DE1671415C - Vorrichtung zum Einsetzen von Kathodenglocke und Diaphragma in elektrolytische Zellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eintetyen von Kathodenglockfi und Diaphragma in eine elektrolytische Zelle, beispielsweise in eine solche, die zur Gewinnung von Natrium und Chlor bei der Kochsalzelektrolyse aus der Ellektrolytschmelze von Halogeniden dient.

Bekannte Vorrichtungen zum Einsetzen von Kathodenglocke und Diaphragma besitzen vier senkrechte Stützen, die starr um die elektrolytische Zelle herum befestigt sind und an denen der Rahmen der Kathodenglocke der elektrolytischen Zelle mit dem Drahtnetz-Diaphragma in den Raum zwischen den Elektroden herabgelassen wird (Fachbuch: Alabysehew u.a., »Natrium und Kalium«, Staatsverlag für Chemie, 1959).

Beim Einsatz einer derartigen Vorrichtung tritt in erster Linie als unerwünschter Effekt die unsymmetrische Lage des Drahtnetzes im Raum zwischen den Elektroden auf, wt!"he dann unvermeidlich ist, wenn die Achse des zylindrischen Diaphragmas mit der ao Anodenachse oder der Achse der mit der Anode konzentrischen Kathode nicht zusammenfällt (d. h. wenn die Achsen sich kreuzen oder zueinander parallel liegen).

In diesem Falle entstehen in der elektrolytischen Zelle am Diaphragma während des Betriebes Ausgleichsströme, die eine ungleiche Verteilung der Stromdichte im Raum zwischen den Elektroden zur Folge haben, wodurch wiederum Kalzium abscheidung an der Kathode hervorgerufen wird.

Um das Diaphragma in r'.ie eleMrolytische 2IeIIe während des Betriebes genügend genau einsetzen zu können — dies muß etwa einmal ρ ο Monat beim Auswechseln des Diaphragmas geschehen — sind bei den bekannten Bauarten Führungen vorgesehen, die neben der elektrolytischen Zelle aufgestellt werden. Längs dieser Führungen gleitet der Rahmen der Kathodenglocke beim Herablassen des Diaphragmas in die elektrolytische Zelle. Die Genauigkeit, mit der der Rahmen der Kathodenglocke und die Führungen aneinander angepaßt sind, soll ausreichend sein, um die erforderliche Diaphragmalage im ringförmigen Zwischenraum zwischen den Elektroden sicherzustellen.

Da das Diaphragma sich unter einer Elektrolytschmeizschicht befindet, kann seine Lage nicht mit genügender Genauigkeit durch direkte Messungen kontrolliert werden und hängt nur davon ab, wie genau Führungen und Rahmen der Kathodenglocke aneinander angepaßt wurden. Da die auswechseibaren Kathodenglocken mit den Diaphragmen und den Rahmen aber auch für alle elcktrolytischen Zellen einer Serie miteinander austauschbar sein sollen, entsteht außer der geforderten Einsetzgenauigkeit für das Diaphragma noch eine ganz besondere Anforderung an die rertigiingstoleranz der an den elektrolyt ischcn Zellen vorgesehenen Führungen und die Rahmen aller Kathodenglocken einer ganzen Betriebsabteilung mit mehreren elektronischen Zellen.

Unter den Bedingungen, die bei erhöhten Tcmpc-'aturcn in solchen Betriebsabteilungen herrschen, sind diese Forderungen praktisch unerfüllbar, so daß das Diaphragma in die elektrolytische Zelle ungenau eingesetzt wird, wodurch eine Senkung der durchschnittlichen Stromausmitzung hervorgerufen wird.

