EA 025913B1 20170228 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/025913 Полный текст описания [**] EA201590211 20130712 Регистрационный номер и дата заявки DE10 2012 013 832.6 20120713 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2013/064830 Номер международной заявки (PCT) WO2014/009549 20140116 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21702 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000025\913BS000#(756:358) Основной чертеж [**] ИЗОЛИРУЮЩАЯ РАМКА С УГЛОВЫМИ КОМПЕНСАТОРАМИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ЯЧЕЕК Название документа [8] C25B 9/08 Индексы МПК [DE] Хоорманн Дирк, [DE] Донст Димитри, [DE] Функ Франк, [DE] Хофман Филипп, [DE] Польцин Грегор, [DE] Торос Петер, [DE] Вольтеринг Петер Сведения об авторах [IT] УДЕНОРА С.П.А. Сведения о патентообладателях [IT] УДЕНОРА С.П.А. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000025913b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Изолирующая рамка для электролизных ячеек, которая имеет геометрическую форму с углами, причем упомянутая изолирующая рамка обладает плоской конструкцией и имеет анодную и катодную стороны, а также внешний и внутренний торцы, при этом изолирующая рамка характеризуется тем, что она имеет область кромки, непосредственно примыкающую к внутреннему торцу, отличающаяся тем, что область кромки имеет угловые компенсаторы в виде вырезов, спроектированных так, чтобы компенсировать линейное расширение изолирующей рамки.

2. Изолирующая рамка по п.1, отличающаяся тем, что область кромки обладает такой структурой, которая может быть проточной для электролита, если полностью или частично покрыта.

3. Изолирующая рамка по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что область кромки имеет микроструктурированную поверхность.

4. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1 или 3, отличающаяся тем, что область кромки является неструктурированной в областях углов.

5. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1 или 4, отличающаяся тем, что область кромки имеет форму последовательности волновых или зубчатых возвышений и углублений.

6. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что область кромки обладает 1-10 угловыми компенсаторами в каждом углу.

7. Изолирующая рамка по п.6, отличающаяся тем, что область кромки обладает 3-5 угловыми компенсаторами в каждом углу.

8. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что по одному из угловых компенсаторов размещено непосредственно в углу области кромки и под острым углом к внешнему торцу изолирующей рамки.

9. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что угловые компенсаторы расположены под прямым углом к внешнему торцу изолирующей рамки.

10. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что размеры тех угловых областей, где размещены угловые компенсаторы, составляют 1,5-10 см.

11. Изолирующая рамка по п.10, отличающаяся тем, что размеры тех угловых областей, где размещены угловые компенсаторы, составляют 3-6 см.

12. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что угловые компенсаторы имеют форму полусферических или полуцилиндрических вырезов.

13. Электролизная ячейка, содержащая кожух анодного отделения и кожух катодного отделения, которые физически разделены мембраной и снабжены изолирующей рамкой согласно по меньшей мере одному из пп.1-12.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Изолирующая рамка для электролизных ячеек, которая имеет геометрическую форму с углами, причем упомянутая изолирующая рамка обладает плоской конструкцией и имеет анодную и катодную стороны, а также внешний и внутренний торцы, при этом изолирующая рамка характеризуется тем, что она имеет область кромки, непосредственно примыкающую к внутреннему торцу, отличающаяся тем, что область кромки имеет угловые компенсаторы в виде вырезов, спроектированных так, чтобы компенсировать линейное расширение изолирующей рамки.

2. Изолирующая рамка по п.1, отличающаяся тем, что область кромки обладает такой структурой, которая может быть проточной для электролита, если полностью или частично покрыта.

3. Изолирующая рамка по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что область кромки имеет микроструктурированную поверхность.

4. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1 или 3, отличающаяся тем, что область кромки является неструктурированной в областях углов.

5. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1 или 4, отличающаяся тем, что область кромки имеет форму последовательности волновых или зубчатых возвышений и углублений.

6. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что область кромки обладает 1-10 угловыми компенсаторами в каждом углу.

