DE1947157C - Elektrolysezelle, mit Elektroden tragender abnehmbarer Seitenwand - Google Patents
Elektrolysezelle, mit Elektroden tragender abnehmbarer SeitenwandInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle mit polaren, senkrechten, jeweils abwechselnd zueinler
angeordneten Anoden und Kathoden und einer leren leitenden abnehmbaren Seitenwand als Trä-
und Stromverteiler für die metallischen Elektroglcicher Polarität.
lic besteht im besonderen in der Ausbildung der leren leitenden und abnehmbaren Seitenwand,
ehe die Elektroden gleicher Polarität trägt.
)icse Wand wird vorteilhafterweise als Träger von inanodcn bei der elcklrolytischen Herstellung von or, Hypochloriten oder Chloraten verwendet,
^us der USA.-Patentschrift 3 055 821 ist bereits ! L-.'cktrolysezelle für die Herstellung von Chlorat bekannt, deren eine äußere Seitenwand eine abnehmbare metallische Platte aufweist, welche die Titananoden trägt Die anodische Gesamtheit muß sich notwendigerweise seitlich aus der Zelle wie eine Schublade herausziehen lassen, was einen beträchtlichen seitlichen freien Raum von der Seite der abnehmbaren Wand erfordert und daher die Seite-an Seite-Anordnung von in Reihe verbundenen Zellen, die Zuführungen von Anodenstrom von einer angrenzenden, die Abnahmen des Kathodenstroms von der anderen beträchtlich behindert.
)icse Wand wird vorteilhafterweise als Träger von inanodcn bei der elcklrolytischen Herstellung von or, Hypochloriten oder Chloraten verwendet,
^us der USA.-Patentschrift 3 055 821 ist bereits ! L-.'cktrolysezelle für die Herstellung von Chlorat bekannt, deren eine äußere Seitenwand eine abnehmbare metallische Platte aufweist, welche die Titananoden trägt Die anodische Gesamtheit muß sich notwendigerweise seitlich aus der Zelle wie eine Schublade herausziehen lassen, was einen beträchtlichen seitlichen freien Raum von der Seite der abnehmbaren Wand erfordert und daher die Seite-an Seite-Anordnung von in Reihe verbundenen Zellen, die Zuführungen von Anodenstrom von einer angrenzenden, die Abnahmen des Kathodenstroms von der anderen beträchtlich behindert.
Wenn durch Löten vereinigt, kann diese bekannte anodische Gesamtheit nicht in ihre Bestandteile zerlegt
werden. Da die Anodenblätter nicht trennbar sind, muß die anodische Gesamtheit in die Werkstatt
geschickt weiden, wenn der anodische Überzug fehlerhaft wird. Um die Gesamtheit demontierbar zu
machen, hat man das Einpressen von Titanblättern in die Tragplatte vorgesehen, aber diese Befestigungsweise
besitzt zahlreiche Nachteile. An erster Stelle erfordert sie anodische Blätter von einer gewissen
Dicke (2,5 mm in dem Beispiel), um nach Möglichkeit ihr Verwerfen bei der Zusammenfügung zu vermeiden,
was noch die Investitionen an Titan vergrößert. An zweiter Stelle erfordert sie eine noch
dickere Tragplatte (9,5 mm in dem Beispiel), was zu verhindern ist. An dritter Stelle erfordert sie eine völlig
maschinenmäßig ausgeführte Nutung dieser Tragplatte aus Titan. Trotz dieser Nutung und Dicke der
Tragplatte sind die Anodenblätter schlecht geführt und verlangen Benutzung isolierender Einlagen, um ihren
Abstand in bezug auf die Kathodenblätter aufrechtzuerhalten. Wie auch die bei der Bearbeitung aufgebrachte
Sorgfalt sei, der Ersatz der eingepreßten Blätter wird rasch eine mechanische Verschlechterung
der Oberflächen infolge Reibung hervorrufen. Schließlich ist gegeben, daß die elektrischen Kontakte
Titan/Titan beträchtlichen Widerstand verursachen, und jeder metallische Überzug, der geeignet wäre, sie
zu verbessern, würde unverzüglich durch Reibung bei der Montage und durch elektrochemische Korrosion
beschädigt werden. Diese Kontakte Titan/Titan, schon von Anfang an mittelmäßig, würden sich nur
verschlechtern während der Elektrolyse infolge der Bildung immer dickerer Schichten aus nichtleitendem
Oxyd, und die Verteilung des Stroms in den verschiedenen Anoden würda ungleichmäßig sein.
