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Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnungfür die e1ektrolytischeBehandlung einer zwischen zumindest einem Paar gegenpoliger Elektroden strömenden Flüssigkeit, wobei jeweils eine der Elektroden als Opferelektrode ausgebildet und zum Ausgleich des Abbrandes nachstellbar ist.
Derartige Elektrodenanordnungen sind in verschiedensten Zusammenhängen bekannt und gebräuchlich, so beispielsweise bei der sogenannten Elektroflotation, bei welcher etwa zur Trennung von ansonsten schwer trennbaren Öl/Wasser-Emulsionen der Zusatz eines Desemulgators auch unmittelbar durch den Abbrand eines geeigneten Anodenmaterials - beispielsweise Aluminium oder Eisen - der Elektrodenanordnung vorgenommen werden kann. Die weiteren Anwendungsmöglichkeiten derartiger Anordnungen sind vielseitig und erfassen alle Prozesse mit elektrolytischer Behandlung einer Flüssigkeit bei gleichzeitiger Abgabe von zusätzlichen Substanzen mit dem Abbrand der Opferelektrode.
Eine Anordnung dieser Art zur Elektroflotation ist in der FR-A-2 243 025 beschrieben, wobei metallische Opferelektroden verwendet werden. Aus der FR-A-2 007 717 ist ein Verfahren für die kontinuierliche Trennung von Dispersionen bekannt, bei dem unter Verwendung von Elektroden aus unedlem Metall, z. B. aus Aluminium, Eisen, Magnesium oder Zink, in der Dispersion Gasblasen und kleine Teilchen von Metallhydroxiden erzeugt werden. Die beschriebene Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist drei Separationskammern auf, in denen die Elektroden angeordnet sind. Schliesslich beschreibt die SU-A-471 105 eine Vorrichtung zur Elektroflotation, bei der die Elektroden in einem Flotationsgefäss angeordnet sind und die Stromzufuhr zu den Elektroden über einen Schalter gesteuert wird, um die Trennwirkung und den Energieverbrawch zu verbessern.
Nachteilig ist bei den bekannten Anordnungen der genannten Art der relativ grosse Aufwand bei Konstruktion, Betrieb und Wartung, welcher in der erforderlichen Nachstellung der im Betrieb der Anordnung abbrennenden Opferelektrode begründet ist. Die einfachere manuelle Nachstellung der opfernden Elektrode bzw. allenfalls auch der der Opferelektrode gegenüberliegenden Elektrode - im Hinblick auf möglichst gleichmässige Betriebsbedingungen ist nur sehr ungenau und damit unzufriedenstellend möglich, sodass sich insbesonders bei grösseren Anlagen und industrieller Anwendung zumeist eine automatische Nachstellung mit aufwendiger Messung und anschliessender Vorschubsteuerung oder dergleichen erforderlich zeigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden und dass insbesonders dem im Betrieb der Anordnung erfolgenden Abbrand der Opferelektrode auf einfache, sichere und kostengünstige Weise Rechnung getragen werden kann.
Dies wird gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass zumindest eine der zusammenwirkenden Elektroden zumindest in einer Richtung quer zu dem von der Flüssigkeit durchströmten Spalt zwischen den zusammenwirkenden aktiven Elektrodenflächen beweglich angeordnet und mit einer Haltekraft beaufschlagt ist, und dass zwischen den zusammenwirkenden Elektrodenflächen Abstandhalter aus nichtleitendem Material angeordnet sind.
Diese Haltekraft kann beispielsweise pneumatisch, hydraulisch, über eine Feder, oder aber elektromagnetisch aufgebracht werden und sichert im Zusammenwirken mit den nichtleitenden Abstandhaltem ein stetiges Nachrücken der Opferelektrode relativ zu der anderen Elektrode jedes Elektrodenpaares, ohne dass Messungen des Abstandes der zusammenwirkenden Elektrodenflächen oder des Elektrolysestroms oder dergleichen vorgenommen und damit komplizierte Vorschubsteuerungen kontrolliert werden müssten.
