DE1239860B - Schmelzflusselektrolyseofen mit vorgebrannten Anoden - Google Patents

Description

DEUTSCHES #W PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 40 c-3/12

Nummer: 1239 860

Aktenzeichen: P 32812 VI a/40 c 1239 860 Anmeldetag: 19. Oktober 1963

Auslegetag: 3. Mai 1967

Die Erfindung betrifft einen Schmelzflußelektrolyseofen mit vorgebrannten Anoden, insbesondere für die Aluminiumgewinnung, mit einem rechteckigen Grundriß und vorzugsweise abgeschrägten oder abgerundeten Ecken der an den Wänden wärmeisolierten Ofenwanne und einer Aufhängeeinrichtung zum Halten der die Anoden tragenden und sich in senkrechter Richtung erstreckenden Anodenstäbe.

Bei derartigen Schmelzflußelektrolyseöfen wird ein Teil der zugeführten elektrischen Energie in den Zuführungsleitungen zu den vorgebrannten Anoden bzw. für das Erhitzen des Bades verbracht, während der andere Teil der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie in Form von Wärme von dem Schmelzflußelektrolyseofen abgestrahlt wird.

Es wurde bereits versucht, den elektrischen Leistungsverbrauch von Schmelzflußelektrolyseöfen durch Verringern der Wärmeverluste derartiger Öfen zu verkleinern, indem einerseits die Dicke der Wärmeisolierung der Ofenwanne verstärkt bzw. der Wärmeleitfähigkeitsgrad dieser Isolierung herabgesetzt wurde. Andererseits wurde zur Herabsetzung der Wärmeverluste die Verwendung einer wärmeisolierenden Haube vorgeschlagen, die auf die Ofenwanne aufgesetzt wird und dieselbe völlig abdeckt.

Bekannte mit derartigen wärmeisolierenden Hauben versehene Schmelzflußelektrolyseöfen haben den Nachteil, daß auf Grund der Anordnung und der Ausbildung der Aufhängeeinrichtung zum Halten der die vorgebrannten Anoden tragenden Anodenstäbe die ganze Haube abgenommen werden muß, um die Anoden, die an den sich durch die Haube erstreckenden Anodenstäbe befestigt sind, auswechseln zu können. Dies hat aber zur Folge, daß durch das Abnehmen der wärmeisolierenden Haube ein großer Teil der Wärme verlorengeht, so daß die Haube viel von ihrer Wirksamkeit einbüßt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schmelzflußelektrolyseöfen mit vorgebrannten Anoden besteht darin, daß der Widerstand der Stromzuführungsleitung zu den von der Aufhängeeinrichtung getragenen Anodenstäben verhältnismäßig hoch ist und daß sich außerdem die Anodenstäbe beim Verbrauch der Anoden nicht exakt in vertikaler Richtung führen lassen, so daß die Möglichkeit besteht, daß die Anodenfläche nicht genau parallel zur Oberfläche des Bades verläuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine besondere Anordnung und Ausbildung der Aufhängeeinrichtung die von den Stromzuführungsleitungen der Anodenstäbe herrührenden Verluste sowie die Wärmeverluste der Ofenwanne um ein beträcht-Schmelzflußelektrolyseofen mit vorgebrannten
Anoden

Anmelder:

Pechiney Compagnie de Produits Chimiques et
Electrometallurgiques, Paris

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ε. Frhr. ν. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:
Jacques Chambran,

Cite Saint-Roch ä Tarascon-sur-Ariege;
Robert Scalliet,

L'Echaillon St- Jean-de-Maurienne;
Daniel Duclaux, Lille (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 19. Oktober 1962 (912 817) - -

liches Maß zu verkleinern und dadurch den Wirkungsgrad von Schmelzflußelektrolyseöfen mit vorgebrannten Anoden, die eine die Ofenwanne abdeckende wärmeisolierende Haube und eine Aufhängeeinrichtung zum Halten der Anoden aufweisen, zu verbessern.

Diese Aufgabe ist bei einem derartigen Schmelzflußelektrolyseofen gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Aufhängeeinrichtung der Anodenstangen oberhalb einer die Wanne abdeckenden Haube angeordnet ist und zwei elektrisch miteinander verbundene und an die Stromzuführungsleitung angeschlossene metallene Tragrahmen umfaßt, die sich jeweils in einer horizontalen Ebene erstrecken und in Abstand übereinander angeordnet sind, von denen der eine Tragrahmen mit einer Verschiebeeinrichtung in Verbindung steht, durch die dieser Tragrahmen gegenüber dem anderen, ortsfesten Tragrahmen in vertikaler Richtung verschiebbar ist, und daß zum Halten jeweils einer Anodenstange zwei an den beiden Tragrahmen angeordnete Greifer vorgesehen

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sind, die die Anodenstange elektrisch mit den Tragrahmen verbinden und derart betätigt sind, daß während der Verschiebung des in vertikaler Richtung bewegbaren Tragrahmens nur der eine Greifer sich in der angezogenen Stellung befindet.

Da mit den erfindungsgemäßen Merkmalen die wärmeisolierende Haube zum Auswechseln der Anoden nicht abgenommen zu werden braucht, ergibt sich der Vorteil, daß die wärmeisolierende Wirkung der Haube voll ausgenutzt werden kann. Da außerdem jede Anodenstange über die sie haltenden Greifer und die beiden Tragrahmen an zwei Stellen an die elektrische Stromzuführungsleitung angeschlossen ist, wird der weitere Vorteil eines besonders niedrigen elektrischen Übergangswiderstandes zwischen dieser Stromzuführungsleitung und der betreffenden Anodenstange erreicht.

