PL96936B1 - Urzadzenie elektrolityczne o elementach dwubiegunowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie elek¬ trolityczne o elementach dwubiegunowych, zwlasz¬ cza do elektrolizy roztworów soli alkalicznych.Znane sa od dawna urzadzenia elektrolityczne o elementach dwubiegunowych. Ich zaleta jest specyficzny sposób montazu, a jego cecha oszczed¬ nosc zajmowanego miejsca oraz ulatwiony sposób zasilania elektrycznego ze wzgledu na szeregowy montaz elektrolizerów.Jednakze mimo oczywistych zalet urzadzenia te¬ go typu sa wciaz jeszcze malo rozpowszechnione.W znacznej mierze wynika to z trudnosci wyste¬ pujacych w czasie wykonywania tych urzadzen.Urzadzenia takie byly zbudowane z dwubiegu¬ nowych elementów, umieszczonych obok siebie i na ogól mocowanych za pomoca docisku wywieranego na obydwa koncowe elementy. I to wlasnie sta¬ nowilo niedogodnosc natury mechnicznej. Aby do¬ cisk byl jednakowy elementy musza byc dostatecz¬ nie sztywne i nie moga ulegac odksztalceniom w trakcie ich uzywania.W zgloszeniu francuskim Nr 73 25 917 z dnia 6 lipca 1973 roku opisano elektrode dwubieguno¬ wa w urzadzeniu elektrolitycznym, która charak¬ teryzuje sie tym, ze przegroda katodowa lub ano¬ dowa o plycie z podlozem bimetalicznym elektro¬ dy sa ujednolicone. Plyta ta stanowi plaszczyzne odniesienia, przy czym prostopadlosc w stosunku do tej plaszczyzny jest zapewniana dla obu czesci anodowej i katodowej przez doprowadzenia pradu, które usztywnia konstrukcje i wplywa jednoczes¬ nie na to, ze czesci elektrody sa plaskie i równo¬ legle w stosunku do plaszczyzny odniesienia utwo¬ rzonej przez plytke o podlozu metalicznym.Ta wlasnie plaskosc stanowi niezbedny warunek potrzebny do dobrego funkcjonowania takiego urza¬ dzenia dzieki utrzymaniu stalej miedzybiegunowej odleglosci pomiedzy dwoma elektrodami. Spelnie¬ nie tego warunku nie jest wystarczajace, wlasciwa odleglosc miedzybiegunowa musi byc utrzymana ja¬ ko stala w czasie dluzszego okresu pracy urzadze¬ nia.Dzieki zastosowaniu jako elektrod struktur me¬ talowych, do których wchodza jako materialy ty¬ tan oraz metale i stopy o analogicznych wlasciwos¬ ciach anodowych, osiagnieto znaczny postep, przy czym czynne anodowo czesci tych struktur pokry¬ wa sie warstwami przewodzacymi nie podlegaja¬ cymi chemicznemu dzialaniu niszczacemu, stosowa¬ nego w danym przypadku elektrolitu.Ten sposób wykonania pozwolil nie tylko zwiek¬ szyc wysokosc elektrod, ale takze zwiekszyc ge¬ stosc pradu na jednostke powierzchni, nie wywplu- jac nadmiernego przegrzewania. Spodziewano sie równiez uzyskac utrzymanie stalej odleglosci mie¬ dzybiegunowej z tego wzgledu, ze te sposoby bu¬ dowy w przeciwienstwie do tego co wystepowalo przy anodach grafitowych nie wykazywaly zmian swych wymiarów w miare postepujacego zuzycia.Rozwiazanie zastosowane w celu spelnienia tych 96 936dwóch wymagan: plaskosci i stalej grubosci elek¬ trod nie okazalo sie w praktyce dostatecznie sku¬ teczne.Jak wyzej podano urzadzenia „ typu prasy filtra¬ cyjnej sa na ogól utworzone z elementów anodo¬ wych i katodowych utrzymywanych w stalym wza¬ jemnym polozeniu przez docisk koncowych ele¬ mentów. Ze wzgledu na to, ze roztwory elektroli¬ tyczne sa czynnikami silnie korodujacymi, nalezy starannie zapewnic warunki szczelnosci pomiedzy przegrodami. Polega to przede wszystkim na za¬ pewnieniu szczelnego zlacza pomiedzy kolejnymi dwoma sztywnymi elementami, jak to na przyklad zostalo podane we francuskim zgloszeniu Nr 71/46295 z dnia 23 grudnia 1971 r.Jednakze rozwiazanie to, jesli nawet pozwala na otrzymanie dobrych wyników, tQ jednak nie jest calkowicie zadawalajace, poniewaz w nowoczesnych urzadzeniach o duzych wymiarach i o duzej ge¬ stosci pradu, pozwalajacych na uzyskiwanie duzych wydajnosci dazy sie do zapewnienia mozliwie naj¬ dluzszej pracy bez zaklócen.Jak sie okazuje zlacza wykazuja tendencje do starzenia sie, co wyraza sie w zgniataniu uszczel¬ nien, a w konsekwencji w zmianie odleglosci mie- dzybiegunowej.Aby zaradzic wspomnianej niedogodnosci usta¬ wienie elementów dwubiegunowych oraz szczelnosc dwóch kolejnych plyt wedlug wynalazku jest za¬ pewnione przez powierzchnie obwodowa sasiednich plyt, przy czym plyty te maja w swej najbardziej zewnetrznej czesci powierzchnie stykowe nie ule¬ gajace odksztalceniu i opierajace sie o powierzch¬ nie styku z nastepna plyta, przy czym jedna z powierzchni sasiednich ma co najmniej po jednym wyzlobieniu, w którym jest umieszczone jedno gniazdo uszczelniajace. Takwiec zgodnie z wynalaz¬ kiem, odleglosc miedzybiegunowa nie zalezy od zlacza, ani tez od procesu jego starzenia sie.Korzystne jest to, ze w wyzlobieniu miesci sie co najmniej jedno uszczelnione zlacze o elastycz¬ nym odksztalceniu. Urzadzenie wedlug wynalazku pozwala równiez na utrzymanie w stalej pozycji korzystny membrany, która jak wiadomo, powin¬ na byc utrzymana bez uszkodzen w stanie napre¬ zenia.Wedlug wynalazku membrana opiera sie o plasz¬ czyzne styku na wprost wyzlobienia sasiedniej ply¬ ty i jest utrzymywana we wlasciwym polozeniu co najmniej przez jedno uszczelnienie o elastycz¬ nym odksztalceniu, opierajace sie na membranie i umieszczone we wspomnianym wyzlobieniu sasied¬ niej plyty. Wskazane jest, aby uszczelnianie o ela¬ stycznym odksztalceniu bylo umieszczone w gniez¬ dzie znajdujacym sie wewnatrz wspomnianego wyz¬ lobienia i majacym ksztalt dostosowany do ksztaltu uszczelki. Uszczelka moze posiadac kozda stosowna forme, np. toroidalna, prostokatna, plaska, itp.Niniejszy wynalazek znajduje zastosowanie do wszystkich ksztaltów urzadzen o elementach dwu¬ biegunowych, zwlaszcza do przegród opisanych w zgloszeniach francuskich Nr 75 23 917 z 6 lipca 1973 r, Nr 7146 072 z 22 grudnia 1971 r. i nr 7146 295 z 23 grudnia 1971 r.Takie przegrody sa zasadniczo utworzone z for- 936 . ' " ' - 4 mowanego poliestru, lub jakiegokolwiek innego materialu chemicznie nieczynnego w odniesieniu do przegrody anodowej i z metalu np. ze stali, jesli dotyczy to przegrody katodowej. Oczywiscie, ze w tym przypadku czesci stalowe musza byc za¬ bezpieczone przed korozja blaszkami z tytanu lub za pomoca dowolnej powloki chemicznie nieczynnej, w stosunku do uzywanego elektrolitu. W takim przypadku wedlug wynalazku plyta anodowa na l0 swym obwodzie, otaczajacym czesc czynna pod wzgledem elektrolitycznym, ma czesc plaska i sztywna, docisnieta do czesci znajdujacej sie na wprost plyty katodowej, a na wprost kazdej plyty katodowej wystepuje wyzlobienie, w którym umie- szczono uszczelnienie o elastycznym odksztalceniu.Ponadto po zewnetrznej stronie powyzej membra¬ ny zastosowano uszczelnienie utworzone „in situ" o trwalej deformacji, takie jak mastyk lub elasto¬ mer. Przedmiot wynalazku mozna zastosowac rów- riiez do przegrody anadowej ujednoliconej. Ta sa¬ ma plyta moze wówczas ograniczac zarówno ob¬ szar anodowy jak i katodowy.W danym przypadku sposób wykonania wedlug wynalazku znajduje zastosowanie dla polaczenia Plyty o dwubiegunowym elemencie z inna plyta o elemencie dwubiegunowym.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunkach, na kótrych fig. 1 przedstawia fragment urzadzenia elektrolitycznego wedlug wynalazku, fig. 2 — schemat polaczen plyt wraz z gniazdem i uszczelka, fig. 3 — plaskie uszczelnienie, a fig. 4 przedstawia uklad polaczen elementów dwubiegunowych.Na fig. 1 dwubiegunowa elektroda zawiera denna plyte 1, utworzona z arkusza stopu metali, a mia¬ nowicie tytanu i miekkiej stali, do którego zostala wlaczona plytka katodowa 2 elektrody.Usztywniacze 3 doprowadzaja prad i lacza czesc katodowa 4 z miekkiej wyzarzonej stali z czescia 4o anodowa. Czesc anodowa utworzona jest przez zes¬ pól drutów 6 tytanowych przyspawanych do ele¬ mentu 5 z miedzi i tytanu. Uszczelniacze 3 byly przedstawione w zgloszeniu patentowym francus¬ kim nr 73 25 917 z dnia 6 lipca 1973 r. i zawieraja 45 element przejsciowy tu nie przedstawiony, wyko¬ nany z miedzi, przylutowany po stronie anodowej do elementu 5 miedziano-tytanowego i co naj¬ mniej jeden element wykonany ze stali, sluzacy jako rozdzielacz pradu po stronie katodowej, tu 50 równiez nie przedstawiony.Plytki anodowe 7 sa wykonane z poliestru. Zgod¬ nie z wynalazkiem plytki anodowe 7 maja plasz¬ czyzne kontaktowa 8, która styka sie z odpowiednia plaszczyzna kontaktowa 9 sasiedniej plytki kato- " 55 dowej 2.Wedlug fig. 1 kazda plytka anodowa ma wyzlo¬ bienie. Po stronie katody 4, na której opiera sie membrana 10, wyzlobienie ma gniazdo 11, w któ¬ rym umieszczono membrane 16, a powyzej mem- 60 brany 10 ma uszczelke 12 o trwalym odksztalceniu, wykonana z takiego materialu jak mastyk lub ela¬ stomer, utworzona „m situ", "to wyzlobienie za¬ wiera równiez drtigie gniazdo 13, w którym u- mieszcza sie toroidalny pierscien uszczelniajacy 14 65 o elastycznym odksztalceniu.96 936 6 Uszczelka 14 moze byc utworzona z naturalnego kauczuku, lub tworzywa syntetycznego, jak poli- etylen-propylen, elastomer fluorowy, kauczuk bu¬ tylowy lub nitrylowy itp. W ten sposób przepona jest utrzymywana w sposób staly pomiedzy plasz¬ czyzna styku 9 i uszczelka 14.Po stronie bez membrany polaczenie pomiedzy plytkami jest utworzone przez dwie sasiednie plasz¬ czyzny kontaktowe 8, 9 i przez wyzlobienie ogra¬ niczajace sie do gniazda 15, w którym umieszczo¬ no uszczelke toroidalna 16, wykonana z materialu o odksztalceniu elastycznym jak w uszczelce 14.Wedlug sposobu wykonania, przedstawionego na fig. 1 uszczelki 14 i 16 sa uszczelkami toroidalnymi.Mozna jednak zastosowac inne formy uszczelek, wystarczy wówczas wyzlobieniom 13 i 15 nadac ksztalt, dostosowany do rodzaju zastosowanych usz¬ czelek.Na fig. 2 dwie plytki anodowe i katodowe maja dwie plaszczyzny kontaktowe 17 i 18 oraz dwa wyzlobienia 19 i 20, tworzac gniazdo, w którym umieszczono uszczelke 21.Na fig. 3 dwie przegrody stanowia nadal dwie sasiednie plaszczyzny kontaktowe 23 i 22, lecz tylko plytka anodowa posiada wyzlobienie 25. Plyt¬ ka katodowa ma natomiast wystep 26, wchodzacy do wyzlobienia 25, z uszczelka 27 pomiedzy nimi.Fig. 4 przedstawia sposób wykonania, wedlug którego polaczenie istnieje pomiedzy elementem dwubiegunowym i innym elementem tego typu, gdzie kazdy z tych elementów stanowi plyte 28, identyczna jak 29 i 30.Poprzednie przyklady, nie stanowia zadnych o- graniczen, wskazujac jak w prosty sposób mozna wykonac polaczenie i zapewnic ponadto dobre u- mocowanie membrany, co jest bardzo istotne, gdyz membrana decyduje o zywotnosci calego ukladu, bedac jednoczesnie elementem, który mozna latwo uszkodzic. PL PL PL PL PL PL

