DE19904809A1 - Randschutzstreifen für Elektroden elektrolytischer Zellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Randschutzstreifen für Elek­ trodenplatten, die in elektrolytischen Zellen typischerweise für die Erzeugung von Nichtei­ senmetallen durch Niederschlag auf diesen verwendet werden.

Um die Abnahme von niederschlagenem bzw. abgelagertem Metall von der Elektrodenplatte nach dem Ablagerungsvorgang zu erleichtern, ist es zweckmäßig, die untere und die seitli­ chen Ränder der Platte mit Randschutzstreifen zu schützen. Die Randschutzstreifen können geformte Streifen aus Kunststoffmaterial oder Wachsbeschichtungen oder eine Kombination von beidem sein, um die Anlagerung von abgeschiedenem Metall auf den Randbereichen der Elektrodenplatte zu verhindern. Dies unterstützt letztlich das Abnehmen des abgelagerten Metalls von den Elektrodenplatten.

Aus dem US-Patent 4,776,928 ist der Aufbau eines Randschutzstreifens der vorstehend er­ wählten Art bekannt. Das Patent beschreibt einen U-förmigen Rinnenquerschnitt, der dazu bestimmt ist, im wesentlichen um den Randbereich der zu schützenden Elektrodenplatte an­ gebracht zu werden, wobei der U-Querschnitt aus einem relativ steifen Kunststoffmaterial besteht und die Spitzen bzw. freien Ränder der Arme des U-Querschnitts aus einem nachgie­ bigeren Kunststoffmaterial bestehen, das mit dem steifen Kunststoffmaterial koextrudiert ist, um den gewünschten Rinnenquerschnitt auszubilden. Die nachgiebigen Ränder des Rinnen­ querschnitts sollen dazu dienen, eine Abdichtung auf der Elektrodenplatte zu bilden, so daß sich auf den Randzonen der Platte kein Metall ablagert.

Das US-Patent 5,549,801 zeigt ebenfalls einen ähnlichen Randschutzstreifen, der eine U- förmige Anordnung mit beabstandeten Armen aus relativ steifem Kunststoffmaterial aufweist, wobei diese durch einen Gelenkabschnitt aus nachgiebigerem Kunststoffmaterial verbunden sind. Die freien Endabschnitte der beabstandeten Arme tragen Dichtungspolster aus relativ nachgiebigem Material, so daß das steife Kunststoffmaterial und das Gelenk und die Dich­ tungspolster aus nachgiebigem Kunststoffmaterial in einem einzigen Herstellungsschritt ko­ extrudiert werden. Die Dichtungspolster können bei der Verwendung mittels eines geeigne­ ten, getrennten Keilelements zueinander und gegen eine Elektrodenplatte angedrückt werden, um eine vergrößerte Dichtungskraft gegen die Randbereiche der Elektrodenplatte zu erzeu­ gen.

Während die vorgenannten Anordnungen verwendet werden und über eine gewisse Zeit zu­ friedenstellend funktionieren, ist herausgefunden worden, daß sich die nachgiebigen Ränder oder Dichtungspolster schnell verhärten, wenn sie einer Elektrolytlösung und Wärme ausge­ setzt werden, so daß sie sich als Folge von dem steifen Kunststoffmaterial der Schutzstreifen ablösen können. Darüber hinaus hat ein Herstellungsverfahren durch Koextrusion bestimmte Nachteile dahingehend, daß das für die nachgiebigen Bereiche verwendete Kunststoffmaterial kompatibel zu den steiferen Abschnitten des Schutzstreifens sein muß oder ähnliche Eigen­ schaften wie diese aufweisen muß. Dies schränkt den Bereich von Materialien erheblich ein, die in dem Koextrusionsverfahren verwendet werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen neuartigen Schutzstreifen für den Randbereich von Elektrodenplatten bereitzustellen, der zumindest einige der vorgenann­ ten Probleme im Zusammenhang mit den Anordnungen nach dem Stand der Technik wenig­ stens zum Teil löst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schutzstreifen für einen Randbereich einer Elektrodenplatte gelöst, der ein erstes rinnenförmiges Teil aus relativ nachgiebigem Material aufweist, welches dazu bestimmt ist, im Einsatz über den Randbereich der Elektrodenplatte zu greifen, und ein zweites rinnenförmiges Teil aus einem relativ steiferen Material, getrennt von dem ersten rinnenförmigen Teil, das dazu bestimmt ist, im Einsatz über das erste rinnenför­ mige Teil zu greifen, um zumindest einen Teil des ersten rinnenförmigen Teils in abdichten­ des Zusammenwirken mit dem Randbereich der Elektrodenplatte zu drücken.

