DE1571744B2 - ELECTROLYSIS CELL - Google Patents
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Description
5050
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flüssigkeits- und gasdicht geschlossene Elektrolysezelle, die im wesentlichen aus einem kastenförmigen, oben offenen und an seiner oberen Kante mit einem nach außen weisenden Flansch versehenen Zellentrog sowie einem an diesem Flansch flüssigkeits- und gasdicht befestigten Tragrahmen und einem auf dem Tragrahmen flüssigkeits- und gasdicht befestigten, mit Durchführungsstutzen für die Stromzuführungsbolzen versehenen Deckel besteht, wobei die Innenseiten von Zellentrog, Tragrahmen und Deckel mit einer chemisch widerstandsfähigen und elektrisch isolierenden Auskleidung überzogen sind.The present invention relates to a liquid and gas-tight closed electrolysis cell, which essentially consists of a box-shaped, open top and on its upper edge provided with an outwardly facing cell trough as well one on this flange liquid- and gas-tight fastened support frame and one on the support frame Fastened liquid-tight and gas-tight, with bushing for the power supply bolts provided cover, the insides of the cell trough, support frame and cover with a chemically resistant and electrically insulating lining are coated.
Bekannt ist nach der USA.-Patentschrift 198 722 eine geschlossene, innen gummierte Elektrolysezelle, deren Deckel mit C-Klammern auf dem als Tragrahmen dienenden nach außen weisenden Flansch an der oberen Kante des Zellentroges befestigt ist.According to the USA patent specification 198 722, a closed, internally rubberized one is known Electrolysis cell, the cover of which is facing outwards with C-clamps on the one that serves as a support frame Flange is attached to the upper edge of the cell tray.
Eine derartig gestaltete Elektrolysezelle ist ungeeignet für solche Elektrolysen, bei denen der Elektrolyt eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufweisen muß. So ist es beispielsweise bei der elektrolytischen Gewinnung von Braunstein aus Mangansulfatlösungen erforderlich, die Elektrolyttemperatur zwischen 90 und 98° C zu halten, um die Abscheidung des Braunsteins an den Anoden sicherzustellen. Die oberhalb des Elektrolyten existierende Gasphase enthält neben Wasserdampf und Wasserstoff auch durch Nebenreaktionen entstandene Anteile Sauerstoff.An electrolysis cell designed in this way is unsuitable for electrolyses in which the electrolyte must have a relatively high temperature. This is the case with electrolytic, for example Extraction of manganese dioxide from manganese sulfate solutions required the electrolyte temperature between 90 and 98 ° C to ensure the deposition of the brownstone on the anodes. The one above The gas phase of the electrolyte contains water vapor and hydrogen as well as through Fraction of oxygen produced by secondary reactions.
Diese Gasphase setzt die Lebensdauer der sie umgebenden Auskleidung, beispielsweise einer Gummierung, stark herab, so daß in diesem Bereich in erster Linie Auskleidungsbeschädigungen auftreten. Bei der bekannten Elektrolysezelle ist in einem solchen Fall ihre Entleerung sowie ihr Ausbau insgesamt erforderlich. This gas phase extends the service life of the lining that surrounds it, for example a rubber lining, so that damage to the lining primarily occurs in this area. In the known electrolytic cell, in such a case it is necessary to empty it and to remove it as a whole.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeits- und gasdicht geschlossene Elektrolysezelle zu schaffen, der der obengenannte Nachteil nicht anhaftet. In vorteilhafter Weise kann der der Gasphase in erster Linie aufgesetzte Bereich, der Tragrahmen, bei Auskleidungsschäden leicht ausgetauscht werden.The invention is based on the object of an electrolysis cell which is sealed in a liquid-tight and gas-tight manner to create, which does not adhere to the above disadvantage. The gas phase can advantageously be used Primarily attached area, the support frame, easily replaced if the lining is damaged will.
Die erfindungsgemäße Elektrolysezelle sei zunächst an Hand von schematischen Zeichnungen erläutert, und zwar istThe electrolytic cell according to the invention will first be explained with reference to schematic drawings, namely is
Fig. 1 ein Längsschnitt durch die Elektrolysezelle längs der Schnittlinie I-I nach den F i g. 1 und 3,1 shows a longitudinal section through the electrolytic cell along the section line I-I according to FIGS. 1 and 3,
F i g. 2 ein Querschnitt durch die Elektrolysezelle längs der Schnittlinie H-II nach F i g. 3,F i g. 2 shows a cross section through the electrolytic cell along the section line H-II according to FIG. 3,
F i g. 3 eine Draufsicht auf die Elektrolysezelle undF i g. 3 shows a plan view of the electrolytic cell and
F i g. 4 eine Darstellung der linken, oberen Ecke der F i g. 2 in vergrößertem Maßstab.F i g. 4 shows an illustration of the upper left corner of FIG. 2 on an enlarged scale.
