DE1546713C3 - Graphite anode - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Graphitanode mit einer Graphitplatte und einem, in einem mit .Schraubengewinde versehenen Bohrloch in dieser Platte eingeschraubten Anodenstab, der aus einem in Längsrichtung ganz durchbohrten, am einen Ende mit Schraubengewinde versehenen Graphitstab und einem damit verbundenen metallischen Stromleiter besteht, wobei am unteren Ende des Schraubengewindes ein unmittelbarer elektrischer Kontakt zwischen dem Innengewinde des Bohrloches und einem mit dem Stromleiter verbundenen metallischen Gewinde besteht.The invention relates to a graphite anode with a graphite plate and one, in one with .Schraubgewinde provided borehole in this plate screwed anode rod, which consists of a longitudinally fully drilled graphite rod with screw thread at one end and a rod with it connected metallic current conductor consists, with a direct one at the lower end of the screw thread electrical contact between the internal thread of the borehole and one connected to the current conductor metallic thread.
Ganz allgemein besteht bei Anoden mit einer Graphitplatte und einem in diese mit einem Gewindeteil eingeschraubten Graphitanodenstab das Problem, einerseits eine gute elektrische Leitfähigkeit, andererseits eine gute Abdichtung des in die Platte eingeschraubten Anodenstabes zu erreichen. Bei einer Graphitanode der eingangs genannten Art (OE-PS 137 897) hat man dieses Problem dadurch zu lösen versucht, daß man die Gewindelöcher in der Graphitplatte zur Aufnahme des Gewindeendes der Graphitanodenstäbe in einer als von der Oberseite der Graphitplatte nach oben vorstehenden, als Fuß, Rippe od. dgl. ausgebildeten Erhöhung vorsieht, so daß die Verbindungsstelle zwischen dem der Stromzuführung dienenden und die Graphitplatte haltenden Graphitstab außerhalb des bei der Elektrolyse wirksamen Teiles der Platte selbst und außerhalb der Elektrolyseflüssigkeit liegt. Der unmittelbare elektrische Kontakt zwischen dem Innengewinde des Bohrloches und dem Gewindeende des in seiner Innenbohrung den metallischen Stromleiter aufnehmenden Graphitstabes soll dabei dadurch erreicht werden, daß das Gewindeende des Graphitstabes ganz oder teilweise mit einem Metallüberzug versehen ist, der mit dem me-ίο tallischen Stromleiter in irgendeiner Weise in Verbindung steht.In general, there is anode with a graphite plate and one in this with a threaded part screwed in graphite anode rod the problem, on the one hand good electrical conductivity, on the other hand to achieve a good seal of the anode rod screwed into the plate. With a graphite anode of the type mentioned (OE-PS 137 897) one has tried to solve this problem by having the Threaded holes in the graphite plate for receiving the threaded end of the graphite anode rods in an as from the top of the graphite plate protruding upwards, as a foot, rib or the like provides so that the junction between the power supply and the graphite plate holding graphite rod outside of the effective electrolysis part of the plate itself and outside of the Electrolysis liquid. The direct electrical contact between the internal thread of the borehole and the threaded end of the graphite rod receiving the metallic current conductor in its inner bore is to be achieved in that the The threaded end of the graphite rod is completely or partially provided with a metal coating that is associated with the me-ίο metallic conductor in any way connected.
