DE69213060T2

DE69213060T2 - Electrolytic cell anode

Info

Publication number: DE69213060T2
Application number: DE69213060T
Authority: DE
Inventors: H Kirk Fowler; Andrew J Niksa; Gerald R Pohto; Zane A Wade
Original assignee: Eltech Systems Corp
Current assignee: Eltech Systems Corp
Priority date: 1991-03-21
Filing date: 1992-03-20
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2012-03-21
Also published as: EP0504939A2; EP0504939A3; EP0504939B1; JPH0647758B2; DE69213060D1; KR100249115B1; CA2062089A1; ATE141962T1; KR920018247A; JPH04346697A; TW197534B

Abstract

An electrolytic cell is disclosed comprising a cathode having a cathode surface movable in the cell, an anode spaced from the cathode, and means for maintaining an electrolyte solution between the cathode and the anode. The anode comprises at least one dimensionally stable elongated anode strip at right angles to the cathode surface direction of movement. The anode strip is laterally flexible and has a formed, first configuration. A support means supports the anode strip and flexes the anode strip into a second supported configuration which is different from the formed first configuration. The anode strip in the second supported configuration is uniformly spaced from the cathode. The invention is particularly applicable to a radial cell in which a plurality of anode strips are positioned in an arc circumferentially around the cell cathode. <IMAGE>

Description

Background of the invention Technical part

Die vorliegende Erfindung betrifft Anoden für elektrolytische Zellen, für solche Anwendungen, wie etwa Elektroplattieren, Elektrometallurgie, Elektrooberflächenbehandeln und Elektrobearbeitung und im speziellen Anoden mit einer formstabilen aktiven Anodenoberfläche.The present invention relates to anodes for electrolytic cells for such applications as electroplating, electrometallurgy, electrosurfacing and electromachining, and in particular to anodes having a dimensionally stable active anode surface.

Description of the state of the art

Formstabile Elektroden sind allgemein bekannt. Der Ausdruck "formstabil" bedeutet, daß die Elektroden während der Verwendung nicht verbraucht werden. Typischerweise umfaßt eine formstabile Elektrode ein Substrat und eine Beschichtung auf Oberflächen des Substrats. Das Substrat und die Beschichtung müssen der korrosiven Wirkung des Elektrolyten, in welchem die Elektrode eingetaucht ist, widerstehen. Ein geeignetes Material für das Substrat ist ein Ventilmetall, wie etwa Titan, Tantal, Zirkonium, Aluminium, Niob und Wolfram. Diese Metalle sind gegenüber Elektrolyten und Bedingungen, die in elektrolytischen Zellen verwendet werden, widerstandsfähig. Ein bevorzugtes Ventilmetall ist Titan.Dimensionally stable electrodes are well known. The term "dimensionally stable" means that the electrodes are not consumed during use. Typically, a dimensionally stable electrode comprises a substrate and a coating on surfaces of the substrate. The substrate and coating must resist the corrosive action of the electrolyte in which the electrode is immersed. A suitable material for the substrate is a valve metal such as titanium, tantalum, zirconium, aluminum, niobium and tungsten. These metals are resistant to electrolytes and conditions used in electrolytic cells. A preferred valve metal is titanium.

Die Ventilmetalle können auf ihren Oberflächen oxidiert werden, wobei sich der Widerstand des Ventilmetalls gegen den Durchgang von Strom erhöht. Daher ist es üblich elektrisch leitende elektrokatalytische Beschichtungen auf das Elektrodensubstrat aufzubringen. Die Beschichtungen haben weiterhin die Egenschaft Strom zu dem Elektrolyten über große Zeitdauern zu leiten, ohne passiviert zu werden. Derartige Beschichtungen können katalytische Metalle oder Oxide von den Platingruppemetallen, wie etwa Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium, Rhodium und Osmium, enthalten.The valve metals can be oxidized on their surfaces, increasing the resistance of the valve metal to the passage of electricity. Therefore, it is common to electrically to apply conductive electrocatalytic coatings to the electrode substrate. The coatings also have the property of conducting current to the electrolyte over long periods of time without becoming passivated. Such coatings can contain catalytic metals or oxides of the platinum group metals, such as platinum, palladium, iridium, ruthenium, rhodium and osmium.

Die Anode für eine elektrolytische Zelle, wie etwa eine Elektrometallurgiezelle, ist üblicherweise in der Form von einer großen Oberfläche, die im allgemeinen mit der Form der Zellenkathode übereinstimmt, ist jedoch von der Kathode räumlich getrennt. Zum Beispiel wird die Anode im Falle einer radialen Zelle, in welcher die Kathode in der Form einer relativ großen zylindrischen Trommel, die auf der Achse der Trommel rotierbar ist, eine zylindrisch geformte konzentrische Oberfläche haben, die umfangsmäßig einen relativ großen Teil der Kathode überlagert.The anode for an electrolytic cell, such as an electrometallurgical cell, is usually in the form of a large surface which generally conforms to the shape of the cell cathode, but is spatially separated from the cathode. For example, in the case of a radial cell in which the cathode is in the form of a relatively large cylindrical drum rotatable on the axis of the drum, the anode will have a cylindrically shaped concentric surface circumferentially overlying a relatively large portion of the cathode.

Es ist schwierig, eine derartige große Anode aus formstabilen Materialien herzustellen, bezüglich der Toleranzen, die erforderlich sind, um einen einheitlichen Abstand zwischen der Anode und der Kathode zu erreichen. Der Grund hierfür ist, daß die Ventilmetalle elastisch sind und schwierig in eine vorbestimmte Krümmung mit geringer Toleranz zu biegen sind. Das Beschichten des Ventilmetalls verstärkt das Problem weiter, da die Beschichtungen hitzebehandelt werden müssen und die Hitzebehandlung eine weitere Abweichung der Anoden von einer gewünschten Krümmung bewirken kann.It is difficult to manufacture such a large anode from dimensionally stable materials with the tolerances required to achieve a uniform distance between the anode and the cathode. This is because the valve metals are elastic and difficult to bend to a predetermined curvature with a tight tolerance. Coating the valve metal further exacerbates the problem because the coatings must be heat treated and the heat treatment can cause the anodes to deviate further from a desired curvature.

US-Patent Nr. 4,318,794 offenbart eine radiale elektrolytische Zelle zur Metallgewinnung. Eine Vielzahl von formstabilen, langgestreckten Anodenstreifen wird in dem Zellenelektrolyten beabstandet von einer zylindrischen Kathode angeordnet. Die Anodenstreifen erstrecken sich longitudinal parallel zur Achse der Kathode. Jeder Streifen hat eine relativ geringe Breite, wobei er koextensiv, umfangsmäßig, nur mit einer kleinen Oberfläche oder einem kleinen Bogen der Kathode ist. Unter Verwendung einer Vielzahl von engen Streifen werden die Toleranzen, mit welchen jeder Streifen rundgebogen wird, weniger kritisch. Typischerweise sind die Streifen etwa 5 bis 10 cm (2 bis 4 Zoll) breit.US Patent No. 4,318,794 discloses a radial electrolytic cell for metal recovery. A plurality of dimensionally stable, elongated anode strips are arranged in the cell electrolyte spaced from a cylindrical cathode. The anode strips extend longitudinally parallel to the axis of the cathode. Each strip has a relatively small width, being coextensive, circumferential, with only a small surface or arc of the cathode. By using a plurality of narrow strips, the tolerances to which each strip is bent round become less critical. Typically, the strips are about 5 to 10 cm (2 to 4 inches) wide.

US-Patent Nr. 4,642,173 offenbart eine Elektroplattierzelle. Die Zelle umfaßt eine formstabile Anode zur Abscheidung von Metall auf einem langgestreckten Streifen, der longitudinal an der Kathode vorbeigezogen wird. Die Anode wird in eine elektrolytische Lösung eingetaucht und umfaßt eine aktive Oberfläche, die auf den Streifens gerichtet ist. Die aktive Oberfläche umfaßt eine Vielzahl von Lamelien, die so gehalten werden, daß alle der Lamellen in einer Grenze liegen, die mit dem Weg der Streifen übereinstimmt, aber räumlich davon getrennt ist. Jede Lamelle ist auf einen Träger geschweißt, entlang einer Kante, wobei die entgegengesetzte Kante der Lamelle dem Streifen gegenüberliegt. Durch das Schweißen an einen Träger sind die Lamellen nicht leicht austauschbar. Zusätzlich sind sie voneinander räumlich getrennt und somit zeigen sie keine kontinuierliche oder im wesentlichen kontinuierliche AnodenoberflächeU.S. Patent No. 4,642,173 discloses an electroplating cell. The cell includes a rigid anode for depositing metal on an elongated strip that is drawn longitudinally past the cathode. The anode is immersed in an electrolytic solution and includes an active surface facing the strip. The active surface includes a plurality of laminations held so that all of the laminations lie within a boundary that coincides with, but is spatially separated from, the path of the strips. Each lamination is welded to a support along one edge, with the opposite edge of the lamination facing the strip. By welding to a support, the laminations are not easily interchangeable. In addition, they are spatially separated from one another and thus do not present a continuous or substantially continuous anode surface.

Summary of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrolytische Zelle, umfassend eine Kathode mit einer Kathodenoberfläche, die in der Zelle beweglich ist, eine Anode, die von der Kathode räumlich getrennt ist und Mittel zum Halten einer Elektrolytlösung zwischen der Kathode und der Anode. Die Anode umfaßt mindestens einen formstabilen, langgestreckten Anodenstreifen mit rechten Winkeln zur Bewegungsrichtung der Kathodenoberfläche. Der Anodenstreifen ist lateral flexibel und hat eine geformte erste Konfiguration. Ein Trägermittel hält den Anodenstreifen und biegt den Anodenstreifen in eine zweite gehaltene Konfiguration, die von der gebildeten ersten Konfiguration verschieden ist. Der Anodenstreifen in der zweiten gehaltenen Konfiguration ist im wesentlichen gleichmäßig von der Kathode beabstandet. In einer radialen Zelle wird die Anode in eine Konfiguration gebogen, die im Querschnitt bogenförmig ist, bei rechten Winkeln zur longitudinalen Abmessung der Anode.The present invention relates to an electrolytic cell comprising a cathode having a cathode surface which is movable in the cell, an anode which is spatially separated from the cathode and means for holding an electrolyte solution between the cathode and the anode. The anode comprises at least one dimensionally stable, elongated anode strip at right angles to the direction of movement of the cathode surface. The anode strip is laterally flexible and has a shaped first configuration. A support means holds the anode strip and bends the anode strip into a second maintained configuration different from the first configuration formed. The anode strip in the second maintained configuration is substantially equally spaced from the cathode. In a radial cell, the anode is bent into a configuration that is arcuate in cross-section at right angles to the longitudinal dimension of the anode.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einer Ausführungsform auch eine neue Anodenkonfiguration. Die Anode ist formstabil in einem Elektrolyten. Die Anode ist in der Form eines langgestreckten Kanals mit einer aktiven Anodenoberfläche und sich longitudinal erstreckenden Flanschen entlang entgegengesetzter Seitenkanten der aktiven Anodenoberfläche. Die aktive Anodenoberfläche hat eine Dicke, durch welche sie flexibel ist. Träger greifen in die Anodenflansche ein, um die aktive Anodenoberfläche von einer geformten ersten Konfiguration in eine zweite gehaltene Konfiguration, die von der geformten ersten Konfiguration verschieden ist, zu biegen und worin die Positionen der aktiven Anodenoberfläche gleichmäßig von der Kathode räumlich getrennt sind.The present invention, in one embodiment, also relates to a new anode configuration. The anode is dimensionally stable in an electrolyte. The anode is in the form of an elongated channel having an active anode surface and longitudinally extending flanges along opposite side edges of the active anode surface. The active anode surface has a thickness that makes it flexible. Supports engage the anode flanges to bend the active anode surface from a shaped first configuration to a second supported configuration that is different from the shaped first configuration and wherein the positions of the active anode surface are evenly spaced from the cathode.

