DE1928277A1 - Elektrodenhaltevorrichtung,insbesondere fuer haengende Elektroden in mehrzelligen Elektrolyseoefen fuer die Aluminiumherstellung - Google Patents

Description

t® Dr. ing. H. Negendanlc'

Dipl. Ing. .H. Hauck Ο'φΙ Phys. W. Schmitt

2, Juni 1969

Hontee&tini Saison S«p»A«, Poro Bonaparte 31, Hailand (Italien)

: und GIUSEPPE de YABDA

Via San-öiato, 8, Mailand (Italien)

ElektrodenhalteTorrlohtunfi _r insbesondere für hängende Elektroden_niin,mehrzelligen Elektrolyaeäfen für die Aluminiumherstellung.

Die Erfindung betrifft ein© El@ktrodenhal in elektrolytisohen Zellen fUr die Herstellung von Metallen aus ihren Oxiden· Biese Vorrichtung eignet sich insbesondere für ElektrodönauefUhrungen des hängenden !Typs» die in öen sogenannten mehrEelligen Elektrolyse ti en Verwendung finden, welche aur elektrolytischen Herstellung von Aluminium aus O. bei der Sohmelsflufielektrolyee dienen (Kryolithbäder)·

Bekanntlich bestehen die Elektroden für mehrzellige Schmelzöfen aus einem kohlehaltigen SSaterial oder aus Graphit und werden in Gruppen oder in aueln&nder parallelen Elektrodenreihen verwendet, die senkrecht oder unter einem Winkel zur Senkrechten angeordnet sind« MfJ Endelektroden sind unmittelbar naohgeführte Bonopolar© El®tetr®äen$ während die

ORIGINAL INSPHCTED

und sich ale bipolare Elektroden verhalten·

Die Elektrodenreihen werden im allgemeinen durch starre Systeme gehalten, die an den erforderlichen Stellen isoliert und mit Längs- oder Querstäben verbunden sind« die an den Seitenwänden der das elektrolytisch Bad haltenden Wanne entlang verlaufen. Im allgemeinen sind die zur Halterung dienenden Stäbe verschiebbar auf Führungen gelagert und gestatten aus Regelungsgründen, zur Veränderung des gegenseitigen Polahatandes und zum Zwecke der Wartung eine Verschiebung der Elektroden in der Längsachse der Wanne oder des Troges·

Es ist weiterhin bekannt, daß das kohlehaltige Material, aus dem die Elektroden hergestellt sind, die Neigung entwickelt, während des Betriebes infolge seiner Wärmeauedehnung und infolge seiner Benetzung durch das Schmelzbad die Halterungen und die Führungen zu verbiegen.

Da das kohlehaltige Material aufgrund seiner Beschaffenheit nur eine sehr geringe Elastizität besitzt, kann es vorkommen, daß Risse und sogar Brüche an den Elektroden auftreten, wenn die Elektroden mit einer starren Halterung verbunden sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Elektrodenhaltevorrichtung zu schaffen, durch welche die vorstehend beschriebenen, erheblichen Nachteile beseitigt

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werden» und die in einer .solchen Welse auegelegt 1st» daß sie eine auereichende Steifigkeit besitzt, um die Elektroden in der für ein bestimmtes elektrolytisches Schmelzverfahren erforderlichen Lage, d.h. in einer vorgeschriebenen Neigungsstellung zu halten. Die Vorrichtung muß außerdem ausreichend gelenkig und nachgiebig sein» um Verspannungen und mögliche Lagenänderungen der Elektroden aufzunehmen» damit Verformungen oder ein Bruch der Elektroden vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Elektrodenhaitevorrichtung soll weiterhin in einer solchen Weise ausgebildet sein» daß sie eine Querverlagerung der Elektroden (unter Beibehaltung ihres vorgegebenen Neigungswinkels) in der Richtung des Stromdurohganges durch das Bad und gleichzeitig eine den Anforderungen entsprechende Veränderung der gegenseitigen Polabstände gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Elektrodanhaltevorrichtung für elektrolytische Zellen» insbesondere für hängende Elektroden in mehrzelligen Elektrolyseöfen für die Aluminiumherstellung vorgeschlagen» die erfindungsgemäß aus zwei in einer im wesentlichen waagerechten Lage zueinander ausgerichteten Armen besteht» die einen einzigen» starren Träger bilden und deren benachbarte Enden mit einer Elektrode verbunden sind» wobei jeder Arm an seinem freien Ende» das von dem mit der Elektrode verbundenen Ende abgewandt ist» «ine im wesentlichen ai-förmig ausgebildete und