Diese bekannte Graphitanode ist jedoch in verschiedener Hinsicht unbefriedigend: Zum einen ist ihre Herstellung aufwendig und schwierig, weil die Anbringung des Metallüberzuges auf dem Gewindeende des Graphitstabes, wenn dieser effektiv sein soll, eine Teilentfernung des Graphitgewindes, das Anbringen des Metallüberzuges und schließlich die Feinbearbeitung des Metallgewindes voraussetzt. Zum anderen macht diese bekannte Lösung wegen der vorgesehenen Rippen Erhöhungen, durch die die Verbindungsstellen aus dem Elektrolysebad herausgehalten werden sollen, speziell geformte und dadurch teure Graphitplatten erforderlich. Schließlich muß es als fraglich und unsicher angesehen werden, daß sich in einer normal betriebenen Elektrolysezelle durch die an der Graphitplatte vorgesehenen Erhöhungen tatsächlich ein Fernhalten der Elektrolyseflüssigkeit von der Gewindeverbindung zwischen Stab und Platte erreichen läßt. Bei Graphitanoden anderer Art (US-PS 2 627 501, DT-AS 1 082 237) ist es bekannt, den metallischen Stromleiter selbst als Anodenstab auszubilden und zu verwenden und ihn unmittelbar in Bohrlöchern der Graphitplatte zu befestigen, z. B. durch Einschrauben und Einlöten (US-PS 2 627 501) oder durch Einlöten des Metallstabes zusammen mit einer Vorsprünge in der Anodenplatte untergreifenden Nockenscheibe (DT-AS 1 082 237), um so den Strom direkt zu der Graphitplatte leiten zu können. Bei diesen bekannten Konstruktionen ist jeweils ein den Metallstab umgebendes Porzellanrohr vorgesehen, das mit einer Mutter auf einen oberen Gewindeteil des Metallstabes aufgeschraubt und hierdurch mit seinem unteren Ende unter entsprechender Verkittung mit der Graphitplatte ver-45" klemmt ist.However, this known graphite anode is unsatisfactory in various respects: On the one hand, there is its production expensive and difficult, because the application of the metal coating on the threaded end of the graphite rod, if this is to be effective, a partial removal of the graphite thread, the application of the metal coating and finally, the fine machining of the metal thread requires. On the other hand, it does this known solution because of the provided ribs elevations through which the connection points from the Electrolysis bath to be kept out, specially shaped and therefore expensive graphite plates are required. After all, it must be viewed as questionable and unsafe to be in a normally run The elevations provided on the graphite plate actually keep the electrolytic cell away Can reach electrolytic fluid from the threaded connection between rod and plate. In the case of graphite anodes of another type (US Pat. No. 2,627,501, DT-AS 1 082 237) it is known to use the metallic To train and use current conductor itself as an anode rod and directly in the drill holes To attach graphite plate, e.g. B. by screwing in and soldering (US Pat. No. 2,627,501) or by soldering of the metal rod together with a cam disc engaging under projections in the anode plate (DT-AS 1 082 237) in order to be able to conduct the current directly to the graphite plate. In these known constructions a porcelain tube surrounding the metal rod is provided in each case, with a nut on an upper threaded part of the metal rod is screwed on and its lower end is below it corresponding cementing with the graphite plate ver-45 " is stuck.
Der Nachteil dieser bekannten Anodenkonstruktionen liegt in der relativ schwachen Verbindung des Metallstabs mit der Graphitplatte, der Abwesenheit der Kohäsion und dem Unterschied in der Härte und in der thermischen Ausdehnung infolge der unterschiedlichen Materialien. Überdies wird bei diesen bekannten Konstruktionen die ohnehin schon schwache Verbindung zwischen dem Metallstab und der Graphitplatte noch besonders belastet beim Andrehen der Mutter des Porzellanrohres zum Andrücken desselben gegen die Anodenplatte, weil beim Festschrauben des Porzellanrohres auf dem Stromleiter eine Kraft in der den Metallstab aus der Graphitplatte herausziehenden Richtung wirksam wird.The disadvantage of these known anode constructions lies in the relatively weak connection of the metal rod with the graphite plate, the absence of cohesion and the difference in hardness and in the thermal expansion due to the different materials. In addition, in these known constructions the already weak connection between the metal rod and the graphite plate particularly stressed when turning the nut of the porcelain tube to press it against the anode plate, because when the porcelain tube is screwed onto the conductor, a force is generated in the metal rod is effective from the pulling out direction of the graphite plate.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Graphitanode der eingangs beschriebenen Art in bezug auf die Befestigung des den metallischen Stromleiter in sich tragenden Graphitstabes und dessen Verbindung mit der Graphitplatte so zu verbessern, daß bei einfacher Herstellung des Graphitstabes und durch einfaches kaltes Eindrehen desselben in die entsprechend vorimprägnierte Graphitplatte eine sichere und feste Verbindung bei optimaler Leitfähigkeit und Dichtung erreichtThe invention is based on the object of providing a graphite anode of the type described at the outset with respect to the fastening of the graphite rod carrying the metallic conductor and its connection with to improve the graphite plate so that with simple production of the graphite rod and by simply cold Screwing it into the corresponding pre-impregnated graphite plate creates a secure and firm connection achieved with optimal conductivity and sealing
Hierzu sieht die Erfindung vor, daß das metallische Gewinde in dem äußeren Rand eines scheibenförmigen, mit dem Stromleiter einheitlichen Metallteiles geformt ist und zusammen mit dem Außengewinde des an den scheibenförmigen Metallteil anschließenden durchbohrten Graphitstabes ein konisches Gewinde bildet, das derart in das Gewinde des Bohrloches paßt, daß die Unterseite des scheibenförmigen Metallteiles beim Festdrehen der Schraubenverbindung den Boden des Bohrloches nicht berührt.For this purpose, the invention provides that the metallic thread in the outer edge of a disk-shaped, is formed with the electrical conductor unitary metal part and together with the external thread of the to the disc-shaped metal part adjoining perforated graphite rod forms a conical thread, which fits into the thread of the borehole that the underside of the disc-shaped metal part when Tightening the screw connection does not touch the bottom of the borehole.
