NO118163B - - Google Patents

Description

Anordning til opphengning av forhåndsbrente anoder

i elektrolyttiske reduksjonsceller.

Den foreliggende oppfinnelse angår elektrolyttiske reduksjonsceller som anvender elektroder som bæres av hver sin stang eller stav av ledende materiale. Oppfinnelsen går nærmere bestemt ut på et nytt system til opphengning av forhåndsbrente anoder i elektrolyttiske celler til reduksjon av aluminiumholdige forbindelser, f.eks. aluminiumoksyd.

I elektrolyseceller med forhåndsbrente elektroder for anvendelse i aluminiumindustrien er en rekke anoder hver for seg opphengt i ledende anodestenger av metall, f.eks. kobber eller aluminium, som i sin tur på egnet måte er festet til bærende ledere eller anodesamlestrom-skinner som er anbragt horisontalt over katodekaret i den elektrolyttiske celle. Under drift av cellen blir den nedre del av anodene for-brukt eller brent bort, og anodene må derfor senkes for at deres underside skal stå i riktig stilling i elektrolytten. En egnet jekk-innretning må derfor anordnes til senking og heving av de bærende ledere. For at alle anoder ikke skal måtte fjernes og skiftes ut samti-dig, er de forskutt i vertikalretningen, slik at bare en eller to anoder må skiftes ut på samme tid. Når de bærende ledere har nådd sin laveste stilling, er det som folge av den nevnte forskutte anordning av anodene nodvendig å kunne holde anodene i en fast stilling i forhold til elektrolytten mens de bærende ledere heves til sin hoyeste stilling. Efter at de bærende ledere er hevet til sin hoyeste stilling, kan anodene senkes ytterligere ved senking av de bærende ledere. Over og parallelt med de bærende ledere er der derfor anordnet egnede konstruksjonsdeler eller hjelpeanodeskinner. Anodestengene av metall er tilstrekkelig lange til at endene av stengene strekker seg opp over de nevnte konstruksjonsdeler når elektroden står i sin laveste stilling. Når de bærende ledere når sin nederste stilling, kan således anodestengene festes til konstruksjonsdelene for å holdes på plass. Anodestengene kan derefter losnes fra de bærende ledere, som så kan beveges til sin overste stilling. Anodestengene kan igjen festes til de bærende ledere og frigjores fra konstruksjonsdelene. Ved senkning av de bærende ledere kan derefter stengene og elektrodene senkes ytterligere.

Når en anode er oppbrukt og derfor må skiftes ut, finner ut-skiftningen sted ved hjelp av en egnet 16fteinnretning som f.eks. en kran. For å lette slik lofting er der vanligvis anordnet en åpning i den ovre ende av de ledende anodestenger av metall for inngrep med en krok på kranen. De ledende anodestenger av metall må .således være tilstrekkelig lange til å strekke seg opp til konstruksjonsdelene og noe forbi disse for å tillate krankroken å komme i inngrep med åpningen.

I tillegg til den forholdsvis kompliserte serie av operasjoner som må utfores for å heve eller senke anoden, har dette system en rekke andre ulemper. I det ovenfor beskrevne tidligere kjente system blir den ledende stang anbragt vertikalt mot en vertikal overflate av anodesamlestromskinnen, og i denne stilling blir der utovet et trykk ved hjelp av en horisontaltvirkende klemmeinnretning for å oppnå elektrisk forbindelse mellom den ledende stang og anodesamlestrSmskinnen. Denne fremgangsmåte medforer lysbuedannelse på berøringsflatene når en for-brukt anode fjernes og en ny settes på plass. Dessuten vil der finne sted lysbuedannelse på berøringsflatene hver gang det er nodvendig å innstille hoyden av en anode for å vedlikeholde riktig stromfordeling. ved en slik innstilling er det nodvendig å losne kleminnretningen for å flytte den ledende stang enten oppover eller nedover i forhold til anodesamlestromskinnen og derefter påny stramme kleminnretningen for å gjenopprette den stasjonære forbindelse.