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in einer Ausnehmung eines Schlittens angeordnete Gelenkverbindung aufweist« der Schlitten nur entlang einer geeigneten* der längeren Seite der das Schmelzbad enthalten-.den Wanne parallel verlaufenden Führung verschiebbar ist» . sowie an jedem Arm zur Unterbrechung der elektrischen Verbindung und der Wärmeübertragung zwischen der I-förmigen Verbindung und den Übrigen Seilen des Armes dienende Isolationsmittel vorgesehen sind, und jeder Arm in zwei, vermittels einer Klemmverbindung lösbar miteinander verbundene Halbarme unterteilt ist, wobei die Klemmverbindung vorbestimmte Drehungen des die Elektrode haltenden Halbarmee in bezug auf den mit der T-förmigen Gelenkverbindung verbundenen Halbarm gestattet, und daß schließlich an den Enden der den Schlitten tragenden Führung Einstellvorrichtungen vorgesehen sind·

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist!

Fig. 1 eine sohaubildliehe, teilweise im Querschnitt

gezeigte Darstellung einer Elektrodenhalte-

vorrichtung nach der Erfindung, Fig· 2 ein Längsschnitt durch einen Teil der in Fig*1

dargestellten Vorrichtung, Fig. 3 ein Querschnitt unter einem Winkel von 90°

duroh den in Fig«2 dargestellten Teil,

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fig· 4 ein schematisoher Grundriß eines mehrzelligen Elektrolyseofens, der mit der erfindungsgemäßen Elektrodenhaltevorrichtung ausgerüstet ist, welche sioh in der Betriebsstellung befindet,

rig. 5 eine (teilweise im Querschnitt gezeigte) Darstellung eines anderen Seils der in fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich und im weiteren Teil der Beschreibung noch ausfuhrlicher erläutert wird, besteht die Elektrodenhaitevorrichtung der Erfindung aus zwei gleichen Bauteilen, die in einer im wesentlichen waagerechten Richtung zueinander ausgerichtet und in einer solchen Weise»mit einer Elektrode verbunden sind, daß sie mit dieser einen einzigen, durchgehenden und an den seitlichen Enden aufliegenden Träger bilden.

In der nachstehenden Beschreibung wird der Einfachheit halber nur der eine Seil der Haltevorrichtung beschrieben, wobei der andere Teil identisch ist dem beschriebenen und symmetrisch zu diesem angeordnet ist.

Unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung und insbesondere auf Flg. 1 besteht die hier zur Kode stehende Elektrodenhaltevorriohtung im wesentlichen aus einem Haltearm, der in zwei Halbarme 1 und 2 unterteilt 1st (wobei

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nur der eine der beiden gleichen und zueinander symmetrischen Teile beschrieben wird)·

Das eine Ende des Halbarmes 1 ist durch Stäbe 3 und 3* ( die durch Nippel oder Gewindestifte gebildet werden) mit der Elektrode 4 verbunden· Das eine Ende Jedes Stabes 3 und3' wird(unter Belassung eines gewissen Spiels) von einer Ausnehmung Innerhalb des Halbarmes 1 aufgenommen und in dieser durch Keile oder Splinte 5 und 5» befestigt. Die anderen Enden der Stäbe sind in die Elektrodenmasse 4 eingeschraubt.

