DE1161695B - Anordnung von Stromzufuehrungen zum Unterdruecken der magnetischen Effekte bei der Schmelzfluss-Elektrolyse von Aluminium - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C22d

Deutsche Kl.: 40 c-3/12

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 19933 VI a/40 c
3.Januar 1958
23. Januar 1964

Zur Unterdrückung des schädlichen Einflusses der Magnetfelder auf Metallschmelzen auf der Sohle von Elektrolysewannen, wie sie insbesondere zur Gewinnung von Aluminium aus Tonerde durch Schmelzflußelektrolyse von Fluoriden dienen, wurden schon verschiedene Methoden vorgeschlagen.

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich ebenso anwenden für in Längsreihen hintereinander angeordnete Zellen, wobei die Längsseiten der rechteckigen Elektrolysewannen jeweils die Verlängerung der Längsseiten der im Sinne des Stromdurchgangs vorangehenden und folgenden rechteckigen Zellen darstellen, wie für in Querrichtung angeordnete Zellen, bei denen die Längsseiten der rechteckigen Zellen quer zur allgemeinen Richtung des Stromdurchganges hegen wie auch für jede andere Art oder Anordnung von Zellen.

Im folgenden sind das Magnetfeld und die Stromdichte in einem beliebigen Punkt der Schmelze definiert durch ihre Projektionen auf drei Koordinaten mit demselben Ursprung, der im Mittelpunkt der Wannensohle der Elektrolysezelle Hegt. Die x-Achse entspricht dem allgemeinen Sinn des Stromdurchgangs in der Zellenreihe, die j-Achse liegt rechtwinklig dazu in der gleichen waagerechten Ebene, und die z-Achse ist der aufsteigende Ast, senkrecht zur x-j-Ebene. Das Bezugssystem 0 — χ—y— ζ ist demnach ein Trieder mit geraden Seiten.

B ist die magnetische Induktions- bzw. die magnetische Flußdichte in einem bestimmten Punkt und Bx, By und Bz die Projektionen von B auf die x-, y- und z-Achse.

J ist die Stromdichte und Jx, Jy und Jz die dementsprechenden Projektionen auf die x-, y- bzw. z-Achse.

In der deutschen Patentschrift 1 131 418 ist ein Verfahren beschrieben, wodurch man der Metallschmelze in Elektrolysezellen eine verhältnismäßig gute Stabilität verleihen kann und das darin besteht, daß man die magnetischen Effekte im Zentrum der Elektrolysewanne dadurch unterdrückt, daß man die zur x-Achse parallelen Stromzuführungen zur Zelle und die seitlichen zur x-Achse parallelen Leiter derart anordnet, daß die Transversalkomponente (By) des so erzielten Feldes im Zentrum der Wanne sowie ihre partielle Ableitung gleich Null werden.

Da dabei die Einrichtungen zur Rückführung des Stromes zu den Generatoren, die im allgemeinen in einer anderen, in umgekehrter Stromrichtung durchflossenen Zellenreihe bestehen, in einem anderen Gebäude oder zumindest so weit entfernt angeordnet sind, daß man die Wirkung der beim Durchgang durch Anordnung von Stromzuführungen

zum Unterdrücken der magnetischen Effekte

bei der Schmelzfluß-Elektrolyse von Aluminium

Anmelder:

Pechiney Compagnie de Produits Chimiques et
Electrometallurgiques, Paris

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, DipL-Ing. G. Puls und

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte,

München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Jean Pierre Givry,

L'Echaillon, Saint- Jean-de-Maurienne, Savoie

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 5. Januar 1957 (Nr. 728 910)

Frankreichvom23.Oktoberl957(Nr.750067) -

die eine Zellenreihe auftretenden Magnetfelder auf die Zellen der anderen Reihe vernachlässigen kann, erhält man mit dem erwähnten bekannten Verfahren insofern befriedigende Ergebnisse, als dabei die magnetischen Effekte völlig unterdrückt werden. Die seitlichen Leiter sind dabei in bezug auf die Ebene χ — 0—ζ symmetrisch angeordnet.