Außerdem müssen bei leistungsfähigen elckt'olytischcti Zellen unter Berücksichtigung des Kathodcnni/irltrnurwicht". und des bedeutenden Durchmessers des Mantels der elektrolytischen Zellen die zum Einsetzen des Diaphragmas dieru-nden Führungen in Form von starren, sperrigen Metallkonstruktionen ausgeführt werden, die viel Platz in der Höhe des Oberteils der elektrolytischen Zelle einnehmen und die Bedienung der letzteren erschweren.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die aufgezählten Nachteile zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickein, die genügende liinsetzgenauigkeit des Diaphragmas in der mit Elektrolyt gefüllten elektrolytischen Zelle gewährleistet, die die elektrolytische Zelle abdeckende ortsfeste Führungen überflüssig macht, Austauschbarkeit aller in der Betriebsabteilung befindlichen Kathodenglocken gewährleistet und keine erhöhten Forderungen in bezug auf Fertigungstoleranzen derselben stellt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Einsetzen von Kathodenglocke und Diaphragms in eine elektrolytische Zelle gelöst, die erfindungsgernäß dadurcn gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung aus einem Zentrier- und Montagestand für Kathodenglocke und Diaphragma besteht, der gleichzeitig zur Befestigung von Kathodenglocke und Diaphragma an einem Tragrahmen dient, und daß eine Hub- und Einsetzeinrichtung vorgesehen ist, die abwechselnd über dem Zentrier- und Montagestand oder über der elektrolytischen Zelle aufstellbar ist, in die das Diaphragma koaxial in den Raum zwischen den Elektroden herabzulassen ist, wobei Montagestand und Einsetzeinrichtung, bezogen auf die VertikaJachse der Elektroden der elektrolytischen Zelle, zentriert sind. Die Hub- und Einsatzeinrichtung soll den Tragrahmen für Kathodenglocke und Diaphragma erfassen.

Der Zentrier- und Montagestand ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß er einen Zylinder und eine Platte mit Stützen enthalt, die dazu dienen, die zusammengesetzten Teile, Kathodenglocke, den Tragrahmen und Diaphragma, in die vorgegebene Lage zu bringen, und daß die Platte Zentrierbolzen besitzt, die in bezug auf die Achse des Zylinders ebenso angeordnet sind, wie auf der Platte der elektrolytischen Zeüe angeordnete Bolzen in bezug auf die Vertikalachse der Elektroden der Zelle.

Die Hub- und Einsetzeinrichtung der Vorrichtung ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kammer ausgeführt ist, in deren Hohlraum ein Rahmen längs Vcrtkalführungen bewegbar montiert ist und daß an der Kammer starr befestigte Klauen vorgesehen sind, die Bohrungen für die Zentrierbolzen aufweisen. Durch die Führungen soll der Tragrahmen der Glocke vertikal gehoben und gesenkt werden.

Zur Verschiebung des Rahmens der Hub- und Einsetzeinrichtung längs der Vertikalführungen sind auf diese Verschiebehülsen aufgesetzt, die mit Nuten verschen sind, in die am Rahmen befestigte Gabeln eingreifen.

Vorzugsweise hält der Rahmen der Hub- und Einsetzeinrichtung der Vorrichtung den Kathodenglokkcnrahmen mittels Greifern, die die Form von Muttern haben und auf Schrauben aufgeschraubt sind, die die Kathodenglocke mit ihrem Tragrahmen verbinden.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschrieben; er, ;:eip.t

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Montage- hochgehoben, die Backen 3 werdet* abgenommen und

«nd Zentrierstand der Vorrichtung, an der Kathodenglocke wird senkrecht das Dia-

F ig. 2 den GrundriU der Standplatte, phragma Il befestigt. Hiernach wird die Glocke mit

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Hub- und dem Diaphragma herabgelassen und wieder hoch-

£ insetzeini ichtung der Vorrichtung und 5 gehoben, um zu prüfen, ob sie richtig miteinander

Fig. 4 die Gesamtansicht der Vorrichtung. verbunden sind. Danach werden beide zusammen mit

Die Vorrichtung zum Einsetzen der Kathoden- der Hub- und Einsetzeinrichtung zur elektrolytisch^!!

|locke samt Diaphragma in die elektrolytische Zelle Zelle gebracht und auf diese so aufgesetzt, daü d>e

enthält: der. Zentrierstand für die Kathodenglocke, Zentrierbolzen 6' in die Bohrungen der Klauen 20

die Kathodenglockenbefestigung am Tragrahmen und io eingreifen. Daraufhin werden die Kathodenglocke 9

flie Verbindung mit dem Diaphragma; die Hub- und zusammen mit dem Diaphragma H und dem Trag-

Eiitsetzeinrichtung, die koaxial abwechselnd auf den rahmen 10 in bzw. auf die elektrolytische Zelle bis

erwähnten Stand zum Ergreifen des die Glocke samt zum Aufliegen des Rahmens der Kathodenglocke auf

Diaphragma tragenden Rahmens und danach auf die den Stüizschrauben 7 herabgelassen. Danach werden

elektrolytische Zelle aufgesetzt wird, um das Dia- 15 der Rahmen 17 der Einrichtung und der Tragrahmen

phragma in den Raum zwischen den Elektroden ko- 10 der Kathodenglocke voneinander getrennt und die

»xia! herabzulassen; der erwähnte Stand und die Einrichtung wird fortgeschafft. Der zurückbleibende

ebenfalls erwähnte Einrichtung sind in bezug auf die Tragrahmen 10 der Kathodenglocke wird mit Hilfe

Vertikalachse der Elektroden der elektrolytischen der Anschlagschrauben 8 festgeklemmt.

