198532. lajstromszámú szabadalom • Felsőszerkezet Hall-Heroult alumíniumgyártó eljárásnál alkalmazott téglalapú fámházzal kialakított kádhoz
1 2 hiányossága. Ezek a napjainkban használt nagyteljesítményű, 200.000-500.000 A áramerősséggel működő elektrolízis kádak üzemeltetésénél gyakran szükséges az anódok cseréje, amely művelethez a kádnak megfelelő kialakításúnak kell lennie. Az 1. ábrán egy hagyományosan ismert és mindennaposán használt elektrolízis kád fontosabb szerkezeti elemei láthatók: az 1 fémház, a 2 belső szigetelés, a 3 katód és a 4 katódrűd, az 5 folyékony alumíniumréteg, a 6 folyékony krlolit fürdő, amelyet a 7 megszilárdult timföldkéreg fed be, továbbá a 8 anódok, amelyeket 9 rudakkal timföldkéreg fed be, továbbá a 8 anódok, amelyeket a 9 rudakkal függesztettünk fel és rögzítettünk a 10 anódkeretszerkezethez. Látható, hogy a felsőszerkezetet két, a szilárdsági követelményeknek megfelelő merev 11 gerenda alkotja, amely hordozza a 10 anódkeretszerkezetet, a 8 anódokat, valamint a 12 tlmföldadagoló rendszert, továbbá az ahhoz tartozó 13 tárolósilót, amelyet gyakran a két 11 gerenda között helyeznek el, valamint a metallurgiai adalékokat vezető csöveket, amelyeket itt nem ábrázoltunk. A 2. ábrán látható a találmány szerinti felsőszerkezet egyik kiviteli alakja, amely fémház felső 15 peremére támaszkodik fel. A gerendák, amelyek a felsőszerkezetet alkotják, két részre vannak osztva, nevezetesen a 11A és 11B gerendákra, amelyeknek a szélső végeiken kialakított 16A és 16B lábai a kád (a téglalapaiapű kád) rövldebb oldalaira támaszkodnak fel, míg a gerendák középső végeiknél a találmány szerinti megoldásunkra jellemző közbenső 17 portálemelőrészre támaszkodnak fel. Jóllehet nem mondana ellent a találmány szerinti gondolatmenetnek az a kiviteli változat sem, hogy a gerendákat egyetlen, hosszantilag elrendezett darabból alakítsuk ki (természetesen eltekintve a szállításukkal és a beállításukkal járó problémáktól), hosszanti lineáris méretük mindazonáltal a szerkezeti méretezésnél, a konkrét mechanikai igénybevételek fellépte miatt jelentős tervezési porblé mákat okoznak a felsőszerkezet kialakításánál. A 2. ábrán látható az előbb említett közbenső portálemelőrész, amelynek négy 18 lába van, amelyek az 1 fémház középső részének felső 15 peremére fekszenek fel. Az alátámasztó rendszer kialakításánál figyelembe kellett vennünk a maps hőmérsékletű technológiai műveletek következtében fellépő hődilatációs mozgásokat, konkrétan különösen átlós irányban, amelynek következtében az alátámasztó szerkezetnek a konstrukciója a szükséges teherbírási, de méglnkább pontossági követelményeknek nem felelne meg. A kontrukciót ebből kifolyólag az ilyen irányú mozgást szabaddá tevő módon kell megoldanunk, az 1 fémház kiterjedés!, illetve elmozdulási irányában. Ezt az elmozdulási lehetőséget olymódon oldottuk meg, hogy pl. az erősen dörzsölő hatású technológiai melléktermékként keletkező portól, amely a timföldből, illetve az elektrolit egyéb összetevőiből keletkezik, célszerűen gördülő csapágyas elrendezésű, megfelelő burkolattal megóvtuk. Az elmozdulás lehetőségét az 1 fémház 15 pereme magasságában, illetve szintjében vagy ezen szint felett néhány cm-re vagy legfeljebb dm-re tettük lehetővé. Figyelembe kellett vennünk továbbá a szerkezeti elrendezésnél a 29 árambevezetö