SK35999A3 - Electrolysis apparatus for producing halogen gases - Google Patents

Description

Elektrolytické zariadenie na výrobu plynných halogénov z vodného roztoku alkalických halogenidov a spôsob výroby tohto zariadenia

Oblasť techniky

Vynález sa týka elektrolytického zariadenia na výrobu plynných halogénov z vodného roztoku alkalických halogenidov, ktoré pozostáva z radu v stĺpci za sebou usporiadaných elektrolytických článkov doskového tvaru, ktoré sú vo vzájomnom elektrickom kontakte a z ktorých každý pozostáva z plášťa z dvoch škrupín z elektricky vodivého materiálu s na vonkajších stranách usporiadanými kontaktnými pásmi na najmenej jednej zadnej stene plášťa, ktorý je vybavený zariadeniami na prívod elektrolyzačného elektrického prúdu a východiskových látok pre elektrolýzu a zariadeniami na odvod elektrolyzačného elektrického prúdu a produktov elektrolýzy a ďalej v podstate rovinnou anódou a katódou, ktoré sú navzájom oddelené deliacou stenou, sú usporiadané navzájom rovnobežne a elektricky vodivo pomocou kovových výstuh spojené s príslušnými zadnými stenami plášťa.

Vynález sa ďalej týka spôsobu výroby takého elektrolytického zariadenia, pri ktorom sa najskôr vyrábajú jednotlivé elektrolytické články, pričom plášť každého z nich pozostáva vždy z dvoch škrupín, medzi ktorými sú vložené potrebné zariadenia a katóda a anóda, ako aj deliaca stena, uvedené súčasti sa pri zostavovaní fixujú kovovými výstuhami a anóda, prípadne katóda, sa elektricky vodivo pripevní na plášti, načo sa takto zhotovené elektrolytické články elektricky vodivo usporiadajú za sebou v stĺpci, v ktorom sa následne na dosiahnutie trvalého vzájomného elektrického kontaktu navzájom stiahnu k sebe.

Doterajší stav techniky

Elektrolyzačný prúd sa do článkového stĺpca zavádza na jednom krajnom elektrolytickom článku tohto článkového stĺpca, potom ďalej prechádza článkovým stĺpcom v podstate kolmo ku stredným rovinám elektrolytických článkov

2' doskového tvaru a odvádza sa z protiľahlého krajného elektrolytického článku článkového stĺpca. Vztiahnuté na uvedenú strednú rovinu dosahuje elektrolyzačný prúd strednú prúdovú hustotu najmenej 4 kA/m .

Také elektrolytické zariadenie je známe z dokumentu EP 0 189 535 Bl tohto istého prihlasovateľa. V tomto známom elektrolytickom zariadení je anóda, prípadne katóda, spojená s príslušnou zadnou stenou polovice plášťa kovovými výstuhami v tvare hrazdenej alebo priehradovej konštrukcie. Na zadnej strane anódovej, prípadne katódovej škrupiny je vždy usporiadaný kontaktný pás na dosiahnutie elektrického kontaktu so susedným, rovnako konštruovaným elektrolytickým článkom. Elektrolyzačný prúd preteká cez kontaktný pás a cez zadnú stenu do kovových priehradových výstuh, z ktorých sa v miestach kovových kontaktných spojov medzi výstuhami a anódou rozvádza do tejto anódy. Po prechode elektrolyzačného prúdu cez membránu je tento elektrolyzačný prúd prevzatý katódou, aby potom cez priehradové výstuhy tiekol k zadnej strane plášťa na strane katódy a potom opäť do kontaktného pásu a odtiaľ do ďalšieho elektrolytického článku. Spojenie súčasti, ktorými prechádza elektrolyzačný prúd, je pritom uskutočnené bodovým zvarovaním. Vo zvarovacích bodoch sa elektrolyzačný prúd koncentruje do špičkových prúdových hustôt.