Das weiterhin nach der Erfindung noch vorgesehene Verfahren zur Herstellung einer solchen Graphitanode zeichnet sich dadurch aus, daß in eine Graphitschablone, mit einem Bohrloch, korrespondierend mit dem Loch der Anodenplatte, jedoch mit einer kleineren Tiefe, ein ganz durchbohrter Graphitstab geschraubt wird, sodann eine Schmelze eines Metalls oder einer Legierung in die Bohrung gebracht und eine Metallstange in die Bohrung und in die Schmelze gesteckt wird, woraufhin man das Ganze abkühlen läßt, den gebildeten Anodenstab aus der Schablone herausschraubt, dann diesen Stab in üblicher Weise mit Wachs imprägniert und danach in die Anodenplatte schraubt.The method still provided according to the invention for producing such a graphite anode is characterized in that in a graphite template, with a drill hole, corresponding to the Hole of the anode plate, but with a smaller depth, a fully drilled graphite rod is screwed, then put a melt of a metal or an alloy into the bore and a metal rod in the hole and is inserted into the melt, whereupon the whole thing is allowed to cool, the formed Unscrew the anode rod from the template, then impregnate this rod with wax in the usual way and then screwed into the anode plate.
Die erfindungsgemäße Graphitanode läßt sich somit nicht nur wesentlich einfacher herstellen als die vorbekannte Anode der eingangs genannten Art, sie hat darüber hinaus auch eine wesentlich verbesserte Stromzuleitung zur Graphitplatte durch den scheibenförmigen Metallteil an Stelle einer »um die Ecke gehenden« Metallisierungsschicht, ohne jedoch die bei anderen Anoden mit unmittelbarer Verbindung von metallischem Stromleiter und Graphitplatte vorhandenen, oben bereits angegebenen Nachteile in bezug auf die Schwäche der Verbindung aufzuweisen. Andererseits wird bei der erfindungsgemäßen Anode eine gute Abdichtung der angreifbaren Metall/Graphit-Kontaktstelle durch den sich an diese anschließenden Graphit/Graphit-Kontakt im konischen Gewinde erreicht, das sich fest und abdichtend andrehen läßt. Demgemäß kann bei der erfindungsgemäßen Graphitanode eine normalerweise flach ausgebildete Graphitplatte Anwendung finden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anode besteht darin, daß der Anodenstab seine Form beim Eindrehen und Ausschrauben in die bzw. aus der Anodenplatte beibehält und dadurch in mehreren Anodenplatten nacheinder verwendet werden kann.The graphite anode according to the invention can thus not only be produced much more easily than the previously known one Anode of the type mentioned above, it also has a significantly improved power supply line to the graphite plate through the disc-shaped metal part instead of a "round the corner" metallization layer, but without that of other anodes with a direct connection of metallic elements Current conductor and graphite plate existing, above-mentioned disadvantages with regard to the weakness the connection. On the other hand, with the anode according to the invention, a good seal is achieved attackable metal / graphite contact point due to the graphite / graphite contact that adjoins this achieved in the conical thread, which can be screwed on tightly and sealingly. Accordingly, in the invention Graphite anode find a normally flat graphite plate application. A Another advantage of the anode according to the invention is that the anode rod changes its shape when it is screwed in and unscrewing into and out of the anode plate and thereby in a plurality of anode plates can be used sequentially.
