KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZAŠTITU	W	jt» SSlSI	INDUSTMSKE SVOJINE
m Razred 40 (2).	lip	Izdan 1 aprila 1935.
PATENTNI	SPIS	ŠT. 11469
Det norske Aktieselskab for Elehtrohemish Indushi, Oslo,
Norveška.
Razporedba elektrod in njihovega obešenja.
Prijava z dne 23. marca 1934.	Velja od 1. julija 1934.
Zahtevana prvenstvena pravica z dne 18. aprila 1933 (U. S. A.).
Predmetni izum se nanaša na takozvane Soderbergelektrode, katere se med u-porabo v električnih pečeh žgo ter obstojajo iz žganega in nežganega dela. Predmet izuma je nova in izboljšana oblika takih elektrod za elektrolitično proizvajanje aluminija.
Soderberg-elektroda je običajno opremljena s kovinskim plaščem, kateri služi kot forma. Najenostavnejša oblika takih elektrod je cilindrična, ker je kovinski plašč cilindrične elektrode sam podpirajoč. Vsled tega so bile dosedaj vse Soderberg elek-trode v aluminijevih pečeh cilindrične in peči okrogle.
Prijavilka je našla, da pravokotniški presek v primeri s krožnim presekom poseduje nekatere važne prednosti. Elektrode s podolžnim presekom so se vsled tega stavile v obrat in pri dolgoletnih poizkusih se je našlo, da te elektrode dajejo boljše rezultate, seveda pod pretpostavko, da so pravilne dimenzijonirane.
Poglavitni nedostatak cilindrične elektrode obstoja v tem, da je obseg te elektrode majhen v primeri s podolgovato e-lektrodo enakega preseka. Vsled tega mora za časa elektrolize na spodnjem koncu aluminijeve elektrode tvorjeni plin uhajati pri cilindrični elektrodi na majhnem obsegu. Razlika more znašati 500/o a'i več. Iz tega razloga imaju pod cilindrično elektrodo tvorjeni plinski mehurji tendenco postajati
znatno večji kakor pod podolgovato elektrodo, odgovarjajoče malemu oksegu. Cilindrična elektroda ima tudi tendenco pregrevati se na sredini, dočim pri podolžnih elektrodah z omejeno širino obstoja manjša nevarnost pregrevanja vsled boljše izmenjave toplote med elektrodo in materijalom peči. Na uporabo elektrode kakor tudi na takov efekt peči neugodno vpliva rastoča temperatura, tako da je važno izogniti se vsakemu pregrevanju sredine elektrode.
Za časa obrta površina staljenega aluminija v peči ni horicontalna, temveč se zdi, da je kovina ves čas v gibanju in da kaže znatne razlike glede višine gladine na različnih mestih peči. Dejansko so bile merjene razlike od 26 do 52 mm. To stanje ni statično, temveč se trajno izpremi-nja. Zdi se, da so v kovni valovi, katerih vzrok še ni popolnoma jasen. Valovi morejo izvirati od elektromagnetičnih sil, katera povzročajo hitro cirkulacijo kovine. Prijavilka pa je mišljenja, da so najvažnejši vzrok valov uhajajoči plinski mehurji. Na vsak način pa je factum, da valovi obstojajo in da so za obratovanje peči važni. Razumljivo je, da se morejo takvi valovi zelo lahko tvoriti vzled izredno male razlike specifične teže tekočega aluminija in fluoridove kopeli, iz katere se aluminij ele-ktrolizira. Specifična teža tekočega aluminija je nekoliko višja od spec. teže običajne fluoridove kopeli pri temperaturi od
Din. 20.—
ca 950 — 1000°C, ki je običajna delovna temperatura, dočim pri nižjih temperaturah postane aluminij lažji kot elektrolit in se tudi faktično dviga, ako se kopel počasi hladi. Razlika v specifičnih težah je vsled tega vedno zelo mala, tako da zadoščajo majhni vplivi, da se povzroči znatno gibanje kovine.
