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Einrichtung zum periodischen Unterbrechen der Strömung des Quecksilbers und bzw. oder Amalgams in Elektrolysezellen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Unterbrechen der Strömung des Quecksilbers und bzw. oder des Amalgams am Eintritt und bzw. oder Austritt von Zellen mit beweglicher Quecksilberkathode für die Elektrolyse von wässerigen Alkalihalogenidlösungen.
Es ist bekannt, dass beim Ausfliessen der beweglichen Quecksilberkathode aus solchen Zellen eine Ableitung des Elektrolysestromes, insbesondere zum Amalgamzersetzer, erfolgt. Um die beträchtlichen Verluste an elektrischer Energie, die infolge dieser Stromableitung auftreten, zu vermeiden, sind bereits verschiedene Massnahmen und Einrichtungen vorgeschlagen worden.
So wird beispielsweise in der franz. Patentschrift Nr. 503. 288 empfohlen, den Strömungsquerschnitt des abfliessenden Quecksilbers durch Verwendung von Rohren mit kleinem Durchmesser beträchtlich zu verkleinern, um die Stromstärke des abgeleiteten Stromes herabzusetzen. In diesem Zusammenhang wurde auch eine Zerstäubung des Quecksilbers vorgeschlagen, um den elektrischen Widerstand der abströmenden Masse zu erhöhen, wobei die Zerstäubung durch Erschütterung der Quecksilbersäule, durch Ablaufenlassen des Strahles über ein rasch umlaufendes Rad, durch Druckluft, unter der Wirkung eines magnetischen Feldes oder einer statischen elektrischen Ladung mit hoher Spannung hervorgerufen werden kann.
Die Unterbrechung des Abflusses des Quecksilbers kann durch Schliessen und Öffnen eines Ventiles bewirkt werden, das durch eine Nockenwelle, durch Druckluft oder durch einen Elektromagnet gesteuert ist, vgl. hiezu die franz. Patentschrift Nr. 503. 288 und die USA-Patentschrift Nr. 2, 849, 524.
In der deutschen Patentschrift Nr. 838118 wird vorgeschlagen, die Unterbrechung des Abflusses durch In- und Ausserwirkungsetzung eines Siphons hervorzurufen, während nach der belgischen Patentschrift Nr. 482217 die Unterbrechung des Quecksilberstrahles durch Verwendung eines Becherförderers oder von Flügelrädern erfolgen soll.
Alle diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, dass sie kompliziert aufgebaut sind und unsicher arbeiten. Aus diesem Grunde wurde in der USA-Patentschrift Nr. 2, 849, 524 vorgeschlagen, eine horizontale, umlaufende Trommel zu verwenden, die durch vertikale Trennwände in zylindrische Kammern unterteilt ist, wobei jede Trennwand eine sektorförmige Öffnung aufweist, durch die jede Kammer durch das durch die Öffnung fliessende Quecksilber bald mit der vorhergehenden und bald mit der nachfolgenden Kammer in elektrisch leitende Verbindung kommt. Diese Einrichtung vermeidet zwar die weiter oben angeführten Nachteile, sie erfordert aber das Vorhandensein einer isolierenden Innenauskleidung, um die verschiedenen Kammern gegeneinander elektrisch zu isolieren.
Ausserdem erfordert diese Einrichtung eine sehr sorgfältige Ausführung ; infolge der Drehung der Trommel kann auch aus den verschiedenen Kammern niemals das in ihnen enthaltene Quecksilber und bzw. oder Amalgam vollständig entleert werden.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Einrichtung zu schaffen, bei der alle oben angeführten Nachteile und Mängel vermieden werden können. Gemäss der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass bei einer Einrichtung zum periodischen Unterbrechen der Strömung des Quecksilbers und bzw. oder des Amalgams zwischen einer oder mehreren Elektrolysezellen und dem Amalgamzersetzungselement in einer Anlage, die aus einer oder mehreren Zellen mit beweglicher Quecksilberkathode für die Elektrolyse von wässerigen Alkalihalogenidlösungen und einem Element zur Zersetzung des in den Elektrolysezellen gebildeten Amalgames besteht, eine erste Trommel vorgesehen ist, die sich um eine horizontale hohle Achse, durch die eine Zuleitungfür Quecksilber bzw.