Den foreliggende oppfinnelse angår imidlertid et nytt system, hvor hver anode i en cellegruppe kan innstilles vertikalt uten at stillingen av andre anoder i cellen forandres eller den elektriske forbindelse mellom disse og anodesamlestromskinnen brytes. Når oppbrukte karbonanoder skal skiftes ut, blir strombanen fra en anodeinnretning til elektrolytten brutt ved overflaten av elektrolytten når anoden fjernes, så der unngås lysbuedannelse mellom den ledende anodestang av metall og anodesamlestromskinnen. Denne fordel ved det nye system får usedvanlig stor betydning når strømmen gjennom hver anode okes fra 2.000 ampere og oppover.

Den foreliggende oppfinnelse tar også sikte på å skaffe en åpen bane til lettvint å anbringe og fastholde anodeinnretningen på

den ledende stang like for fastklemmingen.

Oppfinnelsen går ut på anordning til opphengning av forhåndsbrente anoder i elektriske reduksjonsceller med et katodekar som inne-holder en elektrolytt, idet hver anode er forbundet med den nedre ende av en ledende anodestang av metall, som er forbundet med en kontaktplate som via en boyelig stromledning er forbundet mea en anodesamlestromskinne anbragt over katodekaret, og anordningen er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i karakteristikken til krav 1.

En slik anordning medforer bl.a. følgende fordeler:

1. En hvilken som helst oppbrukt anode kan skiftes ut uten å forstyrre forbindelsen, forbindelsesinnretningen eller stillingen av de ovrige anoder i cellen. 2. En hjelpeanodeskinne til å holde alle anodene i en bestemt stilling mens anodesamlestromskinnen flyttes opp i sin ovre stilling, er i motsetning til ved den foran beskrevne tidligere kjente anordning ikke nodvendig. 3. Forbindelsen mellom anodeinnretningen og anodesamlestromskinnen kan tilveiebringes uten at kleminnretningen beveges horisontalt eller fjernes fullstendig for å tillate anodeinnretningen å anbringes på anodesamlestromskinne. 4. Utformingen av anodestangen gir en vesentlig storre berøringsflate for en bestemt lengde av anodestangen, hvorved energitapet over forbindelsen blir vesentlig redusert. Dette sistnevnte fordelaktige trekk er av vesentlig betydning når strømstyrken tii hver anode okes fra 2000 ampere og oppover.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til tegningen som viser fordelaktige utforelsesformer av oppfinnelsen i for-

bindelse med aluminiumreduksjonsceller.

Fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt med enkelte deler fjernet for tydelighets skyld, av en aluminiumreduksjonscelle med en opphengning sano r dning ifolge oppfinnelsen. Fig. 2 er et oppriss med enkelte deler fjernet for tydelighets skyld, av en utforelsesform av opphengningssystemet ifolge oppfinnelsen. Fig. 3 er et sideriss av den på fig. 2 viste utforelsesform. Fig. 4 er et oppriss i likhet med fig. 2 av en annen utforelsesform av opphengningssystemet ifolge oppfinnelsen.

