SE517448C2 - Förfarande och anordning vid tätning av en täckplåt till en elektrolytisk cell - Google Patents

Description

C330 35 5172448 diafragmat är en vansklig procedur. Därför måste diafragmats livslängd och livslängden på packningen synkroniseras. Trots att detta har förbättrats något genom att gummimattan exempelvis ersättes av en täckplåt (fig.2) och en packning (som t.ex. kan vara en polymer) så kvarstår dock problemet med att den kvarvarande packningen begränsar livslängden på det nya dyrbara asbestfria diafragmat, eftersom endast en läckande packning (av ett normalt antal i storleksordningen 80-100 st.) är tillräckligt för att stänga av cellen och ta den ur drift.

Ytterligare en komplicerande faktor är att anodema, p.g.a. de elektrokemiska cellernas storlek, måste monteras i cellerna på driftsplatsen.

EP-A1-0014595 avser en elektrokemisk cell för framställning av klor-alkali.

Denna cell innefattar en tilledare fäst till en cellbotten och en täckplåt som är direkt fastsvetsad i en fläns på tilledaren. Uppfinningen enligt EP-A1-0014595 har förutom sprickbenägenheten till följd av utvidgningskrafter (ca 2 mm skillnad i längdutvidgnlng mellan titan och koppar i cellbotten), belastats av nackdelen att det varit både svårt och dyrbart att åstadkomma en insvetsning i fält, d.v.s. på platsen för montering. Den kommersiella tillämpningen av EP-A1-0014595 har varit mycket begränsad.

Med förfarandet och anordningen enligt föreliggande uppfinningen har ovannämnda problem lösts genom tätning av en täckplåt till en elektrolytisk cell. Enligt uppfinningen avses ett förfarande för tätning av en täckplåt till en elektrolytisk cell, där cellen har en botten i vilken tilledare för cellens anoder är fästade, botten består av åtminstone ett basmaterial med hög elektrisk ledningsförmåga, företrädesvis koppar, och åtminstone en täckplåt som anordnas på basmaterialet mot cellens insida, där tilledaren har en tätningsfläns till vilken täckplåten förbindes, varvid en tilläggsplåt fastsättes mellan tilledare och täckplåt för att tjänstgöra såsom en bälg och där nämnda bälg fastgöres genom svetsning till tilledarens tätningsfläns respektive täckplåten.

Uppfinningen avser även en anordning vid tätning av en täckplåt till en elektrolytisk cell, där cellen har en botten, tilledare för cellens anoder förankrade i cellbotten, en täckplåt som anordnas på botten mot cellens insida, där tilledaren har en tätningsfläns, där täckplåten år förbunden med tätningsflânsen via en bälg som är förankrad i tätningsfläns respektive täckplåt.

Föreliggande uppfinning löser problemen med sprickbildning i konstruktionen och har fördelen att tjäna såsom en flexibel och fjädrande övergång mellan anodtilledare och cellbotten/täckplåt. Uppfinningen erbjuder en säker tätning med en livslängd som överstiger själva cellens livslängd. Ytterligare fördelar är att cellen relativt enkelt, men framförallt säkert, kan svetsas ihop under fältmässiga förhållanden på driftsplatsen. Utbyte av enstaka anoder är nu möjligt och enkelt med konstruktionen enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 =fff=ß0 5173 448 Föreliggande uppfinning kan tillämpas på såväl nytillverkade som befintliga konstruktioner med täckplåtar. Täckplåten är lämpligen av titan och kan vara legerad med t.ex. ruthenium och eller palladium, och har företrädesvis en tjocklek av från ca 0,7 mm upp till ca 1,5 mm, eller kan vara belagd med ett lämpligt skyddskikt baserat på företrädesvis platinametall eller dess oxider. En betydelsefull fördel med föreliggande förfarande är att täckplåten kan förses med hål på alla de ställen där anoder skall anordnas. Företrädesvis har i detta utförande även en bälg, eller en del av en bälg, fästs medelst svetsning till täckplåten. På detta sätt blir monteringen mycket förenklad och kan göras direkt på monteringsplatsen. l förfarandet enligt uppfinningen pressas en tilläggsplåt av en tunn elastisk materialkvalitet för att tjänstgöra såsom en bälg. Tjockleken på bälgens plåt är lämpligen inom intervallet från ca 0,2 mm upp till ca 1,0 mm, företrädesvis från ca 0,4 upp till ca 0,7.

