184717. lajstromszámú szabadalom • Vezetékelrendezés sorbakapcsolt elektrolizáló kádak vezetékei által gerjesztett mágneses tér szimmetrizálására
1 184.717 2 a) a Bz komponens abszolút értéke a kád négy sarkán azonos; b) a Bz komponens előjele felváltva pozitív és negatív, ha a kád kerülete mentén az egyik sarokból a másik sarok felé haladunk. A fentieket úgy oldottuk meg, hogy a) figyelembevettük a szomszédos kádak vezetékei által gerjesztett mágneses teret; b) figyelembevettük a kád közelében elhelyezett ferromágneses anyagok mágneses teret módosító hatását. Az említett Bz komponens egy függőleges Oz tengely által meghatározott mágneses tér komponense, amely mágneses tér egy derékszögű csúcsszögek által alkotott triéderben alakul ki és függőleges Ox tengelye van, és ez a tengely párhuzamos a kád-sor tengelyével, a rajtuk átfolyó áram irányát véve figyelembe, míg az 0 pont a katódsík geometriai közepén van. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő vezetékelrendezés szerint az elektrolizáló kádakon keresztülhaladó soros kapcsolású vezetékek által gerjesztett mágneses térnek — a mágneses térben keresztirányban elrendezett kádakhoz viszonyított — függőleges irányú komponensét szimmetrikusan osztjuk ketté, más szavakkal: a függőleges mágnesteret úgy osztjuk meg, hogy az elektrolizáló kád négy sarkán a mágneses tér abszolút értéke azonos, továbbá kád kerületén haladva felváltva pozitív és negatív a mágneses tér e függőleges komponensének előjele. A vezetékelrendezést továbbá úgy alakítjuk ki, hogy az elektrolizáló kád anódjára kapcsolt tápáramvezetékekben a sorban előbb álló kád katódjától kiindulva, az árarr\ elosztását módosítjuk azáltal, hogy az elektrolizáló kádra két olyan vezetékhurkot szerelünk, amelyek függőleges irányú, járulékos mágnesteret gerjesztenek és ennek értéke akkora, mint az elektrolizáló kád rövidebb oldalfelületén kialakuló függőleges mágnestér átlagos értéke. Ezzel ellentétben a kompenzáló hurkok az elektrolizáló kád rövidebb oldalfelülete (a kád "feje") alatt vannak elrendezve; ugyanakkor vagy a teljes áramot, vagy annak csak egy részét vezetjük egy járulékos vezetéken át, amely a sorbakötött kádak közül a feljebb lévő kádat összekötő gyűjtővezetéken folyik keresztül, és ugyanezen járulékos vezeték köti össze a gyűjtővezetéknek azt a szakaszát, amely a sorban előbb álló elektrolizáló kád hosszabb oldala mentén haladva, a sorban hátrább lévő kád tápvezetékére csatlakozik. A járulékos vezetékek a kád alatt a lehető legmagasabban, vízszintes, a kád rövidebb oldalával párhuzamosan vannak elhelyezve olymódon, hogy azok a síkok, amelyek a belső és külső vezetékeken (belül és kívül), valamint az anód-elektródát alkotó tuskó szélein a kád rövidebb oldala mentén haladnak keresztül, a függőlegessel 45 fokos szöget zárnak be. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük. A rajzon az 1—2. ábrán a járulékos, kompenzáló vezetékek elrendezése látható a kád elülső része alatt, a 3. ábra a kiegyenlítő vezetékhurok térbeli elrendezése, és a 4. ábra a két, szomszédos kádat összekapcsoló vezetékrendszer síkba kiterített képe, a sorban feljebb lévő kád alatt elhelyezkedő vezetékhurkokkal. Ahhoz, hogy a találmány szerinti vezetékelrendezés a célkitűzéssel összhangban működjék, meg kell határozni a kiegyenlítővezetékhurkokban folyó áram Ii és le intenzitásait. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Először az elektrolizáló kád mindegyik sarkában meg kell határozni a vertikális mágneses tereket (lásd a 4. ábrát), ahol a H mágneses teret az önmagában ismert B = [H összefüggés alapján a B mágneses indukcióval helyettesítve jellemezzük: Bz, a kád hátulsó részén, a kádon belül Bzj - a kás elülső részén, a kádon belül Bz3 - a kád elülső részén, kívül Bz4 — a kád hátulsó részén, kívül lévő vertikális intenzitásokat jelölik, a B,, Bj, B3, illetve B4 mágneses mennyiségek esetén. Mint említettük, az "elöl" vagy "hátul fogalmak meghatározásánál a kádakon keresztülfolyó áram folyási irányát vesszük alapul. A mágneses terek értékeinek meghatározásakor pedig a szomszédos vezetékek által gerjesztett mágneses teret, valamint a kád mellett levő ferromágneses anyagoknak a mágnestérre gyakorolt hatását vesszük figyelembe. Ebből kiindulva, érvényesek az alábbi összefüggések Bz, + Bz2 =0 Bz3 + Bz4= 0 (1) Az (1) alatti egyenletek Ii és le intenzitásokra nézve lineárisak (vagyis a mágneses tér térerőssége az áram intenzitásával arányos), így meg lehet határozni az Ii és le intenzitásokat. Más megközelítésben úgy is mondhatjuk, hogy ha nincsenek szomszédos vezetékek (tehát csak egy sor kád van), akkor az egymás után sorbakapcsolt kádak egyik egységének négy sarkában lévő mágnesterek Bz',, Bz'j, Bz'3, Bz'4 függőleges komponense aszimmetrikus az y tengelyre — ami adódik a szerkezeti felélésből - tekintve azt, hogy a kád helyzete szimmetrikus az x-z síkra. Ebből következik, hogy Bz , ~-Bz 4 és Bz j = -Bzí3 . Egyfelől a szomszédos vezetékek által, más felől a vezetékhurkok által gerjesztett mágnestér gyakorlatilag független az x abszcissza-tengelytől, ami annyit is jelent, hogy a mágneses térben a kád rövidebbik oldalánál lévő sarkaiban belül konstans bz értéke, miß valamennyi külső oldalon szintén konstans bz értéke van. Érvényesek tehát a következő összefüggések: Bz, = Bz', +bz Bz3 = Bz'3 + bz §zi = ®z3 + bz' = -Bza ' + bz' Bz4 = Bz 4 4- bzr = -Bz , + bz7. Az (1) alatti összefüggésekre figyelemmel, a fenti egyenleteket az alábbi formában írhatjuk fel: Bz, ' + Bz'j bz = -bz' = .-_______ 2 Bzi ' - Bz'j Bz'j-Bz,' Bz, =---------------- Bzj =----------------2 2 Bz3 -Bz,'-Bz'a Bz'j - Bz, ' Bz4 végül: Bz, = -Bzj = Bz3 = -Bz4 ( 2 ) 3