7. Изолирующая рамка по п.6, отличающаяся тем, что область кромки обладает 3-5 угловыми компенсаторами в каждом углу.

8. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что по одному из угловых компенсаторов размещено непосредственно в углу области кромки и под острым углом к внешнему торцу изолирующей рамки.

9. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что угловые компенсаторы расположены под прямым углом к внешнему торцу изолирующей рамки.

10. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что размеры тех угловых областей, где размещены угловые компенсаторы, составляют 1,5-10 см.

11. Изолирующая рамка по п.10, отличающаяся тем, что размеры тех угловых областей, где размещены угловые компенсаторы, составляют 3-6 см.

12. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что угловые компенсаторы имеют форму полусферических или полуцилиндрических вырезов.

13. Электролизная ячейка, содержащая кожух анодного отделения и кожух катодного отделения, которые физически разделены мембраной и снабжены изолирующей рамкой согласно по меньшей мере одному из пп.1-12.


Евразийское 025913 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201590211
(22) Дата подачи заявки 2013.07.12
(51) Int. Cl. C25B 9/08 (2006.01)
(54) ИЗОЛИРУЮЩАЯ РАМКА С УГЛОВЫМИ КОМПЕНСАТОРАМИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ЯЧЕЕК
(31) 10 2012 013 832.6 (56) DE-A1-102006020374
(32) (tm)3 UrAS
(33) DE US-A1-2002110719
(43) 2015.04.30 US-A-3864236
(86) PCT/EP2013/064830
(87) WO 2014/009549 2014.01.16
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
УДЕНОРА С.П.А. (IT)
(72) Изобретатель:
Хоорманн Дирк, Донст Димитри,
Функ Франк, Хофман Филипп,
Польцин Грегор, Торос Петер, ¦ Вольтеринг Петер (DE) I
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(57) В изобретении предлагается изолирующая рамка для электролизных ячеек, которая имеет геометрическую форму с углами, причем упомянутая изолирующая рамка обладает плоской конструкцией и имеет анодную и катодную стороны, а также внешний и внутренний торцы, при этом изолирующая рамка характеризуется тем, что она имеет область кромки, непосредственно примыкающую к внутреннему торцу, отличающаяся тем, что в области углов область кромки имеет угловые компенсаторы в виде вырезов.
Область изобретения
Изобретение относится к изолирующей рамке для электролизных ячеек, которая отличается тем, что она имеет область внутренней кромки с угловыми компенсаторами на своих углах. Конструкция угловых компенсаторов такова, что они могут компенсировать линейное расширение изолирующей рамки. Изобретение также содержит электролизную ячейку, снабженную упомянутой изолирующей рамкой.
Уровень техники
Электролизные ячейки для получения элементарного хлора, водорода и/или едкого натра известны и подробно описаны в уровне техники. В традиционном уровне техники преимущественно описываются два типа конструкций, которые широко применяются в промышленности. Одним из этих двух типов является конструкция фильтр-прессного типа, а другим типом - так называемого типа "одноячеечные элементы", который состоит из отдельных ячеек, соединенных электрически последовательно.
Такие электролизные ячейки из одноячеечных элементов, которые описываются, например, в DE 10249508 А1 (Uhde) или DE 102004028761 A1 (Uhdenora), состоят, помимо прочего, из кожуха катодного и анодного отделений, в котором соответственно содержится катод или анод. Между электродами размещается ионообменная мембрана, удерживаемая между фланцами. Как описано в вышеуказанном уровне техники, изолирующая рамка располагается между фланцем кожуха анодного отделения и мембраной, так что в установленном положении мембрана зажата между поверхностью фланца кожуха катодного отделения и поверхностью изолирующей рамки и, таким образом, удерживается на месте.
Из DE 102006020374 A1 (Uhdenora) также известны изолирующие рамки для электролизных ячеек. Они характеризуются тем, что область кромки имеет микроструктуру, например, в виде мелких выпуклостей. Это гарантирует присутствие пленки жидкости, которая защищает мембрану от дегидратации.