Bälgen är lämpligen tillverkad av titan, företrädesvis legerad med en eller flera av ämnena palladium, rutenium och/eller molybden för undvikande av korrosion i svetsspalterna. Genom användandet av en bälg av en tunn materialkvalitet och lämpligen viss form, så kan sidokrafter från termisk expansion etc. tas upp utan att pàkänningen på svetsfogen överskrider otillåtna värden.

Bälgen kan ha ett antal utformnigar. Bälgen innefattar åtminstone en utskjutande del som framställts genom exempelvis inpressning av en plan plåt som djupdragning, varmformning, vacuumformning etc.. Lämpligen innefattar bälgen ett flertal veckade partier utgàngsmaterial. Formningen, eller präglingen, kan utföras m.h.a. bildande ett antal utskjutande delar vilka åstadkommits genom ett flertal pressningar i en plåt. Den veckade bälgen kan därmed ha formen av bokstaven S eller Z, eller genom ett antal veckningar bilda ett flertal S eller Z i följd. Åtminstone en del av de föredragna utskjutande delarna pà bälgen bör vara relativt hög för att uppta termisk expansion. Bälgens höjd kan lämpligen vara från ca 10 mm och uppåt. Den övre gränsen är inte kritisk men sättes till högst ca 50 mm av praktiska skäl. Bälgens höjd är företrädesvis inom intervallet från ca 15 mm upp till ca 25 mm. Bälgens bredd förhåller sig i motsvarande grad till höjden och kan lämpligen ligga inom intervallet från ca 10 mm upp till ca 30 mm. Avståndet anpassas så att en god och säker svets kan säkerställas. Företrädesvis är täckplåten av en grövre materialtjocklek än bälgens plåttjocklek.

Bälgen kan även enligt en utföringsform vara utformad med ett mindre koncentriskt veckat parti, även kallat plisseringar, på valfri sida om bälgen. Dessa plisseringar är avsedda att uppta spänningar, s.k. riktspänningar, som uppstår vid 10 15 20 25 517 448 šII=šII=š =..s -' 4 I ' fixering/riktning av elektroden. Plisseringarna kan utformas med ett antal veckningar av bä|gen.

Enligt en föredragen utföringsform är bä|gen delad. Detta kan göras så att bä|gen tillverkas i två från början separata delar, eller att en färdig hel bälg delas i två eller flera bitar. Bälgen är lämpligen delad i partiet med dess högsta eller djupaste veck, företrädesvis l närheten av den högsta punkten på bä|gen. Vid användning av en delad bälg kan den del av bä|gen som skall vara anordnad nännast täckplåten först svetsas till täckplåten. Den del av bä|gen som skall vara anordnad till anod-tilledaren kan lämpligen fastsvetas till anod-tilledaren innan ihop-svetsning sker med motsvarande andra delen av bä|gen som är fäst till täckplåten. De respektive delar av bä|gen som anordnas till anod- tilledare respektive täckplåt, kan lämpligen fastsvetsas på verkstad. Slutmonteringen och ihopsvetsningen av bä|gen med respektive tillhörande delar, göres företrädesvis på platsen för anläggningen. Det är emellertid inte kritiskt i vilken ordning som svetsningarna utföres eller var, såvida åtminstone en av svetsningarna av bä|gen utföres på driftsplatsen. Genom detta förfarande undvikes att anoder till en hel cell måste vara fastsvetsade i täckplåten vid leveransen, vilket är mycket otympligt för industriell drift.