Man ist jedoch häufig gezwungen, die benachbarten Zellenreihen so dicht daneben anzuordnen, daß die Einwirkung der einen Zellenreihe auf die andere keineswegs mehr vernachlässigt werden kann.

Im übrigen treten trotz völliger Unterdrückung der magnetischen Effekte durch Annulierung der im Zentrum der Zelle gelegenen Felder By und in

der Nachbarschaft dieses Zentrums und überall in der Wanne noch Sekundäreffekte auf, die ihrerseits zu unterdrücken sind.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind die Außenleiter an der Zelle so gelegt, daß die Effekte des Magnetfeldes gleich Null oder mindestens sehr schwach werden, und zwar nicht nur im Zentrum 0, sondern über die ganze Elektrolysewanne. Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist dabei der Ein-

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fluß der benachbarten Zellenreihe ebenfalls berücksichtigt. In diesem Fall sind die von der Nachbarreihe am weitesten entfernten Stromführungen der Zelle und diejenigen, die mit denen der Nachbarreihe auf der gleichen Seite liegen, in verschiedenem Vertikalabstand angeordnet.

Die erfindungsgemäße Anordnung von Stromzuführungen zur Unterdrückung der magnetischen Effekte im ganzen Bereich der Wanne von Elektrolyseöfen für die Schmelzflußelektrolyse in Anlagen, bei denen die einzelnen Wannen in Reihe unter die einzelnen Stromleiter so angeordnet sind, daß die Komponenten in Querrichtung der Wanne des durch die Strompfade hervorgerufenen Magnetfeldes im Zentrum der Wanne und die Änderung dieser Komponente längs der Senkrechten durch das Zentrum der Wanne den Wert 0 annehmen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Ofens liegenden Leiter jeweils paarweise symmetrisch zu einer Ebene parallel und zu einer Ebene senkrecht zu der allgemeinen Stromrichtung, die beide durch das Zentrum der Wanne gehen, angeordnet sind, und zwar derart, daß die zur allgemeinen Stromrichtung parallelen Leiter die dazu senkrechte Ebene in Punkten durchstoßen, deren

ίο Koordinaten in bezug auf das Zentrum für die den Strom den Anoden zuführenden Leiter (2, 2') α und b, für die den Strom aus den Kathoden abführenden Leiter (3, 3') c und d, für die den Strom den beiden Enden des Leiters 2 zuführenden Leiter (4,4') e und / die folgenden Gleichungen erfüllen:

K),

2 (c²+»²

*-ir#w--⁺2- _ f(f* - 3 e²)
^; (<?² + /²)'³

wobei χ und 1 — λ die Anteilsgröße der den beiden Stirnseiten des Ofens zugeführten Ströme am Gesamtstrom wiedergeben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung der Schmelze, wie sie auf der Wannensohle liegt, wobei die x-,y- und 2-Achsen eingezeichnet sind;

F i g. 2 zeigt eine Reihe von Zellen in Längsanordnung, die nacheinander von einem Strom gleicher Intensität, dessen Richtung durch den Pfeil gegeben ist, durchflossen werden;

F i g. 3 zeigt die gleichen Zellen in Queranordnung;

F i g. 4 ist ein Schnitt durch die Wanne 1 der Zelle senkrecht zum Stromsinn. 2,2' ist der Verteilerrahmen für die Leiter, welche den aus der vorangehenden Zelle kommenden Strom aufnehmen und ihn über die Anodeneinrichtung der Zelle verteilen. 3, 3' zeigt die mittlere Lage der Leiter, die den aus der Zelle selbst kommenden Strom aufnehmen und zur nächstfolgenden Zelle weiterleiten.

Die Koordinaten von 2 in der Ebene y — 0 — ζ sind durch O₁ und b_1} diejenigen von 2' durch a₂ und b₂, diejenigen von 3 durch C₁ und d_x und diejenigen von 3' durch c₂ und d₂ dargestellt.

F i g. 5 ist ein Schnitt längs der Ebene χ — 0 — ζ durch zwei Zellenreihen, die von Strömen in gegenläufigem Sinn durchflossen werden. In der linken Reihe fließt der Strom vom Beobachter weg, in der rechten Reihe auf ihn zu. Wie ersichtlich, ist die Anordnung der Leiter der Zellen einer Reihe symmetrisch zur Lage der Leiter der gegenüberliegenden Reihe getroffen.

