166536. lajstromszámú szabadalom • Elektrolizáló cella olvadt fémek előállítására

166536 rudak vannak beágyazva. A cellán kívül a gyűjtő rudakat rendszerint (nem ábrázolt) gyűrű-sínek kötik össze, amelyek viszont a cella végeinél elhelyezett további 20 gyűrű-sínekhez kapcsolódnak. Ilyen gyűrű-sínek kapcsolják sorba az egyes cellákat a szomszédos cellák anódjaival, ezáltal egy, a szakmában jártasak előtt jól ismert cellasor jön létre. A 10 cellák felett függenek és a cellákban levő (nem ábrázolt) elektrolitba merülnek a 22 anódok. Ezek a villamosan vezető 24 rudak segítségével hozzá vannak erősítve a (nem ábrázolt) felső anód-sínekhez. Egy cellasorban a megelőző cella katódsínjei felfelé görbülnek, találkoznak és összeköttetésbe kerülnek az anód-sínekkel, ezáltal villamosan sorbakapcsolják az egymásután sorakozó cellákat. A 10 cella működése közben a 22 anódon keresztül egyenáramot vezetünk a cellába. Ezen áram lényegében függőlegesen lefelé folyik a cella elektrolitján és a 14 bélés alján képződött (nem ábrázolt) fém olvadékon keresztül. Végül is a bélésbe folyó áramot a 18 rudak gyűjtik össze a 20 sínek pedig a következő cellába vezetik. Mint korábban kifejtettük, az átfolyó cella-áram mágneses erővonalakat (fluxust) gerjeszt, amelyek a mágnesesen vezető 12 burkolat vonalát követik. Ezek az erővonalak telítést idéznek elő a burkolatban, vagyis egy igen erős horizontális mágneses fluxus-komponenst indukálnak benne. Ha nem akadályozzuk meg, akkor a burkolat telítődése nagyon lerontja annak árnyékoló képességét a cellán kívül, vagyis a katód- és anód-sínek által és a szomszéd cellák által gerjesztett mágneses terekkel szemben. A 12 burkolatban indukált horizontális mágneses fluxus-komponens a cellában levő olvadt fémbe is behatol, és fokozza annak mozgását. Az 1, és 2. ábrán bemutatott cellatípusnál a horizontális komponensen kívül még vertikális és harántirányú fluxuskomponens is ébred. Mindezen komponensek viszonylag nagy sebességgel és bonyolult áramlási alakzat szerint cirkuláltatják az olvadt fémet. A 2. ábrában egy aránylag egyszerűbb áramlási alakzatot láthatunk. Részletesebben kifejtve, a fémolvadék a cella végeit lezáró oldalak közepénél indulva előbb a záró oldalak mentén folyik, a 2. ábra a nyilainak irányában, majd vízszintesen követi a hosszanti oldalakat azok közepéig, a b nyilak irányában. A hoszszanti oldalak közepénél a fémolvadék a cella belseje felé fordul a „c" jelű nyilak irányában. Ezen a módon leegyszerűsítve írtuk le a fémolvadék áramlásának alapvető útvonalait. Amint fentebb említettük, a fémgyártáshoz használt elektrolizáló. cellákban bonyolultabb a fémáramlás, és annak alakzata függ a cella típusától, a gyűjtő rudak és sínek elhelyezésétől és a szomszédos cellák közelségétől. Egy áram, jelen esetben az elektrolizáló áram által gerjesztett mágneses tér természetéből következik, hogy egy szögletes áramforrás (jelen esetben áramforráson a cella bélése, vagyis katódja értendő) sarkainál a térerősség zérusra csökken, míg az áramforrás oldalközepeinél a térerősség maximális értékű. így az 1. és 2. ábrákon bemutatott 12 burkolat esetén a térerő horizontális komponense a sarkok felé egyre inkább gyengül, az oldalak közepe felé viszont erősödik. A 10 cella belsejébe is ilyen elosztású horizontális mégneses tér lép fel, és egy ennek irányára merőleges elektromechanikus erő hat a fémre, emiatt fokozódik annak mozgása a cellán belül. Ez a fémre ható elektromechanikus erő idézi elő a fémnek a fentebb részletezett négyes hurok-5 alakzatban végbemenő áramlását. Vagyis a cella oldalak közepe táján fellépő horizontális mágneses tér a c nyilak irányában számottevő mozgató erőt gerjeszt, ugyanakkor a cella sarkainál (és az a nyilaknál) csak jelentéktelen erőhatás ébred. 