|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Устройство для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, каждая из которых содержит множество упомянутых катодов и анодов, причем упомянутое устройство содержит по меньшей мере одну межъячейковую токоотводящую шину и по меньшей мере один элемент основы, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, упомянутое тело содержит гнезда для поддержки упомянутых катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутые гнезда разнесены равномерно, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина опирается на упомянутый по меньшей мере один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, оборудованный встроенными зондами для регистрации электрического напряжения, совмещенными с упомянутыми гнездами упомянутой межъячейковой токоотводящей шины и находящимися в электрическом контакте с ними, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник. 2. Устройство для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, каждая из которых содержит множество упомянутых катодов и анодов, причем упомянутое устройство содержит вспомогательную катодную шину, вспомогательную анодную шину, по меньшей мере одну межъячейковую токоотводящую шину, расположенную между ними, и по меньшей мере один элемент основы, при этом упомянутые вспомогательные шины и упомянутая межъячейковая шина состоят из удлиненных тел с однородной удельной электропроводностью, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, содержащего гнезда для поддержки упомянутых катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутые вспомогательные и упомянутая межъячейковая шины опираются на упомянутый по меньшей мере один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, упомянутый по меньшей мере один элемент основы содержит встроенные зонды для регистрации электрического напряжения, совмещенные с упомянутыми гнездами упомянутой межъячейковой токоотводящей шины и с любой из упомянутых вспомогательных шин и находящиеся в электрическом контакте с ними, при этом на любой из упомянутых вспомогательных шин электрические контакты разнесены равномерно, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый изоляционный материал упомянутого по меньшей мере одного элемента основы выполнен из пластмассы, армированной волокном (FRP). 4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые зонды для регистрации электрического напряжения являются кабелями или проводами. 5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутый по меньшей мере один элемент основы содержит либо резиновые уплотнения, либо пружины, облицованные полотном из пластмассы, совмещенные с упомянутыми выдвижными наконечниками. 6. Электролизер, содержащий множество ячеек для электроосаждения металлов, причем упомянутые ячейки взаимно соединены в электрической последовательности с помощью устройства по любому из пп.1-5. 7. Электролизер по п.6, в котором упомянутое множество ячеек соединены в электрическую последовательность: на одном конце посредством концевой ячейки, аноды которой присоединены к положительному полюсу источника питания постоянного тока с помощью токоотводящей шины, оборудованной гнездами для анодных электрических контактов; а на другом конце посредством концевой ячейки, катоды которой присоединены к отрицательному полюсу упомянутого источника питания постоянного тока с помощью токоотводящей шины, оборудованной гнездами для катодных электрических контактов, причем упомянутые токоотводящие шины опираются по меньшей мере на один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, содержащий встроенные зонды для регистрации электрического напряжения. 8. Система для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, имеющего множество ячеек для электроосаждения металлов, каждая из которых оборудована множеством упомянутых катодов и анодов, причем система содержит устройство по п.1 или 2; аналоговое или цифровое вычислительное средство для получения значений силы тока в каждом отдельном катоде и каждом аноде, исходя из значений электрического потенциала, зарегистрированных упомянутыми зондами; сигнальный прибор; процессор, предназначенный для сравнения результата измерения силы тока, полученного от упомянутого вычислительного средства, с рядом предварительно заданных критических значений для каждого катода и каждого анода; средство для приведения в действие упомянутого сигнального прибора каждый раз, когда упомянутые результаты силы тока не соответствуют упомянутому соответствующему предварительно заданному критическому значению для любого катода или анода. 9. Способ модифицирования электролизера с получением электролизера по п.6, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек и оборудованного по меньшей мере одной межъячейковой токоотводящей шиной, причем упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, оборудованного равномерно разнесенными гнездами для поддержки катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутая межъячейковая токоотводящая шина опирается по меньшей мере на один исходный элемент основы, выполненный из изоляционного материала, при этом способ содержит следующие этапы: поднятие упомянутой по меньшей мере одной межъячейковой токоотводящей шины от упомянутого исходного элемента основы; замена упомянутого исходного элемента основы по меньшей мере одним сменным элементом основы, выполненным из изоляционного материала, причем упомянутый сменный элемент основы содержит встроенные зонды для регистрации электрического напряжения, предназначенные для совмещения и установления электрического контакта с упомянутыми гнездами упомянутой по меньшей мере одной токоотводящей шины, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник; и установка упомянутой межъячейковой токоотводящей шины с опорой на упомянутый сменный элемент основы. 10. Способ по п.9, в котором упомянутый электролизер, состоящий по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, оборудован одной межъячейковой токоотводящей шиной, одной вспомогательной катодной шиной и одной вспомогательной анодной шиной. 11. Способ по п.9 или 10, в котором упомянутый этап установки упомянутой межъячейковой токоотводящей шины с опорой на упомянутый сменный элемент основы выполняют с помощью направляющих.