Zelle zentriert. 20 Die KathodenglocKe w' .1 mit derselben Einrich-

Der Montage- und Zentrierstand hesitzl den Zy- tung, aber in umgekehrter Reihenfolge, ausgebaut,

linder 1 (F i g. 1 und 2), der auf dem Fundament 2 Hierbei gelangt Natriumoxid in die Atmosphäre des

befestigt ist. Am oberen Rand des Zylinders 1 sind Betriebsraumes, da das aus der Kathedenglocke aus-

Zentrierbacken 3 angebracht. tretende Natrium sich mit dem Luftsauerstoff um-

Über dem Zylinder 1 befindet sich die auf den »5 setzt. Um zu verhüten, daß Natriumoxid in den BeStützen 4 befestigte Platte S mit Zentrierbolzen 6, triebsraum gelangt, ist die Hub- und Einsetzeinrich-Stützschrauben 7 und Anschlagschrauben 8. tung vorteilhafterweise geschlossen ausgeführt. Beim

Mit Hilfe ein und derselben Schablone werden auf Aufsetzen derselben auf d;e elektrolytische Zelle be-

der Platte 5 des Standes und auf der Platte 5' der findet sich das Mundstück der dm Badrand vorgese-

clektrolytischen Zelle die Zentrierbolzen 6 und 6' auf- 30 henen Absaugvorrichtung innerhalb der Hub- und

gesetzt, die in bezug auf die Achse des Zylinders 1 Einsetzeinrichtung, so daß das feinzerteilte Natrium-

und auf die Achse der Elektroden der elektrolyti- oxid aus dem Einrichtungsraum abgesaugt wird und

sehen Zelle die gleiche Lage haben. nicht die Luft des Betriebsraumes verunreinigt.

Für elektrolytische Zellen mit mehreren Eleklro- Nach dem Entfernen des Natriumoxids wird die den können mehrere Zylinder vorgesehen werden. 35 Einrichtung mit der ausgebauten Glocke in die Draht-Auf dem Montage- und Zentrierstand werden netz-Reparaturabteilung gebracht, wo das Netz von Kathodenglocke 9, Tragrahmen 10 und Diaphragma der Glocke befreit wird.

11 (Fig. 3 und 4) zusammengesetzt und zentriert, Da die relative Lage der Zentrierbolzen in bezug

wobei die Kathodenglocke durch Zugstangen 12 mit auf die Elektrodenachse genau der Lage der Zen-

dem Tragrahmen verbunden wird. 40 trierbolzen und des Zylinders im Montage- und Zen-

Die Hub- und Einsetzeinrichtung besitzt die Stahl- trierstand entspricht, wird die Lage des Diaphragmas

kammer 13 (F i g. 3), in der auf den Vertikalführun- vor dem Einsetzen genau in bezug auf den Zylinder

gen 14 Verschiebehülsen 15 verschoben werden, in des Montagestandes ausgerichtet und die Einsetz-

deren Nuten am Rahmen 17 starr befestigte Gabeln einrichtung wird beim Abnehmen der Kathoden-

16 eingreifen. Der Rahmen 17 besitzt Greifer 18. 45 glocke vom Zylinder des Standes und beim Auf-

Zum Verschieben des Rahmens 17 längs den Ver- setzen derselben aut die elektrolytische Zelle auf

tikalführungen 14 ist das Getriebe 19 vorgesehen. An Führungsbolzen aufgesetzt, die identisch in bezug auf

der Stahlkammer 13 befinden sich Klauen 20 mit die Elektroden angeordnet sind. Hierdurch wird eine

Bohringen, in die die Zentrierbolzen 6 und 6' ein- genaue und richtige Lage des Diaphragmas der elek-

greifen. Die konstrukt^;ve Ausführung der Platte 5' 5" trolylr.chen Zelle gegenüber den Elektroden gewähr-

der elektrolytischen Zelle ist der der Platte 5 des leistet und für die zur richtigen Durchführung des

