改進型低槽電壓離子膜電解槽的製作方法
2023-05-31 17:20:06 2
改進型低槽電壓離子膜電解槽的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種改進型低槽電壓離子膜電解槽，包括陰極室，陽極室，在陰極室有陰極支撐網，中間的彈性體，陰極室最上面覆蓋有鎳絲編織帶塗層的陰極網，還包括支撐柱，支撐柱的凹坑裡有定距銷，其特徵在於，所述定距銷主要由以下部分組成，鎳片和包括裹住鎳片的四氟帽，定距銷軸線上開有通孔，且鎳片中心孔的直徑大於四氟帽中心孔的直徑，四氟釘通過開孔的陰極網和彈性體與定距銷中間的通孔嵌合，所述定距銷的長度為3-8mm,所述四氟釘釘頭的厚度小於1mm。本實用新型的改進型低槽電壓離子膜電解槽既滿足了定距銷的定距、力的傳導、很好的保護膜的作用，又滿足了全面域彈性體零極距、均勻受力、抗逆壓差能力強的作用，其提高了離子膜的使用壽命，減少電能消耗，還降低了生產成本。
【專利說明】改進型低槽電壓離子膜電解槽
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氯鹼電解裝置，特別涉及一種改進型低槽電壓離子膜電解槽。
【背景技術】
[0002]一般的離子交換膜電解槽主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成，每臺電解槽由若干個單元槽串聯或並聯組成。電解槽的陽極用金屬鈦網製成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，鈦陽極網上塗有鈦、釕等氧化物塗層；陰極由鎳網等製成，上面塗有一定的塗層；陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室。陽離子交換膜有一種特殊的性質，即它只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過，也就是說只允許Na+通過，而Cl' 0H_和氣體則不能通過。這樣既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒鹼的質量。
[0003]現有技術中有一種離子膜電解槽，該電解槽有高電流密度、極間距小的特點。該單元電解槽陰陽極上各有100多個蜘蛛爪形狀的彈性體，陰極蜘蛛爪形狀的彈性體有彈性作用，而陽極蜘蛛爪形狀的彈性體基本上起不到彈性作用。陰極蜘蛛爪中心部位外面有支撐柱，裡面的凹槽裡有定距銷，定距銷比蜘蛛爪支撐的陰極網面矮0.8mm。陽極的蜘蛛爪中心部位外面也有支撐柱，裡面的凹槽裡有定距銷，陽極定距銷比蜘蛛爪支撐的陽極網面高
0.3_。在擠壓狀態時，陰極網因蜘蛛爪的彈性作用壓縮0.5_，這種彈性補償使非理想平整的陰極網與離子膜的距離很小，即極間距很小，也使得陰陽極定距銷隔著膜相互貼緊，起到定距和力的傳導的作用。陰極彈性蜘蛛爪採用Imm厚的鎳板衝壓成型，彈性係數小，雖能起到彈性補償，從而減小極間距的效果，但抗逆壓差能力差。若出現反向壓差，就會造成蜘蛛爪彈性體被壓塌，失去彈性，從使極間距增大，使槽電壓急劇上升。此外，此種形式的彈性體因是由100多個點狀的蜘蛛爪組成，只在單個蜘蛛爪面域範圍內產生彈性作用，其他面域內的彈性效果不是很好，達不到全面域內極間距減小的效果，而且這種結構也會使離子膜受力不均，因局部受力過大較易損傷離子膜。
[0004]基於上述缺陷，現有技術中提出了一種電解槽，該電解槽在支撐網上加鎳絲編織、帶波紋、具有抗逆壓差能力的柔性彈性體，其上面再加上鎳絲編織帶塗層的陰極網。考慮到支撐柱上面的凹坑裡不能沒有定距銷，若沒有定距銷，擠壓力的傳導會在此位置虛斷，使得大的傳導力將極網壓變形，因此，在鎳絲編織的彈性體裡面加上定距銷。這樣雖然解決了支撐柱上面的傳導力將極網壓變形的缺陷，但是鎳絲編織帶塗層的陰極網是一種帶塗層的金屬網，在很大傳導力的支撐柱位置，該陰極網直接與離子膜接觸並擠壓，極易損傷離子膜，導致離子膜破損。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種不但全面域內極間距可以減小，抗逆壓差能力強，離子膜受力均勻，離子膜的使用壽命較長，而且能在電解槽運行過程中減少電能消耗，降低生產成本的改進型低槽電壓離子膜電解槽。[0006]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽是通過以下技術方案實現的:
[0007]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，包括陰極室，陽極室，在陰極室有陰極支撐網和中間的彈性體，陰極室最上面覆蓋有鎳絲編織帶塗層的陰極網，還包括支撐柱，支撐柱的凹坑裡有定距銷。其特徵在於，所述定距銷主要由以下部分組成，鎳片和包括裹住鎳片的四氟帽，定距銷軸線上開有通孔，且鎳片中心孔的直徑大於四氟帽中心孔的直徑，四氟釘通過開孔的陰極網和彈性體與定距銷中間的通孔嵌合。
[0008]定距銷的長度要和密封墊片壓縮後的厚度相互匹配，定距銷的長度如果太小，擠壓力的傳導會在此位置虛斷，使得大的傳導力將極網壓變形，而且也起不到定距和力的傳導的作用，長度也不能太長，太長會使得極間距增大，從而使槽電壓增大，使得生產同樣的燒鹼耗費的電量較多。四氟釘釘頭的厚度也不能太厚，太厚也會使得極間距增大，從而使得生產同樣的燒鹼耗費電量增多；四氟釘釘頭的厚度也不能太薄，在很大傳導力的情況下，太薄起不到隔開陰極網保護離子膜的作用。
[0009]因此，所述定距銷的長度為3_8mm，所述改進型低槽電壓離子膜電解槽的四氟釘釘頭厚度小於1mm。
[0010]所述四氟釘釘頭厚度優選0.2-lmm。
[0011]所述彈性體優選一種鎳絲編制的彈性網。
[0012]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，其特徵在於，所述四氟帽的底座位置設有0.5mm的翻邊，翻邊在支撐網的凹坑位置與支持網嵌合在一起。
[0013]該改進型低槽電壓離子膜電解槽四氟帽的底座位置設的0.5mm的翻邊，使得其在支撐網的凹坑位置與支持網嵌合在一起，防止了定距銷的掉出。
[0014]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，支撐柱等間距排列，相鄰豎向排列的支撐柱之間相隔150_，其特徵在於，還包括L型筋板，該L型筋板位於豎向排列的相鄰支撐柱的中間，該L型筋板應選取導電和耐腐蝕性能好的材料，優選鎳材，其厚度應該滿足支撐網的抗逆壓差增強的要求，其厚度優選為1.1-1.8mm，更優選L型筋板的厚度為1.5mm。
[0015]該結構不但增強了支撐網的抗逆壓差能力，而且因為L型筋板通過電阻焊焊接在盤底，其與支撐網也採用電阻焊焊接的方法連接，增大了導電性，降低了結構電阻，使得電流分布更均勻。
[0016]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，還包括一個蜘蛛爪3，所述蜘蛛爪3焊接在支撐柱2上，並與支撐網4焊接。由於加上蜘蛛爪3的結構，使得該改進型低槽電壓離子膜電解槽在通過支撐柱加壓的過程中，彈性更好，抗逆壓差更好。
[0017]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，其特徵在於，先將鎳絲編織的彈性體鋪在支撐網上，把彈性體位於定距銷位置的部分壓平，使其失去彈性，陰極網在100多個定距銷位置的部分預先壓出淺凹坑，再在淺凹坑位置加上四氟釘。四氟釘頭部的表面比周圍陰極網表面矮1.6mm ;最後將四氟釘穿過陰極網和彈性體與定距銷中間的通孔嵌合。陽極相對於陰極的位置也有定距銷，該定距銷的厚度比陽極網高0.3mm。
[0018]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽在擠壓狀態時，陰極網因彈性體的彈性作用壓縮1.3mm，這種彈性補償使非理想平整的陰極網每個部位都與離子膜的距離很小，達到微極距的效果，而且因鎳絲編制的彈性體是柔性體，具有一定的彈性，避免了局部壓力過大而損傷離子膜。因陰陽極定距銷隔著膜相互貼緊，其不但起到定距和力的傳導作用，而且這種定距方式的在長期使用中很穩定，不會出現像用橡膠墊片定距那樣，長期使用會老化變形，產生定距不穩定的情況。
