DE2262525A1

DE2262525A1 - Elektrolysezelle mit diaphragma

Info

Publication number: DE2262525A1
Application number: DE2262525A
Authority: DE
Inventors: Pierre Bouy; Paul Collon; Daniel Masure; Jean-Marie Pigeaud; Bernard Sartre
Original assignee: Rhone Progil SA
Current assignee: Rhone Progil SA
Priority date: 1971-12-23
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1973-07-05
Also published as: IT1052122B; CA979394A; GB1405609A; FR2164495B2; DE2262525B2; JPS4878083A; AT319278B; BR7209044D0; NL7217438A; FR2164495A2; US3891531A; ES409880A1; BE793282A; SE388640B; CH562328A5; NO138254B; NO138254C

Description

Elektrolysezelle mit Diaphragma

Die Erfindung betrifft Elektrolysezellen mit Diaphragma, die mit ebenen und hohlen metallischen Anoden ausgerüstet sind, bei denen wenigstens eine ihrer beiden parallelen Seiten von einer durchbrochenen Platte oder von einem Gitter aus Titan oder aus einem Metall oder aus Legierungen mit analogen anodischen Eigenschaften gebildet ist, und die Verlängerungen aufweisen, die zur Stromzuführung und zur Befestigung an den Böden der Zellen dienen.

Der Vorteil,der sich bei Elektrolysezellen aus der Verwendung, anstelle von Graphitanoden von solchen Anoden ergibt, die aus Titan oder aus Metallen oder Legierungen mit analogen anodischen Eigenschaften hergestellt und mit einem leitenden und gegen die elektrolytischen Lösungen unempfindlichen Körper bedeckt sind, ist bekannt.

Insbesondere in der französischen Patentschrift 1 600 249 sind Ausbildungsformen beschrieben, bei denen derartige metallische Anoden metallische Verlängerungsstücke aufweisen die zu ihrer Befestigung am' Boden der Zellen und zur Zuführung elektrischen Stromes dienen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln Elektrolysezellen der eingangs beschriebenen Art zu verbessern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Verlängerungen vorgesehen sind, die aus einem Kern aus gut leitendem Metall und aus einer diesen bedeckenden Ummantelung aus Titan oder aus einem Metall oder aus einer legierung mit analogen anodischen Eigenschaften bestehen, und daß zwischen dieser Ummantelung und dem Kern eine einwandfreie elektrische Verbindung besteht. Bei Verwendung solcher Verlängerungen läßt sich tatsächlich "bei Stromzuführung unmittelbar an den Kern dieser Verlängerungen eine Verringerung der Spannungsabfälle erzielen, da die aktiven Teile, nämlich die ebenen Flächen bzw. Seiten der Anoden selbst,mit der Ummantelung dieser Verlängerungen stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, verbunden sind. Außerdem können die Verlängerungen der Anoden sich mit Vorteil zwischen den beiden Seiten der Anoden erstrecken, bis zu deren Oberteil reichen und mit den Seiten der Anoden stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, so verbunden sein, daß in diesen Bereichen der Strom in günstigster Weise verteilt ist.

In der Praxis verwendet man entsprechend den Abmessungen der Anoden und ihren elektrischen Eigenschaften eine einzige oder mehrere solcher Verlängerungen pro Anode, wobei die Verwendung einer einzigen Verlängerung jedoch den Vorteil hat, daß diese den sich aus der Ausdehnung der Bauteile der Anode ergebenden Kräften nicht ausgesetzt ist.

Als Ausgangsmaterial für derartige Verlängerungen dienen vorzugsweise zylindrische Bimetallteile. Bs leuchtet ohne weiteres ein, daß eine solche zylindrische Formgebung verschiedene Bearbeitungen im Hinblick auf die Stromversorgung dieser Verlängerungen zuläßt.

