DE7308012U - Vorrichtung zum entleeren einer elektrolysezelle - Google Patents

Description

..PATENTANWÄLTE

DR. ING. A. VAN DER WERTjH ι ' J ; j ·]_ ·' ·\ DR. FRANZ LEDERER

21 HAMBURG 90 ',,'.'... '..''..' '. *..* β MÖNCHEN βθ

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München, 2. Februar 1973 Cas. S.71/79

Solvay & Cie.
351 Rue du Prince Albeit, Brüssel, Belgien

Vorrichtung zum Entleeren einer Elektrolysezelle

Die Erfindung betrifft eine besondere Vorrichtung zum Entleeren einer Elektrolysezelle.

Elektrolysezellen müssen ganz allgemein vollständig von dem darin enthaltenen Elektrolyten geleert werden, z. B. im Fall eines ProduktionsstillStandes oder wenn bestimmte Reparaturen der Zelle durchgeführt werden müssen. Insbesondere ist dies bei Diaphragmazellen der Fall, bei denen es notwendig ist, periodisch das Diaphragma zu ersetzen. Dieser Arbeitsvorgang erfordert für gewöhnlich eine Demontage der Zelle mit Herausziehen des kathodischen Behälters.

D(UTfCHE BANK AG.. HARBURG 93/20SI3 POSTSCHECK: HAMBURG 117330

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Im Fall einer Elektrolysezelle mit im Boden der Zelle vergossenen, senkrechten Anoden ist eine vollständige Entleerung hiervon ebenfalls .jedesmal erforderlich, wenn die verbrauchten Anoden ersetzt werden sollen.

Um die Entleerung einer Elektrolysezelle sicherzustellen, steht diese im allgemeinen nahe dem Boden mit einer Leitung in Verbindung, die ihre Wand durchquert und außerhalb der Zelle mündet, wobei diese Leitung normalerweise durch einen abnehmbaren Stopfen verschlossen ist. Eine Leitung dieser Art ist summarisch in der belgischen Patentschrift 755 der Anmelderin beschrieben.

Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme einer Elektrolysezelle kann deren Auffüllen mit Elektrolyt mittels Schwerkraft über eine Zuführungsöffnung bewerkstelligt werden, welche durch den Deckel der· Zelle gebohrt ist.

Im Fall einer Diaphragmazelle und insbesondere einer Zelle mit senkrechten Elektroden ist ein Auffüllen der Zelle durch Schwerkraft im Augenblick ihrer Inbetriebnahme nachteilig, da das Diaphragma dann der mechanischen Einwirkung des Flüssigkeitsstrahles ausgesetzt ist und die Gefahr seiner Zerstörung besteht. Um eine Zerstörung des Diaphragmas durch Erosion bei Berührung mit einem Flüssigkeitsstrahl im Mo,ment des Auffül?.ens der Zelle zu vermeiden, wurde bereits 'in der französischen Patentschrift 1 226 852 vorgeschlagen, die zuvor genannte Zuführungsöffnung durch ein Rohr zu verlängern, welches sich in das Innere der Zelle bis nahe zu ihrem Boden erstreckt. Ein Bohr dieser Art weist jedoch leider den Nachteil auf, daß es der Korrosionswirkung der Elektrolyseprodukte und insbesondere des feuchten Chlors im Fall einer Chlorzelle ausgesetzt ist und daß es auf diese Veise rasch nicht mehr betriebsfähig

ist. Außerdem besieht bei diesen Rohren mit großer Länge im Augenblick des Einsetzens des Deckels auf eine neue Zelle die Gefahr, daß sie mit dem Diaphragma in Berührung kommen und dieses örtlich zerstören.

Darüber hinaus weisen bestimmte Zellen einen solchen inneren Aufbau auf, der nicht für die Anwendung eines Rohres dieser Art, welches bis zu dem Boden der Zelle taucht, geeignet ist.