F i g. 6 zeigt zwei in Stromrichtung aufeinander folgende Zellen in Seitenansicht, wobei der Verteilerrahmen 2 nur von einer Seite mit Strom gespeist wird.

F i g. 7 zeigt zwei ebensolche Zellen, wobei jedoch das Verteilersystem 2 von beiden Enden her mit Strom versorgt wird. Der über den Leiter 3 aus der vorangehenden Zelle kommende Strom teilt sich also in zwei Teile, wobei ein zu 3 paralleler Leiter 4 zum anderen Ende des Verteilersystems 2 führt. In diesem Falle stellen die Leiter 3 in F i g. 4 und 6 die mittlere Lage der Leiter 3 und 4 aus F i g. 7 gemeinsam dar. Diese Leiter 3 und 4 können, wie schon früher vorgeschlagen wurde, als Bahnen von Leitern kleinerer Dimensionen ausgebildet sein.

Fig. 8, 9, 10 und 11 zeigen die Anordnung der Leiter in verschiedenen Fällen, wobei die magnetischen Effekte im ganzen Bereich der Elektrolysewanne unterdrückt sind. Hierbei ist jedoch der Einfluß der anderen Zellenreihen vernachlässigt.

Fig. 12 ist ein Schnitt durch die Wanne und die Gesamtheit der Leiter in der y — 0 — z-Ebene, wobei die Leiter 3 und 4 getrennt angeordnet sind.

Fig. 13 entspricht Fig. 12, jedoch sind die Leiter zur Versorgung des seitlichen Verteilersystems der folgenden Zelle hier oberhalb der Zelle anstatt darunter angeordnet.

Fig. 14 ist ein Schnitt durch die Zelle in der Ebene

χ — 0 — z, senkrecht zu dem Schnitt nach Fig. 13.

F i g. 15, 16 und 17 zeigen schematisch verschiedene mögliche Anordnungen zur Lösung des hier gestellten Problems.

F i g. 18 zeigt eine Anordnung von Elektrolysezellen,

die durch einen Strom / von gleichbleibender Intensität durchflossen werden und in vier Reihen aufgeteilt sind.

Fig. 19 und 20 zeigen die Anordnung der Leiter

unter Berücksichtigung des Feldes, welches durch den Stromdurchgang in der benachbarten Zellenreihe erzeugt wird (im vorliegenden Fall sind es zwei Reihen Zellen).

Die magnetischen Effekte sind gekennzeichnet

durch die Größe des Rotationsvektors R der Laplace-Kräfte, der sich errechnen läßt mit Hilfe der Werte für die Komponenten Bx, By, Bz und der Stromdichten Jx, Jy, Jz sowie ihrer partiellen Ableitungen.

Die mathematischen Ausdrücke für die Projektionen des Vektors R auf die x-, y- und z-Achse sind die folgenden:

τ> ε. ^dJx , r> ^dJx , D ^dJx τ ^dBx T ^dBx T ^dBx

Rx = Bx —-= f- j8v—5 f- 5z —= Jx , — Jy—-, Jz---j-—

_n dJy dJy d Jy _r d By _T d By _T d By

Ry = Bx --^- + By-~- + Bz--/- - Jx ^r - Jy--/- - Jz--~ . dx dy dz dx dy dz

„ dJz „ dJz „ dJz _r dBz _T dBz _r dBz

Rz = Bx—j h By—, h Bz-, Jx—j- Jy--, Jz—j—.

dx dy dz dx dy dz

Im Zentrum der Zelle, im Punkt O, verringern sich sind also bestimmt durch: durch das Zusammenspiel der symmetrischen An- 15

Ordnung die Stromdichte und ihre Ableitungen auf die j J_x(O) d Bx(O)

einzigen Elemente in der Tabelle, die nicht gleich Rx(O) = Bx(O) -^-- —■ Jz(O) -^^

Null sind:

Jx	dy	dz
dJx	O	O
dx	dJy	O
O	dy	dJz
O	O

= By(O) ^άψ - Jz(O)

'^K ' dy ^v ' dz

Jx 0 ψ 0 0 Rz(O) = Bz(O) ^άψ - Jz(O) "

ax dz dz

Jy 0

²⁵ (0) bedeutet den Wert im Punkt 0.

