EP0389467A1 - Freitragender Behälter, insbesonders zur Verwendung als Elektrolysezelle - Google Patents

Freitragender Behälter, insbesonders zur Verwendung als Elektrolysezelle Download PDF

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EP0389467A1
EP0389467A1 EP90890083A EP90890083A EP0389467A1 EP 0389467 A1 EP0389467 A1 EP 0389467A1 EP 90890083 A EP90890083 A EP 90890083A EP 90890083 A EP90890083 A EP 90890083A EP 0389467 A1 EP0389467 A1 EP 0389467A1
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EP
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shells
plastic
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EP90890083A
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Hans Körner
Franz Wurm
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Korner Chemieanlagenbau GmbH
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Korner Chemieanlagenbau GmbH
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    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/02—Wall construction
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    • B65D90/02—Wall construction
    • B65D90/022—Laminated structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/02—Tanks; Installations therefor

Definitions

  • the invention relates to a self-supporting container, in particular for use as an electrolytic cell.
  • Electrolysis cells are usually made as concrete containers and then lined with a suitable rubber skin or a plastic material.
  • Such linings are logically very sensitive to mechanical loads. Damage to the lining causes the acid, usually sulfuric acid, to escape into the container. As a result, the concrete of the reinforced concrete container is severely attacked and can damage it until it is completely destroyed.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned above.
  • the invention solves the problem in that the container is made of glass fiber reinforced plastic, that the container is double-skinned and that the two shells of the container are arranged at a distance from one another.
  • Another feature of the invention is that spacers preferably made of plastic are arranged between the shells of the container.
  • Another feature of the invention is that a plastic-mineral mixture is arranged between the shells.
  • prestressing elements are arranged between the container shells.
  • prestressing elements are glass fiber, carbon fiber, polyester fiber strands or steel cables covered with plastic.
  • bias created by the biasing elements increases from the bottom of the container to its upper edge.
  • biasing elements are arranged in groups, the number of elements per group increasing from the bottom of the container to its upper edge.
  • the container is enclosed in its upper outer region by a frame which consists of profiled steel provided with at least one prestressing element.
  • a final feature of the invention is that in the vertical plane of the shells are arranged zigzag and mutually offset biasing elements, which start from the corner regions of the container and have their direction reversal in the area of spacers.
  • FIG. 1 shows part of an oblique view of the container according to the invention
  • 2a, b show a section through the container according to the invention
  • 3 shows a section in plan view through the container according to the invention with prestressing elements
  • Figure 4 shows the arrangement of the biasing elements in groups.
  • 5 shows a section in plan view through the container according to the invention with the frame
  • Figure 6 is a section through Figure 5 along the line A-A.
  • Fig. 7 shows a biasing arrangement of the container according to the invention.
  • a container 1 used as an electrolytic cell is made in a double-shell design from glass fiber reinforced plastic.
  • the two shells 2, 3 are fixed at a certain distance from one another.
  • Spacers 4 made of plastic, a plastic grid or a full filling of the space between the two shells 2, 3 with a plastic-mineral mixture 5 can preferably be used for this purpose.
  • Such a container construction ensures that the inner, media-side shell 2 has a significantly higher mechanical resistance than, for example, a rubber skin. Should this inner shell 2 nevertheless be damaged, any acid leakage cannot lead to the destruction of structures, since the second, outer shell 3 prevents the acid from escaping.
  • the prestressing elements 6 are combined in groups 7, the number of prestressing elements per group increasing upwards.
  • Glass fiber is preferably used as the material for the prestressing elements 6, since these are not attacked in the event of damage to the media-side shell 2 and acid leakage up to the prestressing elements.
  • materials such as carbon fibers, polyester fibers and the like can be used.
  • Acid-resistant steel wires, preferably with a plastic sheath, can also be used.
  • an outer steel structure forming a frame 8, preferably made of section steel, is necessary. This must also be made according to the prestressed container wall. This is necessary because narrow container edges are required for reasons of space, so that no edge widening is possible to catch a bulge in the container. For this reason, the smallest possible profile is chosen. This profile is pre-tensioned by a prestressing element 9 arranged in it, which is supported on spacers 10, in such a way that an inward deflection is achieved which completely disappears after the cell is filled.
  • the prestressing elements 11 are arranged in a zigzag shape, start from the corner regions of the container 1 and have their direction reversal in the region of spacers 12 arranged perpendicular to the container wall.