Insbesonders bevorzugt ist eine Weiterbildung der Erfindung, gemäss welcher die Haltekraft von der auf die beweglich angeordnete Elektrode, bzw. einen damit in Verbindung stehenden Belastungsmechanismus, einwirkenden Schwerkraft aufgebracht ist, da dies eine sehr einfache Konstruktion ohne zusätzliche Vorkehrungen für die Bereitstellung der Haltekraft ermöglicht.
Die zusammenwirkenden Elektrodenflächen können nach einer weiters bevorzugten Ausbildung der Erfindung im Betrieb der Anordnung im wesentlichen waagrecht ausgerichtet sein, wobei die obere Elektrode in senkrechter Richtung beweglich angeordnet ist. Damit kann unmittelbar die auf die obere Elektrode wirkende Schwerkraft als Haltekraft ausgenutzt werden, was eine äusserst einfache Ausführung zu selbsttätigen Beibehaltung eines gleichmässigen Spaltes zwischen den zusammenwirkenden Elektrodenflächen garantiert.
Die zusammenwirkenden Elektrodenflächen können nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung Rotationsflächen mit gemeinsamer Achse, vorzugsweise Kreisring- oder Kegelmantelflächen sein, und im Betrieb der Anordnung sich um diese Achse relativ zueinander drehen. Damit ist unabhängig von der Relativbewegung der beiden Elektroden zueinander zur Sicherstellung eines gleichbleibenden Abstandes bzw. Spaltes zwischen den zusammenwirkenden Elektrodenflächen auch noch eine relative Drehbewegung der die Elektrodenflächen bildenden Rotationsflächen gegeben, welche einen gleichmässigen Abbrand an der Opferelektrode und damit gleiche Elektrolysebedingungen in allen Bereichen des Spaltes zwischen den Elektroden sicherstellt.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die obere Elektrode als Opferelektrode ausgebildet und an einer Drehung um die Achse ihrer Elektrodenfläche gehindert ist und dass die untere Elektrode in Richtung der Achse ihrer Elektrodenfläche feststeht und um diese Achse drehend antreibbar ist.
Damit sind die mit dem Drehantrieb der unteren Elektrode in Verbindung stehenden bzw. zusammenwirkenden Teile der Anordnung bleibend ausgebildet, womit zum Ersetzen einer entsprechend abgebrannten Opferelektrode diese einfacher ausgetauscht werden und natürlich auch einfacher ausgebildet sein kann.
Die obere Opferelektrode kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung rohrförmig ausgebildet sein, wobei die Zuführung der Flüssigkeit im Mittenbereich der unteren Elektrode erfolgt und in den freien Innenraum der
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Opferelektrode mündet. Damit kann auf sehr einfache Weise eine gleichmässige Zuführung der zu behandelnden Flüssigkeit von der Innenseite der Opferelektrode her zum Spalt zwischen dieser und der gegenüberliegenden Elektrode erfolgen, wobei die eigentliche Hindurchbewegung der zu behandelnden Flüssigkeit durch den Spalt auch ausschliesslich unter der Einwirkung der Schwerkraft erfolgen kann.
Die Zuführung der Flüssigkeit kann im letztgenannten Zusammenhang in weiterer Ausbildung der Erfindung von einem stehend durch das Zentrum der drehend antreibbaren unteren Elektrode geführten Stutzen gebildet sein, was eine konstruktiv sehr einfache Ausführung ohne Behinderung des Drehantriebes der unteren Elektrode ermöglicht.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abstandhalter als Wälzkörper ausgebildet sind. Damit ist mit sehr geringer Reibung zwischen den zusammenwirkenden Elektrodenflächen der für konstante Elektrolysebedingungen erforderliche konstante Abstand leicht sichergestellt.