Vorzugsweise umfaßt die elektrolytische Zelle eine Vielzahl von langgestreckten Anoden, die in Seite-an-Seite Beziehung, in einem Bogen oder einer Ebene, gleichmäßig von der Kathode räumlich angeordnet sind.Preferably, the electrolytic cell comprises a plurality of elongate anodes arranged in side-by-side relationship, in an arc or plane, evenly spaced from the cathode.

Die vorliegende Erfindung ist geeignet für eine elektrolytische Zelle, in welcher die Anode eine im wesentlichen kontinuierliche Oberfläche begrenzt und der Elektrolytfluß auf einen Weg, der durch die Anode und die Kathode definiert ist, begrenzt ist.The present invention is suitable for an electrolytic cell in which the anode defines a substantially continuous surface and the electrolyte flow is confined to a path defined by the anode and the cathode.

Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls geeignet für eine elektrolytische Zelle, in welcher die Anode in den, in der Zelle enthaltenen, Elektrolyten eingetaucht ist.The present invention is also suitable for an electrolytic cell in which the anode is immersed in the electrolyte contained in the cell.

Short description of the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung werden für den Fachmann der Technik, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die anhängigen Zeichnungen ersichtlich, worin:Further features of the invention will become apparent to those skilled in the art to which the present invention relates upon reading the following description with reference to the accompanying drawings, in which:

Figur 1 eine perspektivische schematische Ansicht eines Teils einer elektrolytischen Zelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;Figure 1 is a perspective schematic view of a portion of an electrolytic cell according to an embodiment of the present invention;

Figur 2 eine schematische Aufrißansicht eines Endes eines Teils der Zelle von Figur 1 ist;Figure 2 is a schematic elevational view of one end of a part of the cell of Figure 1;

Figur 3 eine schematische Aufrißansicht eines Endes einer elektrolytischen Zelle ist, welches den Teil von Figur 3 umfaßt;Figure 3 is a schematic elevational view of one end of an electrolytic cell comprising the part of Figure 3 ;

Figur 4 eine schematische Ebenenansicht eines Teils der Zelle von Figur 1 ist;Figure 4 is a schematic plan view of part of the cell of Figure 1;

Figur 5 eine schematische Seitenaufrißansicht des Teils der Zelle von Figur 1 ist;Figure 5 is a schematic side elevation view of the part of the cell of Figure 1;

Figur 6 eine vergrößerte Ebenenansicht einer formstabilen Anode, die in der elektrolytischen Zelle von Figur 1 verwendet wird, ist;Figure 6 is an enlarged plan view of a rigid anode used in the electrolytic cell of Figure 1;

Figur 7 ist eine weitere vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil der Anode von Figur 6 und einen Teil des Trägers hierfür zeigt;Figure 7 is another enlarged sectional view showing a portion of the anode of Figure 6 and a portion of the support therefor;

Figur 7a ist eine weitere vergrößerte Ansicht eines Teils des Trägers von Figur 7, welche weitere Details des Trägers zeigt;Figure 7a is a further enlarged view of a portion of the carrier of Figure 7, showing further details of the carrier;

Figur 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils von zwei benachbarten Anoden von Figur 6, welche weitere Details des Anodenträgers zeigt;Figure 8 is an enlarged sectional view of a portion of two adjacent anodes of Figure 6 showing further details of the anode support;

Figur 8a ist eine verkleinerte Schnittansicht, welche zeigt, wie die Anode von Figur 6 durch die Trägerstruktur der Figuren 7 und 8 gebogen wird;Figure 8a is a reduced sectional view showing how the anode of Figure 6 is bent by the support structure of Figures 7 and 8;

Figur 9 ist eine vergrößerte Detailansicht eines Teils der Zelle von Figur 3, welche Mittel zum Einbringen von Elektrolyt in die Zelle zeigt;Figure 9 is an enlarged detail view of a portion of the cell of Figure 3 showing means for introducing electrolyte into the cell;

Figur 10 ist eine Schnittansicht eines Endes einer elektrolytischen Zell- und Anodenstruktur hierfür gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;Figure 10 is a sectional view of one end of an electrolytic cell and anode structure therefor according to an embodiment of the present invention;

Figur 10a ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Anode der Anodenstruktur von Figur 10;Figure 10a is an enlarged sectional view of an anode of the anode structure of Figure 10;

Figur 11 ist eine Schnittansicht der elektrolytischen Zelle von Figur 10, entlang der Linie 11-11 von Figur 10;Figure 11 is a sectional view of the electrolytic cell of Figure 10, taken along line 11-11 of Figure 10;

Figur 11a ist eine vergrößerte Detailansicht eines Teils der Zelle von Figur 11;Figure 11a is an enlarged detail view of a portion of the cell of Figure 11;

Figur 12 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Trägers für die Anode von Figur 10a;Figure 12 is an enlarged partial sectional view of a support for the anode of Figure 10a;

Figur 13 ist eine Schnittansicht entlang Linie 13-13 von Figur 12;Figure 13 is a sectional view taken along line 13-13 of Figure 12;

Figur 14 ist eine Teilschnittansicht einer Anodenanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; undFigure 14 is a partial sectional view of an anode assembly according to another embodiment of the present invention; and

Figur 15 ist eine Teilschnittansicht einer Anodenanordnung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Figure 15 is a partial sectional view of an anode assembly according to yet another embodiment of the present invention.

Description of the preferred embodiment

Die elektrolytischen Zellen der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet in einem Elektroplattierungsverfahren, in welchem eine Abscheidung eines Metalls, wie etwa Zink, auf einem sich bewegenden Kathodenstreifen vorgenommen wird. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren ist Elektrogalvanisieren, worin Zink kontinuierlich auf einen Streifen, der von einer Stahlspule zugeführt wird, galvanisiert wird.The electrolytic cells of the present invention are particularly useful in an electroplating process in which a deposition of a metal such as zinc is made on a moving cathode strip. An example of such a process is electrogalvanizing in which zinc is continuously plated onto a strip fed from a steel coil.

Jedoch können die elektrolytischen Zellen der vorliegenden Erfindung auch in anderen Elektroabscheidungsverfahren verwendet werden, z.B. beim Plattieren anderer Metalle, wie etwa Cadmium, Nickel, Zinn und Metallegierungen, wie etwa Nickel-Zink, auf ein Substrat, oder die Herstellung von elektroabgeschiedener Folie, z.B. Kupferfolie, die bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen für elektronische und elektrische Ausstattung verwendet werden. Die Kupferfolie wird aus einem Elektrolyten auf die Oberfläche einer rotierenden Kathode elektroabgeschieden. Die Folie wird aus dem Elektrolyten entnommen und wird von der Oberfläche der Kathode abgestreift und in der Form einer Spule auf eine Rolle aufgewickelt, wobei alles auf eine bekannte Art und Weise geschieht.However, the electrolytic cells of the present invention can also be used in other electrodeposition processes, e.g. in the plating of other metals such as cadmium, nickel, tin and metal alloys such as nickel-zinc onto a substrate, or the production of electrodeposited foil, e.g. copper foil, used in the manufacture of printed circuits for electronic and electrical equipment. The copper foil is electrodeposited from an electrolyte onto the surface of a rotating cathode. The foil is removed from the electrolyte and is stripped from the surface of the cathode and wound onto a reel in the form of a coil, all in a known manner.

Ein anderes Elektroabscheidungsverfahren ist die Oberflächenbehandlung von Folie, z.B. Kupferfolie, die zuvor hergestellt wurde. Kupferfolie wird, wenn sie für Leiterplatten verwendet wird, auf ein dielektrisches Substrat gebunden. Elektroabgeschiedene Kupferfolie hat aufgrund ihrer relativ glatten Oberflächen geringe Adhäsionseigenschaften. Es ist herkömmliche Praxis, die Kupferfolie oberflächenzubehandeln, um verbesserte mechanische Bindeeigenschafter zwischen dem Substrat und der Folie zu erhalten. Eine derartige Behandlung umfaßt das Formen einer Schicht aus dendritischen Kupfer- oder Kupferoxidteilchen auf die Oberfläche der Folie. Eine andere derartige Behandlung umfaßt das Formen einer Sperrschicht über der deridritischen Schicht, welche sich an die Konfiguration der dendritischen Oberfläche anpaßt, aber dabei hilft die dendritische Schicht intakt zu halten.Another electrodeposition method is the surface treatment of foil, e.g. copper foil, which has been previously manufactured. Copper foil, when used for printed circuit boards, is bonded to a dielectric substrate. Electrodeposited copper foil has low adhesion properties due to its relatively smooth surfaces. It It is conventional practice to surface treat the copper foil to provide improved mechanical bonding properties between the substrate and the foil. One such treatment involves forming a layer of dendritic copper or copper oxide particles on the surface of the foil. Another such treatment involves forming a barrier layer over the dendritic layer which conforms to the configuration of the dendritic surface but helps to keep the dendritic layer intact.

Die Zelle der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls in Nichtplattierungsverfahren verwendet werden, wie etwa Elektrobearbeitung, Elektrooberflächenbehandeln, Anodisieren, Elektrophorese und Elektroätzen. Die Anode der elektrolytischen Zelle der vorliegenden Erfindung kann auch in solchen Anwendungen, wie etwa Batterien und Brennstoffzellen und in derartigen Verfahren wie die elektrolytische Herstellung von Chlor und Ätznatron verwendet werden.The cell of the present invention can also be used in nonplating processes such as electromachining, electrosurfacing, anodizing, electrophoresis and electroetching. The anode of the electrolytic cell of the present invention can also be used in such applications as batteries and fuel cells and in such processes as the electrolytic production of chlorine and caustic soda.

Andere spezifische Verwendungen der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann ersichtlich werden.Other specific uses of the device of the present invention will be apparent to those skilled in the art.

In allen vorstehenden Verfahren ist es notwendig, den Abstand zwischen der Anode und der Kathode sorgfältig einzustellen. Zum Beispiel steuert dies beim Elektroplattieren zum Teil die Dicke der Schicht, die elektroplattiert wird. Bei der Herstellung von elektroabgeschiedener Folie steuert dies zum Teil die Dicke der Folie. Die vorliegende Erfindung betrifft vorrangig die Steuerung des Anoden/Kathodenabstands.In all of the above processes, it is necessary to carefully adjust the distance between the anode and the cathode. For example, in electroplating, this partly controls the thickness of the layer being electroplated. In the manufacture of electrodeposited foil, this partly controls the thickness of the foil. The present invention is primarily concerned with controlling the anode/cathode distance.

Bezugnehmend auf die Ausführungsform der Erfindung, wie in den Figuren 1 bis 9 dargestellt und im speziellen in den Figuren 1 und 2, wird ein Behälter 10 von einer Elektroabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Zum Zwecke der Veranschaulichung wird eine Elektroabscheidungsvorrichtung für die Herstellung von elektroabgeschiedener Folie beschrieben werden. Der Behälter 10 schließt eine zylindrische Kathode 12 ein, die mit gestrichelten Linien in Figur 2 gezeigt ist. Der Behälter 10 hat eine konkave Ummantelung 14, die von Endstützen 16, 18 gehalten wird. Die Ummantelung 14 begrenzt eine Kammer 20, welche die Kathode 12 aufnimmt. Der Mantel bzw. die Ummantelung 14 ist an ihren Enden durch kreisförmige Endplatten 22, 24 abgeschlossen, die an die Stützen 16, 18 geschraubt sind. Die Endplatten 22, 24 halten Lagerstützen 26, 28, die umgekehrt die zylindrische Kathode 12 halten, wenn die Elektrodeabscheidungsvorrichtung vollständig zusammengebaut ist. Die zylindrische Kathode 12 hat einen axialen Trägerschaft, der rotierbar in den Lagerstützen 26, 28 auf bekannte Art und Weise befestigt ist. Die Lagerstützen 26, 28 sind auf den Endplatten 22, 24 so angeordnet, daß die Kathode teilweise von der Ummantelung 14 eingeschlossen ist.Referring to the embodiment of the invention as shown in Figures 1 to 9 and in particular in Figures 1 and 2, a container 10 is provided by an electrodeposition apparatus according to the present invention. For purposes of illustration, an electrodeposition apparatus for the manufacture of electrodeposited film will be described. The vessel 10 encloses a cylindrical cathode 12, shown in dashed lines in Figure 2. The vessel 10 has a concave shell 14 supported by end supports 16, 18. The shell 14 defines a chamber 20 which receives the cathode 12. The shell 14 is closed at its ends by circular end plates 22, 24 which are bolted to the supports 16, 18. The end plates 22, 24 support bearing supports 26, 28 which in turn support the cylindrical cathode 12 when the electrodeposition apparatus is fully assembled. The cylindrical cathode 12 has an axial support shaft which is rotatably mounted in the bearing supports 26, 28 in a known manner. The bearing supports 26, 28 are arranged on the end plates 22, 24 so that the cathode is partially enclosed by the casing 14.

