专利名称：电渗析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电渗析装置，它具有(a)许多相互并联的电渗析单元，它们aa)分别具有两个通过一离子选择性的薄膜相互分开的空腔，其中ab)空腔之一可由一原始液体(Vorlaufflüssigkeit)流过，在空腔内从液体中脱去离子，并且液体作为滤液离开空腔；ac)另一个空腔可由用来接收从原始液体中脱去的离子的交换液体流过，ad)在两个空腔中的一个内设一阳极，在两个空腔的另一个内设一阴极。
背景技术：
已知在极其不同的应用领域内的电渗析装置。电渗析装置例如也应用于油漆技术领域，特别是电泳式浸渍油漆领域内，在那里电渗析装置用来调整油漆液内的酸含量。通常在这里采用多个由于容量的原因相互并联的电渗析单元。
已知渗析单元的制造比较昂贵所需要的薄膜必须固定在一容器内，以使渗析单元的两个空腔相互分开。此外电极必须以合适的形式装入，并必须保证不管是在贫离子化以后作为滤液离开渗析单元的向前流动液体还是接收从原始液体中脱去的离子的交换液体的均匀的流通。渗析单元的并联通过外部的软管进行，这同样是昂贵的和占用空间的。
发明内容
本发明的目的是，这样地设计开头所述类型的电渗析装置，以大大减少需要采用的构件的数量，并可实现紧凑的和节省空间的电渗析装置的结构。
按照本发明这个目的通过这样的方法实现b)电渗析装置由一叠结构相似的电渗析单元构成，c)电渗析单元由相互重叠放置的板状元件组成，其中ca)第一种类型的板状元件构成电极，cb)第二种类型的板状元件构成间隔元件，它在内部区域内有一凹缺部，从而在侧面围成一空腔，cc)由一个第一类型的板状元件和两个第二种类型的板状元件连同设置在它们之间的离子选择性的薄膜构成一序列。
通过基本上仅仅由两种类型的板状元件(加上薄膜)组成的电渗析单元的结构明显地减少了相互不同的构件的数量。通过多个板状元件的及由它们构成的电渗析单元的直接的相互顺序叠放使得总体结构同样大大简化。总体来说这种电渗析单元以及由它们构成的电渗析装置的装配变得经济。通过依次顺序排列相应数量的单个电渗析单元，实际上可以制造任意容量的按本发明的电渗析装置。
如果电渗析单元通过一第二个第一种类型的板状元件封闭，其中两块板状元件之一构成一阴极，另一块板状元件构成一阳极，是优选的。用这种方式单个电渗析单元的电极从一侧围成其空腔，而不需要附加的壁板。
本发明的这种实施形式可以特别有利地这样进一步改进，即至少一部分电渗析单元这样交替地按相反顺序设置，使得电极分别配设于两个相邻的电渗析单元。在采用电极属于两个相邻的电渗析单元这种结构方式时再次实现了所需构件数量的减少；此外不同电渗析单元的相邻电极之间的电绝缘变得多余。
这样构成的电渗析单元叠可以在两侧用封闭板限定。这种封闭板保护位于更靠内部的构件，例如相邻的电极，并且在某些情况下构成对外的电绝缘层。
此外在至少一块封闭板上可以形成接头，它们用来输入原始液体和交换液体，以及输出滤液和富离子的交换液体。用这种方法电渗析装置可以方便地连接在外部的液体循环回路上。
特别是封闭板之一可以具有所有(管)接头。可选地也可以设想，一块封闭板具有用于输入交换液体和输出滤液的接头。另一块封闭板具有用于输入原始液体和输出富离子的交换液体的接头。由此达到一种逆向流动原理，这时交换液体的流通方向与原始液体的穿流方向相反。
但也可以是一块封闭板具有用于输入原始液体和交换液体的接头，另一块封闭板具有用于输出滤液和富离子的交换液体的接头。在这种结构时原始液体和交换液体流过电渗析装置的穿流方向是一致的。