Amalgam und Wasser geführt ist, dreht, und im Inneren einer zweiten Trommel angeordnet ist, die koaxial mit der ersten Trommel liegt und mit dieser mechanisch verbunden, elektrisch jedoch von ihr isoliert ist, dass ferner jede der beiden Trommeln mindestens eine entlang einer Erzeugenden des Zylinders verlaufende Öffnung aufweist, die sich vorzugsweise über die ganze Länge der Trommel erstreckt, wobei die Öffnungen der einen Trommel gegen die Öffnungen der andern Trommel um die Hälfte des Winkels zwischen aufeinanderfolgenden Öffnungen einer Trommel versetzt angeordnet sind, und dass weiters die beiden Trommeln von einem Sammelgehäuse umschlossen
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sind, das von den Trommeln elektrisch isoliert ist und eine Gasabzugsöffnung und eine Öffnung zum Entleeren des Quecksilbers und bzw.
oder des Amalgams und Wassers aufweist, wobei die einzigen elektrischen Verbindungen zwischen den beiden Trommeln und dem Gehäuse durch die Quecksilber- und Amalgamstrahlen gebildet sind, welche die zweite Trommel abwechselnd an das Potential der ersten Trommel und an das Potential des Gehäuses anlegt, wobei in jedem Augenblick eine elektrische Verbindung der ersten Trommel mit dem Gehäuse vermieden ist.
Die erfindungsgemässe Einrichtung bietet bei Ausführung der Konstruktion keinerlei Schwierigkeiten,
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nachfolgenden Beschreibung hervorgehen, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der Einrichtung näher erläutert werden.
Fig. l zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung im axialen Längsschnitt und Fig. 2 zeigt diese Einrichtung im Querschnitt nach der Linie A-A'in Fig. 1. In den Fig. 3 a-3 d sind im Querschnitt vier verschiedene Relativlagen der Trommeln im Gehäuse der Einrichtung dargestellt, um die Funktion der Einrichtung zu erläutern. Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei abgewandelte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Einrichtung im axialen Längsschnitt.
Die in den Fig. l und 2 dargestellte Einrichtung weist zwei koaxiale umlaufende Trommeln 1 und 2 auf, die sich in einem feststehenden, gegen die Trommel elektrisch isolierten Gehäuse 3 um hohle Achsen 4, 4'bzw. 5, J'drehen, die ebenfalls gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Achsen 4, 4'bzw. 5, 5'werden durch Wellen gebildet, die in Lagern 6, 6' bzw. 7, 7'geführt sind und über eine Antriebsscheibe 8 und isolierende oder isolierte Bolzen 10 miteinander drehfest verbunden sind. Die beiden Trommeln werden durch einen Motor 9 angetrieben, der ausserhalb des Gehäuses 3 angeordnet sein kann. Der Motor 9 kann mit der Antriebseinrichtung 8 in bekannter Weise, z. B. über einen Riemen oder eine mit einem Schneckenrad zusammenwirkende Schnecke, verbunden sein.
Die Lager 6, 6'und 7, 7'sind in isolierende Lagertragkörper 11 eingesetzt.
Durch die Hohlachsen 4, 4'hindurch sind von diesen Achsen isolierte, feststehende Leitungsrohre 12 und 13 für die Zufuhr von Quecksilber bzw. von reinem Wasser in die Trommel 1 geführt. Das Wasser ist für die Funktion der Einrichtung nicht unbedingt erforderlich, es begünstigt jedoch das Zusammenfliessen des Quecksilbers durch Herabsetzung seines Anhaftens an den Wandungen.
Jede der beiden Trommeln 1 und 2 ist mit mindestens einer Längsöffnung versehen, die sich vorzugsweise über die ganze Länge der Trommel erstreckt, wobei in den beiden Trommeln die Öffnungen der einen Trommel gegen die Öffnungen der andern Trommel um die Hälfte des Winkels zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen einer Trommel versetzt sind. Im allgemeinen ist nur eine beschränkte Anzahl der Öffnungen vorgesehen und beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat jede Trommel nur eine Öffnung.
Die beiden Öffnungen 14 und 15 liegen einander diametral gegenüber und ermöglichen auf diese Weise, dass unter der Wirkung der Schwerkraft das Quecksilber und bzw. das Amalgam (und Wasser) einmal aus der Trommel 1 in die Trommel 2 und dann aus der Trommel 2 in das Gehäuse 3 fliesst, so dass also die Quecksilberströmung abwechselnd zwischen den Trommeln 1 und 2 und zwischen der Trommel 2 und dem Gehäuse 3 unterbrochen wird. Infolge der gegenseitigen Relativlagen der beiden Öffnungen 14 und 15 entleeren die beiden Trommeln abwechselnd ihren gesamten Inhalt an Quecksilber und bzw. oder Amalgam.
