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Wasserzersetzer, insbesondere der Filterpressenbauart Die Erfindung
bezieht sich auf Wasserzersetzer, insbesondere der Filterpressenbauart. Bekannte
Einrichtungen zur industriellen Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff, welche
zum unmittelbaren Anschluß an übliche Netz- bzw. Gleichrichterspannungen geeignet
sind, beanspruchen sehr viel Platz. Eine gewisse Verbesserung in dieser Richtung
wurde dadurch erzielt, daß man bipolare Einzelzellen nach Art von Filterpressen
zu großen Zersetzereinheiten zusammenfaßte. Bei Zersetzern mit großen Leistungen
entstanden dabei schwierig zu übersehende Gebilde. Insbesondere im Falle des Auftretens
von Störungen in einzelnen Zellen mußte der ganze Zersützer stillgelegt werden.
Diese Nachteile vermeidet die Erfindung dadurch,- daß wahlweise eine kleinere oder
größere Zahl von Zellenverbänden mit kleineren oder größeren Elektrolytflächen baukastenartig
je an ein oder zwei Bauteile anschließbar sind, welche Laugenzuführungs- und Gasabführungsleitungen
oder eine dieser Leitungsarten enthalten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden beschrieben
und in der Zeichnung dar-! gestellt. Dabei zeigt jeweils schematisch Abb. i in einer
Seitenansicht den wesentlichen Teil einer Wasserzersetzeranlage, Abb.2 eine Vorderansicht
dazu, Abb. 3 und 4 Längsschnitte von der Seite und von vorn durch den Mittelkörper
einer solchen Anlage, Abb. 5 einen Schnitt durch das Mittelstück eines anderen Zersetzers,
schematisch, Abb.6 und 7 je eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines
Zersetzermittelstückes j nach Abb. 5 in einem Ausschnitt.
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Der Wasserzersetzer besteht im wesentlichen aus einem Mittelkörper
i, welcher sowohl die Laugenzuführung als auch die Laugen- und Gasabführung
vermittelt.
An ihn, sind beidseitig je zwei Zersetzerzellenverbände 2, .3 bzw. 4, 5 angeflanscht.
Von ihnen besteht jeder aus einer größeren Zahl von Einzelzellen mit verhältnismäßig
kleinen Elektrodendiaphragmenflächen. Die äußeren Enden der unteren' Verbände 2
und 4 sind mit Hilfe von Pfeilern 6 bzw. 7 isoliert abgestützt. Auch zwischen den
freien Enden der Zellenverbände 2 und 3 bzw. 4 und 5 sind gegebenenfalls isolierte
Abstützungen 8 bzw. 9 vorgesehen.
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Die Abb. 3 und 4 zeigen für den Fall des Anschlusses von je 4 Zellenverbänden
auf jeder Seite die Ausbildung des Mittelkörpers. Dieser besteht im wesentlichen
aus einem flachen, prismatischen Hohlraum 18, in dem von unten..in der Mitte eine
Zuflußleitung io für die Lauge vorgesehen ist. Die Mündungsöffnung dieser Leitung
liegt in Höhe der seitlichen Laugenzuführungskanäle zu den obersten Zellenverbänden.
Innerhalb des genannten Hohlraumes verlaufen auch die Hauptabführungsleitungen 11,
12, 13 und 14 für das Gas-Lauge-Gemisch aus den Zellen. Jede dieser Hauptleitungen
ist mit schräg zu ihr aufsteigenden Zweigleitungen 15 und 16 verbunden, die ihrerseits
nach dem Anflanschen der einzelnen Zellenverbände mit den waagrechten Gasabführungskanälen
in den Zellen in Verbindung stehen. Der während des Betriebes vollständig mit Elektrolyt
erfüllte Hohlraum 18 des Mittelkörpers besitzt an seinem oberen Ende eine Entlüftungseinrichtung
17.
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Bei der beschriebenen Anordnung ist es möglich, in gewissen Grenzen
beliebige Zersetzereinheiten zu Zellenverbänden zusammengefaßt an den Mittelkörper
anzuschließen. Auch die Zahl der benutzten Zellenverbände kann verschieden sein.
So ist es beispielsweise auch möglich, im Falle einer Störung in einem Zellenverband
diesen abzubauen und die zugeordneten Anschlüsse mittels eines Blindflansches zu
verschließen.
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Durch die Führung des Zuleitungsrohres io bis in die Nähe der Anschlußstücke
der obersten Zellenverbände ist dafür Sorge getragen, daß der Elektrolytumlaufweg
bei den oberen Zellenpaketen kürzer ist als bei den unteren. Die obersten Zellen
sind nämlich in dieser Beziehung deshalb an sich benachteiligt, weil der Antrieb
des Elektrolytstromes durch die Differenz des Gewichtes der leichter aufwärts steigenden
und schwerer abwärts fallenden Elektrolytsäule gegeben ist. Diese Differenz ist
bei den unteren Zellen größer als bei den oberen. Dazu kommt, daß die in den unteren
Zellen entstehende Wärme nach oben steigt und die oberen Zellenpakete zusätzlich
erwärmt werden. Bei Zersetzerbauarten, bei denen entgegen der Anordnung gemäß der
Erfindung die unteren und oberen Zellen baulich miteinander vereint sind, ist dieser
Nachteil besonders groß.
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Durch die vollständige Füllung des Mittelkörpers mit frisch zugeführter
Lauge ist neben der Kühlung noch eine bedeutende Erhöhung der Betriebssicherheit
erzielt. Falls nämlich gasführende Rohrleitungen undicht werden, kann sich nun im
Mittelirper kein explosives Gemisch mehr bilden. Etwa aufsteigende Gasblasen werden
durch das Entlüftungsrohr 17 sofort nach außen geleitet: Wird diese Entlüftungsvorrichtung
überwacht, so ist es möglich, jederzeit den Grad der Dichtheit des Rohrleitungssystems
im Mittelkörper zu überprüfen.
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Bei dem in Abb. 5 bis 7 dargestellten Wasserzersetzer nach der Filterpressenbauart
sind jeweils zwei gegenüberliegende Zersetzerblöcke zusammen mit einem Mittelstück
22 durch links und rechts außenliegende Spannplatten verspannt. Das Mittelstück
22 ist, wie schematisch aus Abb. 5 hervorgeht, in lotrechte Schächte unterteilt.
Aus den Abb. 6 und 7 ist ersichtlich, daß diese Unterteilung durch ein miteinander
verschweißtes Rahmensystem aus zueinander senkrecht stehenden Eisenblechen erzielt
ist. Dabei wird die Abgrenzung gegenüber den Zersetzerzellen durch Kanalwände 23
bzw. 23' gebildet, die in der Höhe der Zweigkanalwandungen abgebogene Kanten
23, 23b bzw. 23"', 23b' haben. Diese sind je mit einem flanschartigen,
lotrechten Teilstück verschweißt, das mit einer Anzahl nebeneinanderliegenden Öffnungen
24 versehen ist, durch die die Verbindung der lotrechten Schächte mit den waagrechten
Zweigkanälen hergestellt ist.
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Bei der Anordnung nach Abb. 6 sind dabei die Kanten 23"23b
bzw. mit den Teilstücken 25 stumpf verschweißt, während bei der in Abb. 7 dargestellten
Ausführungsform das mit den Kanten 23"', 236 verschweißte Teilstück 26 jeweils
über die genannten Kanten nach außen vorsteht.
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Auf diese Weise ist ein einfaches System von Gas- und Laugekanälen
erzielt, das ohne Verwendung umständlicher Rohrleitungen eine nach Wasserstoff und
Sauerstoff getrennte Sammlung und Abführung der Gase sowie eine Rückführung der
Lauge zu den Zellen ermöglicht. Da die Öffnungen 24 jeweils sehr dicht nebeneinanderstehen,
ist die Erzielung der notwendigen Festigkeit nicht ohne weiteres zu erreichen. Sie
ist aber durch die eingeschweißten Stege 21 erzielt, die gleichzeitig die Begrenzung
der einzelnen lotrechten Sammelkanäle für die Wasserstoff- und Sauerstoffabführung
und die Laugerückleitung untereinander bilden. Insbesondere bei der Anordnung nach
-Abb.7 ist ein für die Abdichtung ausreichender Rand um die Öffnungen 24 vorgesehen.
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Die Kühler sind oberhalb des Zersetzers so angeordnet, daß sie bei
Differenzdrücken zwischen Sauer- und Wasserstoffseite den Druck gegen das Diaphragma
ausgleichen, ohne den Umlauf des Elektrolyts zu beeinflussen. Ferner übernehmen
sie die Kühlung wie auch die Gasabscheidung. Durch die Anordnung des Kühlers in
dieser Höhe wird durch Thermosiphonwirkung der Umlauf des Elektrolyts wirksam unterstützt.
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