一种基于槽控控制系统的降低能耗的电解槽

技术领域：

本发明涉及电解槽技术领域，具体为一种基于槽控控制系统的降低能耗的电解槽。

背景技术：

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取所需产品；

阴、阳两极间距是影响槽电压的重要因素之一，随两极间距增大，槽内欧姆电压降增大，槽电压升高，尤其是在大电流工作时，这种电压损失更为严重；同时，电解液在电解槽内的停留时间，不仅影响设备的生产能力，而且在某些情况下会影响电解过程的电流效率，如电解法制氯酸钠，由于中间产物次氯酸(HClO)和次氯酸根离子(ClO3)间的化学反应速度非常缓慢，如长时间留在电解槽内，不仅降低电解槽利用率，而且次氯酸根离子会在阳极表面氧化，或在阴极表面还原，降低电流效率并增加了不必要的能耗；

因此，如何合理设计阴阳两极并对相关机构进行调控，使电解液沿着电极快速流过，是解决低利用率与高能耗的最佳选择。

为此，提出一种基于槽控控制系统的降低能耗的电解槽。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于槽控控制系统的降低能耗的电解槽，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明由如下技术方案实施：一种基于槽控控制系统的降低能耗的电解槽，包括基座架、工作台和电解槽机构，所述工作台的一侧安装有PLC控制器，所述电解槽机构包括第一电解壳体、两个碱液水泵、两个盐液水泵、离子交换膜、阳极板、第二电解壳体、四个阴极板、四个机架、八个滚珠丝杠、四个连辊、四个蜗轮、四个蜗杆、四个第一步进电机和八个第二步进电机，两个所述碱液水泵分别安装于所述第一电解壳体的上表面与下表面，两个所述盐液水泵分别安装于所述第一电解壳体的上表面与下表面，所述离子交换膜的外表面固定连接于所述第一电解壳体的内侧壁，所述阳极板的外表面固定连接于所述第一电解壳体的内侧壁前部，所述第二电解壳体的外表面与所述第一电解壳体的内侧壁滑动连接，所述机架的内侧壁与所述连辊的外表面通过轴承转动连接，所述连辊的外表面与所述蜗杆焊接，所述蜗杆的轮齿与所述蜗轮的轮齿啮合，所述阴极板的后表面焊接有两个铰架，所述蜗轮的齿轮轴与所述铰架的内侧壁焊接，所述机架的两侧面对称焊接有两个连接块，所述连接块的内侧壁与所述滚珠丝杠的移动螺母焊接，所述第一步进电机的输出轴与所述连辊焊接，所述第二步进电机的输出轴与所述滚珠丝杠的螺纹杆焊接；

所述基座架的上表面对称焊接有两个连接架，所述连接架的外表面通过螺栓螺纹连接有固定架，所述固定架的后表面安装有液压缸，所述液压缸的活塞杆固定连接有支撑架，所述连接架的两侧面对称焊接有两个护板，所述连接架的上表面焊接有顶板；

所述PLC控制器的电性输出端与所述碱液水泵、所述盐液水泵、所述第一步进电机、所述第二步进电机和所述液压缸的电性输入端电性连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第一电解壳体的内侧壁一体成型有四个凸缘，所述第二电解壳体的外表面开设有四个凹合槽，所述凹合槽的内侧壁与所述凸缘的外表面滑动连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第一电解壳体的内侧壁焊接有四个密封法兰，一个所述密封法兰的内侧壁与一个所述碱液水泵的进水口连通，另一个所述密封法兰的内侧壁与另一个所述碱液水泵的出水口连通；另一个所述密封法兰的内侧壁与一个所述盐液水泵的进水口连通，另一个所述密封法兰的内侧壁与另一个所述盐液水泵的出水口连通。

作为本技术方案的进一步优选的：所述机架的前表面焊接有两个支撑板，所述支撑板的内侧壁通过轴承与所述蜗轮的齿轮轴转动连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述阴极板的后表面对称一体成型有两个滑槽，所述滑槽的内侧壁与所述滚珠丝杠的螺纹杆滑动连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第二电解壳体的内侧壁焊接有分隔板，所述分隔板的外表面与所述阴极板的外表面相适配。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第二步进电机的前表面通过螺栓与所述支撑架的后表面螺纹连接，所述第一步进电机的前表面通过螺栓与所述支撑架的后表面螺纹连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述支撑架的两侧面通过螺栓对称螺纹连接有两个卡板，所述卡板的外表面与所述连接架的外表面滑动连接，所述支撑架的两侧面通过轴承与四个滚轮的内侧壁转动连接，所述滚轮的外表面与所述连接架的上表面贴合。。