Auf^Vbe der Erfindung ist es, diese Nachteile bekannter ( -, Elektrolysezellen zu beheben und ein Füllen der Zelle nahe beim Boden oder durch den Boden dieser Zelle zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung zum Entleeren

einer Elektrolysezelle mit einer Leitung, welche S ait der Zeile nahe dem Boden oder durch den Boden hiervon

in Verbindung steht und welche mit einem abnehmbaren Verschluß

ausgerüstet ist, wobei sich di^e dadurch auszeichnet, daß der Verschluß ein Rückschlagventil umfaßt, das unter Einwirkung eines größeren, strömungsabwärts herrschenden Druckes als dem strömungsauf wärt s herrschenden Druck geöffnet is⁴·.

In der Beschreibung sind die Ausdrücke strömungsauf wärt s und strömungsabwärts in bezug auf die Strömung des Elektrolyten durch die vorgenannte Leitung der Vorrichtung während des Leerens der Zelle definiert. ^

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß sie nicht nur eine Leerung der Zelle durch einfaches öffnen oder Abheben des Rückschlagventiles sondern auch ein Füllen der Zelle im Zeitpunkt ihrer Inbetriebsetzung ermöglicht, indem der Elektrolyt unter einen ausreichenden Druck zum Durchtritt durch das Rückschlagventil gesetzt wird. Dieser ausreichende Druck des Elektrolyten, um das Füllen der Zelle sicherzustellen, kann in einfacher Weise erhalten werden, indem beispielsweise

der Vorratsbehälter für die Speisung auf einem Niveau oberhalb des maximalen Niveaus des Elektrolyten in der Elektrolysezelle angeordnet wird. Wenn die Zelle mit Elektrolyt gefüllt ist, Stellt öev auf das fiücicscnlagventil durcn den in der Zelle enthaltenen Elektrolyten .ausgeübte Druck das Schließen des Ventils und als Folge hiervon den Verschluß der Entleerungsvorrichtung sicher.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist darüber hinaus den großen Vorteil auf, daß sie sowohl eine Entleerungseinrichtung der Zelle als auch eine Auffülleinrichtung hierfür in einer kompakten und leicht zugänglichen Einheit vereinigt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Rückschlagventil mit einem Rohr verbunden, welches abgedichtet und abnehmbar mittels an sich bekannter Mittel an der Leitung befestigt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung in ihren Besonderheiten und Einzelheiten näher erläutert; in der Zeichnung sind beispielhaft zwei vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verrichtung wiedergegeben.

Die Figur 1 zeigt teilweise transversal geschnitten den Sockel einer Elektrolysezelle, die mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist;

die Figur 2 zeigt teilweise transversal geschnitten den Sockel einer Elektrolysezelle, die mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist.

In diesen Figuren sind identische Elemente mit gleichen Bezugszeichen angegeben.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist der Sockel einer Elektrolysezelle wie einer Zelle mit festen Kathoden, z. B. einer Zelle mit senkrechten Elektroden mit oder ohne Diaphragma bezeichnet.

Der Sockel 1 ist in üblicher Weise aus Beton hergestellt, in dem Metallarmaturen 2 und 3 eingelassen sind. Der Sockel 1 begrenzt den unteren Teil des Troges 5 der Zelle. Der Sockel, der mit einer Schicht 4 aus einem gegenüber der korrodierenden Einwirkung des Elektrolyten und/oder der Produkte der Elektrolyse beständigen Material beispielsweise einem gegenüber der Einwirkung von Chlor beständigen Po lye si er., beschichtet sein kann, begrenzt den unteren Teil des Troges 5/ Der Sockel 1 ist von einem Rohransatz 6 nahe dem Boden 7 des Troges 5 durchbohrt.

Eine rohrförmige, mit Gewinde versehene Leitung 8 ist in de_m Rohransatz 6 abgedichtet so eingeschraubt oder befestigt, daß sie zum Äußeren der Zelle hin hervorragt.

Die rohrförmige Leitung 8 bildet eines der Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entleeren.