Nedostatkom sa u tohto známeho elektrolytického zariadenia ukázala byť predovšetkým skutočnosť, že elektrolyzačný prúd netečie po celej ploche kontaktného pásu, pretože tento elektrolyzačný prúd, keď sa vyjde z kovového spoja medzi priehradovými výstuhami a zadnou stenou na strane katódy, prechádza do kontaktného pásu iba bodovo. So zmenšujúcou sa plochou kontaktného pásu, ktorou prechádza elektrolyzačný prúd, sa ale zvyšuje napätie potrebné pre prechod elektrolyzačného prúdu, tak zvané kontaktné napätie. Pretože merná spotreba energie, ktorá je potrebná na výrobu produktov elektrolýzy, stúpa lineárne s napätím, zvyšujú sa takto výrobné náklady.

v

Ďalším nedostatkom známeho elektrolytického zariadenia je skutočnosť, že priehradové výstuhy, ktoré navzájom spojujú zadné steny a elektródy, nie sú z dôvodu flexibility usporiadané medzi zadnou stenou a elektródou kolmo, čo vedie k predĺženiu prúdovej cesty, čo má taktiež za následok zvýšenie elektrického napätia na elektrolytickom článku. Okrem toho, elektrolyzačný prúd prechádza z priehradovej výstuhy do elektródy len bodovo, čo má na jednej strane za následok nerovnomerné rozloženie tohto elektrolyzačného prúdu a na druhej strane ďalší nárast elektrického napätia na elektrolytickom článku. Nerovnomerné rozloženie'elektrolyzačného prúdu na elektródach vedie okrem toho k nerovnomernému vyčerpávaniu elektrolytov, čo má za následok zníženie prúdovej výťažnosti a skrátenie životnosti membrány.

Úlohou vynálezu je nájdenie takej konštrukcie elektrolytického zariadenia, v ktorej budú plochy, ktorými prechádza elektrolyzačný prúd, pokiaľ možno veľké, aby sa predišlo iba bodovému zavádzaniu tohto elektrolyzačného prúdu do elektród a kontaktných pásov a tým aj nerovnomernému rozloženiu elektrolyzačného prúdu.

Podstata vynálezu

Uvedenú úlohu rieši a nedostatky známeho elektrolytického zariadenia tohto druhu do značnej miery odstraňuje elektrolytické zariadenie na výrobu plynných halogénov z vodného roztoku alkalických halogenidov, ktoré pozostáva z radu v stĺpci za sebou usporiadaných elektrolytických článkov doskového tvaru, ktoré sú vo vzájomnom elektrickom kontakte a z ktorých každý pozostáva z plášťa z dvoch škrupín z elektricky vodivého materiálu s na vonkajších stranách usporiadanými kontaktnými pásmi na najmenej jednej zadnej stene plášťa, ktorý je vybavený zariadeniami na prívod elektrolyzačného elektrického prúdu a východiskových látok pre elektrolýzu a zariadeniami na odvod elektrolyzačného elektrického prúdu a produktov elektrolýzy a ďalej v podstate rovinnou anódou a katódou, ktoré sú navzájom oddelené deliacou stenou, sú usporiadané navzájom rovnobežne a elektricky vodivo pomocou kovových výstuh spojené s príslušnými zadnými stenami plášťa, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že kovové výstuhy sú tvorené vzperami, ktoré lícujú s kontaktnými pásmi a ktorých postranné okraje po výške zadnej steny a anódy, prípadne katódy, priliehajú na zadnú stenu a na anódu, prípadne katódu.

Riešením podľa vynálezu sa do značnej miery predíde vzniku plôch pretekaných elektrolyzačným prúdom nerovnomerne a tento elektrolyzačný prúd nie je do elektród a kontaktných pásov zavádzaný len bodovo, ale do značnej miery celoplošne. Prúdové dráhy samotné sú krátke, pretože výstužné vzpery môžu byť medzi príslušnou zadnou stenou a elektródou usporiadané kolmo. Zásluhou tohto usporiadania sa v porovnaní so známym elektrolytickým zariadením dosiahne podstatné zníženie elektrického napätia na elektrolytickom článku.

Katódy môžu byť zo železa, kobaltu, niklu alebo chrómu alebo zo zliatin týchto kovov. Anódy môžu byť z titánu, nióbu alebo tantalu alebo zliatin týchto kovov alebo z kovovej či oxidovej keramiky. Elektródy sú okrem toho výhodne vybavené katalytický pôsobiacim povlakom. Elektródy sú pritom výhodne vybavené otvormi, to jest sú z dierovaného plechu, ťažného kovu či pletiva alebo sú z tenkého plechu s otvormi na spôsob žalúzií, takže pri elektrolýze vznikajúce plyny môžu byť zásluhou tohto uskutočnenia elektród v elektrolytickom článku ľahko odvádzané do zadného priestoru elektrolytického článku. Zásluhou tohto odvádzania plynov sa dosiahne to, že elektrolyt medzi elektródami má minimálny obsah plynových bubliniek a teda maximálnu elektrickú vodivosť.