Fig, 5 er et sideriss av utforelsesformen på fig. 4*;Fig. 6 er et riss i likhet med fig. 2 av enda en utforelsesform av opphengningssystemet ifolge oppfinnelsen. ;Fig. 7 er et sideriss av utforelsesformen på fig. 6. ;Fig. 8 er et riss i likhet med fig. 2 av enda en utforelsesform av opphengningssystemet ifolge oppfinnelsen. ;Fig. 9 er et sideriss av utforelsesformen på fig. 8. ;På tegningen er de samme henvisningsbetegnelser anvendt for motsvarende deler på de forskjellige figurer. På fig. 1 er der vist en aluminiumreduksjonscelle 10 med en karbonforing 12 som inngrenser et katodekar 14 som er innrettet til å inneholde en sump 13 av smeltet aluminium og en elektrolytt 17 som består hovedsakelig av aluminiumoksyd opplost i kryolitt. Karbonforingen 12 bæres av yttervegger 11 av egnet materiale som f.eks. stål, og et isolerende skikt 15 er anordnet mellom foringen 12 og ytterveggen 11. Innenfor ytterveggene 11 er der anbragt en flerhet av forhåndsbrente karbonanoder l6 som på egnet måte er opphengt i elektrolytten ved hjelp av ledende stenger l8 av metall. En måte til å forbinde anodene med anodestengene 18 er vist på fig. 1, hvor anodene 16 er forsynt med forbindelsesansatser 19 som består av blott stål og er innleiret i anodene, mens de ledende anodestenger l8 er fastgjort til ansatsene 19 ved hjelp av bolter 20 og muttere 21. ;Stengene 18 kan naturligvis være festet til anodene 16 på andre måter. F.eks. kan der i den ovre del av anoden 16 være utformet en fordypning som er betydelig storre enn tverrsnittet av de ledende stenger l8. De nedre ender av stengene l8 anbringes i fordypningen, og en stopejernssmelte stopes inn i fordypningen rundt stengene 18 og tillates å stivne. ;Strom tilfores cellen 10 fra en egnet anodesamlestrSmskinne 22 gjennom boyelige strømledninger 23 og langstrakte kontaktplater 24. ;Anodesamlestromskinnene 22 såvel som de boyelige st-romledninger 23 ;Og de langstrakte kontaktplater 24 er fremstilt av et egnet metall med hoy konduktivitet, f.eks. aluminium. Fra anodene 16 passerer strommen gjennom elektrolytten 17 og sumpen 13 av smeltet aluminium til foringen 12 og ut gjsnnem samleskinner 25 som er innleiret i foringen 12, og derefter videre gjennom bdyelige ledninger 42 og katodesamlestromskinner 43*Egnede sleideinnretninger 26 er anbragt over karet 14 og er innrettet til å motta den ende av kontaktplaten 24 som vender bort fra anodesamlestromskinnen 22. Sleidene er glidbart innstillbare i et vertikalplan. Sleidene beveges ved hjelp av mekaniske jekker 27 som er forbundet med en egnet kraftkilde 28, f.eks. en trykkluftmotor. Hvis det onskes, kan der over skruegjengene på jek-kene 27 anbringes stovdeksler 29 for å beskytte gjengene mot aluminiumoksyd-stov.

Den ovre ende av den ledende anodestang l8 av metall er innrettet til å holdes i stromoverforende kontakt med kontaktplaten 24 ved hjelp av egnede organer som f.eks. en klemme 30 som gir vertikalt trykk. Anvendelse av en klemme som holdeorgan for å gi vertikalt trykk vil i mange tilfeller ikke være nodvendig, idet vekten av anodestangen 18 og anoden 16 vil gi tilstekkelig vertikalt trykk til at der oppnås stromoverforende kontakt mellom den ledende anodestang 18 og kontaktplaten 24. I dette tilfelle vil altså vekten av anodestangen l8 og anoden 16 selv utgjore de midler som holder anodestangen på plass og skaffer kontakttrykk. Det skal bemerkes at skjont anodestangen l8 på fig. 1 er vist vridd for å skaffe en storre metalloverflate som med vertikalt trykk holdes i stromoverforende forbindelse med kontaktplaten 24, er dette ikke absolutt nodvendig. Som vist senere kan anodestangen l8 være utfort tilstrekkelig tykk til at det ikke er nodvendig å vri den for å skaffe tilstrekkelig stromoverforende kontaktflate.

Opphengningssystemet er nærmere vist på fig. 2 - 9>hvor motsvarende deler er betegnet med samme henvisningsbetegnelser.

På fig. 2 og 3 er der vist en utforelsesform av opphengningssystemet. Det vil ses at sleiden 26 omfatter en sleideplate 31 som er glidbart innstillbar i et vertikalplan, og parallelle foringsskinner 32. FOringsskinnene 32 er forbundet med overbygningen (ikke vist) av reduksjonscellen på egnet måte, f.eks. ved sveising. Foringsskinnene

32 kan f.ekB. dannes av stålbjelker med I-profil. Hver av de vertikale sidekanter av sleideplaten 31 beveges i den kanal som dannes av steget og flensene av en I-bjelke. Platen 31 er forbundet med den nedre ende av jekken 27, som er montert på en bjelke 44 v©d hjelp av egnede

organer, f.eks. en gaffel- og stiftforbindelse 33.

