DE2017914A1

DE2017914A1 - Schutz verbindungsvorrichtung für einen Elektrodenanschluß von Elektrolysezellen

Info

Publication number: DE2017914A1
Application number: DE19702017914
Authority: DE
Inventors: Naokichi; Yamanobe Yutaka; Usuba Kunikatsu; Iwaki Fukushima; Siina Katumi Takahagi Takahagi Ibaraki; Otake (Japan). P
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1969-04-16
Filing date: 1970-04-15
Publication date: 1971-10-28
Also published as: US3644862A; GB1289590A; NL7005255A; NL140013B; FR2043387A5; DE2017914B2; JPS4937028B1

Description

Paienicrawälia

Dr.-Ing. Willielüi Eeiohel

Dipl-Ing. Wolfing jkl

6 Fiankiuii a. M. 1

ParksixaßelS

KUREI& KA.GA.KÜ KOGYO KABIJSHIKi KAISHA., Tokyo, Japan

Schutzverbindungsvorrichtung für einen Elektrodenanschluß von Elektrolysezellen

Die Erfindung "bezieht sich auf elektrochemische Verfahren und Geräte und sie befaßt sich insbesondere mit einer Schutzverbindungsvorrichtung für einen Elektrodenanschluß von Elektrolysezellen, die einen Elektrodenanschluß in einer solchen Elektrolysezelle mit einem Stromzuführungsleiter verbindet und die sofort anspricht, wenn ein Kurzschluß in der Elektrolyseschaltung auftritt, wobei die Verbindung unterbrochen wird und dadurch die verschiedenen Teile des elektrolytischen Geräts geschützt werden. .

V/enn man durch Elektrolyse beispielsweise Natriumhydroxid nach dem QueekssÄlberverfahren herstellen möchte, dann sammeln sich Stoffe wie Quecksilberablagerungen ("Quecksilberbutter"), die in der Elektrolysezelle gebildet werden, und Teilchen aus Graphit, die von der einen Elektrode abbröckeln, an der Quecksilberkatode und sie verursachen häufig einen Kurzschluß zwischen den beiden Elektroden. Wenn ein derartiger Kurzschluß auftritt, dann werden dadurch die kurzgeschloasenen Teile und die Zuführungsleitung, die die Sammelschiene und die Anode verbindet, erwärmt und es können dadurch verschiedene'Gefahren, Fehler und Verluste auftreten, von denen die folgenden am meisten ernst zu nehmen sind: .

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_ 2 —

1. Gefahr der Explosion der Elektrolysezelle durch ,eine Entzündung der kurzgeschlossenen Teile.

2. Verbrennen und Bruch der Zuführungsleitung durch ihre Entzündung. .

3. Neben Verlusten durch den aufgrund des Kurzachlusees fließenden elektrischen Strom auch Unregelmäßigkeiten in der Stromverteilung und Anwachsen der Spannung der Elektrolysezelle

4. Trennung des Verbindungsteils zwischen der Elektrodenschiene und der Elektrode oder Zerstörung der Elektrode durch Erwärmung und Ausdehnung der Elektrodenschiene.

5. Anwachsen des elektrischen Widerstandes des Verbindungsteils zwischen einer Elektrodenschiene und einer Katode und Beschädigung der Elektrodenschiene durch Verbrennung.

6. Bruch einer Elektrode, wodurch ein relativ großes Stück herunterfällt und einen Kurzschluß zwischen anderen Anoden und Katoden verursacht, wodurch andere Elektroden

nacheinander beschädigt werden.

7. "Kurzschluß zwischen einer Elektrode und einer elektrolytischen Platte, wodurch die elektrolytische Platte zerstört wird.

Durch .die erhöhten Ausgaben für den Werkstoff der Vorrichtung',⁵ die Betriebswerkstoffe und die Reparaturkosten und durch die Unterbrechung der Arbeitsweise der; Elektrolysezelle, die jedesmal dann vorgenommen werden muß, wenn einer dieser Mängel auftritt, Wird die Wirtschaftlichkeit stark vermindert. Bei Elektrolysezellen zur Aluminiumherstellung entstehen auch Kurzschlüsse zwischen den Elektroden dadurch,daß die Graphitelektroden abbrechen und die Aluminiumsohicht, die in jeder

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Zelle entsteht, verstärkt sich dadurch!wodurch wiederum ähnliche Verluste und nachteilige Wirkungen auftreten können.

Wenn die Elektroden einer Alkalisalz-Elektrolysezelle in dauerhafte Eleketroden umgewandelt werden, beispielsweise in Titan-Platin-Elektroden, kann man erwarten, daß die nachteilige Arbeitsweise durch Kurzschlüsse in geringerem Maße auftritt* Wenn Jedoch dann ein Kurzschluß auftritt, entsteht ein großer Schaden durch Beschädigung von teuren Elektroden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schutζverbindungsvorrichtung einfachen Aufbaus und einfacher Wirkungsweise zu schaffen, die in den Zuführungsieitungen zu den Elektroden in einem elektrolytischen Gerät verwendet werden kann und die selbsttätig und sofort anspricht, wenn ein Kurzschluß in dem elektrplytischen. Gerät auftritt, dadurch daß sie dessen Schaltung, unterbricht und dadurch die oben beschriebenen Nachteile und. Beschädigungen verhindert..

Diese Aufgabe w,ird dadurch gelöst, daß eine napffö'rmige Passung mit einerElektrodenstange verbunden -ist, daß eine biegsame Zuführungsleitung an ihrem einen Ende mit Hilfe von Metall mit niedrigem Schmelzpunkt mit der Innenfläche der Passung verbunden ist jind daß eine Trennvorrichtung mit der Passung oder mit einem daran befestigten Teil und mit der Zufuhrungsleitung verbunden ist und ständig eine Kraft ausübt, die das Ende der Leitung und die Passung zu trennen sucht, wodurch bei einem übermäßig großen d;urch die Leitung fließenden Strom, beI^ .dem* das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt schmilzt, eine !Trennung hervorgerufen wird, wobei die Trennvorriphtung mindestens einen Isolierteil aufweist, welcher das Fließen eines elektrischen Strome zwischen der Zuführungsleitung der davon getrennten verhindert«

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Mit anderen Worten wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Schutzverbindungsvorrichtung vorgesehen ist, in der eine Zuführungsleitung mit einem Leiter einer Elektrode mit Hilfe eines Verbindungsmetalls mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden ist und daß eine Trennvorrichtung vorgesehen ist, die auf die Leitung und den Leiter eine stetige Kraft ausübt, durch die sie auseinander gedrückt werden ,wodurch bei einem übermäßig großen Strom , durch einen Kurzschluß, der durch die Leitung und den Leiter fließt' das Verbindungsmetall schmilzt und die Leitung von dem Leiter ' getrennt wird, wodurch die Elektrolyseschaltung unterbrochen wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand : der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Ansicht teilweise im S_chnitt und mit teilweise weggebrochenen Teilen einer Ausführungsform einer Anodenverbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung im verbundenen Zustand und

Figur 2 eine ähnliche Ansicht der gleichen Vorrichtung im k unterbrochenen oder Kurzschluß-Zustand.

In Pigur 1 ist eine Anoden-Verbindungsvorrichtung in ihrem normal leitenden Zustand dargestellt,die eine Sammelschiene θ mit einer Anodenstange 1, die an ihrem unteren Ende an einer Anode (nicht dargestellt) angeschlossen ist, verbindet. .Das obere Ende der Anodenstange 1 ist mit einer Gewindebohrung versehen, und mit dem mit einem Gewinde versehenen unteren Ende 5 einer Verbindungsplatte 2 durch Einschrauben verbunden. Das obere Ende der Verbindungplatte 2 ist als eine napfförmige Fassung 3 ausgebildet, deren Innenfläche mit Hilfe eines Lötmittels 7 mit einem EJade einer biegsamen Zuführungsleitung 6 verbunden ist, die' auo mehreren lamellen-Sohiöhten aus Kupferblech 4 besteht. Das andere Ende

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dieser Zuführungsleitung 6 ist mit Hilfe einer Schraube 9 an der Sammelschiene 8 befestigt.

Andererseits sind die Verbindungsplatte 2 und die Zuführungsleitung 6 durch eine Schraube 11 bzw. eine Schraube-12 an den koaxial gegenüberliegenden unteren bzw. oberen Abschlüssen

13 und H einer durch eine Peder betätigten Trennvorrichtung· 10 befestigt.. - Diese Trennvorrichtung 10 ist als dehnbare Stütze ausgebildet und sie enthält den unteren Abschluß 13 und den oberen Abschluß 14» ferner, eine FÜhrungsstange 16 die an ihrem oberen Ende mit dem unteren Ende des oberen Abschlusses 14 mit Hilfe einer Schraubverbindung 17 verbunden

. ist» eine elektrisch isolierende Hülse 18,. die aus einem Werkstoff wie Polyvinylchlorid besteht und die eine zentrische Bohrung aufweist, in die das untere Ende der Führungsstange 16 verschiebbar eingreift wenn sich die Verbindungsvorrichtung, so wie es in Figur 1 dargestellt ist, im verbundenen Zustand befindet sowie-eine Schraubendruckfeder 15, die um die Führungs stange 16 angeordnet ist und an ihrem oberen und ihrem unteren Ende in Aussparungen eingreift, die in dem oberen Abschluß

14 und der isolierenden Hülse 18 gebildet sind. Die Feder 15 wird im zusammengedrückten Zustand gehalten und übt deshalb stetig eine große Kraft aus, die den oberen und den unteren Abschluß 14 bzw. 13 zu trennen sucht, wenn sich die Verbindungsvorrichtung im normalverbundenen Zustand, der in Figur 1 dargestellt ist, befindet.