Deliaca stena, tak zvaná membrána, je výhodne tvorená membránou pre výmenu iónov, ktorá je zhotovená všeobecne z kopolymerizátu polytetrafluóretylénu alebo niektorého z jeho derivátov a perfluorvinylétersulfónovej kyseliny a/alebo perfluorvinylkarbónovej kyseliny. Táto membrána zaisťuje, že produkty elektrolýzy sa nezmiešajú a zásluhou svojej selektívnej priepustnosti pre ióny alkalických kovov umožňuje prechod elektrolyzačného prúdu. Okrem toho sa ako deliace steny môžu použiť diafragmy. Diafragma je jemne porézna deliaca stena, ktorá bráni zmiešaniu plynov a pritom predstavuje elektrolytické spojenie medzi priestorom katódy a anódy a tým umožňuje prechod elektrolyzačného prúdu.

Vzpery, ktoré tvoria kovové výstuhy, môžu byť celoplošné alebo môžu byť vybavené otvormi či výrezmi alebo jazýčkami.

Aby sa dosiahlo optimálne zavádzanie elektrolytu, je elektrolytické zariadenie výhodne vybavené vstupným rozvádzačom na prívod elektrolytov do škrupín.

Tento vstupný rozvádzač je výhodne vybavený najmenej jedným otvorom na prívod čerstvého elektrolytu do každej sekcie škrupiny a súčet prierezov otvorov vo vstupnom rozvádzači je menší alebo rovný prierezu tohto vstupného rozvádzača.

Je obzvlášť výhodné, keď anóda, prípadne katóda, sú so vzperami integrálne spojené elektricky vodivým dvojitým spojom.

Navzájom planparalelné kontaktné pásy sú so zadnou stenou a pod-ňou sa vždy nachádzajúcou vzperou výhodne integrálne spojené elektricky vodivým trojitým kovovým spojom.

Alternatívne sa tiež môže použiť riešenie spočívajúce v tom, že príslušná zadná stena je so vzperami integrálne spojená elektricky vodivým dvojitým kovovým spojom a kontaktné pásy sú potom výhodne tvorené návarmi na zadnej stene.

Zásluhou integrálneho spojenia dvojitým, prípadne trojitým spojom odpadnú styčné plochy medzi vzperou a zadnou stenou na jednej strane a medzi zadnou stenou a kontaktným pásom na druhej strane, prípadne medzi vzperou a elektródou. Elektrolyzačný prúd pritom už nepotrebuje prekonávať povrchové kontaktné odpory, ktoré inak vznikajú na styčných plochách.

i

Prekvapujúco sa zistila ďalšia výhoda integrálne uskutočneného trojitého spoja, prípadne trojitého sendviča. Trojitý spoj znateľne zvyšuje tuhosť zadných stien škrupín v ohybe. Pretože medzi zadnými stenami elektrolytických článkov sa prenáša ako sťahovacia sila pôsobiaca v stĺpci, tak aj elektrolyzačný prúd, pričom oboje sa zároveň prenáša priamo cez príslušné kontaktné pásy susedných zadných stien elektrolytických článkov, musia kontaktné pásy aj za pôsobenia sťahovacích síl zostať rovné, aby elektrolyzačný prúd medzi susednými kontaktnými pásmi mohol pretekať pokiaľ možno celoplošne. Zvýšená tuhosť trojitého sendviča v ohybe teda znižuje elektrický prechodový odpor medzi jednotlivými elektrolytickými článkami v stĺpci.

Anódové škrupiny sú výhodne z materiálu odolného voči halogénom a roztoku kuchynskej soli, zatiaľ čo katódové škrupiny sú výhodne z materiálu odolného voči alkalickým lúhom.

Predmetom vynálezu je taktiež spôsob výroby opísaného elektrolytického zariadenia, pri ktorom sa najskôr vyrábajú jednotlivé elektrolytické články, pričom plášť každého z nich pozostáva vždy z dvoch škrupín, medzi ktorými sú vložené potrebné zariadenia a katóda a anóda, ako aj deliaca stena, uvedené súčasti sa pri zostavovaní fixujú kovovými výstuhami a anóda, prípadne katóda, sa elektricky vodivo pripevní na plášti, načo sa takto zhotovené elektrolytické články elektricky vodivo usporiadajú za sebou v stĺpci, v ktorom sa následne na dosiahnutie trvalého vzájomného elektrického kontaktu navzájom stiahnu k sebe, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že kovový elektricky vodivý spoj výstuh, ktoré sú vyhotovené ako vzpery, s príslušnou zadnou stenou a anódou, prípadne katódou, sa vytvára redukčnou sintráciou alebo zvarovaním.

Keď sa použije redukčné sintrovanie, použije sa lepidlo, ktoré pozostáva v podstate z oxidického materiálu, napríklad oxidu nikelnatého NiO, a organického spojiva. Toto lepidlo sa natrie na vzperu a s ňou spojovanú súčasť, napríklad zadnú stenu, a obe súčasti sa pomocou sťahovacieho zariadenia k sebe pritiahnu. Po vytvrdení organického spojiva sa oxidická zložka lepidla redukčné za tepla zosintruje v redukčnej atmosfére, napríklad vo vodíku H₂ alebo v oxide uhoľnatom CO.

Keď sa použije zvarovanie, je výhodné použiť zvarovanie laserovým lúčom. Je pritom zvlášť výhodné, ak laserový lúč sa pri laserovom zvarovaní polarizuje kolmo ku smeru zvarovania, aby sa dosiahol výrazne zmenšený pomer šírky hornej húsenice voči šírke pripojenia.

Laserový lúč sa pomocou zrkadlovej optiky môže výhodne tvarovať tak, že zásluhou špeciálneho tvarovania laserového lúča vznikajú súčasne dve alebo viac ohnísk s voliteľnými vzájomnými odstupmi.

Ďalej je výhodné, keď laserový lúč sa pomocou vysokofrekvenčné pracujúceho rozmietacieho pohonu, výhodne piezoelektrického kryštálu, rozmieta s voliteľnou amplitúdou naprieč ku smeru zvarovania.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Podstata vynálezu bude ďalej objasnená na príkladoch jeho uskutočnenia, ktoré sú opísané na základe pripojených výkresov, ktoré znázorňujú:

- na obr. 1 rez dvoma vedľa seba usporiadanými elektrolytickými článkami elektrolytického zariadenia,

- na obr. 2 axonometrický pohľad na výrez z obr. 1,

- na obr. 3A až 3D rôzne varianty výstuh uskutočnených ako vzpery,

- na obr. 4A až 4Cvo zväčšenom detailnom znázornení rôzne varianty kovového trojitého spoja medzi kontaktným pásom, zadnou stenou plášťa a vzperou.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Elektrolytické zariadenie X na výrobu plynných halogénov z vodného roztoku alkalických halogenidov pozostáva z radu vedľa seba usporiadaných a elektricky prepojených elektrolytických článkov 2 doskového tvaru. Na obr. 1 sú napríklad znázornené dva také vedľa seba usporiadané elektrolytické články 2. Každý z týchto elektrolytických článkov 2 pozostáva z plášťa tvoreného dvoma škrupinami 3_ a 4, ktoré majú okraje uskutočnené ako príruby, medzi ktorými je pomocou tesnenia 5. vždy zovretá membrána 6 alebo deliaca stena. Upnutie membrány 6 môže byť prípadne uskutočnené tiež iným spôsobom.

Po celej hĺbke zadných stien 4A jednotlivých elektrolytických článkov 2 sú vedľa seba usporiadané rady kontaktných pásov 7, ktoré sú na vonkajšej strane príslušnej zadnej steny 4A pripevnené alebo uchytené privarením alebo podobne, čo bude ešte podrobnejšie opísané. Tieto kontaktné pásy 7 zaisťujú elektrický kontakt so susedným elektrolytickým článkom 2, to jest s príslušnou zadnou stenou 3A plášťa, na ktorej nie je usporiadaný žiadny vlastný kontaktný pás.

Vnútri príslušného plášťa, ktorý pozostáva zo škrupín 3., 4, hraničí s membránou 6 rovinná anóda 8 a rovinná katóda 9, pričom anóda 8, prípadne katóda 9, je vždy spojená s v zákryte s kontaktnými pásmi 7 usporiadanými výstuhami, ktoré sú vyhotovené ako vzpery 10. Vzpery 10 sú pritom na anóde 8., prípadne katóde 9 kovovo vodivo pripevnené výhodne pozdĺž celého svojho postranného okraja 10A. Aby bol umožnený prívod východiskových látok pre elektrolýzu a odvod produktov elektrolýzy, zužujú sa vzpery 10 po celej svojej šírke od postranných okrajov 10A smerom k susednému postrannému okraju 3B, kde majú výšku zodpovedajúcu výške kontaktných pásov 7. Vzpery 10 sú potom svojimi postrannými okrajmi 10B po celej výške kontaktných pásov 7 pripevnené na zadných stranách zadných stien 3A, prípadne 4A, plášťa, protiľahlých ku kontaktným pásom 7.