Die Behälterummantelung 14 und die Endplatten 22, 24 sind daher vorzugsweise aus einem stromleitenden Metall mit hoher Zugfestigkeit hergestellt, wie etwa Stahl und Kupfer. Die zylindrische Kathode 12 kann aus jedem herkömmlichen Typ sein. Typischerweise ist die Kathode für die Elektroabscheidung von Kupferfolie eine Metalltrommel, z.B. aus Stahl oder Kupfer, mit einer Oberflächenschicht, die geeignet für die Verwendung in einem elektrolytischen Bad ist. Beispiele geeigneter Metalle für die Oberflächenschicht sind "Hastelloy" (Handelsmarke von Union Carbide Corp., für eine hohe Festigkeit, korrosionsbeständige Legierung auf Nickelbasis), Edelstahl, Titan, Zirkonium und Tantal.The vessel shell 14 and end plates 22, 24 are therefore preferably made of a high tensile strength electrically conductive metal such as steel and copper. The cylindrical cathode 12 may be of any conventional type. Typically, the cathode for the electrodeposition of copper foil is a metal drum, e.g. of steel or copper, having a surface layer suitable for use in an electrolytic bath. Examples of suitable metals for the surface layer are "Hastelloy" (trademark of Union Carbide Corp., for a high strength, corrosion resistant nickel-based alloy), stainless steel, titanium, zirconium and tantalum.

Für den Fachmann in der Technik ist es ersichtlich, daß obwohl Ummantelung 14 als im wesentlichen ein Halbkreis gezeigt wird, andere Ummantelungskonfigurationen verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Ummantelung derart hergestellt werden, daß sie umfangsmäßig sich über eine Strecke von mehr als 180º um die Kathode 12 erstreckt, z.B. 260º. Im allgemeinen wird die Ummantelung 14 kreisförmig sein, so daß alle Oberflächen der Ummantelung 14 mit gleichem Abstand von der Kathode 12, die von der Ummantelung eingeschlossen ist, räumlich getrennt sind. Die Endplatten 22, 24 auf der Ummantelung sind entfernbar. Dies erlaubt, daß die Kathode in die Ummantelung eher über das Ende als von der Oberseite eingeführt wird. Diese Anordnungsart ist besonders geeignet wenn die Ummantelung 14 die Kathode um mehr als 180º umfangsmäßig einschließt.It will be apparent to those skilled in the art that although shroud 14 is shown as being substantially a semicircle, other shroud configurations may be used. For example, the shroud may be made such that that it extends circumferentially for a distance of more than 180º around the cathode 12, e.g. 260º. Generally, the enclosure 14 will be circular so that all surfaces of the enclosure 14 are equidistant from the cathode 12 enclosed by the enclosure. The end plates 22, 24 on the enclosure are removable. This allows the cathode to be inserted into the enclosure from the end rather than from the top. This type of arrangement is particularly suitable when the enclosure 14 encloses the cathode for more than 180º circumferentially.

Beim Durchführen von Metallelektroplattierung wird ein dünner Metallfilm von einem Elektrolyten in der Ummantelung 14 auf die Oberfläche der rotierenden Kathode 12 abgeschieden. Nicht gezeigte Mittel streifen den Metallfilm von der Kathode beim Heraustreten des Films aus dem Elektrolyten ab und spulen den Film in Form einer Rolle auf. Für den Fachmann in der Technik ist ersichtlich, daß die Vorrichtung der Figuren 1 und 2 für andere elektrolytische Verfahren als die Herstellung eines Metallfilms verwendet werden kann.In performing metal electroplating, a thin metal film is deposited from an electrolyte in the casing 14 onto the surface of the rotating cathode 12. Means (not shown) strip the metal film from the cathode as the film emerges from the electrolyte and winds the film up into a roll. It will be apparent to those skilled in the art that the apparatus of Figures 1 and 2 can be used for electrolytic processes other than the production of a metal film.

Erneut bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2, ist die Ummantelung 14 auf ihrer inneren Oberfläche mit einer Vielzahl von langgestreckten Anodenplatten 32 ausgekleidet. Einzelheiten der Anodenplatten 32 sind in Figur 6 gezeigt. Im wesentlichen sind die Anodenplatten 32 rechtecktige langgestreckte Elemente mit Enden 34, 36, Seitenkanten 38, 40 und einer aktiven Anodenoberfläche 42. Die Anodenplatten sind an die Ummantelung 14 auf eine zu beschreibende Art und Weise geschraubt. Wie in den Figuren 1, 2 und 4 gezeigt, ist die vollständige innere Oberfläche der Ummantelung 14 mit Anodenplatten 32 ausgekleidet. Die Anodenplatten sind so angeordnet, daß die Kanten 38, 40 einer Platte, Figur 6, mit den Kanten 38, 40 benachbarter Platten angrenzend sind. Somit liegen alle Anodenplatten zusammengenommen in einem Bogen, der mit der Achse der Kathode koaxial ist und von der Oberfläche der Kathode, die den Bogen umgibt, in dem Beispiel von den Figuren 1 bis 9, räumlich getrennt ist, etwa 180º des Umfangs der Kathode.Referring again to Figures 1 and 2, the casing 14 is lined on its inner surface with a plurality of elongated anode plates 32. Details of the anode plates 32 are shown in Figure 6. Essentially, the anode plates 32 are rectangular elongated members having ends 34, 36, side edges 38, 40 and an active anode surface 42. The anode plates are bolted to the casing 14 in a manner to be described. As shown in Figures 1, 2 and 4, the entire inner surface of the casing 14 is lined with anode plates 32. The anode plates are arranged so that the edges 38, 40 of one plate, Figure 6, are adjacent to the edges 38, 40 of adjacent plates. Thus, all of the anode plates taken together lie in an arc which is coaxial with the axis of the cathode and spatially separated from the surface of the cathode surrounding the arc, in the example of Figures 1 to 9, approximately 180º of the circumference of the cathode.

Die Anodenplatten 32 sind formstabile Elektroden. Die formstabilen Elektroden haben ein Substrat, das fähig ist der korrosiven Wirkung des Elektrolyten, in welchen die Anodenplatten eingetaucht sind, zu widerstehen. Bevorzugte Materialien für das Substrat sind ein Ventilmetall, wie etwa Titan, Tantal, Zirkonium, Aluminium, Niob und Wolfram. Diese Metalle sind gegenüber Elektrolyten und Bedingungen in einer elektrolytischen Zelle resistent. Ein bevorzugtes Ventilmetall ist Titan.The anode plates 32 are rigid electrodes. The rigid electrodes have a substrate capable of withstanding the corrosive action of the electrolyte in which the anode plates are immersed. Preferred materials for the substrate are a valve metal such as titanium, tantalum, zirconium, aluminum, niobium and tungsten. These metals are resistant to electrolytes and conditions in an electrolytic cell. A preferred valve metal is titanium.

Die Ventilmetalle können auf ihren Oberflächen oxidiert werden, wobei sich der Widerstand des Ventilmetalls gegen den Durchgang von Strom erhöht, wodurch die Anoden passivieren. Daher ist es üblich elektrisch leitende elektrokatalytische Beschichtungen auf das Substrat aufzubringen, die nicht passiviert werden. Derartige Beschichtungen können katalytische Metalle oder Oxide von Platingruppenmetallen, wie etwa Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium, Rhodium und Osmium enthalten. Die Beschichtung enthält vorzugsweise auch ein Binde- oder Schutzmittel, wie etwa Oxide von Titan oder Tantal, oder ein anderes Ventilmetall, in einer ausreichenden Menge, um das Platingruppenmetall oder Oxid an das Elektrodensubstrat zu binden. Ein Beispiel einer solchen formstabilen Anode ist ein Titansubstrat, das mit einer elektrostatischen Beschichtung beschichtet wurde, die Ruthenium und Titan enthält.The valve metals can become oxidized on their surfaces, increasing the resistance of the valve metal to the passage of current, thereby passivating the anodes. Therefore, it is common to apply electrically conductive electrocatalytic coatings to the substrate that do not become passivated. Such coatings can contain catalytic metals or oxides of platinum group metals, such as platinum, palladium, iridium, ruthenium, rhodium and osmium. The coating preferably also contains a binder or protective agent, such as oxides of titanium or tantalum, or another valve metal, in an amount sufficient to bind the platinum group metal or oxide to the electrode substrate. An example of such a dimensionally stable anode is a titanium substrate that has been coated with an electrostatic coating containing ruthenium and titanium.

Das Substrat kann auch ein Metall sein, wie etwa Stahl oder Kupfer, das explosibel mit einem Ventilmetall, wie etwa Titan, beschichtet oder plattiert wird und dann mit einer aktiven Oxidoberfläche beschichtet wird.The substrate may also be a metal, such as steel or copper, that is explosively coated or plated with a valve metal, such as titanium, and then coated with an active oxide surface.

Die Anodenplatten 32 sind dünne ausgemessene, elastische, rundgebogene oder anders geformte Platten mit ausreichend Flexibilität, so daß sie zu einem geringen Ausmaß unter Verwendung einer vernünftigen Schraubkraft gebogen werden können. Die Platten 32 sollten ausreichende Dicke aufweisen, um Strom von einer Stromverbindung durch die aktive Anodenoberfläche zu führen und ausreichend Dicke, so daß die Platten selbsttragend sind und in der Lage sind in Abwesenheit von angewendeter Kraft die ihnen durch Rundbiegen oder anderes Formen verliehene Form zu erhalten. Im weitesten Sinne haben die Anodenplatten 32 beispielsweise eine Dicke von etwa 0,025 cm (0,010 Zoll) bis etwa 1,3 cm (0,5 Zoll).The anode plates 32 are thin gauged, resilient, coiled or otherwise shaped plates with sufficient flexibility so that they can be bent to a small extent using a reasonable screw force. The plates 32 should have sufficient thickness to carry current from a power connection through the active anode surface and sufficient thickness so that the plates are self-supporting and capable of retaining the shape imparted to them by coiling or other forming in the absence of applied force. In the broadest sense, for example, the anode plates 32 have a thickness of about 0.025 cm (0.010 inches) to about 1.3 cm (0.5 inches).

Eine dünne beschichtete oder gewalzte oder auf andere Art und Weise geformte Titanplatte hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,5 cm (0,20) bis etwa 0,65 cm (0,25 Zoll). Umso dünner die Platte ist, umso leichter ist sie zu installieren und umso niedriger sind die Materialkosten.A thin coated or rolled or otherwise formed titanium plate preferably has a thickness of about 0.5 cm (0.20) to about 0.65 cm (0.25 inches). The thinner the plate, the easier it is to install and the lower the material cost.

