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Elektrolytischer Zersetzer, insbesondere Druckzersetzer, zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff unter hohem Druck.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zersetzer, insbesondere elektrolytischen Druckzersetzer, zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff unter hohem Druck.
Die am häufigsten gebrauchten bipolaren Filterpressensysteme besitzen neben dem Nachteil eines ziemlich grossen Nebenschlussstromes noch den weiteren Nachteil einer durch die Spannung festgelegten geringen Gesamtlänge, die besonders für Druckzersetzer nachteilig ist, weil hier grosse Gefässlängen viel wirtschaftlicher ausgebaut werden können als kleine. Die bei Filterpressen-Elektrolyseuren als Diaphragmen verwendeten Asbestgewebe oder feindurchlochten Nickelbleche haben den Nachteil einer geringen mechanischen Festigkeit und müssen deshalb oft ausgewechselt werden.
Die Gase steigen im Elektrolytraum nur einseitig auf, so dass sich innerhalb der Zelle ein schädlicher Rücklauf mit Druckschwankungen ausbilden kann, während anderseits die aus der Zelle austretende und durch das ganze
System laufende Elektrolytmenge zu klein ist, um die ganze Wärme abzuführen. Es ist nicht möglich, diese umlaufende Elektrolytmenge durch Pumpen oder irgendwelche andere Mittel zu vergrössern, da hiedurch eine noch grössere Beanspruchung der Diaphragmen auftreten würde.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Zersetzer, insbesondere ein Druckzersetzer, bei dem die an sich bekannte Parallelschaltung beliebig vieler Elektroden zu einer Gruppe und die Hintereinanderschaltung beliebig vieler solcher Gruppen angewendet und so durchgeführt werden soll, dass die erwähnten Nachteile vermieden werden.
Zu diesem Zweck geht der Erfinder von einer an sich bekannten Anordnung aus, wo zum Aufbau eines Zersetzers in stehender Anordnung von zwei Paaren durch Diaphragmen getrennter durchlässiger Elektroden die einander zugekehrten Elektroden gleichgeschaltet sind und mit einem gemeinsamen Halterahmen einen Elektrolytraum umschliessen, während die voneinander abgekehrten Elektroden, ebenfalls gleichgeschaltet, ihre Gase frei in den Zellenraum liefern.
Im Gegensatz zu dieser Anordnung hat der Erfinder die Bildung allseitig geschlossener Elektrolyträume zwischen je zwei gleichpoligen Elektroden und einem Rahmen zum Bauprinzip für beide Polaritäten erhoben und hiedurch erreicht, dass in allen Elektrolyträumen der Elektrolyt von zwei Seiten aus gleichmässig mit Gas durchmengt und auf den andern Seiten von Rahmenflächen geführt wird und dazu noch die Diaphragmen so geschützt sind, dass mit Pumpen oder ähnlichen Hilfsmitteln ein starker gleichmässiger Umlauf erzielt werden kann.
Demgemäss ist nach der Erfindung ein elektrolytischer Zersetzer, besonders Druckzersetzer zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff unter hohem Druck dadurch gekennzeichnet, dass für den Zellenkörper als Bauelemente gelochte Elektrodenbleche, Diaphragmen und Rahmen aus Isoliermaterial dienen, indem je zwei Elektrodenbleche verschiedener Polarität, die voneinander unmittelbar durch ein Diaphragma getrennt sind, und je ein allseitig geschlossener Rahmen aus Isoliermaterial derart abwechseln, dass alle Elektrolyträume durch einen Rahmen und zwei Elektrodenbleche gleicher Polarität umschlossen sind.
Zweckmässig wird hiebei eine Anzahl von Gruppen parallel geschalteter Einheiten hintereinander geschaltet.
Hiebei weicht der Aufbau der Elektrolyträume an den Enden jeder Elektrodengruppe von dem der übrigen Elektrolyträume insofern ab, als sie nur eine gasentwickelnde Elektrode aufweisen, die unmittelbar an einem Diaphragma anliegt.