Ein weiterer durch die erfindungsgemäßen Merkmale erreichbare Vorteil besteht darin, daß durch das Vorsehen von zwei in vertikaler Richtung in Abstand untereinander liegenden Greifern die Anodenstangen zum Verschieben der Anoden genau in vertikaler Richtung geführt werden können, wodurch gewährleistet ist, daß sich die Anodenfläche unabhängig von der Stellung der Anoden immer in einer genau waagerechten Ebene erstreckt.

Außerdem ist es auf Grund der Tatsache, daß die Aufhängeeinrichtung gemäß der Erfindung in Form von Tragrahmen ausgebildet ist, möglich, die Anodenstäbe an der Aufhängeeinrichtung in nebeneinanderliegenden Reihen anzuordnen, so daß die gesamte Oberfläche der Ofenwanne von den durch die Anodenstäbe getragenen Anoden bedeckt werden kann.

Durch das Vorsehen von Greifern zum Halten der Anodenstäbe wird schließlich noch der Vorteil erreicht, daß die Anodenstäbe der verbrauchten Anoden schnell von den Tragrahmen gelöst und durch andere, unverbrauchte Anoden tragende Anodenstäbe ersetzt werden können. 4c

Im Vergleich dazu sind bei den bekannten Aufhängeeinrichtungen, bei denen zum Bewegen der Anoden in vertikaler Richtung jeweils nur ein einziger innerhalb der Haube liegender Träger vorgesehen ist, die Anoden an diesem Träger fest angeschraubt, was den Nachteil erbringt, daß zum Auswechseln der Anoden eine viel größere Zeitspanne erforderlich ist, als es beim Erfindungsgegenstand der Fall ist.

Zweckmäßigerweise umfaßt die Einrichtung zum Verschieben des einen beweglichen Tragrahmens eine Hebel-Stangen-Anordnung, die von einem Elektromotor z. B. über eine Schraubenwinde betätigt wird und welche direkt auf den beweglichen Tragrahmen wirkt.

Damit der Übergangswiderstand zwischen den stromführenden Tragrahmen und den an den Tragrahmen gehaltenen Anodenstangen vernachlässigbar klein ist, umfaßt gemäß der Erfindung jeder Greifer einen die Anodenstange an den betreffenden Tragrahmen andrückenden Greifschuh, der über ein längsverschiebbares Steuerglied, das über eine Feder auf ein mit dem Greifschuh in Verbindung stehendes Gestänge einwirkt, in Richtung auf den Tragrahmen zu bewegbar ist.

Das Steuerglied wird dabei zweckmäßigerweise durch eine Einrichtung in Längsrichtung verschoben, die eine Motoruntersetzungsgetriebeeinheit umfaßt, welche auf eine senkrechte, mit Nocken versehene

Welle wirkt, deren der Anzahl der Steuerglieder entsprechende Nocken auf an dem freien Ende der Steuerglieder befestigte Rollen wirken, wobei die senkrechte Welle aus zwei Teilen besteht, die in den beiden Tragrahmen gelagert und durch eine Kupplung so miteinander verbunden sind, daß sie in Längsrichtung gegeneinander gleiten können, wobei die Nocken des einen Anodenträgerrahmens gegen die Nocken des anderen Anodenträgerrahmens so versetzt sind, daß die Anodenstangen bei jeder Stellung der Einrichtung von mindestens einem Greifer blokkiert sind.

Um automatisch sicherzustellen, daß während der Verschiebung des in vertikaler Richtung bewegbaren Tragrahmens der Abstützeinrichtung nur jeweils die Greifer des einen Rahmens in der angezogenen Stellung sind, während sich die Greifer des anderen Rahmens in der gelösten Stellung befinden, stehen zweckmäßigerweise die beiden Elektromotoren, welche die Verschiebeeinrichtung des beweglichen Anodenträgerrahmens bzw. die Greifer der Anodenstangen betätigen, mit einer Steuereinrichtung in Verbindung, die die Bewegung der Anodenträger und die Betätigung der Greifer entsprechend koordiniert.

Zum Krustenbrechen, zum Zugeben von Aluminiumoxyd, zum Abführen des geschmolzenen Aluminiums und ähnlichen Arbeiten ist es bekannt, die die Ofenwanne bedeckende Gashaube in einzelne aufklappbare Abschnitte zu unterteilen. Eine derartige Gashaubenunterteilung kann auch bei einem Schmelzelektrolyseofen mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anodenaufhängeeinrichtung verwendet werden. Dazu weist zweckmäßigerweise die Gashaube einen ortsfesten waagerechten Mittelabschnitt, oberhalb dessen die Anodenstangen an den Tragrahmen aufgehängt sind, sowie vier seitliche Abschnitte auf, die einerseits auf den Kanten des waagerechten Mittelabschnitts und andererseits auf den Seitenwänden der Ofenwanne aufliegen, wobei jeder der vier beweglichen seitlichen Abschnitte der Haube um je eine waagerechte Achse drehbar ist.

Wenn die seitlichen Abschnitte der Haube aus abdichtend miteinander verbundenen abnehmbaren Einzelabschnitten bestehen, ist es möglich, die Anoden im Inneren der Ofenwanne einzeln zu inspizieren, indem lediglich der der betreffenden Anode benachbarte Einzelabschnitt abgenommen wird. Ein Hochklappen des gesamten seitlichen Abschnitts ist somit nicht mehr erforderlich.

