DEL0012178MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 24. April 1952 Bekanntgemacht am 5. Januar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen eines gewünschten Abstandes zwischen horizontal liegenden Anoden und Kathoden in Elektrolysezellen. Solche Elektrolysezellen werden hauptsächlich für die Elektrolyse von Na Cl und K Cl verwendet, wobei die untenliegende Kathode durch flüssiges Hg gebildet wird, während die darüberliegende Anode aus vielen längs der Zelle nebeneinander angeordneten Graphitplatten besteht. Diese Graphitplatten sind mit ebenfalls aus Graphit bestehenden runden Befestigungsstangen, die gleichzeitig zur Stromzuführung dienen, verbunden. Durch diese Befestigungsstangen werden die Anodenplatten mittels einer gasdichten Stopfbüchsenkonstruktion in der gewünschten Höhe am Zellendeckel befestigt.

Die untere Anodenfläche unterliegt nun während des Betriebes einer stetigen Abnutzung, da das Anodenmaterial »Graphit« nicht völlig beständig gegen den Elektrolyt und die Elektrolysenprodukte ist. Durch diese Abnutzung würde im Betrieb der Abstand zwischen Anode und Kathode ständig zunehmen, wodurch die Zellenspannung (da der Ohmsche Widerstand der immer dicker werdenden Elektrolytschicht zunimmt) ebenfalls stetig ansteigen würde. Um die durch diesen Spannungsanstieg verursachten großen Stromverluste zu vermeiden, wird diese Abnutzung der Anoden durch

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Nachstellen der Anoden auf den optimalen Abstand von der Kathode ausgeglichen.

Es sind nun verschiedene Vorrichtungen und Verfahren für dieses Nachstellen bekannt. Eine übliche Anodenbefestigung und Abdichtung ist in Abb. I dargestellt. Das einfachste Verfahren besteht darin, die Ringmutter der Stopfbüchsenpackung, mit der die runde Anodenzuführungsstange im Deckel gehalten ist, etwas zu lockern und

ίο die Anode durch einen aufgesetzten Hebel oder eine Schraubenpresse um ein vorbestimmtes Maß herabzudrücken und danach die Ringmutter der Stopfbüchsenpackung wieder anzuziehen. Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile. Das Material der Stopfbüchsenpackung sowie der Schutzüberzug des Zellendeckels, meistens¹ Gummi, ist gegen die Elektrolysenprodukte nicht völlig beständig, so daß ein mehr oder weniger starkes Verkleben zwischen ■ Anodenschaft, Stopfbüchse und Gummierung die ■ Folge ist. Es sind deshalb zum Nachstellen große Kräfte notwendig, die einerseits einen schweren Verstellungsmechanismus (Hebel- oder Schraubenpresse) notwendig machen. Das Umsetzen dieses schweren Verstellmechanismus von Anode zu Anode macht erhebliche Mühen. Andererseits treten beim gewaltsamen Lösen der verklebten Bauelemente häufig Beschädigungen am Stopfbüchsenmaterial oder an der Deckelgummierung ein. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist der, daß die Größe der Nachstellung durchschnittlichen Erfahrungswerten entnommen werden muß (also etwa die Zeitdauer seit der letzten Nachstellung und die dazwischenliegende Amperestundenbelastung berücksichtigen muß), während die tatsächlichen Anodenabnutzungen der einzelnen Anoden voneinander und vom Durchschnittswert verschieden sind.

Weiterhin sind Vorrichtungen und Verfahren bekanntgeworden, bei denen die Anoden im Deckel starr befestigt sind, die Deckel selbst jedoch in der Höhe gegenüber der.Zelle beweglich sind. Die Notwendigkeit, die Apparatur während der Verstellung der Deckel dicht geschlossen zu halten, macht jedoch diesen Vorgang recht mißlich. Hier besteht ein weiterer großer Nachteil darin, daß die starre Befestigung der Anoden im Deckel nur eine gemeinsame Nachstellung ermöglicht und ein ungleichmäßiger Abbrand der Anoden hierdurch nicht ausgeglichen werden kann. Außerdem ist auch hier der wirkliche Abstand von Anode und Kathode bei der Nachstellung nicht bekannt.

Es gibt auch Vorrichtungen, bei denen an Stelle . der Stopfbüchenpacküng die senkrechte runde Anodenbefestigungsstange mit Reibung von einer unter Vorspannung .stehenden Graphitbüchse umschlossen wird. Diese Befestigungs- und Abdichtungsart hat den Nachteil, daß sich die Reibungsverhältnisse bei Temperaturänderungen der Zelle ändern, so daß starke Vorspannungen notwendig sind, wodurch einerseits große Verstellkräfte erforderlich werden, während andererseits dieser Graphitring wegen der starken Reibung nicht beliebig oft wiederverwendet werden kann. Auch hier besteht der Nachteil· der Unkenntnis des tatsächlichen Abstandes der Einzelanode von der Kathode vor und nach der Nachstellung.