Man kann jedoch auch in diesen Endräumen eine günstige Elektrolytgasmischung dadurch erzielen, dass man eine zweite gasentwickelnde Elektrode anordnet, die von der ersten Elektrode einen kleineren
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Abstand hat, als er zwischen den zwei Elektroden von Normalelektrolyträumen vorhanden ist. Durch diese Massnahme wird auf der zweiten Grossfläche, wenn auch in vermindertem Masse, Gas entwickelt.
Diese Massnahme zur Erzielung eines gleichmässigen Gaselektrolytgemisches kann nach der Erfindung noch vervollständigt werden durch die weitere Massnahme der unterschiedlichen Querschnittsbemessung der Wasserstoff-und Sauerstoffelektrolyträume. Dies wird am zweckmässigsten dadurch erreicht, dass man die Dicke der Sauerstoffrahmen geringer, vorzugsweise halb so gross, bemisst als die Dicke der Wasserstoffrahmen, da in jenen nur halb so viel Gas erzeugt wird.
Eine weitere Massnahme befasst sich mit der Ausbildung der Form der Rahmen, die mit den beiden Elektrodenblechen den Elektrolytraum umschliessen. Der Elektrolyt soll am tiefsten Punkte der Rahmen zu-und das Elektrolytgasgemisch an seinem höchsten Punkte abgeführt werden.
Zu diesem Zweck ist es notwendig, gut isolierte Zu-und Abfuhrkanäle zu schaffen, und dies soll nach der Erfindung so erfolgen, dass sie beim Zusammenbau der Baueinheiten von selbst entstehen, u. zw. dadurch, dass die die Elektrolyträume umschliessenden Rahmen aus Isoliermasse Ausnehmungen aufweisen, die beim Zusammenbau des Zellenkörpers fortlaufende Kanäle am oberen Ende zum Abführen des Elektrolytgasgemisches, am unteren Ende zum Zuführen des Elektrolyten und die dazugehörigen Verbindungswege mit den Zellen ergeben.
Zweckmässig erhalten bei solchen Zersetzern mit hintereinander geschalteten Gruppen von parallel geschalteten Elektroden die zusammengebauten Rahmen im oberen und unteren Rahmenteil, beiderseits der senkrechten Mittelachse angeordnet, je zwei Elektrolythauptkanäle und je zwei Elektrolytgruppenkanäle. Dabei ist Vorsorge zu treffen, dass der Elektrolyt möglichst über die ganze Breite des umschlossenen Raumes gleichmässig verteilt wird. Diesem Bestreben ist bei manchen Zersetzern, z. B. bei Druck-
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Elektrolytkanals eine gewisse Grenze gesetzt. Man kann sich jedoch hier so helfen, dass man die Einmündungen der Gruppenkanäle in die Elektrolyträume sich allmählich erweitern lässt, um die Verteilung des zufliessenden Elektrolyten über den ganzen Raum und die Sammlung des abfliessenden Gemisches zu begünstigen.
Diese Wirkung kann in vorteilhafter Weise dadurch verstärkt werden, dass man die den Elektrolytraum begrenzende Rahmenwand nach der Einmündung des Zuführungskanals hin allmählich abschrägt,
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und den ganzen Raum durchspülen kann. Die gleiche Massnahme wird auch für die Gaselektrolyt- abfuhr, jedoch im verstärkten Masse durchgeführt. Um eine leichte Gasabfuhr zu erzielen, werden dem- gemäss die oberen Rahmenwände stark abgeschrägt, u. zw. stärker als die unteren, weil die oben abzu- führende Gaselektrolytmenge um die mitgeführte Gasmenge grösser ist als die unten zufliessende Elektrolytmenge, so dass oben eine grössere Strömungsgeschwindigkeit erforderlich ist.
Es hat sich noch, besonders hinsichtlich der Gasreinheit, als vorteilhaft erwiesen, die Einmündungen der Zuführungs-und Abführungskanäle in Elektrolyträumen tunlichst in die senkrechte Mittelachse der
Rahmen zu legen. Es ist erklärlich, dass hier an den Zuführungs-und Abführungsstellen die grössten
Gesehwindigkeitszu-und-abnahmen auftreten. Mit dem Auftreten von Geschwindigkeitsänderungen
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den Stellen niederen Druckes Anlass geben.