Das Gehäuse weist eine Abzugsöffnung 16 für den Abzug von Gas und eine Abflussöffnung 17 zur Abfuhr des Quecksilbers und bzw. oder des Amalgams und Wassers auf. Ausserdem sind Schutzwände 18 vorgesehen, die verhindern, dass Wasser zu den verschiedenen Lagern gelangt.
Die Fig. 3 a-3 d erläutern schematisch die Funktion der Einrichtung. Die Drehrichtung der Trommeln ist durch Pfeile angedeutet. Bei der Stellung der Trommeln nach Fig. 3 a strömt durch die feststehenden Leitungen 12 und 13 Quecksilber und Wasser in die Trommel 1 ein, wobei sich das Quecksilber auf Eintrittspotential befindet. Wenn das System bei seiner Drehung in die in Fig. 3 b dargestellte Lage gelangt, so ergiesst sich der Inhalt der Trommel 1 zur Gänze in die Trommel 2, wobei sich das abfliessende Quecksilber noch immer auf dem Eintrittspotential befindet. Bei der in Fig. 3 c schematisch dargestellten Lage der Trommeln befindet sich das inzwischen neu in die Trommel 1 eingeströmte Quecksilber weiterhin auf Eintrittspotential, es ist aber bereits von dem Quecksilber in der Trommel 2 vollständig getrennt, die sich auf einem unbestimmten Potential befindet.
Bei der Lage nach Fig. 4 ist das Quecksilber aus der Trommel 2 zur Gänze in das Gehäuse 3 ausgeflossen und befindet sich nun auf dem Austrittspotential.
Wie aus den vorstehenden Erläuterungen ersehen werden kann, arbeitet die erfindungsgemässe Einrichtung in sehr einfacher Weise und daher sehr zuverlässig und betriebssicher.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in den Fig. l und 2 dargestellte Ausführungsform der Einrichtung beschränkt. Diese Einrichtung kann vielmehr noch verschiedenartig abgewandelt werden.
So zeigt beispielsweise Fig. 4 eine gemäss der Erfindung ausgebildete Einrichtung, bei der die beiden Trommeln 1 und 2 auf einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnet sind, wobei allerdings eine Isolierung der Trommeln, z. B. durch eine Hartgummiauskleidung, vorgesehen werden muss. Ferner sind bei dieser Ausführung isolierende Träger 20 für die Achse, eine isolierende Zwischenlage 21 zur Isolierung des Gehäuses 3 vom Rollenlager 6, eine Kammer 22 für das Rollenlager 6, Hartgummideckel23 für die Lagerkammern, Verschlussringe 24 für die Lagerkammern und eine Abdeckkappe 25 vorgesehen.
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Fig. 5 zeigt eine andere abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung, bei der zwischen den Trommeln 1 und 2 Scheiben 26 angeordnet sind, die ein allfälliges Kriechen von Quecksilber auf den isolierten Wänden, insbesondere der Trommel 1, verhindern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum periodischen Unterbrechen der Strömung des Quecksilbers und bzw. oder des Amalgams zwischen einer oder mehreren Elektrolysezellen und dem Amalgamzersetzungselement in einer Anlage, die aus einer oder mehreren Zellen mit beweglicher Quecksilberkathode für die Elektrolyse
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ihr isoliert ist, dass ferner jede der beiden Trommeln (1, 2) mindestens eine entlang einer Erzeugenden des Zylinders verlaufende Öffnung (14 bzw.
15) aufweist, die sich vorzugsweise über die ganze Länge der Trommel erstreckt, wobei die Öffnungen (14) der einen Trommel (1) gegen die Öffnungen (15) der andern Trommel (2) um die Hälfte des Winkels zwischen aufeinanderfolgenden Öffnungen einer Trommel versetzt angeordnet sind, und dass weiters die beiden Trommeln (1, 2) von einem Sammelgehäuse (3) umschlossen sind, das von den Trommeln elektrisch isoliert ist und eine Gasabzugsöffnung (16) und eine Öffnung (17) zum Entleeren des Quecksilbers und bzw.
oder des Amalgams und Wassers aufweist, wobei die einzigen elektrischen Verbindungen zwischen den beiden Trommeln (1, 2) und dem Gehäuse (3) durch die Quecksilber- und Amalgamstrahlen gebildet sind, welche die zweite Trommel (2) abwechselnd an das Potential der ersten Trommel (1) und an das Potential des Gehäuses (3) anlegt, wobei in jedem Augenblick eine elektrische Verbindung der ersten Trommel (1) mit dem Gehäuse (3) vermieden ist.