Изолирующая рамка также служит для поддержания мембраны, которая применяется при работе электролизной ячейки, вдали от металлических поверхностей кожуха анодного отделения. При этом переходная область от кожуха анодного отделения до фланца имеет особую важность, поскольку должен быть предотвращен контакт фланца с мембраной, который может вызывать токи короткого замыкания или повреждение мембраны. Для исключения этого изолирующую рамку слегка увеличивают в размерах и оснащают областью кромки, которая на несколько миллиметров выступает внутрь электролизной ячейки и поддерживает мембрану вдали от смежных металлических поверхностей кожуха отделения.
Однако недостатком является то, что во время работы электролизной ячейки может возникать температурное удлинение металлического материала. В случае деформации изолирующей рамки существует риск повреждения мембраны. Это, в свою очередь, может потребовать отключения электролизной ячейки и замены мембраны. Однако длительный срок службы мембраны непосредственно связан с экономической эффективностью процесса электролиза.
Таким образом, задача настоящего изобретения состояла в обеспечении изолирующей рамки для электролизных ячеек, которая надежно устраняет описанные выше недостатки уровня техники и которая, в частности, спроектирована так, чтобы компенсировать и/или отклонять деформирующие силы, возникающие при работе электролизной ячейки, таким образом, чтобы предотвращать повреждение мембраны, особенно в углах кромки рамки, и так, чтобы возможные деформации возникали предпочтительно в области кромки, обращенной от мембраны.
Описание изобретения
Первый объект изобретения относится к изолирующей рамке для электролизных ячеек, которая имеет геометрическую форму с углами, причем упомянутая изолирующая рамка обладает плоской конструкцией и имеет анодную и катодную стороны, а также внешний и внутренний торцы, при этом изолирующая рамка характеризуется тем, что она имеет область кромки, непосредственно примыкающую к внутреннему торцу, отличающейся тем, что область кромки имеет угловые компенсаторы в виде вырезов, спроектированных так, чтобы компенсировать линейное расширение изолирующей рамки.
Неожиданно было обнаружено, что конструкция в соответствии с изобретением полностью соответствует вышеописанной задаче. Угловые компенсаторы состоят из вырезов в материале, которые в случае механического давления, оказываемого на мембрану, поглощают и отклоняют эти силы. Предпочтительно компенсаторы в изолирующей рамке располагаются так, чтобы быть обращенными от мембраны. Это также гарантирует, что деформации рамки всегда возникают вдали от мембраны, обеспечивая дополнительную защиту. Таким образом, изолирующая рамка в соответствии с изобретением уменьшает проблемы, связанные с перекашиванием и деформациями, возникающими при работе электролизной установки, снижает риск повреждения мембраны и, следовательно, существенно продлевает срок службы мембран.
В первом предпочтительном варианте воплощения область кромки располагается непрерывно и без зазоров вдоль окружной периферии внутреннего торца.
В дополнительном преимущественном варианте воплощения изолирующей рамки в соответствии с изобретением область кромки имеет такую структуру, чтобы она могла быть проточной для электролита, если частично или полностью покрыта, при этом упомянутая область кромки в идеале имеет микроструктурированную поверхность.
Этот вариант воплощения области изолирующей рамки является преимущественным, как описано в
DE 102006020374A1, чтобы защищать мембрану от дополнительного повреждения, такого как трещины. Если эта область рамки не снабжена микроструктурой, это приводит к следующей последовательности событий: поскольку давление в катодном отделении выше, чем давление в анодном отделении, мембрана изгибается в направлении анодного отделения и/или прижимается к неподдерживаемому участку рамки и смачивается только с одной стороны в этой области контакта. Из-за закрытия анодной стороны, гигроскопичный щелок дегидратирует мембрану в этой области, и эта дегидратация сопровождается пропорциональным осаждением солей в карбоксильный слой, который в дальнейшем приводит к образованию пузырьков, расслоению обоих слоев мембраны и/или трещинам. Такое повреждение частично можно увидеть невооруженным глазом или установить из-за увеличенной концентрации Cl- в щелоке, поскольку ионы хлора могут диффузионно проникать в катодное отделение вдоль поврежденной области кромки.