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Устройство для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, каждая из которых содержит множество упомянутых катодов и анодов, причем упомянутое устройство содержит по меньшей мере одну межъячейковую токоотводящую шину и по меньшей мере один элемент основы, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, упомянутое тело содержит гнезда для поддержки упомянутых катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутые гнезда разнесены равномерно, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина опирается на упомянутый по меньшей мере один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, оборудованный встроенными зондами для регистрации электрического напряжения, совмещенными с упомянутыми гнездами упомянутой межъячейковой токоотводящей шины и находящимися в электрическом контакте с ними, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник. 2. Устройство для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, каждая из которых содержит множество упомянутых катодов и анодов, причем упомянутое устройство содержит вспомогательную катодную шину, вспомогательную анодную шину, по меньшей мере одну межъячейковую токоотводящую шину, расположенную между ними, и по меньшей мере один элемент основы, при этом упомянутые вспомогательные шины и упомянутая межъячейковая шина состоят из удлиненных тел с однородной удельной электропроводностью, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, содержащего гнезда для поддержки упомянутых катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутые вспомогательные и упомянутая межъячейковая шины опираются на упомянутый по меньшей мере один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, упомянутый по меньшей мере один элемент основы содержит встроенные зонды для регистрации электрического напряжения, совмещенные с упомянутыми гнездами упомянутой межъячейковой токоотводящей шины и с любой из упомянутых вспомогательных шин и находящиеся в электрическом контакте с ними, при этом на любой из упомянутых вспомогательных шин электрические контакты разнесены равномерно, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый изоляционный материал упомянутого по меньшей мере одного элемента основы выполнен из пластмассы, армированной волокном (FRP). 4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые зонды для регистрации электрического напряжения являются кабелями или проводами. 5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутый по меньшей мере один элемент основы содержит либо резиновые уплотнения, либо пружины, облицованные полотном из пластмассы, совмещенные с упомянутыми выдвижными наконечниками. 6. Электролизер, содержащий множество ячеек для электроосаждения металлов, причем упомянутые ячейки взаимно соединены в электрической последовательности с помощью устройства по любому из пп.1-5. 7. Электролизер по п.6, в котором упомянутое множество ячеек соединены в электрическую последовательность: на одном конце посредством концевой ячейки, аноды которой присоединены к положительному полюсу источника питания постоянного тока с помощью токоотводящей шины, оборудованной гнездами для анодных электрических контактов; а на другом конце посредством концевой ячейки, катоды которой присоединены к отрицательному полюсу упомянутого источника питания постоянного тока с помощью токоотводящей шины, оборудованной гнездами для катодных электрических контактов, причем упомянутые токоотводящие шины опираются по меньшей мере на один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, содержащий встроенные зонды для регистрации электрического напряжения. 8. Система для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, имеющего множество ячеек для электроосаждения металлов, каждая из которых оборудована множеством упомянутых катодов и анодов, причем система содержит устройство по п.1 или 2; аналоговое или цифровое вычислительное средство для получения значений силы тока в каждом отдельном катоде и каждом аноде, исходя из значений электрического потенциала, зарегистрированных упомянутыми зондами; сигнальный прибор; процессор, предназначенный для сравнения результата измерения силы тока, полученного от упомянутого вычислительного средства, с рядом предварительно заданных критических значений для каждого катода и каждого анода; средство для приведения в действие упомянутого сигнального прибора каждый раз, когда упомянутые результаты силы тока не соответствуют упомянутому соответствующему предварительно заданному критическому значению для любого катода или анода. 9. Способ модифицирования электролизера с получением электролизера по п.6, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек и оборудованного по меньшей мере одной межъячейковой токоотводящей шиной, причем упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, оборудованного равномерно разнесенными гнездами для поддержки катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутая межъячейковая токоотводящая шина опирается по меньшей мере на один исходный элемент основы, выполненный из изоляционного материала, при этом способ содержит следующие этапы: поднятие упомянутой по меньшей мере одной межъячейковой токоотводящей шины от упомянутого исходного элемента основы; замена упомянутого исходного элемента основы по меньшей мере одним сменным элементом основы, выполненным из изоляционного материала, причем упомянутый сменный элемент основы содержит встроенные зонды для регистрации электрического напряжения, предназначенные для совмещения и установления электрического контакта с упомянутыми гнездами упомянутой по меньшей мере одной токоотводящей шины, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник; и установка упомянутой межъячейковой токоотводящей шины с опорой на упомянутый сменный элемент основы. 10. Способ по п.9, в котором упомянутый электролизер, состоящий по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, оборудован одной межъячейковой токоотводящей шиной, одной вспомогательной катодной шиной и одной вспомогательной анодной шиной. 11. Способ по п.9 или 10, в котором упомянутый этап установки упомянутой межъячейковой токоотводящей шины с опорой на упомянутый сменный элемент основы выполняют с помощью направляющих.
