DE1049108B

DE1049108B - Arrangement of busbars for electrolytic cells

Info

Publication number: DE1049108B
Application number: DEE8512A
Authority: DE
Inventors: Johan Wleuegel
Original assignee: Elektrokemisk AS
Current assignee: Elektrokemisk AS
Priority date: 1953-02-05
Filing date: 1954-02-02
Publication date: 1959-01-22

Description

Es ist bekannt, daß die elektromagnetischen Felder, welche die Gleichstromleiter umgeben, in Verbindung mit elektrolytischen Prozessen Schwierigkeiten verursachen können.It is known that the electromagnetic fields surrounding the direct current conductors are in connection cause difficulties with electrolytic processes.

In der Aluminiumindustrie benutzte man früher öfen von etwa 30 000 A, und bei dieser Ofengröße war der schädigende Einfluß seitens der magnetischen Felder und der elektromagnetischen Kräfte von geringerer Bedeutung.In the past, the aluminum industry used furnaces of around 30,000 A, and this furnace size was the damaging influence on the part of the magnetic fields and electromagnetic forces of lesser importance.

In letzter Zeit werden aber in immer größerem Ausmaß Ofeneinheiten bis zu 80 000 bis 100 000 A verwendet, und es zeigt sich hierbei, daß die auf Grund der elektromagnetischen Kräfte während des Betriebes vorkommenden Störungen ganz erheblich sein können.Recently, however, furnace units of up to 80,000 to 100,000 A are becoming more and more popular used, and it shows here that the due to the electromagnetic forces during the Disturbances occurring during operation can be quite significant.

Die einzelnen öfen einer Serie werden im allgemeinen in einer Reihe nacheinander geschaltet, wie in Fig. 1 gezeigt, wobei der Strom durch die eine Ofenreihe hin- und durch die andere Reihe wieder zurückläuft. Jede dieser Ofenreihen wird mit einem magnetischen Feld umgeben, das die Öfen der Nachbarreihe beeinflussen wird. Dieses Feld wird zusammen mit den horizontalen elektrischen Strömen im Metallbad elektromagnetische Kräfte bilden, die das Metall nach der einen oder der anderen Richtung verschieben können und Betriebsstörungen verursachen.The individual ovens in a series are generally connected in series one after the other, as shown in Fig. 1, the current through the one row of furnaces back and forth through the other row. Each of these rows of ovens is equipped with a magnetic Surrounding field that will affect the ovens in the neighboring row. This field is composed with the horizontal electrical currents in the metal bath, electromagnetic forces form that affect the metal move in one direction or the other and cause malfunctions.

Bei einer gewöhnlichen Serienschaltung der Öfen nach Fig. 1 werden sich auch auf Grund der starken magnetischen Felder, welche die Kathodenschienen umgeben, andere große Nachteile ergeben. Diese Felder, die annähernd vertikal durch das Metallbad verlaufen, werden zusammen mit den horizontalen Stromkomponenten zum Teil sehr große elektromagnetische Kräfte hervorrufen, die auch das Metall in die eine oder andere Richtung verschieben können.With a normal series connection of the ovens according to FIG. 1, due to the strong magnetic fields surrounding the cathode rails result in other major disadvantages. These Fields that run approximately vertically through the metal bath are combined with the horizontal ones Current components sometimes cause very large electromagnetic forces, which also affect the metal can move in one direction or the other.

Zu diesen Feldern kommt noch ein Feld, das die Anodenschienen umgibt, und dieses Feld, das hauptsächlich horizontal durch das Metallbad im Ofen verlaufen wird, erzeugt mit den vertikalen Strömen elektromagnetische Kräfte, die das Metall verschieben können.In addition to these fields, there is a field that surrounds the anode bars, and this field, which is mainly running horizontally through the metal bath in the furnace, created with the vertical currents electromagnetic forces that can move the metal.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Aluminiumofen, und man sieht, wie die Felder 1 um die Kathodenschienen durch die Schmelze verlaufen. Weiter sieht man auch den Verlauf der Felder 2 um die Anodenschienen durch die Schmelze sowie der Felder 3 von einer benachbarten Ofenreihe.Fig. 2 shows a cross section through an aluminum furnace, and you can see how the fields 1 around the Cathode bars run through the melt. You can also see the course of fields 2 around the anode bars through the melt and the fields 3 from an adjacent row of furnaces.

Die in der Fig. 2 gezeigten Felder sind nur als Veranschaulichung der resultierenden Felder gedacht, die sehr kompliziert sein können.The fields shown in Fig. 2 are only intended as an illustration of the resulting fields, which can be very complicated.