本发明的优点：

1、本发明通过由蜗轮、蜗杆所组成的轮系对阴极板进行铅垂角度调节，同时通过八组滚珠丝杠配合机架、连接块等装置之间的配合实现间距调节，在实际生产的过程中实现了两极间距的可调节性，并且根据实际不同的生产需求可以实现自适应调节，同时还缓解了次氯酸根离子在阴或阳极表面氧化效应，从而实现改善电解过程的电流效率，并有效减少了能耗。

2、本发明通过电解槽机构配合由基座架、支撑架和连接架等机构所组成的压滤机装置，在实际生产过程中辅助配合电解槽进行液体渗析，利用隔膜电解槽配合离子膜法，极大地提高了生产效率与实用性。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一视角立体结构示意图；

图2为本发明的另一视角立体结构示意图；

图3为本发明的电解槽机构立体结构示意图；

图4为本发明的第一电解壳体立体结构示意图；

图5为本发明的阳极板立体结构示意图；

图6为本发明的第二电解壳体立体结构示意图；

图7为本发明的阴极板立体结构示意图；

图8为本发明的滚珠丝杠立体结构示意图。

图9为本发明的蜗轮立体结构示意图；

图10为本发明的PLC控制器接线图；

图11为本发明的电控原理图。

图中：1、基座架；2、工作台；3、PLC控制器；4、电解槽机构；401、第一电解壳体；4011、凸缘；4012、密封法兰；402、碱液水泵；403、盐液水泵；404、离子交换膜；405、阳极板；406、第二电解壳体；4061、凹合槽；407、阴极板；4071、滑槽；4072、铰架；408、机架；4081、连接块；409、滚珠丝杠；410、连辊；411、支撑板；412、蜗轮；413、蜗杆；414、第一步进电机；415、第二步进电机；416、分隔板；5、支撑架；501、卡板；502、滚轮；6、液压缸；7、连接架；8、固定架；9、护板；10、顶板。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种基于槽控控制系统的降低能耗的电解槽，包括基座架1、工作台2和电解槽机构4，工作台2的一侧安装有PLC控制器3，电解槽机构4包括第一电解壳体401、两个碱液水泵402、两个盐液水泵403、离子交换膜404、阳极板405、第二电解壳体406、四个阴极板407、四个机架408、八个滚珠丝杠409、四个连辊410、四个蜗轮412、四个蜗杆413、四个第一步进电机414和八个第二步进电机415，两个碱液水泵402分别安装于第一电解壳体401的上表面与下表面，两个盐液水泵403分别安装于第一电解壳体401的上表面与下表面，离子交换膜404的外表面固定连接于第一电解壳体401的内侧壁，阳极板405的外表面固定连接于第一电解壳体401的内侧壁前部，第二电解壳体406的外表面与第一电解壳体401的内侧壁滑动连接，机架408的内侧壁与连辊410的外表面通过轴承转动连接，连辊410的外表面与蜗杆413焊接，蜗杆413的轮齿与蜗轮412的轮齿啮合，阴极板407的后表面焊接有两个铰架4072，蜗轮412的齿轮轴与铰架4072的内侧壁焊接，机架408的两侧面对称焊接有两个连接块4081，连接块4081的内侧壁与滚珠丝杠409的移动螺母焊接，第一步进电机414的输出轴与连辊410焊接，第二步进电机415的输出轴与滚珠丝杠409的螺纹杆焊接；

基座架1的上表面对称焊接有两个连接架7，连接架7的外表面通过螺栓螺纹连接有固定架8，固定架8的后表面安装有液压缸6，液压缸6的活塞杆固定连接有支撑架5，连接架7的两侧面对称焊接有两个护板9，连接架7的上表面焊接有顶板10；