(19)
Евразийское
патентное
ведомство
029567
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2018.04.30
(21) Номер заявки 201591538
(22) Дата подачи заявки
2014.02.20
(51) Int. Cl.
C25C 7/02 (2006.01) C25C 7/06 (2006.01) C25C1/12 (2006.01)
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА В ОБЪЕДИНЕННЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ЯЧЕЙКАХ
(31) MI2013A000235
(32) 2013.02.20
(33) IT
(43) 2015.12.30
(86) PCT/EP2014/053322
(87) WO 2014/128211 2014.08.28
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ИНДУСТРИЕ ДЕ НОРА С.П.А. (IT)
(72) Изобретатель:
Прадо Феликс (ES)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) WO-A2-2009016190 US-A1-2012205254 US-A1-2003066759 WO-A1-2011123896
(57) Изобретение относится к устройству для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, содержащего по меньшей мере две смежные электролизные ячейки, каждая из которых содержит множество упомянутых катодов и анодов. Это устройство в соответствии с данным изобретением составлено, по существу, по меньшей мере из одной токоотводящей шины, имеющей гнезда, подходящие для поддержки электродов, и основу из изоляционного материала, на который опирается эта шина. Основа имеет встроенные зонды для измерения напряжения. Изобретение также относится к постоянной системе контроля, обеспечивающей возможность непрерывной оценки распределения тока на каждом электроде в ячейках, используемых, в частности, для электровыделения или электрорафинирования металлов. Изобретение также относится к способу модифицирования электролизера, включающему замену существующей изоляционной основы новым элементом основы, имеющим встроенные зонды для измерения напряжения.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к системе контроля распределения тока в ячейках для электрометаллургических применений.
Предпосылки создания изобретения
Ток, подводимый к ячейкам электрохимических установок, особенно к ячейкам установок для электровыделения или электрорафинирования металлов, может распределяться самым различным образом между электродами, установленными в упомянутых ячейках, с отрицательными последствиями для производства. Это явление может возникать по нескольким причинам. Например, в частном случае установок для электровыделения или электрорафинирования металлов электроды отрицательной полярности (катоды) часто извлекают из их посадочных гнезд для обеспечения возможности сбора осажденного на них продукта, чтобы позднее установить обратно в их исходные положения для последующего цикла производства. Такое повторяющееся манипулирование, обычно выполняемое на весьма большом числе катодов, часто приводит к несовершенной переустановке на соответствующих токоотводящих шинах, приводя к недостаточно идеальным электрическим контактам, также из-за возможного загрязнения посадочных гнезд. Кроме того, может иметь место осаждение продукта в неправильной форме на поверхности электрода с образованием градиентов массы продукта, изменяющего профиль поверхности данного катода. Всякий раз, когда это происходит, возникает состояние электрического дисбаланса, вызванного не постоянством зазора между анодом и катодом вдоль всей поверхности: электрическое сопротивление, которое является функцией расстояния между каждой парой анодов и катодов, становится переменным, усложняя проблему неравномерного распределения электроэнергии.
В результате ток может распределяться неравномерно к каждому электроду как из-за плохих электрических контактов между самим электродом и токоотводящей шиной, так и вследствие изменений профиля поверхности данных катодов. К тому же, даже простой износ анодов может влиять на распределение тока.
Эти неравномерности распределения тока могут приводить к коротким замыканиям между анодом и катодом. В этом случае ток имеет тенденцию к концентрации в областях закорачивания, приводя к значительному повреждению противостоящих анодов. К тому же, такое короткое замыкание вызывает концентрацию тока на пораженном катоде, снижая величину тока на оставшихся катодах и серьезное нарушение процесса производства, который невозможно продолжать, пока короткозамкнутый катод не будет отсоединен.
Неравномерное распределение тока, кроме потери качества и производительности, которые упомянуты, может поставить под угрозу целостность и срок службы анодов из состояния уровня техники, изготовленных на основе титановых сеток.
На промышленных установках при наличии большого числа ячеек и электродов задача регистрации неравномерностей в распределении тока является весьма сложной. На практике такое измерение включает тысячи ручных измерений, выполняемых операторами с помощью инфракрасных или магнитных детекторов. В конкретном случае установок для электровыделения или электрорафинирования металлов такие регистрации выполняет оператор в условиях высокой температуры окружающей среды и при наличии кислотных паров, в основном состоящих из серной кислоты.
Кроме того, обычные ручные устройства, используемые операторами, такие как гауссметры или инструменты с ИК-датчиками, позволяют отследить только большие дисбалансы распределения тока, поскольку они практически регистрируют косвенный дисбаланс, возникающий под действием магнитного поля или изменений температуры, которые, в свою очередь, являются функцией локальной силы тока.