I den utforelsesform som er vist på fig. 2 og 3>er den ende av kontaktplaten 24 som vender bort fra anodesamlestromskinnen 22, utformet med eller oppdelt i to horisontalt forløpende armer 34 som er innrettet til å opptas av platen 31 av sleiden 26. Armstotter 35

er forbundet med platen.31 for å bære armene 34 horisontalt. Den ovre ende av den ledende anodestang l8 av metall er T-formet og innrettet til å holdes med armene 36 av T-en i stromoverforende kontakt med hver sin arm 34 av kontaktplaten under vertikalt trykk. Fig. 4°g 5>hvor de samme henvisningsbetegnelser er anvendt på motsvarende deler, viser en annen utforelsesform av opphengningssystemet ifolge oppfinnelsen. I denne utforelsesform er den ende av kontaktplaten-24 som vender bort fra anodesamlestromskinnen 22, utformet med eller oppdelt i to nedad konvergerende armer 34 som er innrettet til å mottas i og bæres av sleiden 26, nærmere bestemt av armstotter 35 montert på platen 31. Hvis det onskes, kan armstøttene 35 være svingbart forbundet med platen 31 ved hjelp av svingetapper 38. Den ovre ende av anodestangen l8 har form av en kile 37°g er innrettet til å holdes i stromoverforende kontakt med de nedad konvergerende armer 34&v kontaktplaten 24 under vertikalt trykk. Skjont vekten av anoden 16 og anodestangen l8 ofte vil skaffe tilstrekkelig vertikalt trykk for å sikre stromoverforende kontakt, kan klemmen 30 anvendes som et ytterligere holdeorgan som via en kileformet trykkplate 39 tjener til å skaffe et ytterligere vertikalt trykk. Hvis den ovre ende av anodestangen l8 har form av en massiv kile istedenfor en åpen V-formet kile, vil der bli anvendt en plan trykkplate. Fig. 6 og 7j hvor de samme henvisningsbetegnelser er anvendt på motsvarende deler, viser en annen utforelsesform av opphengningssystemet ifolge oppfinnelsen. I denne utforelsesform er den ovre ende av anodestangen l8 utformet som en krok 40 som er åpen horisontalt. Den frie ende av kroken 40 er innrettet til å holdes i stromoverforende kontakt med kontaktplaten 24 ved hjelp av et vertikalt trykk. Som vist kan kroken 40 være utvidet for å gi ytterligere berørings-flate. Skjont vekten av anoden 16 og anodestangen 18 ofte vil være tilstrekkelig til å holde den frie ende av kroken 40 i stromoverforende kontakt med kontaktplaten 24 under oppnåelse av et vertikalt trykk,

kan denne måte å holde anodestangen fast på, kompletteres av en klemme 30 som via en horisontal trykkplate 39 gir et ytterligere vertikalt trykk.

Fig. 8 og 9, hvor de samme henvisningsbetegnelser er anvendt på motsvarende deler, viser enda en utforelsesform av opphengningssystemet ifolge oppfinnelsen. I denne utforelsesform er den ende av kontaktplaten 24 som vender bort fra anodesamlestromskinnen 22, utformet med eller oppdelt i to nedadrettede armer 34 som er innrettet til å mottas i og svingbart forbindes med platen 31 av sleiden 26. Som vist kan denne forbindelse tilveiebringes ved hjelp av armstotter 35 som er svingbart forbundet med platen 31 ved hjelp av en leddforbin-delse 41'1 denne utforelsesform kan den ovre ende av anodestangen l8 ha samme tverrsnittsform som resten av stangen. På denne måte vil stangen l8 bli holdt i stromoverforende kontakt med de nedadrettede armer 34 av kontaktplaten 24 mellom armene 34 nar disse svinger nedover under virkning av det vertikale trykk fra anodestangen l8. Hvis det onskes, kan en klemme som virker via en trykkplate 39>anvendes for å skaffe ytterligere vertikalt trykk for derved å sikre god stromoverforende kontakt mellom den ledende anodestang l8 og armene 34 av kontaktplaten.

Det vil ses at opphengningssystemet tillater vertikal innstilling av hver anode i en celle uten at stillingen av de ovrige anoder i cellen må forandres. Likeledes er det ikke nodvendig å bryte den elektriske forbindelse mellom andre anodeinnretninger og samle-skinnen når en anode skal innstilles. Ytterligere tillaber opphengningssystemet at strommen fra hver anodeinnretning til elektrolytten brytes når anodene skiftes. Dette gjores ved at anode-innretningen heves inntil anoden ligger over overflaten av elektrolytten, så den elektriske krets brytes. Dette eliminerer lysbuedannelse mellom den ledende anodestang av metall og kontaktplaten når oppbrukte anodekar-bonblokker skal skiftes ut. Fordi der ikke fås noen lysbuedannelse, vil der finne sted lite tæring på anodestangens og kontaktplatens kontaktflater. Levetiden av disse deler blir således sterkt forlenget, og spenningsfallet over forbindelsen holdes på et minimum. Dette trekk blir usedvanlig viktig når strommen gjennom hver anode i en celle okes fra 2000 ampere og oppover.