Um gute Betriebsresultate in einem Aluminiumofen zu erzielen, ist es von entscheidender Bedeutung, daß die magnetischen Felder soweit wie irgend möglich reduziert werden. In dem Ausmaß, in welchemIn order to achieve good operating results in an aluminum furnace, it is crucial that that the magnetic fields are reduced as much as possible. To the extent to which

Anordnung von Stromschienen
für ElektrolysezellenArrangement of busbars
for electrolytic cells

Anmelder:
Elektrokemisk A/S, Oslo Applicant:
Elektrokemisk A / S, Oslo

Vertreter:Representative:

Dr. G. W. Lotterhos und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos,
Patentanwälte, Frankfurt/M., Liditensteinstr. 3Dr. GW Lotterhos and Dr.-Ing. HW Lotterhos,
Patent Attorneys, Frankfurt / M., Liditensteinstr. 3

Beanspruchte Priorität:
Norwegen vom 5. Februar 1953Claimed priority:
Norway 5 February 1953

Johan Wleügel, Oslo,
ist als Erfinder genannt wordenJohan Wleügel, Oslo,
has been named as the inventor

diese sich nicht eliminieren lassen, muß dafür Sorge getragen werden, daß die resultierenden elektromagnetischen Kräfte möglichst gering werden und entgegengesetzt gerichtet sind. Man erzielt hierdurch den bestmöglichen Ofengang, da die Strömungen und die Niveauunterschiede, die den elektromagnetischen Kräften zuzuschreiben sind, auf ein Minimum reduziert werden.this cannot be eliminated, care must be taken that the resulting electromagnetic Forces are as small as possible and are directed in opposite directions. One achieves through this the best possible furnace run, because the currents and the level differences that affect the electromagnetic Forces are to be ascribed to be reduced to a minimum.

Gemäß der Erfindung wird eine Schaltanordnung für Stromschienen angegeben, die bewirkt, daß die störenden magnetischen Felder in großem Ausmaß beseitigt werden und daß die Felder, die sich nicht beseitigen lassen, wesentlich verringert werden können. Die Anordnung ist so ausgebildet, daß die Hauptschienen, die den Strom hin- und zurückführen, z. B. durch mindestens teilweise Parallelanordnung von Leitungsstücken und entgegengesetzter Stromrichtung in diesen Stücken und/oder durch symmetrische Anordnung der stromführenden Teile oder durch andere entsprechende Maßnahmen derart zueinander angeordnet sind, daß die resultierenden elektromagnetisehen Kräfte gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind. Man erzielt also sowohl in der kurzen als auch in der langen Achse der Ofenanlage und der einzelnen öfen ein symmetrisches Bild und einen Feldverlauf, bei dem sich die Hauptfelder gegenseitig aufheben.According to the invention, a switching arrangement for busbars is specified which causes the interfering magnetic fields are largely eliminated and that the fields that are not can be eliminated, can be reduced significantly. The arrangement is designed so that the main rails, which carry the current back and forth, e.g. B. by at least partially parallel arrangement of Line pieces and opposite current direction in these pieces and / or by symmetrical arrangement the current-carrying parts or arranged by other appropriate measures in such a way to one another are that the resulting electromagnetic forces are equal and oppositely directed are. So you achieve both in the short and in the long axis of the furnace system and the individual ovens a symmetrical image and a field course in which the main fields are mutually exclusive lift.

Fig. 3 zeigt das Prinzip einer solchen Serienschaltung von Öfen, und man sieht, wie die Hauptstromschienen 1 zwischen den Öfen 2 hin- und zurückgeführt werden, so daß das resultierende MagnetfeldFig. 3 shows the principle of such a series connection of ovens, and you can see how the main busbars 1 between the ovens 2 and back, so that the resulting magnetic field

809 730/356809 730/356

Claims

becomes as low as possible. With the help of this method, one avoids the strong fields that otherwise surround every single row of ovens and which have a detrimental effect on the conditions in the ovens in the neighboring row. Branch rails 3 run from the main rails to the individual ovens. These branch rails are also laid in such a way that the resulting field is as small as possible. FIG. 4 shows how the bus bars are led to and from each oven, and it can be seen how the bars 1 are led to the bars 2 which conduct the current to the anode bars 3. The current from the cathode rails 4 is conducted to the rails 5 and from there on to the next electrolysis furnace. The arrangement in FIG. 4 shows how the rails have been brought together to the greatest possible extent in order to reduce the magnetic fields, and rails are obtained only at the furnace corners 6 which are completely incompensated. The uncompensated currents in question here only make up 25% of the total current with which the furnace is loaded, and the resulting electromagnetic forces in the bath are therefore significantly reduced and, due to the arrangement of the busbars, are directed in the opposite direction. FIG. 5 illustrates a different arrangement of the connection between main busbars and ovens, and FIG. 6 shows an arrangement of a single oven in a series corresponding to that in FIG for better working conditions in the furnace hall. With the circuits generally used for aluminum ovens, the magnetic fields can also have a very disruptive effect on all work that is carried out with tools and apparatus made of magnetic material. By reducing all magnetic fields to a minimum in the manner described above, a significant improvement in working conditions is achieved. The arrangements shown in the figures are intended only as examples and should in no way be regarded as a limitation of the present invention. Patent claims:

1. Arrangement of busbars in furnaces with high DC currents, which are used for melting

L5 used electrolytic production of metals are, characterized in that rails in which current with opposite current direction is moved back and forth between the rows of ovens for the purpose of reducing or eliminating the electromagnetic force effects arising in the melt and especially in the metal bath, which cause an uneven adjustment of the distance between anode and cathode, arranged as parallel to one another as possible are.

2. Rail guide according to claim 1, characterized in that the branch rails between the main rails and the individual ovens. wholly or partially arranged in a similar manner are.

3. Rail guide according to claims 1 and 2, characterized in that the power supply lines and the power take-off lines of the individual ovens are arranged symmetrically.

Considered publications:
"! German patent specifications No. 292 109, - 514 193, 696, 571711;

Swiss patent specification No. 161 426.

For this purpose 2 sheets of drawings