Vid svetsningen användes lämpligen en tillförlitig svetsmetod såsom TIG, plasma, laser eller motstàndssvetsning.

Den ovan beskrivna elektrokemiska cellen kan lämpligen användas för framställning av klor-alkali. Wd denna elektrokemiska framställning användes lämpligen ett diafragma anodnat mellan anod och katod för att skilja anodrum och katodrum. Denna separation kan även komma till stånd med semipermiabla och/eller jonselektiva membran l elektrolyten.

Genom utformandet med en bälg enligt förliggande uppfinning kan anoder mycket enkelt lossas genom att använda laser eller vattenskärnlng, eller genom att ett nibblingsverktyg, en stlcksàg, mikroplasmaskärare, eller liknande insättes i bälgens yta, varvid bä|gen skärs upp och anoden kan lyftas ur. Själva svetsytan på tilledaren förberedes åter för svetsning genom renskärning i en svarv och den gamla bälgresten ersätts med en ny som svetsas fast till anoden före âterinsvetsning av anoden till täckplåten. Svetsytan på täckplåten där bä|gen varit fäst, kan förberedas för ny svetsning genom insats av hàlpunsch.

Uppfinningen belyses härnedan med hjälp av de bilagda ritningarna, vilka endast är att betrakta som utföringsformer och inte på något sätt begränsande för patentskyddets omfattning. 10 15 20 25 . l I - -30 . . . 35 I 0 u ø co 517 Figur 1 och 2 avser konstruktioner enligt teknikens ståndpunkt. Figur 3 visar uppfinningen och en utföringsform av uppfinningen. Figur 4 avser olika utföringsformer av bälgen enligt uppfinningen. Figur 5 och 6 visar ytterligare utföringsformer enligt uppfinningen.

Figur 1 visar en elektrokemisk cell med en anod-tilledare (1) fastgjord med mutter (4) i cellbotten (2), en fläns (6) och en klack (3) på tilledaren, samt en flexibel gummimatta (5) anordnad på cellbotten.

Figur 2 illustrerar en elektrokemisk cell med en anod-tilledare (1) fastgjord med mutter (4) i cellbotten (2), en fläns (6) och en klack (3) på tilledaren, och en täckplàt (8) anordnad på cellbotten. Tätningen mellan titanplåten och tilledaren åstadkommes i detta fall medelst en specialpackning (7).

Figur 3 avser en konstruktion av en elektrokemisk cell enligt föreliggande uppfinning. Den elektrokemiska cellen innehåller en anod-tilledare (1) fastgjord med mutter (4) i cellbotten (2), en fläns (6) och en klack (3) pà tilledaren, och en täckplàt (8), en isolering (16) anordnad på cellbotten (2). Enligt denna uppfinningen så svetsas (10;11) en bälg (9), i form av en mellanliggande veckad plåt, till täckplàten (8) respektive till flänsen (6) på tilledaren (1). Bälgen (9) kan, såsom visas i figuren enligt en föredragen utföringsform, vara delad i två eller flera delar (14;15). Fastsvetsnlng (12) av bälgens respektive fria ändar (14 och 15) sker då lämpligen först vid slutmontering på plats. Enligt en icke visad utföringsfonn kan isoleringen (16) vara relativt hög, och isoleringen med täckplàt (8) ovanpå isoleringen, kan stäcka sig upp till bälgens högsta punkt vid svetsfogen (12). Bälgen svetsas i denna utföringsform i sin högsta punkt (12) till täckplàten. lsoleringens tjocklek kan därmed vara i intervallet 10-30 mm. Bälgen kan även vara försedd med plisseringar (17).

Figur 4 visar ett flertal former av utföringar av bälgen (9) avsedda för varierande typer av påkänningar. S-form (a), Z-form (b), eller ett flertal sammanlänkande S- (c) eller Z-fromer (d), eller annan varierad veckning (e).