Vorteilhafterweise sind die waagerechten Achsen, um die die vier beweglichen Abschnitte der Haube drehbar sind, längs der Kanten des ortsfesten waagerechten Abschnitts der Gashaube vorgesehen.

Alternativ dazu können aber die waagerechten Achsen auch zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen Anodenträgerrähmen und hinter den Anodenstangen vorgesehen sein, ohne daß die Schwenkbewegung der vier seitlichen Abschnitte in irgendeiner Weise behindert ist.

Eine weitere Möglichkeit für die Anordnung der waagerechten Achsen unter Gewährleistung einer freien Verschwenkbarkeit der die Gashaube bildenden beweglichen Abschnitte besteht darin, daß die sich in Längsrichtung der Ofenwanne erstreckenden beiden Gashaubenabschnitte um eine gemeinsame waagerechte Achse drehbar sind, welche in der Längsaxialebene des Ofens angebracht ist, und daß die beiden anderen, sich in Querrichtung der Ofenwanne

erstreckenden Abschnitte um eine gemeinsame waagerechte, in der Queraxialebene des Ofens angebrachte Achse drehbar sind.

Zur weiteren Herabsetzung der Wärmeverluste besteht die Gashaube insgesamt aus einem durch eine Wärmeisolierschicht aus Aluminiumfolie getrennten Doppelblech, wobei die der Schmelze zugewandte Oberfläche des inneren Bleches hochglanzpoliert ist.

Damit die Ofenwanne eine möglichst kleine Umfangslänge und damit eine möglichst kleine Wärmeabstrahlfläche aufweist, wird für das Seitenverhältnis der Wanne ein Wert gewählt, der nahe bei 1:1 liegt.

Zur Vermeidung einer Temperaturänderung des Bades ist zweckmäßigerweise bei einem mit einer erfindungsgemäßen Aufhängeeinrichtung versehenen Schmelzflußelektrolyseofen eine Anodenanordnung vorgesehen, bei der die Gesamtoberfläche der anodischen Ebene größer ist als bei herkömmlichen Öfen mit gleicher Stromstärke und gleichem Polabstand.

Um in dem von dem Schmelzflußelektrolyseofen geschmolzenen Metall eine gleichmäßige Stromverteilung zu erreichen und dadurch eine Bewegung des geschmolzenen Metalls durch die Wirkung von Magnetfeldern völlig zu unterbinden, umfassen die Stromzuführungsleitungen mindestens zwei Leiter, welche das Anodensystem mit der Kathode der vorhergehenden Wanne und das Kathodensystem mit der Anode der nachfolgenden Wanne der Wannenreihe verbinden, wobei der erste Leiter etwa bei einem Viertel und der zweite Leiter etwa bei drei Vierteln der Länge einer bzw. der großen Ofenseite angeordnet ist und jeder Leiter mindestens zwei Stromschienen gleichen elektrischen Widerstandes aufweist, von denen die eine mit dem benachbarten Ende und die andere unter der vorhergehenden Wanne hindurch mit dem entfernten Ende der Kathode der vorhergehenden Wanne verbunden ist.

Da die Verwendung einer die Ofenwanne bedeckenden wärmeisolierenden Haube ein Absaugen der bei der Elektrolyse entstehenden Gase erforderlieh macht, ist für diesen Zweck eine Absaugeinrichtung vorgesehen, welche beim Normalbetrieb des Schmelzofens die Gasmenge einschließlich der an undichten Stellen der Gashaube eintretenden Luft absaugt und Absaugkanäle besitzt, die in der Gerüstkonstruktion der Seitenwände der Ofenwanne und der Auskleidung vorgesehen sind. Da hierbei die in der Gerüstkonstruktion vorgesehenen Absaugkanäle leicht zur Außenseite der den betreffenden Schmelzflußelektrolyseofen umgebenden Werkstatthalle hin abgeführt werden können, wird der Vorteil erreicht, daß die abgesaugten Gase nicht mehr, wie es bei den bekannten Absaugeinrichtungen der Fall ist, in den Raum der Werkstatthalle, in den sich die Bedienungspersonen des Ofens aufhalten, abgegeben werden.

Zweckmäßigerweise ist dabei die Absaugeinrichtung so bemessen, daß sie auch die beim Auftreten eines Anodeneffektes frei werdenden Gasmengen nach außen abführt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Schmelzflußelektrolyseofen mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Aufhängeeinrichtung zum Haiten der die vorgebrannten Anoden tragenden Anodenstäbe sowie mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Abdeckhaube;

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Schmelzflußelektrolyseofen gemäß Fig. 1;

F i g. 3 zeigt die die Ofenwanne des Schmelzflußelektrolyseofens umgebende feuerfeste Umkleidung;

F i g. 4 zeigt eine gemäß der Erfindung unterteilte Abdeckhaube in der Betriebsstellung;

F i g. 5 zeigt die gleiche Abdeckhaube mit offener Längsseite;

Fig. 6 zeigt eine Abdeckhaube, bei der zwei der einen seitlichen Abschnitte der Haube bildenden Einzel abschnitte zum Auswechseln einer Anode abgenommen sind;

F i g. 7 zeigt die Abdeckhaube mit offener Querseite;

F i g. 8 ist eine Seitenansicht der gesamten Verschiebeeinrichtung zum Verschieben des einen beweglichen Tragrahmens der Aufhängeeinrichtung;

F i g. 9 ist ein Schnitt durch einen die Anodenstangen an dem Tragrahmen haltenden Greifer;

F i g. 10 ist eine Draufsicht auf den oberen beweglichen Rahmen;

Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch den in Fig. 10 gezeigten Rahmen längs der Schnittlinie a-a;

F i g. 12 zeigt im Schnitt eine mit Nocken versehene Welle, durch die die Greifschuhe der beiden Tragrahmen betätigt werden können, während

Fig. 13 die gegenseitige Zuordnung der Nocken der Welle gemäß F i g. 12 zeigt.

