FI104839B - Elektrolyysialtaan virtakiskorakenne - Google Patents

Description

104839

ELEKTROLYYSIALTAAN VIRTAKISKORAKENNE

Tämä keksintö kohdistuu metallien elektrolyyttiseen puhdistukseen 5 tarkoitetun elektrolyysialtaan virtakiskorakenteeseen, joka on muotoiltu yhtenäiseksi siten, että elektrodien välistä jakoa voidaan helposti muuttaa. Kaikki rakenteen osat on muodostettu yhtenäisiksi, altaan pituisiksi profiileiksi.

10 Metallien kuten kuparin, nikkelin ja sinkin elektrolyyttiseen puhdistukseen tarkoitetussa elektrolyysilaitoksessa on tyypillisesti suuri määrä elektrolyysi-altaita, jotka on kytketty ryhmittäin sarjaan siten, että edellisen altaan anodi on sähköisesti yhdistetty seuraavan altaan katodiin altaiden välisen seinämän päällä olevalla, hyvin johtavalla, yleensä kuparisella virtakiskolla. 15 Kytkentää kutsutaan ns. walker-systeemiksi.

Rakenteeseen kuuluu tyypillisesti myös virtakiskon päälle tuleva, lovettu eristekisko, joka erottaa edellisen altaan katodin seuraavan altaan anodin « « « virtakiskosta. Tämä on välttämätöntä, koska muuten altaiden kaikki elektrodit ;' · ‘: 20 olisivat sähköisesti yhdessä eikä virta kulkisi elektrolyytin kautta.

• · « • · :Y: Tekniikan tason mukaisessa virtakiskossa on myös yleensä reunoilla v ·' poikkileikkaukseltaan puolipyöreät tai kolmiomaiset, virtakiskon pituus suunnassa katsottuna joko yhtenäiset tai eristekiskoa varten katkotut • · 25 kohoumat. Virtakiskon kanssa kontaktiin haluttavat elektrodit lasketaan v · näiden kohoumien päälle. Kohoumien tarkoituksena on ensinnäkin jäykistää virtakiskoa ja toiseksi muodostaa kiskon ja elektrodin välille viivakontakti.

• · · • · : Eristekiskossa on sen keskiosasta sivullepäin suunnattuja ulokkeita, jotka 30 tulevat joko virtakiskon katkottujen kohoumien väliin tai yhtenäisten 104839 2 kohoumien päälle. Virtakiskosta erilleen haluttavat elektrodit lasketaan näiden eristeulokkeiden päälle.

Ennestään tunnetaan myös US patentissa 3,682,809, sen kuvassa 1 esitetty 5 virtakiskoratkaisu, jossa virtakisko on yhtenäinen, mutta elektrodien kannatuselimet on lovettu siltä puolelta, mistä ne asetetaan virtakiskon päälle. Kuvan mukaisesti saman elektrodien kannatuselimet ovat keskenään eripituiset. Kuvassa ei ole esitetty, miten kahden vierekkäisen altaan elektrodit sijoitetaan virta-ja eristekiskoille.

10

Perinteisellä virtakiskorakenteella ja lovetuilla elektrodeilla on ainakin seuraavia haittoja: - Kunkin elektrodin sähköinen liittyminen virtapiiriin on yhden kontaktin varassa. Koska kontaktien taso (hyvä/huono kontakti) vaihtelee paljon, on IS virranjakauma elektrodien välillä epätasainen.

- Jos käytetään lovettua kuparikiskoa, on sen valmistaminen kalliimpaa kuin loveamattoman. Jos taas käytetään loveamatonta kiskoa, elektrodit tulevat :.: eristekiskon takia vinoon.

: - Lovettujen elektrodien valmistaminen on kalliimpaa kuin loveamattomien.

20 - Lovetut elektrodit on altaaseen tuotaessa laskettava altaan leveyssuuntaan nähden tarkasti oikeaan paikkaan virtakiskoon nähden.

• I »Il - Lovetun eristekiskon ja mahdollisesti myös kuparikiskon takia on elektrodit • « · altaaseen tuotaessa laskettava altaan pituussuunnassa tarkasti oikeaan paikkaan virtakiskoon nähden, jotta sähköiset kontaktit ja erotukset syntyvät « · · • · · m'.'m 25 oikein. Virtakiskon lämpöpiteneminen voi aiheuttaa ongelmia.

• · · - Lovettu virtakisko ei salli elektrodien jaon muuttamista ilman kaikkien • · · virtakiskojen ja eristekiskojen uusintaa. Loveamattomalla kuparikiskolla ’! ’ elektrodien jaon muuttaminen edellyttää eristekiskojen uusintaa.

- Lovetun eristekiskon takia virtakiskojen puhdistaminen vaatii käytännössä '···’ 30 aina eristekiskon poistamisen puhdistuksen ajaksi. Tämä tekee varsinkin mekanisoidun puhdistuksen oleellisesti hankalammaksi.

