182914. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy áramerősségű elektrolizáló kemencék sorozatában a szomszédos vonalak által indukált mágneses tér kompenzálására
1 182 914 2 elérésére meghatározott nagyságú egyenáramot bocsátunk át. A kitűzött feladat megoldására nagy áramerősségű elektrolizáló kemencék sorozatában a szomszédos vonalak által indukált mágneses tér kompenzálására szolgáló olyan eljárást dolgoztunk ki, amikoris a találmány szerint minden kemencevonal mentén annak belső oldalán és külső oldalán kompenzáló vezetéket helyezünk el lényegében a folyékony alumínium folyadéktükrének síkjában és a kemencék fémedényének közvetlen szomszédságában, majd a kompenzáló vezetéken egyenáramot engedünk át, amelynek erősségét a B = 2/ui/d egyenlet alapján — ahol B a mágneses indukció, d a kompenzáló vezeték távolsága a B mágneses indukcióval jellemzett ponttól, míg ju a közeg permeabilitása — választjuk meg oly módon, hogy a kemence nagytengelye mentén a Bt teljes mágneses indukció átlagértéke zérus legyen, és amelynek értéke legfeljebb 20%-a az elektrolizáló kemencék sorozatát tápláló teljes áramerősségnek, és a belső oldalon elhelyezett kompenzáló vezetéket az adott vonalban folyó elektrolizáló árammal azonos, és a szomszédos vonalban folyó elektrolizáló árammal ellentétes irányítású egyenárammal, míg a külső oldalon elhelyezett kompenzáló vezetéket az adott vonalban folyó elektrolizáló árammal ellentétes és a szomszédos vonalban folyó elektrolizáló árammal azonos irányítású egyenárammal tápláljuk. Különösen előnyös lehet a találmány szerinti eljárást foganatosítani oly módon, hogy a külső és a belső kompenzáló vezetéket sorosan kapcsoljuk és a belső kompenzáló vezetékben az adott vonalban folyó elektrolizáló árammal azonos, a külső kompenzáló vezetékben az adott vonalban folyó elektrolizáló árammal ellentétes irányítású egyenárammal tápláljuk. Elegendő csak a belső oldalon elhelyezett kompenzáló vezetéket táplálni, és ezért különösen előnyös, ha a mágneses indukció függőleges összetevőjének B’i átlagértéke a belső oldalon a félkemencében a szomszédos vonal hiányában mindenütt ugyanolyan vagy ellenkező előjelű, mint a szomszédos vonal által keltett BF indukció. __ Ha az indukció függőleges összetevőjének B'i átlagértéke a belső oldalon a félkemencében a szomszédos vonal irányában közelítőleg egyenlő a BF mágneses indukció egytizedével. vagy annál kisebb, akkor előnyösen a külső és a belső oldalon elhelyezett vezetéket sorbakapcsoljuk és egyenárammal tápláljuk. A találmány szerinti eljárás segítségével az alkalmazott legnagyobb áramerősségek mellett is a mágneses tér hatékony kompenzálása érhető el. A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti foganatosítási módok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra elektrolizáló kemence keresztmetszete az előzőek szerint definiált 0 ponton keresztül a kemencesorozat tengelyére merőlegesen, ahol az x-tengely a rajz síkjára merőleges, a 2. ábra két párhuzamos vonalba rendezett elektrolizáló kemencék sorozata, a 3. ábra a mágneses indukció eloszlása csak a belső, a 4. ábra a mágneses indukció eloszlása csak a külső oldalon elhelyezett kompenzáló vezeték táplálásakor, míg az 5. ábra a mágneses indukció eloszlása a külső és belső oldalon elhelyezett kompenzáló vezetékek soros elrendezése esetén. A