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In einer ersten Ausbildungsform ist diese Stromversorgung dadurch gelöst, daß man den leitenden Kern der Verlängerung an seinem unteren, durch den Boden der Zelle hindurchgehenden Ende blank macht, um mit diesem in verschiedenen bekannten Weisen die Stromversorgungsleiter zu verbinden, daß man die Ummantelung an ihrem durch den Zellenboden gehenden Teil mit Gewinde versieht, und daß man daran oberhalb des Gewindeteils eine Zwischenscheibe aus dem gleichen Metall oder aus einem analogen Metall stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, befestigt und die Verlängerungen auf diese Weise an den Boden anpreßt, wobei man außerdem zur Erzielung der Dichtheit zwischen die Zwischenscheibe und den Boden ein vorzugsweise ringförmiges Dichtglied einsetzt. Diese Stromversorgungsleiter können am Boden der Zelle befestigt sein. Ist dieser Boden aus Metall hergestellt, kann er dann als allgeneLne Stromzuführung für die Anoden dienen.

In einer anderen Ausbildungsform mit metallischem ,Zellenboden geschieht die Stromversorgung der Verlängerungen dadurch, daß man den leitenden Eern dieser Verlängerungen, der an dem / den Zellenboden durchdringenden Teil blank gemacht ist, am Metall selbst dieses Bodens einklemmt, bzw. mit dem Metall selbst dieses Bodens befestigt. Diese Befestigung kann durch einfaches Eindrücken bzw. Einpressen erfolgen, wird jedoch vorzugsweise über eine Schrumpfverbindung erzielt, indem man vor der Montage eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen dem Boden und den Verlängerungen beispielsweise dadurch herbeiführt, daß man die Verlängerungen in flüssigen Stickstoff eintaucht. Eventuelle Demontagen können mit verschiedenen Vorrichtungen vorgenommen werden, die auch kombiniert werden können und zu denen u.a. Schraubenauszieher gehören, für die die verschiedenen erforderliehen Verankerungen vorgesehen sein müssen, die konische Bearbeitung des Kerns der Verlängerungen, in diesen Kern eingebohrte Kanäle bzw. Durchlässe zum Umwälzen eines Kühlmittels und Vorrichtungen zum Erwärmen des Bodens. Es versteht sich, daß bei dieser

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Ausbildung der Stromversorgung der Elektroden die Dichtheit analog zur weiter oben beschriebenen Ausbildungsform vorgenommen sein kann, nämlich mit einem Dichtglied aus einem geeigneten Elastomer und von genau der erforderlichen Größe, das "bei der Montage der Anoden zwischen einer mit den Verlängerungen fest verbundenen Zwischenscheibe und dem Boden der Zelle zusammengequetscht wird, oder indem man das Dichtglied nach der Montage an diesen Boden mit einer Zwischenscheibe andrückt, die man auf die Ummantelung der Verlängerungen aufschraubt. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Dichtheit besteht darin, daß man anstelle der vorerwähnten Zwischenscheiben verwendete dünne Titanteile an ihren Rändern an dem aus Titan hergestellten Schutz des Zellentoodens stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, befestigt.

Bei einer weiteren Ausbildungsform ist im Hinblick auf die Stromversorgung der Boden der Zelle aus einem leitenden Metall hergestellt und die Verbindung zwischen diesem Boden und den Verlängerungen über elastische Kontaktstücke vorgenommen, die in einen ringförmigen Zwischenraum eingesetzt sind, welcher zwischen dem an seinem durch den Boden hindurchgehenden Teil blank gemachten leitenden Kern dieser Verlängerungen und der Durchstecköffnung durch diesen Boden gebildet ist. Die Dichtheit ist in gleicher Weise wie vorbeschrieben unter Verwendung von Dichtgliedern erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausbildungsform einer Anode,

Fig. 2 eine Seitenansicht des unteren Teils einer Anodenverlängerung einer entsprechend Fig. 1 ausgebildeten Anode,

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Fig. 3 eine weitere Ausbildungsform einer Anodenverlängerung und

Pig. 4 eine Seitenansicht des unteren Teils einer Anodenverlängerung und des elektrischen Verbinders zwischen dem Kern dieser Verlängerung und dem metallischen Zellenboden.