Die spezifische Breitenabmessung der Anodenplatten 32 zwischen den Seitenkanten 38, 40 ist nicht kritisch. In dem in Figur 6 gezeigten Beispiel sind die Anodenplatten relativ breit, etwa 61 cm (24 Zoll).The specific width dimension of the anode plates 32 between the side edges 38, 40 is not critical. In the example shown in Figure 6, the anode plates are relatively wide, about 61 cm (24 inches).

Wie in der vorab nicht veröffentlichten EP-A 0 424 807 offenbart, kann jede Anodenplatte 32 verschiedene Ende-an-Ende Segmente 32a, 32b und 32c, Figur 6, die longitudinal in der Ummantelung 14 angeordnet sind, umfassen. Die Segmente sind durch Trennauskleidungen 44, die unter Vorspannung gesetzt sind, z.B. unter Vorspannung bezüglich der Laufrichtung eines Metallfilms, der auf Kathode 12 elektroabgeschieden wird, getrennt. Dies verhindert Ungleichmäßigkeit der Elektroabscheidung von Metall aufgrund von Kanteneffekten. Die Anodenplatten 32 vom Ende 34 zum Ende 36 können relativ lang sein und Aufteilen der Anodenplatten in Segmente 32a, 32b und 32c erleichtert Formung und Installation.As disclosed in previously unpublished EP-A 0 424 807, each anode plate 32 may comprise several end-to-end segments 32a, 32b and 32c, Figure 6, arranged longitudinally in the casing 14. The segments are separated by separating liners 44 which are biased, e.g. biased with respect to the direction of travel of a metal film being electrodeposited on cathode 12. This prevents non-uniformity of the electrodeposition of metal due to edge effects. The anode plates 32 from end 34 to end 36 may be relatively long, dividing the anode plates into segments 32a, 32b and 32c facilitates molding and installation.

Figur 7 zeigt das Verfahren zum Befestigen der Anodenplatten 32 an der Ummantelung 14 und zusätzlich Details des Behälters 10. Bezugnehmend auf Figur 7 hat die Behälterummantelung 14 eine innere Auskleidung 58. Die Auskleidung 58 überdeckt die vollständige innere Oberfläche von Ummantelung 14 und liegt zwischen der Vielzahl von Anodenplatten 32 und der Ummantelung 14. In der Ausführungsform von den Figuren 1 bis 9 kann die Auskleidung 58 jedes geeignete Auskleidungsmaterial für eine elektrolytische Zelle sein. Vorzugsweise hat die Auskleidung eine hohe Durometerhärte, z.B. einen Shore Durometer von etwa 95 ± 5 und ist maschinell bearbeitbar. Vorzugsweise ist die Auskleidung 58 auf die innere Oberfläche der Ummantelung 14 gesintert. Ein geeignetes Auskleidungsmaterial ist verarbeiteter natürlicher Gummi. Andere geeignete Materialien sind Neopren und EPDM (ein Terpolymerelastomer, das aus Ethylenpropylendienmonomer hergestellt wird). Der Zweck von Auskleidung 58 ist es, die Ummantelung 14 vor Korrosion durch den Elektrolyten zu schützen.Figure 7 shows the method of attaching the anode plates 32 to the casing 14 and additionally details of the container 10. Referring to Figure 7, the container casing 14 has an inner liner 58. The liner 58 covers the entire inner surface of casing 14 and lies between the plurality of anode plates 32 and the casing 14. In the embodiment of Figures 1-9, the liner 58 can be any suitable lining material for an electrolytic cell. Preferably, the liner has a high durometer hardness, e.g., a Shore durometer of about 95 ± 5, and is machinable. Preferably, the liner 58 is sintered to the inner surface of the casing 14. A suitable lining material is processed natural rubber. Other suitable materials are neoprene and EPDM (a terpolymer elastomer made from ethylene propylene diene monomer). The purpose of liner 58 is to protect the jacket 14 from corrosion by the electrolyte.

Die Anodenplatten 32 haben auf ihrer Unterseite 60, die der aktiven Anodenoberfläche 42 entgegengesetzt ist, eine Vielzahl von räumlich getrennten Vorsprüngen 62, die darauf geschweißt sind. Die Vorsprünge 62 sind in Figur 6 in gestrichelten Linien gezeigt. Die Vorsprünge 62 sind alle auf der Mittellinie der Anodenplatten ausgerichtet gezeigt. Jedes Anodenplattensegment 32a, 32b, 32c hat vorzugsweise drei Vorsprünge. Diese Anzahl von Vorsprüngen kann gegebenenfalls erhöht werden.The anode plates 32 have, on their lower surface 60 opposite the active anode surface 42, a plurality of spaced apart protrusions 62 welded thereto. The protrusions 62 are shown in dashed lines in Figure 6. The protrusions 62 are all shown aligned on the centerline of the anode plates. Each anode plate segment 32a, 32b, 32c preferably has three protrusions. This number of protrusions can be increased if desired.

Vorzugsweise sind die Vorsprünge 62 aus einem Ventilmetall hergestellt, wie etwa Titan. Die Vorsprünge 62 sind eingebohrt und innen mit einem Gewinde versehen. Die Schrauben bzw. Bolzen 64 erstreckten sich durch Löcher 66, in Ummantelung 14, ausgerichtet mit den Vorsprüngen 62 und sind in die Vorsprünge 62 geschraubt, um die Anodenplatten 32 an der Ummantelung 14 zu befestigen. Die Schrauben 64 können aus Stahl oder Kupferlegierung hergestellt sein und sind vorzugsweise mit einer dielektrischen, elektrolytbeständigen Beschichtung, wie etwa Teflon (Handelsmarke, E.I. du Pont de Nemours & Co.) für Korrosions- und Fraßbeständigkeit beschichtet. Die Auskleidung 58 hat Öffnungen 68, die mit den Löchern 66, die angepaßt sind, um die Vorsprünge 62 aufzunehmen, ausgerichtet sind. Ähnlich ist die Ummantelung 14 auf der Innenseite bei 70 unterschnitten, um die Vorsprünge 62 aufzunehmen. Die Auskleidung 58 ist an 72 unterschnitten, um O-Ring Dichtungen 74 aufzunehmen. Ein geeignetes Dichtungsmaterial für die Dichtungen 74 ist Viton (Handelsmarke, E. I. DuPont de Nemours & Co.) , ein Fluorelastomer auf Basis des Copolymers von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen. Die O-Ring Dichtungen 74 drücken gegen die Unterseite 60 der Anodenplatte 32 und verhindern eine Leckage von Elektrolyten aus dem Inneren des Behälters 10 um die Schrauben 64.Preferably, the projections 62 are made of a valve metal, such as titanium. The projections 62 are drilled and internally threaded. The bolts 64 extend through holes 66 in the casing 14, aligned with the projections 62 and are threaded into the projections 62 to secure the anode plates 32 to the casing 14. The screws 64 may be made of steel or copper alloy and are preferably coated with a dielectric, electrolytic resistant coating such as Teflon (Trade Mark, EI du Pont de Nemours & Co.) for corrosion and galling resistance. The liner 58 has openings 68 aligned with holes 66 adapted to receive the projections 62. Similarly, the casing 14 is undercut on the inside at 70 to receive the projections 62. The liner 58 is undercut at 72 to receive O-ring seals 74. A suitable sealing material for the seals 74 is Viton (trademark, EI DuPont de Nemours & Co.), a fluoroelastomer based on the copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene. The O-ring seals 74 press against the underside 60 of the anode plate 32 and prevent leakage of electrolyte from the interior of the container 10 around the screws 64.

Wie es beschrieben werden wird, erfolgt der Stromfluß zu den Anodenplatten 32 von der Ummantelung 14 durch die Anodenvorsprünge 62. Diese Anodenvorsprünge drücken gegen einen Kontaktring 76, der am unteren Ende von Unterschnitt 70 angeordnet ist. Der Kontaktring liefert Strom von der Ummantelung 14 zu den Anodenvorsprüngen 62. Der Ring kann ein gerändelter Kupferring oder ein Druckring, wie er in Figur 7A gezeigt ist, sein. Bezugnehmend auf Figur 7a, umfaßt der Kontaktring 76 einen Kupferlegierungsstreifen 78. Der Kupferlegierungsstreifen 78 ist in die Form einer Federwendel gewunden und hat, wie gezeigt, einen Chevron-Querschnitt (chevron cross-setion). Eine faserverstärkte Polymer- oder Gummifüllung 80 ist zwischen Wicklungen (rolls) des Kupferstreifens 73 angeordnet. Wenn eine Anodenplatte 32 in Richtung der Ummantelung 14 niedergezogen wird, durch Drehen von Schrauben 64, bewirkt dies, daß der Vorsprung 62, in den Schraube 64 eingreift, den Kontaktring 76 gegen den Sitz von Unterschnitt 70 preßt. Der auf den Kontaktring 76 ausgeübte Druck kann von 0 bis etwa 12000 Pound Druck sein. Dies bewirkt, daß der Kupferlegierungsstreifen 78 des Kontaktrings komprimiert wird, wie in Figur 7a, und daß ein guter Kontakt mit der Unterschnittoberfläche 70 der Ummantelung 14 und Schraube 62 erfolgt, wobei die Kompression jede gebildete Oxidschicht, die die Kontaktspannung verringern würde, bricht.As will be described, current flow to the anode plates 32 from the casing 14 occurs through the anode projections 62. These anode projections press against a contact ring 76 located at the lower end of undercut 70. The contact ring supplies current from the casing 14 to the anode projections 62. The ring may be a knurled copper ring or a compression ring as shown in Figure 7A. Referring to Figure 7A, the contact ring 76 comprises a copper alloy strip 78. The copper alloy strip 78 is wound into the shape of a spring coil and has a chevron cross-section as shown. A fiber reinforced polymer or rubber filler 80 is disposed between rolls of the copper strip 73. When an anode plate 32 is pulled down towards the casing 14 by turning screws 64, this causes the projection 62, into which screw 64 engages, to press the contact ring 76 against the seat of undercut 70. The pressure applied to the contact ring 76 can be from 0 to about 12,000 pounds of pressure. This causes the copper alloy strip 78 of the contact ring to compress, as in Figure 7a, and to make good contact with the undercut surface 70 of the shell 14 and screw 62, the compression breaking any oxide layer formed which would reduce the contact stress.

Bezugnehmend auf Figur 8 sind die Anodenplatten 32 an ihren Kanten 38, 40 mittels Trägerstreifen 90 isoliert. Die Trägerstreifen 90 sind in parallele Vertiefungen 92, die in die exponierte Oberfläche der Auskleidung 58 eingearbeitet sind, eingeführt. Die Vertiefungen 92 halten die Trägerstreifen 90. Die Trägerstreifen 90 haben eine Dicke, wobei sie leicht über die exponierte Oberfläche von Auskleidung 58 vorstehen. Die entgegengesetzten Kanten 38, 40 von benachbarten Anodenplatten 32 sitzen auf den exponierten Oberflächen der Trägerstreifen 90. Die Trägerstreifen 90 können Titanstreifen oder Fiberglas sein. Sie sind nicht komprimierbar und daher lasttragend. Die Trägerstreifen 90 erstrecken sich longitudinal zusammen mit den Anodenplatten 32, zwischen den Endplatten 22, 24 der Elektroabscheidevorrichtung, wobei sie die entgegengesetzten Kanten 38, 40 benachbarter Anodenplatten 32 über den vollen Abstand zwischen den Endplatten 22, 24 abdichten. Die Endplatten 22, 24 sind ebenfalls auf ihren inneren Oberflächen, mit einer Auskleidung (nicht gezeigt), die ähnlich der Ummantelungsauskleidung 58 ist, ausgekleidet. Diese Abdichtungen der Anoden 32 an ihren Enden 34, 36 (Figur 6) dichten dabei den Behälter 10 gegen die Leckage von Elektrolyt ab. Eine ähnliche Abdichtung kann an unter Vorspannung stehenden Einschnitten 44, falls dieselben verwendet werden, angewendet werden.Referring to Figure 8, the anode plates 32 are insulated at their edges 38, 40 by means of carrier strips 90. The carrier strips 90 are inserted into parallel recesses 92 machined into the exposed surface of the liner 58. The recesses 92 hold the carrier strips 90. The carrier strips 90 have a thickness that protrudes slightly above the exposed surface of the liner 58. The opposite edges 38, 40 of adjacent anode plates 32 sit on the exposed surfaces of the carrier strips 90. The carrier strips 90 can be titanium strips or fiberglass. They are incompressible and therefore load-bearing. The support strips 90 extend longitudinally with the anode plates 32 between the end plates 22, 24 of the electrodepositor, sealing the opposite edges 38, 40 of adjacent anode plates 32 over the full distance between the end plates 22, 24. The end plates 22, 24 are also lined on their inner surfaces with a liner (not shown) similar to the sheath liner 58. This sealing of the anodes 32 at their ends 34, 36 (Figure 6) thereby seals the vessel 10 against the leakage of electrolyte. Similar sealing can be applied to biased cuts 44, if used.