Известны системы для беспроводного контроля электролизных ячеек, которые, несмотря на то, что являются постоянными и работают в непрерывном режиме, регистрируют только изменения напряжения и температуры для каждой ячейке, но не для каждого отдельного электрода. Как обсуждено выше, эта информация едва ли является точной и в целом недостаточной. Кроме того, в настоящее время существуют экспериментальные разработки, предназначенные для непрерывной регистрации тока, подводимого к отдельным катодам, с помощью стационарных датчиков тока, основанных на эффекте Холла: эти датчики являются активными компонентами, требующими крупногабаритных внешних источников питания, таких как большой комплект аккумуляторных батарей.
Также известны системы, основанные на магнитных датчиках, однако такие системы не предлагают достаточную точность измерений.
В заключение необходимо отметить, что такие ручные или полуавтоматические системы имеют недостаток в том, что они непригодны для непрерывной работы, обеспечивая выполнение только нерегулярные проверки; кроме того, они имеют недостаток в том, что они способны выявлять только изменения тока большой величины в дополнение к высокой стоимости.
По этим причинам промышленность нуждается в технически и экономически жизнеспособной системе для постоянного и непрерывного контроля распределения тока во всех электродах, установленных в ячейках установок для электровыделения или электрорафинирования.
Сущность изобретения
Данное изобретение обеспечивает непрерывный контроль распределения тока в тысячах электродов электрохимических установок, например установок для электровыделения или электрорафинирования металлов, без использования компонентов с внешним питанием и без требования присутствия операторов для выполнения ручных измерений во вредных для здоровья условиях окружающей среды, за счет выдачи информации о ненормальной работе одного или более конкретных электродов посредством системы оповещения.
Отсутствие активных электронных компонентов, таких как ИК- или магнитные датчики, обеспечивает более дешевую и фактически не требующую обслуживания систему.
Различные аспекты данного изобретения изложены в прилагаемой формуле изобретения.
В соответствии с одним аспектом данное изобретение относится к устройству для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, каждая из которых содержит множество катодов и анодов, упомянутое устройство содержит по меньшей мере одну межъячейковую токоотводящую шину, состоящую из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, упомянутое тело содержит гнезда, подходящие для поддержки катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, упомянутые гнезда разнесены равномерно, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина опирается по меньшей мере на один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, оборудованного встроенными зондами для регистрации электрического напряжения и установления электрических контактов в совмещении с упомянутыми гнездами этой межъячейковой токоотводящей шины.
Термин "гнезда" используется здесь для обозначения подходящих посадочных мест для размещения и поддержки анодов и катодов, а также для благоприятствования оптимальным электрическим контактам между упомянутыми электродами и упомянутыми шинами.
За счет выбора подходящих материалов для токоотводящих шин, характеризуемых постоянной удельной проводимостью во всех направлениях, четко определенными геометриями электродных гнезд, предусмотренных на этих шинах, и подходящими электрическими контактами между шинами и электродами, можно обеспечить пропорциональное распределение электрического тока по упомянутым электродам в непосредственном соответствии со значениями разности потенциалов, которые можно измерить на токоотводящих шинах.
В соответствии с другим аспектом данное изобретение относится к устройству для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, каждая из которых содержит множество катодов и анодов, при этом упомянутое устройство содержит вспомогательную катодную шину, вспомогательную анодную шину и по меньшей мере одну межъячейковую токоотводящую шину, расположенную между ними, упомянутые вспомогательные шины и межъячейковая шина состоят из удлиненных тел с однородной удельной электропроводностью, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, содержащего гнезда для поддержки катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, при этом упомянутые вспомогательные и упомянутые межъячейковые шины опираются по меньшей мере на один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, при этом упомянутый элемент основы содержит встроенные зонды для регистрации электрического напряжения и установления электрических контактов в совмещении с гнездами межъячейковой токоотводящей шины, и для регистрации электрического напряжения и установления электрических контактов, равномерно разнесенных на любой из вспомогательных шин.
Вспомогательные шины имеют функцию поглощения тока, который будет прерван в результате ненормальной работы электрода. Преимущественно эта особенность обеспечивает возможность не останавливать установку в случае ненормальной работы электрода и получать, за счет измерения электрического напряжения на вспомогательных шинах, более точную количественную оценку этой ненормальной работы.
В одном варианте осуществления изоляционный материал элемента основы представляет собой пластмассу, армированную волокном (FRP).
Элемент основы может состоять из единственной детали или быть выполнен из множества отдельных частей, по одной на каждую токоотводящую шину, включая вспомогательные шины.
Токоотводящие шины могут иметь различные формы, так что гнезда могут быть помещены на равных расстояниях вдоль длины шины; в другом варианте осуществления более широкая шина может быть снабжена гнездами, попеременно расположенными на противоположных сторонах вдоль её длины.
В одном варианте осуществления зонды для регистрации электрического напряжения и установления электрических контактов представляют собой кабели или провода.
