DE897696C - Elektrolysiergeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Elektrolysiergeräte, insbesondere Geräte mit Elektrolysierzellen zur Erzeugung von Hypochlorite^ ζ. B. im Zusammenhang mit der Sterilisation von Wasser. Das erfindungsgemäße Gerät ist besonders für die Sterilisation von Wasser verwendbar, das zum Flaschenreinigen in Molkereien und ähnlichen Betrieben benutzt werden soll.

Dasi erfindungsgemäße Elektrolysiergerät enthält

ίο einen Flüssigkeitsbehälter, eine Elektrolysierzelle, eine elektrisch angetriebene Pumpe, die die Zelle mit der Flüssigkeit aus dem Behälter speist, und Stromzuführungsleitungen zur Pumpe und Zelle. Die Pumpe und die Zelle sind in dem Gerät zu

is einer vertikalen Einheilt) zwischen einer Grundplatte und einer oberen Halteplatt© aufgebaut. Der Pumpenmotor ist dabei unter dieser Grundplatte angeordnet. Die Einheit aus der Pumpe, der Zelle und dem Motor isib auf einem Trägerarm innerhalb des Sockelgehäuses unterhalb des Flüssigkeitsbehälters befestigt. Der Trägerarm ist auf einem Zapfen horizontal drehbar gelagert, so daß die Pumpen- und Zelleneinheit aus ihrer Arbeitsstellung zur Besichtigung und Reparatur herauszuschwenken ist.

Der Flüssigkeitsbehälter besteht¹ beispielsweise aus einem senkrechten, zylindrischen Tank und ist vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines· Kegelstumpfes auf dem Sockel des Geräts befestigt. Der Kegelstumpf trägt die Ventile zur Flüssigkeitssteuerung und die elektrischen Durchführungen. Die Rohre und elektrischen Leitungen zu der Pumpeneinheit und Zelleneinheit sind beweglich. Die Ventile und die Durchführungen sind dabei, so angeordnet, daß die Pumpen- und Zelleneinheit nach innen und nach außen schwenkbar ist, ohne daß die Rohre und elektrischen Leitungen entfernt oder gelöst werden müssen.

Die Elektrolysierzelle und der Pumpenmotor werden unabhängig voneinander durch Transfor-

matoren mit Strom versorgt. Ein Vollweggleichrichter ist dabei hinter dem die Zelle speisenden Transformator .angeschlossen, außerdem sind Vorrichtungen zum periodischen Polwechsel des gleichgerichteten Stroms eingebaut, der die Elektroden der Zelle speist.

Die Figuren dienen zur Erläuterung. Es zeigt Fig. ι den Aufriß des Geräts¹ mit dem unteren Teil des Solebehälters; die Figur gibt die Einheit ίο aus dar Elektrolysierzelle und dar Pumpe wieder, die innerhalb. des Sockelgehäuse» angeordnet ist; die Schautür ist- dabei geöffnet dargestellt; Fig. 2 zeigt'eine Draufsicht auf Fig. i, Fig. 3 einen Teilschnitt im rechten Winkel zu Fig. i,

Fig. 4 eine Teilansicht der Zellen- und Pumpeneinheit,

Fig. 5 ©ine Vorderansicht der elektrischen Schaltanlage; dabei ist ein Teil ihrer Wandung weggebrochen dargestellt,

Fig. 6 einen Grundriß dieser Schaltanlage, deren Deckel entfernt ist;

Fig. 7 und 8 zeigen eine Vorrichtung zum selbsttätigen Polwechsel des zur Elektrolysiarzelle fließenden, gleichgerichteten Stroms;

Fig. 9 zeigt ein Schaltschema mit den Wechselschaltern und der Glaichrichterschaltung.