Das Verfahren zum Anordnen der Anodenplatten 32 in der Elektrodenabscheidevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 8a, 8 und 7 ersichtlich werden. Anfangs werden die Anodenplatten 32 zu einer flachen oder nahezu flachen Konfiguration, wie durch die durchgezogenen Linien in Figur 8a gezeigt, rundgebogen. Es versteht sich, daß die Anodenplatten zu einer konvexen Konfiguration oder einer konkaven Konfiguration rundgebogen werden können, in Abhängigkeit von der für die Anodenplatten gewünschten Endkonfiguration. Die Anodenplatten 32 werden dann in der Ummantelung 14 angeordnet, wobei die Vorsprünge 62 mit den Schrauben 64 (Figur 7) ausgerichtet werden. Die Schrauben 64 sind in Eingriff mit den Vorsprüngen 62. An diesem Punkt drücken die Seitenkanten 38, 40 der Anodenplatte 32 gegen den Kantenträgerstreifen 90 auf der Innenseite der Auskleidung 58 (Figur 8). Die Schrauben 64 werden in die Vorsprünge 62 gedreht. Dies zieht die Vorsprünge 62 in Richtung der Ummantelung 14, wobei die Anodenplatte 32 in die in Figur 8a in gestrichelten Linien gezeigte Konfiguration gebogen wird. Wenn die Anodenplatten 32 an Vorsprüngen 62 in Kontakt oder angrenzend mit Kontaktringen 76 (Figur 7) sind, haben die Anodenplatten 32 die erwünschte Konfiguration, z.B. die gleiche Konfiguration wie die Ummantelung 14.The method for arranging the anode plates 32 in the electrode deposition apparatus according to the present The invention will be appreciated by reference to Figures 8a, 8 and 7. Initially, the anode plates 32 are bent into a flat or nearly flat configuration as shown by the solid lines in Figure 8a. It will be understood that the anode plates may be bent into a convex configuration or a concave configuration depending on the final configuration desired for the anode plates. The anode plates 32 are then placed in the casing 14 with the projections 62 aligned with the screws 64 (Figure 7). The screws 64 engage the projections 62. At this point, the side edges 38, 40 of the anode plate 32 press against the edge support strip 90 on the inside of the liner 58 (Figure 8). The screws 64 are threaded into the projections 62. This pulls the projections 62 toward the casing 14, bending the anode plate 32 into the configuration shown in dashed lines in Figure 8a. When the anode plates 32 at projections 62 are in contact or adjacent to contact rings 76 (Figure 7), the anode plates 32 have the desired configuration, e.g., the same configuration as the casing 14.

Die Anzahl von Schrauben 64 und Anodenvorsprüngen 62, die verwendet wird für eine Anodenplatte 32, ist wichtig. Die Schrauben 64 und Anodenvorsprünge 62 sollten ausreichend eng voneinander beabstandet sein, um die Anodenplatten 32 gleichmäßig in Richtung Ummantelung 14 zu ziehen, d.h. so daß keine Wellen in den Anodenplatten 32 in einer longitudinalen Richtung bezüglich der Platten vorliegen. Ebenfalls wichtig ist die Stromverteilung zu den Anodenplatten 32. Die Verwendung von ausreichend eng beabstandeten Schrauben 64 und Anodenvorsprünger 62, um die Anodenplatten 32 in eine nicht gewellte Konfiguration zu zwingen, ist ausreichend, um gleichmäßig Strom den Anodenplatten zuzuführen.The number of screws 64 and anode bosses 62 used for an anode plate 32 is important. The screws 64 and anode bosses 62 should be sufficiently closely spaced to evenly pull the anode plates 32 toward the casing 14, i.e., so that there are no waves in the anode plates 32 in a longitudinal direction relative to the plates. Also important is the current distribution to the anode plates 32. The use of sufficiently closely spaced screws 64 and anode bosses 62 to force the anode plates 32 into a non-waved configuration is sufficient to evenly supply current to the anode plates.

Wie in den Figuren, insbesondere Figur 8, gezeigt, sind die Anodenplatten 32 von der Auskleidung 58 durch einen Abstand 98 räumlich getrennt bzw. beabstandet. Es wird ersichtlich werden, daß dieser Abstand oder der radiale Abstand der Anodenplatten 32 von der Achse der Kathode 12 durch Ändern der radialen Abmessungen von Trägerstreifen 90 und Kontaktringen 76 (Figuren 8 bzw. 7) variiert werden kann. Zusätzlich kann die Konfiguration oder der Bogen, der von einer Anodenplatte 32 beschrieben wird, wie in den gestrichelten Linien von Figur 8a dargestellt, durch Ändern der radialen Abmessung von entweder dem Kontaktring 76 oder dem Trägerstreifen 90 variiert werden.As shown in the figures, especially Figure 8, the Anode plates 32 are spaced apart from liner 58 by a distance 98. It will be appreciated that this distance or the radial distance of anode plates 32 from the axis of cathode 12 can be varied by changing the radial dimensions of carrier strips 90 and contact rings 76 (Figures 8 and 7, respectively). In addition, the configuration or arc described by an anode plate 32, as shown in the dashed lines of Figure 8a, can be varied by changing the radial dimension of either contact ring 76 or carrier strip 90.

Bezugnehmend auf Figur 2 hat die Ummantelung 14 an ihrem unteren Ende eine Öffnungsplatte 48. Die Öffnungsplatte 48 ist an der Unterseite der Ummantelung 14 befestigt. Einzelheiten der Öffnungsplatte 48 sind in Figur 9 offenbart. Die Öffnungsplatte 48 hat eine Plenumkammer 50 und eine Einlaßverbindung 32 zum Einleiten von Elektrolyt in die Plenumkammer 50. Die Plenumkammer 50 ist an ihrem oberen Ende mit einer langgestreckten Öffnung 54 geöffnet, durch welche Elektrolyt in die Ummantelung 14 und in die Elektrolytkammer 84 zwischen der Kathode 20 und Anodenplatten 32 fließt.Referring to Figure 2, the enclosure 14 has an orifice plate 48 at its lower end. The orifice plate 48 is secured to the underside of the enclosure 14. Details of the orifice plate 48 are disclosed in Figure 9. The orifice plate 48 has a plenum chamber 50 and an inlet connection 32 for introducing electrolyte into the plenum chamber 50. The plenum chamber 50 is opened at its upper end with an elongated opening 54 through which electrolyte flows into the enclosure 14 and into the electrolyte chamber 84 between the cathode 20 and anode plates 32.

Wie in Figur 9 gezeigt, haben die Anodenplatten 32 an ihren Kanten 38, 40, die die Öffnungsplatte 48 umgeben, Trägerstreifen 90, die die Anodenplatten 32 gegen eine Leckage von Elektrolyt zwischen den Platten und Ummantelungsauskleidung 58 abdichten. Die Trägerstreifen 90 sind die gleichen wie diejenigen, die in Figur 8 gezeigt sind.As shown in Figure 9, the anode plates 32 have support strips 90 at their edges 38, 40 surrounding the orifice plate 48 that seal the anode plates 32 against leakage of electrolyte between the plates and the sheath liner 58. The support strips 90 are the same as those shown in Figure 8.

In der Ausführungsform von Figuren 1 bis 9 erfolgt der Fluß von Elektrolyt in die Elektroabscheidungsvorrichtung in den Einlaß 52 (Figur 9), in Plenumkammer 50 am unteren Ende der Zelle, durch Öffnung 54 und in das Innere des Behälters 10. Da die Anodenplatten vollständig entlang den Kanten 38, 40 und um die Vorsprünge 62 abgedichtet sind, begrenzen die Anodenplatten 32 mit der Kathode 12 die kreisförmige Elektrolytkammer 84 (Figuren 2 und 9), durch welche der Elektrolyt fließt. Bezugnehmend auf Figur 3 umfaßt die Elektroabscheidevorrichtung ein oberes Gehäuse 82. Das Gehäuse 82 hat Ausflußplenen 86 entlang entgegengesetzter Seiten. Jedes Plenum 86 (plenum) hat eine Vielzahl von Auslaßöffnungen 88. Der Elektrolyt fließt nach oben gerichtet entlang beider Seiten der Kathode 12, fließt über die Kanten des Auslaßplenums 86 aus, wobei er in Auslaßöffnungen 88 austritt.In the embodiment of Figures 1 to 9, the flow of electrolyte into the electrodeposition apparatus occurs in the inlet 52 (Figure 9), into plenum chamber 50 at the bottom of the cell, through opening 54 and into the interior of the container 10. Since the anode plates are completely sealed along the edges 38, 40 and around the projections 62, the Anode plates 32 with cathode 12 form circular electrolyte chamber 84 (Figures 2 and 9) through which electrolyte flows. Referring to Figure 3, the electrodeposition apparatus includes an upper housing 82. Housing 82 has outflow plenums 86 along opposite sides. Each plenum 86 has a plurality of outlet openings 88. Electrolyte flows upwardly along both sides of cathode 12, overflowing the edges of outlet plenum 86, exiting into outlet openings 88.

Der Stromfluß in die Elektroabscheidungsvorrichtung erfolgt durch Peripherieanschlußleitungen (busses) 96, die an Endstützen 16, 18 der Zelle und Rippen 94 (Figur 1) befestigt sind. Nur zwei derartiger Peripherieanschlußleitungen sind in Figuren 2 und 3 gezeigt. Der Fluß von den Endstützen und Rippen erfolgt durch die Ummantelung 14, Kontaktringe 76 (Figur 7) und Vorsprünge 62 in die Anodenplatten 32. Der Stromfluß ist dann durch den Elektrolyten, durch die Kathode und typischerweise zu herkömmlichen Kathodenstromabnehmern, die in den Kathodenträgerschaft auf eine bekannte Art eingreifen.Current flow into the electrodeposition device is through peripheral busses 96 attached to cell end supports 16, 18 and fins 94 (Figure 1). Only two such peripheral busses are shown in Figures 2 and 3. Flow from the end supports and fins is through the casing 14, contact rings 76 (Figure 7) and projections 62 into the anode plates 32. Current flow is then through the electrolyte, through the cathode and typically to conventional cathode current collectors which engage the cathode support shaft in a known manner.

Die Vorrichtung von den Figuren 1 bis 9 kann gekennzeichnet werden als eine flußführende Vorrichtung, in welcher der Elektrolytfluß zwischen den Anodenplatten 32 und der Kathode eingeschlossen ist. Wischdichtungen (nicht gezeigt) zwischen den Endplatten 22, 24 und der Kathode 12 verhindern, daß die Kathode in Elektrolyt eintaucht, ausgenommen an der aktiven Kathodenoberfläche, die den Anodenplatten 32 gegenüberliegt. Es versteht sich, daß die offenbarte Anodenträgerstruktur auch in dem Zelltyp verwendet werden kann, in welchem die Anoden in den Elektrolyt eingetaucht sind.The device of Figures 1 to 9 can be characterized as a flow-conducting device in which the electrolyte flow is confined between the anode plates 32 and the cathode. Wiper seals (not shown) between the end plates 22, 24 and the cathode 12 prevent the cathode from immersing in electrolyte, except at the active cathode surface facing the anode plates 32. It will be understood that the disclosed anode support structure can also be used in the type of cell in which the anodes are immersed in the electrolyte.

