154365. lajstromszámú szabadalom • Alumíniumelektrolizáló cella önsülő anóddal
5 154365 6 hatást fejtenek ki. Ezen hatás kézbentartása, illetőleg szabályozása céljából az 1 anódköpeny körül 15 hőszintszabályozó szerkezetet alkalmazunk. A találmány szerinti 15 hőszintszabályozó szerkezet egy részét az 1 anódköpennyel párhuzamos 16 oldalfalak és a 16 oldalfalak felső élét az 1 anódköpeny 1" felső élével összekötő 17 fedőlemez képezi. A 16 oldalfal alsó pereme és az 1 anódköpeny közt általában zárólemezt nem alkalmazunk. Ily módon kiképzett 15 hőszintszabályozó szerkezet gallér- vagy szoknyaszerűén körülveszi az 1 anódköpenyt és az azt merevítő 13 és/vagy 14 bordákat, továbbá olyan teret hoz létre, mely tér felül zárt alul pedig nyitott. Az 1 anódköpeny és 16 oldalfal közti távolságot oly módon választjuk meg, hogy a közbezárt tér megfelelő térfogatú legyen, melyben a gáz áramlása a találmány szerinti módon mehessen végbe. A 16 oldalfal 1 anódköpeny felöli felülete hőszigetelő- és a hősugarakat visszaverő 18 visszasugárzó lapokkal van borítva, melyeket előnyösen azbeszt- és alumíniumlemezből készítünk. Az elektrolizáló cella körüli hő hatására a 6 timföldréteggel és a 7 gázgyűjtő haranggal érintkező gázdús levegő felmelegszik és az 1 anódköpeny mentén felfelé áramlik. A találmány szerinti cella 1 anódköpenyének 1" felső élénél a gázáram továbbhaladása a 17 fedőlemez miatt akadályozott, lefelé pedig csak oly mértékben haladhat, ahogyan a 16 oldalfalakkal érintkezve, hőjét leadva, fajsúlya növekszik. E helyen azonban a hőátadást jelentősen csökkentjük a 16 oldalfal hőszigetelése révén. A 18 visszasugárzó lapok az 1 anódköpenyről érkező hősugaraikat visszaverik és a hőátadást a 16 oldalfal irányában az eredetinek kb. 10— 30° ,'o-ára csökkentik. A 16 oldalfalak magassági mérete azonos vagy kisebb, mint az 1 anódköpeny magassága, annak 30—100%-», előnyösen 50—70%-a. A 16 oldalfalaik szükséges magasságát az adott elektrolizáló cella méretei, áramerőssége, áramsűrűsége és az anódfeszültségesés nagysága határozzák meg. A 17 fedőlemezen, megfelelő távolságokban 19 nyílászáró, szerkezeteket alkalmazunk, melyeknek nyílásai a kívánt mértékben nyithatók, vagy gáztömören zárhatók. Ez utóbbi szerkezet nyílásait úgy szabályozzuk, hogy az 1 anódköpeny felületével érintkező anódmassza hőmérséklete a kohócsarnokban uralkodó hőmérséklettől függetlenül állandó szinten legyen tartható. Ennek érdekében a 19 szerkezet nyílásait télen teljesen lezárjuk, minek következtében a hőszintszabályozó szerikezet terében csak igen lassú gázáramlás jöhet létre, ezzel akkumuláljuk a meleget és nem engedjük az 1 anódköpenyt lehűlni. Nyáron viszont a nyílászáró szerkezetet kinyitjuk, minek következtében intenzív gázáramlás indul meg az 1 anódköpeny fala mentén. A nyílások megfelelő megválasztásával az anódköpeny falán a megfelelő hőszintet tudjuk biztosítani. A találmány szerinti 15 hőszintszabályozó szerkezettel ellátott elektrolizáló cella 2 anódjá'ban kialakult hőeloszlást az ipari méretű kísérleti cellákon végzett mérések alapján, a 3. ábrában bemutatott izoterma hálózat segítségével ismertetjük. A találmány szerinti cellánál a 8 külső és 10 belső tüskesor síkjában, azonos magasságban közel azonos hőmérsékletéket mértünk. Megállapítottuk továbbá, hogy a 8 külső és 10 belső tüskesorok azonos mennyiségű áramot vezetnek a 2 anódba. Az 1 anódköpeny közelében az izotermák meredeken esnek. Az 1 anódköpeny 1' alsó élénél a kezdő kokszolódás hőmérsékleten van a köpenynyel érintkező anódmassza, az anód felső síkja pedig gyakorlatilag izotermás, legfeljebb igen csekély különbség van a középső részek és az 1 anódköpeny menti részek hőmérséklete között. Az anódmassza beolvadása az egész anódfelületen egyenletes és megfelelő, az anódmaszsza nemx ragad az 1 anódköpenyhez, hanem azon végigcsúszik. A korszerű elektrolizáló cellák kis anódáramsűrűséggel dolgoznak, így a felső árambevezetésű önsülő anódájú cellák 0,60—0,70 A/cm2 -tel. Ilyen áramsűrűségnél az anódban sokkal kevesebb hő képződik, mint az anód összes hővesztesége, az anód tehát hőt von el az elektrolitból. Célszerű az anód hőveszteségének csökkentése a cella villamosenergia-fogyasztásának csökkentése érdekében. A találmány szerinti cella hővesztesége az ismert cellákhoz képest kisebb. Ipari kísérleti kádakon az anód hővesztesége a találmány szerinti kivitel esetén, kb. 7%-kal volt kisebb, mint az eddig használt kivitel esetén. Szabadalmi igénypontok: 1. Alumíniumelektrolizáló cella függőleges áramibevezetésű anóddal azzal jellemezve, hogy az önmagában ismert, külső felületén merevítő bordákkal vagy hasonlókkal ellátott anódköpenyt kívülről gallérszerűen kiképzett hőszintszabályozó szerkezet (15) burkolja, mely hőszintszabályozó szerkezet (15) oldalfalai (16) az anódköpennyel (1) gyakorlatilag párhuzamosak és az oldalfalaknak (16) az anódköpeny (1) felöli felületei hőszigetelő- és hővisszasugárzó lapokkal (18) vannak borítva. 2. Az 1. igénypont szerinti alumíniumelektrolizáló cella kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a hőszintszabályozó szerkezet (15) oldalfalai (16) és az anódköpeny (1) közti teret felül gázzáró fedőlemez (17), alul lángbehatolást gátló szerv (20), előnyösen fémháló határolja. 10 15 20 25 30 a ;> 40 -55 50 55 60 2
