DE1088234B - Elektrolyseofen zur Herstellung von Aluminium - Google Patents

Description

Die bekannten Aluminium-Elektrolyseöfen mit vorgebrannten Anoden sind so ausgebildet, daß ein wannenförmiger kathodischer Teil von zwei I-förmigen Stahlträgern überspannt wird, an deren Steginnenseiten Stromschienen aus Aluminium befestigt sind, die einen kompakten Rechteckquerschnitt haben. An den Stromschienen sind an in Abständen von einigen Dezimetern liegenden Flachstäben, die meist aus Kupfer bestehen, die vorgebrannten Kohleanoden aufgehängt. Die Stahlträger haben also die Aufgabe, das Eigengewicht der Stromschienen mit den daranhängenden Kohleanoden zu tragen, während die Stromschienen nur die Funktion haben, den elektrischen Strom zu leiten.

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß einerseits aus statischen Gründen besondere Stahlträger vorhanden sind und andererseits eine starke Erwärmung der nur eine geringe Außenfläche aufweisenden kompakten Stromschienen eintritt. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Aluminiums etwa doppelt so groß ist wie der des Stahls, tritt infolge der Erwärmung eine unerwünschte Verbiegung der Stahlträger, insbesondere in horizontaler Richtung auf.

Zur Vermeidung dieser Nachteile werden erfindungsgemäß die Stromschienen als Hohlprofil- oder I-Träger ausgebildet; diese Träger sind über dem Elektrolyseofen frei tragend außerhalb der Kathodenwanne abgestützt.

Die Maßnahme, Stromschienen von zur Herstellung von Aluminium dienenden Elektrolyseöfen als Träger auszubilden, ist an sich gleichzeitig mit einem älteren Vorschlag, der sich auf die Kohleblöcke für kontinuierliche Elektroden derartiger Öfen bezieht, aber nicht zum Stande der Technik gehört, erwähnt.

Der aus Gründen der elektrischen Leitfähigkeit erforderliche gesamte Querschnitt der Stromschienen wird im allgemeinen so groß gewählt, daß er genügend eigene Tragfähigkeit besitzt, wenn man ihn gemäß der Erfindung z. B. als I-Träger ausbildet, selbst wenn verhältnismäßig große Spannweiten zu überbrücken sind. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Stromschienen wird also nicht mehr Aluminium verbraucht als bisher; die bisher zusätzlich erforderlichen Stahlträger werden jedoch vollkommen eingespart. Außerdem wird durch die Oberflächenvergrößerung der Stromschienen eine bessere Kühlung erreicht, was durch eine entsprechende Profilgestaltung der Stromschienen noch begünstigt wird.

Um eine möglichst weitgehende Kühlung der Stromschienen zu erreichen und trotzdem eine Verdrehung des Stromschienenprofils durch die unsymmetrische Aufhängung der Anodenkohlen zu \^ermeiden, ist es vorteilhaft, als Profil der Stromschiene

Elektrolyseofen zur Herstellung
von Aluminium

Anmelder:

Rheinstahl UNION Brückenbau

Aktiengesellschaft,
Dortmund, Sunderweg 86

Dipl.-Ing. Günter Rabenschlag, Dortmund-Eving,
,.. ist als Erfinder genannt worden

einen Träger mit nur einem Steg zu wählen, der in der Weise unsymmetrisch zu den Gurtungen angeordnet ist, daß sein Abstand von der Anodenaufhängung geringer ist als von der äußeren Kante der Gurtung. In diesem Falle rückt nämlich der Schubmittelpunkt des Profils nach der Anodenaufhängung zu, und das Verdrehungsmoment (Aufhängekraft mal Abstand von dem Schubmittelpunkt) wird kleiner.

Eine besonders günstige Ausbildung liegt dann vor, wenn die Ebene der Anodenaufhängung durch den Schubmittelpunkt des Stromschienenquerschnittes geht. In diesem Fall wird die Stromschiene trotz der unsymmetrischen Aufhängung der Anodenkohlen überhaupt nicht auf Verdrehen beansprucht.