Bas andere Ende jedes Halbarmee 1 hat eine zylindrische Form und befindet sich innerhalb einer Klemmverbindung 6, in welcher es um einen beliebigen Winkel um seine Achse gedreht werden kann, wodurch die Elektrode 4 in eine gewünsohte Neigungsstellung gebracht wird. Die Klemmverbindung 6 besteht aus zwei einander gegenüberliegenden Platten 7 und 7' ι die durch Gewindebolzen 8 und 8» und Muttern' fest miteinander verbunden sind. Um eine einwandfreie Verriegelung durch die Klemmverbindung zu gewährleisten,weist die mit dem Halbarm 2 verbundene untere Platte 7 einen mit dem zylindrischen Abschnitt des Halbarmes 1 in Verbindung stehenden Bereich auf, der eine im wesentlichen halbtrapezoidal ausgebildete Sitzfläche dareteilt.

An dem Halbarm 2 befindet eich in einer mittleren Lage

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eine Kupplung, die aus zwei einander gegenüberliegenden Planschen 9 und 9* besteht, zwischen denen eine Schicht aus einem Material hohen elektrischen Widerstandes und hohen Wärmewiderstandes wie beispielsweise Asbest angeordnet ist» Die beiden einander gegenüberliegenden Plansohe 9 und 9* werden durch Soleen 11 und 11 * und so weiter miteinander verbunden (Fig·

Sie Aufgabe der isolierten Kupplung besteht darin, die elektrische Verbindung und den Wärmefluß zwischen den beiden Kupplungsteilen zu unterbrechen, ohne dabei die mechanische Steifigkeit des Halbarmes 2 und damit der ganzen Haltevorrichtung zu schwächen.

An dem Ende des Halbarmee 2, welches dem die Klemmverbindung 6 tragenden Ende abgewandt ist, befindet sich eine Φ-förmige Gelenkverbindung 12. Biese Gelenkverbindung wird durch einen kleinen Zylinder gebildet, der querstehend mit dem Ende des Halbarmes 2 verbunden ist und von einer Ausnehmung in einem Schlitten oder Wagen aufgenommen wird, der seinerseits zwiechen zwei übereinander angeordneten Führungsschienen 13 und 13* verschiebbar 1st. Per Schlitten läuft auf zwei Rollen H und 14% die sich auf waagerechten Lagerzapfen 15 und 15* frei drehen können (siehe Figuren 2 und 3), welohe ihrerseits mit zwei einander gegenüberliegenden Platten oder Bügeln 16 und 16« verbunden sind· Die Ausnehmung oder der Hohlraum, welohe(r)

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zur Aufnahme der S-förmigen Gelenkverbindung 12 dient, hat die Form eines Parallelepipedons und wird durch die in Längsrichtung verlaufenden Flatten 16 und 16* , Querplattea 17 und 17¹ > sowie die beiden Führungsschienen 13-13' gebildet.

In der Platte 16 befindet eich eine Ausnehmung 18 für das Einsetzen der T-förmigen Gelenkverbindung 12 in die Ausnehmung des Schlittens und um der Gelenkverbindung inner« halb der Ausnehmung mehrere» vorbestimmte Drehbewegungen zu gestatten.

Wie aus den beillegenden Zeichnungen, insbesondere den Figuren 2 und 3 klar ersichtlich ißt, sind die Form und die Größe der Ausnehmung oder des Hohlraums und der T-förmigen Gelenkverbindung so bemessen, daß die I-förmige Gelenkverbindung nach dem Einsetzen in die Ausnehmung nur die fol- > genden Bewegungen ausführen kann:

a) eine Drehbewegung begrenzter Größe um die Achse B-B (siehe Figuren 2 und 3) I

b) eine Drehbewegung begrenzter Grüße um eine zur Ebene der Fig. 2 senkrechte Achse, welche durch den Punkt B* verläuft (in Fig. 3 erfolgt diese Drehbewegung um die Achse