Der auf dem Tragrost 23 ruhende Zellentrog 9 ist auf der Außenseite mit der wärmedämmenden Schicht 14 belegt und durch Versteifungsrippen 16 und 25 verstärkt sowie auf der Innenseite mit der chemisch widerstandsfähigen und elektrisch isolierenden Auskleidung 19 versehen. Die Innenseiten des Einlaufstutzens 11 für den Elektrolyten, des Überlaufstutzen 12, des Entleerungsstutzens 13 und die obere Seite des die Oberkante des Zellentroges 9 bildenden Flansches 17 sind in diese Auskleidung einbezogen.The cell trough 9 resting on the support grid 23 is on the outside with the heat-insulating layer 14 occupied and reinforced by stiffening ribs 16 and 25 and on the inside with the chemical resistant and electrically insulating lining 19 is provided. The inside of the inlet nozzle 11 for the electrolyte, the overflow nozzle 12, the drainage nozzle 13 and the upper one Side of the flange 17 forming the upper edge of the cell tray 9 are included in this lining.
Auf dem Flansch 17 liegt unter Zwischenschaltung einer elastischen Dichtung 8 und einer Druckleiste 10 der durch vertikale Versteifungsrippen 26 verstärkte Tragrahmen 7 auf, der mit der nach innen weisenden Verbreiterung des Flansches 18 eine Auflage für das einzusetzende Elektrodensystem bildet; Oberer Flansch 27, unterer Flansch 18 sowie die Innenseite des Tragrahmens 7 sind wie'der Zellentrog 9 mit einer chemisch widerstandsfähigen und elektrisch isolierenden Auskleidung 22 versehen.An elastic seal 8 and a pressure strip 10 are interposed on the flange 17 the support frame 7 reinforced by vertical stiffening ribs 26, that with the inwardly facing Widening of the flange 18 forms a support for the electrode system to be used; Upper Flange 27, lower flange 18 and the inside of the support frame 7 are like'der cell trough 9 with a chemically resistant and electrically insulating lining 22 is provided.
Der den Abschluß der Elektrolysezelle nach oben bildende Deckel 1 liegt mit seinem verstärkten Rand 24 unter Zwischenlage der elastischen Dichtung 6 und Druckleiste 21 auf dem Tragrahmen 7 rundherum auf. Er ist auf seiner Unterseite mit einer chemisch widerstandsfähigen und elektrisch isolierenden Beschichtung 20, in die auch die auf ihm angeordneten Durchführungsstutzen 2 für die Stromzuführungsbolzen 3 bzw. 3' für die Anode und für die Kathode und der Rohrstutzen 15 für die Aufnahme der Berstscheibe 5 einbezogen sind, versehen. KegelförmigeThe cover 1, which forms the top of the electrolytic cell, lies with its reinforced edge 24 with the interposition of the elastic seal 6 and pressure strip 21 on the support frame 7 all around on. It has a chemically resistant and electrically insulating coating on its underside 20, in which also the bushing 2 arranged on it for the power supply bolt 3 and 3 'for the anode and for the cathode and the pipe socket 15 for receiving the rupture disc 5 are included. Conical
Faltenbälge 4, die einerseits die Stromzuführungsbolzen 3 bzw. 3' und andererseits die Durchführungsstutzen 2 umschließen, gewährleisten eine nachgiebige Abdichtung der Durchführung.Bellows 4, on the one hand the power supply bolts 3 or 3 'and on the other hand the bushing 2, ensure a resilient seal of the implementation.