Der Flüssigkeitsbehälter besieht bei dem in Fig. ι bis 3 dargestellten Erfindungsgegenstand ausi einem vertikal-zylindrischen Blechtank B mit Gummiüberzug 11 sowie einem abnehmbaren Deckel 12 (Fig. 3). Die zylindrische Wandung des Tanks ist unten leicht kegelsltumpfartig erweitert. Damit sitzt der Tank auf einem zylindrischen Sockelgehäuse 13, das einen etwas größeren Durchmesser als der Tank hat. Dieses- Gehäuse hat an einer Seite eine Türöffnung 15, die sich ungefähr auf ein Drittel s-eines Umfanges erstreckt. Die öffnung ist normalerweise durch eine in Angeln beweglich aufgehängte Tür 16 verschlossen, die auf der Außenseite an dem einen vertikalen Rand der öffnung 15 sitzen. Die Elektrolysierzellen- und Pumpeneinheit¹ A ist innerhalb des¹ Gehäuses 13 angeordnet, und zwar in der Nähe der Öffnung 15. Sie wird von 4-5 einem horizontalen Arm 18 getragen, der auf einem senkrechten Zapfen 19 sitzt. Der Zapfen ist an dem anderen vertikalen Rand der Öffnung befestigt. Die Elektrolysierzellen- und Pumpeneinheit kann um den Zapfen 19 des Trägerarms herausschwingen, und zwar so weit, daß genügend Raum für die Nachschau und Instandsetzung -vorhanden ist. Die Sole fließt¹ durch ein im Boden des-Tanks eingebautes Filter 20 und durch ein bewegliches Rohr 21 zu einem Absperrventil 22 nach unten. Das Ventil ist innerhalb des Kegelstumpfes 14 eingebaut. Seine Betätigungsßpindel 23 ragt aus der Wand des Kegelstumpfes 14 heraus. Ein anderes bewegliches Rohr 24 verbindet das Absperrventil mit dem auf einer Seite der Elefctarolysierzelle angeordneten Soleeinlaß 25. Von einem Auslaß 26 am oberen Ende der Zelle führt ein anderes bewegliches Rohr 27 zu einem Auslaßnippel 28, der ebenfalls an dem Kegelstumpf, -beispielsweise diametral gegenüber dem Absperrventil 22, eingebaut ist. Dieser Nippel hat an seinem äußeren Ende einen gerillten, zylindrischen Teil 29 von passender Größe zur Befestigung einer Schlauchleitung, die die Hypochlorite zur Dosierungsstelle leitet. Die Rohre 24 und 27 müssen genügend beweglich sein, um nötigenfalls das Herausschwenken der Zellen- und Pumpeneinheit zu ermöglichen. Bin Ablaßventil 30 mit seiner nach außen gerichteten Betätigungsspindel kann ebenfalls- an dem Kegelstumpf 14 an beliebiger Stelle befestigt sein. Dieses! Ventil ist auf der einen Seite an den Ablaß 30 im Boden des Tanks und auf der anderen Seite an ein bewegliches Rohr 33 angeschlossen, damit der Tank in ein Ablaßbassin oder in einen Ausguß entleert werden kann.

Der Kegelstumpf 14 zwischen dem Tank und dem Sockelgehäuse ist ferner mit Durchführungsisolatoren 34 für die elektrischen Leitungen 35 zu den Anschlußstellen der Elektrolysierzelle und zu dem unter der Zelle befestigten Pumpenmotor M versehen. Die Verbindungsleitungen 35 sind genügend schlaff, um das Herausschwenken der Zellen- und Pumpeneinheit A zu ermöglichen. Der iStrom wird diesen Verbindungsleitungen durch je einen Transformator- und Gleichrichtersatz zugeführt, der seine !Energie aus einem Wechselstromnetz ent- _go nimmt.

Das in passender Lage zum Tank und zur Pumpen- und Zelleneinheit montierte Schaltgerät C enthält gemäß Fig. 5 und 6 einen Netztransformator 36, einen Gleichrichter 37 und einen Spannungsregler 38 zur Stromversorgung der Elektrolysierzelle sowie einen Hilfstransformator 39 und einen Gleichrichter 40 für die Betätigung des Motors M, der die Sole durch die Zelle hindurchpumpt. Beide Transformatoren können an eine beliebige Wechselstromquelle angeschlossen werden. Der Haupttransformator 36 liefert an seinen Anzapfungen 41 eine nach Stufen von beispielsweise 5 bis 11 Volt veränderliche Klemmspannung und Stromstärken bis zu 15, 30, 45 oder 60 A, je nach der Größe der_ benutzten Zelle. Der. Hilf stransf ormator 39 soll eine genügend konstante Spannung, für einen kleinen Niederspannungsmotor M liefern. Er ist mit einer besonderen, später beschriebenen Mechanik versehen, welche die Drehbewegung in eine verhältnismäßig langsame, hin und her gehende Bewegung des Pumpenkolbens oder der Membran umwandelt. Die aus der elektrischen Pumpe und der Elektrolysierzelle bestehende Einheit A, die innerhalb des Sockelgehäuses 13 untergebracht ist, besteht gemäß Fig. 4 aus einem zwischen einer Grundplatte 42 und einer oberen Spannplatte 43 angeordneten EIementensatz. Die Grundplatte ist dabei mit einem senkrechten Flansch versehen. Dieser ist lösbar an dem schwenkbaren, horizontalen Arm 18 befestigt und trägt die Zellen- und Pumpeneinheit innerhalb des Sockelgehäuses. Der Pumpenköirper besteht aas zwei übereinanderliegenden Teilen 44 und 45. Diese beiden Teile werden von der Grundplatte 42 getragen. Das Pumpen bewirkt eine bewegliche Membran 46. Sie ist zwischen den beiden Pumpenkörper-

