CZ302061B6 - Motorizované zarízení pro nastavení vzdálenosti elektrod ve rtutových cláncích - Google Patents

Abstract

Motorizované zarízení pro nastavení vzdálenosti elektrod v elektrolytických cláncích se rtutovými katodami obsahuje alespon jeden dílcí rám (1), na kterém je upevnena alespon jedna anoda (2), pohyblivá ve vertikálním smeru pomocí jediného zdvihacího šroubu (3) poháneného prevodovým motorem (4) pusobícím na systém dvojité páky. Zdvihací šroub (3) s prevodovým motorem (4) a pákovým systémem jsou pripevneny k hlavnímu rámu (8), podeprenému na dne (9) clánku pomocí kloubových závesu (10) umístených na upravitelných sloupcích, zatímco pohyblivý dílcí rám (1) nesoucí anody (2) je pripojen k ramenum (6, 7) systému dvojité páky pomocí ctyr kloubových závesu (10). Posun pohyblivého dílcího rámu (1) a následne anod (2) muže být rízen centralizovaným pocítacovým systémem. Vynález se týká i zpusobu pro nastavení vzdálenosti elektrod v elektrolytických cláncích se rtutovými elektrodami.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro ochranu Článků pro elektrolýzu typu rtuťové katody proti vnitřním zkratům, které mohou nastávat mezi strukturou anody a kapalnou rtuťovou katodou (amalgám) kvůli kolísáni hladiny amalgámu způsobenému hromaděním cizí hmoty, zejména kovových částeček, nebo kolísáni proudu amalgámu způsobenému korozí dna článku, nebo selio hání oběhového rtuťového čerpadla.

Podle tohoto vynálezu kdykoli mezera mezi rtuťovou katodou a anodami poklesne pod bezpečnostní hranici, co se týče libovolné oblasti aktivního povrchu, a místní proudová intenzita tím dosáhne nebezpečné úrovně, je opatřen elektromechanický systém (motorizované zařízení) říze15 né počítačem zpracovávajícím napěťová a proudová data k provedení automatického zdvihnutí jedné nebo více řad anod.

Dále, z důvodu minimalizace spotřeby energie přímo související se vzdáleností elektrod, elektromechanický systém podle tohoto vynálezu, řízený počítačem zpracovávajícím napěťová a proudová data, zajistí snížení jedné nebo více řad anod z důvodu obnovy vzdálenosti elektrod na minimální přednastavené bezpečnostní úrovni.

Dosavadní stav techniky

V typickém horizontálním článku se rtuťovými katodami typu, znázorněného např. na obrázcích 1 a 2, bylo v minulosti aplikováno několik typů zařízení pro nastavení anod, jako například zařízení zde popsaná:

- SKUPINA PÁK: tento systém, také nazvaný typ „racčí křídlo“, je úplně pohyblivé zařízení 30 spočívající v obdélníkovém rámu a třech dvojitých pákách, přičemž jedna je podél podélné osy a dvě podél příčné osy článku, přičemž každá páka je vybavena dvěma rameny. V tom případě je pohyb rámu kombinací posunu jak systému podélné páky, tak systému příčné páky. Takové zařízení je složité, nákladné a vhodné pouze pro velké rámy podporující tři nebo čtyři řady anod pohybující se všechny společně, s následně nízkou účinností v úspoře energie, protože není m ožné lokalizované řízení mezery.

- ČTYŘI ZDVIHACÍ ŠROUBY: tento systém spočívá v rámu vybaveném čtyřmi zdvihacími šrouby umístěnými v rozích rámu a dvěma převodovými motory, přičemž každý pohání dva zdvihací Šrouby. Také v tomto případě je systém kvůli nákladům výhodně použit pouze u velkých rámů nesoucích tři nebo čtyři řady anod a tudíž se jedná o systém s nízkou účinností jak je popsáno výše.

- TORZNÍ RAMENO: tento systém spočívá v obdélníkovém rámu se dvěma hřídelemi namontovanými pod dvěma kratšími stranami. Tyto dvě hřídele jsou otáčeny působením převodového motoru, prostřednictvím šnekového šroubu, na dvou ramenech, každé připojeno k jedné hřídeli. Jelikož každá hřídel má dvě desky přivařené na koncích a doléhající na čtyři podpůrné sloupce, tím jak se hřídele otáčí, je vyvoláno posunutí celého zařízení. Tento systém nemůže zajistit příliš přesné ovládání rychlosti zdvihání.

- PASTORKY A ŘETĚZY: tento systém obsahuje rám připevněný ke čtyřem tyčím se závity a vertikálně posouvaný pomoci čtyř pastorků otáčejících se na něm, vše je propojeno řetězem, přičemž jeden z nich je poháněn převodovým motorem. Tento systém nemůže umožnit nutnou přesnost pohybů kvůli uvolňování a opotřebovávání řetězů s časem.

- 1 CZ 302061 B6

Podstata vynálezu

Je předmětem tohoto vynálezu zajistit motorizované zařízení vhodné pro nastavení anod, aby se zabránilo ve zkratech ve rtuťových katodových elektrolytických článcích, a také aby nastalo přerušení eventuálních zkratů před poškozením anodových struktur.

Dalším předmětem tohoto vynálezu je podstatně snížit spotřebu energie přímo související se vzdáleností elektrod, zajistit prostředky pro nastavení vzdálenosti jedné nebo více rad anod od kapalné rtuťové katody, aby se zmenšila vzdálenost elektrod na minimální předem stanovenou bezpečnostní hladinu.

Je dalším předmětem tohoto vynálezu překonat nevýhody výše popsaných systémů z dosavadního stavu techniky, opatřením nového motorizovaného zařízení vhodného pro nastavení anod, který má následující hlavní znaky a výhody:

- nízké náklady

- zjednodušenou a silnou mechanickou strukturu

- přesnost posunu

- optimalizovanou rychlost posunu

- snadnější montáž

- posouvání jediné řady anod

Dalším předmětem tohoto vynálezu je zajistit motorizované zařízení vhodné pro nastavení anod s optimalizovanou účinností řízení vzdálenosti elektrod díky možnosti posunu jednotlivé řady anod a snadné počítačem řízené činnosti na základě proudových a napěťových měření.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 schematický půdorys ukazující uspořádání řad anod.

obr. 2 podélný bokorys ukazující oběhovou cestu rtuti obr. 3 průřez motorizovaným zařízením podle tohoto vynálezu obr. 4 půdorys motorizovaného zařízení.

obr. 5 průřez A-A z půdorysu motorizovaného zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Článek je obecně vybaven množstvím řad anod, přičemž každá se skládá z jedné až tří samostatných anod. Obrázky 1 a 3 ukazují článek rtuťových katod vybavený 16 řadami anod, přičemž každá se skládá ze tri 3 anod.

Proud je přiveden do článku měděnými sběmicovými vodiči 11, zdvihajícími se ze dna přilehlého článku a připojenými ke každé řadě anod pomocí měděných ohebných úseků 12, připevněných k měděným kmenům 13 těchto tri anod:

V koncové schránce J_4 přívodu rtuť, která se chová jako kapalná katoda, je rozložená přes celou Šířku článku a teče přes dno 9 článku, smontované se správným náklonem, směrem k vnější kon-2 CZ 302061 B6 cové schránce 15. Na koncové schránce přívodu je do článku přiváděn také solný roztok, například roztok chloridu sodného nebo chloridu draselného.

Následující popis se odkazuje na případ elektrolýzy roztoku chloridu sodného, ale je zřejmé, že stejné úvahy se mohou týkat jiných elektrolytů, jako například roztoku chloridu draselného.

Ve Článkuje vytvářen plynný chlor na anodách, zatímco na katodě se tvoří amalgám rtuti-sodíku. Plynný chlor, shromaždovaný v plynové mezeře mezi roztokem a pružným kiytem 16 článku, je odváděn nad úroveň roztoku z přívodní koncové schránky. Amalgám rtuti-sodíku, vytvářený ve io článku a shromažďovaný ve výstupní koncové schránce, protéká trasou 17 do rozkladače 18, kde nastává reakce mezi amalgámem a demineralizovanou vodou, přiváděnou do rozkladače tryskou

21, což vytváří hydroxid sodný a vodík, který opouští článek samostatně z horní části rozkladače tryskami 19 a 20. Rtuť, zbavená sodíku a shromážděná ve dně rozkladače, je čerpána zpět do přívodní koncové schránky pomocí čerpadla 22 trasou 23. Vyčerpaný roztok s určitým množi s stvím rozpuštěného plynného chloru opustí článek z výpustní koncové schránky.

Obrázek 3 ukazuje podrobný průřez výše popsaného článku se rtuťovými katodami, kde je znázorněno provedení motorizovaného zařízení podle tohoto vynálezu.

Obrázek 4 ukazuje půdorys provedení z obr. 3.

Obrázek 5 znázorňuje průřez A-A z obr. 4 ukazující další detaily.

Obrázky 3, 4 a 5 ukazují zařízení pro nastavení anod, přičemž se v principu skládá ze dvou částí:

První část, připevněná ke hlavnímu rámu 8, obsahuje pákový systém tvořený podpůrným ložiskem 5, rameny 6 a 7 páky a dvěma hřídeli 24, a také zdvihacím šroubem 3 a převodovým motorem 4. Hlavní rám 8 je podepřen na dně 9 Článku prostřednictvím sloupů 25 obsahujících desky 26, které izolují hlavní rám ode dna Článku, také vybavené závitovými tyčemi 27, pro upravení úrovně hlavního rámu.

Druhá část je tvořena pohyblivým rámem (nebo dílčím rámem) 1 nesoucím tři anody 2 z jedné jediné řady.

Tyto dvě části jsou spojeny čtyřmi kloubovými závěsy 10, přičemž každý spočívá ve vidlici se závitovou tyčí a dvěma maticemi, aby měly upravitelná spojení ve vertikálním směru dílčího rámu 1, který je opatřen otvory většími než závitové tyče kloubových závěsů 10, aby se umožnila regulace také v horizontálním směru.

