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Elektrolytische Zelle Wesentlich für die Brauchbarkeit einer elektrolytischen
Zelle ist die Dauerhaftigkeit des Diaphragmas. Diese wird, wie sich bei zahlreichen
Hochleistungszellen mit kleinen Elektrodenabständen gezeigt hat, besonders dadurch
herabgesetzt, daß das zwischen den beiden Elektroden angeordnete Diaphragma während
des Betriebes Verlagerungen ausgesetzt ist, deren Größe und Richtung dauernd wechselt.
Die Veranlassung zu diesen Verlagerungen geben die unvermeidlichen Druckschwankungen
in oder über den auf beiden Seiten des Diaphragmas befindlichen Elektrolyten. Bei
großflächigen Diaphragmen wird meist nicht das ganze Diaphragma im gleichen Augenblick
in einer Richtung verlagert, sondern Teile des Diaphragmas ändern vielfach in verschiedener
Weise ihre Lage gegen die Elektroden. Die äußersten Begrenzungen derartiger Verlagerungen
sind- durch Anliegen der Diaphragmen an die ihnen nächstliegenden feststehenden
Körper, meist die Elektroden selbst, gegeben, die sich bei Hochleistungszellen fast
durchweg in relativ kleinen Abständen voneinander und damit vom Diaphragma befinden.
Eine besondere Art der beschriebenen Verlagerungen besteht darin, daß sich das Diaphragma
fortlaufend nur um kleine Beträge von der einen Elektrode entfernt und bald darauf
wieder zu ihr zurückkehrt. Das sich hierbei dauernd wiederholende Anstreifen an
die Elektroden hat ein Durchscheuern der Diaphragmen und damit vorzeitiges Unbrauchbarwerden
zur Folge. Es wurde nun gefunden, daß die Lebensdauer der Diaphragmen elektrolytischer
Zellen wesentlich erhöht wird, wenn zwischen dem Diaphragma und den Elektroden oder
auf deren Rückseite elastische oder federnde Elemente angeordnet sind, durch deren
Druck das Diaphragma derart gehalten wird, daß es keine schädlichen Bewegungen ausführen
kann.
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Die elastischen oder federnden Elemente können aus Gummi, Metall usw.
bestehen und z. B. als Bänder oder als kräftige Drähte oder auch als dünnwandige
Röhren ausgeführt werden. Im Falle der Verwendung eines Metalldiaphragmas müssen
sie aus beständigem Isoliermaterial bestehen, z. B. aus Weich- oder Hartgummi. Ist
das Diaphragma aus elektrisch nicht oder schlecht leitendem Material hergestellt,
so können zur Erzielung der federnden Wirkung auch Stoffe aus Metall verwendet werden.
Zweckmäßig werden diese dann mit den Elektroden metallisch verbunden oder aus einem
Stück mit diesen hergestellt, wobei sie mit ihren freien Flächen Anteil bei der
Elektrolyse nehmen. Unter Umständen ist es auch von Vorteil, die als Elektroden
in der Zelle wirkenden Metallteile in einer federnden Form anzubringen, so daß sich
die Anordnung weiterer Elemente zum Festhalten des Diaphragmas erübrigt. In manchen
Fällen genügt es, nur eine der beiden einander gegenüber angeordneten Elektroden
mit federnden Elementen zu versehen oder jene selbst mit Federwirkung auszustatten.
Beispielsweise
bestehen die Elektroden aus einer großen Anzahl parallel nebeneinander, in kleinem
gegenseitigem Abstand angeordneter federnder Stäbe oder Drähte, die kreisringausschnittförmig
mit der Wölbung nach der Gegenelektrode zu gebogen sind. Alle auf einer Seite liegenden
Enden dieser Drähte oder Stäbe sind mit einer metallischen Unterlage als Stromzuführung
verbunden, z. B. durch Nietung oder Schweißung. Die zweiten, noch freien Enden dieser
Stäbe oder Drähte können unter sich verbunden sein und werden zweckmäßig frei auf
einer Unterlage gleitend angeordnet. Wenn nun die Gegenelektrode unter Zwischenlage
eines Diaphragmas, beispielsweise aus Asbestgewebe, gegen die erste Elektrode so
weit gepreßt wird, bis die oben beschriebenen gebogenen Drähte bzw. Stäbe ganz oder
nahezu in eine Ebene zu liegen kommen, wird das Diaphragma von beiden Elektroden
durch Gas- oder Flüssigkeitsdruck weitgehend unbeeinflußbar an so vielen Punkten
festgehalten, daß auch Teile des Diaphragmas keinerlei zu seinem Verschleiß führende
Bewegungen mehr ausführen können.