Standes ähnlich. Prozesses erforderliche Potentialdifferenz zwischen

Beim Auswechseln der Kathodenglocke arbeitet Kathoden und Kathodenglocke gesorgt,

die Vorrichtung folgendermaßen: Die Kathoden- Gleichzeitig macht die Vorrichtung es überflüssig,

glocke 9 wird auf die Zentrierbacken 3 des Zylin- 55 daß um jede elektrolytische Zelle herum während

ders 1 aufgesetzt. Der Tragrahmen 10 der elektroly- des Betilebs stets eine sperrige Führungskonstruk-

tischen Zelle wird von oben her. auf die Platte 5 tion vorhanden ist; weiterhin wird das Problem der

herabgelassen und über die Zugstangen 12 mit der Belüftung der Betriebsräume gelöst; ferner sind enge

Kathodenglocke verbunden. Fertigungstoleranzen der Teile der elektrolytischen

Dann wird auf die Zentrierbolzen 6 des Montage- 60 Zelle, die das Austauschen der Kathodenglocken cr-

standes die Hub- und Einsetzeinrichtung aufgese:tzt. möglichen sollen, überflüssig, und es ist möglich.

Hiernach wird der Tragrahmen 10 der Kathod'cn- etwa erforderliches Nachzentrieren des Diaphragmas

glocke am Rahmen 17 der Einrichtung befestigt. während des Betriebes der elektronischen Zelle

Hierbei kann der Kathodcnglockenrahmen eine durchzuführen.

beliebige Lage in bezug auf die Zylinderachse ein- 65 Die Hub- und Einsetzvorrichtung ist so gebaut,

nehmen. daß die bei Erwärmung auftretenden Dehnungen das

Dei Rahmen 17 der Einrichtung wird durch das Heben und Herablassen der Kathoclcnglock'.' nicht

'; trichf 1<? /uvimmcn mit c'r.r Kathodenglocke 9 verhindern.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einsetzen von Kathodenglocke und Diaphragma in eine elektrolytisclic Zelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem Zentrier- und Montn.gostand für Kathodenglocke (9) und Diaphragma (11) besteht, der gleichzeitig zur Befestigung von Kathodenglocke (9) und Diaphragma (11) an einem Tragrahmen (10) dient, und daß eine Hub- und Einsetzeinriehtung vorgesehen ist, die abwechselnd über dem Zentrier- und Montagestiind oder über der e ektrolytischen Zelle aufstellbar ist, in die das Diaphragma (11) koaxial in den Raum zwischen den Elektroden herabzulassen ist, wobei Montagestand und Einsetzeinrichtung, bezogen auf die Vertikalachse der Elektroden der elektrolytischen 2'.elle, zentriert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrier- und Montagestand einen Zylinder (1) und eine Platte (S) mit Stützen (4) enthält, die dazu dienen, die zusEimmengesetzten Tei e, Kathodenglocke (9), Tragrahmen (10) und Diaphragma (11), in die vorgegebene Lage zu bringen, und daß die Platte (S) Ze"^fräerhchc^ (5| besitzt, die in bezug auf die

Achse des Zylinders (1) ebenso angeordnet sind, wie ai Γ kr Plalte (5') de;· clektrolytischen Zelle angeonircte Boken (6') in bezug auf die Vertikalachs: der Elektroden tie- Ze Ie.

3. Vo'richtung nach Anspruch I oder 2. dadurch ge (cnnzeichnet, daß di: Hub- und Einsctjeinrichting als Kammer |'l;l'| ausgeführt ist. in deren Hohlraum ein Rahmen (17) längs Verlika.lführungen (14) bewegbar montiert ist, und daß an der Kammer (13) starr bcifes;igte Klauen (24)) vorgesehen sind, die Bohrungen für die Zentrierbolzen (6 und 6) aufweisen.

4. Vo!richtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dtr R ahnen (17) der Hub- und Eiinsetzeinrichtung über Verschiebehülsen (15) an die Vertikalführurj'en (14) angebracht ist und die Verschiebehülsen (15) mit Nuten versehen sind, in die am !lahmen (17) befestigte Gabeln (16) eingreifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dail tier Rahmen (17) der Hub- und Einsetzeinrichtun|; den Rahmen (ID) der Glocke (9) mittels Greifern (18) hält, die die Form von Muttern besitzen und auf Schrauben aufgeschi.'iübt sind, die die Glocke (9) mit ihrem Tragrahmen (10) verbinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen