NO149057B - Tannpasta inneholdende siliciumdioxydslipemiddel og en karieshemmende fluorforbindelse - Google Patents

Description

Nærmere bestemt angår således denne oppfinnelse en elektrolysecelle for elektro-

lytisk spaltning av alkalimetallklorider og jordalkalimetallklorider for fremstilling av alkalimetall eller jordalkalimetall og klor,

hvilken celle har en horisontal elektrisk ledende bunn som er innrettet til å under-

støtte et flytende katodemetall, fortrinnsvis bly, en i hovedsaken horisontal og elektrisk ledende overdekning eller overdel, en eller flere anoder som er festet til overdeknin-

gen og i elektrisk kontakt med denne, inn-

løp for innføring av flytende katodemetall og smeltet elektrolytt til cellen og et ut-

løp for katodemetallet fra cellen, hvor bun-

nen og/eller overdekningen er innkoblet i den elektriske krets ved hjelp av stive strømledere. Det særegne ved elektrolyse-

cellen ifølge oppfinnelsen er i første rekke at de stive strømledere er ført inn i smeltet metall, fortrinnsvis natrium, som er opptatt i beholdere og er i kontakt med den nevnte bunn, henholdsvis med cellens overdekning eller overdel, hvilke beholdere er forsynt med deksler som er bevegelige, men flui-

dumtette i forhold til beholderne.

Ved hjelp av oppfinnelsen blir det opp-

nådd at det smeltede metall danner den vesentlige ledende strømvei mellom den stive lederanordning og cellen og absor-

berer således enhver bevegelse mellom cel-

len og den stive lederanordning slik at en effektiv forbindelse foreligger til enhver tid helt uavhengig av graden av termisk ekspansjon og kontraksjon i cellen.

I det følgende blir det gitt et detaljert beskrivelse av en utførelsesform for opp-

finnelsen i forbindelse med tegningene, av hvilke: Figur 1 er et lengdesnitt etter linjen 1—1 på figur 2 av en elektrolysecelle-kon-

struksjon som er en utførelsesform for opp-

finnelsen;

figur 2 er et tverrsnitt etter linjen 2—2

på figur 1 av cellen på figur 1, og figur 3 er et tverrsnitt efter linjen 3—3

på fieur 1 av en lederanordning.

Underdelen 12 av cellen 10 er passende

fremstilt av metall, f.eks. jern, og blir un-

derstøttet på en isolerende støtte 14, som på tesningen er angitt som ildfaste blok-

ker eller stener, men det vil forstås at en-

hver annen passende isolerende understøt-

telse kan anvendes. Som det fremgår av figur 1 har cellen en bundflate 15 på hvil-

ken væskekatoden 16, dvs. smeltet bly, er innrettet til å ligge og å flyte fra venstre mot høyre på tegningen. Den langstrakte celleunderdel 12 er således utformet med en langstrakt kanal i hvilken flaten 15 er bun-

den og som danner elektrolysekammeret 17.

Bunden 15 kan være horisontal eller den

kan helle svakt mot høyre. Helningen kan variere, men en helningsvinkel på 1° eller mindre er å foretrekke. Da cellen er inn-

rettet til å drives ved høye temperaturer for elektrolyse av smeltede salter, dvs. tem-

peraturer omkring 810° til 850° C som er passende for elektrolyse av smeltet na-triumklorid, kan det anvendes en hvilken som helst oppvarmningsanordning for cel-

lens underdel for å holde denne ved en høy temperatur.

Som tetning over cellen er det anord-

net en overdekning 30 som strekker seg fullstendig tvers over celleunderdelen 12

og strekker seg likeledes fra den ene ende av celleunderdelen til den annen. Denne overdekning er laget av et elektrisk led-

ende materiale og er mest hensiktsmessig fremstilt av grafitt. Overdekningen 30 bæ-

rer direkte anodene 50 og dette blir pas-

sende utført ved hjelp av anodeholdere 52.