Die Wälzkörper können dabei in Nuten, Rillen, oder Einzelausnehmungen der der Opferelektrode
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genauer bestimmt ist und allseits gleiche Durchströmbedingungen für die zu behandelnde Flüssigkeit leicht sichergestellt werden können.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können die Abstandhalter als an der der Opferelektrode gegenüberliegenden Elektrode feststehende Abstreifer ausgebildet sein, was zwar eine erhöhte Reibung an den relativ zueinander drehenden, zusammenwirkenden Elektrodenflächen bedingt, aber damit gleichzeitig auch die stetige Entfernung allfälliger Oxidationsprodukte sicherstellt.
Die genannten Wälzkörper und Abstreifer können nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auch kombiniert als Abstandhalter angeordnet sein.
Ebenfalls sehr vorteilhaft im letztgenannten Zusammenhang ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, gemäss welcher die Wälzkörper und die beiden zusammenwirkenden Elektrodenf1ächen so ausgebildet sind, dass im Betrieb der Anordnung an den Berührungsstellen der Wälzkörper mit der Opferelektrode zusätzlich zum Abrollen zumindest bereichsweise auch eine Gleitbewegung auftritt, da damit ebenfalls eine stetige Entfernung von Oxidationsprodukten sichergestellt werden kann.
Als Werkstoff für die nichtleitenden Abstandhalter haben sich Kunststoffe wie Teflon oder dergleichen, Keramik oder Glas sehr bewährt, jedoch können auch andere geeignete Materialien ohne weiteres verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung teilweise nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Elektrodenanordnung gemäss der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 zeigt auf der linken und rechten Seite jeweils zwei unterschiedliche weitere Ausführungsbeispieie, und
Fig. 3 zeigt wiederum auf der linken und rechten Seite unterschiedliche weitere Ausführungsformen einer Elektrodenanordnung nach der Erfindung.
Die Elektrodenanordnung nach Fig. 1 dient zur elektrolytischen Behandlung einer über eine feststehende Zuführung (1) bzw. ein Rohr (2) zugeleiteten Flüssigkeit, welche durch einen Spalt (3) zwischen einer oberen Elektrode (4) nach dieser Behandlung in Richtung der Pfeile (6) frei abläuft und in einem Behälter (7) zur allfälligen Weiterbehandlung gesammelt wird. Die über eine Leitung (8) am Pluspol angeschlossene obere Elektrode (4) ist als Opferelektrode bzw. Opferanode ausgebildet bzw. wird als solche betrieben, wodurch im Betrieb der Anordnung an der aktiven Elektrodenfläche (9) stetig Anodenmaterial abgebaut und von der durchströmenden Flüssigkeit auf-bzw. mitgenommen wird.
Um nun im Betrieb der Anordnung eine selbsttätige Nachstellung der Grösse des Spaltes (3) auf einfache Weise zu ermöglichen ist die im wesentlichen rohrförmig ausgebildete obere Elektrode (4) entlang ihrer Achse (10) frei beweglich und bei der Ausführung gemäss Fig. 1 über Abstandhalter (11), welche als kegelstumpfförmige Wälzkörper ausgebildet sind, an der unteren Elektrode (5) abgestützt.
Die die aktiven Elektrodenflächen (9 bzw. 9') bildenden Stirnflächen der oberen Elektrode (4) und der unteren Elektrode (5) sind hier jeweils als Teil eines Kegelmantels mit im wesentlichen übereinstimmender Neigung ausgeführt, wodurch einerseits eine Selbstzentrierung der oberen Elektrode (4) auf der unteren Elektrode (5) bzw.
auf den Walzkörper (12) und andererseits ein leichtes Abfliessen der zu behandelnden Flüssigkeit durch den Spalt (3) sichergestellt wird
Um einen gleichmässigen Abbrand der als Opferanode wirkenden oberen Elektrode (4) und damit konstant bleibende Elektrolysebedingungen während des Betriebes der Anordnung über den gesamten Spalt (3) sicherzustellen, ist hier die untere Elektrode (5) über einen Kegelradantrieb (13), der mit einer Zahnscheibe (14) an der Unterseite der unteren Elektrode (5) zusammenwirkt, um die Achse (10) drehend angetrieben, wogegen die obere Elektrode (4) an einer Drehung um diese Achse (10) auf hier nicht weiter dargestellte Weise gehindert ist.