Na prívod východiskových látok pre elektrolýzu je každý elektrolytický článok 2 vybavený vhodným zariadením 11. Každý elektrolytický článok 2. je okrem toho vybavený zariadením na odvádzanie produktov elektrolýzy, ktoré však tu nie je znázornené.

Elektródy, to jest anóda 8 a katóda 9, sú vyhotovené tak, že východiskové látky pre elektrolýzu, prípadne produkty elektrolýzy, môžu cez tieto elektródy voľne pretekať. Slúžia na to zodpovedajúce štrbiny 8A alebo podobne, ktoré sú zjavné na obr. 2. Rad elektrolytických článkov 2 doskového tvaru je usporiadaný v konštrukcii, tak zvanej článkovej konštrukcii. Elektrolytické články 2 doskového tvaru sú medzi dvojicou horných pozdĺžnych nosníkov článkovej konštrukcie zavesené tak, že ich roviny sú kolmé k osám týchto pozdĺžnych nosníkov. Aby sa váha elektrolytických článkov 2. doskového tvaru mohla prenášať na hornú prírubu pozdĺžneho nosníka, sú tieto elektrolytické články 2. na oboch stranách hornej hrany dosky vybavené previsnutými závesmi.

Previsnutý záves prebieha vodorovne v smere roviny dosky a prečnieva cez okraj príruby. Pri zavesení elektrolytických článkov 2 doskového tvaru v článkovej konštrukcii spočíva spodná strana previsnutého závesu na hornej prírube.

Elektrolytické články 2 doskového tvaru sú v opísanej článkovej konštrukcii zavesené podobne ako zarad’ovače v kartotéke. Plochy dosiek elektrolytických článkov 2 sú v článkovej konštrukcii v mechanickom a elektrickom kontakte tak, ako by ležali v stĺpci. Elektrolytické zariadenia tejto konštrukcie sa nazývajú elektrolyzéry so závesným stĺpcom.

Pri zoradení viacerých elektrolytických článkov 2 na spôsob závesného stĺpca sa pomocou známych sťahovacích zariadení dosiahne to, že elektrolytické články 2 sú kontaktnými pásmi 7 vždy elektricky vodivo spojené so susednými elektrolytickými článkami 2. Z kontaktných pásov 7 potom tečie elektrický prúd cez škrupiny 3,4 a vzpery 10 k anóde 8.. Po prechode membránou 6 je elektrický prúd zbieraný katódou 9, aby mohol vzperami 10 tiecť k ďalšej škrupine 3_, prípadne jej zadnej stene 3A. a tu prestúpiť do kontaktných pásov 7 nasledujúceho elektrolytického článku 2. Týmto spôsobom prechádza elektrický prúd celým stĺpcom elektrolytických článkov 2 tak, že sa zavádza do jedného krajného elektrolytického článku 2 a odvádza sa z protiľahlého krajného elektrolytického článku 2.

Na obr. 2 je znázornený výrez elektrolytického článku 2, to jest výrez zadnej steny 4A škrupiny 4 plášťa, na ktorej je pripevnený kontaktný pás 7 s prierezom v tvare písmena U. Je tu dobre viditeľné, že na protiľahlej strane je v zákryte s kontaktným pásom 7 pripevnená na zadnej stene 4A vzpera l_0, pričom táto vzpera 10 sa nachádza približne uprostred kontaktného pásu 7 v tvare písmena U, čo bude ďalej ešte podrobnejšie vysvetlené v súvislosti s obr. 4A až 4C. Na protiľahlom postrannom okraji 10A vzpery 10 je táto vzpera 10 pripevnená k anóde 8, ktorá je v oblasti spojenia so vzperami 10 celkom plochá, zatiaľ čo v náväznosti na túto oblasť sú v anóde 8. vytvorené štrbiny 8A na prechod východiskových látok pre elektrolýzu a produktov elektrolýzy. Rovnakým spôsobom je uskutočnené tiež spojenie medzi príslušnou vzperou 10 a katódou 9.

Ako je zjavné z obr. 3A až 3D, môžu mať vzpery 10 rozličné tvary. V uskutočnení podľa obr. 3A sú vzpery 10 vyhotovené ako celkom ploché, pričom iba oba postranné okraje 10A a 10B sú z už opísaných dôvodov rozlične dlhé.

V uskutočnení podľa obr. 3B sú vo vzperách 10 vytvorené výrezy 13. V uskutočnení podľa obr. 3D, kde je znázornený bočný pohľad na vzperu 10 z obr. 3C, je táto vzpera 10 taktiež vybavená výrezmi 14, z ktorých sú vinuté vyrazené jazýčky 15.