Die T-förmlge Gelenkverbindung kann außerdem die folgenden Bewegungen ausführen (siehe Figuren 1 und 4): c) eine waagerechte Translationabewegung zusammen mit und durch den Sohlitten oder Wagen, der seinerseits so

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' geführt ist, daß er sich nur in Richtung der übereinander angeordneten !Führungen 13 und 13* bewegen kann. Diese Translationsbewegung kann von Hand oder auf mechanische Weise erfolgen;

d) eine senkrechte Xranslationshewegung, d.h. in einer zur Fortbewegungsriohtung des Schlittens senkrechten Richtung vermittele eines Habesystems (Fig. 5)» das unterhalb der aufliegenden Enden der übereinander angeordneten Führungen 13 und 13* verstellbar ist.

Aus Fig. 3 ist klar ersiohtlioh_t daß die T-förmige Gelenkverbindung keine Drehbewegung um ihre eigene Längsachse, d.h· um die unter einem rechten Winkel zur Ebene der Fig. 3 und durch den Punkt 0 verlaufende Achse ausführen kann. . .

Diese Längsachse der ϊ-förmigen Gelenkverbindung 12 kann auch mit der Längsachse des zylindrischen. Endabsehnittes des Halbarmes 1 sausammenfallen, an welchem die Elektrode befestigt ist (siehe Fig. 1)_e

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß für dae technische Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll, die Drehbewegungen und !Dranslationsbewegungen, welche die Haltevorrichtung ausführen kann, alle und lediglich diejenigen Bewegungen darstellen, vermittels deren Verbiegungen des Elektrodenmaterials (lineare Auedehnung und/ oder Krümmungen infolge der Wärmeauedehnung oder der

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Benetzung durch das Bad), wie auch der Halterung (lineare Auedehnung), ohne diesen einen starren Widerstand entgegen EU setzen, aufgenommen werden können, so daß die ursprüngliche Lage der hängenden Elektrode unverändert bleibt.

Wie bereits ausgeführt, kann sich der Schlitten nur in waagerechter Richtung zwischen zwei fuhrungen bewegen, die aus zwei parallelen, Übereinander angeordneten Schienen 13 und 13 · bestehen. Diese Führungen sind parallel zueinander und außerhalb der längeren Seitenwände der Wanne 19 im Falle eines rechteckigen, mehrzelligen Elektrolyseofens angeordnet (Figuren 4 und 5)· Xn einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung können diese Führungen auch fest mit der Wanne verbunden sain, wobei jedoch die in Punkt d) genannte senkrechte Translationsbewegung nicht möglich ist.

In der bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung besteht jedoch die Möglichkeit, das Elektrodensystem in bezug auf öle Wanne zu heben oder zu senken. Das wird dadurch erreicht, daß die beiden Führungepaare 13 und 13' auf vier Pfosten 20, 21, 22 und 23 (siehe Figuren 4.5) , die an den Ecken der rechteckigen Wanne angeordnet sind, gelagert werden und durch Betätigung entsprechender Schneckenrad-Hebevorrichtungen 24» 25t 26 und 27 das Heben und Senken dieser FUhrungspaare in bezug auf den Trog oder die Wanne 19 gestatten.

Vermittele dieser Ausführung ist es möglich, die Führungen und damit die in diesen verschiebbaren Schlitten

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in der unter d) beschriebenen Weise in senkrechter Richtung ssu verlagern.

In Fig. 4 ist ein schematisoher Grundriß einer Wanne 19 mit einer in Betrieb befindliehen Haltevorrichtung 28 dargestellt· Die Haltevorrichtung besteht, wie bereits ausgeführt» aus Ewel Bauteilen der in Fig. 1 dargestellten Ausführung, die in waagerechter Richtung zueinander ausgerichtet und mit ihren entsprechenden Halbarmen mit einer Elektrode 4 verbunden sind* Xn der Darstellung der Fig. 4 sind auch die anderen bipolaren Elektroden und die Ewei unmittelbar naohgeführten, monopolaren Endelektroden 29 und 30 ssu sehen.