Для этой цели область кромки на катодной стороне преимущественно имеет форму плоской ступени, на которой располагается множество возвышений. Эти возвышения могут иметь любую форму, однако, предпочтительно они имеют форму цилиндрических или полусферических возвышений в материале. Кроме того, область кромки может иметь форму последовательности волновых или зубчатых возвышений и углублений. Эта структура такова, что волны или зубья развернуты в направлении центра рамки с тем, чтобы анолит мог затекать в анодное отделении или диффузионно проникать из него и/или после этого вытекать из этой области. В улучшенном варианте воплощения волны или зубья имеют множество мелких отверстий, которые улучшают приток и отток анолита. Эти отверстия могут иметь форму дырочек, прорезей канального типа или другие геометрические формы.
Таким образом, микроструктурированная поверхность служит для защиты мембраны от дегидратации, т.е. от химического повреждения. Однако она не выполняет никакой функции в отношении отклонения деформирующих сил, поскольку эта микроструктура является слишком жесткой для этой цели.
В качестве дополнительного улучшения структурированной области кромки изолирующей рамки по изобретению область кромки может иметь множество мелких отверстий, высверленных отверстий или дырок, которые полностью пронизывают изолирующую рамку. Эти отверстия соединяются между собой по каналам, введенным в поверхность изолирующей рамки. Предпочтительно эти каналы размещаются на дальней стороне мембраны, т.е. на анодной стороне. Этот вариант воплощения может быть улучшен тем, что каналы, которые соединяют отверстия и/или направлены к внутреннему торцу или от него, вводят в обе поверхности изолирующей рамки. Двусторонняя структура каналов повышает приток и отток анолита.
В преимущественном варианте воплощения изобретения область кромки в области углов является неструктурированной. Предпочтительно область кромки обладает 1-10 угловыми компенсаторами в каждом углу, предпочтительно 3-5 угловыми компенсаторами в каждом, а наиболее предпочтительно 3 угловыми компенсаторами в каждом. В дополнительном предпочтительном варианте воплощения по одному из угловых компенсаторов размещено непосредственно в углу области кромки и под острым углом к внешнему торцу изолирующей рамки.
В качестве альтернативы изобретение предусматривает угловые компенсаторы, расположенные под прямым углом к внешнему торцу изолирующей рамки.
В соответствии с изобретением размеры тех угловых областей, где размещаются компенсаторы, составляют 1,5-10 см, а предпочтительно 3-6 см.
Предпочтительно угловые компенсаторы имеют форму полусферических или полуцилиндрических вырезов.
Изобретение также включает электролизную ячейку с кожухом анодного отделения и кожухом катодного отделения, физически разделенными мембраной и снабженными изолирующей рамкой в соответствии с изобретением в одном из описанных вариантов воплощения для уплотнения обоих кожухов отделений и/или закрепления мембраны.
Примеры
Ниже следует более подробное описание настоящего изобретения с использованием нескольких чертежей:
фиг. 1 - область фланца электролизной ячейки в разрезе в соответствии с уровнем техники;
фиг. 2 - вид сверху участка угла изолирующей рамки в соответствии с изобретением.
На фиг. 1 ниже показана область фланца электролизной ячейки в разрезе. Мембрана 1 зажата между обоими полуфланцами кожуха 2 анодного отделения и кожуха 3 катодного отделения, причем между кожухом 2 анодного отделения и мембраной 1 располагается изолирующая рамка 4. При нормальной установке неподдерживаемый участок 5 изолирующей рамки 4 выступает во внутрь электролизной ячейки. Поскольку давление в катодном отделении 6 превышает давление в анодном отделении 7 приблизительно на 20-40 мбар, мембрана 1 прижимается к неподдерживаемому участку рамки 4. В качестве примера с целью предотвращения возможного повреждения мембраны в результате такого прижима, область 8 кромки оснащена множеством выпуклостей 9 в форме полусфер, которые поддерживают мембрану 1, не полностью закрывая сторону мембраны, обращенную к анодному отделению 7. Поставленная задача изобретения, однако, также решается, если область 8 кромки не имеет микроструктурированной поверх