Vorzugsweise hat das erste rinnenförmige Teil ein Paar im wesentlichen parallele Schenkel und einen Steg, der die beiden Schenkel an einem Ende verbindet. An oder benachbart zu jedem freien Ende der Schenkel befindet sich ein nach innen weisender Vorsprung oder eine Verdickung, die dazu bestimmt ist, im Einsatz eine primäre Abdichtung gegenüber dem Randbereich der Elektrodenplatte zu schaffen. Zweckmäßigerweise befindet sich an oder be­ nachbart zu jedem freien Endabschnitt der Schenkel ein Flanschabschnitt, der sich von den Schenkeln nach außen oder entgegengesetzt zu dem nach innen weisenden Vorsprung oder der Verdickung erstreckt. Vorzugsweise beinhaltet das zweite rinnenformige Teil eine innere Nutausformung, die sich entlang diesem erstreckt, wobei die Nutausformung eine Tiefe auf­ weist, die gleich oder größer als die Tiefe des ersten rinnenförmigen Teils ist. Zweckmäßi­ gerweise ist dann, wenn das erste rinnenförmige Teil ganz in die Nutausformung des zweiten rinnenförmigen Teils eingesetzt ist, ein Zwischenraum zwischen der Bodenwand des ersten rinnenförmigen Teils und einer Bodenfläche der Nutausformung in dem zweiten rinnenförmi­ gen Teil vorhanden.

In einer weiteren bevorzugten Ausfürungsform können die zweiten rinnenförmigen Teile aus durch Verbindungsmittel verbundenen, rinnenförmigen Abschnitten gebildet sein, wobei die Verbindungsmittel ermöglichen, daß einer der rinnenförmigen Abschnitte selektiv seitlich von einer Anordnung aus einer Anzahl solcher Abschnitte abgenommen wird, wobei aber eine wesentliche Bewegung relativ zu benachbarten Abschnitten in Längsrichtung des Schutzstrei­ fens verhindert wird.

Durch Bereitstellen der vorgenannten Anordnung beruht die vorliegende Erfindung nicht auf einer chemischen Verbindung zwischen starren und nachgiebigen Komponenten, wodurch die Gefahr einer Ablösung ausgeschaltet wird, während eine wirksame Langzeitabdichtung des Randbereichs der Elektrodenplatte beibehalten wird. Weiterhin ist es möglich, da keine Ko­ extrusion erforderlich ist und insbesondere zumindest die äußeren oder zweiten, rinnenförmi­ gen Teilabschnitte durch Spritzformtechniken hergestellt werden können, einen wesentlich größeren und zweckmäßigeren Bereich von thermoplastischen und duroplastischen Materiali­ en für die Bauelemente des Randschutzstreifens zu verwenden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin gelöst durch einen Schutzstreifen für einen Randbereich einer Elektrodenplatte, der durch modulare Abschnitte gebildet ist, die dazu bestimmt sind, durch eine Verbindungsanordnung in aufeinanderfolgender Weise ver­ bunden zu werden, wobei jeder modulare Abschnitt eine rinnenförmige Ausformung aufweist, die eine innere Nut bildet, welche dazu bestimmt ist, im Einsatz über die Randzone der Elek­ trodenplatte zu greifen, wobei die Verbindungsanordnung ermöglicht, einen oder mehrere der modularen Abschnitte abzunehmen und zu ersetzen, ohne daß der gesamte Schutzstreifen ersetzt werden muß. Eine solche Anordnung hat den wesentlichen Vorteil, daß im Falle einer örtlichen mechanischen Beschädigung des Schutzstreifens lediglich der beschädigte Abschnitt abgenommen und ersetzt werden kann.

Zweckmäßigerweise ist die Verbindungsanordnung einteilig bzw. integral mit den modularen Abschnitten ausgebildet und verhindert eine Längsbewegung zwischen benachbarten modula­ ren Abschnitten, läßt aber zu, daß einer oder mehrere der modularen Abschnitte seitlich von dem Schutzstreifen wegbewegt werden können. Vorzugsweise weist die Verbindungsanord­ nung eine vorspringende und zurückspringende Verriegelung auf.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Be­ zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Schutzstreifens zeigt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ist, die das Zusammensetzen des Schutzstreifens nach der vorliegenden Erfindung erläutert;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, die einen modularen Abschnitt und Detailansichten der bevorzugten Verbindungsanordnung zeigt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, die ein bevorzugtes inneres, nachgiebiges rinnenför­ miges Teil zeigt;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ist, die einen zusammengesetzten Schutzstreifenaufbau zeigt;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Kathodenanordnung ist, die mit dem Schutzstreifen nach der vorliegenden Erfindung im zusammengesetzten Zustand versehen ist;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Endabschnitts eines modularen Abschnitts eines erfindungsgemäßen Schutzstreifens ist, der so aufgebaut ist, daß zusätzliche Befestigungs­ mittel zum Befestigen des Schutzstreifens an der Kathodenplatte möglich sind; und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht von (a) zusammengesetzten und (b) auseinandergezogen dargestellten Anordnungen eines Eckabschnitts eines erfindungsgemaßen Schutzstreifens zeigt.

Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen, die einen Schutzstreifen 10 zeigt, der aus einem ersten rinnenförmigen Teil 11 besteht, welches aus einem relativ nachgiebigen, elastomeri­ schen Material besteht, welches zur Verwendung im Milieu einer elektrolytischen Zelle ge­ eignet ist. Ein zweites rinnenförmiges Teil 12 aus einem vergleichsweise steiferen Kunst­ stoffmaterial, welches sich ebenfalls zum Einsatz im Milieu einer elektrolytischen Zelle eig­ net, ist mit einer innenliegenden Nutausformung 13 versehen, die eine offene Seite 14 auf­ weist. Das erste rinnenförmige Teil 11 ist zum Einsetzen in die Nutausformung 13 bestimmt, wobei das Teil 11 einen inneren Zwischenraum 15 besitzt, der dazu bestimmt ist, im Einsatz bzw. Gebrauch über einen Randbereich der Elektrodenplatte bzw. Kathode zu greifen, die gegen eine unerwünschte Ablagerung von Metall geschützt werden soll. Das erste rinnenför­ mige Teil 11 weist ein Paar beabstandeter Schenkel 16 auf die an einem Ende durch einen Steg 17 verbunden sind, wobei vorzugsweise Entlastungsnuten 18 an den inneren Ecken zwi­ schen den Schenkeln 16 und dem Steg 17 ausgebildet sind. An den anderen bzw. äußeren Endabschnitten 19 der Schenkel 16 liegt eine offene Seite 20, wobei vorspringende Ab­ schnitte 21 nach innen über die offene Seite 20 hinweg gerichtet sind, um abdichtende Ab­ schnitte zu bilden, wenn der Randbereich einer Elektrodenplatte in den Zwischenraum 15 eingeschoben wird. Die äußeren Endabschnitte 19 der Schenkel 16 sind mit nach außen wei­ senden Flanschabschnitten 22 versehen, die dem Teil 11 ein umgekehrt zylinderhutförmiges Aussehen geben. Zweckmäßigerweise sind die nach innen weisenden Flächen 23 der Flanschabschnitte 22 und die nach außen weisenden Flächen 24 der Schenkel 16 benachbart zu den Flanschabschnitten 22 im wesentlichen komplementär zu benachbarten Flächen 25 und 26 der inneren Nutausformung 13 geformt, haben aber in einem spannungsfreien Zustand nach Fig. 1 einen kleinen Abstand davon. Vorzugsweise laufen die Flächen 24 unter einem etwas kleineren Winkel als der der Flächen 26 auseinander, wodurch ein divergierender Zwi­ schenraum 27 zwischen den beiden Flächen gebildet wird.

Die übrigen Fig. 2 bis 5 zeigen in perspektivischen Ansichten die Anordnung der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellten Bauteile. Das innere, erste rinnenförmige Teil 11 hat vorzugsweise eine ununterbrochene Länge, die der Länge des zu schützenden Randbereichs der Elektroden­ platte entspricht. Das Teil 11 kann allerdings auch in zwei oder mehr Längenabschnitten aus­ gebildet sein, deren benachbarte Enden aneinanderstoßen, sofern die benachbarten Enden nicht der Verbindungsanordnung zwischen den Abschnitten der äußeren Teile 12 entsprechen, wie nachstehend beschrieben ist.

Das zweite oder äußere rinnenförmige Teil 12 kann, wie dargestellt, durch modulare Ab­ schnitte 28 gebildet sein, von denen jeder durch Spritzformen aus einem geeigneten Kunst­ stoffmaterial hergestellt sein kann. Jeder modulare Abschnitt 28 hat Verbindungsausformun­ gen 29, 30 an gegenüberstehenden Enden und einen mittleren Abschnitt 31, der die gegen­ überliegenden Enden verbindet und dessen Querschnitt im wesentlichen so wie in Fig. 1 dar­ gestellt ist. Die Verbindungsausformung 29 ist eine vorspringende Ausformung, die dazu be­ stimmt ist, mit einer zurückspringenden Verbindungsausformung 30 zusammenzuwirken, so daß ein fortlaufender äußerer Rinnenabschnitt 12 gebildet wird, wenn eine Anzahl solcher modularer Abschnitte 28 miteinander verbunden werden, wie mit Pfeil 37 dargestellt.