Überdies ist in diesem Fall die Anodenträgerplatte selbst aus Titan, was erheblich die Ausgaben für dieses
Metall bei einer bestimmten aktiven Oberfläche vergrößert. Dieser größere Übelstand findet sich auch
bei der anodischen Gesamtheit aus Titan gemäß der niederländischen Patentanmeldung 6 704 105 wieder,
welche außerdem die Anwesenheit von Laschen, Bolzen und Muttern aus Titan erfordert.
Die Erfindung beseitigt alle diese Übelstände.
Die erfindungsgemäße Elektrolysezelle mit unipolaren, senkrechten, jeweils abwechselnd zueinander
angeordneten Anoden und Kathoden und einer äußeren leitenden abnehmbaren Seitenwand als Träger
und Stromverteiler für die metallischen Elektroden gleicher Polarität ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Seitenwand eine Aufeinanderfolge senkrechter Ränder der Anoden und senkrechter leitender Bauteile
darstellt und durch ineinander über Gewinde und Blindloch mit Innengewinde im Rundkopf verschraubte
Hohlbolzen in sich verbunden ist und der Schaft jedes Hohlbolzens einen Querschnitt aufweist,
der zwischen dem des Rundkopfes und dem des Gewindes liegt, während der Rundkopf jedes Hohlbolzens
in dem leitenden Bauteil versenkt ist und auf einem Anschlag aufliegt.
Demnach ist die erfindungsgemäße Seitenwand leitend und abnehmbar, trägt metallische Elektroden
gleicher Polarität, verteilt unter ihnen den elektrischen Strom und setzt sich im wesentlichen aus einer
Aufeinanderfolge von senkrechten Rändern von Elektroden gleicher Polarität und leitenden, längliehen
Bauteilen zusammen, welche senkrecht zwischen diesen angeordnet und demontierbar durch
richtig verteilte Befestigungsmittel zusammengestellt sind, von weichen jedes einen gleichen Druck auf
jeden der Elektrodenränder sichert.
Vorzugsweise ist an der Innenseite der Zelle über Zapfen ein aus zwei übereinanderliegenden Schichten
bestehender Überzug in der unteren Schicht verankert, an der die obere Schicht haftet.
Dabei besteht die untere Schicht aus einem eingespritzten oder eingepreßten Polyesterharzzement,
während die obere den Elektrolyten berührende Schicht aus chloriertem Polyvinylchlorid besteht.
Ferner kann die Seitenwand an Basis und an Spitze der leitenden Bauteile mit Boden und Deckel der
Elektrolysezelle über Bolzen und die leitenden Endbauteüi
über isolierte Bolzen am Kathodenkasten rechtwinklig befestigt sein.
Die Anoden sind mindestens teilweise überzogene Titananoden.
Die Berührungsflächen zwischen den Elektroden und den leitenden Bauteilen sind zuerst verkupfert
und dann verzinnt oder versilbert.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert, die lediglich Ausführungsbeispiele darstellen.
Sie beziehen sich auf Zellen mit Diaphragma, welches durch das Kaihodengitter getragen wird, und
auf überzogene Titananoden, welche durch die zusammengesetzte abnehmbare Seitenwand getragen
werden. Diese Zelle dient zur Gewinnung von Chlor und Ätzalkali durch Elektrolyse einer Alkylichloridlösung.
Es stellt dar
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Elektrolysezelle, welche die erfindungsgemäße abnehmbare Seitenwand
erkennen läßt,
F i g. 2 im Aufriß und im Querschnitt nach Linie II-II von F i g. 1 zwei in Reihe geschaltete Zellen,
F i g. 3 diese zwei Zellen im Aufriß und im waagerechten Teilschnitt in halber Höhe der Elektroden.
F i g. 4 einen waagerechten Schnitt in halber Höhe und vergrößert durch ein Ende der erfindungsgemäßen
Trägerwand.
Jede Zelle setzt sich im wesentlichen aus einer abnehmbaren Seitenwand 1, welche dia überzogenen
Titananoden 5 trägt, aus einem Kathodenkasten 2, welcher die Gitterstäbe und das Diaphragma trägt,
aus einem Boden 3 und einem Deckel 4, welcher für die Ableitung des Chlors und Einführung der Sole
mit Röhren versehen ist, zusammen.