Um die Bildung in sich geschlossener fester Baueinheiten aus zwei gleichnamigen Elektroden und einem Rahmen, die ein wesentliches Merkmal der Erfindung darstellt, zu begünstigen, ist es vorteilhaft, ihnen einen kleineren Umfang zu geben als den Rahmen selbst, so dass sie in eine im Rahmen etwas vertiefte Nut eingepresst werden können. Die Stromzuführungslappen der Elektroden treten dann seitlich oder schräg nach oben oder unten durch diese Nuten fortsetzende Ausnehmungen aus den Rahmen heraus. Jeder Rahmen mit den beiderseits eingepressten Elektroden und den Stromzuführungsrippen bildet eine Baueinheit.
Der Zusammenbau erfolgt durch einfaches Aufeinanderlegen solcher Baueinheiten,
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wiederum den gleichen Umriss haben wie die Rahmen, oder es wird mit einem kleineren Umfang ausgebildet und kann dann ebenfalls in eine Nut eines der Rahmen oder beider Rahmen eingepresst werden.
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Elektrolytkanäle erhalten. Durch das Einpressen des Diaphragmas in die Rahmen erhält man eine weitere Vereinfachung des Zusammenbaues, da jetzt überhaupt nur mehr Rahmeneinheiten, welche die Elektroden und Diaphragmen schon enthalten, aufeinandergelegt zu werden brauchen.
Zum Zusammenhalten des so entstandenen Zellenkörpers können verschiedene Mittel angewendet werden. Zunächst können hiezu die zusammengebauten Rahmen im oberen und unteren Rahmenteil, beiderseits der senkrechten Mittelachse angeordnet, je zwei Elektrolythauptkanäle und je zwei Elektrolytgruppenkanäle aufweisen. Um den Zusammenbau nach Art der sogenannten Filterpressenanordnung zu bewirken, können aber auch die Baueinheiten durch Spannschienen zusammengehalten werden.
Diese werden dann in nach aussen offenen Einbuchtungen des Rahmenumrisses mit einem Abstand ange-
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ordnet, der nur an einzelnen Stellen von stützenden Isolierkörper überbrückt wird. Anderseits kann es aber vorteilhaft sein, einen Tragkörper anzuordnen, auf dem sich der Zellenkörper an einzelnen Stellen durch die Stromzuführungslappen oder die Stromschienen unter Zwischenschaltung isolierender Körper abstützt.
Besonders vorteilhaft ist es bei dem so bewirkten Zusammenbau des Zellenkörpers, die Elektroden senkrecht zur Längsachse des Elektrolyseurs so anzuordnen, dass zwei Elektroden gleichen Potentials mit dem zugehörigen Rahmen einen geschlossenen Raum mit unterem Elektrolytzufluss und oberem
Elektrolytabfluss bilden.
Was die je zwei ungleichpoligen Elektroden trennenden Diaphragmen betrifft, so kann man solche ) in verschiedener Ausführung verwenden, also z. B. Asbestgewebe od. dgl. Am besten bewähren sich
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es aber auch zweckmässig sein, in an sich bekannter Weise die Elektroden mit den Diaphragmen zu belegen.
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Seiten des Diaphragmas infolge der bereits erwähnten Massnahmen der gegeneinander abgestimmten
Bemessung des durch die Rahmendicke bestimmten Fassungsvermögens der Sauerstoff-und der Wasser- stoffelektrolyträume einerseits und der Anordnung der Zu-und Abflüsse in der senkrechten Mittel- achse der Rahmen.
In gleicher Richtung wirkt die gegenseitige sichere Abstützung der Elektroden und des dazwischen eingespannten Diaphragmas, die noch durch besondere zusätzliche Massnahmen ver- stärkt und begünstigt werden kann. In diesem Sinne sollen erfindungsgemäss die freien Flächen gegen- überstehender Elektroden durch gegebenenfalls an einer oder beiden Elektroden angesehweisste Ab- standsstücke gegeneinander abgestützt werden, wobei die Abstandsstücke aufeinanderfolgender Ein- heiten gegeneinander versetzt angeordnet sind.
Hiedurch wird beim Zusammenbau den Elektroden eine gewisse Vorspannung erteilt, die sie auf das Diaphragma presst. Im ganzen sind also zwei verschiedenartige Befestigungsstellen für die Ab- standsstücke vorgesehen, die abwechselnd aufeinanderfolgen. Auf diese Weise wird auch das Anliegen sehr dünner Elektroden am Diaphragma ermöglicht, was einen guten Wirkungsgrad, reine Gase und
Schonung der Diaphragmen gegenüber mechanischer Beanspruchung zur Folge hat. Werden die Elektroden so dünn gewählt, dass eine seitliche oder über den Umfang verbreiterte Stromzuführung durch die Elek- trode selbst nicht mehr möglich ist, da der Widerstand sich wegen des geringen Querschnitts zu stark erhöhen würde, so wird zweckmässig der Strom durch besondere Stromzuführungsmittel, die dann zwischen die Elektroden eingelagert werden, zugeführt.
Hiebei bildet man zweckmässig die Strom- zuführungsmittel, z. B. Bleche. als Versteifungsgerippe im Elektrolytraum aus. Die durch die Abstands- stückchen oder Versteifungen hervorgerufene Einspannung darf nicht zu stark sein, d. h. es darf durch sie nur eine geringe Aufwölbung oder Wellung der Elektroden hervorgerufen werden, da sonst ein Durch- drücken des Diaphragmas oder die Entstehung von Hohlräumen, aus denen sich die Gasabfuhr schlecht oder nicht bewerkstelligen lässt, die Folge sein würde.
Ein Ausführungsbeispiel eines Zersetzers gemäss der Erfindung, bei dem mehrere Elektroden parallel zueinander geschaltet und die so gebildeten Gruppen hintereinander geschaltet sind, ist in der
Zeichnung dargestellt ; es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Druckzersetzer gemäss der Erfindung im teilweisen senkrechten Schnitt nach der Längsachse des Druckgefässes, Fig. 1 a die Anordnung der
Elektroden, Diaphragmen und Rahmen in grösserem Massstabe, Fig. 2 einen Schnitt quer zur Zersetzer- längsachse durch einen Sauerstoffrahmen, Fig. 3 durch einen Wasserstoffrahmen, Fig. 4 ein Diaphragma,
Fig. 5 a eine Sauerstoffelektrode, Fig. 5 b eine Wasserstoffelektrode von der Breitseite, Fig. 6 a, 6 b die gleichen Elektroden, von der Schmalseite aus gesehen.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht eine Elektrodengruppe aus vier Wasserstoffrahmen 1, die je zwei Wasserstoffelektroden 2 tragen, drei Sauerstoffrahmen 3, die je zwei Sauerstoffelektroden 4 tragen, zwei schmäleren Sauerstoffrahmen 5, die je eine Sauerstoffelektrode 4 und je eine zusätzliche
Elektrode 6 tragen, acht Diaphragmen 7 und einer Abschlussplatte 8.
Fig. 1 a zeigt die Anordnung der Elektroden, Diaphragmen und Rahmen in grösserem Massstab.
Die Diaphragmen 7 sind zwischen die durchlochten Elektroden 2,4 gepresst. Die Elektroden und Dia- phragmen sind zusammen so in Rahmen gefasst, dass einzelne Elektrolyträume entstehen, deren grössere
Seitenwände durch die Elektroden und deren kleinere Seitenwände durch die Rahmen selbst gebildet werden. Die Elektrolytabteile, in welcher Wasserstoff gebildet wird, sind doppelt so stark wie die
Elektrolytabteile, in welchen Sauerstoff erzeugt wird.
