專利名稱：電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)用于氯堿電解器的、主要包括陽極室和陰極 室的單部件類型的電解槽，上述兩室中的每一個(gè)配備了相應(yīng)的電極，并且每個(gè)電極通過平行桿與相應(yīng)室的后壁連接。電極因而被這樣的桿細(xì)分為多個(gè)節(jié)段。
背景技術(shù)：
單部件類型設(shè)計(jì)的氯堿電解器在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且在各種工業(yè)場(chǎng)合廣泛應(yīng)用。例如這種電解器已經(jīng)在DE 198 16 334A1, DE 44 14 146A1或EP 0 095 039A1公開。如DE 10 2005 003527A1或DE 10 2005 006555A1中所述，已經(jīng) 嘗試在具有越來越窄公差范圍的平面平行結(jié)構(gòu)中，盡可能接近地布置 兩電極。但是很明顯地，由于極片需要的厚度減小，所以所述平行平 面定位是有限制的。如果電極以偏離平行的方式設(shè)置，則局部電壓峰 值是不可避免的，從而損害設(shè)備的效率。很明顯地，多種小偏差的總 和最終將導(dǎo)致不利的經(jīng)濟(jì)成本。很窄的電極間隙將產(chǎn)生額外的問題氣體在陽極周邊積聚，這在 DE 10 2005 006555A1中有詳細(xì)描述。氣體的形成引起電極和薄膜之 間的空間堵塞，從而將影響電解質(zhì)的補(bǔ)充。在該具體案例中，高性能 電極的外形被改進(jìn)，并且具有適當(dāng)?shù)奈⒂^結(jié)構(gòu)，然而，其不能解決從 宏觀的角度而言所需要的極為嚴(yán)格的制造公差問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的局限性，特別是提供經(jīng)濟(jì) 上有利的電解器，其適于減小由于結(jié)構(gòu)公差而產(chǎn)生的電壓方面的不利4結(jié)果。上述和其它目的通過以下詳細(xì)描述將更加清楚，這些描述不應(yīng) 視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。本發(fā)明的目的能夠通過權(quán)利要求1所述的電解器實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā) 明的電解器包括陽極室和陰極室，每一室通過具有外周邊框和外周凸 緣的后壁限定邊界，并且每一室中設(shè)置有電極，即陽極設(shè)置在陽極室 中，陰極設(shè)置在陰極室中。兩電極具有多個(gè)開口，并且通過平行桿與 相應(yīng)的室的后壁連接，從而將電極和它們相應(yīng)的后部空間分為多個(gè)節(jié) 段。根據(jù)本發(fā)明，就每一電極節(jié)段的宏觀結(jié)構(gòu)而言，兩電極中的至少 一個(gè)電極的每一節(jié)段具有從該電極的主平面朝向相對(duì)電極突出的彎曲 部分。從而在兩電極之間將產(chǎn)生薄膜的大范圍按壓。結(jié)合本發(fā)明，術(shù)語"彎曲部分"應(yīng)理解為是指整個(gè)部分的宏觀形式或形狀，其區(qū)別于例如如DEIO 2005 006555A1中所描述的、電極 形狀存在微觀范圍內(nèi)的變形的現(xiàn)有技術(shù)。至于"電極主平面"，其在本 文中為一理想平面，該平面與后壁平行，并且包括與后壁的距離最小 的電極表面點(diǎn)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，彎曲電極部分設(shè)置成在位于彎曲部分的 頂點(diǎn)線兩側(cè)的大區(qū)域上將介于其間的薄膜按壓抵靠到相對(duì)電極上，被 按壓表面區(qū)域的寬度形成為相應(yīng)節(jié)段寬度的至少20%。已經(jīng)驚訝地發(fā) 現(xiàn)，如果對(duì)接觸表面壓力進(jìn)行限制以防止薄膜受損，則電極彼此之間 也不再必須要間隔開。通過將電極之間薄膜的接觸壓力與經(jīng)由桿跨越 平行的各個(gè)電解槽施加的壓力解耦，可以不再考慮所有已知的平面平行電極設(shè)計(jì)。在根據(jù)本發(fā)明的電解槽的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，至少 一個(gè)電極具有 多個(gè)并列的并且在相同方向突出的彎曲部分，彎曲部分的數(shù)量與節(jié)段 的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。