn pionowych prze¬ chodzacych przez konce ukladu anodowego.W rzeczywistosci ta definicja rozmieszczenia przewodów odgaleziajacych musi byc sprecyzowa¬ na, gdyz obejmuje ona czesc wanny a jest oczy¬ wiste, ze przewody laczace moga przechodzic wew¬ natrz wanny. W praktyce przewody odgaleziajace sa wiec umieszczone w strefie zakreskowanej ABCDEF oznaczonej na lig. 4. Ta strefa jest ogra¬ niczona bokiem wanny przez scianke pionowa AB malego boku wanny i ponizej wanny przez dno az do pionowego konca ukladu anodowego BC.Tym niemniej przewód bedzie nieco odsuniety od scianki wanny na odleglosc zalezna od wymogów bezpieczenstwa. Strona przeciwna do scianki wan¬ ny nie stanowi ograniczenia teoretycznego strefy.Jednakze aby nie przedluzac znacznie toru prze¬ wodów nie odsuwa sie ich od plaszczyzny EF usytuowanej w odleglosci okolo jednego metra od scianki wanny. Wysokosc strefy jest teoretycznie nieograniczona ale z racji koniecznosci skrócenia toru i aby przewód odgaleziajacy nie przeszka¬ dzal w dzialaniu elektrolizera, wysokosc strefy be¬ dzie ograniczona w jej czesci górnej przez wyso¬ kosc wanny FA i w jej czesci dolnej* przez gra¬ nice ED usytuowana w odleglosci jednego metra powyzej dna wanny.Figury 5, 6 i 7 umozliwiaja lepsze okreslenie terminu „przewód odgaleziajacy". Prad katodowy zbierany w rozwazanym elektroiizerze krazy w przewodzie 10 (fig. 5) i jest oddawany przez czola rozwazanego elektrolizera 4 na zewnatrz plaszczy¬ zny pionowej przechodzacej przez koniec bloku anodowego 5, przez przewód odgaleziajacy 11, któ¬ ry obejmuje dwa rogi przedni i tylny konca 12 plaszczyzny anodowej. Przewód odgaleziajacy II 'przechodzi pod wanna 3 rozwazanego elektrolize¬ ra 4 i jest polaczony z krzyzakiem 9 elektrolizera nastepnego 4' przez przewód 13. Prad katodowy zbierany pod rozwazanym elektrolizerem 4 krazy przewodem 14 (fig, 6) i jest odgaleziony do czola elektrolizera nastepnego za pomoca przewodu 0d~ galeziajacego 15, który otacza dwa rogi przedni i tylny konca 13 plaszczyzny anodowej nastepne- 10 15 ao 25 30 85 40 45 10 997 go elektrolizera 4' na zewnatrz plaszczyzny pio¬ nowej przechodzacej przez koniec ukladu anodo¬ wego. Przewód odgaleziajacy 15 jest usytuowany wzdluz wanny 3 nastepnego elektrolizera 4' wzdluz Jego mniejszego boku.Czesc pradu katodowego zbierana pod rozwaza¬ nym elektirolizerem 4 krazy w przewodzie 16 (fig. 7) i jest odgaleziana przez czola rozwazanego elek¬ trolizera za pomoca przewodu odgaleziajacego 17, który otacza dwa rogi przedni i tylny konca 12 plaszczyzny anodowej rozwazanego elektrolizera.Przewód odgaleziajacy 17 jest usytuowany wzdluz malego botku rozwazanej wanny 3. Inna czesc pra¬ du katodowego zbierana pod rozwazana wanna krazy w przewodzie 18 i jest odgaleziona przez czola nastepnego elektrolizera za posrednictwem tego samego przewodu odgaleziajacego 19, który otacza dwa rogi przedni i tylny konca 12 plasz¬ czyzny anodowej nastepnego elektrolizera. Przewód odgaleziajacy 19 jest usytuowany wzdluz wanny 3 nastepnego elektrolizera 4' na jej malym boku.Czesc pradu, która jest odgaleziana przez kaz¬ de z czól elektrolizera jest zawarta miedzy 15 i 27% calosci pradu elektrolizera. W szczególnosci w przypadku, w którym przewód odgaleziajacy zasila krzyzak nastepnego elektrolizera przez prze¬ wód usytuowany na duzym boku przed elektroli¬ zerem nastepnym, czesc pradu odgalezionego przez kazde z czól rozwazanego elektrolizera bedzie za¬ warta miedzy 15 i 27% natezenia calkowitego.W przypadku, gdy przewód odgaleziajacy zasila krzyzak nastepnego elektrolizera przez przewód usytuowany na duzym boku tylnym elektrolizera nastepnego, czesc pradu odgaleziona przez kazde z czól nastepnego elektrolizera bedzie zawarta mie¬ dzy 15 i 27% natezenia calkowitego.W tym zakresie nie uwzglednia sie kompensacji efektu jednego lub kilku szeregów sasiednich przy¬ leglych do szeregu rozwazanego.Dla elektrolizerów o wysokim natezeniu liczba przewodów bedzie na ogól wyzsza lub równa 4.Tym niemniej w przypadku, w którym wynalazek jest stosowany do elektrolizerów o natezeniu niz¬ szym od 200000 A mozna sie zadowolic mniej niz czterema przewodami.Na ponizszym przykladzie zilustrowano znacze¬ nie optymalnego wyboru przewodów laczacych dla elektrolizera z wyjsciami przez dno. Laczac po¬ srednio wyjecia przez dno z plaszczyzna anodowa elektrolizera nastepnego za pomoca pieciu przewo¬ dów o równym natezeniu rozmieszczonych na du¬ zym boku elektrolizera o natezeniu 250000 A (fig. 8) jak to bylo stosowane w rozwiazaniach zna¬ nych ze stanu techniki otrzymuje sie pionowe po¬ le magnetyczne wzrastajace od srodka elektrolize¬ ra w kierunku jego czól ze srednimi wartosciami na cwiartke przy istniejacych elementach ferro¬ magnetycznych: Bz srednie dla pierwszej i drugiej cwiartki wynosi 30 • 10-* T a dla cwiartki trzeciej i czwartej Bz srednie wynosi —30 • 10-* T.Warunek Bzi =* -^Bzt calkowicie sie nie spraw¬ dza, gdyz jest on nastepujacy: Bz1 = Bzi.Ten obwód, chociaz ma zalety ze wzgledu na bardzo krótki tor elektryczny, nie umozliwia wy- 150 8 równowazenia pól magnetycznych jednego elektro¬ lizera z wyjsciami przez dno.Przedstawiamy ponizej przyklady wykonania wynalazku, które ukazuja ulepszenia otrzymane 5 przez wyrównanie pola magnetycznego. Na fig. 9 i 13 dla jasnosci przedstawiono tylko schematycz¬ nie przewody laczace wyjscia katodowe 2 rozwa¬ zanego elektrolizera z krzyzakiem 9 zasilajacym anody elektrolizera nastepnego. W praktyce prze- 10 wody laczace przechodza ponizej plaszczyzny ro¬ boczej i lacza sie nastepnie z krzyzakami przez przewody pionowe lub nieco nachylone.We wszystkich przedstawionych przykladach kaz¬ dy blok katodowy umieszczony równolegle do osi w Ox ma trzy wyjscia pionowe. Ale oczywiscie licz¬ ba rzeczywista wyjsc moze byc rózna w ramach wynalazku.Istota wynalazku zostala dokladniej przedsta¬ wiona za pomoca ponizszych przykladów.Przyklad I. Zastosowano elektrolizery z wyj¬ sciami przez dno z piecioma przewodami, z któ¬ rych prad odgaleziony przez czola elektrolizera nastepnego zasila ten elektirolizer przez duzy bok tylny (fig. 9).Prad doprowadzony do dwóch konców katody jest odgaleziony przez czola elektrolizera1 nastep¬ nego