Opphengningssystemet tillater utskiftning av en hvilken som helst av de enkelte oppbrukte anoder uten å forstyrre forbindelsesinnretningen for eller stillingen aV andre anoder i cellen. En hjelpeanodeskinne eller flyttbare hjelpeanoder er ikke nodvendig for å holde alle anodene mens anodesamlestromskinnen heves til sin ovre stilling, slik det har vært nodvendig ved tidligere kjente anordninger. Det nye opphengningssystem ifolge oppfinnelsen tillater oppnåelse av stromoverforende kontakt mellom den ledende anodestang av metall og

kontaktplaten ved hjelp av et vertikalt trykk istedenfor et horison-

talt trykk fra en horisontaltvirkende klemme som tidligere har vært anvendt. Da meget av det vertikale trykk som er nodvendig for å skaffe den onskede stromoverforende kontakt, skyldes vekten av anodestangen .

og anoden, kreves der bare relativt lite klemmetrykk, om overhodet noe.

Dette betyr at deformasjon av anodestangen som folge av klemmetrykk,

reduseres til et minimum, så brukstiden av anodestangen blir sterkt oket.

Claims (5)

1. Anordning til opphengning av forhåndsbrente anoder (16) i elektrolyttiske reduksjonsceller (10) med et katodekar (14) som inne-

holder en elektrolytt (17), idet hver anode (16) er forbundet med den nedre ende av en ledende anodestang (l8) av metall, som er forbundet med en kontaktplate (24) som via en bøyelig strømledning (23) er for-bindet mei en anodesamlestromskinne (22) anbragt over katodekaret,karakterisert vedat kontaktplatens akse ligger stort sett i et horisontalplan, og at anordningen omfatter en sleideinnret-nihg (26) som er anbragt over karet (14) og er innrettet til å kunne innstilles glidbart i et vertikalplan og å motta den ende av kontaktplaten (24) som vender bort fra anodesamlestromskinnen (22), samt å holde den ovre ende av anodestangen (l8) i strømoverførende kontakt med kontaktplaten (24) under vertikalt trykk.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at den ende av kontaktplaten (24) som vender bort fra anodesamlestromskinnen (22), er utformet med to horisontalt utragende armer (34 på fig. 2) som er innrettet til å mottas av sleideinnretningen (26), og at den ovre ende av anodestangen (l8) er T-formet og innrettet til å holdes med armene (36) av T-en i stromoverforende kontakt med hver sin arm (34) av kontaktplaten (24) under vertikalt trykk (fig. 2 og 3).

3. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at den ende av kontaktplaten (24) som vender bort fra anodesamlestromskinnen (22), er utformet med to nedad konvergerende armer (34, fig.4) som er innrettet til å mottas av sleideinnretningen (26), og at den ovre ende av anodestangen (18) er kileformet og innrettet til å holdes i stromoverforende forbindelse med de nedad konvergerende armer (34) av kontaktplaten (24) og mellom disse under vertikalt trykk (fig. 4 og 5).

4. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at. den ovre ende av anodestangen (l8) har form av en krok (40) som er åpen horisontalt, og at den frie ende av kroken (40) er innrettet til å holdes i stromoverforende kontakt med kontaktplaten (24) under vertikalt trykk (fig. 6 og 7).

5. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at den ende av kontaktplaten (24) som ligger motsatt anodesamlestromskinnen (22), er utformet med to nedadrettede armer (34,fig 8), som er innrettet til å mottas i og svingbart forbindes med sleideinnretningen (26), og at den ovre ende av anodestangen (18) er innrettet til å holdes i stromoverforende kontakt mellom og i anlegg mot de nedadrettede armer (34) av kontaktplaten (24) når armene svinger nedover under vertikalt trykk fra anodestangen (fig. 8 og 9).