本文中涉及的彎曲部分應(yīng)覆蓋電極總高度的至少 90%，更優(yōu)選地為整個(gè)電極高度。在一個(gè)實(shí)施例中，電極的彎曲部分限定了頂點(diǎn)線，在沒有裝配的 情況下，頂點(diǎn)線從電極主平面突出大約0.4到l.Omm。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電極彎曲部分的形狀通過以向電極的后側(cè)施加力的方式設(shè)置的至少一個(gè)彈簧獲得。此處，"后側(cè)"為與面向 薄膜的電極側(cè)相反的電極側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，在桿區(qū)域中設(shè)置有多個(gè)雙臂式彈簧，所述雙臂式彈簧可選地由u形或v形彈簧組成。彈簧安裝成使得兩個(gè)臂位于一 個(gè)桿的相對(duì)兩側(cè)，從而作用于相應(yīng)電極以便于相應(yīng)電極的每一節(jié)段朝 向相對(duì)電極彎曲。這樣，電極本身具有與板簧相似的彈簧型特性。這 樣的構(gòu)造提供了額外的優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)接觸壓力使電極縱向邊緣向外側(cè)移 動(dòng)時(shí)，與電極接合的單個(gè)彈簧臂可以經(jīng)受側(cè)向位移。在另一實(shí)施例中， 一個(gè)或幾個(gè)彈簧在電極的后側(cè)中心施加壓力， 從而使每一節(jié)段朝向相對(duì)電極彎曲。這種情況下的適當(dāng)設(shè)計(jì)例如可以是夾緊在兩桿之間或者夾緊在外殼邊框和桿之間的板簧或L形彈簧。在另一實(shí)施例中，在相應(yīng)電極后側(cè)上的待彎曲相應(yīng)節(jié)段內(nèi)，設(shè)置 有至少一個(gè)載荷分配元件，所述載荷分配元件具有棒形或軌形，并且 與桿平行地定位于相應(yīng)節(jié)段的中心處，其中一個(gè)或幾個(gè)彈簧施加壓力 于所述載荷分配元件上。這種設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)，即這樣的分配元件 可以用于現(xiàn)有技術(shù)中的大多數(shù)電解器而無需做實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)。更有利 地，至少部分所述載荷分配元件至少部分地由非導(dǎo)電材料制成。彈簧 更有利地為具有敞開的外形，以便于它們盡可能小地影響電解質(zhì)的豎 直流通。在另一實(shí)施例中，電極不是由單個(gè)構(gòu)件組成，而是被分為多個(gè)的 單獨(dú)的電極段部分，所述電極段部分通過彈簧而不經(jīng)由桿連接。桿在 這種情況下僅用于沿平行設(shè)置的電解槽傳遞壓負(fù)荷。


以下將參照附圖描述本發(fā)明電解槽的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電解槽的第一實(shí)施例；圖2示出了圖1中電解槽的變形；圖3示出了圖1中電解槽的測(cè)試結(jié)果的圖表；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電解槽的進(jìn)一步的實(shí)施例；圖5示出了圖4中電解槽的變形。
具體實(shí)施方式
圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的電解槽的第一實(shí)施例。在電解槽(l)的 該橫截面視圖中，示出了陰極室的后壁(2)，其配備有用于固定陰極(3) 的桿(6)。陽極室具有相似的設(shè)計(jì)使用固定到相應(yīng)后壁(5)的 多個(gè)桿(7)來固定陽極(4)。薄膜(10)位于兩電極即陰極(3)和 陽極(4)之間。當(dāng)多個(gè)這樣的電解槽并行組裝、安裝在圖中未示出的 框架內(nèi)、并且彼此電接觸時(shí)，桿(6)和(7)還確保壓力的適當(dāng)傳遞。圖1示出了桿(6)和(7)是如何將相應(yīng)的室和相應(yīng)的電極分為 多個(gè)節(jié)段(8)和(9)的。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電解槽的此實(shí)施例示出了電極中之---在本實(shí)施例中為陽極U) —一已經(jīng)在制造過程中預(yù)成型為彎曲形狀。在圖中示出的裝配構(gòu)造中，陽極(4)將薄膜 (10)按壓抵靠于陰極(3)上，其中被按壓區(qū)域的寬度(11)由大括 號(hào)示出。在平行節(jié)段(9)的每一節(jié)段中，電極以相似的方式被按壓。