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Anordnung zur Zusammenwirkung mehrerer elektrolytischer Zersetzer.
Es ist bekannt, zwei waagrechte, einander gegenüberliegende Zellenkörper durch teilweise gemeinsame Leitungen mit gemeinsamen Gasabseheidetöpfen zu verbinden. Ferner ist bekannt, mehrere senkrechte stehende Einzelzellen durch ein Bloekstück und dieses durch Leitungen mit gemeinsamen
Gasabscheidegefässen zu verbinden.
Bei diesen Zersetzern spielt sich der Elektrolytumlauf in der Einzelzelle ab. Die Gasblasen gelangen, ohne wesentlich Elektrolyt zu fördern, infolge ihres Auftriebes in ruhendem Elektrolyten in das Gasabscheidegefäss.
Bei Zersetzern, bei denen die Gasabfuhr zur Umwälzung des Elektrolyten benutzt wird und bei denen die Elektrolytumläufe aus den eigentlichen Zersetzern herausgeführt und gegebenenfalls ausserhalb gekühlt werden, hängt Belastung und Gasreinheit wesentlich von der Anordnung und dem störungsfreien Betrieb dieser Umläufe ab.
Man hat bisher bei der Aufstellung mehrerer derartiger elektrisch parallel geschalteter Zersetzer, um gleiche Belastungen und gute Gasreinheiten zu erreichen, jeden Zersetzer mit genau gleichen, völlig gesonderten Umläufen und Gasabseheidegefässen versehen, wobei vermieden wurde, die Umläufe an irgend einem Punkt zusammenzuführen. Derartige Anlagen bestehen also aus einer Vielzahl gleicher, völlig getrennter, raumbeanspruchender und verhältnismässig kostspieligen Einheiten.
Dennoch führt dieses Vorgehen erfahrungsgemäss nicht zu dem gewünschten Ziel. Geringfügige, nicht vermeidbare Abweichungen in der Herstellung wirken sich im Betriebe bei elektrischer Parallelschaltung verhängnisvoll aus. Es ist hiebei ohne besondere Massnahmen, z. B. Einschalten
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geschaltet sind, gleichmässig zu belasten.
Tatsächlich wird ein Elektrolyseur, dessen Kühlung im wesentlichen über den umlaufenden Elektrolyten erfolgt und der eine kleinere sekundliche Umlaufmenge aufweist als andere Elektrolyseure, infolge der geringeren Umlaufmenge und damit Kühlungsmöglichkeit heisser als die andern mitwirkenden Elektrolyseure. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Belastung des Elektrolyseurs, wenn er zu den andern elektrisch parallel geschaltet ist, d. h. mit der gleichen Spannung arbeitet, gegenüber den andern ständig steigt und höher liegt.
Da aber schliesslich der Belastung eine Grenze gesetzt ist, die dann aber nur von einem der Elektrolyseure erreicht wird und nicht überschritten werden darf, während die andern noch weit von dieser Grenze entfernt sind, sinkt die Leistungsfähigkeit der Anlage, weil eben die andern Elektrolyseure bei weitem nicht ausgenutzt sind, ganz bedeutend.
Im Gegensatz hiezu kann gemäss der Erfindung durch Vereinigung der Elektrolytumläufe an irgend einer Stelle eine im wesentlichen gleiche Belastung derartiger Elektrolyseure besonders vorteilhaft, z. B. durch Anordnung gemeinsamer Gasabseheidegefässe, erreicht werden, ohne dass Nachteile, wie z. B. Verschlechterung der Gasreinheit, auftreten. Auf diese Weise wird viel Raum und Werkstoff erspart und der Aufbau einer grösseren Anlage vereinfacht sich ganz bedeutend.
Eine Erklärung für diese Wirkungsweise kann darin gesehen werden, dass durch die Mischung der Elektrolyte der einzelnen Zersetzer miteinander, z. B. in den Gasabscheidegefassen, diese in ihrer Temperatur und Konzentration vollständig einander angeglichen, wieder den einzelnen Zersetzern zugeführt werden. Der Zersetzer, der den geringeren Elektrolytumlauf, also die geringere Kühlungsmöglichkeit aufweist, wird zwar zunächst infolge der rascher steigenden Elektrolyttemperatur mehr Leistung aufnehmen, während andere Zersetzer zurückbleiben.
Der von dem einen Zersetzer umgewälzte heisse Elektrolyt vermischt sich indessen in den Gasabscheidegefässen mit dem von den andern
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Zersetzern dorthin beförderten nicht so heissen Elektrolyt, was zur Folge hat, dass der eine Zersetzer verhältnismässig kühleren und die andern mitwirkenden Zersetzer verhältnismässig wärmeren Elektrolyten zugeführt erhalten. Für den einen Zersetzer bedeutet dies eine Herabsetzung seiner Temperatur und damit seiner Belastung, während die Temperatur der andern Zersetzer und damit ihre Belastung steigt. Mit der Zeit gleichen sich die Temperaturen aller Zersetzer und damit ihre Belastungen aus.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sogar bei zwei von den gemeinsamen Gasabscheide- gefässen verschieden entfernt liegenden Zersetzern zwar zunächst eine Verschiebung der Belastung in dem angedeuteten Sinn eintritt, dass aber diese Verschiebung allmählich wieder ausgeglichen wird und nach einiger Zeit beide Zersetzer ohne irgend welche Eingriffe, wie z. B. das Einschalten von elektrischen Widerständen, auf gleiche Last gelangen. Voraussetzung hiezu ist lediglich die technisch gleiche Bauart der an die gemeinsamen Gasabseheidegefässe angeschlossenen Zersetzer an sich.