Die gemäss Fig. 1 in einzelnen entsprechenden Vertiefungen am Umfang der aktiven Elektrodenfläche (9') der unteren Elektrode (5) verteilt eingelassenen Wälzkörper (12), welche auch auf hier nicht dargestellte Art beispielsweise mit einer entsprechenden Drehlagerung versehen an der unteren Elektrode (5) leicht drehbar angelenkt sein können, "rollen" durch diese Drehung der unteren Elektrode (5) um die Achse (10) auf der aktiven Elektrodenfläche (9) der oberen Elektrode (4) ab.
Dabei ist durch die Anordnung der kegelförmigen Wälzkörper (12) relativ zur aktiven Elektrodenfläche (9) sichergestellt, dass dieses Rollen auch
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eine deutliche Gleitkomponente hat, durch welche sichergestellt ist, dass allfällige Oxidationsprodukte von der aktiven Elektrodenfläche (9) entfernt werden und diese stets rein und glatt bleibt.
Die im Betrieb der Anordnung erforderliche Nachstellung der am Spalt (3) stetig abbrennenden bzw. opfernden oberen Elektrode (4) erfolgt also gemäss Fig. 1 sehr einfach durch die auf die in Richtung der Achse (10) frei bewegliche obere Elektrode (4) einwirkende Schwerkraft. Davon abgesehen könnte natürlich auch die untere Elektrode (5) beispielsweise über eine Hebelanordnung und ein Gewicht schwerkraftunterstützt an die obere Elektrode (4) gedrückt werden, was aber gewisse Nachteile im Hinblick auf den in Fig. 1 dargestellten Drehantrieb dieser unteren Elektrode (5) bringt - zur Vermeidung dieses Nachteiles könnte aber natürlich auch ein Drehantrieb an der oberen Elektrode (4) vorgesehen werden. Davon abgesehen sind selbstverständlich auch beliebige Kombinationen der genannten Anordnungen bzw.
Betätigungen möglich-auch eine Ausrichtung der Achse (10) abweichend von der vertikalen wäre möglich, wobei dann wieder Vorkehrungen für die Aufbringung der erforderlichen Haltekraft relativ zwischen den beiden Elektroden zu treffen wären. Diese Haltekraft könnte abweichend von der Schwerkraft auch beispielsweise elektromagnetisch oder über eine Feder oder dergleichen aufgebracht werden. Insbesonders im Zusammenhang mit der erwähnten, von Fig. 1 abweichenden Anordnung der Achse (10) in nicht vertikaler Ausrichtung könnte auch vorgesehen werden, dass die "obere" Elektrode (4) topfförmig an der gemäss Fig. 1 oberen Seite abgeschlossen ist, sodass der Innenraum mit der zu behandelnden Flüssigkeit angefüllt werden könnte.
Der Vollständigkeit halber ist zu Fig. 1 noch auf die negative Anschlussleitung (15) zu verweisen, welche mit dem Lagergehäuse 16 für das Wälzlager (17) verbunden ist-die Übertragung des Stromes auf die untere Elektrode (5) erfolgt über Gleitkontakte (18,19).
Mit der dargestellten und besprochenen Anordnung kann beispielsweise eine Trennung von Emulsionen, insbesonders z. B. Öl/Wasser-Emulsionen kontinuierlich durchgeführt werden, wobei bei der im Spalt (3) erfolgenden teilweisen Elektrolyse der über das Rohr (2) bzw. die Zuführung (1) zugeleiteten Emulsion mit dem stetig von der oberen Elektrode (4) abgegebenen Materialbeispielsweise Aluminium bzw. Aluminiumhydroxidein Desemulgator- zugesetzt wird.