Die in Fig. 1 in Seitenansicht gezeigte Anode ist von zwei streckgezogenen Titanplatten 1 gebildet, die längs ihrer senkrechten Achsen mit der Titanumhüllung bzw. Titanummantelung eines zylindrischen Bimetallteils 2 aus Kupfer und Titan stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, verbunden sind. Auf den unteren Teil dieses Bimetallteils ist eine aus Titan hergestellte Zwischenscheibe 3 aufgesteckt und stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, befestigt. Diese Zwischenscheibe dient dazu, über einen Dichtring 4 die Dichtheit gegenüber einem aus Polyester hergestellten Boden 5 'der Elektrolysezelle herzustellen. Die Titanummantelung des unterhalb der Zwischenscheibe liegenden Teils des Bimetallteils ist mit einem Gewinde versehen, so daß sich die Anode mit einer Mutter 6 an den Zellenboden anpressen läßt. Ein Kupferkern 7 des unteren Endes des Bimetallteils ist blank gemacht und nimmt eine Hülse 8 -auf, die über ein Kupferband-Bündel 9 an eine Stromversorgungsschiene 10 angeschlossen ist. Die senkrechten Kanten der streckgezogenen Titanplatten 1 sind über ebenfalls aus streckgezogenen Titanplatten hergestellte und stoffschlüssig befestigte, beispielsweise angeschweißte Teile miteinander verbunden.

Fig. 2 zeigt in Seitenansicht den unteren Teil einer in den Zellenboden eingepreßten Anodenverlängerung, wobei die Anode selbst wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ausgeführt ist. Die Verlängerung 11 ist ein zylindrisches Bimetallteil ais' Kupfer und Titan. Der Kupferkern des unteren Teils dieses Bimetallteils ist in einem Bereich 12 auf einer

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der Dicke des Zellenbodens entsprechenden Länge blank gemacht. Dieser Zellenboden 13 ist in Aluminiumguß ausgeführt. Durch einen in diesen Kupferkern eingebohrten Kanal 14 läßt sich flüssiger Stickstoff umwälzen, um durch Herabsetzen der Temperatur des Bauteils die Montage und Demontage zu ermöglichen. Die Bearbeitungstoleranzen für den Kupferkern und für die Bohrung des entsprechenden Loches im Zellenboden sind dementsprechend gewählt. Der Korrosionsschutz ist in der folgenden Weise vorgenommen: Der Zellenboden ist mit einer Titanplatte 15 abgedeckt, in der zu den Elektrodenverlängerungen koaxiale kreisrunde Aussparungen ausgebildet sind, die nach oben gezogene Ränder 16 aufweisen. Ein aus einer Titanplatte mit gleicher Dicke wie die Titanplatte 15 herausgearbeitetes zwischenscheiben-ähnliches Teil 17 mit hochgezogenem Rand ist mit einer stoffschlüssigen, beispielsweise Schweißverbindung 19 an einer Ummantelung 20 des Bimetallteils 11 befestigt. Die hochgezogenen Ränder 16 und 18 sind über eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Schweißverbindung 21 miteinander verbunden. Diese Verbindungsstelle kann vor der Demontage der Anode durch Schleifen bearbeitet werden.

In Fig. 3 ist ebenfalls eine in den Zellenboden eingepreßte Anodenverlängerung dargestellt. Man erkennt auch hier das zylindrische Bimetallteil 11 aus Kupfer und Titan, die Ummantelung 20 dieses Bimetallteils, den blank gemachten Kupferkern 12 des unteren Endes dieses Bimetallteils und den Kühlkanal 14. Bei dieser Ausbildungsform ist der Zellenboden 13 mit einer Titanplatte 22 abgedeckt, in der zum Durchstecken der Verlängerungen kreisrunde Öffnungen ausgebildet sind. Mit der Ummantelung 20 des Bimetallteils ist stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, eine. _r Zwischenscheibe 23 aus Titan verbunden, mit der sich bei der Montage durch Zusammendrücken eines Dichtringes 24 die Dichtheit herstellen läßt.