w celu zasilania jego krzyzaka przez dwa przewody usytuowane na 1/4 i 3/4. Czesc pradu przeplywajacego przez kazdy przewód odgaleziaja¬ cy jest równa 3/16 badz 18,75% calkowitego nate¬ zenia. Reszta1 pradu zasila krzyzak usytuowany z przodu nastepnego elektrolizera, trzema przewoda¬ mi, z których jeden jest usytuowany wzdluz osi Ox elektrolizera a dwa inne sa usytuowane na czolach krzyzaka. Te przewody moga byc umiesz¬ czone badz na duzym badz na malym boku elek¬ trolizera.Srednie pole pionowe na cwiartke tego elektro¬ lizera o natezeniu 250000 A uwzgledniajac efekt elementów ferromagnetycznych wynosi w pierw¬ szej cwiartce —3 • 10-4 T, w drugiej cwiartce + 3 •¦ 10^ T, w trzeciej cwiartce —3 • 1(H T i w czwartej cwiartce +3 • lfr* T. Pole poziome Bx wynosi maksymalnie 60 • 10^ T. 45 Przyklad II. Zastosowano elektrolizery z wyjsciami przez dno z szescioma przewodami, z których to elektrolizerów prad odgaleziony przez czola elektrolizera nastepnego, jest zbierany w przestrzeni miedzy wannami i jest przesylany do 50 tylnego krzyzaka nastepnego elektrolizera (fig. 10).Prad pobierany na dwóch koncach katodowych jest zbierany z obydwu stron rozwazanego elektro¬ lizera w przestrzeni miedzy elektrdizerami. Czesc tego pradu jest odgaleziona na czola rozwazanego 55 elektrolizera. Przewód odgaleziajacy jest umiesz¬ czony nastepnie wzdluz czól elektrolizera nastepne¬ go i zasila swój krzyzak tylny na 1/4 i 3/4 du¬ zego boku. Przez kazdy z przewodów odgaleziaja¬ cych przez czola elektrolizera nastepnego, przeply- 00 wa 1/5 pradu calkowitego. Reszta pradu katodo¬ wego, zasila przez przedni krzyzak elektrolizera nastepnego za posrednictwem czterech przewodów usytuowanych na l/fi, 3/8, 5/8 i 7/8.Srednie pole pionowe na cwiartke tego elektro- tt Uzera o natezeniu 250000 A i uwzgledniajac wplyw132150 9 (elementów ferromagnetycznych wynosi dla pierw- :szej cwiartki —1(H T, dla drugiej cwiartki + 10-4 t, dla trzeciej cwiartki —1 tej cwiartki +10-* T. Maksymalne pole poziome Bx jest równe 25 • 1(H T.Przyklad III. Zastosowano elektrolizer z wyjsciami przez dno z piecioma przewodami, któ- :rego prad odgaleziony przez czola rozwazanego elektrolizera, jest pobierany na 1/4 i 3/4 katody (fig. 11).Prad pobierany na 1/4 i 3/4 katody laczy sie wzdluz duzego boku przedniego rozwazanego elek¬ trolizera w przewodzie odgaleziajacym, krazac na czolach rozwazanego elektrolizera przed zasila¬ niem przez przednie czola krzyzaka nastepnego elektrolizera przez przewód z obydwu stron elek¬ trolizera. Przewody moga byc umieszczone na du¬ zym boku badz na malym boku elektrolizera.Przez kazdy z przewodów odgaleziajacych przez czola rozwazanego elelktrolizera przeplywa 3/16 badz 18,75% calkowitego natezenia pradu. Reszta pradu katodowego^ zasila posrednio z przodu jak to wskazano na fig. 11 krzyzak elektrolizera na¬ stepnego przez trzy przewody usytuowane na 1/4, 1/2 i 3/4 dlugiego boku.Srednie pole pionowe w cwiartce tej kadzi o natezeniu 250000 A i uwzgledniajac efekt elemen¬ tów ferromagnetycznych wynosi w pierwszej cwiartce —10-* T, w drugiej cwiartce +2 . 