ЭЛЕКТРОЛИЗНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ ВАННА Российский патент 2011 года по МПК C25D17/02 

Изобретение относится к технологическому оборудованию для электролизной, электрохимической и химической обработки металлов и может быть использовано на линиях электролизного рафинирования цветных металлов, гальванических линиях электрохимической обработки металлов, а также в других процессах, где требуются ванны с высокой стойкостью к воздействиям кислот, щелочей и растворителей.

Применение полимеров для изготовления ванн является перспективным направлением.

Известны примеры использования полимеров для изготовления электролизных ванн (см. патент №983153, МПК⁵ С25D 17/02, от 23.12.1982 г.). Согласно этому патенту ванны изготавливаются из стеклопластика.

Недостатком ванны по этому патенту является трудоемкость изготовления ванн из стеклопластика, вредные условия при работе со стеклопластиком и склонность ванн к растрескиванию во время эксплуатации.

Наиболее близким по технической сути является электролизная ванна из полипропилена или полиэтилена по патенту на полезную модель №55780, МПК С25D 17/02, от 03.02.2006 г.

Ванны по данному патенту имеют следующие недостатки:

- бандажные пояса, имеющие металлический каркас, образуют замкнутый контур вокруг ванны и в них наводятся токи Фуко, т.к. в рабочем режиме через электролит в ванну течет ток в несколько тысяч ампер, что приводит к потерям электроэнергии и ненужному нагреву ванны;

- бандажные пояса, имеющие металлический каркас, образуют жесткий замкнутый контур и при разогреве ванны в рабочем режиме вследствие удлинения ванны в теле полимера возникают механические напряжения, т.к. температурный коэффициент линейного расширения у полимера на 2 порядка выше, чем у стали (12×10^-4 и 8×10^-6 соответственно). Циклическое воздействие указанных напряжений приводит к образованию и распространению трещин в теле ванны;

- электролизная ванна установлена на керамических изоляторах, и при тепловом расширении ванна смещает изоляторы, поэтому изоляторы приходится периодически поправлять, иначе при падении ванна создаст угрозу для жизни обслуживающего персонала;

- к ванне жестко привязаны питающие и отводящие трубопроводы, поэтому в случае необходимости замена ванны требует много времени и трудозатрат.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции полимерной ванны, которая не имеет перечисленных недостатков.

Для решения технической задачи предлагается полимерная ванна, включающая металлический каркас, при этом верхняя часть ванны имеет отбортовку, усиленную ребрами жесткости, опирающуюся на каркас, боковые стенки ванны снабжены устройствами для ее фиксации в каркасе, а дно ванны имеет углубления для сбора шлама и выемки для опоры на нижние планки каркаса, причем средняя выемка служит для фиксации ванны в каркасе, а крайними выемками ванна свободно опирается на защищенный полимерным покрытием каркас, который является отдельной конструкцией, представляющей собой систему ребер жесткости, образующих опору для ванны с четырех сторон, без образования замкнутого контура, и предусматривающей крепежные элементы для фиксации подводящих и отводящих трубопроводов и посадочные места для установки каркаса на изоляторы.

На фиг.1 изображена цельнолитая полимерная ванна, в верхней части, по длинным сторонам имеющая отбортовку 1, усиленную ребрами жесткости 2, передающую нагрузку от веса катодов и анодов, применяющихся при электролизе, на верхние планки каркаса 7 (фиг.2) защищенного от агрессивных сред полимерным покрытием.

Дно ванны имеет углубления 3 для сброса шлама, образующегося в процессе электролиза, и выемки 4, 5 для опоры ванны на нижние планки 8, 9 каркаса, при этом средняя выемка 4 служит для фиксации ванны в каркасе, на планке 8, а крайними выемками 5 ванна свободно опирается на планки 9 каркаса.

На боках ванны предусмотрены фиксаторы 6 для дополнительной фиксации ванны в каркасе.

Такая компоновка позволяет избежать возникновения напряжений от теплового расширения ванны.

Каркас, фиг.2, представляет собой отдельную конструкцию, защищенную от агрессивных сред полимерным покрытием, представляющую собой систему ребер жесткости, образующих опору для ванны с четырех сторон, без образования замкнутого контура, и предусматривающую крепежные элементы 10 для фиксации подводящих и отводящих трубопроводов и посадочные места 11 для установки каркаса на изоляторы.