Для гарантирования более эффективных контактов, в соответствии с площадями электрических контактов, эти зонды оборудованы выдвижными наконечниками так, чтобы компенсировать любую деформацию упомянутой токоотводящей шины или упомянутого изоляционного элемента основы.
Упомянутые выдвижные наконечники расположены в совмещении с упомянутыми электрическими контактами.
Несмотря на то что эти регистрирующие зонды встроены в изоляционный элемент основы, который сам по себе уже обеспечивает защиту на месте, использование дополнительных изоляционных средств защиты предпочтительно, учитывая воздействие среды с агрессивным кислотным туманом и близость кислого раствора к точкам контактов.
В одном варианте осуществления упомянутый элемент основы содержит пружины, облицованные полотном из пластмассы, или уплотнительные элементы, выполненные из резинового материала в совмещении с выдвижными наконечниками для их защиты от агрессивной окружающей среды.
В соответствии с другим аспектом данное изобретение относится к электролизеру, содержащему множество ячеек для электроосаждения металла, взаимно соединенных в электрической последовательности с помощью устройства, которое описано выше.
В одном варианте осуществления данное изобретение относится к элекролизеру, в котором множество ячеек соединены в электрической последовательности на одном конце посредством концевой ячейки, аноды которой присоединены к положительному полюсу источника питания постоянного тока с помощью токоотводящей шины, оборудованной гнездами для анодных электрических контактов, а на другом конце посредством концевой ячейки, катоды которой присоединены к отрицательному полюсу упомянутого источника питания постоянного тока с помощью токоотводящей шины, оборудованной гнездами для катодных электрических контактов, и причем упомянутые токоотводящие шины опираются на элемент основы, выполненной из изоляционного материала, содержащего встроенные зонды для регистрации электрического напряжения и установления электрических контактов.
В соответствии с другим аспектом данное изобретение относится к системе для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, содержащего ячейки для электроосаждения металлов, каждая из которых оборудована множеством упомянутых катодов и анодов, при этом система содержит устройство, которое описано выше; аналоговое или цифровое вычислительное средство для получения значений силы тока в каждом отдельном катоде и каждом аноде, исходя из значений электрического потенциала, зарегистрированных упомянутыми зондами; сигнальный прибор, процессор, предназначенный для сравнения результата измерения силы тока, обеспеченного упомянутым вычислительным средством, с рядом предварительно заданных критических значений для каждого катода и каждого анода; средство для приведения в действие упомянутого сигнального прибора каждый раз, когда упомянутые результаты силы тока не соответствуют упомянутому соответствующему предварительно заданному критическому значению для любого катода или анода.
В дополнительном аспекте данное изобретение относится к способу модифицирования электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек и оборудованного по меньшей мере одной межъячейковой токоотводящей шиной, состоящей из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, оборудованного равномерно разнесенными гнездами для поддержки катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутая межъячейковая токоотводящая шина опирается по меньшей мере на один исходный элемент основы, выполненный из изоляционного материала, при этом способ содержит этапы:
поднимание упомянутой по меньшей мере одной межъячейковой токоотводящей шины от упомянутого исходного элемента основы;
замена упомянутого исходного элемента основы по меньшей мере одним сменным элементом основы, выполненным из изоляционного материала, причем упомянутый сменный элемент основы содержит встроенные зонды для регистрации электрического напряжения и установления электрических контактов в совмещении с упомянутыми гнездами упомянутой по меньшей мере одной токоотводящей шины; и
установка упомянутой межъячейковой токоотводящей шины с опорой на упомянутый сменный элемент опоры.
В одном варианте осуществления данное изобретение относится к способу, в котором упомянутый электролизер, состоящий по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, оборудован одной межъячейковой токоотводящей шиной, одной вспомогательной катодной шиной и одной вспомогательной анодной шиной.
В дополнительном варианте осуществления данное изобретение относится к способу, в котором упомянутый этап установки упомянутой межъячейковой токоотводящей шины с опорой на упомянутый сменный элемент основы выполняют с помощью направляющих.
Некоторые реализации, иллюстрирующие данное изобретение, теперь будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, единственной целью которых является иллюстрация взаимного расположения различных элементов в отношении конкретных реализаций данного изобретения; в частности, чертежи необязательно выполнены в масштабе.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1-4 показывают трехмерное изображение возможного варианта осуществления данного изобретения, содержащий межъячейковую токоотводящую шину, вспомогательные анодную и катодную шины, элемент основы, содержащий встроенные зонды для регистрации электрического напряжения и установления электрических контактов.
Фиг. 5 показывает схему установки, состоящей из трех соединенных последовательно электролизных ячеек, причем каждая ячейка содержит пять анодов и четыре катода.
Фиг. 6 показывает схему ячейки, содержащей вспомогательную шину.
Фиг. 7 показывает схему цепи, представляющей двумерную модель системы, содержащей пять анодов и четыре катода.