3 104839 - Koska lovetusta kiskosta joudutaan tekemään suhteellisen ohut, siitä tulee yleensä melko heikko ja lyhytikäinen.

Nyt kehitetyn keksinnön tarkoituksena on ollut aikaansaada sellainen S virtakiskorakenne, jolla vältetään perinteisen rakenteen edelläkuvatut haittapuolet. Keksinnön mukaisessa virtakiskorakenteessa on elektrolyysi-altaan sivureunan päälle asetettu sähköä hyvin johtava päävirtakisko, joka yhdistää edellisen altaan anodit ja seuraavan altaan katodit sähköisesti toisiinsa, jolloin syntyy tunnettuun tapaan altaiden sarjaankytkentä.

10 Päävirtakiskoon on tehty erikorkuisia, kiskon pituussuunnassa yhtenäisiä sivukohoumia siten, että toiset elektrodit tulevat altaassa toisia elektrodeja alemmaksi. Elektrolyysiakaan sivureunan päälle asetetaan myös tukielimet, jotka kannattavat elektrodien sitä puolta, mitä ei ole yhteydessä päävirtakiskoon. Tukielimet on eristetty päävirtakiskosta ja edullisesti ne 15 ovat sähköäjohtavaa materiaalia, jolloin ne tasaavat altaan samanmerkkisten elektrodien keskinäistä potentiaalia. Sekä päävirtakisko, tukielimet että eristemateriaali ovat altaan pituussuunnassa yhtenäisiä. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista patenttivaatimuksista.

20 Päävirtakiskon sivukohoumat ovat siten erikorkuiset, että toiset elektrodit kuten esimerkiksi anodit, tulevat altaassa hieman alemmaksi kuin toiset ***** elektrodit eli tässä tapauksessa katodit. Käytännössä asia ratkaistaan siten, • « · että sekä päävirtakiskon alemmat kohoumat että alemmat tukielimet tulevat lähemmäksi altaan seinän reunaosaa, jolloin alemmaksi tulevien elektrodien • « · • · » .‘.I 25 kannatuselimet tehdään lyhyemmiksi kuin ylemmäksi tulevien elektrodien, joita varten ylemmät kohoumat ja tukielimet sijoitetaan lähelle altaan seinän keskiosaa. Tarpeen vaatiessa voidaan tehdä myös päinvastoin eli sijoittaa katodit alempiin kohoumiin ja anodit korkeampiin. Päävirtakiskon sivu-kohoumat ovat yhtämittaiset eikä niiden päälle tule eristekiskoa. Sanoilla '··*' 30 yhtenäinen tai yhtämittainen tarkoitetaan, että materiaali ei ole lovettu elektrodien sijoittamista varten, vaan materiaali on olennaisesti 104839 4 tasavahvuista koko altaan matkalla. Myöskään elektrodien kannatuselimiä ei ole lovettu.

Ylemmmäksi tulevien elektrodien tukielin sijoitetaan päävirtakiskon päälle, 5 sen kohoumien väliin. Tukielin on edullisesti potentiaalintasauskisko, joka on eristemateriaalilla erotettu päävirtakiskosta. Tämä kisko on samalla tasolla kuin päävirtakiskon ylempi sivukohouma ja yhdistää ylempänä olevien elektrodien kannatuselimien toiset, ei päävirtakiskolla olevat, päät sähköisesti yhteen.

10 Päävirtakiskon ulkopuolelle, sen korkeamman sivukohouman viereen altaan sivureunan ja eristemateriaalin päälle, sijoitetaan alempien elektrodien tukielin, joka on myös edullisesti potentiaalintasauskisko. Tämä kisko on samalla tasolla kuin päävirtakiskon alempi kohouma ja yhdistää alempana 15 olevien elektrodien kannatuselimien toiset, ei päävirtakiskolla olevat päät sähköisesti yhteen. Tämän potentiaalintasauskiskon alla oleva eristeprofiili voi olla sama, mikä on päävirtakiskon ja altaan reunan välissä.

: Keksinnön mukaisella virtakiskoratkaisulla on tekniikan tason ratkaisuhin v : 20 nähden ainakin seuraavia etuja: ' · · · - Sekä päävirtakisko että potentiaalintasauskiskot ovat loveamattomia, jolloin • · · *;[;* elektrodien jako on vapaasti muutettavissa ilman, että virtakiskoille tarvitsee • ♦ · v * tehdä mitään.

. . - Virtakiskojen mekanisoitukin puhdistus on yksinkertaista, koska kaikki I · * 25 puhdistettavat pinnat ovat yhtämittaisia ja yhtä materiaalia. Virtakisko- • · » rakennetta ei tarvitse purkaa puhdistusta varten.