Металлический каркас, защищенный от воздействия агрессивных сред полимерным покрытием, изготавливается из отдельных элементов, соединенных сваркой. Собранный каркас покрывается несколькими слоями противокислотного полимерного покрытия.

Цельнолитая полимерная ванна изготавливается методом интрузии из полимерного композиционного материала. Ванна устанавливается на каркас, служащий опорой для ванны и разгружающий все 4 стенки ванны от давления электролита внутри ванны, и при необходимости легко демонтируется из него, т.к. все коммуникации и изоляторы крепятся к каркасу.

Подготовка ванны к работе осуществляется следующим образом.

Ванна помещается в металлический каркас, установленный на керамических изоляторах посредством посадочных мест 11, таким образом, чтобы ребра жесткости 2, усиливающие отбортовку 1 по длинным сторонам ванны легли на поверхность верхних планок каркаса 7, средняя выемка 4 на дне ванны зафиксировала бы положение ванны в каркасе, попав на среднюю нижнюю планку каркаса 8. Крайние выемки ванны 5 свободно ложатся на нижние планки 9 каркаса.

После соединения с подводящим и отводящим трубопроводами, прикрепленными крепежными элементами 10 к каркасу, ванна готова к эксплуатации.

Таким образом, каркас служит опорой для ванны и разгружает все четыре стенки ванны от давления электролита внутри ванны и веса катодов и анодов, применяющихся в процессе электролиза.

Кроме того, предлагаемый каркас не образует замкнутого контура вокруг ванны, тем самым, предотвращая наведение токов Фуко, вызывающих ненужный нагрев ванны и потери электроэнергии.

Отсутствие жесткой фиксации ванны в каркасе предохраняет конструкцию от смещения с изоляторов вследствие теплового расширения ванны и предотвращает падение последней, устраняя угрозу для жизни обслуживающего персонала.

Вывод металлического каркаса в отдельную конструкцию позволяет исключить возникновение микротрещин (из-за различных значений температурного коэффициента расширения полимера и металла) в теле ванны, а значит существенно продлить срок службы последней.

Отсутствие жесткой привязки к ванне питающего и отводящего трубопроводов позволяет производить быструю замену ванны, при минимуме времени и трудозатрат.

Изготовление ванны и каркаса не представляет технической трудности, производится на типовом оборудовании, с применением типовых технологических процессов.

Изобретение относится к области конструктирования ванн для электрохимической обработки металлов и может быть использовано на линиях электролизного рафинирования цветных металлов, гальванических линиях электрохимической обработки металлов, а также в других процессах, где требуются ванны с высокой стойкостью к воздействиям кислот, щелочей и растворителей. Электролизная полимерная ванна включает съемный металлический каркас, причем верхняя часть ванны имеет отбортовку, усиленную ребрами жесткости, опирающуюся на каркас, боковые стенки ванны снабжены устройствами для ее фиксации в каркасе, а дно ванны имеет углубления для сбора шлама и выемки для опоры на нижние планки каркаса, причем средняя выемка служит для фиксации ванны в каркасе, а крайними выемками ванна свободно опирается на каркас. Технический результат - создание полимерной гальванической ванны, имеющей металлический каркас, в котором не возникают токи Фуко, исключение причин возникновения трещин на ванне, а также упрощение эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электролизная полимерная ванна, включающая металлический каркас, отличающаяся тем, что верхняя часть ванны имеет отбортовку, усиленную ребрами жесткости, опирающуюся на каркас, боковые стенки ванны снабжены устройствами для ее фиксации в каркасе, а дно ванны имеет углубления для сбора шлама и выемки для опоры на нижние планки каркаса, причем средняя выемка служит для фиксации ванны в каркасе, а крайними выемками ванна свободно опирается на каркас.

2. Ванна по п.1, отличающаяся тем, что металлический каркас, защищенный полимерным покрытием, является отдельной конструкцией, представляющей собой систему ребер жесткости, образующих опору для ванны с четырех сторон, без образования замкнутого контура, и предусматривающей крепежные элементы для фиксации подводящих и отводящих трубопроводов и посадочные места для установки каркаса на изоляторы.