Med elektrolizo znaša napetost aluminijeve peči običajano med 4,0 in 7 volt na eno peč. Ako naj se dobi dober pridelek na kovini pro kilovatno uro, je treba delati s čim nižjo napetostjo Ako ostanejo drugi pogoji enaki, je mogoče znižati napetost samo s tem, da se reducira razdalja med spodnjim delom anode in aluminijevo kovino, ki služi kot katoda. Anoda se pa na noben način ne sme dotikati kovine, ker bi to deloma povzročalo kratek stik in bi se s tem zmanjšala izraba toka.
Pri resničnem obratovanju se vsled tega skuša najti najmanjšo razdaljo, pri kateri je izraba toka še dobra. Ta razdalja pa je določena po višini valov v kovini. Vsled tega zo valovi na površini aluminija v veliki meri odločujoči za delovno nape tost v peči.
Važno je torej, da se najde čim boljša razporedba anode, katera povzroči čim manj valov v kovini.
Prijavilka je preizkusila podolgovate elektrode ražličnih oblik in jih je primerjala z elektrodami krožnega preseka. Pri tem je našla, da je važno omejiti širino elektrodnega preseka na maksimum od prilično 110 cm, dočim more imeti druga dimenzija vsako poljubno veličino, ki se iskaže kot praktična. Dimenzija 180 — 240 cm se more jako dobro uporabljati. Ako se elektroda tako dimenzijonira, tedaj je bilo konstantirano, da se more celo za največje peči vzdrževati minimalna razdalja med anodo in katodo, s čimer se poboljša delovna napetost in ne nastane nikak-šno pregrevanje. S tem je postala mogoča gradnja peči mnogo večjih izmer Prijavilka je v eni sami peči že uporabljala 60.0C0 amperov in se je prepričala o tem da je mogoče na ta način graditi še mnogo večje peči.
Te podolgovate elektrode z omejeno širino so običajno pravokotniške. Razume pa se, da so uporabljive tudi poljubne elektrode z zgoraj navedenimi dimenzijami. Obešenje teh podolgovatih elektrod je z-druženo z nekim težavami, katere pa je prijavilka na zelo primeren način odstranila Potrebno je, da se elektroda zanesljivo o-besi in da se more spuščati v peč v majhnih stopnjah, z ozirom na to, kolikor se je na spodnjem koncu porabila, potrebno
pa je tudi ojačiti elektrodo tako, da se za časa obrata ne defromira vsled hidrostatič-nega tlaka mehke mase v zgornjem delu eleatrode. Okov prijavilkine elektrode obstoja iz jeklenega okvira v zvezi s kontak-t!, kateri segajo najmanj z dveh nasproti si ležečih stiani v elektrodo. Taki Kontakti so bili poprej opisani v jugosl. patentu br. 5538. Ako so kontakti v elektrodi čvrsto vžgani, tedaj so z žganim delom elektrode zelo trdno zvezani in torej dajejo izvrstno možnost za obešanje. Ko’ikor se elektroda porablja, toliko se bliža okvir površini tekoče kopeli in treba je okvir kakor tudi kontakte odstraniti. Obešenje se mora v-sled tega od časa do časa premestiti od ene vrste kontaktov na zgoraj nehajajočo sc vrsto. Predno se obešenje izmenja, pa se mora imeti sigurnost, da je naslednja vrsta kontaktov v elektrodi čvrsto vžgana in v to svrho naj se električni tok nekaj časa vodi ssozi te kontakte, predno se o-bešenje izmenja in se spodnja obešalna ra zporedba odstrani.
