145397. lajstromszámú szabadalom • Elektroliziscella olvadékelektrolízis foganatosításához

2 145.397 mek játszanak szerepet, amelyek az erő irányában fekszenek, viszont az erre az irányra merőleges útelemek hatástalanok. Ha feltesszük, hogy az áram egyenletesen OiSZ-lik meg a katódos, illetőleg anódos belépő, illetőleg kilépő felületre, úgy találunk oly erőtereket és nyomástereket, amelyek közvetlenül nem okai a fémtükör fentemlített felfelé dudorodásának, illetőleg nem okozhatják az említett nagymértékű felfelé való dudorodást. A fém és az elektrolit permcabilitásai közötti különbség ugyanis oly kicsiny és a mágneses térerősség a két közegben egymástól oly kis mértékben tér el, hogy a nyomás eloszlása az áramvezető keresztmetszetben mindkét közegben gyakorlatilag egyenlő. Ha azonban a katóda áraimeloszlásának egyenletességét, például az elikérgesedés, vagy az anóda áraméi oszlásának egyenletességét például gázrétegek képződése megzavarja, akkor a két közeg nyomáseloszilásáíban különbségek lépnek fel. Ha . például a katóda csak egyoldalasán vezet áramot, elektrolitben mindaddig egyenletesen oszlik meg, amíg a szint fel nem dudorodik, mert az elektrolit fajlagos ellenállása több tízes hatvánnyal nagyobb és a kemencében előforduló feszültségesés legnagyobb részét az elektrolit egyesíti magában. Ekkor a fémben az elválasztó felülettel párhuzamos irányú nagy áramsűrűség-összetevők lépnek fel és az elválasztó felületen való áthaladás közben az áramvonalak úgy törnek meg, hogy azok az elektrolitben az elválasztó felületre közel merőlegesen helyezkednek el, a fémtömegbe viszont hegyes szög alatt, lépnek be. Mivel a mágneses mezővonalak a kemencében főként vízszintes irányban haladnak, oly erőrendszert kapunk, amely a fémtömegben és az elektrolitban egymástól eltérő felépítésű. A nyomásmaximum más-más helyeken fekszik és a fémtömegben a vízszintes irányú áramsűrűségösszetevők következtében merőleges erők lépnek fel,'amelyek az elektrolitben hiányoznak. Ezek az erők okozzák a felfelé való dudorodást. Azonban az erőtérnek a kemencében még a (kezdetben) egyenletes áramvezetés esetén is jelentősége van. Az erőtér ugyanis nyomásteret okoz, amelynek az un. ,,potenciáltér "-hez hasonló tulajdonságai vannak. Homogén áramsűrűségű tér esetén a nyoimástér ekvipoteneiális vonalai a mágneses fér irányvonalaival egy irányban haladnak. Az a mágneses tér, amely a kemence "belsejében folyó áram következménye, a kemence középpontjában nulla értékű és az ebből eredő nyomástérneík ezen a helyen maximuma van. Ha az anódagerendák mágneses terét vasszerkezeti részekkél, például anódiarudalkkal vagy anódaköpennyel a kemence káváján belül a fürdőhöz vezetjük, úgy oly tér keletkezik, amely lényeges részében harántirányban megy át a fürdőn és az elektroliton és így a nyomásmező maximuma a kemence kivezető végéhez tolható el. A kemence szélénél árammentes és erőtérmentes zóna keletkezik és a kemencében oly áramlás lép fel, amely az anóda alatt a kemence kivezető vége felé, a kemence szálén pedig visszafelé tart. A mágneses térben mozgatott vezetőben villamos térerősség indukálódik. Ha a .mágneses tér vízszintes irányú és vízszintes irányban mozog, altkor az indukált elektromos térerősség függőleges irányú. Ennek az a következménye, hogy az áramsűrűség eredetileg egyenletes terére egy további tér szuperponálódik, mert valamely vezetőben a j áramsűrűség és az E térerősség ugyanoly összefüggésben állanak egymással, mint az áram és a feszültség az árammal egyenletesen átfolyt vezetőben. A járulékos áramsűrűség j = k. E, ahol k a vezetőképesség. A fém vezetőképessége azonban több tízes hatvánnyal nagyobb, mint az elektrolit villamos vezetőképessége. Az elektrolitben a kicsiny indukált járulékos térerősség már meglevő viszonylag nagy térerősségre szuperponálódik és így az, elektrolitben uralkodó áratneloszlást közvetlenül gyakorlatilag nern befolyásolja. Mások a viszonyok a fémben. Itt ugyanis egyenletes és normális áramsűrűséget feltételezve az igen nagy vezetőképesség következtében a térerősség igen kicsiny és már 10 cm/s nagyságrendű áramlási sebességek elegendőek ahhoz, hogy járulékos térerősségeket indukáljanak, amelyek az árain eloszlását a fémben teljesen megváltoztatják úgy, hogy például a kemence egyik végén, szokásos kemenceelrendezés esetén a kemence „kivezető" végén, a fémben az áramsűrűség kétszeresére növekedhet, míg a kemence másik végén ez az érték nulla, sőt előjele is megváltozhat. Az erőtér és a nyomáseloszlás szempontjából ugyanazok a megfontolások érvényesek, mint amelyeket fent a katódfelület egyoldalú áramvezetése tekintetében előadtunk. A fém felülete felfelé dudorodik, mert a nyomásmaximumok a fémben és az ömledékben nem fedik egymást és mert az elektrolit közelítően egyenletes áraimvezetése és a fém egyoldalúan összetömörülő áramvezetése között fellépő kiegyenlítő áramok következtében az alapfelülettel párhuzamos rétegekben nagy áramsűrűségek alakulnak ki. Lényeges az a körülmény, hogy a fém és az elektrolit sűrűsége egymástól 10—15% mértékben különböznek és, hogy a nyomáskülönbséget a fémtükör emelkedése kell, hogy kövesse, amely emelkedés 8 .. . 10-szer akkora, mint a folyadékoszlop centimétereiben számított nyomáskülönbség. Végül még azt a tényt is figyelembe kell venni, hogy azok az áramlások, amelyeket más erők, például a gázok egyoldalú elvezetése vagy a höaramlás létesítenek, ugyanoly következményekkel járnak, amint a folyékony fém az áramlásban részt vesz. A találmány értelmében a fent leírt hátrányokat olvadékelektrolízis foganatosításakor, különösen alumíniumnak eléktrolites eljárással való előállításakor azzal küszöböljük ki, hogy azt a teret, amelyben a fémolvadék és az elektrolit van, a külső vezetők mágneses terének behatása alól gyakorlatilag mentesítjük. Evégből például a külső vezetőket egymáshoz, valamint a fémfürdőhöz és az elektrolithoz képest úgy rendezzük el, hogy az általuk előidézett mágneses terek a fürdőben és az elektrolitben egymást messzemenően lerontják. Emellett, különösen a kemence egyoldalú táplálása esetén, tehát, amikor az áramot a kemencébe annak egyik végén vezetjük be és másik végén vezetjük ki, a vízszintes külső vezetőket a fémolvadék és az elektrolit fölött és alatt, az utóbbiakhoz részarányosán rendezzük el, míg a felszálló vezetékeket két egymásra következő ke-