Som det fremgår av figurene 1 og 2,

blir holderne 52 således opptatt i spor 53

og 54 som er utformet i overdekningen 30

og i anodeblokkene 50, slik at disse deler er demonterbart sammenføyet, eller hol-

derne kan være demonterbart forbundet bare med overdekningen, eller bare med anodene eller alle disse deler kan være fremstilt i ett stykke. Alle de ovenfor nevn-

te deler kan videre også være utformet som ett eneste legeme slik at den nedre over-

flate av overdekningen i virkeligheten tje-

ner som anode. Selv om overdekningen 30

er vist som et legeme i ett stykke som strek-

ker seg over hele cellen, er den videre med fordel sammensatt av et flertall seksjoner som strekker seg tvers over underdelen 12,

hvilke seksioner er forbundet med hver-

andre ved hjelp av svalehale-skjøter. slik som vist melom anodeholderne oe den til-

støtende overdekning og anodene, og an-

gitt ved 56. Som beskrevet i norsk patent nr. 110 941 og slik det fremgår av figurene 1 og 2. er det anordnet en sammenheng-

ende ildfast foring 60 lånes hele den indre del av sideveggene i elektrolysekammeret 17. hvilken forine 16 virker som en elek-

trisk isolator oe videre som beskvttelse for «ideveeeene mot kiemisk påvirkning av de kiemikalier som befinner see i kammeret.

Da overdeknineen må være elektrisk isolert

fra celleunderdelen, fordi overdelen er en leder for elektrolvsestrdm, ligger en iso-

lerende nlate 61 over hele den øvre kant av sideveeeene nå underdelen 12. Det ytre av celleunderdelen er nassende forsvnt med en tett varmeisolerende klædning. 63. Vek-

ten av overdekningen på celleunderdelen sammen med den isolerende plate 61 er

vanligvis tilstrekkelig, men hvis det ønskes en bedre tetning, kan det anvendes et flertall klemmer (ikke vist) med innbyrdes mellomrom for å fastholde overdekningen på underdelen. Slike klemmer må selvsagt være isolert fra underdelen for å forhindre elektrisk kontakt mellom overdekningen 30 og underdelen 12. Videre bevirker den ytre isolerende klædning ikke bare varmeisola-sjon, men også den elektriske isolasjon.

En utløpskanal 70 er passende anordnet i overdekningen 30 for å muliggjøre utluftningen av elektrolysekammeret for gasser som utvikles over elektrolyttnivået.

Den måte på hvilken elektrolytten og væskekatoden blir innført i og fjernet fra cellen utgjør ingen del av foreliggende oppfinnelse og de fremgangsmåter som er beskrevet i ovennevnte norske patent er særlig velegnet, spesielt da disse sikrer mot innføring av luft eller oxygen sammen med elektrolytten og katoden inn i elektrolysekammeret. Som det ses på figur 1 blir således væskekatoden, dvs. smeltet bly, og elektrolytten, dvs. smeltet alkalimetallklo-rid eller alkalisk jordmetallklorid, innført ved den venstre ende av celleunderdelen, idet det smeltede bly passende blir innført gjennom en ledning 80 og elektrolytten blir innført gjennom en ledning 82. Ledningen 82 er ført oppad inn i elektrolysekammeret 17 og munner ut gjennom en sevreguler-ende flyteventil, skjematisk angitt ved 84, av den type som er beskrevet i forbindelse med figur 5 i det ovennevnte patent nr. 110 491. Ved den høyre ende av cellen 10 er det anordnet en tverrvegg 88 som strekker seg mellom celleunderdelens sidevegger og ligger an mot overdekningen 30 for å danne den avsluttende ende av selve elektrolysekammeret og å avgrense et endekammer 89. Cellebunden skråner nedad i nærheten av tverrveggen for å danne en brønn 90, i hvilken veggen kan stikke ned for å danne en væsketetning mot passasje av den lettere elektrolytt inn i endekammeret så lenge væskenivået for katoden blir opp-rettholdt.

Endekammeret 89 er utformet med en utløpsåpning 92. En høy sylindrisk hylse 94 er forsynt med åpninger 95 og med en nese-del 96 som normalt er anbragt i utløpsåp-ningen 92 ved toppen av en hylse 93, idet katodenivået blir holdt ved åpningene 95 gjennom hvilke den legering som er dannet i cellen, blir utmatet. Den øvre ende av hylsen 94 stikker inn ,i en utsparing i overdekningen 30 og kan løftes, f.eks. ved elektromagnetiske midler, for å muliggjøre uttømming av katoden fra cellen, slik som beskrevet i det ovenfor nevnte patent. Passende elektrisk isolasjon (ikke vist) forhindrer kontakt mellom hylsen 94 og overdekningen 30. Justering av anode/katode-mellomrommet kan utføres på enhver passende måte, men skjer mest hensiktsmessig på den måte som er beskrevet i det nevnte patent, hvor hylsen 93 er i gjengeinngrep med det isolerende rør 97 og åpningenes høyde blir innstilt ved hjelp av den roter-ende hylse 93.

I henhold til oppfinnelsen blir stive strømledere forbundet med anodene og katoden i cellen på en måte som eliminerer ethvert problem i forbindelse med cellens termiske ekspansjon eller kontraksjon, eller slike bevegelser av deler av cellen, ved å anordne en konstruksjon i hvilken lederne er innrettet til å bli neddykket i et smeltet elektrisk ledende metall. Under spesiell henvisning til figur 1, er toppen av celleoverdekningen 30 omgitt av en beholder 100 avgrenset av sidevegger 102 og endevegger 104, med celleoverdekningen 30 selv som bund i beholderen. De nedre kanter av sideveggene og endeveggene er utformet med en innadrettet flens 106 som blir mottatt i en rundtgående utsparing

108 i den nedre del av overdekningen 30.

Utsparingen 108 er fylt med avtagbare gra-fittblokker 110 som er sammenføyet med resten av overdekningen og tjener til å klemme flensen 106 fluidumtett fast. Blokkene 110 er fastholdt ved hjelp av van-lige midler, og mest hensiktsmessig ved hjelp av grafittbolter 112 som er ført gjennom blokkene fra deres underside, som hvi-ler på den isolerende plate 61, og passerer så gjennom egnede hull i flensen 106 og er gjeneet inn i den øvre del av overdekningen. Som det sees på venstre del av figur

1, går gassutlønet 70 fra hoveddelen av

overdekningen inn i den tilstøtende blokk og så ut til cellens utside, hvor den passende kan være forbundet med en utløns-ledning (ikke vist). Det vil forstås at andre midler til å feste sideveggene 102 og endeveeeene 104 til celleoverdekningen kan anvendes om ønskelig.

Over de øvre kanter av sideveggene og endeveeeene i beholderen 100 lieger et deksel 115. I henhold til orjrjfinnelsen blir relativ bevesreliehet med samtidig fluidum-tetninq- mellom veeeene i beholderen og dekselet 115 mulieejort ved hielD av den Derjferiske tetnine og den forskyvbare konstruksjon som er vist nå den øvre del a, v fieur 1. Denne konstruksjon er blitt over-drevet med hensyn til dimensionene for å vise forholdene mer tvdelig. Således er de øvre ender av veggene 102 og. 104 utformet med et sammenhengende trau 120 med en bund 122 som er festet til veggene 102 og 104 f.eks. ved sveisning, og en sidevegg 124 med en periferisk flens 126. Dekselet 115 er dimensjonert til å strekke seg utad over trauet, og dekselets endepartier er bøyet tilbake slik som angitt ved 130 for å danne en spalt i hvilken flensen 126 blir opptatt. For å tilsikre tetning, men samtidig tillate relativ glidningsbevegelse mellom dekselet og flensen på trauet, ligger en glidetet-ningsdel 132 på flensen 126 og bærer dekselet. Denne tetningsdel kan være av en hvilken som helst egnet type og er fremstilt av et materiale som er motstandsdyk-tig overfor de høye temperaturer og overfor de materialer som det kan komme i kontakt med, men er mest fordelaktig laget av bløtt kobber omgitt med glimmer. Den tilbakebøyede del 130 er krympet over flensen 126 og tetningsdelen eller pakningen slik at det blir dannet en tettsluttende gli-depakning, og om ønskelig kan forbindel-sen gjøres enda tettere ved å anvende klemmer (ikke vist) for å klemme i de retnin-ger som er angitt med pilene på figur 1.

Den relativt bevegelige, men tettsluttende konstruksjon som er beskrevet ovenfor, blir fullstendig når det blir anordnet en sammenhengende tetningsplate 135 som stikker ned fra dekselet 115 og er plasert slik at den blir opptatt i trauet 120, som er fylt med et tetningsfluidum 138, som passende kan være smeltet bly. Beholderen 100 er innrettet til å bli fylt med et elektrisk ledende fluidum 139, og dette er mest hensiktsmessig smeltet natrium. Den ovenfor beskrevne tetning forhindrer unnslipning av natriumdamper til atmosfæren og tetningsdelen 132 forhindrer unnslipning av damper fra trauet 120.