Gemäß F i g. 1 und 2 wird die Ofenwanne 100 von einem Boden 101 in Form eines Metallbleches sowie von vier senkrechten Wänden gebildet, von denen zwei, 102 und 103, sich in Längsrichtung und die anderen zwei, 104 und 105, sich in Querrichtung erstrecken. Zum Verhindern einer Verformung der Wände ist in dem in den Figuren gezeigten Fall jede lange Wand mit zwei Strebepfeilern 106 versehen, während jede kurze Wand 104 und 105 einen Strebepfeiler 107 und 108 aufweist. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, sind die vier Ecken des von den vier senkrechten Wänden gebildeten Rechtecks bei 109,110,111,112 abgeschnitten.

Das Bodenblech ist mit Wärmeisoliermaterial 113 bedeckt, während die kurzen Wände mit Wärmeiso-IierscMchten 115 bedeckt sind. Die Verbindungsstelle zwischen den Schichten 113 und 115 ist bei 114 verstärkt. Auch die langen Wände sind mit einer Wärmeisolierschicht 117 bedeckt, wobei die Verbindungsstelle zwischen den Schichten 113 und 117 bei 116 verstärkt ist. Die abgeschnittenen Ecken 109 bis 112 weisen Wärmeisoliermaterial verstärkter Dicke auf.

Auf der Wärmeisoliermaterialschicht 13 ruhen kathodische Eisenstäbe 118 auf, die mit durch Zwischenräume geteilten Kohleblöcken fest verbunden sind.

Der Schmelzflußelektrolyseofen weist außerdem eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnete Aufhängeeinrichtung zum Halten der die Anoden 120 tragenden und sich in senkrechter Richtung erstreckenden Anodenstäbe 121 auf. Die Aufhängeeinrichtung 200 ist dabei oberhalb einer die Wanne 100 abdeckenden Haube 150 angeordnet und umfaßt zwei elektrisch miteinander verbundene und an die Stromzuführungsleitung angeschlossene metallene Tragrahmen 210 und 220, die sich jeweils in einer horizontalen Ebene erstrecken und in Abstand übereinander angeordnet sind. Der eine Tragrahmen 220 steht dabei mit einer Verschiebeeinrichtung 230 in Verbindung, durch die dieser Tragrahmen gegenüber

dem anderen, ortsfesten Tragrahmen 210 in vertikaler Richtung verschoben werden kann und die später noch näher erläutert wird. Zum Halten der Anodenstangen 121 sind an beiden Tragrahmen Greifer 240 angeordnet, derart, daß jede Anodenstange von zwei Greifern erfaßt wird.Die Greifer verbinden die Anodenstangen 121 elektrisch mit den beiden Tragrahmen 210 und 220 und werden durch eine im späteren näher erläuterte Betätigungseinrichtung derart betätigt, daß während der Verschiebung des in vertikaler Richtung bewegbaren Tragrahmens 320 nur die diesem Tragrahmen zugeordneten Greifer sich in der angezogenen Stellung befinden. Die Greifer des ortsfesten Rahmens befinden sich dabei in der gelösten Stellung.

Wie die F i g. 1 zeigt, ist das Anodensystem mit der Kathode des vorhergehenden Bades 10 und das Kathodensystem mit der Anode des nachfolgenden Bades 20 mittels zweier insgesamt mit den Bezugszeichen 130 bzw. 140 bezeichneter Leiter verbunden, von denen der eine Leiter bei einem Viertel und der zweite Leiter bei drei Vierteln der Länge der großen Seite des Bades angeordnet ist.

Der Leiter 130 besteht dabei aus zwei Stromschienen 131 und 132, von denen die eine Stromschiene 132, die mit dem beweglichen Rahmen 220 elektrisch verbunden ist, an das der Ofenwanne 100 am nächsten liegende Anschlußende 12 der Kathodeneisen 11 des BadeslO direkt angeschlossen ist, während die andere Stromschiene 131, die mit dem feststehenden Rahmen 210 elektrisch in Verbindung steht, mit einer Schiene 13 verbunden ist, die unter dem Bad 10 hindurchreicht und an das andere, nicht gezeigte Ende der Eisen 11 angeschlossen ist. In ähnlicher Weise ist das Ende 133 der Eisen 118 der Ofenwanne 100 direkt mit einer Stromschiene 22 des anderen Leiters 140 verbunden, die im Rahmen des folgenden Bades

20 endet, während das andere Ende 134 der Eisen über eine unter der Ofenwanne 100 hindurchlaufende Verbindungsleitung 135 an die andere Stromschiene

21 des Leiters 140 angeschlossen ist, welche mit dem feststehenden Rahmen des nachfolgenden Bades 20 verbunden ist. Mittels der flexiblen Stange 136, die aus aufeinandergelegten Metallblechen besteht, kann die Ofenwanne 100 kurzgeschlossen werden. Für diesen Fall muß die Isolierscheibe 137, die sich normalerweise zwischen der Stange 236 und den Schienen 131 und 132 befindet, entfernt werden.