In der in Figuren 10 bis 13 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Elektroabscheidevorrichtung einen Behälter 102. Der Behälter 102 ist echteckig im Querschnitt, mit einem Boden 104 und Seiten 106, 108. Der Behälter ist an seinem oberen Ende zwischen den Seiten 106, 108 offen. Während dem Betrieb der Vorrichtung ist der Behälter 102 mit einem geeigneten Elektrolyt (nicht gezeigt) gefüllt. Eine rotierbare zylindrische Kathode 110, gezeigt in Punkt-Strich-Linien, ist in dem Behälter 302 so angeordnet, um teilweise in dem Elektrolyten eingetaucht zu sein. Die Zelle von Figuren 10 bis 13 kann als ein gefluteter Aufbau gekennzeichnet werden, worin die Anode und ein Teil der Kathode in den Elektrolyten eingetaucht sind.In the embodiment shown in Figures 10 to 13, the electrostatic precipitator comprises a container 102. The container 102 is rectangular in cross section, with a bottom 104 and sides 106, 108. The container is open at its upper end between sides 106, 108. During operation of the device, the container 102 is filled with a suitable electrolyte (not shown). A rotatable cylindrical cathode 110, shown in dot-dash lines, is disposed in the container 302 so as to be partially immersed in the electrolyte. The cell of Figures 10 to 13 may be characterized as a flooded structure wherein the anode and part of the cathode are immersed in the electrolyte.

Mehrere tragende gummibeschichtete Stahlträger 112, die nahe dem Boden 104 des Behälters angeordnet sind, erstrecken sich in Längsrichtung in den Behälter. Die Träger 112 werden durch den Behälterendwände 114 (Figur 11) gehalten. Die Träger 112 halten umgekehrt mehrere räumlich getrennte Trägerrippen 116, 118 (Figuren 10 und 11). Figur 11 ist eine Schnittansicht von Figur 10, die so angelegt ist, daß die Seite 106 des Behälters entfernt ist, wobei die Innenseite des Behälters zum Vorschein kommt. Wie in Figur 11 gezeigt, sind die Rippen 116 Endrippen, die nahe den Endwänden 114 des Behälters 102 angeordnet sind und die Rippen 118 sind innere Rippen, die an räumlich getrennten Zwischenräumen zwischen den Rippen 116 angeordnet sind. Die Endrippen 116 werden durch innere Träger 112a (Figur 10) gehalten und die inneren Rippen 118 werden durch sämtliche Träger 112 (Figur 10) gehalten. Wie in Figur 10 gezeigt, sind die Rippen 116, 118 in Gruppen angeordnet, die durch den Abstand 120 getrennt sind, wobei eine Rippengruppe entlang einer Seite 106 des Behälters 102 angeordnet ist, während die andere Rippengruppe entlang der anderen Seite 108 von Behälter 102 angeordnet ist. Jede Rippe 116, 118 entlang einer Seite von Behälter 102 hat eine entsprechende Rippe, die entgegengesetzt, entlang der anderen Seite des Behälters angeordnet ist. Jede Rippe hat eine konkave obere Kante 122, eine untere Kante 124, die auf einem Träger 112 sitzt und eine vertikale Kante 126. Die konkave Kante 122 einer Rippe liegt der konkaven Kante 122 einer entgegengesetzt angeordneten Rippe gegenüber, so daß ein Paar von Rippen zusammen durch die konkave Kante 122 eine wie in Figur 10 gezeigte kreisförmige Konfiguration definiert. Vorzugsweise ist die kreisförmige Konfiguration konzentrisch mit dem Umfang der Kathode 110, obwohl dies nicht wesentlich ist. Im Behälter 102 sind die alle konkaven Kanten 122 der Rippen entlang einer Seite 106 des Behälters in Längsrichtung im Behälter angeordnet und ähnlich sind alle konkaven Kanten 122 der Rippen entlang der Seite 108 des Behälters in Längsrichtung im Behälter angeordnet. Dies ist ebenfalls nicht kritisch und andere Konfigurationen der Rippen werden für den Fachmann in der Technik ersichtlich.A plurality of supporting rubber coated steel beams 112 located near the bottom 104 of the container extend longitudinally into the container. The beams 112 are supported by the container end walls 114 (Figure 11). The beams 112 in turn support a plurality of spaced apart support ribs 116, 118 (Figures 10 and 11). Figure 11 is a sectional view of Figure 10 taken with the side 106 of the container removed, revealing the inside of the container. As shown in Figure 11, the ribs 116 are end ribs located near the end walls 114 of the container 102 and the ribs 118 are interior ribs located at spaced apart spaces between the ribs 116. The end ribs 116 are supported by inner supports 112a (Figure 10) and the inner ribs 118 are supported by all of the supports 112 (Figure 10). As shown in Figure 10, the ribs 116, 118 are arranged in groups separated by the distance 120, with one group of ribs arranged along one side 106 of the container 102 while the other group of ribs is arranged along the other side 108 of the container 102. Each rib 116, 118 along one side of the container 102 has a corresponding rib arranged oppositely along the other side of the container. Each rib has a concave upper edge 122, a lower edge 124 which sits on a support 112 and a vertical edge 126. The concave edge 122 of a rib lies the concave edge 122 of an oppositely disposed rib, such that a pair of ribs together define through the concave edge 122 a circular configuration as shown in Figure 10. Preferably, the circular configuration is concentric with the circumference of the cathode 110, although this is not essential. In the container 102, all of the concave edges 122 of the ribs along a side 106 of the container are arranged longitudinally in the container and similarly all of the concave edges 122 of the ribs along the side 108 of the container are arranged longitudinally in the container. This is also not critical and other configurations of the ribs will be apparent to those skilled in the art.

Um die Rippen 116, 118 in der Gesamtanordnung zu halten, sind die Rippen durch Befestigungsplatten 128, die an vertikale Kanten 126 der Rippen geschweißt sind, aneinander befestigt. Ähnlich sind Befestigungsplatten 128 an die unteren Kanten 124 der Rippen geschweißt. Die Befestigungsplatten 128 erstrecken sich in Längsrichtung in die Vorrichtung, parallel zu den Trägern 112, und sind an alle der Rippen 116, 118 geschweißt. Dies erlaubt es den Rippen 116, 118 und anderen Komponenten der Elektroabscheidevorrichtung, daß sie vorab außerhalb des Behälters 102 zusammengebaut wird, und dann in den Behälter auf Träger 112 als eine Vormontage gesetzt wird.To hold the ribs 116, 118 in the overall assembly, the ribs are secured together by mounting plates 128 welded to vertical edges 126 of the ribs. Similarly, mounting plates 128 are welded to the lower edges 124 of the ribs. The mounting plates 128 extend longitudinally into the apparatus, parallel to the supports 112, and are welded to all of the ribs 116, 118. This allows the ribs 116, 118 and other components of the electrostatic precipitator to be pre-assembled outside of the vessel 102, and then placed in the vessel on supports 112 as a pre-assembly.

Die Elektroabscheidevorrichtung von den Figuren 10 und 11 umfaßt eine Vielzahl von Anodenplatten 130, die in Figuren 10a und 12 gezeigt sind. Die Anodenplatten 130 sind umfangsmäßig um die Kathode 110 angeordnet, im allgemeinen konzentrisch mit der äußeren Oberfläche der Kathode, ähnlich den Anodenplatten 32 der Ausführungsform von Figuren 1 bis 9.The electrodeposition apparatus of Figures 10 and 11 includes a plurality of anode plates 130 shown in Figures 10a and 12. The anode plates 130 are circumferentially disposed about the cathode 110, generally concentric with the outer surface of the cathode, similar to the anode plates 32 of the embodiment of Figures 1-9.

Details der Anodenplatten 130 sind in Figuren 10a und 12 gezeigt. Die Anodenplatten 130 sind formstabil wie die Anodenplatten der Ausführungsform von Figuren 1 bis 9. Die Anodenplatten 130 werden als U-förmige Kanäle 132, wie in Figur 10a gezeigt, rundgebogen. Jeder Kanal 132 umfaßt einen langgestreckten, rechteckigen Mittelteil 134 und sich longitudinal erstreckende Kantenflansche 136, 138. Die Kantenflansche 136, 138 sind gewinkelt, z.B. im allgemeinen mit rechten Winkeln, bezüglich dem Mittelteil 134. Wie bei der Ausführungsform von Figuren 1 bis 9 ist der Mittelteil 134 zwischen Kantenflanschen 136, 138 relativ breit, z.B. etwa 12 bis 24 Zoll. Der Mittelteil hat auf einer Seite 142, Figur 10a, eine aktive Anodenoberfläche, welche wie noch beschrieben wird, der Kathode 110 gegenüberliegt. Nur die aktive Anodenoberfläche und Flansche 136, 138 sind mit einer nicht passivierenden Beschichtung beschichtet.Details of the anode plates 130 are shown in Figures 10a and 12. The anode plates 130 are dimensionally stable like the anode plates of the embodiment of Figures 1 to 9. The Anode plates 130 are bent into U-shaped channels 132 as shown in Figure 10a. Each channel 132 includes an elongated rectangular central portion 134 and longitudinally extending edge flanges 136, 138. The edge flanges 136, 138 are angled, e.g., generally at right angles, with respect to the central portion 134. As with the embodiment of Figures 1-9, the central portion 134 is relatively wide between edge flanges 136, 138, e.g., about 12 to 24 inches. The central portion has an active anode surface on one side 142, Figure 10a, which faces the cathode 110 as will be described. Only the active anode surface and flanges 136, 138 are coated with a non-passivating coating.

Während dem Biegen werden die Anodenplatten 130 rundgebogen oder auf eine andere Art und Weise geformt, so daß der Mittelteil 134 eine im wesentlichen flache Konfiguration annimmt, wie durch die durchgezogenen Linien in Figur 10a gezeigt. Jedoch versteht es sich, daß die Kanäle 132 zu einer konkaven oder konvexen Konfiguration rundgebogen oder auf andere Art und Weise geformt werden können, in Abhängigkeit von der gewünschten Endkonfiguration der Anodenplatten.During bending, the anode plates 130 are bent or otherwise formed so that the central portion 134 assumes a substantially flat configuration as shown by the solid lines in Figure 10a. However, it is to be understood that the channels 132 may be bent or otherwise formed into a concave or convex configuration, depending on the desired final configuration of the anode plates.

Bezugnehmend auf Figur 12 werden die Flansche 136, 138 benachbarter Anoden durch Schrauben 140 aneinander geschraubt. Die Schrauben 140 halten die äußere Fläche von einem Flansch 136, von einer Anodenplatte 130, gegen die äußere Fläche eines anderen Flansches 138 einer anderen Anodenplatte 130. Auf diese Art verbinden und halten die Schrauben 130 die vollständige Anordnung von Seite-an-Seite Anodenplatten zusammen. Die Anzahl von Schrauben 140, die eine Anodenplatte an eine andere befestigen, ist ausreichend, um einen im wesentlichen gleichmäßigen Kontakt zu erhalten, längsgerichtet von jeder Platte, zwischen den verbundenen Flanschen benachbarter Platten.Referring to Figure 12, the flanges 136, 138 of adjacent anodes are bolted together by bolts 140. The bolts 140 hold the outer surface of one flange 136 of one anode plate 130 against the outer surface of another flange 138 of another anode plate 130. In this manner, the bolts 130 connect and hold the complete assembly of side-by-side anode plates together. The number of bolts 140 securing one anode plate to another is sufficient to obtain substantially uniform contact, lengthwise of each plate, between the connected flanges of adjacent plates.