Wie Fig. 3 zeigt, bildet die Verbindungsausformung 29 eine U-formige äußere Fläche 38 verminderter Abmessung relativ zum übrigen Teil der Außenfläche 32 des modularen Ab­ schnitts 28. Die Fläche 38 ist entlang ihrer in einer Querebene befindlichen Oberfläche mit einem nach außen vorstehenden Wulst 33 versehen. Die Verbindungsausformung 30 hat eine Außenfläche 34, die in die Fläche 32 übergeht, und eine innere U-förmige Fläche 35 kom­ plementär zur Fläche 38 der Verbindungsausformung 29. Diese innere U-förmige Fläche 35 hat eine ununterbrochene Ausnehmung 36, die ebenfalls in einer Querebene liegt, so daß der Wulst 33 nur in die Ausnehmung 36 eingesetzt werden kann, wenn die Verbindungsausfor­ mung 30 in Richtung des Pfeils 37 bewegt wird (Fig. 2), um über die Verbindungsausformung 29 zu greifen. In vollständigem Eingriff können die modularen Abschnitte nicht getrennt oder in sonstiger Weise in Längsrichtung bewegt werden, sondern lediglich in einer Querrichtung, die mit den Querebenen des Wulstes 33 und der Ausnehmung 36 übereinstimmt, bewegt bzw. getrennt werden. Nach Zusammenbau und Einsetzen im Gebrauchszustand verhindert der nach außen weisende Druck, der durch das nachgiebige Rinnenteil 11 erzeugt wird, welches zwischen dem rinnenförmigen Teil 12 und dem Randbereich der zu schützenden Elektroden­ platte gehalten ist, daß sich die modularen Abschnitte 28 ungewollt voneinander lösen. Wenn allerdings ein oder mehrere Abschnitte 28 während der mechanischen Handhabung beschä­ digt werden, können sie leicht ersetzt werden, ohne daß der gesamte Randschutzstreifen er­ setzt werden muß.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Anordnung aus zwei modularen Abschnitten 28 mit einem rin­ nenförmigen Teil 11. Ein vergrößerter Teil der Anordnung, der die Verbindung zwischen den beiden modularen Abschnitten zeigt, ist ebenfalls dargestellt. Wie man sieht, paßt der Wulst 33 in die Ausnehmung 36 und stellt sicher, daß eine relative Längsbewegung zwischen den beiden modularen Abschnitten 28 begrenzt ist.

Fig. 6 zeigt eine zusammengesetzte Kathodenplatte 40 mit Schutzstreifenabschnitten 10 ent­ lang drei Rändern. Die obere Kante der Kathodenplatte 40 ist an einem tragenden Teil 41 be­ festigt, an dem die Anordnung hängt. Die Anordnung beinhaltet ferner zwei endseitige Befe­ stigungsabschnitte 42 und zwei Eckanordnungen 43.

Ein endseitiger Befestigungsabschnitt 42 ist im einzelnen in Fig. 7 dargestellt. Der Zweck des endseitigen Befestigungsabschnitts besteht darin, die Möglichkeit eines unerwünschten Lö­ sens des Schutzstreifens 10 im Einsatz zu verringern. Ein endseitiger modularer Abschnitt 44 wirkt in ähnlicher Weise wie die vorstehend beschriebenen modularen Abschnitte 28, ist aber speziell geformt, um für eine Befestigung des Schutzstreifens 10 an der Kathodenplatte 40 zu sorgen. Ein Niet 45 oder ähnliches ist vorgesehen, um den Schutzstreifen 10 an der Katho­ denplatte 40 zu befestigen.