In einem beliebigen Punkt der Wanne, der durch seine Koordinaten X, Y, Z bestimmt ist, kann man

j_z j_z 0 0 ^ ^^{Z 3}° ^^e Rotationskomponenten der Laplace-Kräfte in

d ζ folgender Form schreiben, die gilt, wenn die Ausdrücke

zweiter Ordnung für X, Y oder Z vernachlässigt Die Rotationskomponenten im Zentrum 0 der Zelle werden können:

Rx(XYZ) = Rx(O) + ^- (O)X+ 4^- (O)Y+ ^P- (O)Z,

dx dy dz

Ry (X YZ) = Ry(O) + Ά- (0) Z + ^- (0) Y + -^- (0) Z, Rz(XYZ) = Uz(O) + -^- (O)Z+ -^- (0) 7+ -^- (O)Z,

worin Ausdrücke wie *£- (0), **L (0) usw. Funk- Stromdiditei sowie ihrer Ableitungen bis zu solchen

dx ^{v h} dy ^K ' zweiter Ordnung ausdrucken,

tionen von Werten im Zentrum 0 der Felder und der

Beispielsweise ergibt die Berechnung folgende Werte für:

dRx dBx dJx , „ dl Jx , dBy d Jx , „ dl Jx , dBz d Jx , _ dl Jx + ^Bx -TTi- + -rf¹ —τ— + By -J-J-: + —j— —j— + Bz

dx dx dx dx^z dx dy dy dx dx dz dxdz

dJx dBx _ dlBx d Jy dBx _T dlBx d Jz dBx _ dlBx

— tv * /-it /iy

dx dx Jx² Jx dy dy dx dx dz dxdz

J Dy

Im Zentrum O verringert sich —,— (O), falls man die obigen Annahmen für die Stromdichten macht, auf:

4^- (0) = -Jz (0) 4^r~ (°) · Jx Jx Jz

Analoge Berechnungen ergeben den Wert der anderen Ableitungen für die Rotation der Laplacekräfte:

dy

-=i=- (0) = -^p- (0) "~ (0) - -=p- (0) -F dz ^K dz dx dz dz

*m

(ο

dx

^d

dx

dz

dxdz

dz

dz²

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß sich gilt beispielsweise durch Projektion auf Ox:
die Komponenten der Rotation der Laplace-Kräfte

in einem beliebigen Punkt in Funktionen von neunzehn 35 d Bz _/ΓΛ d By

Feldern ausdrucken lassen:

dz

Bx(O), By(O), Bz(O),

dx dz

dlBy dy dz

dBz dx

dy (0),

dBz

dl

c?2 5z _ (/2Aj dxdy dxdz

^dl** ₍o)_

dx

dy dz

d2By_

dz*

dx dz

dy dz

~ (0),

^r (0),

dy dz

dlBy

~dz*"

dy dz

Diese Formeln gelten für das Bad, aber dann ist: d Jx d Jy d Jz

dx dy dz ~~

Wenn die Zellenreihen ziemlich weit auseinanderliegen, kann man die Stromführungen der einzelnen Reihen symmetrisch in bezug auf die Ebene x—0—ζ anordnen

Diese neunzehn Felder sind nicht unabhängig, 55 /„ _h __h __h ____r_„j_j__/fv

sondern tatsächlich bedingt das Ampere-Theorem

(Rotation von B = Απ J) gewisse Beziehungen. Für Die Symmetrie der Ströme in bezug auf die Ebenen

ein Metall, bei dem 7—0—ZundX—0—Z unterdrücken die Felder wie:

Jx(XYZ)= -

Jy (X YZ) =

Bx(O), Bz(O), ^d-^(0), ^(0), 4!-

dy

- (0) Y,

dxdz

dz dl Bx

dy dz

(0) ^d2Bz (0)

Jz(XYZ) = Jz(O) +

dJz

(O)Z,

Schließlich werden die Rotationskomponenten der Laplace-Kräfte wie folgt reduziert:

Rx(XYZ) = ^p- (0) Y.