In Fig. 2 ist ein Sauerstoffrahmen dargestellt. Ganz oben rechts befindet sich der Hauptwasser- stoff-Elektrolytsammelkanal9 und darunter der Gruppenwasserstoff-Elektrolytsammelkanal 10, während sich links in gleicher Lage der Hauptsauerstoff-EIektrolytsammeIkanal H und der Gruppensauerstoff- EIektrolytsammelkanal ? befinden. Unten rechts sieht man den Hauptelektrolyt-Zuführungskanal 13
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und den Gruppenelektrolyt-Zuführungskanal 14 für die Wasserstoff erzeugenden Räume und links in gleicher Höhe den Hauptelektrolyt-Zuführungskanal 15 und den Gruppenzuführungskanal 16 für die Sauerstoff erzeugenden Elektrolyträume.
Bei den Sauerstoffrahmen haben die Gruppenkanäle 12 bzw. 16 sich stark erweiternde, in die Mitte des Rahmens führende Verbindungsöffnungen 17 bzw. 18.
Ebenso haben bei den Wasserstoffrahmen gemäss Fig. 3 die Gruppenkanäle 10 und 14 entsprechende Verbindungsöffnungen 19 bzw. 20 mit dem Elektrolytraum innerhalb des Rahmens. Die Wasserstoffrahmen sind in der Bauart genau gleich den Sauerstoffrahmen ; sie werden nur um ihre senkrechte Mittel-
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Der Rahmen weist ferner beiderseits eine dem Umriss der Elektroden 4 oder 2 (Fig. 5 a, 5 b) entsprechende Nut M oder 22 auf, die sich seitlich in eine über die ganze Breite des Rahmens verlaufende Nut 23 oder 24 erweitert. Die Nut hat eine Tiefe von der Stärke der Elektrode oder auch etwas weniger, so dass die Elektrode, wenn sie in die Nut eingelegt oder eingepresst wird, eben mit den andern Flächen des Rahmens abschneidet. Dabei kommt der Stromzuführungslappen 25 oder 26 der Elektrode in die Nut 23 oder 24 zu liegen.
Die Elektrode kann an den drei in Fig. 5 a, 5 b durch Punkte bezeichneten Stellen kleine, ein-
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Rahmen eindrücken und dadurch Elektrode und Rahmen fest zusammenhalten.
Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Rahmen zeigen die Nut 23 bzw. 24 auf der gleichen Seite wie die entsprechenden Verbindungsöffnungen 17, 18 oder 19, 20, und so ist die Hälfte aller Sauerstoffund Wasserstoffrahmen ausgeführt. Die andere Hälfte der Sauerstoff-und Wasserstoffrahmen dagegen trägt die Nut 23 bzw. 24, ohne dass sich sonst etwas an der Rahmenausführung ändern würde, auf der gegenüberliegenden Seite ; denn wie aus Fig. 1, 5 a, 5 b, 6 a, 6 b ersichtlich, liegen die Stromzuführungslappen 25 bzw. 26 der Sauerstoff-bzw. der Wasserstoffelektroden abwechselnd auf beiden Seiten, also einmal rechts und einmal links vom Zellenkörper, wobei die zugehörigen Elektrolyt-und Elektrolytgaskanäle naturgemäss immer auf der gleichen Seite, also z.
B. die Sauerstoffkanäle auf der linken und die Wasserstoffkanäle auf der rechten Seite, bleiben müssen.
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sind nun nicht nur durch den Rahmen am Umfang gehalten und abgestützt, sondern werden auch noch auf der freien, arbeitenden Fläche gegeneinander abgestützt. Das wird z. B. dadurch bewirkt, dass auf der Hälfte der Sauerstoffelektroden 4 je zwei gekantete, zur Elektrode senkrecht stehende Blechstreifen 27 (Fig. 2) befestigt werden, indem man sie z.
B. an den Enden um 900 dreht und elektrisch mit der Elektrode verschweisst. Diese Abstandsstücke haben eine Höhe, die gleich derjenigen der Rahmendicke y in den
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Bei Hochdruckzersetzern ist die auf Grund der mit steigendem Druck sich verringernde Gasvolumina an und für sich gegebene Verkleinerung der Rahmendicke r, also der Tiefendimension des Querschnittes, bekannt und hat auch bereits Anwendung gefunden.