Eine Eckanordnung 43 ist im einzelnen in Fig. 8 dargestellt. Fig. 8(a) zeigt den zusammenge­ setzten Zustand, während Fig. 8(b) eine auseinandergezogene Darstellung zeigt. Wie aus der auseinandergezogenen Darstellung ersichtlich ist, beinhaltet die Anordnung Abschnitte des rinnenförmigen Teil 11 gemäß der vorstehenden Beschreibung und ein inneres rinnenförmi­ ges Eckteil 46, welches dicht an die Abschnitte 11 des rinnenförmigen Teils und über den Eckabschnitt der Kathodenplatte 40 paßt. Speziell geformte modulare Eckabschnitte 47 grei­ fen über die rinnenförmigen Teile 11 und 46, so wie vorstehend bezüglich der modularen Ab­ schnitte 28 beschrieben. Die abgewinkelten Abschnitte 48 der modularen Eckabschnitte 47 passen eng aneinander, wenn sie gemäß Fig. 8(a) zusammengesetzt sind. Ein Eck- Abdeckabschnitt 49 greift über die Ecke, wie dargestellt, um der Anordnung zusätzlichen Schutz zu verleihen.

Claims (10)

1. Schutzstreifen (10) für einen Randbereich einer Elektrodenplatte (40), mit einem ersten rinnenförmigen Teil (11) aus relativ nachgiebigem Material, welches dazu bestimmt ist, im Einsatz über den Randbereich der Elektrodenplatte zu greifen, und einem zweiten rin­ nenförmigen Teil (12) aus einem relativ steiferen Material, getrennt von dem ersten rin­ nenförmigen Teil (11), das dazu bestimmt ist, im Einsatz über das erste rinnenförmige Teil zu greifen, um zumindest einen Teil des ersten rinnenförmigen Teils in abdichtendes Zusammenwirken mit dem Randbereich der Elektrodenplatte zu drücken.

2. Schutzstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste rinnenförmige Teil (11) ein Paar im wesentlichen parallele Schenkel (16) und einen Steg (17) aufweist, der die Schenkel an einem Ende verbindet.

3. Schutzstreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an oder benachbart zu jedem freien Ende der Schenkel ein nach innen weisender Vorsprung (21) oder eine Ver­ dickung befindet, die dazu bestimmt ist, im Einsatz eine primäre Abdichtung gegenüber dem Randbereich der Elektrodenplatte zu schaffen.

4. Schutzstreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an oder benachbart zu jedem freien Endabschnitt der Schenkel ein Flanschabschnitt befindet, der sich von den Schenkeln nach außen oder entgegengesetzt zu dem nach innen weisenden Vorsprung oder der Verdickung erstreckt.

5. Schutzstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite rinnenförmige Teil eine innere Nutausformung (13) beinhaltet, die sich entlang diesem erstreckt, wobei die Nutausformung eine Tiefe aufweist, die gleich oder größer als die Tiefe des ersten rin­ nenförmigen Teils (11) ist.

6. Schutzstreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das erste rin­ nenförmige Teil ganz in die Nutausformung des zweiten rinnenförmigen Teils eingesetzt ist, ein Zwischenraum zwischen der Bodenwand des ersten rinnenförmigen Teils und ei­ ner Bodenfläche der Nutausformung in dem zweiten rinnenformigen Teil vorhanden ist.

7. Schutzstreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten rinnenformigen Teile aus durch Verbindungsmittel (29, 30) verbundenen, rin­ nenförmigen Abschnitten gebildet sein können, wobei die Verbindungsmittel ermögli­ chen, daß einer der rinnenförmigen Abschnitte selektiv seitlich von einer Anordnung aus einer Anzahl solcher Abschnitte abgenommen wird, wobei aber eine wesentliche Bewe­ gung relativ zu benachbarten Abschnitten in Längsrichtung des Schutzstreifens verhindert wird.

8. Schutzstreifen für einen Randbereich einer Elektrodenplatte, der durch modulare Ab­ schnitte (28) gebildet ist, die dazu bestimmt sind, durch eine Verbindungsanordnung in aufeinanderfolgender Weise verbunden zu werden, wobei jeder modulare Abschnitt eine rinnenförmige Ausformung aufweist, die eine innere Nut bildet, welche dazu bestimmt ist, im Einsatz über die Randzone der Elektrodenplatte zu greifen, wobei die Verbindungsan­ ordnung ermöglicht, einen oder mehrere der modularen Abschnitte abzunehmen und zu ersetzen, ohne daß der gesamte Schutzstreifen ersetzt werden muß.

9. Schutzstreifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsanordnung einteilig mit den modularen Abschnitten ausgebildet ist und eine Längsbewegung zwi­ schen benachbarten modularen Abschnitten verhindert, aber zuläßt, daß einer oder mehre­ re der modularen Abschnitte seitlich von dem Schutzstreifen wegbewegt werden können.

10. Schutzstreifen nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ bindungsanordnung eine vor- und zurückspringende Verriegelung aufweist.