Gemäß F i g. 1 und 2 umfaßt die Gashaube 150 einen ortsfesten waagerechten Mittelabschnitt 151, oberhalb dessen die Anodenstange 121 an den Tragrahmen 210 und 220 aufgehängt ist. Außerdem weist die Gashaube 150 vier seitliche Abschnitte 152 bis 155 auf, die einerseits auf den Kanten des waagerechten Mittelabschnitts und andererseits auf den Seitenwänden 171 bis 174 der Ofenwanne 100 aufliegen. Jeder dieser vier seitlichen Abschnitte der Haube 150 ist um jeweils eine waagerechte Achse 156 bis 159 drehbar, die zwischen dem ortsfesten und beweglichen Anodenträgerrahmen 120 bzw. 220 vorgesehen sind.

Die die Haube 150 bildenden einzelnen Abschnitte bestehen aus einem hitzebeständigen Isoliermaterial, wie Glaswolle oder Asbestfaser, das eine reflektierende Innenfläche und eine matte Außenfläche aufweist. Sehr gute Ergebnisse wurden aber auch mit einer 50 mm dicken, aus zwei Aluminiumblechen bestehenden Platte gemacht, die durch mindestens eine

und vorzugsweise sieben Lagen geknitterter Aluminiumfolie getrennt waren. Die Oberfläche des inneren, dem Bad zugewandten Bleches war dabei glänzend, um ihr ein Reflexionsvermögen von nahezu 1 zu geben, während das äußere Blech eine matte Oberfläche besaß.

Wie die F i g. 4 bis 7 schematisch zeigen, bestehen die seitlichen Abschnitte 152 und 153 der Gashaube 150 aus Einzelabschnitten, die während das Betriebes

ίο des Elektrolyseofens abdichtend miteinander verbunden sind und welche gemäß F i g. 6 einzeln weggenommen werden können, um beispielsweise eine bestimmte Stelle der Ofenwanne zu inspizieren oder eine bestimmte Anode des Anodensystems auszuwechseln.

Durch die beschriebene Unterteilung der Gashaube 150 kann, wie es die F i g. 5 zeigt, eine Längsseite der Ofenwanne 100 völlig geöffnet werden. Es kann aber auch gemäß F i g. 7 eine der beiden Schmalseiten dei Ofenwanne 100 geöffnet werden, um beispielsweise das geschmolzene Gut aus der Ofenwanne zu entfernen. Die Ofenwanne ist durch die Haube 150 praktisch absolut abgedichtet, wobei die einzigen Öffnungen, durch die das Gas entweichen könnte, die Öffnungen in dem waagerechten Abschnitt 151 der Haube für die Anodenstangen 121 sind.

Um das bei der Elektrolyse entwickelte Gas aus dem Inneren der Gashaube abziehen zu können, ist eine Absaugeinrichtung vorgesehen, die Absaugkanäle besitzt, welche durch die an einen Abführkanal 176 (F i g. 3) angeschlossenen Hohlsteine 171 und 172 der Ofenverkleidung gebildet werden. Wenn dabei einer der beweglichen Abschnitte der Gashaube 150 aufgeklappt wird, setzt sich automatisch ein Lüfter in Bewegung, der das innerhalb der Gashaube vorhandene Gas automatisch durch die Absaugkanäle absaugt.

Die Ofenwanne 100 weist außerdem unter Bezugnahme auf die Fig. 1 Längsträger 173 und 174 auf, die gleichfalls hohl ausgebildet sind und die über Zuleitungsrohre 178 und 179 an einen ständig in Betrieb befindlichen Ventilationskreislauf mit schwachem Durchsatz angeschlossen sind.

Wie die F i g. 8 und 10 zeigen, bestehen die beiden metallenen Tragrahmen 210 und 220, die eine dei Ofenwanne entsprechende Form, im vorliegender Fall eine rechtwinkelige Form besitzen, aus einzelnen miteinander fest verbundenen Streben, wobei für den beweglichen Tragrahmen 220 die Längsstreben 221 und 222 sowie die eine Querstrebe 220 gezeigt sind. Die Längsstreben 221 und 222 sind dabei an ihrer Außenseite mit streifenförmigen Teilen 223 bzw. 224 aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, verkleidet. In ähnlicher Weise sind die Längsstreben des ortsfesten Tragrahmens 210, von denen die eine Längsstrebe 211 in F i g. 8 dargestellt ist, mit elektrisch gut leitenden streifenförmigen Teilen 213 versehen.

Die in F i g. 8 gezeigte Einrichtung 230 zum Verschieben des beweglichen Rahmens 220 in senkrechter Parallelbewegung zum ortsfesten Rahmen 210 ist an dem Rahmen 220 selbst befestigt und umfaßt eine Konsole 231, an welcher ein Kniegelenk 232, das die mechanische Schraubenwinde 233 trägt, befestigt ist.

die von einem Elektromotor 234 über einen mit Reibungsschluß arbeitenden Drehmomentbegrenzer betätigt wird. Die Stange 235 der Winde wirkt auf den Doppelhebel 236, welcher an der mit dem beweg-

lichen Rahmen fest verbundenen Welle 237 angelenkt ist. Der Hebel 236 wirkt wiederum auf die am feststehenden Rahmen bei 239 angelenkte Stange 238.

Da der Punkt 239 festliegt, wird der Rahmen 220 mit der Einrichtung 230 in senkrechter Parallelbewegung verschoben, wenn der auf die Winde 233 wirkende Motor 234 den Hebel 236 um die Welle 237 hin und her bewegt.