另外，圖中還示出了如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，在相對(duì)的桿(6) 和桿(7)之間的區(qū)域設(shè)置間隔件(12)，以用于限制在裝配期間陽極(4) 的變形程度。圖2示出了典型的電解槽(1)的截面圖，其中，陽極(4)的彎 曲程度使得在安裝好以后能夠避免將薄膜(10)機(jī)械地按壓抵靠在陰 極(3)上。在該附圖平面的預(yù)定水平處的、垂直于該附圖平面的頂點(diǎn) 線的位置由點(diǎn)劃線(13)示出。為了更容易地理解此圖，相對(duì)的陰極 室的節(jié)段(其與圖1所示的節(jié)段大致相同)在此情況下沒有示出。圖1中類型的電解槽經(jīng)過了一系列測(cè)試和評(píng)定，并且與根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)的電解槽進(jìn)行了比較。兩種電解槽在陰極側(cè)是相同的，并且陰極 基本上由扁平的金屬網(wǎng)板材組成。根據(jù)本發(fā)明的電解槽的陽極和根據(jù) 現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)比電解槽的陽極整體上由層狀結(jié)構(gòu)組成。本發(fā)明的電解 槽裝配有圖l所示類型的陽極組件，陽極以這樣的方式向陰極彎曲， 即很大一部分薄膜區(qū)域在陽極和陰極之間被按壓。向兩個(gè)電解槽施加5kA/ii^的電流密度。圖3是示出了在45天的操作期間的測(cè)試結(jié)果 的圖表。根據(jù)本發(fā)明的電解槽在整個(gè)測(cè)試階段顯示了比對(duì)比電解槽低 大約0.05V的槽電壓。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電解槽的另一個(gè)實(shí)施例。特別地，圖4 示出了電解槽(20)的陰極室(21)的水平截面視圖，包括后壁(22)、 外周邊框或側(cè)壁(23)和附近的外周凸緣(24)。用于經(jīng)并行設(shè)置的各 電解槽傳遞操作期間的壓負(fù)荷的桿(25)將該陰極室劃分為豎直的節(jié) 段(26)。在圖中未示出的陽極室可以具有大體上相同的設(shè)計(jì)。陰極節(jié) 段(29)固定到U形彈簧(27)和Z型彈簧(28)上。Z型彈簧(28) 僅僅沿側(cè)壁(23)定位，而陰極節(jié)段(29)緊固到位于陰極室內(nèi)的兩 個(gè)相同的U形彈簧(27)上。圖中的陰極室處在裝配之前的狀態(tài)，并 且很清楚地顯示了陰極節(jié)段(29)的最大彎曲。虛線(30)標(biāo)記了沒 有彎曲時(shí)的起始位置，而虛線(31)指示了與起始位置(30)相距一 定距離(32)的頂點(diǎn)線的高度。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的電解槽(20)的另一實(shí)施例的截面圖。 陰極室與圖4所示實(shí)施例相似，但是固定到兩個(gè)鄰近桿(25)的陰極 節(jié)段(29)通過位于節(jié)段(26)中央的彈簧(33)而彎曲。在這種情 況下，彈簧(33)被圖示為螺旋彈簧(33),但是正如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說顯見的那樣，可以使用其它等同的方案。螺旋彈簧(33)被 夾緊在下方襯墊(34)和上方襯墊(35)之間，以確保力的均勻傳遞。上述說明不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，在不脫離本發(fā)明的范圍的情 況下，本發(fā)明可以根據(jù)不同的實(shí)施例而實(shí)施，并且本發(fā)明的范圍只由 所附的權(quán)利要求書來限定。在本申請(qǐng)的整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語"包括"和它的變形并不排除其它部件或附加物的存在。包含在本說明書中的對(duì)于文件、法令、材料、設(shè)備、物品等的討 論僅僅是為了提供本發(fā)明的背景。并非暗示或代表任何或所有的這些 對(duì)象形成本申請(qǐng)各權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日之前的現(xiàn)有技術(shù)的一部分，或 者是與本發(fā)明相關(guān)的本領(lǐng)域公知常識(shí)。
權(quán)利要求