Die abnehmbare Seitenwand 1, im einzelnen dargestellt in Fig. 4, besteht im wesentlichen aus einer
Aufeinanderfolge von l'inglichen, stählernen, leitenden Bauteilen 6,7, angeordnet senkrecht Seite an
Seite und getrennt durch '''C senkrechten Ränder der
Anoden 5, welche sie zuii,chen sich pressen. Die alle
einander gleichen Zwischen-Bauteilc 7 bestimmen den Absland zwischen den Anoden S. DieEnd-Baiittileo,
von denen ein einziges in Fig. 1 wiedergegeben ist, ermöglichen, die Seitenwand 1 am Kathodenkasten 2
in dichter abnehmbarer und isolierender Weise mittels Bolzen 12 und der schützenden oberen Schicht
11 aus chloriertem Polyvinylchlorid zu befestigen, deren Anhaften an der Seitenwand 1 mittels einer
unterere Schicht 10 aus Polyesterharz gesichert ist, welche durch Einspritzen oder Anpressen am Zapfen
13 fest verankert ist, mit, denen die Innenseite der leitenden Bauteile 6 und 7 versehen sind. Diese Bauteile
sind untereinander durch ineinanderschraubbare Hohlbolzen 9 aus Stahl und am End-Bauteil 6 durch
Endmuttern 8 verbunden. Wie die Hohlbolzen 9 sind die Endmuttern 8 mit einem Rundkopf 14 mit Ausnehmung
15 für ihre Festsetzung versehen. Der Rundkopf 14 jedes Hohlbolzens ist in dem leitenden Bauteil
versenkt und liegt auf einem Anschlag auf. Dies ermöglicht, auf 'jedes Element getrennt einen bestimmten
Druck auszuüben und '-ifolgedessen einen
ausgezeichneten elektrischen Kontakt mit den Anoden 5 zu sichern, welche ihnen benachbart sind. Der
Körper jedes Hohlbolzens 9 weist ein mit Gewinde 17 versehenes Ende von verringertem Querschnitt
und eL.en nicht mit Gewinde versehenen Schaft 18 von mittlerem Querschnitt zwischen demjenigen des
Rundkopfes 14 und dem des Gewindes 17 auf. Ein mit Gewinde versehenes Blindloch 19 ist in dem
Rundkopf 14 und in dem nicht mit Gewinde versehenen Schaft 18 jedes Bolzens angebracht, dessen
mit Gewinde 17 versehenes Ende in das Blindloch 19 des vorhergehenden Bolzens oder der Endmutter 8
eingeschraubt wird. Wie F i g. 2 zeigt, sind die Löcher 20 für den Durchgang der Hohlbolzen 9 in die leitenden
Bauteile 6,7 perforiert und die senkrechten Ränder der Anoden genau in der Höhe derart verteilt,
damit auf sie ein gleichförmiger Druck ausgeübt werden kann.
Von der dem Zapfen 13 gegenüberliegenden Seite sind gewisse, regelmäßig in der Aufeinanderfolge verteilte
leitende Zwischen-Bauteile 7, weiche mit den perforierten Rändern der Anoden S das wesentliche
der abnehmbaren Seitenwand 1 bilden, mit Zuführungen 21 aus Kupfer für den Anodenstrom versehen,
von denen ausgehend der Strom sich gleichförmig über die gesamte Wand verteilt. Um den Widerstand
zu verringern, werden die perforierten Ränder der Anoden 5 und ebenso die Kontaktflächen der leitenden
Bauteile 6,7 verkupfert und dann versilbert. Von der anderen Seite der Zelle trägt der Kathcaenkasten
2 Ableitungen 22 für den Kathodenstrom, rechts von der Zuführung 21 und auf der gleichen
Hohe wie diese Die Zuleitungen 21 und die Ableitungen 22 von zwei benachbarten Zellen in einer
Gruppe von in Reihe verbundenen Zellen sind einander gegenübergestellt und sehr nahe aneinander
(Fig. 2 und 3). Dies ermöglicht, eine beträchtliche Einsparung an Leitungen zwischen den Zellen und
eine fühlbare Verringerung des inneren Widerslands. Die Gesamtheit der Zelle ruht vermittels ihrer Strom-Zuleitungen
21 und -Ableitungen 22 auf leitenden, vom Boden isoliften Trägern von T-förmigem Querschnitt
(F i g. 2), deren senkrechter Schenkel 23 sich über die Zelle hinaus von dem einen Teil bis zum
anderen dieser erstreckt und etwa die Form von zwei
rechtwinkligen Dreiecken besitzt, die sich mit dem kleinsten Winkel (Fig. 1 und 3) gegenüberliegen,
während der waagerechte Schenkel 24 die eigentliche Stüt/pluttc für die zwei benachbarten Zellen darstellt.
