163473. lajstromszámú szabadalom • Elektrolizálócella könnyűfémek főleg aluminium előállítására

5 163473 6 ják, amely az olvadt alumíniumrétegből a 18 vezető bélésből és a vízszintesen elrendezett vasból vagy acélból álló 30 gyűjtősínekből, amelyek a bélésbe beágyazva és a cellából keresztirányban kinyúlóan állnak, amint az 1. ábrában szaggatott körvonalakkal van jelölve. A gyűjtősínek a bélésből kifelé és a 16 házon keresztül kinyúlnak a cellának az áram irányában felfelé és lefelé eső oldalán amint az legjobban az 1. ábrán látható. A síneket megfelelően öszszekapcsolják a 31 és 32 gyűjtősínekhez, amelyek egy bizonyos távolságra vannak elhelyezve a háztól, és amelyek a cellának a bal és jobb oldalán állnak ki azért, hogy a 33, illetve 34 főkatód-sínekhez csatlakozzanak. Amint fentebb említettük az a normális gyakorlat a kereskedelmi berendezéseknél, hogy nagyszámú cellát vagy edényt helyeznek el sorban (egyes vagy tandem sorban), amely esetben a cellákat villamosan sorba kapcsolják a fő 33 és 34 katódsínekkel, amelyek az egyik cella áramát a következő cella 28 és 29 anódsínekbe vezetik. Az áramsűrűségtől és az annak következtében létrejövő mágneses terek erejétől függően a cellán belül és az olvadt alumíniumban az alumíniumra ható elektromotoros erők igen erősek lehetnek a cellákban, amelyeket itt leírtunk és az 1. és 2. ábrában bemutattunk. A fürdőnek kis mértékű mozgása, amely a fürdő keverését szolgálja és a cellába adott timföld eloszlását segíti elő a cella üzeme közben, kívánatos. Azonban a nagy üzemi áramok mellett, amelyeket a jelenleg tárgyalt típusú celláknál használnak úgy találták, hogy a fürdő és különösen az olvadt fémréteg túl erős mozgása a fentebb megadott okok miatt rossz hatásfokú üzemelést hoz létre. Az 1. ábrában bemutatott cella elrendezés üzeménél a 30 katód sínek körül és a 31-34 sínek körül mágneses fluxus jön létre, amint azok áramot vezetnek a cellából. Ez a fluxus mind a cellán belül (a 30 katódsíneknek a 16 katódszekrényen belül elhelyezett részei hatásának betudhatóan) mind a cellán kívül, a kívül elhelyezett 31-34 sínek és a katódszekrényen kívül elhelyezett 30 katódrudak részei hatásának betudhatóan jön létre. Olyan áramsűrűségekkel, amelyek a katódszekrény telítéséhez elegendő mágneses térerősséget hoznak létre a katódszekrény már nem elegendő a cella belsejének a cellán kívül létrejött fluxustól való leárnyékolására. Arról a fluxusról van szó, amelyet a 31-34 sínekben és a 30 katódsíneknek a cellán kívül elhelyezett részeiben hoznak létre. A 30 katódrudak körül és a 31-34 vezetők körül létrehozott mágneses fluxusnak van egy olyan öszszetevője, amely derékszögben helyezkedik el az áram irányához és függőlegesen az olvadt fém réteghez képest a cellán belül például a 13 cellánál. Ez a függőleges mező összetevő a legerősebb a cellának a jobb és bal végénél, ami az ezektől oldalirányban elhelyezett áramvezetők koncentrációjának köszönhető és a cellán belül az amperszabálynak. Ez azt jelenti, hogy a cellán belül minden áramot vezető vezetőnél a mágneses térerő a közepénél a leggyengébb (zérus), ahol a térerő megváltoztatja az irányát. Az 1. ábra 12 cellájának felülnézeténél a függőleges mező iránya a papír síkjában van a cellának a fal felé irányuló bal oldali végénél, amint azt a bekarikázott X jelzi és a papír síkjából kifelé, a fal felé irányul a cellának a jobb oldali végénél, amint azt egy bekarikázott pont jelzi. Hasonlóan a cellá-5 nak a jobb oldali végénél az áram irányában a függőleges térerő összetevő ellentétes, tehát a papír síkjába irányul. A lefelé irányuló oldalon a papír bal oldalánál a függőleges összetevő a papír síkjából kifelé irányuló. Ily módon a cellát lényegében 4 ne-10 gyedre osztják az abban fennálló mágneses mező szempontjából és az eredő erő szempontjából, amelyet a mező hoz létre a fémben. A függőleges mező összetevői az olvadt fémrétegen belül a fémre erőt gyakorol olyan irányban, 15 amely az összetevőre merőleges és az olvadt fémben a vízszintes áram irányára is merőleges. Az áram iránya a fémben általában a cella közepétől kifelé irányul. Ez az erő, amint általában az 1. ábra 12 cellájá-20 ban a nyilakkal jelöljük a cella oldalai és végei mentén lép fel és mivel a függőleges térerő összetevők a cella négy negyedében ellenkező irányúak az olvadt fémre ható erők a fémet a cella közepe felé mozgatják annak a fal felé eső és az áram irányá-25 ban lefelé eső oldalain és a közepétől elfelé mozgatják a cella bal és jobb oldali végei mentén, amint azt a nyilak jelzik. Amint az észrevehető a fent leírt irányokban mozgó olvadt fémen a fém a négy alapmedencében 30 keringeni szándékozik a cellán belül, bár a keresztirányú és hosszirányú mágneses térerő összetevők következtében a vertikális összetevővel kombinációban az áramlási kép teljesen összetett lesz. Nem kevésbé, ha a függőleges térerő komponenst lénye-35 gében ki lehet küszöbölni a cellán belül vagy annak az erejét legalább figyelemreméltóan csökkenteni lehet, a függőleges térerő összetevők által létrehozott keringető erők lényegében ki lesznek küszöbölve, mivel a hoszirányú és keresztirányú térerők ha-40 tásai egymást megsemmisíteni igyekeznek, amint azt a következőkben meg fogjuk magyarázni. Ily módon az olvasztott fém mozgása megáll vagy egy jelentéktelen mértékűre csökken és ezáltal lényegében csökkenti a 18 bélés kopását és a 25 anódok ponto-45 sabb elhelyezését teszi lehetővé az olvadt fémhez viszonyítva, ez utóbbi a cella üzemeltetésében jobb villamos hatásokat hoz létre. A találmánnyal összhangban a függőleges térerő összetevő ereje a cellán belül lényegesen csökken az-50 által, hogy lényegében függőleges kinyúlású hosszúkás mágnesesen vezető lemezeket és/vagy rudakat helyezünk el a cella oldalaiban és végein, ahogyan azt az 1. és 2. ábra mutatja. Részletesebben a 12 cella áram irányában felfelé eső oldalán, amint azt az 55 1. ábra nézetén látható a legjobban, négy sor vagy réteg lemez van elhelyezve, amelyet 36-39 számoztunk. Mindegyik réteg több, mágneses szempontból egy bizonyos távolságban elhelyezett lemezből áll a cella oldala mentén. A 16 cellaház külsejéhez leg-60 közelebb eső lemez réteg fizikailag érintkezhet azzal megfelelő eszköz segítségével például egy szigetelő réteggel vagy ponthegesztésekkel, amelyeknek a száma korlátozva van ezért, hogy a folytonos mágneses tér létrehozását a cella oldala mentén elkerül-65 jék még megmagyarázásra váró okok miatt. Továb-3