Подробное описание чертежей
Фиг. 1 показывает трехмерный вид сверху устройства, содержащего проводящую межъячейковую токоотводящую шину 0, анодную вспомогательную шину 1, катодную вспомогательную шину 2, элемент 3 основы.
Фиг. 2 показывает трехмерный вид снизу проводящей межъячейковой токоотводящей шины 0, анодной вспомогательной шины 1, катодной вспомогательной шины 2, зондов 4 для регистрации потенциала и выдвижных наконечников 5.
Фиг. 3 показывает трехмерный вид сверху компоновки зондов 4 для регистрации потенциала и выдвижных наконечников 5, которые встроены в элемент 3 основы.
Фиг. 4 показывает вид сверху элемента 3 основы, выдвижных наконечников 5 и увеличенное изображение резинового уплотнительного кольца 6.
На фиг. 5 показана схема системы электролизера, состоящей из трех последовательно электрически соединенных электролизных ячеек (ячейка 1, ячейка 2 и ячейка 3), каждая из которых содержит пять анодов (анод 1 и анод 5 обозначают два внешних анода), четыре катода (катод 1 и катод 4 обозначают два внешних катода), анодную токоотводящую шину (шина 1), катодную токоотводящую шину (шина 4), две межъячейковые токоотводящие шины (шина 2 и шина 3), стрелки 6, указывающие направление течения тока, точки измерения потенциала (a21-25, k21-24, a31-35, k31-34).
Фиг. 6 показывает схему ячейки, содержащей вспомогательную шину (новая анодная балансировочная шина), стрелки, указывающие направление основного тока (I анод Y), стрелки, указывающие компенсационный ток (I баланс-анод Y).
Фиг. 7 показывает схему цепи, представляющей модель, которая воспроизводит двумерный путь тока для ячейки, имеющей 4 катода и 5 анодов. Знаки 1, 2, 3 и 4 обозначают токи для катодов 1, 2, 3 и 4, соответственно (не показаны). Знаки 5, 6, 7, 8 и 9 обозначают токи для анодов 1, 2, 3, 4 и 5 соответственно (не показаны). Знак 10 указывает сопротивления, представляющие электрические характеристики токоотводящей шины. Знак 11 указывает ток, текущий внутри шины. Знак 12 обозначает разность напряжений в точках контакта между двумя точками примыкания двух последовательных электродов на шине. Знак 13 указывает точки, где производят измерения.
Некоторые из наиболее значительных результатов, полученных изобретателями, проиллюстрированы в следующем примере, который не предназначен для ограничения объема данного изобретения.
Примеры
Установку для электровыделения меди собирали в соответствии со схемой по фиг. 5. Три электролизные ячейки, каждая из которых содержит 5 анодов, выполненных из титановой сетки, покрытой каталитическим слоем на основе оксида иридия, и 4 медных катода, соединяли в электрическую последовательность с помощью двух медных межъячейковых токоотводящих шин с трапецеидальными гнездами для упомянутых анодов и упомянутых катодов (см. фиг. 1). Затем эти две шины помещали на элемент основы из пластмассы, армированной волокном, содержащий 36 зондов, имеющих выдвижные наконечники, в совмещении с 36 заданными электрическими контактами (два на электрод). В свою очередь, эти зонды соединяли с регистратором данных, оборудованным микропроцессором и базой данных, запрограммированным для запуска соединенной с ним сигнализации в случае регистрации отклонения в 10% по сравнению с заданными значениями.
Метод, использованный для расчета пропорционального распределения тока в данном конкретном случае, основан на модели, выраженной следующими формулами, с током I, относящемся к каждому аноду и каждому катоду ячейки 2, определенным с помощью:
I(анод
I(анод
I (катод 2)= I' (k32, a32)+I"(k32, a33)
I (катод 3)= I' (k33, a33)+I"(k33, a34)
I (катод 4)= I' (k34, a34)+I"(k34, a35) , где I' и I" обозначают токи, протекающие через участки токоотводящей шины, содержащиеся между каждой парой электрических контактов по каждому катоду и каждому аноду, a k21, a21 обозначают ток, протекающий через соответствующую межъячейковую токоотводящую шину в сегменте между катодом 1 и анодом 2 (остальные пары имеют аналогичное значение) посредством первого индекса при "k" и "а", указывающего номер ячейки, и второго индекса, указывающего номер катода или анода соответственно. Следовательно, для обобщенной ячейки X применимы следующие соотношения: 1(анод Y)= I" [kx(Y-i), aXY]+I'(kXY, aXY)
I (катод Y)= I' [ k (x+i) Y / а(х+1)у]+1" [k(X+i)Y/ a(Y+i)(Y+i)] Ввиду однородности материала и конфигурации токоотводящих шин, значение сопротивления R между любыми двумя последовательными электрическими контактами шины является одинаковым.