ности. В данном примерном варианте воплощения изолирующая рамка 4 и ступенчатый край 10 размещены так, что ступенчатый край 10 лежит во фланцевой области кожухов обоих отделений. В установленном положении мембрана 1, таким образом, сжимается определенным образом на ступенчатом крае 10 и деактивирована с обеих сторон. Во время работы в области углов электролизных ячеек возникает линейное расширение изолирующей рамки, которое вызывает повреждение мембраны. Настоящее изобретение стремится решить эту проблему, предлагая изолирующую рамку в соответствии с изобретением.
На фиг. 2 показан вид сверху участка угла изолирующей рамки 4 в соответствии с изобретением в варианте воплощения с тремя угловыми компенсаторами 11, которые в этом примере имеют полуцилиндрическую форму. Центральный из трех компенсаторов помещается непосредственно в углу области кромки под острым углом к внешнему торцу изолирующей рамки. На чертеже показана область 8 кромки с множеством отверстий 14 между внешним торцом 13 и внутренним торцом 12. За пределами области 8 кромки показаны более крупные отверстия 15, которые служат в качестве проходов для не показанных на чертежах крепежных болтов, использованных для смыкания фланца, также не показанного на этом чертеже. Благодаря расположению угловых компенсаторов 11, показанных на этом чертеже, мембрана больше не может быть повреждена изолирующей рамкой 4, если она расширяется во время работы электролизной ячейки. Линейное расширение изолирующей рамки 4 компенсируется угловыми компенсаторами так, что рамка больше не перекашивается и, таким образом, больше не повреждает мембрану.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Изолирующая рамка для электролизных ячеек, которая имеет геометрическую форму с углами, причем упомянутая изолирующая рамка обладает плоской конструкцией и имеет анодную и катодную стороны, а также внешний и внутренний торцы, при этом изолирующая рамка характеризуется тем, что она имеет область кромки, непосредственно примыкающую к внутреннему торцу, отличающаяся тем, что область кромки имеет угловые компенсаторы в виде вырезов, спроектированных так, чтобы компенсировать линейное расширение изолирующей рамки.
2. Изолирующая рамка по п.1, отличающаяся тем, что область кромки обладает такой структурой, которая может быть проточной для электролита, если полностью или частично покрыта.
3. Изолирующая рамка по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что область кромки имеет микроструктурированную поверхность.
4. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1 или 3, отличающаяся тем, что область кромки является неструктурированной в областях углов.
5. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1 или 4, отличающаяся тем, что область кромки имеет форму последовательности волновых или зубчатых возвышений и углублений.
6. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что область кромки обладает 1-10 угловыми компенсаторами в каждом углу.
7. Изолирующая рамка по п.6, отличающаяся тем, что область кромки обладает 3-5 угловыми компенсаторами в каждом углу.
8. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что по одному из угловых компенсаторов размещено непосредственно в углу области кромки и под острым углом к внешнему торцу изолирующей рамки.
9. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что угловые компенсаторы расположены под прямым углом к внешнему торцу изолирующей рамки.
10. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что размеры тех угловых областей, где размещены угловые компенсаторы, составляют 1,5-10 см.
11. Изолирующая рамка по п.10, отличающаяся тем, что размеры тех угловых областей, где размещены угловые компенсаторы, составляют 3-6 см.
12. Изолирующая рамка согласно по меньшей мере одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что угловые компенсаторы имеют форму полусферических или полуцилиндрических вырезов.
13. Электролизная ячейка, содержащая кожух анодного отделения и кожух катодного отделения, которые физически разделены мембраной и снабжены изолирующей рамкой согласно по меньшей мере одному из пп.1-12.
10.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025913
- 1 -
(19)
025913
- 1 -
(19)
025913
- 4 -
(19)
025913
- 4 -