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Abstract

Freitragender Behälter, insbesonders zur Verwendung als Elektrolysezelle, wobei der Behälter (1) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, doppelschalig ausgeführt ist, und die beiden Schalen (2, 3) in Abstand zueinander angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen freitragenden Behälter, insbe­sonders zur Verwendung als Elektrolysezelle.
  • Üblicherweise werden Elektrolysezellen als Betonbehälter ange­fertigt und anschließend mit einer geeigneten Gummihaut oder einem Plastikmaterial ausgekleidet.
  • Derartige Auskleidungen sind logischerweise gegenüber mechani­schen Belastungen sehr empfindlich. Eine Beschädigung der Aus­kleidung läßt die in den Behälter gefüllte Säure, meist Schwe­felsäure, austreten. Dadurch wird der Beton des Stahlbetonbe­hälters stark angegriffen und kann diesen bis zur völligen Zerstörung schädigen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß der Behälter aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, daß der Behälter doppelschalig ausgeführt ist und daß die beiden Schalen des Behälters in Abstand zueinander angeordnet sind.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß zwischen den Schalen des Behälters vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Distanzhalter angeordnet sind.
  • Ein anderes Merkmal der Erfindung ist es, daß zwischen den Schalen eine Kunststoff-Mineral-Mischung angeordnet ist.
  • Ein anderes, weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß zwi­schen den Behälterschalen Vorspannelemente angeordnet sind.
  • Ein anderes Merkmal der Erfindung ist es, daß die Vorspann­elemente Glasfaser-, Kohlenstoff-Faser-, Polyesterfaser­stränge oder mit Kunststoff umhüllte Stahlseile sind.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß die von den Vor­spannelementen geschaffene Vorspannung ausgehend vom Boden des Behälters zu seinem oberen Rand hin zunimmt.
  • Ein anderes Merkmal der Erfindung ist es, daß die Vorspann­elemente in Gruppen angeordnet sind, wobei die Anzahl der Elemente pro Gruppe ausgehend vom Boden des Behälters zu seinem oberen Rand hin zunimmt.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß der Behälter in seinem oberen äußeren Bereich von einem Rahmen umfaßt ist, der aus mit wenigstens einem Vorspannelement versehenen Pro­filstahl besteht.
  • Ein abschließendes Merkmal der Erfindung ist es, daß in der vertikalen Ebene der Schalen zickzackförmig und gegenein­ander versetzt verlaufende Vorspannelemente angeordnet sind, welche von den Eckbereichen des Behälters ausgehen und ihre Richtungsumkehr im Bereich von Distanzhaltern haben.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­spieles unter Zuhilfenahme der angeschlossenen Zeichnung näher beschrieben.
  • Es zeigen Fig. 1 einen Teil eines Schrägrisses des erfindungs­gemäßen Behälters; Fig. 2a, b einen Schnitt durch den erfin­dungsgemäßen Behälter; Fig. 3 einen Schnitt in Draufsicht durch den erfindungsgemäßen Behälter mit Vorspannelementen; Fig. 4 die Anordnung der Vorspannelemente in Gruppen; Fig. 5 einen Schnitt in Draufsicht durch den erfindungsgemäßen Be­hälter mit dem Rahmen; Fig. 6 einen Schnitt durch die Fig. 5 entlang der Linie A-A; und Fig. 7 eine Vorspannungsanordnung des erfindungsgemäßen Behälters.
  • Ein als Elektrolysezelle verwendeter Behälter 1 ist in doppelschaliger Ausführung aus glasfaserverstärktem Kunst­stoff hergestellt. Die beiden Schalen 2, 3 sind in einem bestimmten Abstand zueinander fixiert. Dazu können vorzugs­weise aus Kunststoff bestehende Distanzhalter 4 , ein Kunst­stoffraster oder auch eine vollflächige Füllung des Raumes zwischen den beiden Schalen 2, 3 mit einer Kunststoff-­Mineral-Mischung 5 dienen. Durch eine derartige Behälter­bauweise wird erreicht, daß die innere, medienseitige Schale 2 eine wesentlich höhere mechanische Widerstandsfähigkeit als beispielsweise eine Gummihaut aufweist. Sollte es trotz­dem zu einer Beschädigung dieser inneren Schale 2 kommen, so kann ein eventueller Säureaustritt nicht zur Zerstörung von Bauwerken führen, da die zweite, äußere Schale 3 ein Auslaufen der Säure verhindert.
  • Die vollflächige Füllung des Zwischenraumes mit der Kunststoff-­Mineral-Mischung 5 steigert die herkömmliche Belastbarkeit um ein Vielfaches. Je nach der Stärke dieser Zwischenschicht kann eine unterschiedliche Belastung aufgenommen werden.
  • Gleichzeitig mit der Vergrößerung des Abstandes der beiden Behälterschalen 2, 3 und der Füllung mit einer Kunststoff-­ Mineral-Mischung eröffnet sich die Möglichkeit, einen frei­tragenden und freistehenden Behälter 1 zu schaffen.
  • Da Elektrolysezellen in den meisten Fällen auf vier Iso­liersteinen punktförmig aufgestellt werden, gleichzeitig aber am oberen Behälterrand hoch belastbar sein müssen, ergeben sich bei Großbehältern konstruktive Schwierigkeiten, wenn eine Ausbiegung des Behälters nach erfolgter Füllung ver­mieden werden muß. Meist stehen zur Elektrolyse eine große Anzahl von Elektrolysezellen nebeneinander. Schon geringe, wenn auch grundsätzlich unbedenkliche Ausbeulungen um wenige mm würden sich aufsummieren und eine exakte Kranführung mit genauer Positionierung der einzutauchenden Elektrolyseplatten stören. Um eine derartige Ausbeulung des als Elektrolyse­zelle verwendeten Behälters 1 zu vermeiden,wird durch inner­halb der Kunststoff-Mineral-Mischung 5 angeordnete Vor­spannelemente 6 zwischen den beiden Behälterschalen 2,3 eine vorprogrammierte Behälterwanddurchbiegung nach innen geschaffen. Diese Durchbiegung ist so bemessen, daß bei Füllung des Behälters 1 dessen Tendenz, den oben offenen Rand nach außen zu drücken,derart aufgefangen wird, daß nach erfolgter Füllung keine Ausbeulung des Behälters 1 auftritt.
  • Da im Bodenbereich des Behälters keine Ausbeulung auf­treten kann, diese Tendenz aber nach oben zum Behälterrand hin immer mehr zunimmt, um am oberen Behälterrand einen Maximalwert zu erreichen, muß die Vorspannung über die Höhe des Behälters gleichmäßig ansteigen. Die Vorspannelemente 6 werden zu diesem Zweck in Gruppen 7 zusammengefaßt, wobei die Anzahl der Vorspannelemente pro Gruppe nach oben hin zu­nimmt. Als Material für die Vorspannelemente 6 wird vorzugsweise Glasfaser verwendet, da diese bei einer eventuellen Beschädi­gung der medienseitigen Schale 2 und einem Säureaustritt bis zu den Vorspannelementen, diese nicht angegriffen werden. Für den Fall, daß Säuren verwendet werden, welche die Glas­faserstränge angreifen, können Materialien wie Kohlenstoff­fasern, Polyesterfasern und ähnliche verwendet werden. Auch säurebeständige Stahldrähte, vorzugsweise mit einer Kunst­stoffummantelung können zum Einsatz kommen.
  • Bei Großbehältern ist eine einen Rahmen 8 bildende Außenstahlkonstruktion, vorzugsweise aus Profilstahl, not­wendig. Diese muß ebenfalls entsprechend der vorgespannten Behälterwand angefertigt werden. Dies ist deshalb notwendig, da aus Platzgründen schmale Behälterränder gefordert werden, sodaß zum Auffangen einer Behälterausbeulung keine Randver­breiterung möglich ist. Aus diesen Platzgründen wird daher ein möglichst kleines Profil gewählt. Dieses Profil wird durch ein in ihm angeordnetes Vorspannelement 9 , welches sich an Distanzhaltern 10 abstützt so weit vorgespannt, daß eine Ausbiegung nach innen erreicht wird, welche nach Füllung der Zelle vollständig verschwindet.
  • Fig. 7 zeigt eine mögliche Vorspannungsanordnung mit Vor­spannelementen 11 in einer Längswand des Behälters 1 . Die Vorspannelemente 11 sind zickzackförmig verlaufend angeordnet, gehen von den Eckbereichen des Behälters 1 aus und haben ihre Richtungsumkehr jeweils im Bereich von senk­recht zur Behälterwand angeordneten Distanzhaltern 12 .