In einer praktischen Ausführungsform der Erfindung lassen sich baulich äquivalent© Abänderungen und weitere technische Ausgestaltungen an den verschiedenen, die erfindungsgemäße Elektrodenhaltevcrrichtung bildenden Seilen vornehmen» ohne dabei den hier dargelegten Erfindungebereioh verlassen·

- Patentansprüche: -

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Claims (1)

1 β Elektrodenhaltevorrichtung

■Zeil©».» insbesondere für hängend© Elektroden In m©hrss©lli< ■gen Elektrolyseöfen für die Almainiumhersteilung gekennzeichnet! daß öle Torrlöhtimg aus zwei Ia ©Ia©r wesentlichen waagerecht©» Lage sueinander ©,i3,sg©2?ioht@ten Armen besteht» öl© einen ©insigen® starren fräger blld©n und deren benachbarte Enden mit ©In©r Blektroä© (4) verbunden sinäg jeder Ära an selneffl freien -Ende mit der Elektrode verbundenen End® abgewannt ist, ©ine wesentlichen T-förmig ausgebildet® naä in einer Ausnehmung einea Schlittens (14 - 16) angeordnete Gelenkrerbindumg (12) aufweist» der Schlitten nur entlang einer geeigneten? der längeren Seite der das Schmelzbad enthaltenden Wanne (19) parallel verlaufenden Führung (13» 13')' verschiebbar Ist® sowie' an jedem Ana zur. Unterbrechung ier @lelctriseken Yer=» bindung und der Wärmeübertragung sswischen der 'ü-förmigen Gelenkverbindung und dem übrigen Seil ü®s. Asm@b dienende Isolationsmittel (10) vorgesehen sind» und Jeisr Irm In zvQ., $ ^/ermittele einer KLemaverbindii2ig (6) löste? miteinander verbunden® Halbarme (1, 2) unterteilt ist? wobei die" Klemmverbindung vorbestimmte Drehungen des üLw Elektroäe. haltenden Halbanaes (1) in beaug ©uf dea mit, ö@r Gelenkverbladung verbundenen Halbam (2) gestattet eaä sohlieBlich an äen Enden der ü@n Se PUhruagen EiiMstellvorrlohtüagesji (24

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6. Elektrodenhaltevarrielitimg aa©h- Msprueli 1 ₍ dadurch gekennzeichnet, daß die sür festen-Terblndung der Halbarme dienende KleinmvQrblnctang aus swei sich gegenüber«= liegenden Platten besteht» die ©i-a© Platte Ia einem Stüek mit dem die iT-förmige Selenkrverbiaäöag tragenden Halbarm ausgebildet ist und beide Platten so geformt sind, daß das zylindrische Ende des die Elektrode tragenden Halbarme (1) zwischen den Platten durch Bolzen »ml Muttern eingekleamt werden, jedooh der Halbarm um jeden beliebigen Winkel um seine Achse gedreht werden kann.

7 t Elektrodeiihalt©vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzQlehnet, daß die in senkrechter Sichtung unterhalb der Führungsschienen für den Schlitten verstellbaren EinstellVorrichtungen (24- 27) aus Schneckenrädern und Muttern bestehen, die an Xaetstähondön, an dan vier

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S telt©ncä©& Iriaim® (1S trägern (20 - 23) gelagert sind waä «Ma£tt©lfear der in LängsrioMmsg
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8 c Elektroaenhalteiror^ichtBag lä&ok ö@a 1 und 7, dadurch gekensi^Iehnatg äa© ii® in ■verlaufenden Füli2fungSBeM.©a©ffi, (13$ 1^⁹) bad haltenden Wanne'.(19) wrbunä^a @iai

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