1 ;

Die isolierende;iHülße 18 dient dazu den oberen Abschluß 14 und die damit verbundenen Teile von dem unteren Abschluß 18 und dtn damit verbundenen Teilen zu isolieren, damit kein

Strom duroh die Trennvorrichtung 10 unabhängig

vom Zustand der Verbindungsvorrichtung fließen kann, i t Ί

Wenn ein Kurzsohluß zwischen Elektroden der. Elektrolysezelle auftritt und «loh die Zuführungsleitung 6,die so ausgelegt ist, daß ei· eintn geringen Strom führen kann,erwärmt,danr} schmilzt

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die dabei entstehende Wärme zu allererst das lötmittel 7 in der Passung 3 der Verbindungplatte 2,wodurch sich die Festigkeit dieser Lötverbindung schwächt. Die Zuführungsleitung 6 ist genügend biegsam und die Feder 15 übt eine genügend große Kraft aus, so daß die Abschlüsse H, und 13» so wie es oben erwähnt ist, auseinander gedrückt.werden. Wenn also das Lötmittel 7 in der Fassung 3 schmilzt,wird das untere Ende der Zuführungsleitung 6 sofort aus der Fassung 3 herausgezogen und von dieser weggezogen,und die Teile der Verbindungsvorrichtung nehmen die Lage ein, die in Figur 2 dargestellt ist, wodurch der Elektrodenstrom unterbrochen wird. Dadurch werden " schädliche Wirkungen, wie sie andernfalls durch den Kurzschluß hervorgerufen werden könnten, wirksam verhindert.

Die Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung, von der ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben wurde ,ist einfach aufgebaut und einfach in ihrer Betätigung und· erfordert nur geringe Kosten bei der Herstellung und Wartung. Ferner kann diese Vorrichtung ,wenn sie auf einen Kurzschluß angesprochen hat, in einfacher Weise ohne Beschädigung in ihren ursprünglichen Zustand wieder zurückgeführt werden, wenn die Ursache des Kurzschlusses entfernt worden ist.

Die obige Beschreibung bezieht sich natürlich nur auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel und dieses Ausführungsbeispiel kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. Wenn beispielsweise bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die napfförmige Fassung mit der Anodenstange 1 durch eine Verbindungsplatte 2 verbunden ist, so kann andererseits die Fassung 3 auch direkt an der Anodenstange festgesohweißt sein·

ORIGINAL WSPECTiD

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Claims

.Patentansprüche

ssaassrssssssss

μ J Schutzverbindungevorrichtung für einen Elektrodenanschluß von Elektrolysezellen, ·

dadurch gekennzeichnet, . daß eine napfförmige Fassung (3) mit einer Elektrodenstange (1) verbunden ist, daß eine biegsame Zuführungsleitung (6) an ihrem einen Ende mit Hilfe von Metall (7) mit niedrigem Schmelzpunkt mit der Innenfläche der Fassung verbunden ist und daß eine Trennvorrichtung.' (1.0) mit der Fassung oder mit einem daran befestigten Teil und mit der Zuführungsleitung verbunden ist und ständig eine Kraft ausübt, die das Ende der Leitung und die Fassung zu trennen sucht, wodurch bei einem übermäßig großen durch die Leitung fließenden Strom bei dem das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt schmilzt, eine Trennung hervorgerufen wird, wobei die Trennvorrichtung mindestens ein Isolierteil aufweist, welches, das Fließen eines elektrischen Stroms zwischen der Zuführungsleitung und der davon getrennten Fassung verhindert.
2. Schutzverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1,

d θ durch gekennzeichnet,

daß die Trennvorrichtung durch eine Feder betätigt wird, die im elastisch ausgelenkten Zustand eine Kraft ausübt.
3. Schutzverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

d ad U₁ r c h gekennzeichnet, , .

daß die'napfförmige Fassung mit der Elektrodenstange durch eine Verbindungaplatte (2) verbunden :ist.

ORIGINAL INSPECTED 109844/1490
4. Schutzverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung einen ersten Abschluß (13) aufweist, der mit der Passung oder einem daran befestigten Teil verbunden ist und an dem eine isolierende Hülse (8) angeordnet ist, daß ein zweiter Abschluß (H.)- an der Zuführungsleitung angebracht ist, daß ein Ende einer Führungsstange (16) an dem zweiten Abschluß befestigt ist, daß die Führungsstange verschiebbar in eine Führungsbohrung in der Hülse eingreift und daß eine bzw. die Feder (15) in ihrem elastisch . ausgelenkten Zustand den ersten und den zweiten Abschluß auseinander drückt und dadurch die Kraft ausübt·

Rei/Lo

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