[0019]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，四氟釘穿過陰極網和鎳絲編織的彈性體插入下面定距銷的中心孔裡，達到很好的嵌合。因為非金屬光滑且有一定彈性的四氟釘頭部直接與膜接觸，所以使得在很大傳導力的定距銷位置，能夠對膜起到很好的保護作用。四氟釘的尾部採用箭頭形設計，加上塑料有一定的彈性，箭頭形的尾部以過硬配合的方式穿過四氟帽的小孔到達孔稍大的鎳片中心孔，達到了很好的嵌合，這樣四氟釘就很好的把陰極網和彈性體固定到支撐網上。
[0020]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，由於陰極網和鎳絲編織的彈性體已經有100多個四氟釘將其固定到支撐網上，所以彈性體無需再用焊接的方法與支撐網連接，消除了鎳絲編織的彈性體與支撐網焊接斷絲的隱患，進而消除了斷絲扎膜的隱患。陰極網也無需四周用鎳帶焊接封邊，直接從支撐網與盤內側的縫隙裡折到支撐網下面，同時也消除了鎳帶封邊陰極網斷絲扎膜的隱患。
[0021]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，既能達到全面域內使得極間距減小的效果，又能解決上述定距銷位置因金屬陰極網直接接觸離子膜，極容易損傷離子膜的問題。
[0022]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，由於增加了支撐筋板，使得陰極的抗逆壓差能力增強，該結構也使得離子膜電解槽的結構電阻降低，電流分布更均勻。本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽既達到了定距銷的定距、力的傳導、很好的保護膜的效果，又滿足了全面域彈性體受力均勻、抗逆壓差能力強，從而使得極間距減小的效果。總之，本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽具有可提高離子膜的使用壽命，減少電能消耗，降低生產成本的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽的主視圖；
[0024]圖2本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽的側視圖；
[0025]圖3圖二 A處的放大圖；
[0026]圖4圖三B處的放大圖。
【具體實施方式】
[0027]下面通過具體的實施方案敘述本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽。除非特別說明，本發明中所用的技術手段均為本領域技術人員所公知的方法。另外，實施方案應理解為說明性的，而非限制本發明的範圍，本發明的實質和範圍僅由權利要求書所限定。對於本領域技術人員而言，在不背離本發明實質和範圍的前提下，對本發明技術方案做出的各種變形和改進，也屬於本發明的保護範圍。
[0028]實施例1
[0029]如圖1所示，本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，在150mm間距的支撐柱中間位置加了 1.5_厚的L型筋板15，增強了支撐網的抗逆壓差能力。而且L型筋板是通過電阻焊焊接在盤底，筋板與支撐網也採用電阻焊焊接的方法連接，增大了導電性，降低了結構電阻，使得電流分布更均勻。[0030]如圖2、圖3、圖4所示，本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，陰極盤I上焊接有支撐柱2，陰極蜘蛛爪3位置的凹坑裡裝上新的定距銷，此新的定距銷主要由兩部分組合成，鎳片11和包裹住鎳片的四氟帽12，所述定距銷的長度為8mm。其軸線上有通孔，鎳片11中心孔的直徑大於四氟帽12中心孔的直徑，四氟帽12的底座位置有0.5mm的翻邊，翻邊位置正好嵌合在支撐網4的凹坑裡，防止其掉出。將100多個定距銷嵌合在支撐網4的凹坑裡，鎳絲編織的彈性體5鋪在支撐網4上，將彈性體5位於定距銷位置的部分壓平，使其失去彈性。陰極網在100多個定距銷位置的部分預先壓出淺凹坑，再在淺凹坑位置加上四氟釘13，所述改進型低槽電壓離子膜電解槽的四氟釘釘頭厚度為1mm。