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In Pig. 4 sind in Seitenansicht der untere Teil einer Anodenverlängerung und die Vorrichtung zum elektrischen Verbinden des Kerns dieser Verlängerung mit dem metallischen Boden der Zelle dargestellt. Man erkennt ein mit einer Ummantelung umhülltes Bimetallteil 25 aus Kupfer und Titan, eine an der Ummantelung 26 stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, befestigte Zwischenscheibe 27 sowie einen Dichtring 28. In ein blank gemachtes unteres Ende.-29 des Bimetallteils ist bei dieser Ausbildungsform ein Loch 30 zum Ablassen von Leckelektrolyt gebohrt. Das untere Ende 29 läuft in ein" Gewinde aus. Ein Kupferboden 31 der Zelle weist gebohrte Durchstecköffnungen für das blank gemachte Ende der Bimetallteile auf und ist durch eine Titanplatte 32 geschützt, in die mit nach unten fallenden Rändern den Öffnungen im Boden 31 entsprechende Öffnungen gebohrt sind. Der Durchmesser der Öffnungen in diesem Boden ist so gewählt, daß ein ringförmiger Zwischenraum verbleibt, in den sich Ringe bzw. Hülsen mit elastischen Mehrfach-Kontaktstücken 33 einsetzen lassen, die die elektrische Verbindung zwischen den Verlängerungen und dem bei dieser Ausbildungsform als allgemeine Stromzuführung dienenden Zellenboden herstellen. Die Befestigung der Elektrodenverlängerung erfolgt durch Anpressen mit einer Mutter 34, die auf das mit Gewinde versehene Kernende aufschraubbar ist.

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Claims

Ansprüche

1. Elektrolysezelle mit Diaphragma, insbesondere für die Elektrolyse von Alkalichloridlösungen, mit einer Vielzahl senkrecht angeordneter ebener und hohler Anoden, bei denen wenigstens eine ihrer beiden parallelen Seiten von einer durchbrochenen Platte oder von einem Gitter aus Titan, einem analogen Metall oder aus einer Legierung dieser Metalle gebildet ist, und die am Zellenboden mit diesen durchdringenden Verlängerungen befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verlängerungen (2; 11; 25) aus einem Kern (7) aus gut leitendem Metall und aus einer diesen bedeckenden Ummantelung (20; 26) aus Titan, aus einem analogen Metall oder aus einer Legierung aus diesen Metallen bestehen, und daß zwischen Ummantelung (20; 26) und Kern (7) ein guter elektrischer Kontakt besteht.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verlängerungen (2; 11; 25) der Anoden (1) sich zwischen den beiden parallelen Seiten der Anoden (1) erstrecken,bis zu deren Oberteil reichen und mit den Seiten der Anoden (1) stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, verbunden sind.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e τ kennzeichnet, daß die Verlängerungen (2; 11; 25) der Anoden (1) als Bimetallteile aus Titan, einem dem Titan analogen Metall oder aus einer Legierung dieser Metalle und aus einem gut leitenden Metall ausgebildet sind.

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4. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 "bis 3» dadurch gekennze lehnet, daß der Kern (7) der Verlängerungen (2) zur Verbindung mit den Stromversorgungsleitern (10) unter dem Zellenboden (5) an seinem unteren Ende "blank gemacht ist, und daß die Ummantelung der Anodenverlängerungen (2) an dem durch den Zellenboden (5) hindurchgehenden Teil mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Spannmutter (6) versehen sind. . .

5. Elektrolysezelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenboden (13; 31) metallisch ist, und =„--a,ß die Stromversorgungsleiter der Anoden an diesem Zellenboden (13; 31) befestigt sind.

6. Elektrolysezelle n;,3h einem der Ansprüche 1 bis.3» dadurch gekennze ichnet, daß der Zellenboden (31) metallisch ist, daß der Kern der Verlängerungen (25) an dem durch den Zellenboden (31) hindurchgehenden Teil blank gemacht ist, und daß die elektrische Verbindung durch zwischen dem Kern der Verlängerungen (25) und dem Zellenboden (31) angeordnete elastische Kontaktstücke (33) hergestellt ist.

7. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gek ennz ei chne t, daß der Zellenboden (13) metallisch ist, daß der Kern der Verlängerungen (11) an dem durch den Zellenboden (13) hindurchgehenden Teil blank gemacht ist, und daß die elektrische Verbindung durch Einklemmen des Kerns am Metall des Zellenbodens (13), insbesondere mit einer durch Temperaturdifferenz erzielten Schrumpfverbindung, hergestellt ist.

8. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gek e nnz e lehne t, daß die Dichtheit mit Dichtgliedern (4; 24; 28) erzielt ist.

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9. Elektrolysezelle nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet» daß zum Herstellen der Dichtheit an der Ummantelung (20) der Verlängerungen (11) stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, befestigte Zwischenscheiben (17) mit einer den Zellenboden (13) schützenden Metallplatte (15) stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, verbunden sind.

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