• · · * ”. * - Virtakiskojen rakenne on luja ja pitkäikäinen.

- Potentiaalintasauskiskon ansiosta kunkin elektrodin sähköinen liittyminen virtapiiriin on nyt kahden kontaktin varassa: mikäli jollakin elektrodilla ' · ·' 30 kontakti päävirtakiskoon on keskimääräistä huonompi, rinnakkaiset elektrodit 5 104839 tasaavat virranjakaumaa potentiaalintasauskiskon kautta, jolloin virran-jakauma saadan tasaisemmaksi.

- Elektrodit saadaan aina suoraan.

- Sähköiset kontaktit ja erotukset syntyvät aina oikein, vaikka elektrodeja ei 5 altaaseen tuotaessa laskettaisikaan altaan pituus- tai leveyssuunnassa tarkasti oikeaan paikkaan virtakiskoon nähden. Virtakiskon lämpöpitenemi-sestä ei myöskään ole mitään haittaa.

Keksintöä kuvataan vielä tarkemmin oheisten kuvien avulla, jossa 10 kuvassa 1 on esitetty poikkileikkaus elektrolyysialtaasta, jossa on keksinnön mukainen virtakiskorakenne, ja kuvassa 2 on kuvattu yksityiskohtaisemmin virtakiskorakennetta.

Kuvan 1 mukaisesti anodit ja katodit on laskettu elektrolyysialtaaseen A IS samoin kuin altaaseen B, josta kuvassa näkyy vain toisen päädyn kannatuselimet. Kuvan mukaisesti edessä näkyvä anodi 1 on sijoitettu alemmaksi kuin takana näkyvä katodi 2. Kuten yleensäkin, anodit ja katodit v sijoitetaan altaaseen vuorotellen. Sekä anodit että katodit on tuettu v kannatuselimiensä 3 ja 4 avulla elektrolyysiakaan sivuseinien 5 päälle 20 sijoitettuihin, keksinnön mukaisiin virtakiskorakenteisiin. Sivuseinällä tarkoitetaan kahden vierekkäisen altaan välistä sivuseinää, olipa se sitten • · · *:[:* muodostettu yhdestä tai useammasta vierekkäisestä osasta.

• · · « · ·

Kuvasta 2 nähdään tarkemmin, että päävirtakisko 6 on sijoitettu altaan • · * .·*:·. 25 sivuseinän 5 päälle asetetun eristelevyn 7 päälle. Eristelevyn käyttö • · · päävirtakiskon alla ei ole aivan välttämätöntä, mutta käytännön syistä • · · I · « suositeltavaa. Päävirtakisko ulottuu altaan sivuseinien päällä koko altaan ·' pituudelta. Virtakisko on alaosastaan vaakasuora ja voi olla sitä myös • « < yläosan keskikohdasta, mutta reunoiltaan kisko nousee ylöspäin kiskon • 1 30 pituussuunnassa yhtenäisinä kohoumina, ulokkeina, jotka ovat keskenään erikorkuiset. Kohoumat voivat olla erimuotoiset, mutta esimerkiksi 104839 6 poikkileikkaukseltaan puolipyöreä kohouma on sopiva. Kuvan 2 tapauksessa virtakiskon alemman kohouman 8 päälle sijoitetaan altaan A anodien kannatuselimet 3 ja ylemmän kohouman 9 päälle altaan B katodien kannatuselimet 4. Elektrodien kannatuselimiä ei ole lovettu, vaan ne ovat 5 alareunastaan yhtenäisiä. Sopiva korkeusero kohoumien välillä on useimmiten 5-15 mm, ja käytännön syistä alemmiksi elektrodeiksi valitaan usein anodit. Alempi kohouma on tarkoituksenmukaista sijoittaa lähemmäksi altaan reunaa ja ylempi kohouma sivuseinän keskiosan läheisyyteen.

10 Päävirtakiskon 6 kohoumien 8 ja 9 väliin on sijoitettu koko kiskon pituudelta yhtenäinen eristeprofiili 10, ja tämän päälle altaan A katodien tukielin 11, joka tässä tapauksessa on sähköä johtava potentiaalintasauskisko. Koska altaan A katodien toisen puolen (ei kuvassa näkyvä) kannatuselin on tuettu seuraavan altaan päävirtakiskon ylempään kohoumaan, on potentiaalin-15 tasauskiskon 11 yläosa sovitettu samalle korkeudelle kuin päävirtakiskon ylempi kohouma, joten katodit ovat vaakasuorassa kannatuselimiensä 4 varassa.