Die Elektrolysezelle gemäß der vorliegenden Erfindung ist im einzelnen dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen 7 im Querschnitt die Form eines liegenden, nach außen offenen, mit vertikalen Versteifungsrippen 26 versehenen U hat und der untere Flansch 18 des Tragrahmens 7 nach der Innenseite hin verbreitert ist; daß sowohl zwischen dem unteren Flansch 18 des Tragrahmens 7 und dem Flansch 17 des Zellentroges 9 als auch zwischen dem oberen Flansch 27 des Tragrahmens 7 und dem Deckel 1 nach der Innenseite des Tragrahmens 7 hin jeweils eine elastische Dichtung 8, 6 und nach der Außenseite des Tragrahmens 7 jeweils eine starre Druckleiste 10, 21 angeordnet ist und daß der Stutzen 15 des Deckels 1 mit einer Berstscheibe 5 verschlossen ist.The electrolytic cell according to the present invention is specifically characterized in that the support frame 7 in cross section has the shape of a lying, outwardly open, with vertical stiffening ribs 26 provided U and the lower flange 18 of the support frame 7 to the inside is widened towards; that between the lower flange 18 of the support frame 7 and the flange 17 of the cell tray 9 as well as between the upper flange 27 of the support frame 7 and the cover 1 towards the inside of the support frame 7 each have an elastic seal 8, 6 and towards the outside of the support frame 7 a rigid pressure bar 10, 21 is arranged in each case and that the connecting piece 15 of the lid 1 is closed with a rupture disk 5.
Zweckmäßig kann die Elektrolysezelle gemäß der vorliegenden Erfindung noch eines oder mehrere der f olgenden Merkmale aufweisen:The electrolysis cell according to the present invention can expediently also have one or more of the have the following characteristics:
a) Die elastischen Dichtungen 8, 6 und die DruckleistenlO,21 sind von rechteckigem Querschnitt.a) The elastic seals 8, 6 and the pressure strips 10, 21 are of rectangular cross-section.
b) Der auf der Dichtung 6 und der Druckleiste 21 aufliegende Rand 24 des Deckels 1 ist verstärkt.b) The edge 24 of the cover 1 resting on the seal 6 and the pressure strip 21 is reinforced.
c) Der Zellentrog 9 ist außen mit einer wärmedämmenden Schicht 14 belegt und mit Versteifungsrippen
16, 25 sowie mit Stutzen für Zulauf 11, Überlauf 12 und Entleerung 13 versehen.
5 c) The cell trough 9 is covered on the outside with a heat-insulating layer 14 and provided with stiffening ribs 16, 25 and with nozzles for inlet 11, overflow 12 and drain 13.
5
Die elastischen Dichtungen 8, 6 zwischen Zellentrog 9 und Tragrahmen 7 bzw. Tragrahmen 7 und Deckel 1 sind aus Gummi oder Kunststoff; die starren Druckleisten 10, 21, die eine unzulässig hohe Pressung der Dichtungen zu verhindern haben, bestehen aus Holz oder Kunststoff.The elastic seals 8, 6 between the cell trough 9 and support frame 7 or support frame 7 and Lid 1 are made of rubber or plastic; the rigid pressure strips 10, 21, which have an impermissibly high pressure the seals are made of wood or plastic.
Die Berstscheibe 5 ist erforderlich, da die Gasphase, beispielsweise bei der Braunsteinelektrolyse, Wasserstoff und Sauerstoff enthält, die zu Verpuffungen führen können. Diese Gefahr besteht in erster Linie beim Anfahren der Elektrolyse, wenn gegebenenfalls der Elektrolyt die erforderliche hohe Temperatur noch nicht erreicht hat. Bei Elektrolyttemperaturen von über 90° C ist die infolge des hohen Wasserdampfpartialdruckes das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch nicht verpuffungsfähig.The bursting disc 5 is necessary because the gas phase, for example in manganese dioxide electrolysis, Contains hydrogen and oxygen, which can lead to deflagration. This danger exists in primarily when starting up the electrolysis, if the electrolyte has the required high level Temperature has not yet reached. At electrolyte temperatures of over 90 ° C this is due to the high Water vapor partial pressure, the hydrogen-oxygen mixture not capable of deflagration.
Zur gasdichten Durchführung der Stromzuführungsbolzen 3, 3' des Elektrodensystems durch die im Deck^ befindlichen Durchführungsstutzen 2 köna5 £en au u s.,GT™ oder Kunststoff gefertigte elastische Faltenbalge 4 dienen, die einerseits die Stromzufuhrungsbolzen 3,3' und andererseits die Durchführungsstutzen 2 gasdicht umschließen.'Serve the electrode system made by the located in the deck ^ implementing nozzle 2 Kgs a5 £ en au u s., G T ™ or plastic elastic bellows 4, on the one hand the Stromzufuhrungsbolzen 3,3' for the gas-tight passage of the power supply pin 3, 3 and on the other hand Enclose bushing 2 in a gas-tight manner.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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