Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos de celdas de producción de metales por electrólisis.

El sistema de la invención incluye uno o más de los elementos siguientes: Guías verticales de cátodos que se pueden colocar en los bordes laterales del cátodo; codos de unión de guías verticales, que pueden recibir los bordes laterales del cátodo o las guías verticales de cátodos; perfiles guías horizontales inferiores de cátodo en donde puede ir inserto el borde inferior de un cátodo; y alineadores externos para ánodos, que se fijan sobre el borde superior de la barra de soporte de ánodo. De esta forma se consigue un conjunto de piezas que poseen determinados reforzamientos que cumplen la función de estabilizadores geométricos para evitar la pérdida en o de su forma original, y que resuelven los problemas de interrupción del proceso de electro-depositación cuando se debe vaciar el electrolito de la celda para extraer y reemplazar las guías de cátodos en las estructuras de soporte.

Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema que comprende los siguientes elementos: guía vertical de electrodos, codo de unión de guías verticales u horizontales de electrodos, guía horizontal inferior para posicionar electrodos, alineador externo de electrodos y sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis.

Antecedentes de la invención

En los procesos industriales de depósito de metales por electrólisis, se acostumbraba a colgar cátodos y ánodos y sumergirlos en el electrolito de las cubas o celdas de electrólisis, apoyando la barra de soporte de cada ánodo o cátodo directamente sobre las barras conductoras, que están ubicadas en los bordes longitudinales superiores de las celdas. Con este sistema, al contar con guías para su desplazamiento al interior de las cubas, los ánodos y cátodos no pueden oscilar como si fueran péndulos sumergidos en el electrolito.

Por consiguiente, gran parte de los inconvenientes fueron subsanados al introducir en la celda, una estructura de soporte de material aislante, como la que se describe en la Solicitud de Patente Chilena Nº 1020-04, en la que cada ánodo y cada cátodo es ubicado en una posición vertical fija, mediante guías que aseguran además un espaciado uniforme entre ellos, impidiendo también el movimiento relativo de los mismos. Si bien la estructura resuelve los problemas inherentes a la falta de guías de electrodos (oscilación), ocurre que el uso u operación descuidada puede provocar alguna alteración, desperfecto o rotura en las guías de ánodo o cátodo, y para su reparación debe detenerse el proceso, retirar completamente de la celda la estructura de soporte de material aislante y proceder a su reparación.

Otro inconveniente del proceso actual de las celdas de depósito de metales por electrólisis se presenta durante la introducción de los cátodos entre los ánodos una vez que éstos se han sumergido en la celda. Los cátodos, actualmente consistentes en láminas de acero inoxidable, deben insertarse en las guías laterales verticales como las indicadas en la solicitud de Patente Chilena Nº 1020-04. Esta operación, se realiza colgando los cátodos por sus barras superiores en un soporte, que mediante una grúa los traslada a la celda, haciéndolos descender para que se introduzcan entre los ánodos. Dado que la distancia de separación entre ánodos en la celda es de aproximadamente 10 centímetros, durante la introducción se producen frecuentes choques de los bordes inferiores de los cátodos, con las barras superiores de los ánodos, produciendo deformaciones o roturas de las láminas o barras, lo que demora innecesariamente la operación.

Descripción de la invención

El invento que se propone está compuesto de un conjunto de piezas que se ensamblan, que poseen determinados reforzamientos que cumplen la función de estabilizadores geométricos para evitar la pérdida en o de su forma original, y que resuelven los problemas de interrupción del proceso de electro-deposición cuando se debe vaciar el electrolito de la celda para extraer y reemplazar las guías de cátodos en las estructuras de soporte.

Este conjunto de piezas son:

- Guías verticales de cátodo, con alineador superior incorporado, como las de las Figuras 1,1-1, y 1-2.

- Codos de unión, de las guías verticales de cátodo con perfiles guía horizontales inferiores, como los de las figuras 6, 12-1, 12-2, 13-1, 13-2, 14-1 y 14-2.

- Perfiles guías horizontales inferiores, como los de las figuras 10-1 y 11-1.

- Distanciadores longitudinales inferiores de ánodos o cátodos, como los de las figuras 15, 15-1 y 15-2, y

- Alineador externo de electrodos, como los mostrados en las Figuras 19 y 19-1, usados como guía externa para la alineación de cátodos durante su introducción a la celda de electrólisis o viceversa.

Cada uno de dicho elementos, por sí solos, cumplen con la función de separadores por lo que pueden operar en conjunto, o bien por separado.

La forma de los perfiles, el codo y el apoyo de las guías en la estructura, resultan determinantes para los objetivos que el presente invento intenta solucionar, como es: conferir estabilidad geométrica para evitar su deformación y facilitar su remoción o reemplazo sin retirar la estructura de soporte desde la celda y sin necesidad de vaciar el electrolito. Esto se logra simplemente mediante el retiro de los pernos desde la estructura, de la guía rota o dañada y la colocación mediante pernos de una guía nueva o reparada, con lo que la pérdida de producción se reduce a un mínimo.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra una vista isométrica de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores triangulares.

La figura 1-1 muestra una vista isométrica de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores rectangulares.

La figura 1-2 muestra una vista isométrica de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores triangulares y rectangulares.

La figura 2 muestra una vista en alzado frontal de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores triangulares.

La figura 2-1 muestra una vista en alzado frontal de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores rectangulares.

La figura 3 muestra una vista en alzado posterior de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores triangulares.

La figura 3-1 muestra una vista en alzado posterior de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores rectangulares.

La figura 4 muestra una vista de perfil de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores triangulares.

La figura 4-1 muestra una vista de perfil de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores rectangulares.

La figura 5 muestra una vista en planta superior de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores triangulares.

La figura 5-1 muestra una vista en planta superior de la guía vertical de cátodo con nervios estabilizadores rectangulares.

La figura 6 muestra una vista isométrica del codo de unión de la guía vertical de cátodo con el perfil guía horizontal inferior.

La figura 7 muestra una vista isométrica de la mitad izquierda del codo de unión de la guía vertical de cátodo con el perfil guía horizontal inferior.

La figura 8 muestra una vista isométrica y en sección de acuerdo con un imaginario plano vertical de la mitad derecha del codo de unión de la guía vertical de cátodo con el perfil guía horizontal inferior.

La figura 9 muestra una vista isométrica y en sección de acuerdo con un imaginario plano vertical del codo de unión de la guía vertical de cátodo con el perfil guía horizontal inferior, con tramos de ambas guías insertadas en el codo de unión.

La figura 10 muestra una vista en corte transversal, del perfil guía horizontal inferior.

La figura 10-1 muestra una vista isométrica, del perfil guía horizontal inferior.

La figura 11 muestra una vista en corte transversal, de la parte inferior de la guía vertical de cátodo, con nervios estabilizadores triangulares.

La figura 11-1 muestra una vista isométrica, de la parte inferior de la guía vertical de cátodo, con nervios estabilizadores rectangulares.

La figura 11-2 muestra una vista en corte transversal, de la parte inferior de la guía vertical de cátodo, con nervios estabilizadores rectangulares.

La figura 11-3 muestra una vista en corte transversal, de la parte inferior de la guía vertical de cátodo, con nervios estabilizadores triangulares y rectangulares.

La figura 12 muestra una vista en alzado, de la mitad izquierda del codo de unión de la guía vertical de cátodo con el perfil guía horizontal inferior.

La figura 12-1 muestra una vista en alzado frontal, de la versión...

1. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, caracterizado porque incluye uno o más de los elementos siguientes: Guías verticales de cátodos que se pueden colocar en los bordes laterales del cátodo; codos de unión de guías verticales, que pueden recibir los bordes laterales del cátodo o las guías verticales de cátodos; perfiles guías horizontales inferiores de cátodo en donde puede ir inserto el borde inferior de un cátodo; y alineadores externos para ánodos, que se fijan sobre el borde superior de la barra de soporte de ánodo, habiéndose previsto que:

• La guía vertical de electrodos comprenda: una porción superior o cabezal alineador (1), y una porción inferior (3) que corresponde a la guía propiamente dicha, cuyo cabezal alineador, destinado a facilitar la introducción del cátodo en la guía, posee perforaciones cilíndrico-hexaédricas (2), que permiten fijar la guía vertical mediante pernos u otro medio a la estructura soportante de material aislante de la celda electrolítica;. Un cabezal formado por un manto cilíndrico de eje horizontal y dos superficies simétricas inclinadas que se acercan hacia abajo, hasta hacerse tangentes a las caras interiores del perfil en "U" que continúa hacia abajo, asemejándose a un embudo abierto por un costado; una porción inferior constituida por la guía propiamente dicha, cuyo espacio por donde se desliza el electrodo debe ser levemente más ancho que este, correspondiente a un perfil tipo "U" con alas, y que por sus lados externos posee nervios estabilizadores triangulares, rectangulares, o de ambos tipos, espaciados de preferencia a intervalos regulares; y un extremo inferior que se introduce en el alojamiento vertical del codo de unión.

• El codo de unión de guías verticales u horizontales de electrodos, presente una configuración formal y dimensionalmente acorde para alojar los extremos inferiores de las guías verticales y también los extremos de las guías horizontales inferiores de los cátodos, guías en las que se alojan los bordes verticales y horizontales inferiores de los cátodos, definiéndose en el codo una zona superior con forma asimilable a un medio embudo cortado por un plano vertical diametral perpendicular al plano de simetría, prolongada por planos rectangulares en las aristas resultantes del corte por el plano vertical, zona que forma ángulo recto con una zona inferior en la que se define una abertura para recepción del canal de alojamiento del borde inferior del cátodo.

• La guía horizontal inferior para posicionar electrodos, se materializa en un perfil longitudinalmente recto, de sección transversal asimilable a una doble omega invertida, o a un perfil en "U" con alas planas rectangulares iguales a cada lado, siendo el perfil simétrico respecto del plano longitudinal central, en donde la ranura o zanja que corresponde a la zona en que se alojará el borde horizontal inferior del cátodo, es ligeramente mayor que el espesor del cátodo a emplear.

• El alineador externo de electrodo, esté constituido por un perfil longitudinalmente recto, cuya sección transversal es simétrica respecto de su plano vertical central en cuya parte superior contiene un atenuador de impacto durante la introducción de los cátodos en la celda, y una porción inferior, destinada a fijarse sobre el borde superior de la barra de soporte de ánodo.

2. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el codo está constituido a partir de dos porciones, una porción superior (5) que se une en ángulo recto a una porción inferior en forma de paralelepípedo recto rectangular en posición horizontal, porción inferior, cuya parte trasera se ubica verticalmente una pared rectangular en cuyos extremos sobresalientes existen sendas perforaciones que sirven para fijar el codo de unión de guías, mediante pernos u otro sistema, a la estructura soportante de la celda electrolítica y en cuya parte delantera posee dos canaletas para la introducción de las guías horizontales.

3. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el codo presenta un carácter monopieza, en el que en la porción inferior incorpora una ranura (15) para el alojamiento o enganche de las alas de la guía horizontal inferior de cátodo, de perfil "U" con alas y nervios estabilizadores, igual a la porción inferior de la guía vertical de cátodo.

4. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, según reivindicaciones 1ª, 2ª y 3ª, caracterizado porque los codos de unión de guía vertical con guía horizontal de cátodo, se unen mediante el uso de perfiles guía horizontal del tipo doble omega.

5. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la guía horizontal inferior para posicionar electrodos, contiene cuatro alas ubicadas simétricamente dos a cada lado, en ángulo recto con las paredes laterales de la zona central, en donde las dos alas superiores ubicadas en el extremo abierto apuntan hacia el exterior y el segundo par de alas, de las mismas dimensiones que las superiores, se ubican paralelamente bajo las superiores.

6. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, según reivindicaciones 1ª y 5ª, caracterizado porque la guía horizontal inferior para posicionar electrodos, incorpora nervios diagonales o cuadrados que mantienen la forma geométrica original de la misma.

7. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, según reivindicaciones 1ª, 5ª y 6ª, caracterizado porque la guía horizontal inferior presenta una geometría tal que permite la inserción del cátodo o ánodo en posición recta en su parte inferior.

8. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el alineador externo de electrodo, comprende la porción superior del perfil con una forma que impide el posicionado de un electrodo, induciendo que el mismo se introduzca en el perfil guía cátodos.

9. Sistema de guiado de ánodos y/o cátodos en celdas de producción de metales por electrólisis, según reivindicaciones 1ª y 6ª, caracterizado porque la porción inferior del alineador externo de electrodo, posee una forma que permite el calce del mismo en la parte superior del ánodo.