电渗析单元叠最好通过将两块封闭板相互连接在一起的固定元件固定在一起。这里特别是通过固定元件在位于封闭板之间的元件上产生一压应力。通过这个措施达到各块板状元件相互之间良好的贴合和在它们之间的密封件的良好效果。
固定元件最好在空腔以外的区域内穿过板状元件，为此板状元件具有相互对齐的孔。
在本发明的一种实施形式中第一种类型的即构成电极的板状元件具有侧向突起的电流接线片。这种电流接线片用来使电极方便地导电接通。特别是在这种情况下电流接线片可以分别具有一些被一个电导体穿过的孔，其中通过导体在孔区域内与电流接线片的贴合形成导体和板状元件之间的导电接通。相同极性的电极优选地通过一共同的电导体相互连接，此导体特别是可以做成杆状。
为了可以方便地做到这一点，电流接线片可以偏心地设置，并且第一种类型的即构成电极的、具有不同极性的板状元件相互镜像对称地设置。用这种方法属于同一极性的电流接线片可以方便地通过一直线形导体相互连接。可以采用同样的板状元件作为不同极性的电极，这些板状元件只需要“背靠背”安装即可。
特别优选的是本发明这样的实施形式，在该实施形式中板状元件(包括薄膜)在所述空腔之外的区域内具有四个相互对齐的通孔，其中在第二种类型的板状元件即间隔元件中两个通孔通过支沟与在内部区域内形成的，构成空腔的凹缺部连通。板状元件相互对齐的通孔用这种方式构成从一端到另一端穿透电渗析装置的流道，而不需要外部连接，例如以软管的形式。
这里如果通孔至少相对于板状元件的对称平面对称设置，则特别有利。这种板状元件也可以“背靠背”地装入整个电渗析装置，这减少了不同零件的数量。
此外优选的是，在第二种类型的板状元件即间隔元件中两个这种通孔通过支沟与凹缺部连通，这些凹缺部相互的镜像对称地设置。由此达到，由间隔元件从侧面围成的空腔基本上对角线地被穿流。
与构成阳极的第一种类型的板状元件相邻的第二种类型的板状元件最好相对于一镜像平面与与构成阴极的第一种类型的板状元件相邻的第二种类型的板状元件镜像对称地设置。也就是说通过在整个元件叠之内的第二种类型的板状元件的仅仅一种方位便可以确定，由这些板状元件围成的内部空腔是用来流通原始液体，还是流通交换液体。
这里特别优选的是，在每个电渗析单元内a)一个第一个通孔可由原始液体流过和一个第二个通孔可由滤液流过，其中两个孔相对于一个镜像对称平面非对称设置，并构成第一对通孔；b)一个第三个通孔可由输入的交换液体流过和一个第四个通孔可由输出的交换液体流过，其中这两个通孔相对于一镜像对称平面非对称设置，并构成第二对通孔；c)两对通孔相对于一镜像平面相互镜像对称地设置。
本发明的这种实施形式以最佳的方式集中了不同构件的数量少和优选地对角线穿流各个由第二种类型的板状元件(间隔元件)围成的空腔的两种优点。
在相互直接重叠地设置的第一种类型和第二种类型的板状元件之间应该设置一密封件。这个密封件用来防止液体从空腔内部以及从不同通道内部流出，这些通道通过各个板状元件内相互对齐的通孔构成。在第二种类型的板状元件即间隔元件和薄膜之间是否也必须设置密封件，取决于薄膜的种类。
附图的简要说明下面借助于附图对本发明的一个实施例作较详细的说明；附图表示
图1 一按本发明的电渗析装置的示意性的侧面分解视图；图2a 图1的电渗析装置的封闭板的俯视图；图2b 图2a的封闭板的侧剖视图；图2c 图1的电渗析装置的第二封闭板的俯视图；图3a 在图1的电渗析装置中所用的电极板的俯视图；图3b 图1的电渗析装置的间隔元件的俯视图；图4 图1的电渗析装置的薄膜的俯视图；图5 图1的电渗析装置中不同液体流通途径的示意图。