Razporedba je predočena v sl 1 in kaže aluminijevo peč z dvema Soderberg-elektrodama, kateri imata omejeni širini in služita kot anodi. Razporedba dveh elektrod v eni peči ima to prednost, da oni del kopeli, ki se nahaja med elektrodama, ostane želo takoč, tako da je na njem nahajajoča se skorja zelo tanka in se more lažje razbiti kakor na zunanji strani elektrode. V peči je možno celo tako obratovati, da se običnajo odbeluje tamo med elektrodama nahajajoči se del, s tem da se skorjo okrog elektrode pasti pri miru, dokler se peč ne izprazni, skorja se mora potem zaradi spremembe višine kopeli za časa ispuščanja razbiti.
V sl. 1 (katera kaže razporedbo dveh pravokotniških elektrod v eni aluminijevi peči) se elektrode take, da se same žgo, ter so prednostno opremljene s kovinskim plaščem. 1 je peč sama, 2 sta obe elektrodi, 3 so kontakti, kateri segajo z dveh nasproti si ležečih strani v elektrodo in so nameščeni v vrstah z razdaljo prilično 15 —30 cm. 4 so bakrene palice, ki so zvezane z upogljivimi kabli 5 in skozi katere se elektrodam dovaja električni tok 6 je železen nosilec, zgrajen iz dveh U želez, kar je boljše razvidno iz sl. 3. Ti nosilci so nameščeni izpod vsake vrste kontaktov in so na obeh koncih elektrod zvezani s podobnimi nosilci, s čimer se tvori pra-vokotniški okvir, ki obdaja elektrodo z dveh strani in ima zadostno trdnost, da nosi teža elektrode s pomočjo kontaktov, kateri slonijo na dveh nasproti si ležečih nosilcih. Nosilci segajo nekoliko čez elektrodo, tako da njihovi konci ležijo zado-
stno drug nad drugim, da dopuščajo zanesljivo zvezo s pomočjo svornikov 7 (sl. 1). Svorniki gredo ohlapno skozi zgornje nosilice, so pa na spodnjih nosilicih pričvrščeni s pomočjo ključa 8 (sl. 1), kakor je podrobnejše pokazano v sl. 4 in 5. Na vsakem izmed štirih oglov elektrode je po en svornik. Svorniki so napram obešalni razporedbi električno izolirani in s pomočjo žičnih vrvi 9 (sl. 1) zvezani z dvigalom 10 (sl. 1), s katerim se morate obe elektrodi, medseboj neodvisno dvigati in spuščati. Za časa regularnega obrata se o-be elektrodi vedno gibljeta istočasno, da se pridrži enakomerna porazdelitev toka skozi elektrodi.
Od časa do časa, ako se nosilci med spuščanjem elektrode v peč toliko približajo tekoči kopeli, da jih je treba premestiti, se morajo svorniki 7 (sl. 1) sneti s spodnjega nosilca in zvezati z naslednjim nosilcem Ta izmenjava se izvrši s pomočjo sekundarne obešalne razporedbe, katera obstoja iz kljuk 11 (sl. 1), katere se s spodnjimi nosilci zvežejo potom lukenj, ki so v to svrho predvidene. Kljuke se obesijo v verige 12 (sl. 1), katere so se pomočjo nateznega vijaka 13 zvezane z zgornjim nosilcem 14. Ta sekundarna obešalna raz-poredba se potom nateznih vijakov nategne in se nato dvigalo popusti, vsleed česar se teža prenese od dvigala na sekundarno obešalno razporedbo, tako da se more ključ 8 odstraniti. Nato se svorniki 7 s pomočjo dvigala vzdignejo, dokler ne dospejo v naslednji nosilni okvir, s katerim se zvežejo potom ključa. Zgornji okvir, kateri se nahaja nad pečjo, nosijo stebri 15, kateri so prednostno napram peči električno1" izolirani 13 je tračnica iz aluminija ali bakra, katera dovaja obema elektrodama tok.