Dieser zuletzt genannte Vorteil beruht auf der Erkenntnis, daß die Verbesserung der Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Anodenkonstruktion nicht auf einem unmittelbaren Kontakt des metallischen Stromleiters mit dem Boden des Bohrlochs in der Anodenplatte zurückzuführen ist, sondern auf die Anpressung des plattenförmigen Teils des metallischen Stromleiters gegen die Seitenwand des Gewindebohrlochs in der Anodenplatte. Es wurde nämlich gefunden, daß sich nach dem Abschleifen eines sich zunächst bis zum Boden des Bohrlochs erstreckenden und dort eine Kontaktfläche bildenden plattenförmigen Teils des metallischen Stromleiters in der Weise, daß beim erneuten Einschrauben des Anodenstabes in die Anodenplatte kein Kontakt mehr mit dem Boden des Bohrlochs stattfinden konnte, keine Abnahme des elektrischen Leitvermögens stattfindet.This last-mentioned advantage is based on the knowledge that improving the conductivity of the Anode construction according to the invention does not rely on direct contact with the metallic conductor is due to the bottom of the borehole in the anode plate, but to the pressure of the plate-shaped part of the metallic conductor against the side wall of the threaded hole in the Anode plate. This is because it has been found that, after sanding down one, it first spreads to the ground of the borehole extending and there forming a contact surface plate-shaped part of the metallic Conductor in such a way that when the anode rod is screwed into the anode plate again no more contact could take place with the bottom of the borehole, no decrease in the electrical conductivity takes place.
Grundsätzlich gibt es mehrere Möglichkeiten für die Herstellung eines Anodenstabes gemäß der Erfindung. So kann man z. B. einen Kupferstab mit einem platten Kragen an einem Ende von unten her durch die Bohrung des Graphitstabes stecken und beide miteinander verbinden. Der Kragen bildet dann das scheibenförmige Metallteil des Leiters, das nach dem Eindrehen des Graphitstabes im Bohrloch in der Anodenplatte zwischen dem Graphitstab und der Graphitplatte ohne Bodenberührung des Bohrloches eingeschlossen wird.In principle there are several possibilities for the production of an anode rod according to the invention. So you can z. B. a copper rod with a flat collar at one end from below through the hole of the graphite rod and connect the two together. The collar then forms the disk-shaped one Metal part of the conductor, which after screwing the graphite rod into the drill hole in the anode plate between the graphite rod and the graphite plate is included without touching the bottom of the borehole.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Herstellungsart der Anodenkonstruktion nach der Erfindung wird bei der Herstellung des Anodenstabes eine Graphitschablone verwendet, die ein mit dem konischen, also eine etwas größere Oberweite als Unterweite aufweisenden Bohrloch in der Anodenplatte korrespondierendes Bohrloch aufweist, dessen Tiefe jedoch einerseits etwas kleiner ist als die des Bohrloches in der Anodenplatte und andererseits so groß ist, daß der Graphitstab darin festgedreht werden kann, ohne daß seine Unterseite auf den Boden des Schablonenloches stößt. Die Verbindung des Graphitstabes mit dem metallischen Stromleiter wird dann in der Weise hergestellt, daß ein geschmolzenes Metall oder eine Legierungsschmelze in die Bohrung des Graphitstabes gegossen und danach ein metallischer, z. B. ein kupferner, Stab in diese Bohrung ins geschmolzene Metall gesteckt wird. Beim Erstarren der Schmelze bildet sich im Raum zwischen dem Boden des Schablonenloches und der Unterseite des darin eingedrehten Graphitstabes eine Metallscheibe, die auf dem Außenrand ein Schraubgewinde bekommt, daß sich genau an das des Graphitstabes anpaßt. Die beim Einschmelzen bis auf den Boden des Schablonenloches eingeführte Metallstange erbringt beim Erstarren der Schmelze eine besonders solide Verbindung der Einzelteile des Anodenstabes.According to a particularly advantageous method of manufacturing the anode structure according to the invention A graphite template is used in the manufacture of the anode rod, which is one with the conical, ie a corresponding drill hole in the anode plate with a slightly larger bust size than undersize Has borehole, the depth of which is on the one hand slightly smaller than that of the borehole in the anode plate and on the other hand is so large that the graphite rod can be tightened in it without its underside hitting the bottom of the stencil hole. the Connection of the graphite rod with the metallic conductor is then made in such a way that a molten metal or alloy melt poured into the bore of the graphite rod and thereafter a metallic, e.g. B. a copper rod is inserted into this hole in the molten metal. When solidifying the melt forms in the space between the bottom of the stencil hole and the underside the graphite rod screwed into it is a metal disc with a screw thread on the outer edge, that adapts exactly to that of the graphite rod. The melting down to the bottom of the The metal rod inserted through the template hole produces a particularly solid shape when the melt solidifies Connection of the individual parts of the anode rod.