Ry(XYZ) = Ry(O) +

(0) X + ^ (0) Z.

i?z(Z7Z) ==

(0) Y.

Ry (θ) - ~f"⁽⁰⁾' ^{By (0)} - ^Jz{0) ' ^d-Jz ⁽⁰⁾ ·

Z- ⁽⁰⁾ = Ψχ~ ⁽⁰⁾

- Jz(O)

(0) - 8 π Jz (0) *£- (0)

Tx

(0)

dJy Ty

(0)

4* (O)- 4⁷^ (0)| -

^ (0) = -Ap. (o) \A*L· (o) - Ap. ₍o)

α>> dz \ dy dz

Die Haupteffekte werden unterdrückt, indem Ry (0) gleich Null wird (s. deutsche Patentschrift 1 131 418),

bzw. indem By (0) und —χ--- (0) gleich Null werden.

Sekundäreffekte werden beträchtlich verringert, und insbesondere werden die Niveauschwankungen unterdrückt, indem --^- (0) gleich -^- (0) gleich Null By, —j-~ und

im Punkt 0 ebenfalls annulliert

werden, d.h.-^-(O) = O.
Indem man die Leiter so anordnet, daß die Felder werden, gelingt es, praktisch alle störendenmagnetischen Effekte zu unterdrücken.

Zur Berechnung dieser Felder bezeichnet man mit χ I die Stromstärke, die bei der Verteilereinrichtung 2 von der Seite der vorangehenden Zelle (F i g. 7) einfließt, und mit (1 — α) / die der Einrichtung 2 von der entgegengesetzten Seite her zugeführte Stromstärke. Im Fall der F i g. 6 ist « = 1.
Die Berechnung der Felder ergibt dann:

dBy

2KI

= α

d²By

TkT

2} (a^z + b²y Λ _|_ ^2)2 >

d(d²- 3 c²)

Diese drei Ausdrücke müssen gleich Null sein.

Auf diese Weise kann man die Lösung des gestellten Problems berechnen.

Die folgende Tabelle, die keinerlei einschränkenden Sinn besitzt, ergibt die Stellungen der Leiter für verschiedene Zuführungsmöglichkeiten:

4,41 2,60 1,80 1,31 1

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

τ °·⁵⁸

0,64 0,71 0,78 0,S

-f- co -1,75 -1,50 -1,32 -1,12 -1
b

Die Fig. 8, 9, 10 und 11 stellen die Fälle dar, in welchen α gleich 0,6 bzw. 0,7 bzw. 0,8 bzw. 0,9 ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ordnet man nicht nur zwei, sondern drei verschiedene Gruppen

von parallelen Leitern in der Ebene Ox an (s. Fig. 12), wobei die Leiter 3 und 4 sauber getrennt sind.

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11 12

Die Berechnung des Feldes im Punkt Null ergibt dann:

_ 1 4, Ϊ

dz ^ψ) 2KI V 2) (a* + ^²)^{2 +} 2 (c² + ί/²)² ' ^{U Λ)} (e² 4- /ψ

- 3 r·²^ f( f² — λ ρ²}

((W * — I * \ *s \f ^ x* j ± <λ yvi ' _L· ( \ \ J VJ ~J C J

öz² 2 AT/ \ 2 / (a² + o²)³ 2 (c² + a²)³ (e² + τ²)·¹

In diesen Gleichungen stellt a / die Stromstärke dar, 15 die andere Zellenreihe passierenden Strom erzeugte

die in die Verteilereinrichtung 2,2' von der Seite der Feld vernachlässigt werden kann. In der Praxis ist man

vorangehenden Zelle her zugeführt wird, und (1 — α) / allerdings oft gezwungen, die verschiedenen Zellen-

diejenige, welche von der folgenden Zelle her zugeführt reihen im kurzen Abstand nebeneinander anzuordnen,

wird, wobei der Strom in den Leitern 4, 4' fließt. Eine andere Durchführungsform der erfindungs-