An die Befestigung der Anoden im Deckel sind folgende Forderungen zu stellen: erstens Dichtheit gegen Austreten schädlicher Gase, zweitens Beweglichkeit jeder Einzelanode in vertikaler Richtung zum Zweck des Nachstellens während des Betriebes, drittens einfache . Konstruktion,; -viertens rasche Verstellung jeder Einzelanode.

Die bisher bekannten Vorrichtungen entsprechen diesen Forderungen nur unvollkommen.

Es wurde nun gefunden, daß eine mit Gleitsitz an die Rundkohle angepaßte Büchse gemäß Abb. 2 aus keramischem Material, die unten in den Elektrolyt eintaucht, sowohl eine leichte Verschiebbarkeit bei genau senkrechter Führung der Anode gestattet als auch ohne besondere Stopfbüchse genügende Abdichtung der Zelle gewährleistet. Beide Eigenschaften bleiben für die Dauer der Betriebszeit der Anodenkohle erhalten. Die leichte Verschiebbarkeit und das Fehlen einer Stopfbüchse gestatten eine besonders einfache Verstellkonstruktion.

In der Skizze ist in Abb. 1 eine häufig angewandte Anodenbefestigungsart der neuartigen Befestigungsart in Abb. 2 gegenübergestellt.

Aus Abb. ι ist zu ersehen, daß die Anode durch die Reibung in der Stopfbüchse im Baddeckel gehalten wird. Will man ein Nachstellen der Anode herbeiführen, so muß die Ringmutter gelöst, der Anodenschaft nach unten gedrückt und die Ringmutter dann wieder angezogen werden. Diese Manipulation ist deshalb nicht einfach, weil das Stopfbüchsenmaterial, dem Zugang des Feuchtchlors vom Bad aus ausgesetzt, bereits nach kurzer Betriebszeit hart und dadurch die Reibung zwischen Stopfbüchsenmaterial und Anodenschaft so erhöht wird, daß das Nachstellen nur unter Anwendung großer Kräfte erfolgen kann, wobei häufig das Stopfbüchsenmaterial beschädigt und undicht und dadurch ein Neuverpacken der Stopfbüchse notwendig wird, was jedoch mit einer Abschaltung des Bades identisch ist. Auch die Gummierung an der Baddeckeldurchführung chloriert nach einiger Betriebszeit auf, quillt, drückt gegen den Anodenschaft und erzeugt dadurch beim Verstellen der Anode einen zusätzlich wirkenden Reibungswiderstand, der zusammen mit der Stopfbüchsenreibung zu überwin- no den ist. Der Zeitaufwand für ein solches Nachstellen ist im allgemeinen zu groß, um bei einer mittleren · Anlage mit etwa 5000 Anoden einen wirtschaftlichen Effekt zu erzielen.

Die neue Konstruktion in Abb. 2 läßt erkennen, daß die Halterung der Anode im Baddeckel ohne Stopfbüchse erfolgt. Das Verstellen der Anode erfolgt durch einfaches Drehen der Nachstellmutter. Der Anodenschaft, der in der oberen Hälfte mit Gewinde versehen ist, wird in einer aus einem den Betriebsbedingungen angepaßten, z. B. keramischen Material bestehenden Büchse sauber geführt. Die Büchse selbst taucht in den Elektrolyt ein. Durch dieses Eintauchen wird bewirkt, daß die gasförmige Zersetzungskomponente, z.B. Feuchtchlor, nicht zur Nachstellmutter vordringen kann und diese frej

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ΛΌη Korrosionsangriffen auch nach langen Betriebszeiten spielend leicht gängig ist. Die Büchse wird mittels eines Flansches über eine Scheibe an den gummierten Baddeckel angepreßt und ist damit mit dem Zellendeckel gasdicht verbunden. Die Scheibe ist mit einer Nase versehen, die in eine entsprechende Nut im Anodenschaft eingreift, um ein Verdrehen der Kohle beim Nachstellen der Anode zu verhindern.

Es ist mit dieser neuen Konstruktion möglich geworden, die Anode auf jeden gewünschten Abstand zur Kathode während des Betriebs in einigen Sekunden sicher einzustellen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Vorrichtung zum Verstellen des Abstandes zwischen Anoden und Kathoden in Elektrolysezellen mit horizontaler Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die die eigentliche horizontale Anode tragende senkrechte Befestigungsstange von einer mit Gleitsitz angepaßten Führungsbüchse umschlossen ist, die am oberen Ende gasdicht mit dem Zellendeckel verbunden ist und mit dem unteren Ende in den Elektrolyt eintaucht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbüchse aus einem Material· besteht, das volumenbeständig ist und weder vom Elektrolyt noch von den Elektrolyseprodukten angegriffen wird.

   Angezogene Druckschriften:
   Österreichische Patentschrift Nr. 163 180;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 419 383.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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