Если V - это разность напряжений между двумя обобщенными последовательными электрическими контактами, то соответствующий ток равен (1/R)xV (или проще V/R).
Если Itot - это полный ток, а в ячейке присутствует N катодов плюс N+1 анодов, тогда для любой данной ячейки:
Itot=EI (анод Y), где Y составляет от 1 до N+1; или Itot=EI (катод Y), где Y составляет от 1 до N. Для всех ячеек
Itot= (1/R) x{SV[kx(Y_i), aXY]+V(kXY, aXY) }, где Y составляет от 1 до N+1, следовательно, для каждой ячейки
l/R=Itot/{SV[kX(Y-i), aXY]+V(kXY, aXY) }, где Y составляет от 1 до N+1.
Аналогичная оценка величины 1/R может быть выполнена, исходя из катодных токов в ячейке. Эту операцию выполняют для всех токоотводящих шин: таким путем значение R определяют, получая преимущество многочисленных показаний напряжения. При определении R, которая зависит от физической структуры межъячейковых токоотводящих шин, можно определить значение токов, протекающих во множестве электродов. В частности, для отдельного анода и катода обобщенной ячейки X соблюдается:
I (анод Y) = (l/R)x{V[ (kx(Y-i), aXY)]+V(kXY, aXY) }
I (катод Y) = (1/R) x{V[k(x+i)Y, a(X+DY] +V[k(x+1)Y, a(Y+i) (Y+D ] } Специалист в данной области техники может использовать другие модели, такие как, например, в случае, когда присутствуют вспомогательные шины.
В этом случае, со ссылкой на фиг. 6, если I (баланс-анод Y) - ток, подводимый к анодам посредством вспомогательной шины, на которую эти аноды упираются с другой стороны, а bx - точки контакта между упомянутой вспомогательной шиной и упомянутыми анодами, то соблюдается: I (Баланс-Анод Y) =1 [bx(Y+i), bXY]-I [bXY, bx(Y-i)] Следовательно, обозначив с помощью Rb сопротивление участка вспомогательной шины между двумя последовательными электрическими контактами, получаем следующее соотношение: I (Баланс-Анод Y) = (1/Rb) х {V [bx (Y+D , bXY]-V[bXY, bX(Y-i)]}, а полный ток, подаваемый на каждый анод, будет:
I(полный ток анода Y)=I(aHOfl Y)+I(B-AHOA Y). Следует заметить, что в идеальном случае совершенно пропорционального распределения тока по всем анодам и катодам, ток во вспомогательных шинах равен нулю: вероятно, такая ситуация наблюдается в новых установках, когда различные контакты имеют минимальные и подобные значения. В процессе работы контакты ухудшаются в результате механического напряжения из-за извлечения и повторной установки катодов и явления коррозии, вызванной кислотными парами, и, таким образом, вступает в действие функция вспомогательных шин, по которым начинает течь ток: сила такого тока выражает степень повреждения этих контактов.
Разность между величиной I (полный ток обобщенного анода Y) и током, ожидаемым для каждого анода в идеальном случае совершенно равномерного распределения, дает возможность контролировать фактическую ситуацию с распределением тока и вмешиваться посредством операций обслуживания или замены компонентов установки в том случае, когда такая разность превышает заданное значение.
Представленное выше описание не подразумевается как ограничивающее данное изобретение, которое может быть использовано в соответствии с различными вариантами осуществления в пределах его рамок и объем которого ограничен исключительно прилагаемой формулой изобретения.
Во всем описании и в формуле изобретения термин "содержать" и его варианты, такие как "содержащий" и "содержит" не предназначены для исключения наличия других элементов, компонентов или дополнительных этапов процесса.
Обсуждение документов, действий, материалов, устройств, деталей и т.п. включено в данное описание исключительно с целью предоставления контекста для настоящего изобретения. Не предполагается или не представляется, что любые или все из этих вопросов формировали часть основы предшествующего уровня техники или были общеизвестными знаниями в области, относящейся к настоящему изобретению, до даты приоритета каждого пункта данной заявки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, каждая из которых содержит множество упомянутых катодов и анодов, причем упомянутое устройство содержит по меньшей мере одну межъячейковую токоотводящую шину и по меньшей мере один элемент основы, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, упомянутое тело содержит гнезда для поддержки упомянутых катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутые гнезда разнесены равномерно, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина опирается на упомянутый по меньшей мере один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, оборудованный встроенными зондами для регистрации электрического напряжения, совмещенными с упомянутыми гнездами упомянутой межъячейковой токо-отводящей шины и находящимися в электрическом контакте с ними, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник.