Ako už bolo znázornené na obr. 2, je spojením medzi elektródami, to jest anódou 8, prípadne katódou 9, so zadnými stenami 3A, prípadne 4A plášťa, prostredníctvom vzpier 10 zaistený maximálny prierez pre prechod elektrického prúdu, pretože táto vzpera W. je v princípe po celej svojej dĺžke kovovo spojená ako so zadnou stenou 3A, prípadne 4A, tak aj s príslušnou elektródou 8., prípadne 9. Dráha elektrického prúdu je okrem toho minimalizovaná, pretože vzpera 10 predstavuje kolmý spoj medzi zadnou stenou 3A, prípadne 4A, a elektródou 8., prípadne 9.

Spojenie vzpery 10 s elektródou 8., prípadne 9, prípadne so zadnou stenou 3A, prípadne 4A, je výhodne uskutočnené tak, že nevznikajú žiadne styčné plochy, ktoré by pre prechod elektrického prúdu vytvárali prídavné povrchové kontaktné odpory. Medzi spojovanými dielmi je preto vytvorený výhodne dvojitý, prípadne trojitý kovový spoj, výhodne pomocou zvarenia laserovým lúčom, hoci možno v zásade použiť aj konvenčné metódy zvarovania, napríklad odporové zvarovaníe. Okrem toho možno použiť tiež metódu redukčnej sintrácie. Zvarovanie sa môže prípadne uskutočniť tiež bodovo, aby sa pri zvarovaňí uvoľňovalo pokiaľ možno málo tepla a skrátili sa tak prestávky. Okrem toho je tiež možné zvarovanie po celej výške jednotlivých elektrolytických článkov 2, pričom sa dáva prednosť priebežnému spoju, pretože takto sa dosiahne optimálne rozloženie prúdu, minimálne prechodové odpory a tým aj minimálne možné napätie na elektrolytickom článku 2.

Na obr. 4A až 4C sú znázornené rôzne uskutočnenia trojitého spoja pomocou zvarenia laserovým lúčom. Je tu vždy znázornený kontaktný pás 7, časť zadnej steny 4A plášťa a postranný okraj 10B vzpery 10.

V uskutočnení podľa obr. 4A je znázornené laserové zvarovanie pomocou zdroja laserového lúča so súčiniteľom vyžarovania K = 0,5 pri vyžarovanom výkone P = 2 kW a s fokuzačnou optikou s fokuzačnou hodnotou F = 10. Vytváraný zvarový šev 16 má výrazný tvar kalicha. Výsledkom je zvarový šev 16, u ktorého je medzi šírkou hornej húsenice a šírkou pripojenia typický pomer 2,5.

Laserovým lúčom s rovnakým vyžarovaným výkonom a rovnakou fokuzačnou hodnotou, avšak s mimoriadne vysokým súčiniteľom vyžarovania K = 0,8, bol na obr. 4A vytvorený zvarový šev 16', ktorý je zakreslený plnými čiarami. Takto sa medzi šírkou hornej húsenice a šírkou pripojenia dosiahne pomer 2,0. Tento priaznivejší pomer však bol pri menšom pretiahnutí vane vykúpený takmer o 25 % menšou šírkou pripojenia medzi vzperou 10 a zadnou stenou 4A.

I

V uskutočnení podľa obr. 4B bol tvar zvarového švu 16 dosiahnutý rovnakým zdrojom laserového lúča a rovnakou fokuzačnou optikou ako v uskutočnení podľa obr. 4A, avšak s použitím laserového lúča polarizovaného kolmo ku smeru zvarovania, takže v dôsledku zosilneného pôsobenia lúča na boky zvarového švu 16 zásluhou Brewstrovho javu došlo ku znateľnému rozšíreniu tohto zvarového švu 16. Pomer medzi šírkou hornej húsenice a šírkou pripojenia je tu približne 1,6. Objem zvarového švu je v tomto prípade rádovo rovnaký ako pri zvarovaní podľa obr. 4A, avšak šírka pripojenia je zväčšená takmer o 25 %.

Obzvlášť priaznivý pomer medzi šírkou hornej húsenice a šírkou pripojenia s hodnotou 1,5 je znázornený u zvarového spoja podľa obr. 4C, kde je znázornený zvarový šev 16'. Šírka pripojenia je v tomto prípade o 50 % väčšia než u zvarového spoja podľa obr. 4A. Tu znázornený zvarový šev 16' bol dosiahnutý zvláštnym tvarom laserového lúča pri použití rovnakého zdroja laserového lúča ako pre zvarový spoj podľa obr. 4B. Laserový lúč bol v tomto prípade pomocou špeciálnej zrkadlovej optiky stvarovaný tak, že súčasne vznikajú dve ohniská, posunuté navzájom približne o 0,5 mm. Taký tvar zvarového švu 16' možno dosiahnuť tiež pomocou vysokofrekvenčného rozmietania fokuzačného zrkadla s amplitúdou napríklad 0,5 mm.