Die Rahmendicke (, also die Tiefendimension des Elektrolytraumes oder Zellenquersehnitts, kann aber bei Niederdruekzersetzern wie auch bei Hochdruckzersetzern auch dadurch verkleinert, d. h. im Verhältnis zur Höhe der Zellen sehr klein gehalten werden, dass man dem umlaufenden Elektrolyten eine höhere als normale Geschwindigkeit erteilt. Dieses Vorgehen hat den grossen Vorteil, dass die Joulesche Wärme einer grossen umgewälzten Elektrolytmenge entzogen werden kann, d. h. dass der Elektrolyt bei diesem Verfahren nicht so tief herabgekühlt werden muss wie bei dem gewöhnlichen Verfahren. Der Elektrolyt kommt also mit einer verhältnismässig höheren Temperatur in die Zellen zurück, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird.
Es ist deshalb auch von besonderem Vorteil, diesen beschleunigten Umlauf auf Druckzersetzer anzuwenden.
Die Länge aller Abstandsstücke 28, 29 wird entsprechend dem Verlauf der seitlichen oberen und unteren Begrenzungslinien der Elektrode gehalten, u. zw. so, dass ein gewisser ausreichender Abstand von dieser Begrenzungslinie eingehalten wird.
Diese Abstandsstücke drücken beim Zusammenbau auf die Elektrode, das Diaphragma und auf die hinter dem Diaphragma liegende andere Elektrode mit der Wirkung, dass die Elektroden und das Diaphragma eine ganz geringe Wellung erhalten, die ein festes Anliegen der Elektroden am Diaphragma zur Folge hat. Dies ist wegen des damit verbundenen mechanischen Schutzes des Diaphragmas noch besonders vorteilhaft für den Wirkungsgrad und die Gasreinheit.
Die Stäbchen dürfen nicht bis zur äusseren Begrenzungslinie reichen, weil sonst auch die Wellung bis dorthin verlaufen würde und hier
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entweder auf den Rahmen übertragen würde, was nicht erwünscht ist, oder-wenn der Rahmen sehr widerstandsfähig ist-grobe und scharfe Biegungen und Verzerrungen in den Elektroden hervorrufen würde, die sich gerade hinsichtlich des gewellten gleichmässigen Anliegens äusserst schädlich auswirken würden. Der Abstand der Streifenendpunkte muss also so gewählt werden, dass ein allmählich und gleichmässig verlaufender Übergang auf den Rahmen erhalten wird.
Man kann auch auf eine andere vorteilhafte Weise die gewünschte Spannung erzielen, indem man bei Elektroden, die einen im grossen und ganzen kreisrunden Umriss haben, also z. B. bei den abgebildeten Elektroden, jede vierte Elektrode mit einem Stiftchen in der Mitte ausrüstet, das ebenfalls höher ist als der Abstand y. Versieht man also z. B. eine Wasserstoffelektrode 2 mit einem solchen Stiftchen, dann werden die beiden Wasserstoffelektroden in der Mitte etwas ausgebaucht, so dass sie äusserst stumpfen Kegeln ähneln. Da die darauffolgenden Diaphragmen und Sauerstoffelektroden am Umfang durch die Rahmen festgepresst sind, erhalten sie ebenfalls eine Ausbauchung und liegen an allen Stellen gut auf den ersterwähnten Elektroden an.
Statt eines Stiftchens in der Mitte kann auch vorzugsweise ein Kreis von Stiftchen nahe um die Mitte angebracht werden. Dadurch erreicht man, dass eine ausgesprochen Kegelspitze, an der eventuell
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Form eine paraboloide oder ähnliche Form annimmt.
Vorzugsweise bringt man eine solche Spannvorrichtung an einer Wasserstoffelektrode an, weil sie stärker gehalten werden kann als die aus edleren und daher teuereren Metallen bestehende Sauerstoffelektrode. Man erhält dadurch eine schöner verlaufende Auswölbung, und die dünnere Sauerstoffelektrode legt sich dieser besser an als umgekehrt und dickere Wasserstoffelektroden einer dünnen Sauerstoffelektrode.