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Die beschriebene Methode zur Sicherung gegen vorzeitige Zerstörung
der Diaphragmen ist von der Zellenbauart unabhängig. Besonders vorteilhaft ist ihre
Anwendung bei Filterpreßzellen,weil hier. außer der sicheren Haltung der Diaphragmen
gleichzeitig eine zuverlässige Abdichtung der Rahmenteile nach außen gefordert werden
muß.
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Es ist zwar bekannt, auf der einen Seite der Diaphragmen federnde
Elektroden zu verwenden, doch ist in diesen Fällen auf der Seite der federnden Elektroden
kein Elektrolyt vorhanden; die Federn sind nur einseitig gestützt, so daß schädliche
Bewegungen des Diaphragnnas auftreten.
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In der beiliegenden Zeichnung Fig. i und Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung schematisch dargestellt.
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Zwischen die die Zellenwände bildenden Metallwände lt wird
der Dichtungsrand i des Diaphragrnas g geklemmt. Auf Metallrippen h der Zellenwände
sind Metallrechen oder Metallgitter genietet oder verschweißt oder sonstwie elektrisch
leitend angesetzt, die aus den federnden, nach dem Diaphragma zu ein wenig ausgebogenen
Drähten oder Stäben d aufgebaut sind. Die unteren Enden dieser Stäbe oder Drähte
sind auf dem Streifen b zusammengefaßt und durch Nietung oder Schweißung fest mit
ihm verbunden. Die oberen Enden sind mit dem Streifen c verbunden, der seinerseits
aber nicht mit den Rippen fest bzw. untrennbar verbunden ist. Die Teile b, a, c
können auch aus einem aus Blech herausgestanztem oder bzw, und entsprechend gedrücktem
Stück bestehen.
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Werden nun beim Zusgmmenbau der Zelle die beiden Zellenhälften einander
genähert, so berühren zunächst die Stellen d der gebogenen Drähte oder Stäbe das
Diaphragma auf dessen beiden Seiten. Bei weiterem Zusammenpressen wird der. Bogen
der Drähte a immer flacher gedrückt, während gleichzeitig das Ende c gegen .die
Rippe gepreßt wird und auf dieser Unterlage entsprechend der Verlängerung der Projektion
der Drähte cc entlang gleitet.
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Die Zusammenpressung hat ihr Ende gefunden, wenn die Front der Drähte
d an der Stelle d in der Ebene e, fliegt, wenn also die Drähte a fast
oder ganz gestreckt sind und das Diaphragma längs einer Mantellinie jedes Drahtes
berühren.
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Das Diaphragma ist nun zwischen Federn eingeklemmt, kann an keiner
Stelle mehr selbständige Schwingungen ausführen und kann daher auch nicht mehr durch
Reibung an den Elektroden beschädigt werden. Auch wenn sich die Temperatur der Zelle
verändert, bleibt die Lage des Diaphragmas erhalten; denn die Längenänderung der
das Diaphragma haltenden Federdrähte findet parallel zur Ebene e, f statt
und kann die Form .der Stäbe nicht verändern, weil das eine Ende der Stäbe frei
beweglich auf einer Unterlage gleiten kann.
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Als Material für die Drähte, die als eigentliche Elektroden zu dienen
haben, kann jedes geeignete Metall verwendet werden, z. B. Eisen, Nickel, deren
Legierungen unter sich oder mit anderen Metallen usw.
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Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar. Hierbei
sind die als Elektroden wirkenden Metallteile d mittels dünner federnder Bleche
lt an der tragenden Rückwand i befestigt; g stellt das Diaphragma dar.