Bei einer ersten Ausführungsform, die in der Figur 1 dargestellt is , umfaßt die Vorrichtung zum Entleeren gemäß der Erfindung darüber hinaus ein Rohr 9» dessen vorderer, mit Innengewinde versehener Teil um das entsprechende, mit Gewinde versehene Ende der Leitung 8 geschraubt ist. Eine Abdichtung 10 ist zwischen der Leitung 8 und einer kreisringförmigen Auskehlung 11 des Rohres 9 angeordnet.

Das Rohr 9 ist so angeordnet, daß es den sogenannten Verschluß der Vorrichtung zum Entleeren der Elektrolysezelle bildet. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein Klappenventil 12 als Rückschlagventil quer im Inneren des Rohres 9 angeordnet. Das Klappenventil 12 ist mit einer Stange 13 ausgerüstet, welche in einer axialen Gleitführung 14, welche mit dem Rohr 9 über Querstreben 15 fest verbunden ist, eingreift. Das Klappenventil 12 kann auf diese Weise eine freie axiale Verschiebung in dem Rohr 9 zwischen einem kreisringförmigen Sitz 16 und einem Anschlag 17 erfahren. Bezogen auf die Richtung X der Strömung

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des Elektrolyten während des Leerens der Zelle ist der Sitz strömungsabwärts von dem Klappenventil 12 so angeordnet, daß dieses Klappenventil normalerweise gegen, seinen Sitz 16 unter der Einwirkung des hydrostatischen Druckes des in dem Trog der Elektrolysezelle enthaltenen Elektrolyten gepreßt wird •und auf diese Weise das Rohr 9 verschließt.

Aus Sicherheitsgründen kann bei einer Abänderung ein Stopfen auf das strömungsabwärts gelegene, äußere Ende des Rohres 9 unter Zwischenschaltung einer Abdichtung 19 aufgeschraubt sein.

Bei der in Figur 1 wiedergegebenen Vorrichtung werden die rohrförmige Leitung 8, das Rohr 9» das Klappenventil 12 und der Stopfen 18 vorzugsweise aus einem Material hergestellt, welches gegenüber der Korrosion unter der Einwirkung des Elektrolyten beständig ist, beispielsweise aus chloriertem Polyvinylchlorid.

Um das Entleeren der mit der Vorrichtung der Figur 1 ausgerüsteten Elektrolysezelle durchzuführen, ist es ausreichend, das Rohr 9 von der Leitung 8 zu trennen.

Bei einer Variante kann man darüber hinaus nach der Entfernung des Stopfens 18 ein nicht in der Zeichnung dargestelltes Hilfsrohr durch den kreisringförmigen Sitz 16 so»einführen, daß das Klappenventil 12 zurückgestoßen wird. 'Durch Veränderung des Eindringens dieses Hilfsrohres in das Rohr 9 ist es möglich, den Abstand zwischen dem Klappenventil 12 und seinem Sitz und als Folge hiervon den Durchsatz der herauskommenden Flüssigkeit zu regeln.

Um das Füllen der Zelle durchzuführen, wird das Rohr 9 auf der Leitung 8 so aufgeschraubt, daß sie miteinander hermetisch

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befestigt sind. Der Stopfen 18 wird entfernt und das strÖEiungsabwärts gelegene äußere Ende des Rohres 9 mit einem Elektrolytvorratsbehälter verbunden. Unter der Einwirkung des Druckes des in diesem, nicht in der Zeichnung dargestellten Vorratsbehälters enthaltenen Elektrolyten stößt der Elektrolyt das Klappenventil 12 gegen den Anschlag 17, wodurch sein Eintreten in den Trog 5 der Zelle über die Leitung und den Rohransatz 6 möglich wird. Durch Anordnung des zuvor genannten Vorratsbehälters auf einem Niveau oberhalb des maximalen Niveaus, welches der Elektrolyt in der Elektrolyse= zelle erreichen muß, wird das Füllen der Zelle in einfacher Weise durch Schwerkraft herbeigeführt.

Bei einer abgeänderten, nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung der Figur 1 ist das Rohr 9 im Inneren der Leitung 8 im Eingriff und an letzterer abgedichtet und abnehmbar durch ein beliebiges, an sich bekanntes Mittel befestigt, z. B. in der im folgenden mit Bezug auf die Figur 2 beschriebenen Weise.