Es wurde bereits erwähnt, dass man vorteilhaft die Wasserstoffrahmen 1 in der Nut am besten doppelt so stark ausführt als die Sauerstoffrahmen 3. Die Sauerstoffendrahmen 5 werden, da sie nur eine unmittelbar am Diaphragma anliegende Elektrode aufweisen, schmaler gemacht als die Sauerstoffrahmen 3, u. zw. macht man sie nicht halb so dick, sondern etwas dicker.
Durch das Einpressen oder eine anderweitige Befestigung je zweier Elektroden in oder an einem Rahmen erhält man Baueinheiten, die einen besonders leichten und einfachen Aufbau des Zellenkörpers ermöglichen ; denn man hat beim Zusammenbau nichts weiter zu tun, als immer zwischen je zwei solcher Rahmen ein Diaphragma zu legen.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bilden nun je vier Baueinheiten für den Wasserstoff mit je fünf Baueinheiten für den Sauerstoff, den dazwischenliegenden acht Diaphragmen und einer Schluss-
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aufweist.
Die kleinen Kanäle sind nun in dem jeweils ersten oder letzten oder ersten und letzten Sauerstoffoder Wasserstoffrahmen durch den Fortfall der Stege 31-32 oder 33-34 (s. Fig. 2,3) mit den entsprechenden grossen Kanälen verbunden, so dass unten der Elektrolyt von den Hauptzuführungskanälen in die Gruppenzuführungskanäle und von da in die einzelnen Elektrolyträume gelangen kann, während oben der mit Gas gemischte Elektrolyt aus den einzelnen Räumen in die Gruppensammelkanäle und von hier aus eben durch das Weglassen dieser Stege in die Hauptsammelkanäle fliessen kann.
Die Verbindungsöffnungen können aber auch ganz oder zum Teil in die Schlussplatten 8 (Fig. 1) gelegt werden.
Die Schlussplatten 8 weisen an sich nur die vier Hauptkanäle (9. 1. 3, 11, 15) auf. Sie bestehen wie die Rahmen aus einem isolierenden, laugen-und gasfesten Werkstoff. In die Platten sind vorteilhaft eine oder auch mehrere über den ganzen Querschnitt reichende (nicht gezeichnete) Bleeheinlagen eingelagert. Diese Blecheinlagen verhindern das Fliessen eines Nebenschlussstromes auch dann, wenn sich die Isoliermasse der Schlussplatten aus irgendeinem Grunde mit Elektrolyt vollsaugen sollte.
Der Umfang dieser Blecheinlagen ist gleich, etwas kleiner oder auch grösser als derjenige der Schlussplatten, und die Kanalaussparungen sind etwas grösser als diejenigen der Schlussplatten, so dass die Isoliermassen die
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Die Diaphragmen 7 haben die in Fig. 4 dargestellte äussere Form der Rahmen und tragen Aussparungen für alle Kanäle. Die Flächen um die Kanäle und die Ränder werden einwärts bis zur Grenze der arbeitenden Elektrodenfläche mit einem isolierenden und unangreifbaren Dichtungsstoff imprägniert, gestrichen oder gespritzt, um Herausdrücken von Elektrolyt hintanzuhalten. Sie können aber vorteilhaft auch kleiner gemacht werden als die Rahmen und in diese eingebettet werden, dadurch können die Kanäle im Diaphragma wegfallen.
Was den Werkstoff der Diaphragmen betrifft, so kann man solche in verschiedener Ausführung verwenden, also z. B. Asbestgewebe od. dgl. Am besten bewähren sich Diaphragmen aus Asbestpappe ; denn sie weisen ausser ihrer Billigkeit noch den Vorteil einer höchst gleichmässigen Verteilung feiner Poren auf, was für Druckzersetzer besonders wichtig ist.
Die Rahmen 1, 3, 5 und die Schlussplatten 8 können aus irgendeiner geeigneten Isoliermasse geschnitten, gestanzt, gepresst oder gegossen werden. Besonders vorteilhaft werden sie aus einem geeigneten Gemenge durch Warmpressung hergestellt oder indem man ein geeignetes teigartiges Gemenge
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Form, Dichtigkeit und Festigkeit erzielt.