Wenn man den auf diese Weise hergestellten Stab in die Anodenplatte einschraubt, wird der platten- bzw. scheibenförmige Teil des metallischen Leiters gegen die Seitenwand des Bohrloches in der Anodenplatte gepreßt und bildet einen sehr guten unmittelbaren Stromschluß mit der Anodenplatte.If you screw the rod made in this way into the anode plate, the plate or disc-shaped part of the metallic conductor pressed against the side wall of the borehole in the anode plate and forms a very good direct current connection with the anode plate.
In eine Graphitplatte in der Gestalt einer Graphitanode zur Chloralkalielektrolyse bohrt man ein Loch mit einer Bodenweite von 6 cm, einer Oberweite von 6,8 cm und einer Tiefe von 2,8 cm. In der Wand dieses Loches kehlt man ein Schraubgewinde aus mit einer Tiefe von ungefähr 1 mm und einer Steigung von sechs Windungen pro 2,5 cm. Man gießt das Loch voll mit geschmolzenem Paraffinwachs, die Platte wird 24 Stunden auf 1200C erhitzt, und danach entfernt man den Rest des flüssigen Wachses aus dem Loch.A hole with a bottom width of 6 cm, a bust size of 6.8 cm and a depth of 2.8 cm is drilled into a graphite plate in the form of a graphite anode for chlor-alkali electrolysis. A screw thread is grooved in the wall of this hole with a depth of approximately 1 mm and a pitch of six turns per 2.5 cm. The hole is poured full of molten paraffin wax, the plate is heated to 120 ° C. for 24 hours, and then the remainder of the liquid wax is removed from the hole.
In eine andere Graphitplatte bohrt man ein Loch mit demselben Schraubgewinde und mit gleicher Form, mit derselben Oberweite und Neigung, aber mit einer Tiefe von 2,6 cm. Diese Platte verwendet man als Schablone bei der Herstellung des Anodenstabes.In another graphite plate you drill a hole with the same screw thread and with the same shape same bust size and slope, but 2.6 cm deep. This plate is used as a template in the manufacture of the anode rod.
In einem runden Graphitstab mit einer Länge von 26 cm und einem Durchmesser von 7,2 cm bringt man mittendurch in Längsrichtung eine Bohrung mit einem Durchmesser von 3,6 cm an. Am Ende des Stabes bringt man ein Schraubgewinde an, das genau paßt zu dem Schraubgewinde des Bohrloches in der Anodenplatte, wenn man den Stab, bis auf 7 mm vom Boden des Loches entfernt in die Anodenplatte hineinschraubt. Place in a round graphite rod with a length of 26 cm and a diameter of 7.2 cm a hole with a diameter of 3.6 cm in the middle in the longitudinal direction. At the end of the stick attach a screw thread that fits exactly to the screw thread of the drill hole in the anode plate when you move the rod up to 7 mm from the floor of the hole screwed away into the anode plate.
Man schraubt den Graphitstab in die Schablone. Man erhitzt das Ganze auf 3200C und gießt dann ein geschmolzenes Zinn-Bleigemisch (33% Blei, 67% Zinn) inYou screw the graphite rod into the template. The whole is heated to 320 0 C and then pouring a molten tin-lead mixture (33% lead, 67% tin) in
die Bohrung des Stabes. Dann steckt man eine Kupferstange (Durchmesser 3,4 cm, Länge 30 cm) bis auf den Boden des Bohrloches in die Bohrung des Stabes. Dabei trägt man dafür Sorge, daß die Menge des Lötmittels ausreicht zur Ausfüllung des Raumes zwischen der Metallstange und dem Graphitmantel. Danach kühlt man bis auf Zimmertemperatur ab. Dann dreht man den Stab aus der Schablone heraus und imprägniert diesen in üblicher Weise mit Wachs.the bore of the rod. Then you stick a copper rod (diameter 3.4 cm, length 30 cm) up to the Bottom of the borehole into the bore of the rod. Care is taken to keep the amount of solder sufficient to fill the space between the metal rod and the graphite jacket. Then cools down to room temperature. Then you twist the stick out of the template and impregnate this in the usual way with wax.
Schraubt man diesen Stab in die Anodenplatte, so bekommt man eine Graphitanode gemäß der Erfindung, und zwar in einer in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsform. In; dieser Figur ist 1 die Anodenplatte, 2 der Graphitmantel, 3 die darin festgelötete Kupferstange und 4 das verbreiterte Ende des Me-. talleiters.If you screw this rod into the anode plate, you get a graphite anode according to the invention, namely in an embodiment shown schematically in FIG. In; of this figure 1 is the anode plate, 2 the graphite jacket, 3 the copper rod soldered into it and 4 the widened end of the me-. valley conductor.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
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EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |