Elektrolysezelle , insbesondere zur Schwiminbeckendesinfektion

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betri f ft eine Elektrolysezelle , welche insbesondere zur Erzeugung von Chlor bzw . Hypochlorit oder Brom bzw . Hypobromit zur Schwimmbeckendesinfektion verwendet wird . Weiter betri f ft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Elektrolysezelle .

Hintergrund der Erfindung

Es ist aus der Praxis bekannt , mittels einer Elektrolysezelle aus einer Sal zlösung Hypochlorit oder Hypobromit herzustellen und zur Schwimmbeckendesinfektion zu verwenden . Durch die Elektrolysezelle erzeugtes Chlor, insbesondere Hypochorige Säure HC1O, wirkt als stark oxidatives Mittel und hat so eine hohe Desinfektionswirkung .

Bekannte zur Schwimmbeckendesinfektion verwendete Elektrolysezellen umfassen beispielsweise ein rohrförmiges Gehäuse , in welchem ein Elektrodenpaket angeordnet ist . Ein Desinfektionssystem mit einer derartigen Elektrolysezelle wird insbesondere von der Anmelderin unter dem Handelsnamen BWT Hydroli fe 16 vertrieben .

Nachteilig bei bekannten Elektrolysezellen ist , dass der Ef fi zienz nur dann ausreichend ist , wenn das Wasser einen relativ hohen Sal zanteil hat , normalerweise > 3 g/ 1 NaCl . Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde , eine Elektrolysezelle bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und welche eine hohe Ef fi zienz , bzgl . Stromausbeute und Umsatz hat . Insbesondere soll durch die Erfindung eine Elektrolysezelle bereitgestellt werden, welche optimal für eine Anlage zur Desinfektion von Schwimmbecken verwendet werden kann .

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch eine Elektrolysezelle sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolysezelle nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst .

Bevorzugte Aus führungs formen und Weiterbildungen der Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche , der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen .

Die Erfindung betri f ft eine Elektrolysezelle . Die Elektrolysezelle ist insbesondere für eine Anlage zur Schwimmbeckendesinfektion ausgebildet , um aus einem chlorid- oder bromidhaltigen, oder allgemein aus einem halogenidhaltigen Sal z freies Chlor bzw . freies Brom zu erzeugen .

Die Elektrolysezelle umfasst einen Eingang und einen Ausgang sowie ein Gehäuse mit einer Mehrzahl plattenförmiger Elektroden . Das Gehäuse stellt einen ringförmigen Raum bereit . Die Elektrolysezelle ist erfindungsgemäß derart ausgebildet , dass in den Raum Elektrolyt vom Eingang derart einleitbar ist , dass eine rotierende Strömung entsteht .

Gemäß der Erfindung werden die Elektroden, insbesondere das Elektrodenpaket , also nicht linear umströmt , sondern es entsteht in dem Raum ein Wirbel , der an den plattenförmigen Elektroden vorbeiströmt .

Es hat sich herausgestellt , dass hierdurch die Ef fi zienz der Elektrolysezelle erhöht werden kann . Die Erfinder vermuten, dass durch die wirbel förmige Strömung die Elektroden in verbesserter Weise mit frischem Elektrolyt umspült werden, was die Ef fi zienz erhöht .

Der Raum kann insbesondere kreis zylinderförmig ausgebildet sein .

Das Gehäuse kann insbesondere einen kreis zylinderförmigen Abschnitt umfassen, welcher den Raum bereitstellt und in welchem die Elektroden gestapelt sind .

Dieser kreis zylinderförmige Raum schneidet sich bei einer Aus führungs form der Erfindung mantelseitig mit einem rohrförmigen Gehäuseabschnitt , welcher den Eingang und den Ausgang bereitstellt . Aufgrund der Überschneidung öf fnet sich der kreis zylinderförmige Raum in den rohrförmigen Abschnitt , so dass hier ein Teilstrom des Wassers in den Raum fließen kann und dort einen Wirbel bildet .

Zwischen Eingang und Ausgang wird die Strömung des Elektrolyts so in zwei Teilströme unterteilt . Ein erster Teilstrom fließt direkt zum Ausgang, während ein Teil der Sal zlösung bzw . des Schwimmbeckenwassers in einem zweiten Teilstrom wirbel förmig das Elektrodenpaket passiert . So ist der Bypass bauartbedingt bereits in einem kompakten Gehäuse integriert und es kann auf einen zusätzlichen Bypass verzichtet werden .

Die Elektrolysezelle ist insbesondere derart ausgebildet , dass der Elektrolyt tangential oder sekantial in den Raum einströmt . Die plattenförmigen Elektroden sind dabei parallel zur Grundfläche des kreis zylinderförmigen Raums j eweils voneinander beabstandet gestapelt .

Vorzugsweise ragen die Elektroden aus dem Raum in den Eingangsstrom hinein . Insbesondere ragen die aufeinander gestapelten Elektroden des Elektrodenpakets in den rohrförmigen Abschnitt , welcher sich mit dem Raum überschneidet .

Die Elektrolysezelle hat vorzugsweise ein Elektrodenpaket mit einer Viel zahl gestapelter Elektroden, insbesondere 3 bis 10 Elektroden .

Innere Elektroden des Elektrodenpakets können als bipolare Elektroden angeordnet sein . Bipolare Elektroden sind nicht an die elektrischen Anschlüsse der Elektrolysezelle angeschlossen . Die bipolar geschalteten Elektroden stehen frei im Raum und werden mit Elektrolyt umspült . Die bipolaren Elektroden dienen als Reaktionsträger .

Diese Anordnung stellt einen besonders einfachen Aufbau der Elektrolysezelle sicher .

Für die Erzeugung von Chlor oder Brom zur Schwimmbeckendesinfektion ist die Elektrolysezelle vorzugsweise als einteilige , also ungeteilte Elektrolysezelle ausgebildet . Statt einer bipolaren Anordnung der innere Elektroden des Elektrodenpaket sind diese bei einer anderen Aus führungs form der Erfindung parallel und/oder in Reihe geschaltet .

Bei einer Aus führungs form der Erfindung sitzen die Elektroden in Haltern bzw . Rahmen, welche in dem Raum des Gehäuses gestapelt sind .

Die Halter können insbesondere Finger zur Aufnahme der plattenförmigen Elektroden umfassen . Insbesondere können die Halter ringförmig, insbesondere kreis förmig, ausgebildet sein .

Weiter umfassen die Halter vorzugsweise Abstandshalter und können aufeinander gestapelt werden, insbesondere aufeinander gesteckt werden, so dass die einzelnen plattenförmigen Elektroden mit definiertem Abstand zueinander über die Halter im Gehäuse positioniert sind . Die Abstandshalter können beispielsweise als Stege ausgebildet sein . Das Elektrodenpaket mit den Haltern kann so von der Mantelseite her mit Wasser durchströmt werden . Die Halter bilden dabei eine Art Gitter, welches vom Wasser durchströmt werden kann .

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Elektroden polygonförmig ausgebildet . Insbesondere sind die Elektroden dreieckig, viereckig oder hexagonal ausgebildet .

Diese Geometrie hat den Vorteil , dass die Elektroden durch Vereinzelung aus einem Plattenmaterial hergestellt werden, wobei zwischen den einzelnen Elektroden kein Verschnitt entsteht . Insbesondere die hexagonale Ausgestaltung ist dabei gut an die kreis zylindrische Form des Gehäuses angenähert . Die Erfindung betri f ft des Weiteren eine Elektrolysezelle , insbesondere eine Elektrolysezelle mit vorstehend beschriebenen Merkmalen .

Diese umfasst einen Eingang und einen Ausgang sowie ein Gehäuse mit einer Mehrzahl plattenförmiger Elektroden, wobei das Gehäuse einen Raum mit den Elektroden bereitstellt . In dem Raum befindet sich insbesondere ein Elektrodenpaket mit einer Viel zahl an Elektroden .

In den Raum mit den Elektroden ist ein Elektrolyt einleitbar . Erfindungsgemäß umfasst der Raum einen Elektrolyteingang, über den der Elektrolyt durch den Raum über die Elektroden in einen Hauptstrom einleitbar ist .

Bei dieser Aus führungs form der Erfindung umfasst die Elektrolysezelle also ein Gehäuse , durch welches ein Hauptstrom, insbesondere einer Umwäl zleitung aus einem Schwimmbecken geleitet wird .

Der Raum ist mit dem Hauptstrom derart verbunden, dass Elektrolyt vom Raum in den Hauptstrom fließen kann .

Weiter umfasst das Gehäuse einen weiteren Eingang, nämlich einen Elektrolyteingang, über den Elektrolyt direkt in den Raum leitbar ist . Mittels des Elektrolyts wird beispielsweise freies Chlor oder Brom in dem Raum hergestellt und sodann in den Hauptstrom geleitet .

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Bereitstellung einer Elektrolysezelle ohne zusätzlichen Bypass .

Es kann sich insbesondere um die vorstehend beschriebene Elektrolysezelle handeln, welche einen zusätzlichen Elektrolyteingang umfasst , der in den Raum mit dem Elektrodenpaket führt .

Der Elektrolyteingang kann insbesondere verwendet werden, um aus einem Elektrolytkonzentrat Chlor oder Brom zu erzeugen und um dieses in den Hauptstrom einzuleiten .

Der konzentrierte Elektrolyt kann beispielsweise über eine Anlage zur Sal zabtrennung bereitgestellt werden, über die das Schwimmbeckenwasser geleitet wird . Es kann sich dabei insbesondere um eine Umkehrosmoseanlage handeln .

Uber die Anlage zur Sal zabtrennung wird also sal zarmes Wasser erzeugt , welches zurück ins Schwimmbecken geleitet wird, sowie konzentrierter Elektrolyt , welcher über den Elektrolyteingang in die Elektrolysezelle eindosiert wird .

Bei einer Aus führungs form der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass im Hauptstrom ein Einsatzteil eingesetzt ist , welches einen Ausgang für den Raum mit den Elektroden bereitstellt .

Das Einsatzteil ist vorzugsweise herausnehmbar ausgebildet , wird dann verwendet , wenn die Elektrolysezelle am Elektrolyteingang angeschlossen werden soll .

Wird das Schwimmbeckenwasser direkt als Elektrolyt verwendet , so kann der Einsatz weggelassen werden und der Elektrolyteingang wird nicht angeschlossen . Bei dieser Verwendung muss sich insbesondere ein Wirbel in dem Raum der Elektrolysezelle und es wird direkt aus dem Schwimmbeckenwasser Chlor oder Brom erzeugt .

Wird die Elektrolysezelle dagegen verwendet , um aus einem Elektrolysekonzentrat , beispielsweise einer Anlage zur Sal zabtrennung, Chlor oder Brom zu erzeugen, wird das Einsatzteil eingesetzt und stellt den Ausgang des Raums mit den Elektroden bereit .

Der Einsatz kann insbesondere als Deckel ausgebildet sein, welcher die Öf fnung zwischen dem Hauptstrom und dem Raum mit den Elektroden verkleinert . Es fließt nunmehr keine nennenswerte Menge Wasser vom Hauptstrom in den Raum hinein, sondern es wird Elektrolytkonzentrat über den Elektrolyteingang in den Raum geleitet und das mit freiem Chlor oder Brom angereicherte Wasser tritt über das Einsatzteil in den Hauptstrom hinein .

Die Erfindung betri f ft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolysezelle , insbesondere einer Elektrolysezelle , wie sie vorstehend beschrieben wurde .

Gemäß der Erfindung wird ein plattenförmiges Elektrodenmaterial aus einem beschichteten Metall bereit gestellt .

Die Elektroden können insbesondere aus beschichtetem Titan, Tantal oder Nickel bereitgestellt sein und eine leitende Oxidschicht umfassen .

Als leitende Oxidschicht kann beispielsweise Iridiumoxid und/oder Rutheniumoxid bzw . Platin dienen .

Das Material der plattenförmigen Elektrode kann beispielsweise eine Dicke von 0 , 5 bis 2 mm haben .

Dieses Material wird gemäß der Erfindung in polygonförmige , insbesondere hexagonale , Elektroden zerteilt , welche sodann in ein Gehäuse der Elektrolysezelle eingesetzt werden . Insbesondere können die Elektroden ausgestanzt , laser- oder wasserstrahlgeschnitten werden .

Die Verwendung einer hexagonalen Form ermöglicht eine Herstellung nahezu ohne Verschnitt .

Vielmehr wird vorzugsweise ein Material , wie beispielsweise Titan verwendet , welche randseitig oxidiert und so eine oxidierende Schutzschicht bildet . Die Schnittkante wird somit passiviert .

Dies hat sogar den Vorteil , dass automatisch eine Elektrode bereitgestellt wird, welche an den Kanten mit einem Material mit geringerer elektrischer Leitfähigkeit als an Vorderseite und Rückseite hat .

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf die Zeichnungen Fig . 1 bis Fig . 5 anhand eines Aus führungsbeispiels näher erläutert werden .

Fig . 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Elektrolysezelle .

Fig . 2 ist ein Längsschnitt der Elektrolysezelle .

Fig . 3 ist ein Querschnitt der Elektrolysezelle .

Bezugnehmend auf die Schnittansichten gemäß Fig . 4 und Fig . 5 soll die Verwendung der Elektrolysezelle für ein Konzentrat verwendet werden, wobei ein Einsatz in den Hauptstrom der Elektrolysezelle eingesetzt ist . Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig . 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Elektrolysezelle 1 . Die Elektrolysezelle 1 umfasst ein Gehäuse 10 , welches einen im Wesentlichen kreis zylindrischen Raum 13 bereitstellt , der mit einem Deckel 11 verschlossen ist .

Der Deckel 11 kann insbesondere als Schraubdeckel ausgebildet sein .

Weiter umfasst das Gehäuse 10 ein Rohrstück 14 , welches einen Eingang 15 und einen Ausgang 16 bereitstellt .

Mittels des Rohrstücks 14 kann die Elektrolysezelle 1 insbesondere in die Umwäl zleitung eines Schwimmbeckens eingebaut werden .

Das Gehäuse 10 wird somit durch einen kreis zylindrischen Raum

13 gebildet , welcher sich mantelseitig mit dem Rohrstück 14 schneidet .

Der Deckel 11 umfasst sternförmig verlaufende Stege 12 , welche als Verstei fungsstege oder Gri f fstücke zum Auf- und Zuschrauben des Deckels 11 dient . Aus dem Gehäuse 10 , genauer gesagt aus dem Deckel 11 , ragt ein elektrischer Anschluss 3a zum Anschließen einer Elektrode heraus .

Fig . 2 ist ein Längsschnitt in etwa mittig durch das Rohrstück

14 .

In dem kreis zylinderförmigen Raum 13 sind plattenförmige Elektroden 2 aufeinandergestapelt . Der Raum 13 überschneidet sich mit dem Rohrstück 14 , so dass der Raum 13 seitlich zum Rohrstück 14 of fen ist .

Der über den Eingang 15 einströmende Elektrolyt fließt so teilweise in den Raum 13 , in welchem sich ein Wirbel bildet . Die Flussrichtungen sind mit Pfeilen gekennzeichnet .

Elektrolyt , welcher den Wirbel wieder verlässt , fließt zurück in den Hauptstrom und verlässt über den Ausgang 16 die Elektrolysezelle 1 .

Weiter dargestellt sind die ringförmigen Halter 20 , welche in den Raum 13 eingesetzt sind .

Die Halter 20 umfassen in diesem Aus führungsbeispiel Finger 21 , die die Elektroden 2 an den Ecken fassen und halten .

Weiter umfassen die Halter 20 Abstandshalter 22 , die für einen definierten Abstand der Halter 20 und damit der Elektroden 2 dienen .

Der Raum 13 hat vorzugsweise einen Durchmesser von 50 - 200 mm ( Innendurchmesser ) .

Auf der dem Rohrstück 14 gegenüberliegenden Seite umfasst das Gehäuse 10 den Elektrolyteingang 17 .

Der Elektrolyteingang 17 kann insbesondere ein Rückschlagventil umfassen und kann alternativ verwendet werden, wenn der Elektrolyt nicht über den Eingang 15 , sondern beispielsweise als Konzentrat über den Elektrolyteingang 17 zugeführt werden soll ( siehe dazu Fig . 4 und 5 ) .

Fig . 3 ist ein Querschnitt der Elektrolysezelle . Dargestellt ist das Gehäuse 10 , welches auch auf der dem auf geschraubten Deckel gegenüberliegenden Seite sternförmig verlaufende Stege 12 aufweist .

Mittig aus dem Raum 13 sind die elektrischen Anschlüsse 3a, 3b herausgeführt . Diese sitzen abgedichtet im Gehäuse 10 , insbesondere eine davon im Deckel 11 des Gehäuses 10 .

Über die elektrischen Anschlüsse 3a, 3b werden die äußeren Elektroden 2a und 2e kontaktiert .

Die inneren Elektroden 2b - 2d sind dagegen bipolar angeordnet und dienen nur als Reaktionsträger .

Die Elektroden 2a - 2e sind die Halter 20a - 20 f eingesetzt .

Die Halter 20a - 20 f sind zusammengesteckt und bilden so zusammen mit den Elektroden 2a - 2e ein Elektrodenpaket , bei welchem die Elektroden 2a - 2e in einem definierten Abstand zusammengehalten werden .

Das Elektrodenpaket ragt in das Rohrstück 14 hinein .

Bezugnehmend auf Fig . 4 und Fig . 5 soll die alternative Verwendung der Elektrolysezelle 1 zur Prozessierung eines Elektrolytkonzentrats näher erläutert werden .

Fig . 4 ist eine Schnittansicht , bei der das Rohrstück 14 auf geschnitten ist .

In das Rohrstück 14 ist nunmehr ein Einsatzteil 30 eingesetzt , welcher eine Aufwölbung 31 umfasst , in die die Elektroden hineinragen . Innerhalb der Aufwölbung 31 ist ein Ausgang 32 vorhanden, durch den der mit Chlor oder Brom angereicherte Elektrolyt in den Hauptstrom in dem Rohrstück 14 einfließt .

Das Einsatzteil 30 dient also der Verkleinerung des Durchlassquerschnittes zwischen Rohrstück 14 und dem Raum mit den Elektroden .

In diesem Betriebs zustand fließt nunmehr keine nennenswerte Menge Wasser mehr von dem Rohrstück 14 in den Raum mit den Elektroden .

Vielmehr wird, wie in dem Längsschnitt gemäß Fig . 5 dargestellt ist , der Elektrolyt über den Elektrolyteingang 17 in den Raum 13 mit den Elektroden 2 eingeleitet .

Der Elektrolyt strömt durch das Paket mit den Elektroden 2 und das mit freiem Chlor oder Brom angereicherte Wasser fließt über den Ausgang 32 in den Hauptstrom in dem Rohrstück 14 .

So wie hier zusammen mit dem Einsatzteil 30 kann die Elektrolysezelle 1 insbesondere verwendet werden, wenn das Konzentrat aus einer Anlage zur Sal zabtrennung (nicht dargestellt ) direkt über den Elektrolyteingang 17 in die Elektrolysezelle eingeleitet werden soll .

Die Entstehung eines Wirbels , der die Elektroden 2 umspült , ist in diesem Betriebs zustand nicht notwendig, da die Sal zkonzentration höher ist als in dem in Fig . 1 bis Fig . 3 dargestellten Betriebs zustand .

Durch die Erfindung konnte eine Elektrolysezelle bereitgestellt werden, welche eine hohe Ef fi zienz hat und flexibel verwendet werden kann, insbesondere für die Erzeugung von freiem Chlor oder Brom zur Schwimmbeckendesinfektion . Bezugs zeichenliste

1 Elektrolysezelle

2 Elektrode

3a, 3b elektr . Anschluss

10 Gehäuse

11 Deckel

12 Steg

13 Raum

14 Rohrstück

15 Eingang

16 Ausgang

17 Elektrolyteingang

20 Halter

21 Finger

22 Abstandshalter

30 Einsatzteil

31 Aufwölbung

32 Ausgang