Besonders vorteilhaft ist die Verbindung mehrerer Zersetzer durch gemeinsame Steig-und Fallrohre mit den Abscheidegefässen, da hiedurch eine besonders grosse Ersparnis an Rohrleitungen und-ansehlüssen eintritt und die Anlage an Übersichtlichkeit und Einfachheit der Bedienung gewinnt, ohne dass, wie erwartet, eine Verschlechterung der Gasreinheiten durch die gegenseitige Beeinflussung der Umläufe in Kauf genommen werden müsste.
Diese Anordnung sei an Hand eines der zahlreichen möglichen Ausführungsbeispiele erklärt.
In der schematischen Darstellung der Zeichnung sind die Zersetzer 1 und 2 durch Zweigleitungen 3 und 4 an das Steigrohr 5 und durch die Zweigleitungen 6 und 7 an das Fallrohr 8 des gemeinsamen Umlaufweges angeschlossen, dessen Scheitelpunkt sich im Gasabscheidegefäss 9 befindet.
Der im gemeinsamen Gasabscheidegefäss 9 befindliche Elektrolyt kann durch eine Rohrschlange 10 gekühlt werden. Der Zersetzer 1 weist beim Einschalten einen kleineren Umlauf auf, erhitzt sich daher mehr und seine Belastung steigt, während der Zersetzer 2, der eine grössere Umlaufmenge fördert und demgemäss durch das Fallrohr 8 auch mehr kühleren Elektrolyt zugeführt erhält, weniger Belastung aufnimmt. Indessen wird allmählich durch die Förderung des heissen Elektrolyten aus Zersetzer 1, der Elektrolyt im Gasabscheidegefäss 9 erwärmt, der Zersetzer 2 erhält wärmeren Elektrolyten und seine Belastung steigt. Mit der Zeit gleichen sich die Belastung bis auf kleine Unterschiede aus, die vernachlässigt werden können.
Die Zersetzer können natürlich auf drei und vier und noch mehr vermehrt werden, auch können mehrere Kolonnen senkrecht übereinander angeordneter Zersetzer nebeneinander gestellt und mit den gleichen Gasabseheidegefässen verbunden werden. Bei Zersetzern, wie z. B. Wasserzersetzern, in welchen zwei Gase getrennt erzeugt werden, besitzen natürlich die Zersetzer zwei getrennte Umläufe, die über zwei getrennte Gasabscheidegefässe führen.
Die Vorteile dieser Anordnung sind nicht nur Raumersparnis und einfache Leitungsführung, sondern insbesondere auch eine zwangsweise herbeigeführte gleichmässige Belastung der einzelnen Zersetzer und einfache und gleichmässige Kühlung des Elektrolyten für alle Zersetzer. Die Kühlung kann, wie angedeutet, in den gemeinsamen Gasabscheidegefässen und/oder gemeinsamen Ästen der Steig-und Fallrohre erfolgen.
Die einzelnen Zersetzer können waagrecht, schräg oder senkrecht angeordnet werden. Besonders vorteilhaft kann die Anordnung der Zersetzer und Umläufe verwendet werden, wie sie in der deutschen Patentschrift Nr. 582725 beschrieben wird. Es ist dabei lediglich nötig, dass bei jedem an die gemeinsamen Gasabseheidegefässe angeschlossenen mehrzelligen Zersetzer die in jener Patentschrift gegebene Vorschrift eingehalten wird. Diese Vorschrift geht dahin, dass der Scheitelpunkt der Elektrolytumlaufwege in solcher Höhe über dem Zellenbloek (Zersetzer) angeordnet und seine Verbindungswege mit dem Zellenblock und den Zellen so bemessen sein sollen, dass eine hinreichende Elektrolytumlaufgesehwindigkeit erzielt wird, um eine wirksame Teilnahme der dem Scheitelpunkt näheren als auch der von ihm entfernter liegenden Zellen an dem Elektrolytumlauf zu ermöglichen.
Besonders grosse Vorteile bringt die Anwendung des Erfindungsgegenstandes bei Druckelektrolyseuren, weil hier Raum-und Werkstoffersparnis sowie Vereinfachung des Aufbaues und Betriebes der Anlage eine besondere Rolle spielen. Beim Betrieb zeigen sich hier ein besonders störungsfreier Umlauf und besonders gute Gasreinheiten, wahrscheinlich infolge der Tatsache, dass bei erhöhtem Druck eine merkbare Expansion der Gasblasen im Umlauf nicht auftritt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Zusammenwirkung mehrerer elektrolytischer Zersetzer, insbesondere Druckzersetzer, durch Vereinigung ihrer Elektrolytumläufe.