1. 一種設(shè)計(jì)用于氯堿電解的單部件類型電解槽，包括陽極室和陰極室，所述陽極室和所述陰極室中的每一個(gè)均由后壁限定邊界，所述陽極室和所述陰極室的每一個(gè)中均設(shè)置有相應(yīng)的電極，所述電極包括設(shè)置在所述陽極室中的陽極和設(shè)置在所述陰極室中的陰極，所述電極中的每一個(gè)均通過平行的桿與相應(yīng)室的所述后壁連接，所述平行的桿將相應(yīng)的電極分為多個(gè)節(jié)段，所述兩個(gè)電極中的至少一個(gè)電極的所述節(jié)段具有朝向相對(duì)的電極突出的彎曲部分。
2. 按照權(quán)利要求l所述的電解槽，其特征在于，所述至少一個(gè)電 極的所述彎曲部分的輪廓限定了頂點(diǎn)線，并且所述彎曲部分設(shè)置成將 位于所述頂點(diǎn)線兩側(cè)的薄膜區(qū)域按壓抵靠在所述相對(duì)的電極上。
3. 按照權(quán)利要求2所述的電解槽，其特征在于，被按壓的區(qū)域的 寬度為所述節(jié)段的寬度的至少20%。
4. 一種用于安裝在按照權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的電解槽中 的電極，其包括多個(gè)并列的且在相同方向上突出的彎曲部分。
5. 按照權(quán)利要求4所述的電極，其特征在于，所述彎曲部分的數(shù) 量與相應(yīng)電解槽室的節(jié)段的總數(shù)量一致。
6. 按照權(quán)利要求4或5所述的電極，其特征在于，所述彎曲部分 覆蓋整個(gè)電極高度的至少90%。
7. 按照權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的電極，其特征在于，所述 彎曲部分的頂點(diǎn)線在未裝配的情況下從電極主平面突出大約0.4到 l.Omm。
8. 按照權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的電解槽，其特征在于，所 述彎曲部分的彎曲形狀通過作用于電極后側(cè)上的至少一個(gè)彈簧來獲 得。
9. 按照權(quán)利要求8所述的電解槽，其特征在于，所述至少一個(gè)彈 簧具有兩個(gè)臂，所述兩個(gè)臂分別位于所述平行桿中的一個(gè)桿的相對(duì)兩 側(cè)。
10. 按照權(quán)利要求9所述的電解槽，其特征在于，所述彈簧為U 形或V形。
11. 按照權(quán)利要求8所述的電解槽，其特征在于，所述至少一個(gè) 彈簧在至少一個(gè)所述電極節(jié)段的中央處施加壓力。
12. 按照權(quán)利要求11所述的電解槽，其特征在于，所述彈簧為板 簧或L形彈簧，其被夾緊在所述平行桿的兩個(gè)桿之間，或者被夾緊在 外周邊框和所述平行桿中的一個(gè)桿之間。
13. 按照權(quán)利要求8到12中任一項(xiàng)所述的電解槽，其特征在于， 在每個(gè)所述電極節(jié)段中設(shè)置有至少一個(gè)載荷分配元件，所述至少一個(gè) 載荷分配元件為棒形或桿形，并且與所述桿平行地定位在相應(yīng)電極節(jié) 段的中心處，其中至少一個(gè)彈簧施加壓力于所述至少一個(gè)載荷分配元 件上。
14. 按照權(quán)利要求13所述的電解槽，其特征在于，所述至少一個(gè) 載荷分配元件至少部分地由非導(dǎo)電材料制成。
15. 按照權(quán)利要求8到14中任一項(xiàng)所述的電解槽，其特征在于， 所述彈簧相對(duì)于豎直的電解質(zhì)流是敞開的。
16. 按照權(quán)利要求8到15中任一項(xiàng)所述的電解槽，其特征在于， 所述至少一個(gè)電極由多個(gè)單獨(dú)的段部分組成，所述段部分通過彈簧連 接，但不固定到所述平行桿上。
17. 按照權(quán)利要求16所述的電解槽，其特征在于，每個(gè)所述電極 節(jié)段中均設(shè)置有一個(gè)所述電極段部分。
18. —種大體上如參照附圖描述的電解槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種為氯堿電解器設(shè)計(jì)的單部件類型的電解槽，包括陽極室和陰極室，兩室中的每一個(gè)包含通過平行桿與相應(yīng)室后壁相連接的電極。電極因而被細(xì)分為若干節(jié)段。根據(jù)本發(fā)明，兩電極中的至少一個(gè)具有在每一節(jié)段中的彎曲形狀，此彎曲節(jié)段朝向相對(duì)電極突出并且將薄膜區(qū)域按壓抵靠在相對(duì)電極上。根據(jù)優(yōu)選地實(shí)施例，各電極節(jié)段的彎曲形狀通過彈簧獲得。
文檔編號(hào)C25B11/02GK101522951SQ200780036176
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者K-H·杜勒, P·沃爾特林, R·基弗, S·厄爾曼, U-S·鮑伊默 申請(qǐng)人:烏德諾拉股份公司