Zuführungen 21 und Ableitungen 22 sind mittels
Bolzen 25 (Fig. 2 und 3) an leitenden senkrechten
Platten 26, welche der waagerechte Schenkel 24 trägt, befestigt. Diese Platten 26 besitzen vorteilhafterweise
eine gewisse Nachgiebigkeit, um einzeln die thermischen Ausdehnungen und Ziisammcnzichungcn
jeder Zelle aufzunehmen. Durch ihre Verlängerung über die Länge der Zellen hinaus erleichtern die senkrechten
Schenkel 23 der Träger erheblich das Kurzschließen, welches am Zellende mittels einer sehr einfachen Einrichtung, bewerkstelligt wird.
Der hohe Deckel 4 ist durch Bolzen 27 und der Boden 3 durch Bolzen 28 am Kathodenkasten 2 und
an der die Anoden tragenden Seitenwand 1 befestigt.
Der Kathodenkasten 2 ist mit einem Sammler 29 mit Auslaßleilung 30 für die kaustische Lauge ausgerüstet. Die Entleerung der Zelle wird über Leitung
31 bewirkt. Wasserstoff wird aus dem kathodischen Abteil durch Sammler 32 entleert.
Die Anoden 5 sind ebene überzogene Titananoden, die keine besondere Bearbeitung erfordern. Die Reparatur oder die Erneuerung des ihre aktive Oberfläche
bildenden Überzugs wird sehr leicht bewirkt. Wenn einmal die Zelle durch die senkrechten Schenkel 23
kurzgeschlossen und der Deckel 4 abgenommen ist, entfernt man die Bolzen 12 und 28, welche die die
Anoden tragende Seitenwand 1 am Kathodenkaslen 2 und am Gehäuse 3 befestigen, dann zieht man die
Seitenwand 1 nach oben heraus, welche dann durch Herausschrauben der Hohlbolzcn9 und Beseitigung
der Schutzschichten 10,11 zerlegt wird. Die Anoden 5
können dann einzeln behandelt werden.
tragenen Diaphragmas wird in ähnlicher Weise durch
Herausziehen des Kathodenkastens 2 nach oben bewirkt.
Die beschriebenen Zellen besitzen gegenüber Zellen mit bipolaren Elektroden des gleichen Aufbaus
den Vorteil, viel höhere Belastungen, sogar höher als 20 KA, zu bewältigen und nur die Demontage der
einzigen schadhaften Zelle zu erfordern, während die anderen Zellen der Reihe nach dem Kurzschluß der
zu überholenden Zelle weiter in Betrieb bleiben.
ao Die im vorstehenden gegebene Beschreibung bezieht sich auf eine Diaphragmazelle, welche besonders
für die Herstellung von Chlor und Ätzalkali bestimmt ist.
Claims (6)
1. Elektrolysezelle mit unipolaren, senkrechten, jeweils abwechselnd zueinander angeordneten
Anoden und Kathoden und einer äußeren leitenden abnehmbaren Seitenwand als Träger und
Stromverteiler' für die metallischen Elektroden gleicher Polarität, dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwand (I) eine Aufeinanderfolge senkrechter Ränder der Anoden (S) und
senkrechter leitender Bauteile (6, 7) darstellt und durch ineinander über Gewinde (17) und Blindloch
(19) mit Innengewinde im Rundkopf (14) verschraubte Hohlbolzen (9) in sich verbunden ist
und der Schaft (18) jedes Hohlbolzens (9) einen Querschnitt anweist, der zwischen dem des
Rundkopfes (14) und dem des Gewindes (17) liegt, während der Rundkopf (14) jedes Hohlbolzens
(9) in dem leitenden Bauteil (6,7) ver- ao senkt ist und auf einem Anschlag (16) aufliegt.
2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Zelle
über Zapfen (13) ein aus zwei übereinanderliegenden Schichten bestehender Überzug in der
unteren Schicht (10) verankert ist, an der die obere Schicht (11) haftet.
3. Elektrolysezille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daP die u Mere Schicht aus einem eingespritzten oder e:ngepreßten Polyesterharzzement
besteht, während die e iere den Elektrolyten berührende Schicht (11) aus chloriertem
Polyvinylchlorid besteht.
4. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand
(1) an Basis und an Spitze der leitenden Bauteile (6, 7) mit Boden (3) und Deckel (4) der
Elektrolysezelle über Bolzen (27,28) und die leitenden Endbauteile (6) über isolierte Bolzen
am Kathodenlfasten rechtwinklig befestigt sind.
5. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden
(5) mindestens teilweise überzogene Titananoden sind.
6. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen
zwischen den Anoden (5) und den leitenden Bauteilen (6, 7) zuerst verkupfert und
dann verzinnt oder versilbert sind.
50
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1947157C true DE1947157C (de) | 1972-12-28 |
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