DE1421367B2

DE1421367B2 - ELECTROLYTIC CELL

Info

Publication number: DE1421367B2
Application number: DE19621421367
Authority: DE
Inventors: John E. Niagara Falls N.Y. Currey (V.StA.)
Original assignee: Hooker Chemical Corp
Current assignee: Hooker Chemical Corp
Priority date: 1961-11-24
Filing date: 1962-11-06
Publication date: 1972-05-18
Also published as: GB960085A; DE1421367A1

Description

Auch die beiden Kathodenverbindungsschienen 9 b, die an dem Kathodenaufbau 10 angeschweißt sind, sind rechtwinklig und haben gleichmäßigen Querschnitt über ihre Länge. Während der Elektrolyse tritt eine relativ hohe Stromdichte an ihren Enden auf, die zu den nächsten Zellen führen, und nur eine relativ niedrige Stromdichte an ihren anderen Enden. Daher sind auch diese Kathodenverbindungsschienen verhältnismäßig teuer, ohne daß die Anlagekosten also insgesamt erniedrigt werden.The two cathode connecting rails 9b, which are welded to the cathode structure 10, are also rectangular and have a uniform cross section over their length. During electrolysis there is a relatively high current density at their ends leading to the next cells and only a relatively low current density at their other ends. Therefore, these cathode connection bars are also relatively expensive, without the system costs being reduced overall.

Soll eine Zelle abgeschaltet oder ausgetauscht werden, so überbrückt man sie. Man sieht also eine Überbrückungsleitung mit einem Überbrückungsschalter vor. Der Schalter wird beispielsweise an einer Seite der Zelle 1 an einem Ansatz 12 a des Überbrückungsgliedes la angeschlossen und andererseits an einem metallischen Kathodenansatz 13 b, der sich an der nächstbenachbarten Zelle 3 befindet.If a cell is to be switched off or replaced, it is bridged. So you see a bypass line with a bypass switch. The switch is a bridging member of la example, connected to one side of the cell 1 to a lug 12 on the other hand to a metal cathode tab 13 b located at the next adjacent cell. 3

Das Überbrückungsglied Ta wird effektiv nur beim Austauschen oder beim Abschalten einer Zelle benötigt, d. h. im allgemeinen weniger als 10 Stunden in einem Jahr.The bridging element Ta is effectively only required when replacing or switching off a cell, ie generally less than 10 hours in a year.

Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, ist das Überbrückungsglied schwer, unförmig, schwer zugänglich und bedarf einer besonderen Anschweißung, einer besonderen Bearbeitung bei seiner Fabrikation, und es sind besonders hergestellte Hilfskammern und andere Teile vorzusehen. Darüber hinaus muß es periodisch gereinigt werden und wieder verzinnt werden, damit man einwandfreie elektrische Verbindungen erhält.As shown in FIGS. 1 and 2, the bridging link is heavy, misshapen, difficult to access and requires special welding, special processing during its manufacture, and specially made auxiliary chambers and other parts are to be provided. In addition, it must Periodically cleaned and re-tinned to ensure proper electrical connections receives.

Die Anschlußpunkte 14 a und 14 b zwischen den Zellen liegen ferner so, daß sie von einem Arbeiter schlecht erreicht werden können, der neben der Zelle steht. Die Verbindungsteile sind darüber hinaus schwer und nicht selbsttragend. Es sind daher besondere Vorrichtungen und Techniken erforderlich, um die elektrischen Verbindungsglieder und die ihnen zugeordneten Hilfsteile an Ort und Stelle zu halten, um die Anordnung zusammenzusetzen oder auseinanderzunehmen. The connection points 14 a and 14 b between the cells are also so that they can be poorly reached by a worker who is next to the cell. The connecting parts are also heavy and not self-supporting. Special devices and techniques are therefore required to hold the electrical connectors and their associated accessories in place in order to assemble or disassemble the assembly.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elektrolytischen Zelle der eingangs erwähnten Art eine Elektrodenverbindungsschienenanordnung anzugeben, die zu einem kürzeren und direkteren Stromfluß von Zelle zu Zelle führt und bei der Überbrückungsglieder zwischen aufeinanderfolgenden Zellen entfallen können.The present invention is based on the object in an electrolytic cell of the initially type mentioned to specify an electrode connecting rail assembly, which is a shorter and leads to more direct current flow from cell to cell and in the bridging elements between successive ones Cells can be dispensed with.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrolytischen Zelle der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Anodenverbindungsschienen und die Kathodenverbindungsschienen in Form von rechtwinkligen Dreiecken verjüngen, deren rechte Winkel auf der Seite der Anschlußteile liegen, daß bei den Anodenverbindungsschienen die Hypothenusen der rechtwinkligen Verjüngungen voneinander fort zu dem Kathodenaufbau weisen und daß bei den Kathodenverbindungsschienen die Hypothenusen der rechtwinkligen Verjüngungen schräg nach unten weisen.This object is achieved according to the invention in an electrolytic cell of the type mentioned at the outset solved that the anode connection bars and the cathode connection bars in Taper the shape of right triangles, the right angles of which are on the side of the connecting parts, that in the case of the anode connection bars the hypotenuses of the right-angled tapers from one another point away to the cathode structure and that the hypotenuses at the cathode connection bars of the right-angled tapers point diagonally downwards.

Vorzugsweise wird die elektrolytische Zelle, bei der Glieder zur Verbindung der Anschlußteile der Anoden- bzw. Kathodenverbindungsschienen mit den Anschlußteilen der Kathoden- bzw. Anodenverbindungsschienen in einer ebenso aufgebauten Zelle vorgesehen sind, so ausgebildet, daß die Glieder L-förmig gekrümmt sind, zu Paaren nebeneinander angeordnet etwa die Breite der Anschlußteile der Anodenverbindungsschienen aufweisen und in beiden Schenkeln mit Längsschlitzen zur Durchführung von sie mit den Anschlußteilen der Anoden- bzw. Kathoden-Verbindungsschienen verbindenden Kontaktierungsstücken versehen sind.Preferably, the electrolytic cell is used in the members for connecting the terminal parts of the Anode or cathode connection bars with the connection parts of the cathode or anode connection bars are provided in a similarly constructed cell, formed so that the links are L-shaped are curved, arranged in pairs next to each other about the width of the connection parts of the anode connection bars have and in both legs with longitudinal slots for the implementation of them with the connecting parts of the anode or cathode connecting bars connecting contacting pieces are provided.

Durch die genannten erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben sich unter anderem folgende fortschrittliche Resultate:The measures according to the invention mentioned result in, inter alia, the following progressive ones Results:

ίο Die Überbrückungsglieder Ta und Tb nach den F i g. 1 und 2 kommen in Fortfall. Auch die Kathodenansätze 13 b und 13 c kommen in Fortfall. Die Menge an Metall, die für die L-förmigen Stromverbindungsglieder erforderlich ist, ist verringert. Die Menge an Metall für die Elektrodenverbindungsschiene ist verringert. Die gesamte Gewichtsersparnis an Metall bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist wenigstens 35 °/o.
Darüber hinaus ist bei der vorzugsweise vorgeschlagenen Ausführungsform die Anzahl der Bolzen und Klammern und der Hilfsteile, die besonders herzustellen sind, verringert. Es ist nicht mehr langer erforderlich, schwere Teile von Hand anzuheben, um eine Zelle an den Zellenstromkreis anzuschließen oder sie von ihm zu lösen. Die schwereren Teile sind unmittelbar an den Zellen angebracht und die verbleibenden leichteren Teile, die angeschlossen werden müssen, können leicht von der Seite der Zellenanordnung aus erreicht werden. Die L-förmigen Stromverbindungsglieder zwischen den Zellen sind kleiner und leichter als die bekannten und derart geschlitzt, daß* sie die Zellen vertikal und horizontal in Flucht zu bringen gestatten. Die Stromführung ist derart ausgebildet, daß der Stromfluß von den Anoden zu den Kathoden auf kürzerem Wege über weniger Verbindungsstellen als bei den vorbekannten Konstruktionen erfolgt.ίο The bridging elements Ta and Tb according to FIGS. 1 and 2 are omitted. The cathode attachments 13 b and 13 c are also omitted. The amount of metal required for the L-shaped power connectors is reduced. The amount of metal for the electrode connecting bar is reduced. The total weight saving in metal with the arrangement according to the invention is at least 35%.
In addition, in the preferred embodiment proposed, the number of bolts and brackets and auxiliary parts that have to be specially manufactured is reduced. No longer is it necessary to lift heavy parts by hand to connect or disconnect a cell from the cell circuit. The heavier parts are attached directly to the cells and the remaining lighter parts that need to be connected can be easily accessed from the side of the cell assembly. The L-shaped power links between the cells are smaller and lighter than the known ones and are slotted to allow the cells to be aligned vertically and horizontally. The current conduction is designed in such a way that the current flow from the anodes to the cathodes takes place over a shorter route via fewer connection points than in the previously known constructions.

Soll eine Zelle überbrückt werden, so werden bei der vorzugsweise vorgeschlagenen Anordnung die Stromverbindungsglieder nächst dem Überbrückungsschalter abgenommen, während der gesamte Strom durch die beiden verbleibenden, die Zellen verbindenden Leitungen fließt. Der Überbrückungsschalter ist mit den Stellen verbunden, die von den L-förmigen Stromanschlußgliedern befreit sind. Er ist geschlossen, so daß der Stromkreis des Schalters die Zelle überbrückt. Die beiden verbleibenden Leitungen zwischen den Zellen auf der Seite der Zelle, die dem Schalter abgewandt liegt, werden anschließend getrennt, und die Zelle kann dann aus der Anordnung herausgenommen werden. Dieser Vorgang verläuft umgekehrt, wenn eine Zelle mit einer neuen Anode oder Membran an die Stelle gebracht werden soll, von der die auszutauschende Zelle fortgenommen wurde.If a cell is to be bridged, in the preferably proposed arrangement the Power links next to the bypass switch removed while all power flows through the two remaining lines connecting the cells. The bypass switch is connected to the places that are freed from the L-shaped power connectors. It is closed so that the circuit of the switch bridges the cell. The two remaining lines between the cells on the side of the cell facing away from the switch are subsequently separated, and the cell can then be removed from the assembly. This process goes on conversely, if a cell with a new anode or membrane is put in place from which the cell to be replaced was removed.

Auf Grund dieser neuen Verbindungsmittel zwischen den Zellen kann ein Überbrückungsschalter verwendet werden, der einfacher konstruiert ist und einfacher abzutrennen und anzuschließen ist.Due to this new means of connection between the cells, a bypass switch which is more simply constructed and easier to disconnect and connect.

Es wurde ferner gefunden, daß der mittlere Spannungsabfall von Zelle zu Zelle gegenüber einer typischen Vergleichstelle im Mittel um 0,025 V bei 30 000 Ampere vermindert wurde.It has also been found that the mean cell-to-cell voltage drop versus a typical comparison point was reduced by an average of 0.025 V at 30,000 amperes.

In den F i g. 3, 4 und 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf drei elektrolytische Zellen 1, 2 und 3, die so in Reihe geschaltet sind, wie die in F i g. 1 und 2 dargestellten. F i g. 4 zeigt eine Vorder-In the F i g. 3, 4 and 5 a preferred embodiment of the invention is shown. Fig. 3 FIG. 13 shows a plan view of three electrolytic cells 1, 2 and 3 connected in series like those in FIG F i g. 1 and 2 shown. F i g. 4 shows a front

ansicht der Zellen nach F i g. 3. F i g. 5 zeigt das I-förmige leitende Verbindungsglied für die Verbindung zwischen zwei Zellen.view of the cells according to FIG. 3. F i g. Figure 5 shows the I-shaped conductive connector for connection between two cells.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 sind im Boden der Zelle 1 zwei im wesentlichen parallele Anodenverbindungsschienen 50a eingebettet. Sie stehen in elektrisch leitender Verbindung mit den Graphitanoden 4 a. Ihre Form ist dreieckig. Sie erstrecken sich längs der Mittellinie 51a der Graphitanoden 4a. Der Abschnitt der Anodenverbindungsschiene, der in den Boden der Zelle eingebettet ist, hat etwa die Form eines rechtwinkligen Dreiecks, wobei der rechte Winkel nächst dem Anschlußende der Anodenverbindungsschiene nach außen liegt und der Mitte des Bodens der Anode zugewandt ist. Dadurch ist es möglich, die Anschlußstelle der Anodenverbindungsschiene in Flucht mit den Anschlußgliedern zu bringen und nahe an die Außenkante der Zelle zu legen.In the embodiment according to FIG. 3 are in the bottom of the cell 1 two substantially parallel Anode connecting bars 50a embedded. They are in electrically conductive connection with the Graphite anodes 4 a. Their shape is triangular. They extend along the center line 51a of the graphite anodes 4a. The portion of the anode tie bar that is embedded in the bottom of the cell, approximately has the shape of a right triangle, with the right angle closest to the connection end the anode connecting bar is facing outwards and facing the center of the bottom of the anode. Through this it is possible to align the connection point of the anode connection bar with the connection members and place it close to the outer edge of the cell.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, sind die beiden Kathodenverbindungsschienen 52b an beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Kathodenaufbaues 10 der Zelle angebracht und stehen in elektrisch leitender Verbindung mit den Kathoden 11. Auch diese Kathodenverbindungsschienen haben die Form von Dreiecken, die in Flucht mit der Mittellinie 53 b der Kathoden 11 liegen. Der Abschnitt der Kathodenverbindungsschiene, der dreieckig geformt ist, hat im wesentlichen die Form eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen rechter Winkel nächst der Anschlußstelle der Kathodenverbindungsschienen zu benachbarten Zellen liegt und nächst dem oberen Rand des Kathodenaufbaues 10. Dadurch kann man die Anschlußstelle sehr nahe an die Anodenverbindungsschiene heranbringen.As shown in FIG. 4, the two cathode connection bars 52b are attached to both opposite sides of the cathode structure 10 of the cell and are in electrically conductive connection with the cathodes 11. These cathode connection bars are also in the shape of triangles that are in alignment with the center line 53b of the cathodes 11 lie. The section of the cathode connection rail, which is triangular in shape, has essentially the shape of a right-angled triangle, the right angle of which is closest to the connection point of the cathode connection rails to neighboring cells and closest to the upper edge of the cathode structure 10. This allows the connection point to be very close to the anode connection rail bring up.

Die Anoden- und Kathodenverbindungsschienen in Form rechtwinkliger Dreiecke gestatten maximal, leitendes Metall zu ersparen und liefern kürzeste Stromwege. Es können auch andere Dreieckformen vorgesehen sein. Die äußersten Enden der Anoden- und Kathodenverbindungsschienen sind bevorzugt stumpf, um ihre Überhitzung zu vermeiden.The anode and cathode connection rails in the form of right-angled triangles allow a maximum of to save conductive metal and provide the shortest possible current paths. Other triangular shapes can also be used be provided. The extremities of the anode and cathode connection bars are preferred blunt to avoid their overheating.

Wie aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich, erstreckt sich jede Anodenverbindungsschiene längs der Mittellinie 51« jeder Anodengruppe. Bereiche gleicher Fläche der Anodenverbindungsschiene liegen auf jeder Seite der Mittellinie 51a der Anodengruppe. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Stromverteilung in den Anoden. Der rechte Winkel jeder Anodenverbindungsschiene kann aber auch in Flucht mit der Mittellinie einer jeden Anodengruppe verlaufen, wobei dann die Anodenverbindungsschiene mehr zum Außenrand der Zelle verlegt wird. Durch diese Maßnahme kann noch mehr Metall gespart werden, und die Verluste auf Grund von Spannungsabfall können noch mehr vermindert werden. Beispielsweise kann die Außenkante der Anodenverbindungsschiene in Flucht mit der Außenkante der Anodengruppe gebracht werden. Ferner ist es aber auch möglich, die Außenkante der Anodenverbindungsschiene in Flucht mit der Mittellinie der Anodengruppe zu bringen.As shown in FIGS. 3 and 4, each anode connection bar extends along the center line 51 «of each anode group. Areas of equal area of the anode connection bar lie on each Side of the center line 51a of the anode group. This leads to a more even distribution of current in the anodes. The right angle of each anode connection bar can also be in alignment with the The center line of each anode group, with the anode connecting bar more to the The outer edge of the cell is laid. This measure can save even more metal, and the losses due to voltage drop can be reduced even more. For example, can brought the outer edge of the anode connection rail into alignment with the outer edge of the anode group will. However, it is also possible to align the outer edge of the anode connection rail to bring with the center line of the anode group.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, kann jede Kathodenverbindungsschiene in Flucht mit der Mittellinie 53 b des Kathodenaufbaues gebracht werden, so daß gleiche Flächenbereiche der Kathodenverbindungsschiene auf jeder Seite der Mittellinie 53 b liegen. Dies gibt ebenfalls eine gleichmäßigere Stromverteilung in den Kathoden. Andererseits kann aber auch der rechte Winkel jeder Kathodenverbindungsschiene in Flucht mit der Mittellinie des Kathodenaufbaues gebracht werden. Die Kathodenverbindungsschienen werden dann mehr zum Boden des Kathodenaufbaues hin verlegt. Dadurch kann sich eine zusätzliche Metallersparnis ergeben, und überdies können auch dadurch Verluste auf Grund von Spannungsabfall weithin verringert werden. Beispielsweise kann der unterste Teil der Kathodenverbindungsschjene in Flucht mit der Unterkante der Kathoden gebracht werden. Es ist aber auch möglich, den obersten Teil der Kathodenverbindungsschiene in Flucht mit der Mittellinie des Kathodenaufbaues zu bringen.As shown in FIG. 4, each cathode connection bar can be brought into alignment with the center line 53 b of the cathode structure, so that equal areas of the cathode connection bar lie on each side of the center line 53 b. This also gives a more even current distribution in the cathodes. On the other hand, the right angle of each cathode connection rail can also be brought into alignment with the center line of the cathode structure. The cathode connection bars are then laid closer to the bottom of the cathode assembly. This can result in additional metal savings and, moreover, losses due to voltage drop can also be largely reduced as a result. For example, the lowermost part of the cathode connection layers can be brought into alignment with the lower edge of the cathodes. But it is also possible to bring the uppermost part of the cathode connection rail in alignment with the center line of the cathode structure.

Die Verbindung zwischen den Zellen wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen viel einfacher als bei den vorbekannten Zellenaufbauten. Dies zeigen die F i g. 3, 4 und 5. Die Anodenverbindungsschiene 50a ist einfach an ein L-förmiges leitendes Verbindungsstück 54 a angeklemmt, das seinerseits an die Kathodenverbindungsschiene 52 b angeklemmt ist. Wie aus F i g. 5 ersichtlich, ist das L-förmige Verbindungsstück 54 a geschlitzt. Die Schlitze sind überdimensioniert, so daß die Zellen gegeneinander vertikal und horizontal zu verschieben und in Flucht zu bringen sind.The connection between the cells is made much easier by the measures according to the invention than in the case of the previously known cell structures. This is shown in FIGS. 3, 4 and 5. The anode connecting bar 50a is simply clamped to an L-shaped conductive connector 54 a, which in turn is clamped b to the cathode connection rail 52nd As shown in FIG. 5 can be seen, the L-shaped connecting piece 54 a is slotted. The slots are oversized so that the cells can be moved vertically and horizontally relative to one another and brought into alignment.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

1 2 Figs. 1 and 2 are shown. These connecting links are usually made of copper, but they can be made of another conductive metal. In

1. Electrolytic cell with two side by side Figs. 1 and 2 are three side by side arranged rows of plate-shaped, vertical 5 Nete commercially available, membrane-provided electrical, mutually parallel anodes, the trolytic cells 1, 2 and 3 shown as they are enclosed by a cathode structure are, in the case of the electrolytic production of alkali metals, the anodes of both series are used by one hydroxides, chlorine and hydrogen each running among them, from a common den. The illustration shows the cells in different front sides of the cell with a connector part, so that one can see the anode connecting rail protruding from their inner structure. The cells 1, 2 and 3 are electrically connected in one another and in which the cathode row is connected so that the current from the graphite structure on both long sides of the rows of anodic 4 α in cell 1 lies down through the lead above the anode connection rails matrix 5 a is comprised of the right-angled metallic cathode connection bars. 15 anode connection rails 6 a from the cell forth U-shape at the said end face off and by a Uberbrückungsglied la between that end face of a connecting part together the cells 1 and 2 in the L-shaped Stromverbinmenhängen, characterized dungsglied8a flows and from there into the cathode that the anode connecting bars (50 a, connecting bar 9 b of cell 2. Then the 506 flows) and the cathode connecting bars (52 a, 20 current in the cathode assembly 10 of cell 2, and 52 ft, 52 c) in the form of right triangles in the surfaces of the cathodenil, which are tapered, the right angles of which lie on the side of the side walls of the cell 2, on it through the connecting parts that with the anode connection membrane, which is placed around the anodes, and through connection rails (50a, 50 ft) the hypotenuses of the electrolyte to the graphite anodes 4b of the right-angled tapers away from each other to 25 cell 2. The current flows from the on oden of the cell 2 have the cathode structure (10) and that with the lead matrix 5 b in the anode connection the cathode connection rails (52 a, 52 b, rail 6 b and out of the anode connection rail 52 c) the hypotenuses of the right-angled connections 6 b of the cell 2 in the bridging member Ib, the junctions point obliquely downwards. see cells 2 and 3 and then into the L-shaped

2. Electrolytic cell with members for connecting the current connection member 8b in the cathode connection of the connection parts of the anode or connection rail 9c of the cell 3.

Cathode connection bars with the connection As can be seen from Fig. 2, the flows

divide the cathode or anode connection current from the anode of cell 1 to the cathode of the rails of a similarly constructed cell according to cell 2 by lowering it through the claim 1, characterized in that the anode connection rail 6a from cell 1 from members (54 a, 54 b) L-shaped are curved to occur, then inwardly along the bridging pairs arranged side by side about the width member Ta flows, then up through the L-shaped of the connecting parts of the anode connecting rail current connecting member 8 a and finally to the outside NEN (50 a, 506) and in both views and horizontally along the cathode connecting rods with longitudinal slots for the implementation of them 40 rail 6 b of the cell 2. The current flow from the anom with the connecting parts of the anode or cable between the cell 1 and the cathodes of cell 2 are method connecting rails (50a, 50b ; 52a, 52b, that is, not directly, but on a fairly long, 52c) connecting contact Sections are unevenly distributed over a variety of connecting channels. place. That has undesirable voltage losses too

45 consequence that significantly increase the cost of operating the cells. In addition, in un-

desired amount of warmth.

In the cells according to Fi g. 1 and 2 are in each

Cell each have two anode connection bars 6 a

50 provided. Each anode connection bar is

rectangular in shape and lies below the ends of a

The invention relates to an electrolytic cell having a row of two graphite centers arranged above it row plate anodes arranged next to one another 4. During the electrolysis, the Shaped, perpendicular, mutually parallel current density in these right-angled anode connectors Anodes, which are connected by a cathode structure approximately linearly from a relatively low level where the anodes of both rows pass through at the innermost end of the anode junction each one running beneath them, from one rail from up to a relatively high value on that common end face of the cell with a connection end of the anode connection rail, which comes from the partially protruding anode connection bar with cell protrudes. The right-angled shape of the juxtaposition are connected and in which the cathode 60 denverbindschiene with its uniform structure on both long sides of the rows of over cross-section is dimensioned so that they of the high the cathodic current density lying at the end of the anode connection bars, that to the next cell denverbindungsschienen is included, the U-shaped leads to corresponds. Since lower current densities are higher the face facing away from the face face mentioned require construction costs, are the metal costs for related via a connector. 65 the end of the anode connector lying in the cell

It is known that the anodes of a cell with the manure rail are excessively high and will not go through Cathodes of another cell by means of metallic a corresponding reduction in the cost of the Ge power connector to connect as they are balanced in the overall system.