Claims (11)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie elektrolityczne o elementach dwu¬ biegunowych umieszczonych obok siebie, majace co najmniej jedna plyte obwodowa, otaczajaca co najmniej jeden przedzial strefy elektrolizy, zna¬ mienne tym, ze szczelne polaczenie pomiedzy dwie¬ ma kolejnymi plytami (2 i 7; 28 i 29; 29 i 30) jest zapewnione przez ich powierzchnie sasiadujace, które w najbardziej zewnetrznej ich czesci tworza nieodksztalcalna sztywna powierzchnie stykowa (8, 9; 17, 18; 22, 23) opierajaca sie na plaszczyznie styku z nastepna plyta, przy czym co najmniej jedna z sasiednich powierzchni, ma co najmniej jedno wyzlobienie (13, 15, 20, 25), w którym jest umieszczona co najmniej jedna uszczelka (14, 16, 21, 27), a membrana (10) opiera sie o plaszczyzne styku plyty na wprost wyzlobienia sasiedniej ply¬ ty i jest utrzymywana we wlasciwym polozeniu przez uszczelke o odksztalceniu elastycznym, u- mieszczona w wyzlobieniu sasiedniej plyty.

2. Urzadzenie elektrolityczne wedlug • zastrz. 1, 5 znamienne tym, ze co najmniej jedna uszczelka (14, 16, 21, 27) o odksztalceniu elastycznym jest umieszczona w co najmniej jednym wyzlobieniu (13, 15, 20, 25).

3. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 1, 10 znamienne tym, ze uszczelka (12) o trwalym od¬ ksztalceniu jest umieszczona w wyzlobieniu (11) sasiedniej plyty powyzej membrany (10) i powyzej uszczelki (14) o elastycznym odksztalceniu.

4. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 1, 15 znamienne tym, ze kazdy element dwubiegunowy stanowia plyte peryferyjna, której jedno czolo ma plaszczyzne stykowa (8) i drugie czolo ma plasz¬ czyzne stykowa (2) i co najmniej jedno wyzlobie¬ nie (15) majace co najmniej jedno uszczelnienie 20 (16), przy czym czolo elementu zawierajacego plaszczyzne stykowa (9) trafia na wprost czola innego elementu, zawierajacego plaszczyzne styko¬ wa (8) i co najmniej jedno wyzlobienie (15), sta¬ nowiace co najmniej jedno gniazdo uszczelniajace. 25

5. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kazdy przedzial anodowy sta¬ nowi plyte (7) peryferyjna, zawierajaca w kazdym czole obok odpowiedniego przedzialu anodowego, co najmniej jedna plaszczyzne stykowa (8) i co 30 najmniej jedno wyzlobienie (13), w którym u- mieszczony jest co najmniej jeden pierscien usz¬ czelniajacy (14).

6. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze co najmniej jedna plyta sta- 35 nowi wystep (26) wnikajacy do wyzlobienia (25) przyleglej plyty.

7. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze kazda plyta katodowa (2) obok kazdej z plyt anodowych (7) ma plaszczyzne kon- 40 taktowa (9), która jest przedluzona obok kazdego z wyzlobien (11, 15) plyty anodowej (7).

8. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze co najmniej jedna uszczelka (14, 16, 21, 27) o odksztalceniu elastycznym jest umiesz- 45 czona wewnatrz wyzlobienia (13, 15, 20, 25) w gniezdzie dostosowanym do ksztaltu uszczelki.

9. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze co najmniej jedna uszczelka (14, 16, 21) o odksztalceniu elastycznym jest utwo- 50. rzona przez uszczelke toroidalna.

10. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 8, znamienne tym, ze co najmniej jedno uszczelnienie (27) o elastycznym odksztalceniu jest utworzone przez uszczelke prostokatna. 55

11. Urzadzenie elektrolityczne wedlug zastrz. 8, znamienne tym, ze co najmniej jedno uszczelnie¬ nie o elastyczriym odksztalceniu jest utworzone przez uszczelke plaska.96 936 Fig.1 9 8 Fig.2 Fig. 3 Fig./. OZGraf. Zam. 619 naklad 110+17 egz. Cena 45 zl PL PL PL PL PL PL