10-4 T, w trzeciej cwiartce —2 • 1(H T i w czwartej -cwiartce +10—* T. Maksymalne pole poziome Bx wynosi 40 • 1(H T.Przyklad IV. Zastosowano elektrolizer z wyjsciami przez dno z piecioma przewodami, z którego prad odgaleziony przez czola rozwazanego elektrolizera, jest zbierany na dwóch koncach kato¬ dy (fig. 12).Prad zbierany na dwóch koncach katody laczy sie wzdluz duzego boku przedniego rozwazanego •elektrolizera w przewodzie odgaleziajacym krazac :na czolach rozwazanego elelktrolizera przed zasila¬ niem konca przedniego krzyzaka nastepnego elek¬ trolizera przez przewód usytuowany z obydwu stron elektrolizera. Przewody moga byc umieszczo¬ ne na duzym boku badz na malym boku. Przez kazdy z przewodów odgaleziajacych przez czola rozwazanego elektrolizera przeplywa 1/4 calkowi- "tego natezenia pradu. Reszta pradu katodowego zasila bezposrednio przez przedni krzyzak nastep¬ ny elektrolizer przez trzy przewody usytuowane na 1/4, 1/2 i 3/4 duzego boku.Srednie pole pionowe na cwiartke tego elektro¬ lizera o natezeniu 250000 A uwzgledniajac efekt elementów ferromagnetycznych wynosi w pierw¬ szej swiartce —4 • 10—* T, w drugiej cwiartce +5 • • 10"4 T, w trzeciej cwiartce —5 •10-* T i w czwar¬ tej cwiartce 4 • 10^* T. Maiksymalne pole poziome Bx wynosi 48 • 10^ T.Przyklad V. Zastosowano elektrolizer z wyj¬ sciami przez dno z czterema przewodami, z które- go prad odgaleziany przez czola rozwazanego ele¬ ktrolizera, jest obierany w przestrzeni miedzy *elek!trolizerami przed elektrolizerem rozwazanym ?(fig. 13).Kolektor zasila przewód odgaleziajacy przez czo- 1* la rozwazanego elektrolizera. Prad odgaleziony za¬ sila nastepnie krzyzak przedni nastepnego elektro¬ lizera przez dwa przewody usytuowane na 1/8 i 7/8 duzego boku. Przez kazdy z przewodów odga- 5 leziajacych przez czola rozwazanego elektrolizera przeplywa 1/4 natezenia calkowitego pradu. Re¬ szta pradu katodowego zasila przez przód krzyza¬ ka, nastepny elektrolizer przez dwa przewody usy¬ tuowane na 3/8 i 5/8 duzego boku. 10 Srednie pole pionowe na cwiartke tego elektro¬ lizera o natezeniu 250000 A uwzgledniajac efekt elementów ferromagnetycznych wynosi w pierw¬ szej cwiartce —3 • 10—* T, w drugiej cwiartce 2 . 10-4 t, w trzeciej cwiartce —2 • l(H T i w czwartej cwiartce +3 • 10^ T.Maksymalne pole poziome Bx wynosi 22 • 1(H W Wykonano szereg elaktroMzerów wedlug wyrisH2 lazku, których natezenie wynosilo 250000 A. *^ Na fig. 14 przedstawiono schematycznie rozmie- szczenie zespolu przewodów laczacych miedzy elek¬ trolizerem rozwazanym 4 i elektrolizerem nastep¬ nym 4'.Na fig. 15 przedstawiono przekrój poprzeczny wzdluz osi równoleglej do Ox rozwazanego elek¬ trolizera i elektrolizera nastejpnego. Na fig. 15 urzadzenie doprowadzajace aluminium, nadbudo¬ wa, anody i ich zawieszenie zostaly usuniete badz oznaczone schematycznie dla jasnosci rysunku. Sa one w rzeczywistosci znane ze stanu techniki.Wyjscia katodowe 20 przez dno sa polaczone z kilkoma kolektorami ujemnymi 21. Prad zbierany na dwóch koncach katody jest polaczony przez przewody 22 z przewodami odgaleziajacymi 8 przez