Claims (13)

1. Freitragender Behälter, insbesonders zur Verwendung als Elektrolysezelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl­ter (1) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, daß der Behälter doppelschalig ausgeführt ist, und daß die beiden Schalen (2, 3) in Abstand zueinander angeordnet sind.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schalen (2, 3) vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Distanzhalter (4) angeordnet sind.
3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schalen (2, 3) eine Kunststoff-Mineral-­Mischung (5) angeordnet ist.
4. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß zwischen den Schalen (2, 3) Vorspannelemente (6) angeordnet sind.
5. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannelemente (6) Glasfaserstränge sind.
6. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannelemente (6) aus Kohlenstoffasern bestehen.
7. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannelemente (6) aus Polyesterfasern bestehen.
8. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannelemente (6) aus säurebeständigen, mit Kunst­stoff umhüllten Stahlseilen bestehen.
9. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß die von den Vorspannelementen (6) geschaffene Vorspannung ausgehend vom Boden des Behälters (1) zu seinem oberen Rand hin zunimmt.
10. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Vorspannelemente (6) in Gruppen (7) ange­ordnet sind, wobei die Anzahl der Elemente pro Gruppe ausge­hend vom Boden des Behälters (1) zu seinem oberen Rand hin zunimmt.
11. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß er in seinem oberen äußeren Bereich von einem Rahmen (8) umfaßt ist.
12. Behälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus mit wenigstens einem Vorspannelement (9) versehenen Profilstahl besteht.
13. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekenn­zeichnet, daß in der vertikalen Ebene einer Schale zick-zack­förmig und gegeneinander versetzt verlaufende Vorspannele­mente (11) angeordnet sind, welche von den Eckbereichen des Behälters ausgehen und ihre Richtungsumkehr im Bereich von Distanzhaltern (12) haben.
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