PLC控制器3的电性输出端与碱液水泵402、盐液水泵403、第一步进电机414、第二步进电机415和液压缸6的电性输入端电性连接。

本实施例中，具体的：第一电解壳体401的内侧壁一体成型有四个凸缘4011，第二电解壳体406的外表面开设有四个凹合槽4061，凹合槽4061的内侧壁与凸缘4011的外表面滑动连接；利用凸缘4011配合凹合槽4061，当第二电解壳体406在第一电解壳体401的内侧壁滑动时，可以为二者的配合提供更平稳的配合需求。

本实施例中，具体的：第一电解壳体401的内侧壁焊接有四个密封法兰4012，一个密封法兰4012的内侧壁与一个碱液水泵402的进水口连通，另一个密封法兰4012的内侧壁与另一个碱液水泵402的出水口连通；另一个密封法兰4012的内侧壁与一个盐液水泵403的进水口连通，另一个密封法兰4012的内侧壁与另一个盐液水泵403的出水口连通；碱液水泵402与盐液水泵403用于输入和输出电解液。

本实施例中，具体的：机架408的前表面焊接有两个支撑板411，支撑板411的内侧壁通过轴承与蜗轮412的齿轮轴转动连接；支撑板411用于支撑蜗轮412，使其满足轮系系统的正常运转。

本实施例中，具体的：阴极板407的后表面对称一体成型有两个滑槽4071，滑槽4071的内侧壁与滚珠丝杠409的螺纹杆滑动连接；当阴极板407由蜗轮412控制角度调节时，滑槽4071在倾斜的过程中为阴极板407与滚珠丝杠409的螺纹杆保持配合，而滑槽4071自身则为滚珠丝杠409的螺纹杆另一端进行配合，辅助满足滚珠丝杠409的正常运转。

本实施例中，具体的：第二电解壳体406的内侧壁焊接有分隔板416，分隔板416的外表面与阴极板407的外表面相适配；分隔板416用于分隔四组阴极板407，防止四组阴极板407互相发生干涉。

本实施例中，具体的：第二步进电机415的前表面通过螺栓与支撑架5的后表面螺纹连接，第一步进电机414的前表面通过螺栓与支撑架5的后表面螺纹连接；支撑架5将所有的第二步进电机415和第一步进电机414进行固定配合并进行支撑，满足其正常运转。

本实施例中，具体的：支撑架5的两侧面通过螺栓对称螺纹连接有两个卡板501，卡板501的外表面与连接架7的外表面滑动连接，支撑架5的两侧面通过轴承与四个滚轮502的内侧壁转动连接，滚轮502的外表面与连接架7的上表面贴合；支撑架5在由液压缸6的推动过程中，通过卡板501对连接架7进行配合滑移，同时依靠滚轮502与连接架7进行配合，为支撑架5辅助实现移动需求。

本实施例中，具体的：PLC控制器3的具体型号为FX3GA；碱液水泵402核盐液水泵403的具体型号为ISW50-160；第一步进电机414的具体型号为1TL0001；第二步进电机415的具体型号为HFF80B4B5；液压缸6的具体型号为HSG50。

工作原理或者结构原理：首先通过碱液水泵402与盐液水泵403注入电解液，并由离子交换膜404分隔阴极板407及阳极板405，根据实际生产需求，通过PLC控制器3控制第一步进电机414驱动滚珠丝杠409，每两组滚珠丝杠409带动连接块4081及机架408进行移动，带动阴极板407调节与阳极板405之间的间距，同时依靠第二步进电机415驱动连辊410带动蜗杆413啮合蜗轮412，由蜗轮412驱动铰架4072带动阴极板407进行角度调节，且根据实际生产情况及电解电压调控需求，四组阴极板407可以在分隔板416的分隔下，以不同的间距配合阳极板405；

且本装置由液压缸6驱动支撑架5带动第二电解壳体406配合第一电解壳体401进行挤压，实现压滤式电解，而在液压缸6的驱动过程中，每组滚珠丝杠409的第一步进电机414，在PLC控制器3与液压缸6的信号交互时，同时也依此为参考依据，调控第一步进电机414输入脉冲，实现支撑架5及第二电解壳体406与第一电解壳体401在缩短间距的过程中，阴极板407与阳极板405之间的间距保持不变，相较于传统压滤式电解装置，本发明可以根据实际不同的生产需求可以实现自适应调节，同时还缓解了次氯酸根离子在阴或阳极表面氧化效应，从而实现改善电解过程的电流效率，并有效减少了能耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。