I henhold til oppfinnelsen blir elektrisk strøm tilført gjennom stive ledere på en måte som fullstendig unngår vanskeligheter med ekspansjon eller kontraksjon av cellen, eller hvilken som helst del av denne, ved å bringe lederne gjennom dekselet 115 og inn i det indre av beholderen 100 slik at de blir neddykket den ledende væske 139. En typisk og særlig velegnet an-ordning av stive ledere er vist på figur 1 og sees likeledes på figur 2. Denne lederanordning, som generelt er angitt ved 140, er sammensatt av et flertall stive L-formede kobberskinner 144. Som det fremgår av figurene 1 og 3, er de vertikale ben a av skinnene 142 ført ned gjennom dekselet med innbyrdes mellomrom og blir så bøyet i rett vinkel for å frembringe de horisontale ben b som strekker seg gjennom beholderen tilnærmet parallelt med celledek-selet. Sideskinnene 144 holder anordningen sammen og sikrer skinnene 142 i deres stilling med innbyrdes mellomrom. Disse sideskinner og de ytterste skinner 142 er loddet eller på annen måte fast sammen-føyet med dekselet 115. Hvis det således skulle forekomme ekspansjon eller kontraksjon av cellen, vil slik ekspansjon eller kontraksjon ikke bli overført til de stive ledere på grunn av at dekselet 115, med hvilket de er forbundet, ikke vil følge be-vegelsene av beholderen 100 som følge av den glidende forbindelse mellom dekselet og beholderen slik som beskrevet ovenfor. Skjønt disse to deler er beskrevet sammen-krympet og forsynt med klemmer langs deres kanter, vil det alltid være klart at en slik krympning eller klemning ikke hind-rer relativ bevegelse, slik som det f.eks. vil forekomme som resultat av termisk ekspansjon eller kontraksjon.

Skjønt det er vist en enkelt lederanordning, vil det forstås at det kan være anvendt et flertall slike anordninger, f.eks. fire eller mer, i avhengighet av strømbebo-vet for cellen og størrelsen av lederanordningene. En av fordelene med lederanord-ningen av den konstruksjon som er vist, er at de nedre deler av de vertikale mellomrom mellom lederskinnene slik de sees på figur 3 kan lukkes, og disse mellomrom kan fylles med et kjølefluidum, idet det er anordnet passende åpninger i lederne for å muliggjøre sirkulasjon. Det er videre en fordel med den viste lederkonstruksjon at den natriummengde 139 som ligger over dekselet, tjener til å tette den store øvre overflate av dekselet og således forhindrer luft i å komme inn hvis cellen blir drevet under vakuum. Dertil tilsikrer konstruk-sionen ifølge oppfinnelsen en rikelig strøm-tilførsel til cellen, likegyldig hvor stort strømbehovet er, fra stive ledere uten vanskeligheter nå grunn av termisk ekspansjon eller kontraksjon.

I henhold til et ytterligere trekk ved opofinnelsen, blir også den negative side av cellen på passende måte forbundet med stive ledere på en måte som sikrer tilstrek-keli<g> strømtilførsel og fullstendig frihet for vanskeligheter med termisk ekspansjon eller kontraksjon av cellen. I denne forbindelse skal det henvises til den nedre del av fieur 1. En beholder 150 begrenset av en bund 152 og sidevegger respektive endevegger 154 strekker seg under celleunderdelen 12 oe er forsvnt med et deksel 156. Dekselet 156 er forbundet med veggene i beholderen 150 på en fluidumtett, men al-likevel relativt beveeelig måte ved hjeln av en tetningskonstruksjon som generelt er angitt ved 158, og som passende er nøyak-tig lik den som er beskrevet ovenfor og omfatter elementene 120 til 138. Det indre av beholderen 150 er innrettet til å oppta en mengde 160 av et elektrisk ledende fluidum, slik som f.eks. smeltet natrium, og den stive strømlederanordning 162 som er neddykket i fluidumet 160, og som strekker seg oppad gjennom bunden 152 i beholderen 150, har hensiktsmessig den samme konstruksjon som strømlederenheten 140 beskrevet ovenfor og, likesom ved den positive side av cellen, kan det anvendes et flertall anordninger 162. Da plasshensyn kan begrense bredden av anordningene 162, kan det være nødvendig å bruke flere anordninger 162 enn anordninger 140, f.eks. det dobbelte antall. Strømmen flyter fra bunden av cellen inn i den ledende flui-dummengde 160 gjennom en forlengelse ' 170 som er utformet i ett stykke med cellebunden, dvs. den er støpt som en enhet sammen med celleunderdelen. Forlengelsen 170 passerer gjennom dekselet 156 og er stivt sammenføyet med dette, f.eks. ved lodding eller sveising.