Die Wasserstoffelektroden 2 bestehen am besten aus Eisen und sind durchlässig (Gewebe, gelochte Bleche usw. ). Besonders vorteilhaft hiefür sind gelochte Bleche. Die Elektroden werden vorteilhaft 'mit den Stromzuführungslappen 26-35 oder 26-36 in einem Stück gestanzt.
Als Sauerstoffelektroden wählt man entweder vernickelte Eisenelektroden in gleicher Ausführung wie die Wasserstoffelektroden oder man nimmt besser gelochte reine Nickelbleche, durch Walzen oder galvanisch hergestellt.
Wie schon weiter oben erwähnt, sind innerhalb einer Gruppe die einzelnen gleichpoligen Elektroden parallel geschaltet, während die einzelnen Gruppen hintereinander geschaltet werden. Fig. 1 zeigt diese
Schaltung. Die einzelnen Stromzuführungslappen 25 oder 26 werden durch Schrauben 87 oder andere
Befestigungsmittel an stromleitende Bänder, z. B. Kupferschienen & S, angeschlossen. Ein Band ver- bindet zwei Gruppen. Die Bänder liegen abwechselnd auf der linken und auf der rechten Seite.
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der Rahmen liegen die vier Spannspindeln 39, auf die in gewissen Abständen isolierende Tragrollen 40, z. B. aus Porzellan, geschoben sind. Die Spindeln tragen ausserdem Mittel, welche den Abstand zwischen den einzelnen Porzellanrollen halten.
Die Spindeln können aus Rundstahl od. dgl. in einem Stück
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gliedern od. dgl. zusammengesetzt. Die Spindeln kommen mit dem Zellenkörper 43 selbst in keinerlei Berührung, sondern nur mit den äusseren Pressplatten 45, die von der übrigen Konstruktion durch eine Isolierschicht 44 getrennt sind.
Die vier Hauptkanäle 9, 13, 11, 15 (Fig. 2, 3) gehen am Ende in die kreisförmigen Anschluss-
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z. B. durch Stopfbüchsen.
Der Zwischenraum zwischen dem Druckgefäss 42 und dem Wellenkörper 4. 3 ist mit einem Isoliermittel ausgefüllt.
Die Tragkonstruktion besteht beim gezeigten Beispiel aus einem halboffenen Eisenmantel 46, der sich mit ganz geringem Spiel der Wandung des Druekgefässes anschmiegt. Dieses Mantelstück wird am Anfang und Ende an die äusseren Pressplatten 45 angeschraubt, u. zw. am Ende in Schlitzen, damit einer etwaigen Längenänderung durch Naehpressen des Zellenkörpers Raum gegeben werden kann.
Auf diesen Tragkörper 46 ist der ganze Zellenkörper 43 jeweils an den Stromsehienenstüeken 38 zweier Gruppen durch die Stützteile 47 abgestützt, die an dem Eisenmantel 46 in Schlitzen 48 verschiebbar angeschraubt werden.
Diese Stützteile 47 greifen in Isolierkörper 49 aus Porzellan, die U-förmigen Querschnitt besitzen
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stÜcken 38 festgeschraubt.
Durch diese Tragkonstruktion ist der Zellenkörper nach jeder Richtung hin gegen Verschieben gesichert.
Der Eisenmantel 46 braucht auch bei beliebig langen Zersetzern nicht besonders stark ausgeführt zu werden, da er-durch seine Form allein schon sehr biegungssteif-auf der ganzen Länge durch das Druckgefäss selbst getragen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrolytischer Zersetzer, insbesondere Druckzersetzer, zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff unter hohem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass für den Zellenkörper als Bauelemente gelochte Elektrodenbleche (2, 4), Diaphragmen und Rahmen (1, 3) aus Isoliermaterial dienen, indem je zwei Elektrodenbleche (2, 4) verschiedener Polarität, die voneinander unmittelbar durch ein Diaphragma (7) getrennt sind, und je ein allseitig geschlossener Rahmen (1, 3) aus Isoliermaterial derart abwechseln, dass jeder Elektrolytraum durch einen Rahmen und zwei Elektrodenbleche gleicher Polarität umschlossen ist.