czola nastepnego elektrolizera i zasila nastepnie krzyzak 9 tego elektrolizera przez przewody 23 usytuowane na boku tylnym na 1/4 i 3/4 jego dlu¬ gosci.Przez kazdy z przewodów odgaleziajacych, przez czola, przeplywa 3/16 badz 13,75% calkowitego na¬ tezenia pradu. Strona wedlug osi Oz tych przewo¬ dów jest ograniczona tak, ze zapewnia wyrówno- wazenie pola magnetycznego. Strefa umiejscowie¬ nia tych przewodów zostala okreslona poprzednio (fig. 4).Prad zbierany w srodku katody jest prowadzony 45 przez przewody 24 do trzech przewodów piono¬ wych polaczonych na czolach na srodku krzyzaka z bokiem przednim. Przez kazdy z przewodów za¬ silajacych czola krzyzaka przeplywa 1/4 calkowi¬ tego natezenia pradu a przez przewód zasilajacy 50 srodek krzyzaka przeplywa 1/8 calkowitego nate¬ zenia.Elektrolizery szeregu zbudowane wedlug wyna¬ lazku maja cechy nastepujace: powierzchnia anodowa: 348000 cm1 55 wewnetrzne wymiary wanny: 13,68 »4,15 (w metrach) Podczas dzialania elektrolizerów otrzymano na¬ stepujace rezultaty: 60 srednie natezenie: 252000 A wydajnosc Faraday'a: 92,5% srednie napiecie: 3,94 V Zuzycie energii elektrycznej wynosi 12690 kWh 45 na tone aluminium, co stanowi wartosc odpowia-132 150 11 12 dajaca elektrolizerom dzialajacym przy tak wyso¬ kim natezeniu. Ten zysk zostal otrzymany miedzy innymi przez obnizenie spadku napiecia katodowe¬ go, który wynosi srednio 0,25 V.Chociaz rozwiazanie wedlug wynalazku ma za¬ stosowanie zwlaszcza do szeregu elektrolizerów dzialajacych przy natezeniach zawartych miedzy 200000 i 300000 A, ten wynalazek moze byc rów¬ niez stosowany do szeregu elektrolizerów o mniej¬ szych natezeniach na przyklad miedzy 100000 i 200000 A.Zastrzezenia patentowe .1. Sposób usuwania zaklócen magnetycznych w szeregu elektrolizerów o bardzo wysokim nateze¬ niu, umieszczonych poprzecznie, do wytwarzania aluminium z aluminium .rozpuszczonego w cieklym kryolicie, w których natezenie wynosi 200000— 300000 A, i zawierajacych prostopadloscienne wan¬ ny podpierajace bloki katodowe z wegla, w któ¬ rych sa umieszczone wyjscia pradu katodowego, i uklad anodowy zawieszony na krzyzaku, przy czym .eiekitrolizery laczy sie elektrycznie w szereg przewodami laczacymi wyjscia katodowe elektro¬ lizera1 rozwazanego z krzyzakiem elektrolizera na¬ stepnego, i umieszcza sie poprzecznie w stosunku do osi szeregu, znamienny tym, ze prad katodowy zbiera sie przez kilka przewodów zatopionych w bloku katodowym i wychodzacych pionowo przez dno wanny, przy czym czesc pradu calkowitego zawarta miedzy 30 i 54% krazaca w przewodach laczacych miedzy elektrolizerami, odgalezia sie w przewodach umieszczonych na co najmniej jednej czesci ich toru na zewnatrz dwóch plaszczyzn pio¬ nowych przechodzacych przez konce ukladu ano¬ dowego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze prad odgaleziony rozdziela sie na przewody odga¬ leziajace symetrycznie wzgledem osi szeregu. 3. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze prad odgaleziony rozdziela sie na przewody odga¬ leziajace w sposób niesymetryczny w stosunku do osi szeregu. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze krzyzak kazdego elektrolizera zasila sie pradem z wyjsc katodowych elektrolizera poprzedniego przez kilka przewodów pionowych polaczonych na: jego przednim boku. 5 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze krzyzak kazdego elektrolizera zasila sie pradem z wyjsc katodowych elektrolizera poprzedniego, cze¬ sciowo przez kilka przewodów pionowych polaczo¬ nych na jego boku przednim i czesciowo przez: 10 kilka przewodów pionowych polaczonych na jego boku tylnym. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze- krzyzak kazdego elektrolizera czesciowo zasila sie pradem przez wyjscia katodowe elektrolizera po— 15 przedniego przez przewody polaczone z jednym lub z dwoma jego koncami. 7. Urzadzenie do usuwania zaklócen magnetycz¬ nych w szeregu elektrolizerów o bardzo wysokim natezeniu, umieszczonych poprzecznie, do wytwa- *• rzania aluminium z tlenku aluminium rozpuszczo¬ nego w cieklym kryolicie, w którym natezenie wy¬ nosi 200000—300000 A, przy czym elektrolizery za¬ wieraja równolegloscienna wanne podpierajaca blo¬ ki katodowe, w których sa zatopione wyjscia ka- 21 todowe pradu a uklad anodowy jest zawieszony na krzyzaku, przy czym elektrolizery sa polaczone elektrycznie w szereg za pomoca przewodów la¬ czacych, i sa umieszczone poprzecznie w stosunku do osi szeregu w taki sposób, ze maly bok wanny 30 i uklad anodowy sa * równolegle do osi szeregu,. znamienne tym, ze wyjscia katodowe (2) sa utwo¬ rzone z duzej liczby przewodów (20) zatopionych w blokach katodowych (4) i wychodzacych piono¬ wo przez dno wanny (3), przy czym czesc prze- 35 wodów laczacych (24) laczaca wyjscia katodowe rozwazanego elektrolizera (4) z krzyzakiem (9) elektrolizera nastepnego (40 jest umieszczona na co najmniej jednej czesci ich toru na zewnatrz dwóch plaszczyzn pionowych przechodzacych przez 40 konce (12) bloku anodowego (5) na malym boku wanny, zas przewody (8) odgaleziajace maja rezy¬ stancje odpowiadajaca przejsciu od 30% do 54% cal¬ kowitego natezenia pradu.132 150 FIG.1 (' * FIG.2 N\ / x / / / zzz 6 7 /l 32 FIG.3 |"V +x y*- B2, = -Bz 2~ "*1 33 BZ3 = 821 Bz4=-Br, FIG. 4 31 F A 34 Z', ^ ¦^^5132 ISO 1 1/5 1/5 l}s 1/5 ^/s\ i E i L ' l i _ *^ » ^ K/5 Mo A A i/sT 1/10 L TT-LLiJ-LITT li 1/10 17^ ^4 FIG.8 -U i —i —M FIG.9 -9 .8 FIG.10 FIG.11 FIG.12 FI6.13132 150 FIG.14 FI6.15 PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. .1. Sposób usuwania zaklócen magnetycznych w szeregu elektrolizerów o bardzo wysokim nateze¬ niu, umieszczonych poprzecznie, do wytwarzania aluminium z aluminium .rozpuszczonego w cieklym kryolicie, w których natezenie wynosi 200000— 300000 A, i zawierajacych prostopadloscienne wan¬ ny podpierajace bloki katodowe z wegla, w któ¬ rych sa umieszczone wyjscia pradu katodowego, i uklad anodowy zawieszony na krzyzaku, przy czym .eiekitrolizery laczy sie elektrycznie w szereg przewodami laczacymi wyjscia katodowe elektro¬ lizera1 rozwazanego z krzyzakiem elektrolizera na¬ stepnego, i umieszcza sie poprzecznie w stosunku do osi szeregu, znamienny tym, ze prad katodowy zbiera sie przez kilka przewodów zatopionych w bloku katodowym i wychodzacych pionowo przez dno wanny, przy czym czesc pradu calkowitego zawarta miedzy 30 i 54% krazaca w przewodach laczacych miedzy elektrolizerami, odgalezia sie w przewodach umieszczonych na co najmniej jednej czesci ich toru na zewnatrz dwóch plaszczyzn pio¬ nowych przechodzacych przez konce ukladu ano¬ dowego.