Komponenty systému (hlavní rám, páky, dílčí rám) mohou být vyrobeny z uhlíkové oceli, chráněné epoxidovým nátěrem, kromě závitových částí, které mohou být opatřeny galvanickým povlakem a chráněny mazivem. Výše uvedené komponenty mohou být vyrobeny s použitím standardních profilů, zatímco převodové motory, zdvihací Šrouby, podpůrná ložiska a kloubové závěsy jsou komerčně dostupné. To umožňuje výrobu s nízkými náklady motorizovaného rámu podle tohoto vynálezu.

Fungování motorizovaného zařízení podle tohoto vynálezu lze shrnout následovně. Když centralizovaný řídicí systém posle vstup pro zdvihnutí nebo snížení anod jedné řady, motor 4 je aktivován a působí na zdvihací šroub 3 prostřednictvím převodovky. Zdvihací šroub posune dvě delší ramena 6 páky, připojená kloubem k závitové tyči zdvihacího šroubu, ve vertikálním směru. Každá páka je privařena k jedné ze dvou hřídelí 24, připevněných k hlavnímu rámu pomocí dvou podpůrných ložisek 5. Každá hřídel 24 společně se dvěma podpůrnými ložisky 5 se tudíž stává jednou ze dvou opěrných os dvojitého pákového systému.

-3CZ 302061 B6

Otáčení těchto dvou ramen 6 páky a následně dvou hřídelí 24, umožňuje otáčení čtyř kratších pákových ramen 7, které zdvihají nebo snižují dílčí rám 1, na kterém jsou upevněny anody.

Poměr mezi zdvižením nebo snížením zdvihací závitové šroubové tyče a anod je určen poměrem délky delších ramen 6 páky k délce kratších ramen 7 páky. Tento poměr je přednostně 3/1 až 4/1.

Zdvihací nebo snižovací pohyb závisí na směru otáčení motoru, ustaveném centralizovaným řídicím systémem. Okamžitá rychlost posunu je konstantní, přičemž závisí na rychlosti otáčení motoru a na převodovém poměru, zatímco celkový posun je funkci kmitočtu impulsů dodávalo ných centrálním řízením motoru. Okamžitá rychlost posunu dílčího rámu 1 (tj. anod) může být přednostně v rozmezí 0,3 mm/s až 0,6 mm/s. Celkový posun anod je přednostně v rozmezí 30 až mm.

Zde výše popsaná konkrétní provedení mají za úkol pouze dostatečně znázornit a popsat vynález a nemají omezovat rozsah vynálezu, který je určen výlučně v přiložených nárocích.

V popise a nárocích této přihlášky slovo „obsahovat“ a jeho obměny, jako například „obsahující“ a „obsahuje“ nemá za úkol vyloučit jiné přísady, komponenty, celky nebo kroky.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Motorizované zařízení pro nastavení vzdáleností elektrod v elektrolytických článcích se rtuťovými katodami, obsahující alespoň jeden dílčí rám (1), na kterém je upevněna alespoň jedna anoda (
2. 2), pohyblivá ve vertikálním směru pomocí jediného zdvihacího šroubu (3) poháněného alespoň jedním převodovým motorem (4) působícím na systém dvojité páky, přičemž zdvihací

   30 šroub (3) s alespoň jedním převodovým motorem (4) je připevněn k hlavnímu rámu (8) podepřenému na dně (9) článku, přičemž systém dvojité páky je navařený na dvojici hřídelí (24) připevněnou k hlavnímu rámu (8) pomocí podpůrných ložisek (5), přičemž dílčí rám (1) je připojen k ramenům (6, 7) systému dvojité páky pomocí kloubových závěsů (10).

   35 2. Motorizované zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že systém dvojité páky obsahuje dvě delší páková ramena (6) a čtyři kratší páková ramena (7) a poměr délky delších pákových ramen (6) k délce kratších pákových ramen (7) je v rozsahu 3/1 až 4/1.
3. 3. Motorizované zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hlavní rám

   40 (8) je podepřen na dně (9) článku pomocí sloupů (25) opatřených deskami (26) elektricky izolujícími hlavní rám (8) ode dna (9) článku.
4. 4. Motorizované zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň jedna anoda (2) je samostatnou řadou anod (2).
5. 5. Motorizované zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že převodový motor (4) je připojen k centralizovanému řídicímu systému, který ovládá převodový motor (4) pro zabránění nebo přerušení zkratů.

   50
6. 6. Motorizované zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až4, vyznačující se tím, že převodový motor (4) je připojen k centralizovanému řídicímu systému, který ovládá převodový motor (4) pro minimalizaci elektrodové mezery a pro snížení spotřeby energie.

   -4CZ 302061 B6
7. 7. Způsob pro nastavení vzdálenosti elektrod v elektrolytických článcích se rtuťovými katodami obsahující motorizované zařízení podle nároku 1 nebo 2 ovládané pomocí centralizovaného řídicího systému a posouvání anod (2) ve vertikálním směru.

   5
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že rychlost posuvu anod (2) je v rozmezí 0,3 a 0,6 mm/s.
9. 9. Způsob podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že posuv anod (2) je v rozmezí 30 až 50 mm.