Gemäß F i g. 9 umfaßt jeder Greifer 240 einen Greifschuh 241, der einen Greiferfinger bildet, während der andere Greiferfinger von der Längsstrebe 221 des beweglichen Rahmens gebildet wird, die mit dem leitenden streifenförmigen Teil 223 bedeckt ist. Der Schuh 241 ist mit einer Stange 242 eines Gestänges verbunden, die in axialer Richtung verschiebbar ist, um den Schuh 241 zur Längsstrebe 221 hin- bzw. von derselben wegzubewegen, wodurch die Anodenstangen 121 gegen den leitenden Teil 223 gedrückt bzw. gelöst werden. Zum Verschieben der Stange 242 ist ein an der Stange angelenkter Kraftübersetzungshebel 243 vorgesehen, auf den seinerseits ein Steuerglied 248 mittels einer vorgespannten Spannfeder 244 einwirkt. Die Feder ist auf einem axialen Stab 245 angebracht, der mindestens an seinen beiden Enden und zwischen zwei Tellern mit einem Gewinde versehen ist, von denen ein Teller 249 mit dem Steuerglied 248 fest verbunden ist, während der andere Teller 250 als Anschlag für die Feder dient. Die äußersten Stellungen des Tellers 249 können durch Anziehen und Lockern der Muttern 246 und 247 eingestellt werden.

Wie die Fig. 10 und 11 zeigen, erstreckt sich das Steuerglied 248, das stabförmig ausgebildet ist, in der Ebene des beweglichen Rahmens 220 und ist zwischen den Längsstreben 221 und 222 parallel dazu angeordnet. Zum Halten des Steuergliedes 248, das in der einen axialen Richtung durch Federn 257 und 258 vorgespannt ist, sind vier Schlitten 253 bis 256 vorgesehen, die von dem beweglichen Tragrahmen 220 getragen werden.

Wenn der Schuh in gelöster Stellung ist, liegt der Teller 249 an der Mutter 246 an, und es ist ein Zwischenraum zwischen dem Schuh und der Anodenstange 121 vorhanden. Soll der Schuh angezogen werden, so wird dem Träger 248 eine waagerechte Parallelverschiebung parallel zur Achse des Rahmens, d. h. parallel zur Strebe 221 und zum axialen Stab

245 erteilt; der Teller 249 bewegt dann den Stab 245, der auf den Hebel 243 wirkt, wodurch der Hebel 243, die Stange 242 und den Schuh 241 bewegt, der sich fest an die Anodenstange 121 anlegt. Das aus der Stange 242, dem Hebel 243 und dem Stab 245 gebildete Gestänge kann dann nicht mehr weiterbewegt werden. Die für das Andrücken des Schuhes 241 gegen die Anodenstange 212 benötigte Kraft wird dabei über die zusammengedrückte Feder 244 übertragen und wirkt über den Hebel 243 verstärkt auf den betreffenden Schuh ein.

Beim Lösevorgang wird die Feder 244 zunächst entspannt, so daß der Teller 249 sich an die Mutter

246 anlegt, ohne daß der Hebel bewegt wird. Der Teller schiebt dann die Mutter 246 zurück, wodurch mittels des Hebels 243 der Schuh in die gelöste Stellung bewegt wird.

Gemäß den Fig. 10 und 11 besitzt der bewegliche Tragrahmen neben dem Steuerglied 248, das halb so lang wie dieser Tragrahmen ist, ein weiteres, gleich ausgebildetes Steuerglied 260 gleicher Länge, das sich

in axialer Richtung an das Steuerglied 248 anschließt und ebenfalls zwischen den Längsstreben 221 und 222 des Tragrahmens 220 verläuft. Da jedem an dem beweglichen Tragrahmen 220 gehaltenen Greiferschuh 241 ein Gestänge gemäß F i g. 9 zugeordnet ist und die beiden Steuerglieder 248 und 260 eine der Anzahl der Greiferschuhe entsprechende Anzahl von Tellern 249 tragen, die entsprechend der Anordnung der Greiferschuhe in axialer Richtung verteilt an den ίο Steuergliedern befestigt sind, können bei einer gemeinsamen axialen Verschiebung dieser Steuerglieder sämtliche an dem beweglichen Tragrahmen vorgesehene Greifer gleichzeitig betätigt werden.
Zur Axialverschiebung tragen die Steuerglieder 248 und 260 an ihren einander zugewandten Enden Rollen 251 bzw. 261, die an Nocken 262 bzw. 263 (F i g. 12 und 13) anliegen, welche von einer sich in senkrechter Richtung erstreckenden Welle 271 getragen werden, deren Längsachse mit der Symmetrieachse 259 der Rahmen zusammenfällt. Um die Steuerglieder gegenüber der senkrechten Welle 271 zu zentrieren, sind die der Welle zugewandten Enden der Steuerglieder gabelförmig ausgebildet, und die Schenkel der Gabeln, von denen die an dem Steuerglied 248 ausgebildete Gabel in Fig. 10 mit dem Bezugszeichen 252 bezeichnet ist, schließen die senkrechte Welle zwischen sich ein.

In der gleichen Weise wie der bewegliche Tragrahmen 220 weist auch der ortsfeste Tragrahmen 210 zwei nicht gezeigte Steuerglieder auf, die über Gestänge, wie sie in F i g. 9 gezeigt sind, mit den einzelnen an dem ortsfesten Tragrahmen gehaltenen Greifern in Verbindung stehen und zum Betätigen dieser Greifer durch die sich durch den ortsfesten Tragrahmen hindurch erstreckende drehbare Welle 271 in axialer Richtung verschoben werden können.