találmány szerinti eljárást 1 katódtégellyel és 4 anódrendszerrel kialakított (1. ábra). Szélső P és Q pontok között húzódó elektrolizáló kemencék sorozatában alkalmazzuk. A 1 katódtégelyben 2 tükörig folyékony alumínium, efölött 3 elektrolit van. A tárgyaláshoz y-tengelyt az 1 katódtégely hossztengelye mentén, z-tengelyt erre merőlegesen, függőlegesen és x-tengely mentén erre és a rajz síkjára merőlegesen veszünk fel. Az elektrolizáló kemencék sorozata egy-egy vonalban van elrendezve (2. ábra). Bár a 2. ábra szerint egy-egy vonalban csak öt kemence van (A, Bl, C, D, E ille've S, Tl, U. V, W kemence), az ipari gyakorlatban gyakran előfordul, hogy egy sorozatban akár száz kemencét is tartalmazó vonalakkal dolgoznak. A szomszédos vonalakba tartozó kemencék által a tekintett vonal egy kemencéjében keltett mágneses tér függőleges irányú. Ha a kemence egy adott M pontjában tekintjük a teret, a szomszédos vonal által keltett tér állandó előjelű, és az indukció hozzávetőlegesen hiperbolikus jellegű görbe mentén változik, ha az M pont a szomszédos vonalhoz legközelebb fekvő rövidebb élről (az 1. ábra szerinti P pontról) a távolabbi rövidebb élre (Q pontra) helyeződik át. Ezt a változást a 3., 4. és 5. abra F görbéje mutatja, amely annak az esetnek felel meg, ha a szomszédos vonal iránya a pozitív y-tengely irányával egyező. A 2. ábra szerint elrendezett elektrolizáló kemencék két párhuzamos sorozatában az elektrolizáláshoz használ' egyenáramú tápforrás + pozitív sarka a „fejként” tekinthető 5 oldalra, míg —negatív sarka a „faroknak” mondott 6 oldalra csatlakozik. A sorozat 5 oldala az elektrolizáláshoz használt egyenáramot előállító generátor pozitív pólusára, a 6 cldala pedig a generátor negatív pólusára csatlakozik. A szomszédos vonalak terének kompenzálására 7, 7’, 8, 8' kompenzáló vezetékek szolgálnak. A 7. 7'kompenzáló vezetékek a sorozat belső (tehát a kompenzálandó mágneses tért keltő sorozat felé forduló) oldalán, a 8, 8’ kompenzáló vezetékek pedig az ezzel ellentétes, külső old dón helyezkednek el. Összekapcsolásuk 9 csatlakozó segítségével lehetséges. Az elektrolizáló áram 10 szaggatót! vonal mentén, a jelölt irányban folyik. A 7, l’ kompenzáló vezetékek a kemencék belső oldala mentén, a 8, 8' kompenzáló vezetékek a kemencék külső old dán helyezkednek el. Mindkét kompenzáló vezeték egyenárammal, akár külön-külön, akár sorbakapcsolva táp álható a 9 csatlakozón keresztül, amelyet az ábra szerinti elrendezésben külső egyenirányító táplál. Ez az egyenirányító előnyösen legalább 30 000 amperes áramerősséget tud előállítani, viszonylag kis feszültség mellett. Ha például a vezetékek feszültsége méterenként 10 nV lehet, a 7, 7'. 8, 8' kompenzáló vezetékekben disszipálódott teljesítmény nagyon kicsi az elektrolízis során felhasznált energiához viszonyítva. A 3. ábra a mágneses indukció változását mutatja abban az esetben, amikor csak a belső oldalon elhelyezet!, 7, l' kompenzáló vezetékeket tápláljuk. Az áramerősség 30 kA, az áram a szomszédos vonal elektrolizáló áramával ellentétes, vagyis az adott vonalban folyó elektrolizáló árammal azonos irányban halad. V 7 kompenzáló vezeték az egy adott vonalban levő minden kemencében (A, Bl, C, D, E, ...kemencében) függőleges irányú teret kelt, ez az irány állandó és az 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