teilen oder -elementen 44 und 45, vorzugsweise zwischen einer Vertiefung 47 des unteren Elements

44 und einem entsprechenden Vorsprung oder Zapfen 48 des oberen Elements eingeklemmt. Dabei dient der Rand der Membran 46 als Dichtung zwischen den beiden Teilen 44 und 45. Im Mittelpunkt der Membran ist ein aus. zwei zusammengeschraubt ten Teilen 49 und 50 bestehender Kolben oder eine Scheibe angeordnet. Der unter der Membran angeordnete Teil 49 ist an seinem oberen Ende abgeschrägt und hat einen mittleren, durch die Membran hindurchgestreckten Nocken 51, auf dem der obare Teil 50 aufgeschraubt ist, um die Membran zwischen diesen Teilen zu halten. Der Elektrolyt fließt durch einen seitlichen Einlaß 25 in den zylindrischen Teil 52 des Pumpenkörperelements 45 oberhalb der Membran. Der untere Teil 49 des Kolbens arbeitet in einer ähnlichen Kammer 53 des unteren Elements 44. Er ist auf das obere Ende einer Stange 54 aufgeschraubt, die durch eine in der Mitte gelochte Platte 55 in den Boden der unteren zylindrischen Kammer 53 hineinragt. Der untere Kolbenteil 49 ist mit einer Druckfederwendel 56 versehen, die sich oben gegen die gelochte Platte 55 stützt und unten in einem Näpfchen 57 ruht, das auf das untere Ende der Stange 54 geschraubt! ist. Dieses Näpfchen 57 gleitet al® Führung für die Stange 54 in einer zylindrischenKammer im Bodenteil 42 des Gesamtaufbaues.

Der obere Teil 45 des Pumpetikörpers hat einen senkrechten Durchlaß 58 mitten in der gewölbten Decke der zylindrischen Kammer 52. Die Oberfläche dieses Teils 45 ist im Zentrum napfartig vertieft und nimmt das Druckventil 59 auf, das beispielsweise aus einer Gummihalbkugel mit einem daran hängenden Stiel besteht. Dieser ragt in den vertikalen Durchlaß 58 hinein und dient so als Führung für das Ventil. Die napfartige Vertiefung ist oben mit einem Gitter 60 bedeckt, durch das die Flüssigkeit aufwärts fließen kann, die von der Membran durch das Druckventil gefördert wird. Das Gitter begrenzt den Hub des Druckventils 59. Der Oberteil

45 des Pumpenkörpers hat einen umlaufenden Falz, der als Führung für das nächsthöhere Element 61 dient. Dieses bildet einen Elektrolysierzellenkörper mit rundem Querschnitt. Dessen oberes Ende ist mit einer runden Deckplatte 62 bedeck«. Sie hat auf ihrer unteren Fläche einen Falz, der in den runden Querschnitt des Zellenkörpers hineinpaßt, und bei 63 eine Öffnung für den Austritt der Flüssigkeit aus der Zelle in den Auslaß 26. Dieser ist exzentrisch zur Zellenachse angeordnet und wird durch ein Joch und ein Paar senkrecht heruntergeschraubter Stiftschrauben gegen eine Dichtung 64 gepreßt, idie auf der Deckplatte 62 liegt. Die ausgesparte, auf der Deckplatte ruhende Kopfklemmplatte 43 liegt mit der Aussparung lose um das untere, verbreiterte Ende des Nippels 26.