[0031]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，四氟釘13穿過陰極網6和鎳絲編織的彈性體5插入定距銷的中心孔裡，達到很好的嵌合，這樣由於在有很大傳導力的定距銷位置是非金屬光滑的且有一定彈性的四氟釘13的頭部直接與離子膜7接觸，不會像金屬陰極網直接接觸離子膜那樣，極易損傷離子膜7，對離子膜7起到很好的保護作用。四氟釘13的尾部是箭頭形的設計，因塑料有一定的彈性，箭頭形的尾部與定距銷過硬配合穿過四氟帽12的小孔到達孔稍大的鎳片11中心孔，形成一個卡臺，達到了很好的嵌合，這樣四氟釘13就很好的把陰極網6和彈性體5通過定距銷很好的固定在支撐網上。
[0032]陽極盤10上面焊接有陽極蜘蛛爪9，陽極定距銷14比陽極蜘蛛爪9支撐的陽極網8高0.3_。在擠壓狀態時，陰極網6每個部位都與離子膜的間距很小，陽極網與離子膜的間距也很小，從而使得極間距很小。陰極定距銷和陽極定距銷14隔著膜相互貼緊，起到定距和力的傳導作用。
[0033]本發明的改進型低槽電壓離子膜電解槽，因陰極網6和鎳絲編織的彈性體5已經有100多個四氟釘將其固定到支撐網4上，所以彈性網5無需再用焊接的方法與支撐網4連接，該結構消除了因鎳絲編織的彈性網5與支撐網4採用焊接的方法連接導致焊接斷絲的隱患，也消除了因焊接斷絲導致斷絲會扎膜的隱患。同時陰極網6也無需四周用鎳帶焊接封邊，其只需直接從支撐網`4與陰極盤I內側的縫隙裡折到支撐網4下面，因此也消除了鎳帶封邊陰極網6斷絲扎膜的缺陷。減少了工藝步驟，節省了生產成本，提高了工作效率。
[0034]將現有技術中的電解槽與本發明的改進型低槽電壓電解槽同在電流為13.5kA條件下運行，其性能對比如下表所示:
[0035]
【權利要求】
1.一種改進型低槽電壓離子膜電解槽，包括陰極室，陽極室，在陰極室有陰極支撐網和中間的彈性體，陰極室最上面覆蓋有鎳絲編織帶塗層的陰極網，還包括支撐柱，支撐柱的凹坑裡有定距銷，其特徵在於，所述定距銷主要由以下部分組成，鎳片和包括裹住鎳片的四氟帽，定距銷軸線上開有通孔，且鎳片中心孔的直徑大於四氟帽中心孔的直徑，四氟釘通過開孔的陰極網和彈性體與定距銷中間的通孔嵌合，所述定距銷的長度為3-8mm，所述四氟釘釘頭的厚度小於1mm。
2.根據權利要求1所述的改進型低槽電壓離子膜電解槽，其特徵在於，所述四氟釘釘頭的厚度為0.2-lmm。
3.根據權利要求1所述的改進型低槽電壓離子膜電解槽，其特徵在於，所述定距銷的長度為3mm,所述四氟釘釘頭的厚度為0.5mm。
4.根據權利要求1所述的改進型低槽電壓離子膜電解槽，其特徵在於，還包括L型筋板，該L型筋板位於豎向排列的相鄰支撐柱的中間，其厚度為1.1-1.8_。
5.根據權利要求3所述的改進型低槽電壓離子膜電解槽，其特徵在於，所述L型筋板的厚度為1.5mm。
6.根據權利要求1所述的改進型低槽電壓離子膜電解槽，其特徵在於，所述四氟帽的底座位置設有0.5mm的翻邊，翻邊在支撐網的凹坑位置與支持網嵌合在一起。
7.根據權利要求1所述的改進型低槽電壓離子膜電解槽，其特徵在於，還包括一個蜘蛛爪3，所述蜘蛛爪3焊接在支撐柱2上，並與支撐網4焊接。
【文檔編號】C25B9/06GK203625485SQ201320804718
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】劉秀明, 康建忠, 喬霄峰, 張秀泉, 張俊鋒, 陳中元, 董志茹, 董博春 申請人:藍星(北京)化工機械有限公司