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze prad odgaleziony rozdziela sie na przewody odga¬ leziajace symetrycznie wzgledem osi szeregu.

3. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze prad odgaleziony rozdziela sie na przewody odga¬ leziajace w sposób niesymetryczny w stosunku do osi szeregu.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze krzyzak kazdego elektrolizera zasila sie pradem z wyjsc katodowych elektrolizera poprzedniego przez kilka przewodów pionowych polaczonych na: jego przednim boku. 5.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze krzyzak kazdego elektrolizera zasila sie pradem z wyjsc katodowych elektrolizera poprzedniego, cze¬ sciowo przez kilka przewodów pionowych polaczo¬ nych na jego boku przednim i czesciowo przez: 10 kilka przewodów pionowych polaczonych na jego boku tylnym.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze- krzyzak kazdego elektrolizera czesciowo zasila sie pradem przez wyjscia katodowe elektrolizera po— 15 przedniego przez przewody polaczone z jednym lub z dwoma jego koncami.

7. Urzadzenie do usuwania zaklócen magnetycz¬ nych w szeregu elektrolizerów o bardzo wysokim natezeniu, umieszczonych poprzecznie, do wytwa- *• rzania aluminium z tlenku aluminium rozpuszczo¬ nego w cieklym kryolicie, w którym natezenie wy¬ nosi 200000—300000 A, przy czym elektrolizery za¬ wieraja równolegloscienna wanne podpierajaca blo¬ ki katodowe, w których sa zatopione wyjscia ka- 21 todowe pradu a uklad anodowy jest zawieszony na krzyzaku, przy czym elektrolizery sa polaczone elektrycznie w szereg za pomoca przewodów la¬ czacych, i sa umieszczone poprzecznie w stosunku do osi szeregu w taki sposób, ze maly bok wanny 30 i uklad anodowy sa * równolegle do osi szeregu,. znamienne tym, ze wyjscia katodowe (2) sa utwo¬ rzone z duzej liczby przewodów (20) zatopionych w blokach katodowych (4) i wychodzacych piono¬ wo przez dno wanny (3), przy czym czesc prze- 35 wodów laczacych (24) laczaca wyjscia katodowe rozwazanego elektrolizera (4) z krzyzakiem (9) elektrolizera nastepnego (40 jest umieszczona na co najmniej jednej czesci ich toru na zewnatrz dwóch plaszczyzn pionowych przechodzacych przez 40 konce (12) bloku anodowego (5) na malym boku wanny, zas przewody (8) odgaleziajace maja rezy¬ stancje odpowiadajaca przejsciu od 30% do 54% cal¬ kowitego natezenia pradu.132 150 FIG.1 (' * FIG.2 N\ / x / / / zzz 6 7 /l 32 FIG.3 |"V +x y*- B2, = -Bz 2~ "*1 33 BZ3 = 821 Bz4=-Br, FIG. 4 31 F A 34 Z', ^ ¦^^5132 ISO 1 1/5 1/5 l}s 1/5 ^/s\ i E i L ' l i _ *^ » ^ K/5 Mo A A i/sT 1/10 L TT-LLiJ-LITT li 1/10 17^ ^4 FIG.8 -U i —i —M FIG.9 -9 .8 FIG.10 FIG.11 FIG.12 FI6.13132 150 FIG.14 FI6.15 PL PL