Gemäß Fig. 12 besteht die senkrechte Welle, die über eine Motoruntersetzungsgetriebeeinheit 270 (F i g. 8) in Drehung gesetzt werden kann, aus zwei Teilen 271 und 272, die in den beiden Tragrahmen gelagert und durch eine Kupplung 273 so miteinander verbunden sind, daß sie entsprechend der Verschiebung des beweglichen Rahmens in Längsrichtung gegeneinander gleiten können. An dem Teil 271 der Welle sind dabei die die beiden Steuerglieder des beweglichen Tragrahmens 220 betätigenden Nocken 262 und 263 befestigt, während an dem anderen Teil 272 der Welle die die Steuerglieder des ortsfesten Rahmens in axialer Richtung verschiebenden Nocken 267 und 268 angebracht sind.

Wie F i g. 13 zeigt, sind die die beiden Steuerglieder des beweglichen Tragrahmens verschiebenden Nocken 262 und 263 um etwa 200° gegeneinander versetzt, was zur Folge hat, daß beim Drehen der Welle die beiden Steuerglieder in der gleichen Richtung axial verschoben werden, so daß sich alle Greifer am beweglichen Rahmen gleichzeitig öffnen oder schließen. In der gleichen Weise sind auch die die Steuerglieder des ortsfesten Rahmens verschiebenden Nocken 267 und 268, die an dem anderen Wellenteil angebracht sind, gegeneinander versetzt. Da außerdem zwischen den Nocken 262 und 263 des einen Wellenteiles und den Nocken 267 und 268 des anderen Wellenteiles eine Winkelversetzung von etwa 110° besteht und darüber hinaus der größte Teil jedes Nockens ein kreisförmiges Profil hat, das der geschlossenen Greiferstellung entspricht, ist gewährleistet, daß sämtliche Greifer etwa während einer halben Wellenumdrehung

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Claims (16)

1 geschlossen bleiben und daß zu jedem Zeitpunkt die Greifer mindestens eines Rahmens geschlossen sind. Damit die Steuerglieder der Rahmen in bezug auf die senkrechte Welle 271, 272 genau auszentriert sind und durch die von dieser Welle getragenen Nocken zeitlich richtig betätigt werden, trägt die Welle Scheiben, an deren Außenumfang die gabelförmigen Enden der Steuerglieder mit ihren Schenkelinnenflächen direkt anliegen. Unter Bezugnahme auf die F i g. 12 liegt dabei das gabelförmige Ende 252 des Steuer- ίο gliedes248 an der mit dem Bezugszeichen 266 bezeichneten Scheibe und der einen Hälfte der Scheibe an, während das gabelförmige Ende des Steuergliedes 260 des gleichen Rahmens an der Scheibe 264 und der anderen Hälfte der Scheibe 265 anliegt. In der gleichen Weise liegen auch die gabelförmigen Enden der Steuerglieder des anderen Rahmens an von dem Wellenteil 272 getragenen Scheiben an. Um die Bewegung der Anodenträger und die Betätigung der Greifer zu koordinieren, können die beiden Elektromotoren 234 und 270, welche die Verschiebeeinrichtung des beweglichen Anodenträgerrahmens 220 bzw. die Greifer 240 der Anodenstange betätigen, mit einer Steuereinrichtung in Verbindung stehen, die die einzelnen Vorgänge wie folgt steuert: a) Wenn der Abstand zwischen den Polen eingestellt werden soll, um zum Ausgleich ihrer Abnutzung die Anoden um einige Millimeter nach unten abzusenken, werden zuerst die Greifer des feststehenden Rahmens gelöst, dann der bewegliche Rahmen mit angezogenen Greifern abgesenkt und schließlich die Greifer des feststehenden Rahmens wieder angezogen. OO b) Wenn alternativ dazu der bewegliche Rahmen zum Auswechseln der Anodenstangen nach oben bewegt werden soll, werden zuerst die Greifer des beweglichen Rahmens gelöst, dann dieser Rahmen bei noch angezogenen Greifern des feststehenden Rahmens angehoben und schließlich die Greifer am beweglichen Rahmen wieder angezogen. Patentansprüche:

1. Schmelzflußelektrolyseofen mit vorgebrannten Anoden, insbesondere für die Aluminiumgewinnung, mit einem rechteckigen Grundriß und vorzugsweise abgeschrägten oder abgerundeten Ecken der an den Wänden wärmeisolierten Ofenwanne und einer Aufhängeeinrichtung zum Halten der die Anoden tragenden und sich in senkrechter Richtung erstreckenden Anodenstäbe, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeeinrichtung (200) der Anodenstangen (121) oberhalb einer die Wanne (100) abdeckenden Haube (150) angeordnet ist und zwei elektrisch miteinander verbundene und an die Stromzuführungsleitung angeschlossene metallene Tragrahmen (210 und 220) umfaßt, die sich jeweils in einer horizontalen Ebene erstrecken und in Abstand übereinander angeordnet sind, von denen der eine Tragrahmen (220) mit einer Verschiebeeinrichtung (230) in Verbindung steht, durch die dieser Tragrahmen gegenüber dem anderen, ortsfesten Tragrahmen (210) in vertikaler Richtung verschiebbar ist, und daß zum Halten jeweils einer

Anodenstange (121) zwei an den beiden Tragrah men angeordnete Greifer (240) vorgesehen sind die die Anodenstange (121) elektrisch mit dei Tragrahmen (210 und 220) verbinden und derar betätigt sind, daß während der Verschiebung de: in vertikaler Richtung bewegbaren Tragrahmen: (220) nur der eine Greifer sich in der angezoge nen Stellung befindet.