Eine andere vorteilhafte Ausführung ist die Ausbildung der Stromschienen als Hohlprofile. Diese Hohlprofile haben eine große Verdrehungssteifigkeit, die besonders deswegen erwünscht ist, weil die Aufhängebänder der Kohleanoden aus betrieblichen Gründen zweckmäßig an die Innenseiten der Stromschienen gelegt werden.

Die Profile der erfindungsgemäßen Stromschienen können bei kleineren öfen unmittelbar durch Strangpressen hergestellt oder bei größeren öfen aus Einzelteilen zusammengesetzt, insbesondere geschweißt werden.

In der Zeichnung sind einige Beispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen und

Fig. 2 einen Längsschnitt; in

Fig. 3 ist der Querschnitt einer als Hohlprofil ausgebildeten Stromschiene dargestellt und in

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Fig. 4 der einer einen unsymmetrischen I-Querschnitt aufweisenden Stromschiene.

In Fig. 1 und 2 liegen über der wannenartigen Kathode 1 die Kohleanoden 2, welche an ihren Enden durch Aufhängebänder 3 an den Stromschienen 4 aufgehängt sind. Die Stromschienen 4 sind in diesem Falle als I-Träger ausgebildet und außerhalb der Kathode 1 auf Abstützungen 5 gelagert.

Zwischen der Kathode 1 und der Anode 2 befindet sich z. B. eine Kryolith-A^-Schmelze, aus der durch Schmelzflußelektrolyse Aluminium gewonnen wird. Fig. 3 stellt in vergrößertem Maßstab eine als Hohlprofil zusammengeschweißte Stromschiene 4 dar. Gemäß Fig. 4 ist die Stromschiene 4 als I-Träger mit unsymmetrisch angeordnetem Steg ausgebildet. Der Abstand des Steges von der Anodenaufhängung ist dabei kleiner als der von der äußeren Gurtung.

Durch den Innenraum der Hohlprofile kann zwecks Kühlung der Schienen ein Kühlmedium, wie Luft, geblasen oder gelaugt werden.

Damit man bei einem Hohlprofil gemäß Fig. 3 die Schraube, mit denen die Anodenaufhängungen an dem Profil befestigt sind, leicht anziehen bzw. auswechseln kann, werden in den Stegen des Hohlprofils in üblicher Weise Handlocher bzw. Handschlitze, die gegebenenfalls verschließbar sein können, angeordnet. Durch diese Handlocher wird auch eine Belüftung und bessere Kühlung des Hohlprofils erreicht, wenn sie unverschlossen sind und auf künstliche Kühlung verzichtet wird.

In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die Hohlprofile zweier benachbarter öfen durch nichtleitende Hohlprofile etwa gleichen Innendurchmessers zu verbinden, damit das Kühlmedium beim Durchsaugen oder Durchpressen hintereinander durch die Hohlprofile mehrerer Öfen strömen kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrolyseofen zur Herstellung von Aluminium, bestehend aus einer wannenartigen Kathode und über der Kathode angeordneten Kohleanoden, die an insbesondere aus Aluminium bestehenden Stromschienen befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen. (4) als Hohlprofil- oder I-Träger ausgebildet und über dem Elektrolyseofen frei tragend außerhalb der Kathodenwanne (1) abgestützt sind.

2. Elektrolyseofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung der Hohlprofilträger für das Durchleiten eines Kühlmediums.

3. Elektrolyseofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlprofile ausgebildeten Stromschienen (4) mit den gleichartigen Stromschienen eines benachbarten Ofens durch nichtleitende Hohlprofile verbunden sind.

4. Elektrolyseofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als I-Träger ausgebildeten Stromschienen (4) nur einen Steg besitzen, der in der Weise unsymmetrisch an den Gurtungen sitzt, daß sein Abstand von der Aufhängung (3) der Kohleanoden (2) geringer ist als von der äußeren Kante der Gurtung.

5. Elektrolyseofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Anodenaufhängungen durch den Schubmittelpunkt des Stromschienenquerschnittes geht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 837 429.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 950 816.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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