Die Anodenplatten 130 werden an jeder Schraube 140 durch eine Klammeranordnung 150 (Figuren 12 und 13) gehalten. Jede Klammeranordnung 150 umfaßt einen Stromverteilungsstab 152, der sich über die vollge Länge der Elektroabscheidevorrichtung erstreckt. Sechs derartiger Verteilerstäbe 152 sind in Figur 11 gezeigt. Die Verteilerstäbe 152 sind z.B. durch Schweißen entlang einer Kante 152a (Figuren 12 und 13) an einer Justierhaltevorrichting 154 befestigt. Jede Justierhaltevorrichtung 154 ist an eine Zellrippe 116, 118 mit einer Schraube 156 geschraubt. Die Justierhaltevorrichtungen sind nahe den konkaven Kanten 122 der Rippen 116, 118 angeordnet. Jede Justierhaltevorrichtung 154 hat ein Langloch 158 (Figur 12). Die Justierhaltevorrichtungen 154 sind umfangsmäßig auf Rippen 116, 118 beweglich, durch Eingriff von Langlöchern 158 mit Schraube 156. Dies erlaubt eine umfangsmäßige Einstellung von jeder Anodenplatte 130 bezüglich der Kathode 112. Eine Hebeschraube 162 ist an jede Rippe geschweißt und greift in Haltevorrichtung 154 ein. Die Schrauben 156 können partiell auf den Haltevorrichtungen 154 angezogen werden. Die Hebeschrauben 162 können dann gedreht werden, wobei die Haltevorrichtungen 154 in eine gewünschte umfangsmäßige Position gezwungen werden. Dies erlaubt eine Feinpositionierung der Anodenplatten. Die Schrauben 156 können dann vollständig auf den Haltevorrichtungen 154, welche die Anodenplatten 112 fest an den Rippen halten, angezogen werden. Die Verteilerstäbe 152 haben auch ein Langloch 160 (Figuren 12 und 13). Die Langlöcher 160 passen sich den Schrauben 140 an. Die Langlöcher 160 sind oval geformt, wie in Figur 13 gezeigt, was eine radiale Einstellung von jeder Anodenplatte 130 bezüglich Kathode 110 erlaubt.The anode plates 130 are held on each screw 140 by a clamp assembly 150 (Figures 12 and 13). Each clamp assembly 150 includes a current distribution bar 152 that extends the full length of the electrodeposition apparatus. Six such distribution bars 152 are shown in Figure 11. The distribution bars 152 are attached, for example by welding, to an alignment fixture 154 along an edge 152a (Figures 12 and 13). Each alignment fixture 154 is bolted to a cell fin 116, 118 by a screw 156. The alignment fixtures are located near the concave edges 122 of the fins 116, 118. Each adjustment fixture 154 has a slot 158 (Figure 12). The adjustment fixtures 154 are circumferentially movable on ribs 116, 118 by engaging slot 158 with screw 156. This allows circumferential adjustment of each anode plate 130 with respect to the cathode 112. A jackscrew 162 is welded to each rib and engages fixture 154. The screws 156 can be partially tightened onto fixtures 154. The jackscrews 162 can then be rotated, forcing fixtures 154 into a desired circumferential position. This allows fine positioning of the anode plates. The screws 156 can then be fully tightened onto the retainers 154 which hold the anode plates 112 firmly to the fins. The distribution bars 152 also have a slot 160 (Figures 12 and 13). The slots 160 mate with the screws 140. The slots 160 are oval shaped as shown in Figure 13, allowing radial adjustment of each anode plate 130 with respect to the cathode 110.

In der Ausführungsform von Figuren 10 bis 12 sind die Anodenplatten aus Titan oder einem anderen Ventilmetall. Die Platten sind, wie vorstehend angemerkt, auf der aktiven Anodenoberfläche 142 und den Flanschen 136, 138 mit einer nicht passivierenden Beschichtung, z.B. einer Platinbeschichtung, beschichtet. Komponenten der Klammeranordnung 150 sind ähnlich hergestellt, plattiert und/oder beschichtet. Zum Beispiel können die Schrauben 140 Titanschrauben mit einer Fluorkohlenstoffbeschichtung, z.B. mit einer Teflonbeschichtung sein, um ein Festfressen zu verhindern. Die Stromverteilerstäbe 152 umfassen vorzugsweise einen Kupferkern mit einer Titanplattierung mit einer nicht passivierenden Beschichtung. Andere Komponenten, die in den Elektrolyten eingetaucht sind, z. B. die Zellrippen 116, 118 und Justierhaltevorrichtungen 154 sind stromführend und daher aus Titan mit einer nicht passivierenden Beschichtung, wie etwa aus Platin, an den elektrischen Verbindestellen hergestellt.In the embodiment of Figures 10 to 12, the anode plates are made of titanium or other valve metal. The plates are, as noted above, coated on the active anode surface 142 and the flanges 136, 138 with a non-passivating coating, e.g. Components of the clamp assembly 150 are similarly manufactured, plated and/or coated. For example, the screws 140 may be titanium screws with a fluorocarbon coating, e.g., with a Teflon coating, to prevent seizure. The current distribution rods 152 preferably comprise a copper core with a titanium plating with a non-passivating coating. Other components immersed in the electrolyte, e.g., the cell fins 116, 118 and alignment fixtures 154, are current carrying and therefore are made of titanium with a non-passivating coating, such as platinum, at the electrical connection points.

Beim Betrieb wird Strom in die Zelle durch die Verteiler 180, die an inneren Rippen 118 befestigt sind (Figuren 10 und 11), geleitet. Der Strom fließt von den Verteilern 180 durch die Rippen 116, 118 zu jedem Stromverteilerstab 152, wie in Figur 11 gezeigt.In operation, current is conducted into the cell through manifolds 180, which are attached to internal fins 118 (Figures 10 and 11). The current flows from manifolds 180 through fins 116, 118 to each current distribution bar 152, as shown in Figure 11.

Der Aufbau der Vorrichtung von Figuren 10 bis 13 sollte nun ersichtlich sein. Die langgestreckten Kanäle 132 (Figur 10a) sind ausreichend flexibel, so daß sie lateral in dem Mittelteil zwischen den Flanschen 136, 138 zu der in gestrichelten Linien in Figur 10a gezeigten Konfiguration gebogen werden können. Wie vorstehend erwähnt, werden die Anodenplatten 132 anfangs rundgebogen oder auf eine andere Art und Weise geformt, so daß der Mittelteil 134 davon relativ flach ist. Das laterale Biegen des Mittelteils 134 in die in gestrichelten Linien in Figur 10a gezeigte konkave Konfiguration wird erreicht, indem die Flansche 136, 138 voneinander weggespreizt werden und indem sie leicht abgerundet werden, wie in Figur 10a gezeigt. Ähnlich könnte, falls ein flacher Mittelteil 134 gewünscht ist, die Anode zu einer konvexen oder konkaven Konfiguration rundgebogen oder anders geformt werden und dann zu einer flachen Konfiguration durch geeignetes Bearbeiten der Anodenflansche 136, 138 gebogen werden.The construction of the device of Figures 10-13 should now be apparent. The elongated channels 132 (Figure 10a) are sufficiently flexible so that they can be bent laterally in the central portion between the flanges 136, 138 to the configuration shown in dashed lines in Figure 10a. As mentioned above, the anode plates 132 are initially bent round or otherwise formed so that the central portion 134 thereof is relatively flat. Lateral bending of the central portion 134 to the concave configuration shown in dashed lines in Figure 10a is accomplished by spreading the flanges 136, 138 away from each other and by slightly rounding them as shown in Figure 10a. Similarly, if a flat central portion 134 is desired, the anode could be bent round or otherwise formed to a convex or concave configuration and then to a flat configuration. by suitable machining of the anode flanges 136, 138.

Bezugnehmend auf die Figuren 12 und 13 sind die Anodenflansche 136, 138 sowohl umfangsmäßig als auch radial in der Zelle beweglich. Die Anodenflansche 136, 138 der vielfachen Anodenplatten 130 können gleichzeitig radial in Richtung der Kathode bewegt werden und zur gleichen Zeit voneinander weggespreizt werden, wodurch sich das Biege- oder Krümmungsausmaß in dem Mittelteil 134 (Figur 10a) jeder Anodenplatte erhöht. Umgekehrt können die Anodenflansche 136, 138 der vielfachen Anodenplatten 130 gleichzeitig von der Kathode wegbewegt werden und zur gleichen Zeit näher zusammengebracht werden, um das Biege- oder Krümmungsausmaß in den Anodenplatten zu verringern. Wenn die gewünschte Konfiguration der vielfachen Anodenplatten 130 einmal erreicht ist, können die Platten in dieser Konfiguration durch festes Anziehen der Klammeranordnungen 150 an die Rippen 116, 118 gehalten werden.Referring to Figures 12 and 13, the anode flanges 136, 138 are movable both circumferentially and radially within the cell. The anode flanges 136, 138 of the multiple anode plates 130 can be simultaneously moved radially toward the cathode and at the same time spread apart, thereby increasing the amount of bending or curvature in the central portion 134 (Figure 10a) of each anode plate. Conversely, the anode flanges 136, 138 of the multiple anode plates 130 can be simultaneously moved away from the cathode and at the same time brought closer together to reduce the amount of bending or curvature in the anode plates. Once the desired configuration of the multiple anode plates 130 is achieved, the plates can be held in that configuration by firmly tightening the clamp assemblies 150 to the ribs 116, 118.

In der Vorrichtung von den Figuren 10 bis 13 mit Anodenplatten 130 und Kathode 110, die in den Elektrolyt eingetaucht sind, ist es wünschenswert, selbst wenn die Vorrichtung in einer gefluteten Ausgestaltung vorliegt, einen Fluß von Elektrolyt in den Zwischenraum 168 zwischen den Anodenplatten 130 und der Kathode 110 (Figur 10) zu ermöglichen. Dies wird verwirklicht durch die Anwendung von induziertem Fluß im Zwischenraum 120, Figur 10, zwischen den Rippen 116, 118 (durch herkömmliche nicht gezeigte Mittel), in den Zwischenraum 168 zwischen den Anodenplatten 130 und der Kathode 110. Der Fluß teilt sich und erstreckt sich nach oben gerichtet in den Zwischenraum 168, entlang beider Seiten der Kathode 110, läuft an den oberen Kanten der obersten Anodenplatten in den Behälter 102 über. Um den Fluß zu dem Zwischenraum 168 zu begrenzen, umfaßt die Kathode 110 an jedem Ende eine umfangsmäßige Wischerdichtung 166 (Figur 11a). Die Endrippen 116 halten jeweils einen geflanschten Abdichtungsring 170. Jeder Abdichtungsring 170 erstreckt sich über die ganze Weglänge um die Innenseite der Zelle, in einem Bogen, der eine Achse aufweist, die koaxial mit der Kathode 110 ist. Jeder Dichtungsring 170 erstreckt sich, wie in Figur 11 gezeigt, von der oberen Kante einer Rippe 116 auf einer Seite des Behälters 102 zu der unteren Kante der Rippe 116 auf der entgegengesetzten Seite des Behälters 102. Die Dichtringe 170 haben jeweils einen Flansch 172 (Figur 11a). Jeder Flansch 172 hat ein gerundete Langloch 174. Die Langlöcher 174 greifen in die Wischdichtungen 166 ein und begrenzen dadurch den Fluß auf den Zwischenraum 168.In the device of Figures 10 to 13 with anode plates 130 and cathode 110 immersed in the electrolyte, even when the device is in a flooded configuration, it is desirable to allow a flow of electrolyte into the gap 168 between the anode plates 130 and the cathode 110 (Figure 10). This is accomplished by applying induced flow in the gap 120, Figure 10, between the ribs 116, 118 (by conventional means not shown), into the gap 168 between the anode plates 130 and the cathode 110. The flow splits and extends upwardly into the gap 168, along both sides of the cathode 110, overflowing into the container 102 at the upper edges of the uppermost anode plates. To limit the flow to the gap 168, the cathode 110 includes a circumferential wiper seal 166 at each end (Figure 11a). The end ribs 116 each hold a flanged sealing ring 170. Each sealing ring 170 extends the full length of the path around the inside of the cell in an arc having an axis coaxial with the cathode 110. Each sealing ring 170 extends, as shown in Figure 11, from the upper edge of a rib 116 on one side of the container 102 to the lower edge of the rib 116 on the opposite side of the container 102. The sealing rings 170 each have a flange 172 (Figure 11a). Each flange 172 has a rounded slot 174. The slots 174 engage the wiper seals 166 and thereby confine the flow to the gap 168.

Es wird für den Fachmann in der Technik aus dem Vorstehenden ersichtlich sein, daß die Ausführungsform von Figuren 10 bis 13 mit einer gesteuerten Flußvorrichtung, wie etwa im Hinblick auf die Figuren 1 bis 9 offenbart, verwendet werden kann. Alternativ kann der Anodenaufbau von Figuren 1 bis 9 mit einem gefluteten Zellaufbau, wie etwa in Figuren 10 bis 13 offenbart, verwendet werden. Um die Anodenplatten 130 der Ausführungsform von Figuren 10 bis 13 an einen geregelten Fluß anzupassen, kann eine Dichtung zwischen den angrenzenden Flanschen 136, 138 benachbarter Anodenplatten 130 vorgesehen werden. Auf diese Art würden die Anodenplatten mit der Kathode einen vollständig abgegrenzten Kanal definieren, durch welchen der Elektrolyt fließen würde. Falls gewünscht, könnten die Flansche 136, 138 unterschnitten werden, um eine Dichtung, die die Anordnung gegen die Leckage von Elektrolyt zwischen den Flanschen abdichtet, zu schaffen.It will be apparent to those skilled in the art from the foregoing that the embodiment of Figures 10-13 can be used with a controlled flow device such as disclosed with respect to Figures 1-9. Alternatively, the anode assembly of Figures 1-9 can be used with a flooded cell assembly such as disclosed in Figures 10-13. To adapt the anode plates 130 of the embodiment of Figures 10-13 to controlled flow, a seal can be provided between the adjacent flanges 136, 138 of adjacent anode plates 130. In this way, the anode plates would define with the cathode a completely enclosed channel through which the electrolyte would flow. If desired, the flanges 136, 138 could be undercut to create a gasket that seals the assembly against leakage of electrolyte between the flanges.

Figur 14 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die Anodenplatten 210 in eine gewünschte Konfiguration gebogen werden können. Jede Anodenplatte 210 ist ausgestattet mit einer Vielzahl von räumlich getrennten Hauptträgern 230, die mit der Mittellinie der Anodenplatte ausgerichtet sind, einer Vielzahl von beabstandeten kantenausgerichteten Trägern 240, die mit einer Kante 242 jeder Anodenplatte ausgerichtet sind und einer Vielzahl kantenausgerichteter zusätzlicher Träger 250, die mit einer entgegengesetzten Kante 252 jeder Anodenplatte ausgerichtet sind. Durch geeignetes Einstellen der Träger 230, 240 und 250 kann die Anodenplatte 210 in eine gewünschte Konfiguration gebogen werden. In der Vorrichtung ist Elektrolyt in einer äußeren gummibeschichteten Ummantelung 260 enthalten. Alle Träger ragen durch die Ummantelung nach außen und sind radial bezüglich der Ummantelung verstellbar. Die Träger sind gegenüber der Ummantelung 260 durch Dichtungen 262 abgedichtet.Figure 14 shows an alternative embodiment of the present invention wherein the anode plates 210 can be bent into a desired configuration. Each anode plate 210 is provided with a plurality of spatially separated main supports 230 aligned with the centerline of the anode plate, a plurality of spaced edge-aligned supports 240 connected to a edge 242 of each anode plate and a plurality of edge-aligned additional supports 250 aligned with an opposite edge 252 of each anode plate. By appropriately adjusting the supports 230, 240 and 250, the anode plate 210 can be bent into a desired configuration. The device contains electrolyte in an outer rubber-coated casing 260. All of the supports extend outwardly through the casing and are radially adjustable with respect to the casing. The supports are sealed to the casing 260 by gaskets 262.

Ein ähnlicher Aufbau ist in Figur 15 gezeigt. Die Zelle umfaßt eine Vielzahl von Anodenplatten 310. Die Anodenplatten 310 sind, ähnlich wie die Zelle von Figuren 1 bis 9, an ihrer Unterseite mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 312 ausgestattet. Die Vorsprünge ragen in Löcher 314 einer mit Gummi ausgekleideten Ummantelung 316. Die Ummantelung 316 erstreckt sich, ähnlich der Ummantelung 14 von Figur 1, umfangsmäßig um eine Kathode (nicht gezeigt). Eine Gummiauskleidung 317 überdeckt die vollständige innere Oberfläche der Ummantelung 316. Die Vorsprünge sind radial in den Löchern 314 beweglich und sind in den Löchern durch Dichtringe 318 abgedichtet. Die Vorsprünge 312 sind innen gebohrt und mit Gewinde. Die Schrauben 320 greifen in die Vorsprünge 312 ein. Die Schrauben 320 sind in Löchern 314 in einer radialen Richtung durch die Unterlegscheiben 322 und Abstandhalteringe 324 angeordnet. Unterlegplatten (nicht gezeigt), die ähnlich den Trägerstreifen 90 (Fig. 8) in Ummantelung 316 sind, greifen in die sich longitudinal erstreckenden parallelen gegenüberliegenden Kanten (nicht gezeigt) der Anodenplatten 310 ein. Durch geeignetes dimensionieren der Unterlegplatten, Abstandhalteringe 324 und der in die Vorsprünge 312 gedrehte Menge von Schrauben 320, können die Anodenplatten 310 in eine beliebige gewünschte bogenförmige Konfiguration gebogen werden.A similar structure is shown in Figure 15. The cell comprises a plurality of anode plates 310. The anode plates 310 are provided with a plurality of projections 312 on their underside, similar to the cell of Figures 1 to 9. The projections project into holes 314 of a rubber-lined casing 316. The casing 316 extends circumferentially around a cathode (not shown), similar to casing 14 of Figure 1. A rubber lining 317 covers the entire inner surface of the casing 316. The projections are radially movable in the holes 314 and are sealed in the holes by sealing rings 318. The projections 312 are internally drilled and threaded. The screws 320 engage the protrusions 312. The screws 320 are disposed in holes 314 in a radial direction through the washers 322 and spacer rings 324. Shims (not shown) similar to the carrier strips 90 (Fig. 8) in case 316 engage the longitudinally extending parallel opposing edges (not shown) of the anode plates 310. By appropriately sizing the shims, spacer rings 324 and the set of screws 320 threaded into the projections 312, the anode plates 310 can be bent into any desired arcuate configuration.

In der Ausführungsform von Figur 15 wird Strom über die Stromverteileranschlüsse 326 zu den Anodenplatten geleitet. Alternativ können die Abstandhalteringe 324 als Kontaktringe dienen und Strom kann zu den Anodenplatten 310 durch die Ummantelung 316 und die Abstandhalteringe 324 geleitet werden.In the embodiment of Figure 15, current is conducted to the anode plates via the current distribution terminals 326. Alternatively, the spacer rings 324 may serve as contact rings and current may be conducted to the anode plates 310 through the enclosure 316 and the spacer rings 324.

Claims

1. Anode assembly for an electrolytic cell, comprising:

(a) an anode dimensionally stable in an electrolyte for said cell, said anode being made of a substrate material selected from the group consisting of titanium, tantalum, zirconium, aluminum, niobium and tungsten and having a thickness at which the anode is flexible, said anode being in the form of a strip, comprising:

(b) an elongated active anode surface defined by longitudinally extending, substantially parallel edges;

(c) support means for supporting the anode strip so that the active anode surface faces a cathode; and

(d) fastening means connected to the anode strips on the side of the anode strip opposite the active anode surface, the fastening means bending the anode laterally from a shaped first configuration to a second retained configuration different from the shaped first configuration.

2. An arrangement according to claim 1, comprising a plurality of anodes in side-by-side relationship, each anode longitudinally extending flanges, the flanges of one anode being adjacent to flanges of adjacent anodes on opposite sides of the one anode, the fastening means engaging each pair of adjacent flanges at a plurality of spatially separated points.

3. An arrangement according to claim 2, for a radial cell, wherein the anode flanges are circumferentially and radially movable in the cell.

4. An assembly according to claim 3, wherein the support means comprises a plurality of longitudinally extending current distribution rods extending substantially coextensively with the anodes, and wherein the fastening means connects each adjacent pair of anode flanges to a current distribution rod.

5. The assembly of claim 4, comprising a plurality of spatially separated support ribs extending in parallel planes laterally relative to the plurality of anodes, a plurality of spatially separated retainers connecting each distribution bar to each rib, the retainers being movable in planes parallel to the planes of the ribs.

6. The assembly of claim 5, wherein the current distribution rods comprise a core of a current-conducting material with a titanium cladding thereon and a non-passivating coating on the cladding.

7. An assembly according to claim 6, wherein the fastening means comprises a metal core and a dielectric coating on the core.

8. An arrangement according to claim 7, wherein the fastening means a plurality of longitudinally extending spatially separated projections on the side of the anode strip opposite the active anode surface.

9. An electrolytic cell comprising:

(a) a cathode having a surface movable within the cell;

(b) at least one anode strip, the anode strip having an active anode surface and being laterally flexible;

(c) support means for holding the anode strip so that the active anode surface faces the cathode; and

(d) Fasteners connected to the anode strip on the side of the anode strip opposite the active anode surface.

10. Cell according to claim 9, comprising:

(1) a plurality of elongated anode strips in side-by-side relationship having longitudinally extending parallel edges with an active anode surface therebetween; and

(2) Support means comprising a plurality of elongated support strips extending between the parallel edges of the anode strips, the adjacent edges of adjacent anode strips being spatially separated, defining a plate edge gap, and being insulated from the same support strip.

11. The cell of claim 10, wherein the laterally flexible anode strips define a shaped first configuration and the fastening means connected to the anode bends the anode strips against the support strips into a second, held configuration.

12. Cell according to claim 9, wherein the fastening means comprises:

(i) a plurality of longitudinally extending, spatially separated projections on the side of the anode strip opposite the active anode surface; and

(ii) a plurality of means connected to the shell adapted to engage projections and bend the anode into a second retained configuration different from the formed first configuration.

13. The cell of claim 12, further comprising an outer shell adjacent to at least a portion of the cathode, wherein the attachment means are conductive, current flow to the anode strip being through the shell and the attachment means.

14. A cell according to claim 13, comprising a contact ring seated on the cathode side of the shell between each projection and the shell, each contact ring being under compression.

15. The cell of claim 14, wherein each of the attachment means comprises a conductive metal core and a dielectric coating on the core.

16. A cell according to claim 15, wherein the fastening means extend through the shell and comprise a member engaging the outer surface of the shell, the fastening means being under tensile load.

17. A cell according to claim 10, comprising a plurality of anode strips in side-by-side relationship, wherein the adjacent edges of adjacent strips are spatially separated, delimit a panel edge gap and are insulated from the same carrier strip.

18. A cell according to claim 17, wherein the carrier strips are made of a dielectric material.

19. A cell according to claim 13, wherein the jacket comprises a dielectric jacket liner which is electrolyte resistant opposite the cathode, support strips being embedded in the liner but having a support surface above the exposed surface of the liner.