Die Werte für «, a, b, c, d, e und /wählt man derart, ao gemäßen Anordnung berücksichtigt den Einfluß des daß die drei obigen Ausdrücke gleich Null werden. durch die andere Reihe bzw. die anderen Reihen von Diese drei Beziehungen ergeben, wenn man sie auf Elektrolysezellen gehenden Stroms,
die sieben unbekannten Parameter anwendet, vier Wenn die Zellenreihen nahe genug beieinander Freiheitsgrade und führen infolgedessen zu einer liegen, wirkt sich die Nähe der Nachbarreihen hauptgrößeren Anpassungsfähigkeit als die erste Aus- 25 sächlich in der Entstehung eines vertikalen Feldes Bz führungsform, da sie viel mehr Möglichkeiten er- aus, das sich gemäß der relativen Lage der Zellen, öffnen. ausgedrückt in ihrem Abstand η (algebraisch berechnet

Die Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, längs Oy), leicht berechnen läßt (in F i g. 20 ist η

wobei die dargestellten Lösungsmöglichkeiten selbst- negativ). Vernachlässigt man die Ausdrücke zweiter

verständlich keineswegs die einzigen sind. 30 . < -^ ,-» , 1 · _{c u}

^{66 3} und dritter Ordnung in im Falle von nur zwei

Beispiel 1 (s. Fig. 13 und 14) " _l

. Reihen, so wird das Feld Bz gleich + 2 ■ ■; sind vier

a = y, d.h. die Stromstärke ist gleichmäßig verteilt

• , j ,·, τ-,, JTr₄.-. 1. / Reihen vorhanden, so beträgt der Wert für Bz^-

zwischen den beiden Enden des Verteilerrahmens aa. 35 > e ₃ „

j , , .. t_ 1· t_- ..,u j j i_ j für die beiden äußeren Reihen I und 4 und für die

α und b können beliebig gewählt werden, d. h. der η

Verteilerrahmen kann beliebig angeordnet werden. mittleren Reihen 2 und 3.

Diese Lösung ist dargestellt in den Fig. 13 und 14. Sind sechs Zellenreihen vorhanden und fließt durch

40 sämtliche Reihen 1 bis 6 der Strom /, so wird der

B e i s ρ i e 1 2 (s. F i g. 15) /

Wert für Bz für die Reihen 1 und 6 gleich 1,57 - ,

3 für die Reihen 2 und 5 gleich 0,83 — und für die Reihen

α und b können beliebig gewählt werden, voraus- .. /

gesetzt, daß ^{3 und 4} 8^leich °'⁶⁷ „ ·

1 22 < — < 2 Nimmt man den Fall von acht Reihen 1 bis 8 an,

' α so würde Bz für die Reihen 1 und 8 den Wert von

^ist 1,52-- , für die Reihen 2 und 7 den Wert von 0,76 —,

_ a² + b* _ a² + b* l / ₂ __ b² so " "

^c " J-==^= , e -g- ■ -■ I/ a — -^-, _{für die Re}j_hen 3 _{und 6 den Wert von} Q ₅₇ _ _{und für}

^z uz „2 ' η

3 /

die Reihen 4 und 5 den Wert von 0,5 — haben.

r_ __^ß2_+^²_._^ 55 Fig. 18 zeigt eine Anordnung von Elektrolyse-

a² 4 ' zellen, durch welche der gleiche Strom / fließt und die

in vier Reihen aufgeteilt sind.
Beispiel 3 (s. Fig. 16 und 17) ,

Allgemein kann man setzen Bz = h , worin der

^Ä = 4■' d = O · _6o Koeffizient h sich in jedem Fall leicht errechnen läßt.

Da Bz nicht mehr vernachlässigt werden kann, werden

α und b können beliebig gewählt werden, voraus- die Rotationskomponenten R am Mittelpunkt:
gesetzt, daß b> α ist.

fb² - α^{2 65} Ry (O) = O,

Diese Lösungen gelten, wenn die Zellenreihen so r_z (O) = Bz (O) - (O).

viel Abstand haben, daß das in einer Zelle durch den dz

Leiter und der Felder By, ~~-r^~ und

- wie sie für

dz """ d ζ²
unendlich voneinander entfernte Reihen durch die oben empfohlene Anordnung erreicht wurde.