2. Schmelzflußelektrolyseofen nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver schiebeeinrichtung (230) eine Hebel-Stangen-An Ordnung (236 bis 239) umfaßt, die von einen Elektromotor (234) z. B. über eine Schrauben winde (233, 235) betätigt wird und direkt auf dei beweglichen Anodenträger (Rahmen) wirkt.

3. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß jeder Greifer (240 einen die Anodenstange an den betreffendei Tragrahmen andrückenden Greifschuh (241) um faßt, der über ein längsverschiebbares Steuergliec (248), das über eine Feder (244) auf ein mit den Greifschuh in Verbindung stehendes Gestängi (242, 243, 245) einwirkt, in Richtung auf dei Tragrahmen zu bewegbar ist.

4. Schmelzflußelektrolyseofen nach An spruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtunj zum Verschieben des Steuergliedes (248), die eini Motoruntersetzungsgetriebeeinheit (270) umfaßt welche auf eine senkrechte, mit Nocken versehem Welle wirkt, deren der Anzahl der Steuergliede entsprechende Nocken (263,262,268, 267) au an dem freien Ende der Steuerglieder (248,160 befestigte Rollen (251, 261) wirken, wobei dl senkrechte Welle aus zwei Teilen (271, 272) be steht, die in den beiden Tragrahmen gelagert un< durch eine Kupplung (273) so miteinander ver bunden sind, daß sie in Längsrichtung gegenein ander gleiten können, wobei die Nocken des einei Anodenträgerrahmens gegen die Nocken des an deren Anodenträgerrahmens so versetzt sind, dal die Anodenstangen bei jeder Stellung der Einrich rung von mindestens einem Greifer blockiert sind

5. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch: bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beide! Elektromotoren, welche die Verschiebeeinrich tung des beweglichen Anodenträgerrahmen (220) bzw. die Greifer (240) der Anodenstangei (121) betätigen, mit einer Steuereinrichtung i; Verbindung stehen, die die Bewegung der An odenträger und die Betätigung der Greifer koordi niert.

6. Schmelzflußelektrolyseofen nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas haube (150) einen ortsfesten waagerechten Mi1 telabschnitt (151), oberhalb dessen die Anoden stangen (121) an den Tragrahmen (210,220) aui gehängt sind, sowie vier seitliche Abschnitte (15 bis 155) aufweist, die einerseits auf den Kante des waagerechten Mittelabschnitts und anderei seits auf den Seitenwänden (171 bis 174) de Ofenwanne aufliegen, wobei jeder der vier beweg liehen seitlichen Abschnitte der Haube um je ein waagerechte Achse (156 bis 159) drehbar ist.

7. Schmelzflußelektrolyseofen nach Ar spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die seil liehen Abschnitte (152,153) der Haube aus at dichtend miteinander verbundenen Einze abschnitten bestehen.

8. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechten Achsen (156 bis 159) längs der Kanten des ortsfesten waagerechten Abschnitts (151) der Gashaube (150) vorgesehen sind.

9. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechten Achsen (156 bis 159) zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen Anodenträgerrahmen (210 bzw. 220) und hinter den Anodenstangen (121) vorgesehen sind.

10. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden beweglichen, sich in Längsrichtung der Ofenwanne erstreckenden Abschnitte (152, 153) der Gashaube (150) um eine gemeinsame waagerechte Achse drehbar sind, welche in der Längsaxialebene des Ofens angebracht ist, und daß die beiden beweglichen, sich in Querrichtung der Ofenwanne erstreckenden Abschnitte (154, 155) um eine gemeinsame waagerechte, in der Queraxialebene des Ofens angebrachte Achse drehbar sind.

11. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gashaube (150) insgesamt aus einem durch eine Wärmeisolierschicht aus Aluminiumfolie getrennten Doppelblech besteht und daß die der Schmelze zugewandte Oberfläche des inneren Bleches hochglanzpoliert ist.

12. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenverhältnis der Wanne nahe bei 1:1 liegt.

13. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anodenanordnung vorgesehen ist, deren Ge-

samtoberfläche der anodischen Ebene größer ist als bei herkömmlichen Öfen mit gleicher Stromstärke und gleichem Polabstand.

14. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 bis 13 mit mehreren nebeneinanderliegenden Wannen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromführungsleitungen mindestens zwei Leiter (130,140) umfassen, welche das Anodensystem mit der Kathode der vorhergehenden Wanne (10) und das Kathodensystem mit der Anode der nachfolgenden Wanne (20) der Wannenreihe verbinden, wobei der erste Leiter (130) etwa bei einem Viertel und der zweite Leiter (140) etwa bei drei Vierteln der Länge einer bzw. der großen Ofenseite angeordnet ist und jeder Leiter mindestens zwei Stromschienen gleichen elektrischen Widerstandes aufweist, von denen die eine (132) mit dem benachbarten Ende (12) und die andere (131) unter der vorhergehenden Wanne hindurch mit dem entfernten Ende der Kathode (11) der vorhergehenden Wanne (10) verbunden ist.

15. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absaugeinrichtung (178, 179) vorgesehen ist, welche bei Normalbetrieb des Schmelzofens die Gasmenge einschließlich der an undichten Stellen der Gashaube eintretenden Luft absaugt und Absaugkanäle besitzt, die in der Gerüstkonstruktion der Seitenwände der Ofenwanne und der Auskleidung vorgesehen sind.

16. Schmelzflußelektrolyseofen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung so bemessen ist, daß sie auch die beim Auftreten eines Anodeneffektes frei werdenden Gasmengen nach außen abführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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