Figur 5 visar en svetsfixtur för en elektrokemisk cell i en utföringsform enligt föreliggande uppfinning. Anoderna bör vara anordnade så att de är planparallella med cellbottens kortsida och vinkelräta mot cellbotten. Detta åstadkommes lämpligen genom att anodernas topp samt flänsen (6) fixeras i en flxtur där anoderna kan arrangeras upp och ned. Över de sålunda anordnade anoderna placeras samtliga bälgar, alternativt täckplàt med bälgar, varvid fixering sker med svetsfixturen (18), som medelst gängning låser bälgen mot flänsen (6), varvid fatssvetsning kan ske (10). Svetsning kan även ske med halvautomatisk flxtur som fästes på fixturen (18). Efter samma princip kan bälgen nu låsas (13) varvid fixturen (18) byts ut mot en större flxtur enligt samma princip som låser (13) bälgen. Således fungerar svetsfixturen så att den använder gängan i anodens kopparstav, tilledaren (1), som anbringningspunkt och med vars hjälp man kan pressa den tunna bälgen mot flänsen (6) och åstadkomma en svets (10). Svetsfixturen kan vidare innehålla gaskanaler för tillförande av skyddsgas i närheten av svetsen (10) samtidigt som den utgör fästpunkt för en rotationsfixtur som används för att erhålla en rotationssymmetrisk svetsfog (10) genom att låta fixturen rotera kring anodens längdaxel.

Figur 6 illustrerar i ytterligare en utföringsform en bälg (20) i två delar, en inre bälghalva (21) som svetsas (23) till flänsen (24), respektive en yttre bälghalva (22) som svetsas (25) till tâckplåten (26), samt ihop-svetsning (27) av de fria ändama av bälghalvoma.

Claims (10)

10 15 20 25 » a»| t | a: g I cl v00: 517 4478 _: '- PATENTKRAV

1. Förfarande vid tätning av en täckplåt till en elektrolytisk cell, där cellen har en botten (2) i vilken tilledare (1) för cellens anoder är fästade, botten består av åtminstone ett basmaterial med hög elektriskledningsförmåga, företrädesvis koppar, och åtminstone en täckplåt (8) som anordnas på basmaterialet mot cellens insida, där tilledaren har en tätningsfläns (6) till vilken täckplåten förbindes, k ä n n e t e c k n at därav, att en tilläggsplåt fastsättes mellan tilledare och täckplåt för att tjänstgöra såsom en bälg (9;20), där nämnda bälg fastgöres genom svetsning (10; 11) till tilledarens tätningsfläns (6) respektive täckplåten (8).

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at därav, att cellen användes vid framställning av klor-alkali.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at därav, att nämnda cell innehåller åtminstone en anod och en katod, och att mellan anod och katod är anordnat ett diafragma för att avskilja ett anodrum och ett katodrum.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att bälgen (9) är delad och fastsvetsas (10) vid montering av täckplåt (8) till anod- tilledare (1).

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att bälgen (9;20) består av en inre (15;21) och en yttre bälghalva (14;22), där den inre bälghalvan (21) svetsas (23) till flänsen (24) och den yttre bälghalvan (14;22) svetsas (25) till täckplåten (26), varefter bälghalvorna svetsas ihop (27).

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att bälgen (9) präglas genom djupdragning, varmformning eller vacuumformning.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att täckplåten är av en grövre materialtjocklek än bälgens plåttjocklek.

8. Anordning vid tätning av en täckplåt till en elektrolytisk cell, där cellen har en botten (2), tilledare (1) för cellens anoder förankrade i cellbotten, en täckplåt (8) som anordnas på botten mot cellens insida, där tilledaren har en tätningsfläns (6), k ä n n e t e c k n a t därav, att täckplåten är förbunden med tätningsflänsen via en bälg (9) som är förankrad i tätningsfläns respektive täckplåt.

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att bälgen (9;20) är delad.

10. Anordning enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k n at därav, att bälgen (9;20) består av en inre bälghalva (15; 21) och en yttre bälghalva (14;22).