Die Rechnung zeigt, daß es für jede Art der Stromzuführung eine Lösung gibt:

Für χ = 1 findet man beispielsweise, daß es zweckmäßig ist, den Leitern die folgenden Koordinaten zu geben, gemäß h, η und α (halber Abstand zwischen positiven Leitern.)

α²
Linker positiver Leiter a_x = b_x = a — h —,

rechter positiver Leiter a₂ — — Z>₂ = — a — h —,

linker negativer Leiter C₁ = —d₁ = a — h

η '
α²

rechter negativer Leiter C₂ = d_% = — a — h —.

Die Fig. 19 und 20 stellen den Fall von zwei Zellenreihen mit einem Abstand von η = — 10α dar.

Hieraus folgt, daß der magnetische Effekt der gesamten Anordnung sehr schädlich ist.

Zweckmäßigerweise kompensiert man demnach das durch die benachbarten Zellenreihen entstehende Feld Bz dadurch, daß man die Leiter in der betreffenden Reihe asymmetrisch anordnet. Hierbei muß jedoch darauf geachtet werden, daß man nicht die Kompensation der Felder Bx, —.-^x- und -j— beeinträchtigt, wie dies natürlich der Fall wäre bei Symmetrie der Werte, wie der Wert für α, der Abstand 2 a zwischen den positiven Leitern 2, 2', der Abstand η zwischen zwei Zellenreihen oder die Anzahl dieser Reihen können selbstverständlich innerhalb äußerst weiter Grenzen beliebig variiert werden, ohne daß der Umfang der Erfindung überschritten wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung von Stromzuführungen zum Unterdrücken der magnetischen Effekte im ganzen Bereich der Wanne von Elektrolyseöfen mit hoher Stromstärke zur Herstellung von Aluminium, bei der die einzelnen Elektrolyseöfen in Reihe und die einzelnen Stromleiter so angeordnet sind, daß die Komponente in Querrichtung der Wanne des durch die Strompfade hervorgerufenen Magnetfeldes im Zentrum der Wanne und die Änderung dieser Komponente längs der Senkrechten durch das Zentrum den Wert Null annehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Ofens liegenden Leiter jeweils paarweise symmetrisch zu einer Ebene parallel und zu einer Ebene senkrecht zu der allgemeinen Stromrichtung, die beide durch das Zentrum der Wanne gehen, angeordnet sind, und zwar derart, daß die zur allgemeinen Stromrichtung parallelen Leiter die dazu senkrechte Ebene in Punkten durchstoßen, deren Koordinaten in Bezug auf das Zentrum für die den Strom den Anoden zuführenden Leiter (2, 2') α und b, für die den Strom aus den Kathoden abführenden Leiter (3, 3') c und d, für die den Strom den beiden Enden des Leiters (2) zuführenden Leiter (4, 4') e und / die folgenden Gleichungen erfüllen:

2c²

a = 0,

l\ (έ²-«²)

J^ rf²-c^a T (c² + i/²'

-3c²

V¹ ^)

+ pf

wobei « und 1 — α die Anteilsgröße der den beiden Stirnseiten des Ofens zugeführten Ströme am Gesamtstrom wiedergeben.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strom aus den Kathoden abführenden Leiter (3, 3') und die den Strom den beiden Enden des Leiters (2) zuführenden Leiter (4, 4') eine gemeinsame Leitergruppe bilden (e = c, f = d) und die Anordnung so getroffen ist, daß die Koordinaten der Leiter die folgenden Gleichungen erfüllen:

/Λ

(δ²

(c²+ rf²)²

2

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Anoden Strom zuführende Leitergruppe verstellbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Abstand der einzelnen Zellenreihen relativ gering ist, so daß sich die Felder des durch die einzelnen Reihen fließenden Stromes gegenseitig beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter derart angeordnet sind, daß die Leiter des Ofens, der am weitesten von der jeweils benachbarten Ofenreihe

entfernt liegt, einen größeren vertikalen Abstand voneinander haben als die Leiter, die an der der Nachbarreihe zugekehrten Seite angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 HO 685.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 049 108.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 780/200 1.64 @ Bundesdruckerei Berlin