Na výkresoch nie je bližšie znázornené uskutočnenie elektrolytických článkov 2 v ich spodnej Časti, kde je prívod elektrolytu. Tento prívod elektrolytu môže byť ako bodový, tak môže byť tiež uskutočnený pomocou vstupného rozvádzača. Tento vstupný rozvádzač je pritom uskutočnený tak, že rúrka je usporiadaná v prvku, ktorý je vybavený otvormi. Pretože škrupina 3., 4 je rozčlenená vzperami 10. ktoré tvoria spojenie medzi zadnými stenami 3A. prípadne 4A a elektródami 8, 9, dosiahne sa optimálne rozloženie koncentrácie vtedy, keď vstupným rozvádzačom sú vybavené obe škrupiny 3_, 4, pričom dĺžka vstupného rozvádzača, ktorý je usporiadaný v škrupine, zodpovedá šírke škrupiny,!, 4 a každá sekcia je príslušným elektrolytom zásobovaná vždy najmenej jedným otvorom vo vstupnom rozvádzači. Súčet prierezov otvorov vo vstupnom rozvádzači by pritom mal byť menší alebo rovný vnútornému prierezu rúrky vstupného rozvádzača.

Ako je zjavné z obr. 1, sú obe škrupiny 3_, 4 vybavené na obvode prírubami, ktoré sú navzájom zoskrutkované. Takto konštruované elektrolytické články 2 sú v článkovej konštrukcii buď zavesené alebo postavené. Zavesenie alebo postavenie elektrolytických článkov 2 v článkovej konštrukcii je uskutočnené pomocou neznázornených úchytov, ktoré sú usporiadané na prírubách. Elektrolytické zariadenie J_ môže pozostávať z jediného elektrolytického článku 2 alebo výhodne z radu za sebou usporiadaných elektrolytických článkov 2, ktoré sú usporiadané v závesnom stĺpci. Pri vzájomnom sťahovaní viac elektrolytických článkov 2 v závesnom stĺpci musia byť jednotlivé elektrolytické články 2 pred stiahnutím sťahovacieho zariadenia zrovnané planparalelne, pretože inak by elektrický prúd z jedného elektrolytického článku 2 do ďalšieho nemohol prechádzať cez všetky kontaktné pásy 7. Aby sa elektrolytické články 2 mohli po zavesení alebo postavení do článkovej konštrukcie urovnať do navzájom rovnobežných polôh, je potrebné, aby sa týmito elektrolytickými článkami 2, ktoré majú v prázdnom stave hmotnosť obvykle okolo 210 kg, mohlo ľahko pohybovať. Aby sa to dosiahlo, sú neznázornené závesy, prípadne na článkovom ráme a článkovej konštrukcii sa nachádzajúce dosadacie plochy, vybavené vhodnými povlakmi. Závesy nachádzajúce sa na prírubách elektrolytických článkov 2 sú vyložené vhodným plastom, napríklad polyetylénom, polypropylénom, polyvinylchloridom, PFA, perfluórom, E/TFE, polyvinylidénfluoridom alebo polytetrafluóretylénom, pričom dosadacie plochy na článkovej konštrukcii sú taktiež vybavené povlakom z tohto materiálu. Plast môže byť pritom iba priložený a vedený drážkou, alebo môže byť nalepený, navarený alebo priskrutkovaný. Zásluhou toho, že na seba dosadajú dva plasty, sú elektrolytické články 2, nachádzajúce sa v článkovej konštrukcii, pohyblivé tak ľahko, že ich možno urovnať ručne bez potreby prídavných zdvíhacích alebo posúvacích zariadení. Pri stiahnutí sťahovacieho zariadenia elektrolytické články 2 zásluhou svojej ľahkej pohyblivosti plošne dosadnú na seba celými svojimi zadnými stranami 3A, 4A, čo je predpokladom pre rovnomerné rozloženie prúdu. Naviac je takto elektrolytický článok 2 elektricky izolovaný voči článkovej konštrukcii.