Bei einer Abänderung können das Rohr 9 und die Leitung 8 in der Verlängerung voneinander angeordnet und miteinander abgedichtet und abnehmbar mittels einer beliebigen Befestigungseinrichtung, die an sich bekannt ist, befestigt werden.

Im Falle der Verwendung eines Hilfsrohres zum Zurückstoßen des Klappenventiles 12 und zur Herbeiführung der Entleerung der Zelle kann das Rohr 9 bei einer modifizierten Ausführungsform der Vorrichtung der Fig. 1 mit der Leitung 8 in nicht abnehmbarer Weise, beispielsweise durch eine Schweißraupe, verbunden sein. Bei einer Variante kann dieses Rohr 9 einen integralen Teil dieser Leitung 8 bilden.

Bei der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung zum Entleeren der Zelle gemäß der Erfindung ein Rohr 20, welches gleitend in der Leitung 8 im Eingriff ist und strömungsabwärts hiervon in bezug auf die Richtung X des Sfcrömens des Elektrolytens während des Entleerens der Zelle einen Vorsprung bildet. Das Rohr 20 wird auf der Leitung 8 mit Hilfe eines Ringes 21 mit Innengewinde zurückgehalten, der auf der Leitung 8 aufgeschraubt ist und gegen einen am Umfang befindlichen, kreisringförmigen Kragen 22 des Rohres 20 zurückgehalten werden kann. Eine Abdichtung 25 ist zwischen diesem Kragen 22 ;md der Leitung 8 zwischengelegt. Das Rohr 20 ist so ausgelegt, daß es den sogenannten Verschluß der Entleerungsvorrichtung der Zelle bildet. Zu diesem Zweck ist es erfindungsgemäß mit einer Membran 24 aus einem weichen und/oder elastischen Material, beispielsweise einem Elastomeren, als Rückschlagventil ausgerüstet. Diese Membran 24 kann die Form eines auf das strömungsaufwärts befindliche Ende des Rohres 20, bezogen auf die Richtung des Pfeiles X, aufgesetzten Schlauches 24 besitzen und bildet einen Vorsprung in der Leitung in Richtung des Troges 5 der Zelle.

Unter der Einwirkung des hydrostatischen Druckes des in der Elektrolysezelle enthaltenen Elektrolyten wird der Schlauch fest zusammengepreßt und verschließt das Rohr 20.

Bei eirer vorteilhaften Abänderung der in der Figur 2 gezeigten Vorrichtung ist der Schlauch 24 von zwei im wesentlichen longitudinalen Schlitzen 25 durchbrochen, welche sich bis zu seinem strömungsaufwärts befindlichen äußeren Ende 26 so erstrecken, daß zwei Lippen 27 gebildet werden. Diese Lippen 27 dienen dazu, die Abdichtung des Verschlußes des Rohres 20 zu verstärken, indem sie fest eine gegen die andere unter der Einwirkung des Druckes des in der Zelle enthaltenen Elektrolyten aufeinandergepreßt werden.

Zur Sicherheit kann das Rohr 20 strömungsabwärts durch einen Stopfen 18 und eine Abdichtung 19 verschlossen werden.

Um das Entleeren der Zelle mit Hilfe der in der Figur 2 gezeigten Vorrichtung durchzuführen, ist es ausreichend, den Ring 21 abzuschrauben und das Rohr 20 aus der Leitung 8 herauszuziehen.

Bei einer Abänderung kann nan ferner nach dem Abnehmen des Stopfens 18 ein nicht in der Zeichnung wiedergegebenes Hilfsrohr durch das Rohr 20 und den Schlauch 24 einführen, wodurch der Schlauch 24 geöffnet wird. Durch Veränderung des Ausmaßes des Eindringens dieses Hilfsrohres in den Schlauch 24 ist es möglich, die öffnung des Schlauches 24 und als Folge hiervon den Durchsatz der herauszunehmenden Flüssigkeit einzustellen.