2. Устройство для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, каждая из которых содержит множество упомянутых катодов и анодов, причем упомянутое устройство содержит вспомогательную катодную шину, вспомогательную анодную шину, по меньшей мере одну межъячейковую токоотводящую шину, расположенную между ними, и по меньшей мере один элемент основы, при этом упомянутые вспомогательные шины и упомянутая межъячейковая шина состоят из удлиненных тел с однородной удельной электропроводностью, упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, содержащего гнезда для поддержки упомянутых катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутые вспомогательные и упомянутая межъячейковая шины опираются на упомянутый по меньшей мере один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, упомянутый по меньшей мере один элемент основы содержит встроенные зонды для регистрации электрического напряжения, совмещенные с упомянутыми гнездами упомянутой межъячейковой токоотводящей шины и с любой из упомянутых вспомогательных шин и находящиеся в электрическом контакте с ними, при этом на любой из упомянутых вспомогательных шин электрические контакты разнесены равномерно, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник.
3. Устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый изоляционный материал упомянутого по меньшей мере одного элемента основы выполнен из пластмассы, армированной волокном (FRP).
4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые зонды для регистрации электрического напряжения являются кабелями или проводами.
5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутый по меньшей мере один элемент основы содержит либо резиновые уплотнения, либо пружины, облицованные полотном из пластмассы, совмещенные с упомянутыми выдвижными наконечниками.
6. Электролизер, содержащий множество ячеек для электроосаждения металлов, причем упомянутые ячейки взаимно соединены в электрической последовательности с помощью устройства по любому из пп.1-5.
7. Электролизер по п.6, в котором упомянутое множество ячеек соединены в электрическую последовательность:
на одном конце посредством концевой ячейки, аноды которой присоединены к положительному полюсу источника питания постоянного тока с помощью токоотводящей шины, оборудованной гнездами для анодных электрических контактов; а
на другом конце посредством концевой ячейки, катоды которой присоединены к отрицательному полюсу упомянутого источника питания постоянного тока с помощью токоотводящей шины, оборудованной гнездами для катодных электрических контактов,
причем упомянутые токоотводящие шины опираются по меньшей мере на один элемент основы, выполненный из изоляционного материала, содержащий встроенные зонды для регистрации электрического напряжения.
8. Система для непрерывного контроля распределения тока в катодах и анодах электролизера, имеющего множество ячеек для электроосаждения металлов, каждая из которых оборудована множеством
8.
упомянутых катодов и анодов, причем система содержит устройство по п.1 или 2;
аналоговое или цифровое вычислительное средство для получения значений силы тока в каждом отдельном катоде и каждом аноде, исходя из значений электрического потенциала, зарегистрированных упомянутыми зондами;
сигнальный прибор;
процессор, предназначенный для сравнения результата измерения силы тока, полученного от упомянутого вычислительного средства, с рядом предварительно заданных критических значений для каждого катода и каждого анода;
средство для приведения в действие упомянутого сигнального прибора каждый раз, когда упомянутые результаты силы тока не соответствуют упомянутому соответствующему предварительно заданному критическому значению для любого катода или анода.
9. Способ модифицирования электролизера с получением электролизера по п.6, состоящего по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек и оборудованного по меньшей мере одной межъячейковой токоотводящей шиной, причем упомянутая межъячейковая токоотводящая шина состоит из удлиненного основного тела с однородной удельной электропроводностью, оборудованного равномерно разнесенными гнездами для поддержки катодов и/или анодов и установления электрического контакта с ними, причем упомянутая межъячейковая токоотводящая шина опирается по меньшей мере на один исходный элемент основы, выполненный из изоляционного материала, при этом способ содержит следующие этапы:
поднятие упомянутой по меньшей мере одной межъячейковой токоотводящей шины от упомянутого исходного элемента основы;
замена упомянутого исходного элемента основы по меньшей мере одним сменным элементом основы, выполненным из изоляционного материала, причем упомянутый сменный элемент основы содержит встроенные зонды для регистрации электрического напряжения, предназначенные для совмещения и установления электрического контакта с упомянутыми гнездами упомянутой по меньшей мере одной токоотводящей шины, при этом каждый из упомянутых зондов имеет выдвижной наконечник; и
установка упомянутой межъячейковой токоотводящей шины с опорой на упомянутый сменный элемент основы.
10. Способ по п.9, в котором упомянутый электролизер, состоящий по меньшей мере из двух смежных электролизных ячеек, оборудован одной межъячейковой токоотводящей шиной, одной вспомогательной катодной шиной и одной вспомогательной анодной шиной.
11. Способ по п.9 или 10, в котором упомянутый этап установки упомянутой межъячейковой токо-отводящей шины с опорой на упомянутый сменный элемент основы выполняют с помощью направляющих.
10.
10.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
029567
029567
- 1 -
- 1 -
029567
029567
- 1 -
- 1 -
029567
029567
- 1 -
- 1 -
029567
029567
- 1 -
- 1 -
029567
029567
- 1 -
- 1 -
029567
029567
- 1 -
- 1 -
029567
029567
- 4 -
- 3 -
029567
029567
- 7 -
029567
029567
- 7 -
029567
029567
- 9 -
|