Sl. 2 je pogled s konca na eno elektrodo, katera ena polovica je pokazana v preseku. 3 je kontakt, kateri od zunaj sega v elektrodo. Ta kontakt je napeljan v e-lektrodo z dveh nasproti si ležečih strani. 4 je bakreni električni provodnik, ki je potom upogljivih kablov 5 zvezan s tračnico 16.7 kaže enega izmed štirih svornikov, v katerih je obešena elektroda in vsak svornik je zvezan s spodnjim nosilcem 6. Z 18 je označena izolirana zveza med svornikom in kabli dvigala.
Sl. 3 je presek skozi eno elektrodo in kaže sekundarno obešalno razporedbo v delovanju, lije kljuka, katera tiči v luknji spodnjega nosilca, 12 je veriga, katera je zvezana z natezalnim vijakom 13, 14 pa je zgornji nosilec, ki tvori zvezo med se-
kundarno obešalno razporedbo in zgornjim jeklenim ogrodjem.
Sl. 4 kaže detalje zveze med obešalnim svornikom in spodnim okvirom. 7 je svornik, 6 je spodnji nosilec, 19 je oni del svornika, ki ima najmanši presek kakor glavni svornik in na katerem je nameščen ključ 8, da se svornik fiksira v nosilcu.
Sl. 5 kaže v tlorisu zvezo med svornikom in konci drug nad drugim ležečih nosilcev. Noslici imajo izreze 20, katere omogačajo, da se nosilec premakne relativno k svorniku v odgovarjajoči položaj. Te izreze potekajo v podolžni smeri nosilcev. 21 je nosilec na eni strani elektrode, 6 pa je nosilec na drugi strani elekro-de, 7 je obešalni svornik, 8 je ključ, ki se namesti enkrat z ene strani v svrho zvezanja obešalnega svornika z nosilcem 6 in enkrat z druge strani v svrho zvezanja obešalnega svornika z nosilcem 21. En ogel elektrode je označen s 23.
Gornji primer je podan samo kot ilustracija in se nikakor ne sme smatrati kot omejitev obsega prijave.
Patentni zahtevi:
1.	Elektroda, katera se žge v peči, kjer se uporablja, označena s tem, da ima podolgovat presek in da je obešena s pomočjo kontaktov, kateri segajo v elektrodo z dveh nasproti si ležečih strani,
2.	Elektroda po zahtevu 1., označena s tem, da je obešena v gibljevem jeklenem ogrodnju.
3.	Elektroda po zahtevih 1. in 2., oz-označena s tem, da so kontakti razporejeni v medseboj zvezanih vrstah in da vsaka vrsta sloni na enem nosilcu.
4.	Elektroda po zahtevu 3, označena s tem, da tvorijo nosilici okvir okrog elektrode in da je najnižji okvir, kateri nosi težo elektrode, obešen v jeklenem ogrodnju,
5.	Elektroda po zahtevih 1. do 4. označena s tem, da so elektrodo obdajajoči okviri tako dimenzijonirani, da morejo ne samo nositi težo elektrode, temveč tudi prenašati horicontalni tlak še tekoče elektrodne mase v zgornjem delu elektrode.
6.	Elektroda po zahtevih 1. do 5., označena s tem, da imajo vrste kontaktov razdaljo 15 — 35 cm in da sta spodnji dve vrsti električno paralelno zvezani.
7.	Elektoda po zahtevih 1. do 6 , označena s tem, da se uporablja v aluminijevi peči in da ima tak presek, da manjša os ne presega prilično 110 cm.
8.	Postopek za obratovanje elektrode, opisane v zahtevih 1. do 7., označen s tem, da se obešalna razporedba odstrani
od spodnje vrste kontaktov in se premesti kontakti naslednje vrste čvrsto vžgali v na naslednjo vrsto, predno je najnižja vr- elektrodo vsled dovajanja električnega tosta dosegla kopel, toda potem ko so se ka skozi te kontakte.
\ -ZlE
^jal lsi [ii
F/G 2 „	r/G. J
Ad pat.br. 11469
.