Um das Füllen der Elektrolysezelle durchzuführen, befestigt man das Rohr 20 in der Leitung 8 mit Hilfe des Ringes 21, entfernt den Stopfen 18 und verfährt nach der zuvor beschriebenen Arbeitsweise, wie sie für den Fall der Vorrichtung gemäß Figur 1 beschrieben wurde.

3ei einer abgeänderten, nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Figur 2 befindet sich das Rohr 20 so um die Leitung 8 im Eingriff, daß ein vorspringender Teil strömungsaufwärts hiervon bezogen auf die Richtung des Pfeiles X gebildet wird. Der Schlauch 24 ist mit diesem vorspringenden Teil des Rohres 20 fest verbunden und ist ebenfalls in der Leitung 8 frei eingesetzt.

Bei einer anderen, abgewandelten und nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung der Figur 2 befinden sich das Rohr 20 und die Leitung 8 zueinander in Verlängerung und sind miteinander verbunden. Sie sind miteinander abgedichtet und abnehmbar mittels einer beliebigen, an sich bekannten Befestigungseinrichtung festgemacht, beispielsweise unter Zwischenschaltung eines

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Gewinderinges analog zu dem in der Figur 2 dargestellten Ring 21.

Im Fall der Verwendung eines Hilfsrohres zum öffnen des Schlauchs 24 und zur Herbeiführung der Entleerung der Zelle kann das Rohr 20 bei einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Figur 2 an der Leitung 8 nicht abnehmbar befestigt sein, z. B. durch Verschweißen oder Aufschrumpfen. Bei einer Variante kann das Rohr 20 einen integralen Teil der Leitung 8 bilden.

Claims (9)

Il » · • t · · ti t · · - 11 - Schut zansprüche

1. Vorrichtung zum Entleeren einer Elektrolysezelle mit einer Leitung, welche mit der Zelle nahe dem Boden oder durch den Boden hiervon in Verbindung steht und welche mit einem abnehmbaren Verschluß ausgerüstet ist_: dadurch gekennz eichnet, daß der Verschluß ein Rückschlagventil (12 ) umfaßt, das unter Einwirkung eines größeren, strömungsabwärts herrschenden Druckes als dem strömungsaufwarts herrschenden Druck geöffnet ist, wobei die Ausdrücke strömungsabwärts und strömungsaufwärts sich auf die Richtung des Ausströmens des Elektrolyten beim Entleeren beziehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (12 ) mit einem Rohr (9,

20) verbunden ist, welches an der Leitung (8) abgedichtet und abnehmbar mittels einer an sich bekannten Einrichtung befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung eine mit Gewinde versehene Zone des Rohres (9» 20) oder der Leitung »(8) umfaßt, welche mit einer mit Innengewinde versehenen, entsprechenden Zone der Leitung (8) oder des Rohres (9, 20) zusammenwirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung einen Ring (21) umfaßt, der axial auf dem Rohr (20) oder der Leitung (8) zurückgehalten wird und auf der Leitung (8) oder dem Rohr (20) aufgeschraubt ist.

5· Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (12 ) ein Klappenventil (12) umfaßt, das axial zwischen einem Sitz (16) und einem Anschlag (17) verschiebbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (12 ) eine weiche und/oder elastische Membrane (24 ) umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennz eichnet, daß die Membrane (24 ) durch einen Schlauch (24) gebildet wird, welches an seinen beiden Enden offen ist und an seinem strömungsabwärts gelegenen Ende mit dem zuvor genannten Rohr (20) fest verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (24) nahe seinem stromungsaufwarts gelegenen Ende (26) von Schlitzen (25) durchbrochen ist, welche sich ?iu diesem stromungsaufwarts befindlichen Ende (26) erstrecken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder S in Verbindung mit einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Rohr (20) in die zuvor genannte Leitung (8) eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (24) a,uf dem stromungsaufwarts befindlichen Ende des Rohres (20) aufgepreßt ist.

7308019-7 R 7?