elemek által elfoglalt helyet (a 29 árambevezető elemek a sorban megelőző ' kádból vannak a kád 10 anódkeretszerkezetéhez csatlakoztatva, ábránkon csupán egyetlen árambevezető elemet ábrázoltunk). Figyelembe kell vennünk továbbá a konstrukció szerkezeti kialakításánál az anódcsere műveletét, amelyet szintén oldalról végezhetünk el (a rajzon ugyan csupán egyetlen anódot ábrázoltunk, de legalább húsz ilyen anódot alkalmaznak manapság a nagyteljesít - ményű kádaknál), az elrendezést célszerűen olymódon alakítottuk ki, hogy az alátámasztó lába vagy lábai a felsőszerkezetnek a csatlakozó szerkezeti részekkel azonos illesztési hézaggalfjátékkal) rendelkezzenek. > • A találmányunk szerinti megoldás azon kiviteli változatánál, ahol a felsőszerkezetet két egymástól független 11A és 11B gerendával alakítottuk ki, amelyek a találmányunk szerinti 17 portálemelőrész megfelelő oldalaira illeszkednek, megszűnik bizonyos hajlító feszültségek kialakulása a 17 portálemelőrész közelében, ráadásul a két egymástól független 11A és !1B_ gerendából kialakított megoldás révén egyszerűsödik a szóban forgó szerkezeti elemek gyártása, szállítása és műveleti helyzetbe illesztése, továbbá a felsorolt egyszerűsítő lépések jelentős költségcsökkentést eredményeznek, hiszen számottevő a szerkezeti elemek külső méreteinek és szerkezeti tömegének csökkenése. A 11A és 11B gerendák végei célszerűen a közbenső 17 portálemelőrészen fekszenek fel és ezáltal lehetővé válik a 11A és 11B gerendák bizonyos mértékű relatív elmozdulása, amelyet a megoldás jellegéből eredően a felső portálemelőrész elnyel, illetve felvesz. Egyszerű megoldás, hogy a 11A és 1IB gerendák középső végei szabadon fekszenek fel a 17 portálemelőrész 19 felső részén. A 10 anódkeretszerkezetet célszerűen szintén két részből alakítottuk ki, hogy a hődilatációs jelenséget, illetve annak következményeit kompenzáljuk, illetve elosszuk a felsőszerkezet közepén. Erre a célra egy megfelelő elmozduló csatlakozó jöhet szóba, amely az elektromos érintkezést biztosítja, ilyen lehet pl. egy alumínium hevederekkel vagy más megfelelő eszközökkel megoldott szerkezeti elem, amelyet az áramvezető sín két része közé illeszthetünk. A 17 portálemelőrész négy lába lehetővé teszi, hogy a 17 portálemelőrész, mint szerkezeti elem stabil elrendezésű és helyzetű legyen, továbbá a felsőszerkezet alátámasztó hordozó és csatlakozó eleme gyanánt használhat fel, mely két egymástól független szerkezeti részből van kialakítva. Mindezeken túlmenően a 17 portálemelőrész lehetővé teszi, hogy rajta helyezzük el az anódok felfelé — lefelé irányuló mozgásainak megvalósításához szükséges szervomotorokat, továbbá a 17 portálemelőrész központi mértani helyzete egyidejűleg előnyös a szerkezetre ható mechanikai terhelések egyenletes szétosztására. Amint korábban említettük a 17 portálemelőrész 18 lábai a fémház 15 peremén illeszkedhetnek fel, de lehetséges, hogy a fémház 15 peremén kívül (azaz a fémháztól kissé távolabb) speciális alátámasztó testen vagy vasbetonból készített pilléreken feküdjenek fel. Az az elrendezés, amely a keresztirányú fémház mozgását lehetővé teszi, olyan konstrukció kialakítást tesz szükségessé, amely a kádak közötti nagyobb távközök kialakításával jár, azonban ez az épület méreteire is 198.532 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