Kuten kuvasta 2 myös nähdään, päävirtakisko 6 ei ulotu koko altaan 20 sivureunan leveydelle, vaan osaa sivureunasta kattaa pelkkä eristelevy 7. Päävirtakiskon ulkopuolella olevan eristelevyn osalle sijoitetaan edullisesti • « · altaan B anodien tukielin 12, joka tässäkin tapauksessa on potentiaalin- » « f • » · tasauskisko, joten se yhdistää nyt anodien sen pään kannatuselimet, jotka ..... eivät ole tuettuna virtakiskoon. Tämä tukielin on asetettu sille korkeudelle, • · · 25 että se nostaa anodien toisen pään kannatuselimet 3 samalle korkeudelle • « · . *. kuin päävirtakiskolla olevat. Kummankaan potentiaalintasauskiskon päällä ei • · · *.*·’.* ole eristemateriaalia. Kiskot ovat edullisesti poikkileikkaukseltaan yksinkertaista materiaalia, esimerkiksi pyörötankoa.

• · I ' * 30 Jos jompien kumpien elektrodien, anodien tai katodien yhteydessä ei haluta käyttää tukielimenä potentiaalintasauskiskoa, kisko voidaan korvata vastaa- 7 104839 vasti eristemateriaalista tehdyllä profiililla tai tehdä eristemateriaalista suoraan sen muotoinen, että se kannattaa elektrodien kannatuselimien päitä oikealla korkeudella. Tällöin tosin menetetään osa edelläkuvatuista eduista.

5 Kuten edellä todettiin, päävirtakisko ei ulotu altaan sivuseinämän koko leveydelle, vaan sen leveys on jonkin verran yli puolet sivuseinän leveydestä. Kummankin elektrodin tukielin on edullista asettaa suurin piirtein samalle etäisyydelle sivuseinämän keskikohdasta kuin mikä on vastaavan elektrodin kohouman etäisyys sivuseinän keskikohdasta.

• · *» • · · • · • ·· • · · • · · • « • · · • · · • · • · · • · «

• · I

• · • · · • · · »»· · ··· I i I « « « I 4

Claims (11)

104839

1. Metallien elektrolyyttiseen puhdistukseen tarkoitetun elektrolyysiakaan 5 virtakiskorakenne sarjakytkentäperiaatteella toimittaessa, jolloin virtakisko- rakenne on sijoitettu altaan kunkin sivuseinän (5) päälle, tunnettu siitä, että altaan päävirtakisko (6) on varustettu altaan pituussuuntaisilla, yhtenäisillä kohoumilla (8,9), jotka ovat korkeussuunnassa erikorkuiset altaan anodien loveamattomien kannatuselimien (4) tukemiseksi toiseen kohoumaan ja 10 viereisen altaan katodien loveamattomien kannatuselimien (3) tukemiseksi toiseen kohoumaan; virtakiskorakenne on varustettu päävirtakiskosta (6) eristetyillä, altaan pituussuunnassa yhtenäisillä tukielimillä (11,12) elektrodien kannatuselimien toisten, ei päävirtakiskolla olevien päiden tukemiseksi samalle tasolle kuin vastaavan elektrodin päävirtakiskolle tuettu 15 pää.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että : päävirtakiskon (6) kohoumien (8,9) väliin on sijoitettu yhtenäinen eristeprofiili :7: (10). : 20

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että • · · toinen elektrodien tukielimistä (11) on sijoitettu päävirtakiskon (6) kohoumien * I I * (8,9) väliin sijoitetun eristeprofiilin (10) päälle, ja tukielin (11) on oleellisesti samassa tasossa päävirtakiskon ylemmän kohouman (9) kanssa. • · · 25 « · · .

*. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että • · · • · · päävirtakisko (6) ulottuu vain osalle altaan sivuseinän (5) leveydestä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että 30 ainakin osalle altaan sivuseinän leveydestä on seinän päälle asetettu yhtenäinen eristemateriaali (7). 104839

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että altaan sivuseinän (5) päälle on asetettu yhtenäinen eristemateriaali (7) ja päävirtakisko on sijoitettu sen päälle. 5

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että elektrodien toinen tukielin (12) on sijoitettu päävirtakiskon (6) ulkopuolelle eristemateriaalin (7) päälle, ja tukielin (12) on oleellisesti samassa tasossa kuin päävirtakiskon alempi kohouma (8). 10

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että tukielimet (11,12) ovat sähköä johtavasta materiaalista valmistettuja potentiaalintasauskiskoja.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että tukielimet (11,12) on valmistettu eristemateriaalista.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että päävirtakiskon alempi kohouma (8) ja samaan tasoon asetettu tukielin (12) 20 on sijoitettu altaan reunan puolelle. • · ♦ · · *·’·1

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtakiskorakenne, tunnettu siitä, että • · « • « · * päävirtakiskon kohoumat ja samaan tasoon asetetut tukielimet on sijoitettu ^. suurin piirtein samalle etäisyydelle sivuseinämän keskikohdasta. • · ♦ • · 25 • · » 30 · • · · • « · • · · · 104839