EP0470335A1

EP0470335A1 - Stromzuleiter für eine Elektrode

Info

Publication number: EP0470335A1
Application number: EP91107288A
Authority: EP
Inventors: Ferdinand Börner; Gerhard Klose; Karlheinz Lofink
Original assignee: Heraeus Elektrochemie GmbH
Current assignee: De Nora Deutschland GmbH
Priority date: 1990-08-09
Filing date: 1991-05-06
Publication date: 1992-02-12
Also published as: PL291354A1; DE4025253A1; DE4025253C2; JPH04232290A; NO912123D0; BR9102967A; NO912123L

Abstract

Ein Stromzuleiter für Elektroden in elektrochemischen Zellen weist einen Kern (1) aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, wie z. B. Kupfer, auf, welcher von einem rohrförmigen Titan-Körper (2) flächenhaft berührend umhüllt ist, wobei die dem Kern abgekehrte Oberfläche des Titan-Körpers mit der Elektrode verbunden ist. Der Titan-Körper weist eine Öffnung (8) auf, durch die ein Haltebolzen (9) aus Titan in eine Aussparung des Kerns eingebracht ist, wobei der Rand der Öffnung mit dem Metallbolzen hermetisch dicht verschweißt ist. Anwendung beim Aufbau oder bei der Reparatur von Anoden für Diaphragma-Zellen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromzuleiter für eine Elektrode einer elektrochemischen Zelle, der einen Kern aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff aufweist, der von einem rohrförmigen Ventilmetallkörper flächenhaft berührend umhüllt ist, wobei die dem Kern abgekehrte Oberfläche des Ventilmetallkörpers mit der Elektrode verbunden ist und der Kern eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Kontakt-Bolzens aufweist.
Aus der DE-OS 30 11 643 ist eine Elektrolyse-Einrichtung mit vom Elektrolyten durchströmten Zellenräumen bekannt, in denen Anoden als Platten-Pakete über stromzuführende Mittel-Bolzen zwischen jeweils zwei Kathoden Platten-Paketen angeordnet sind und wobei die gegeneinander versetzten Elektroden-Platten jeweils in die gegenpoligen Platten-Spalten hineinragen, wobei die Mittel-Bolzen aus einem Kern aus hochleitfähigem Kupfer mit einem aufgezogenen Mantel aus Titan bestehen. Die Mittel-Bolzen weisen an ihrem Außenmantel Kontakt-Laschen auf, die zur Befestigung der Anoden-Platten dienen und aus platiniertem Titan bestehen. Der Kupfer-Kern der Mittel-Bolzen ist mit einer Bohrung versehen, in welche ein zur Kontaktierung vorgesehener Schrauben-Körper eingebracht wird.
Eine weitere ähnliche Anordnung ist aus der US-PS 3940328 bekannt, in der ein rohrförmiger Ventilmetallkörper einen hohlzylindrischen Kupfer- kern umschließt; die Außenfläche des mantelförmigen Ventilmetallkörpers ist dabei durch Punktschweißung mit Verbindungselementen aus Streckmetall zu den ebenen dimensionsstabilen aktiven Elektrodenteilen versehen.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen kann es im Verlaufe der Zeit dazu kommen, daß der Verbund zwischen Kupfer und Titan sich verschlechtert, entweder durch eindringende Luft und anschließende Erhitzung oder aber durch Erhitzung mittels Überströmen oder aber mittels Erhitzung beim Reaktivieren von Anoden sowie durch Alterungsvorgänge; hieraus ergibt sich eine Vergrößerung des Spannungsabfalls. Beim Überschreiten vorgegebener Grenzwerte des Spannungsabfalls war bisher ein verhältnismäßig kostspieliges Heraustrennen des Stromzuleiters aus den aktiven Teilen der Elektrode erforderlich.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Verbesserung des Stromüberganges zwischen Kern und Mantelleiter eines Stromzuleiters für Anoden zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der Metall-Bolzen und die Bohrung im Kern eine zylindrische Oberfläche auf, wobei der Durchmesser des Metall-Bolzens dem der Bohrung entspricht. Der Metall-Bolzen ist dabei mittels Paßsitz in der Bohrung befestigt.
Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine Verbesserung des Stromübergangs zwischen Kern und Ventilmetall-Körper sowohl beim Aufbau neuer Stromzuleiter als auch in bereits montierten Elektroden, d. h. auch Reparaturen, möglich ist. Aufgrund der Vielzahl eingesetzter Elektrolysezellen bei Großelektrolyse-Anlagen, wie sie in der Praxis üblich sind, läßt sich somit auch nur bei geringfügiger Verringerung des Spannungsabfalls pro Elektrode eine hohe Energieersparnis erzielen.
Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt einen teilweise im Längsschnitt dargestellten Stromzuleiter.
Gemäß der Figur wird der Stromzuleiter aus einem zylinderförmigen Kern 1 aus Kupfer gebildet, welcher mit einem aufgezogenen mantelförmigen Ventilmetallkörper 2 versehen ist. Der Ventilmetallkörper 2 besteht aus Titan und weist aufgeschweißte Kontakt-Laschen 3 aus Titan auf, welche zur Verbindung mit den hier nicht dargestellten Anoden-Platten dienen und beispielsweise mittels Schraubvorrichtungen mit diesen elektrisch und mechanisch fest verbunden werden. Entlang der Längsachse des Kerns 1 befindet sich im oberen Teil des Stromzuleiters ein Gewinde 4, in welches ein Schraubkörper 5 aus elektrisch gut leitendem Material mit einer gegenüber dem Elektrolyten inerten Oberflächenbeschichtung eingesetzt ist; der Schraubkörper 5 dient zum elektrischen Anschluß des Stromzuleiters an das Stromversorgungssystem. Der den Stromzuleiter in seinem oberen Bereich umfassende Flansch 6 dient im Zusammenhang mit dem Flansch 7 des Schraub-Bolzens zur Abdichtung der Gewindeöffnung im Kupferkern.
Der Ventilmetallkörper 2 des Stromzuleiters weist im Bereich seiner beiden Enden Öffnungen 8 auf, durch die zylindrische Metall-Bolzen 9 aus Titan in Bohrungen 10 des Kerns 1 getrieben sind. Die Bolzen 9 befinden sich im Paßsitz der Bohrung 10, so daß die gesamte Mantelfläche der Bolzen 9 der Stromübertragung dient. Die nach außen gerichteten Enden der Bolzen 9 sind im Bereich der Öffnungen 8 des Ventilmetallkörpers 2 mit diesem hermetisch dicht verschweißt. Auf diese Weise wird aus dem Bereich des Kerns der Strom über die Metall-Bolzen 9 durch die Schweißpunkte im Bereich der Öffnung 8 auf den Ventilmetallkörper 2 geleitet und von dort an die Kontakt-Laschen 3 und an die Elektroden weitergegeben.
Vor der Einbringung weist der Metall-Bolzen 9 einen geringfügig größeren Durchmesser auf als die ihn aufnehmende Bohrung 10 im Kern 1. Der Metall-Bolzen 9 wird durch Einhämmern in die Bohrung 10 eingebracht und nach Versenkung des Bolzens 9 in der Öffnung 8 des Ventilmetallmantes 2 wird zwischen dem Bolzen 9 und dem Rand der Öffnung 8 durch Schweißverbindung eine hermetisch dichte Schweißverbindung hergestellt.

Claims

1. Stromzuleiter für eine Elektrode einer elektrochemischen Zelle, der einen Kern aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff aufweist, der von einem rohrförmigen Ventilmetallkörper flächenhaft berührend umhüllt ist, wobei die dem Kern abgekehrte Oberfläche des Ventilmetallkörpers mit der Elektrode verbunden ist und der Kern eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Kontakt-Bolzens aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilmetallkörper eine Öffnung (8) aufweist, durch die ein Metall-Bolzen (9) in eine Aussparung (10) des Kerns (1) eingebracht ist, wenigstens dessen im eingebrachten Zustand der Öffnung (8) benachbarte Oberfläche aus Ventilmetall besteht und daß der Rand der Öffnung (8) mit dem Metall- Bolzen (9) hermetisch dicht verschweißt ist.

2. Stromzuleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Bolzen (9) vollständig aus Ventilmetall besteht.

3. Stromzuleiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilmetallkörper (2) und die Ventilmetall-Oberfläche des Metall-Bolzens (9) aus Titan, Tantal, Niob oder einer Legierung auf der Basis eines dieser Metalle besteht.

4. Stromzuleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus Kupfer, Aluminium oder einer Legierung auf der Basis eines dieser Metalle besteht.