Die in Richtung der Pfeile (6) frei abfliessende Emulsion kommt in einen Trennungsbereich im Behälter (7), wobei die mitgeführten, aufsteigenden Elektrolysegase die abzutrennenden Emulsionsbestandteile sowie den Desemulgator mitnehmen, die sich im oberen Teil dieses Trennungsbereiches anlagern und von dort auf hier nicht weiter interessante Weise von den übrigen Emulsionsbestandteilen getrennt abgeführt werden können. Damit kann etwa auf sehr einfache Weise eine kontinuierliche Abtrennung von Öl bzw. Fett aus einer Emulsion mit Wasser vorgenommen werden. Abgesehen von dieser Anwendung ist die vorliegende Anordnung aber auch für verschiedenste andere Zwecke einsetzbar - Vorteile ergeben sich auch bereits bei der Verwendung mit an sich nicht opfernden Elektroden, wobei die Abstandhalter (11) bzw.
Wälzkörper (12) einfach nur die Funktion einer Säuberung der aktiven Elektrodenflächen von allfälligen Oxidationsprodukten oder dergleichen haben.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, dass hier nun auf der linken Seite ein zylindrischer Wälzkörper (12) zwischen der oberen Elektrode (4) und der unteren Elektrode (5) eingezeichnet ist-eine Anzahl dieser Wälzkörper (12) ist wiederum über den Umfang der aktiven Elektrodenflächen verteilt angeordnet, wobei zwischen diesen Wälzkörpem die zu behandelnde Flüssigkeit frei durch den Spalt zwischen den beiden Elektroden abfliessen kann. Es ist leicht einzusehen, dass durch diese zylindrischen Wälzkörper (12) wiederum eine Gleitkomponente zur Rollbewegung hinzukommt, die das Säubern der aktiven Elektrodenfläche unterstützt.
Auf der rechten Seite der Fig. 2 ist ein in einer entsprechenden Ausnehmung der unteren Elektrode (5) eingelassener Abstreifer (18') als Abstandhalter (11) eingezeichnet, der ebenso wie die vorbesprochenen Wälzkörper (12) aus isolierendem Material, beispielsweise Kunststoff, Keramik oder Glas, besteht und einerseits den erforderlichen Spalt zwischen der oberen und der unteren Elektrode (4,5) sicherstellt und andererseits für eine stetige Säuberung der aktiven Elektrodenfläche an der opfernden oberen Elektrode (4) sorgt.
Es wäre natürlich im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Anordnung von Wälzkörpern (12) und Abstreifern (18') zu kombinieren, wobei die genannten Elemente auch abwechselnd über den Umfang des Spalts (3) verteilt angeordnet werden könnten.
Zu Fig. 1 gleiche bzw. von der Funktion her identische Teile sind in Fig. 2 - und auch in der folgenden Fig.
3 - mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen ; zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich dieser Elemente und der Beschreibung ihrer Funktion auf die obigen Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.
In Fig. 3 ist auf der linken Seite eine Anordnung dargestellt, bei welcher die Wälzkörper (12) von Kugeln gebildet sind, welche entweder auf einer nutartigen Bahn in der unteren Elektrode (5) umlaufen oder aber in einzelnen Vertiefungen festgehalten in der unteren Elektrode (5) angeordnet sein können. Da sich durch derartige kugelförmige Wälzkörper (12) naturgemäss kein Abstreifeffekt an der oberen Eletrode (4) erzielen lässt, können erforderlichenfalls reine Abstreifer - wie die mit (18') bezeichneten in Fig. 2 - zusätzlich angeordnet werden.
Auf der rechten Seite der Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die aktiven Elektrodenflächen (9) der oberen Elektrode (4 bzw. 9') der unteren Elektrode (5) eben bzw. ringförmig ausgebildet sind, was zwar keine Selbstzentrierung der beiden Elektroden ermöglicht, aber den Vorteil einer einfacheren Bearbeitung bzw.
Herstellung mit sich bringt. Im Spalt (3) sind dabei Wälzkörper (12) in Form von kurzen Zylindern angeordnet, die auf hier nicht dargestellte Weise wiederum an der unteren Elektrode (5) geführt sind.