Således fremkommer en meget effektiv forbindelse mellom den negative side av cellen og en stiv lederanordning som kan sammenlignes med den som brukes på den positive side av cellen. Der hvor den opp-tredende termiske ekspansjon og kontraksjon ikke er for stor, kan enten den ene eller den annen av tilkoblingskonstruksjone-ne for ledere elimineres og den tilsvarende stive lederanordning forbindes direkte med cellen. Som kjent ved innstallasjoner med elektrolyseceller, er de forskjellige celler forbundet i serie slik at de ledere som fører fra den negative side av en celle er forbundet med den positive side av en etter-følgende celle. Hvis således hver celle er forsynt med en konstruksjon av den ovenfor beskrevne type for å mate anodene i cellene, vil disse konstruksjoner virke til å kompensere ikke bare ekspansjoner og kontraksjoner mellom delene av cellen og de stive ledere som fører strøm til anodene, men også relativ ekspansjon og kontraksjon mellom de to etterfølgende celler. Fortrinnsvis blir det imidlertid anordnet en tilkoblingskonstruksj on for ledere i henhold til oppfinnelsen både for anodene og for katoden i hver celle i rekken. I den konstruksjon som er vist på figur 1, er f.eks. lederskinnene i lederanordningene 140 forbundet med lederskinnene for lederanordningene 162 i en foregående celle, og på lignende måte er anordningene 162 i den viste celle forbundet med anordningene 140 i en etterfølgende celle.

Av det foregående vil det være klart at

termisk og elektrisk isolasjon kan være anordnet der det er ønskelig, dvs. på beholderne 115 og 150 og tilhørende deler, og at oppvarmningsanordninger, f.eks. bånd-formede varmelementer, kan anordnes på beholderne, ledningene og andre deler hvor det er ønskelig, for å holde de smeltede me-taller og andre fluida i smeltet form. Slike isolasjons- og oppvarmningsanordninger er ikke vist i tegningene for å forenkle frem-stillingen. Det vil også forstås at de rela-tive dimensjoner og andre forhold som er vist, bare er bestemt av anskuelighetshen-syn og kan varieres fritt.

Videre kan tilkoblingskonstruksj onene for ledere ifølge oppfinnelsen anvendes med andre celler enn de av den spesielle konstruksjon som er blitt beskrevet ovenfor. Endelig kan konstruksjonen i henhold til denne oppfinnelse kombineres med den fleksible utløpskonstruksjon som er beskrevet i britisk patent nr. 1 013 123.

Claims (6)

1. Elektrolysecelle for elektrolytisk spaltning av alkalimetallklorider og jordalkalimetallklorider for fremstilling av alkalimetall eller jordalkalimetall og klor, hvilken celle har en horisontal elektrisk ledende bunn som er innrettet til å under-støtte et flytende katodemetall, fortrinnsvis bly, en i hovedsaken horisontal og elektrisk ledende overdekning eller overdel, en eller flere anoder som er festet til overdekningen og i elektrisk kontakt med denne, innløp for innføring av flytende katodemetall og smeltet elektrolytt til cellen og et utløp for katodemetallet fra cellen, hvor bunnen og/eller overdekningen er innkoblet i den elektriske krets ved hjelp av stive strømledere, karakterisert ved at de stive strømledere (140, 162) er ført inn i mengder eller volumer av smeltet metall (139, 160), fortrinnsvis natrium, som er opptatt i beholdere (100, 150) og er i kontakt med den nevnte bunn (15), henholdsvis med cellens overdekning eller overdel (30), hvilke beholdere er forsynt med deksler (115, 156) som er bevegelige, men flui-dumtette i forhold til beholderne.

2. Elektrolysecelle ifølge påstand 1, karakterisert ved at bunnen av cellen er utformet med en nedadgående del (170) som er ført gjennom dekselet (156) i en nedre beholder (150) til kontakt med det smeltede metall (160) i denne.

3. Elektrolysecelle ifølge påstand 1, karakterisert ved at bunnen (30) i en øvre beholder (100) består av den øvre overflate av cellens overdekning (30) og sideveggene (104) på beholderen er festet fluidumtett på cellens overdekning.

4. Elektrolysecelle ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at hver beholder (100, 150) er utformet med et trau (120) for å oppta en tet-ningsvæske (138) fortrinnsvis smeltet bly, mens dekselet for beholderen er utformet med en flens (135) som er innrettet til å stikke ned i tetningsvæsken i trauet.

5. Elektrolysecelle ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at den stive strømleder (140, 162) består av et flertall metallskinner (a) som stikker ned i det smeltede metall i ved-kommende beholder, hvilke metallskinner fortrinnsvis er utformet med horisontale partier (b) som er fullstendig neddyppet i det smeltede metall.

6. Elektrolysecelle ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at de stive strømledere er forbundet med dekselet på den øvre beholder eller med bunnen i den nedre beholder.