Der Zellenkörper enthält Elektroden 66 aus Graphit oder anderem geeignetem Material, die vorzugsweise nahezu halbkreisförmig sind, und ist für eine Stromstärke von beispielsweise 60 A besitimmt. Er hat Steckkontakte oder Verbinder 67, die an einander gegenüberliegenden Seiten der Zelle durch die Deckplatte 62 hindurchgeführt sind und in die Elektroden hineinragen. Die unteren Enden der Elektroden stehen auf den Pflöcken 68. Jeder Steckkontakt kann in eine Muffe 69 aus Ebonit oder ähnlichem Material eingelassen sein, wobei beide Muffen dicht in passende Löcher der Klemmplatte 43 und der Deckplatte 62 eingesetzt sind. Jedes Loch in der Deckplatte kann oben eine ringförmige Nut zur Aufnahme einer Dichtung haben, die durch die Klemmplatte 43 zusammengedrückt wird, und die Muffe 69 flüssigkeitsdicht abdichtet. Der Elektrolyt zirkuliert im wesentlichen senkrecht durch den schmalen Spalt zwischen den Elektroden. Eine diametral angeordnete Nut 71 in der unteren Fläche der Deckplatte 62 sammelt und leitet die Flüssigkeit zu der senkrechten öffnung 63, die sich unmittelbar unter dem Nippel 26 befindet.

Der Elektromotor zur Betätigung der Pumpenmembran treibt ein epizyklisehes¹ Untersetzungsoder Schneckengeltriebe 72 an. Dieses setzt eine Nockenscheibe 73 um eine senkrechte Achse in Drehung, die gegenüber der Zellenachse etwas versetzt ist, wie dies die Fig. 4 zeigt. Die mit der Pumpenmembran verbundene Stange 54 hat am unteren Ende eine Rolle 74, die auf der Nockenscheibe sitzt. Die Membran wird durch dieBewegung der Nocken aufwärts gedrückt, beispielsweise bei jeder Umdrehung zweimal. Die Druckfeder 56 drückt das Näpfchen 57 und die Stange 54 nach jedem Aufwärtshub hinunter und hält so die Rolle 74 in Kontakt mit der Nockenscheibe.

Der Pumpenmotor M wird von dem Hilfetransformator 39 über den Gleichrichter 40 mit Strom gespeist, und zwar unabhängig von dem Haupttransf ormator und dessen Gleichrichter. Daher wird die Geschwindigkeit der Pumpe nicht durch Schwankungen und Änderungen der Spannung des Elektrolysierstroms beeinflußt. Um das Gerät bei einem möglichen Versagen des Pumpenmoto>rs zu sichern, kann ein sehr empfindliches, nicht dargestelltes Relais vorgesehen werden, das den Zellenstrom abschaltet, falls der Pumpenmotor stehenbleibt. Dies Relais kann beispielsweise von der Spannung zwischen den Motorklemmen gesteuert werden.

Der Transformatoren- und Gleichrichtersatz C »» enthält vorzugsweise einen in Fig. 7, 8 und 9 dargestellten automatischen Polumschalter für die Elektrolysierzelle, den Haupttransformator 36, der über einen Vollweggleichrichter 37 mit der Zelle verbunden ist, und automatische Mittel, die den der Zelle zugeführten Gleichstrom periodisch, beispielsweise in Intervallen von 30 Minuten, umpolen. Die Einrichtung zur automatischen Umpolung enthält zwei Quecksilberkippschalter 75, die auf einer Wippe 76 sitzen. Jeder der Kippschalter hat drei 1»° Kontakte; der eine der beiden mittleren Kontakte ist mit der positiven und der andere mit der negativen Klemme des Vollweggleichrichteris verbunden. Je zwei einander gegenüberliegende Endkonitakte der beiden Quecksilberröhren sind mit je einer der Elektroden 66 der Elektrolysierzelle verbunden,

wie das das Schaltschema der Fig. 9 zeigt. Ein Mechanismus mit niedriger Geschwindigkeit betätigt die Wippe 76, die die beiden äußeren Kontakte jeder Röhre 75 abwechselnd einschaltet. Er enthält einen von einem Motor angetriebenen Kurbelzapfen 77, der mit einer Geschwindigkeit von etwa einer Umdrehung in der Stunde umläuft. Der Kurbelzapfen wirkt auf eine Stange 78, die durch den Arm 79 der Wippe hindurchgestackt ist. Dabei sind auf der Stange beiderseits des Arms¹ Pufferfedern 80 befestigt. Die langsame Drehung des Kurbelzapfens 77 drückt abwechselnd jede Feder zusammen, bis einer der beiden mit dem Kurbelzapfen 77 umlaufenden Nocken 81 einen Sperrhaken 82 der Wippe auslöst. Dann schaltet die Wippe ruckartig durch die Entspannung der zusammengedrückten Feder 80 die Kippschalter um. Nach einer weiteren halben Umdrehung des Kurbelzapfens wiederholt sich dieser Vorgang im umgekehrten Sinn. Der Motor 83 zum Antrieb der Nockenwelle kann einen umlaufenden, durch ein Schauglas 84 sichtbaren Teil haben, damit man mit einem Blick feststellen kann, ob der Motor läuft, ohne daß erst die Bewegung der Nockenwelle abgewartet werden muß.

Der Transformator- und Gleiehrichtersatz C ist vorzugsweise in einem Metallrahmen 85 angeordnet, hast emaillierte Metallseiten und einen abnehmbaren, belüfteten Deckel 86. Die Vorderseite des Behälters hat einen.Starterknopf 87, Steuerknöpfe 88 und Anzeigelampen 89.

Das erfindungsgemäße Elektrolysiergerät ist offensichtlich auch für andere Zwecke als zur Herstellung sterilisierender Waschflüssigkeiten zum Flaschenwaschen geeignet. Dia kombinierte Zellen- und Pumpeneinheit wird vorteilhafterweise in allen Fällen angewendet, wo eine Zelle von 5 A oder mehr erforderlich ist. Wenn die Pumpe den Elektrolyten von einem tieferen Niveau fördern soll, kann ein Einlaßventil in die Pumpe oder in die Zuleitung eingesetzt werden. Ist aber die Pumpe unterhalb des Solereservoirs angeordnet, so· ist ein solches Einlaßventil nicht notwendig. Der Flüssigkeitsbehälter kann offensichtlich die Fo<rm eines Salzsättigungsapparates haben, der einen Salzvorrat enthält und mit Druckwasser gespeist wird, so daß die Lösung zum Pumpeneinlaß läuft, auch wenn dieser auf einem höheren Niveau liegt.

Claims (6)

1. _₀ PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrolysiergerät mit einer - elektrisch angetriebenen Pumpe, einem Flüssigkeitsbehälter und einer Elektrolysierzelle, die durch die Pumpe mit Flüssigkeit aus dem Behälter gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe und die Zelle zu einer vertikalen Einheit zwischen einer Bodenplatte und einer oberen Halteplatte aufgebaut sind und diese Einheit innerhalb des den Flüssigkeitsbehälter tragenden Sockelgehäuses auf einem Schwenkarm derart 6υ angeordnet ist, daß der Schwenkarm mit der Einheit ohne Unterbrechung der Strom- und FMissigkeitslertungen aus dem Sockel herausschwenkbar ist.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter auf einem Kegelstumpf über dem Sockelgehäuse sitzt und der Kegelstumpf die Flüssigkeitsventile sowie die Durchführungen. für die elektrischen Leitungen trägt. -
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2>, dadurch gekennzeichnet, daß' ein Transformator über einen Gleichrichter den Pumpenantriebsmotor und unabhängig davon ein zweiter Transformator über einen Vollweggleichrichter die >Elek-'trolysierzelle mit Strom versorgen und Mittel zum periodischen Polwechsel das zu den Elektroden der Zelle fließenden gleichgerichteten Stroms vorgesehen sind.
4. 4. Gerät nach Anspruchs, dadurch gekenn- ⁸Q zeichnet, daß als Mittel zum periodischen Stromwechsel zwei Quecksilberkippschalter auf einer Wippe angeordnet sind, eine Stange durch einen an der Wippe angebrachten Arm hindurchgesteckt ist und die Stange einerseits den Arm von beiden Seiten unter Federspannung hält und andererseits auf dem Kurbelzapfen auf einer Scheibe mit zwei: Nocken sitzt, die nach jeder halben Scheibenumdrehung die Sperrung der Wippe auslösen.
5. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Endkontakt einer Quecksilberröhre mit dem ihm gegenüberliegenden Endkontakt der anderen Röhre verbunden und jede dieser Verbindungen an eine Elektrode der Zelle angeschlossen ist.
6. 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 biisi 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transformatoren mit ihren Gleichrichtern, die Vorrichtung für den Polwechsel und dlie Regerrorrichtungen für die Elektrolysierzelle gemeinsam in einem einzigen Schaltgerät untergebracht sind, das außen sitzende Anlaß-, Regulier- und Anzeigevorrichtungen aufweist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   I 5569 11.