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Elektrolytické zariadenie (1) na výrobu plynných halogénov z vodného roztoku alkalických halogenidov, ktoré pozostáva z radu v stĺpci za sebou usporiadaných elektrolytických článkov (2) doskového tvaru, ktoré sú vo vzájomnom elektrickom kontakte a z ktorých každý pozostáva z plášťa z dvoch škrupín (3, 4) z elektricky vodivého materiálu s na vonkajších stranách usporiadanými kontaktnými pásmi (7) na najmenej jednej zadnej stene (3A, 4A) plášťa, ktorý je vybavený zariadeniami na prívod elektrolyzačného elektrického prúdu a východiskových látok pre elektrolýzu a zariadeniami na odvod elektrolyzačného elektrického prúdu a produktov elektrolýzy a ďalej v podstate rovinnou anódou (8) a katódou (9), ktoré sú navzájom oddelené deliacou stenou (6), sú usporiadané navzájom rovnobežne a elektricky vodivo pomocou kovových výstuh spojené s príslušnými zadnými stenami (3A, 4A) plášťa, pričom kovové výstuhy sú tvorené vzperami (10), ktoré lícujú s kontaktnými pásmi (7) a ktorých postranné okraje (10A, 10B) po výške zadnej steny (3A, 4A) a anódy (8), prípadne katódy (9), priliehajú na zadnú stenu (3A, 4A) a na anódu (8), prípadne katódu (9), vyznačujúce sa tým, že kontaktné pásy (7) majú v priereze tvar písmena U, dnom svojho profilu priliehajú k zadnej stene (4A) a v strednej oblasti tohto dna sú po celej výške zadnej steny (4A) a príslušnej vzpery (10) spojené trojitým elektricky vodivým spojom, pričom oblasť tohto trojitého spoja vychádzajúc z kontaktného pásu (7) prebieha v priereze v tvare kalicha smerom dovnútra.
2. 2. Elektrolytické zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že vzpery (10) sú po ich dĺžke elektricky vodivo spojené s anódou (8), prípadne katódou (9).
3. 3. Elektrolytické zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že vzpery (10) sú celoplošné.
4. 4. Elektrolytické zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že vo vzperách (10) sú vytvorené výrezy (13, 14) alebo jazýčky (15).
5. 5. Elektrolytické zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že je vybavené vstupným rozvádzačom na prívod elektrolytov do škrupín (3, 4).
6. 6. Elektrolytické zariadenie podľa nároku 5, vyznačujúce sa tým, že vstupný rozvádzač je vybavený najmenej jedným otvorom na prívod čerstvého elektrolytu do každej sekcie škrupiny (3, 4) a súčet prierezov otvorov vo vstupnom rozvádzači je menší alebo rovný prierezu tohto vstupného rozvádzača.
7. 7. Spôsob výroby elektrolytického zariadenia (1) podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich nárokov, pri ktorom sa najskôr vyrábajú jednotlivé elektrolytické články (2), pričom plášť každého z nich pozostáva vždy z dvoch škrupín (3, 4), medzi ktorými sú vložené potrebné zariadenia a katóda (9) a anóda (8), ako aj deliaca stena (6), uvedené súčasti sa pri zostavovaní fixujú kovovými výstuhami a anóda (8), prípadne katóda (9), sa elektricky vodivo pripevní na plášť, načo sa takto zhotovené elektrolytické články (2) elektricky vodivo usporiadajú za sebou v stĺpci, v ktorom sa následne na dosiahnutie trvalého vzájomného elektrického kontaktu navzájom stiahnu k sebe, vyznačujúci sa tým, že kovový elektricky vodivý spoj výstuh, ktoré sú vyhotovené ako vzpery (10), s príslušnou zadnou stenou (3A, 4A) a anódou (8), prípadne katódou (9), sa vytvára redukčnou sintráciou alebo zvarovaním.
8. 8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že zvarovanie sa uskutočňuje laserovým lúčom.
9. 9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že laserový lúč sa pri laserovom zvarovaní polarizuje kolmo ku smeru zvarovania, aby sa dosiahol výrazne zmenšený pomer šírky hornej húsenice voči šírke pripojenia.
10. 10. Spôsob podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúci sa tým, že laserový lúč sa pomocou zrkadlovej optiky tvaruje tak, že zásluhou špeciálneho tvarovania laserového lúča vznikajú súčasne dve alebo viac ohnísk s voliteľnými vzájomnými odstupmi.
11. 11. Spôsob podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúci sa tým, že laserový lúč sa pomocou vysokofrekvenčné pracujúceho rozmietacieho pohonu, výhodne piezoelektrického kryštálu, rozmieta s voliteľnou amplitúdou naprieč ku smeru zvarovania.