10 A jelen találmány szerint a cella árama által a 12 burkolatban gerjesztett horizontális mágneses tér a cellaoldalak közepénél lényegesen csökken, a cellaoldalaknak a sarkokhoz közeli részeinél viszont lényegesen erősödik (a fentebb említett Ampére-tör-15 vény értelmében). Ennek megvalósítása érdekében a burkolatba elnyújtott és viszonylag keskeny nem mágneses 26 betéteket iktatunk be a cella sarkai közelében, amint a rajzokon látható. A 26 betétek megszakítják és gátolják a burkolatban fellépő mágneses 20 fluxsust, megakadályozzák a burkolat telítődését, úgyhogy a burkolat ezek következtében hatásos árnyékolást nyújt a cellán kívül keletkező mágneses terekkel szemben. Annak következtében, hogy a mágneses tér horizontális komponense a nem mág-25 neses 26 betétekre koncentrálódik, a cellának azon részeinél, ahol a fémolvadék (a hosszanti oldalakhoz képest) harántirányban áramlik a sarkok felé, az említett horizontális komponens egy, a cella közepe felé irányuló, vagyis éppen a harántirányú fémáram-30 lásnak szembeszegülő erőt gyakorol az olvadt fémre. Ezzel szemben a nem máneses 26 betétek között levő középső oldalszakaszok mentén a horizontális komponens annyira legyengül, hogy többé nem segíti elő a befelé történő fémáramlást, amint azt 35 egy mágnesesen folytonos burkolat esetében tenné. Amint a 2. és 3. ábrákon látható, a nem mágneses 26 betétek célszerűen a 16 peremre is kiterjednek, és így a cella burkolata által alkotott mágneses kört teljesen megszakítják. Az 1. és 3. ábrákból kitűnik 40 az is, hogy ezek a nem mágneses betétek a cella végei közelében a 16 perem szélétől a burkolatban a két 18 gyűtő rúd részére készített 17 nyílásokig terjednek. A 3. ábrán a nem mágneses 26 betétek anyagát nem tüntettük fel. 45 A nem mágneses 26 betéteket, ahogy eddig neveztük őket, úgy állíthatjuk elő, hogy az említett helyek mindegyikénél két párhuzamos és egymáshoz közeli bevágást készítünk a burkolatba. A bevágások közötti keskeny anyagcsíkokat eltávolítva 50 megfelelő légréseket' kapunk, amelyek képesek á térerő komponenst magukba koncentrálni. Annak érdekében azonban, hogy a cellából ne tudjanak gőzök kiszivárogni, és hogy a cella szerkezeti egységét megőrizzük, a réseket egy megfelelő nem mágneses 55 anyaggal kell kitölteni és beforrasztani. Ilyen célra alkalmas anyag a nem mágneses, rozsdamentes acél, amelyet szalag vagy rúd alakban valamilyen nem mágneses forrasztóanyag segítségével előnyösen beforraszthatunk a burkolatba a vastag 27 vonalak 60 mentén (1. és 2. ábra). Egy ilyen szerkezetű burkolat, azáltal hogy a cella kritikus részeinél koncentrálja, ill. gyengíti a mágneses térerőt, az olvadt fém mozgását lassítja, és úgy szabályozza, hogy az olvadt fém felülete gya-65 korlatilag nyugodt és egyenletes marad. Ez lehetővé 3