在图1中以示意性的侧面分解视图表示的电渗析装置10仅仅由多个平的板状元件组成，这些元件以叠放的方式设置在两块侧盖板24a，24b之间。整个电渗析装置10可以分成许多分别包括两个电渗析单元16、17的双单元18。图1示出两个这种双单元18，也就是说总共有四个电渗析单元16、17，如后面要进一步说明的那样，所述电渗析单元按流体技术相互并联。
每个电渗析单元16、17在两侧分别由一个板状电极20a、20b限定。这些板状电极20a、20b这里也称为“第一种类型的板状元件”。其结构是这样的，即位于内部的即不直接与盖板24相邻的电渗析单元17各自分享一电极20a、20b。此外电渗析单元16、17包括两个框形的间隔元件22a、22b，它们之间设一离子选择性的薄膜34。这里间隔元件22a、22b也称为“第二种类型的板状元件”。在间隔元件20a、20b的背向薄膜34的端面和与间隔元件相邻的电极20a、20b之间分别装有一密封件36。在两个在外侧的电渗析单元16的外侧的电极20a和与它相邻的盖板24a、24b之间设有类似的密封件36。
图2a表示在图1左面的电渗析装置10的盖板24a的俯视图，通过盖板进行不同液体的输入和输出。在矩形盖板24a的“角部”区域内分别设有管接头26a至26d，这些管接头可以与相应的输入或输出软管或管道连接。在图2a左上角所示的管接头26a用于滤液的输出，亦即贫离子的原始液体的输出。设置在盖板24a同一高度相对一侧上的管接头26b用于交换液体的输出。图2a中盖板24a左下角处所示的管接头26c用来输入交换液体，而在盖板24a右下角处所示的管接头26a最终用来输入原始液体，亦即贫离子的液体。两种液体的内部流动路径以何种方式分布，下面将进一步说明。
此外沿盖板24a的边缘设有多个直径较小的通孔28，如同样在后面还要说明的那样，所述通孔用来借助于螺钉连接电渗析装置16的不同元件。
在图1右边的并在图2c中表示其俯视图的盖板24b仅仅具有小的通孔28。该盖板用来封闭在图1中的电渗析装置10右端处的内部流道，将整个电渗析装置10固定在一起并用于电绝缘相邻的阳极23。
图3a表示电极板20的俯视图。该电极板具有一个矩形的基本形状，其中在上部的矩形窄边上设置有一同样是矩形的接线片30。四个在横截面内大致地矩形的通孔38a至38d与盖板24a的管接头26a至26d对齐地穿过电极板20分布。此外在图3a中在电极板20上还可以看到直径较小的用于不同元件的交互连接的通孔28。
图3b表示间隔元件22的俯视图。该间隔元件具有矩形框架结构，其外形尺寸相当于底板24a和24b以及电极板20(除接线片30以外)的外形尺寸。四个通孔38a至38d同样与管接头26a至26d以及通孔38a至38d对齐。在图3b左上和右下方所示的通孔38a和38d与由间隔元件22的框架围成的凹缺部不连通，而分别在同一高度上相对的通孔38b和38c则通过短的支沟44b和44c与这些凹缺部连通。在间隔元件22上同样具有已经多次提到过的通孔28。
图4表示一薄膜34的俯视图，其外部形状相当于间隔元件22以及盖板24a、24b和(除接线片30外)电极板20的矩形形状。薄膜34包括四个通孔38a至38d，所述通孔与间隔元件22和电极板20的通孔38a至38d以及与盖板24a的管接头26a至26d对齐。薄膜34也设有用来连接各个元件的小直径的通孔28。
上面借助于图2a至4说明的、全部都是基本上平面的板状元件的构件以下述方法相互连接成电渗析装置在携带管接头26的盖板24a的旁边在中间连接一密封件36的情况下安装一第一电极20，而且接线片30朝上。该电极20a以后面待说明的方式作为阳极接线。间隔元件22a在中间连接一密封件36的情况下贴合在阳极20a上，而且是以这样的方位，使得与间隔元件22a的内部的凹缺部连通的通孔38c与(盖板24a的)管接头26c接连，同样与凹缺部连通的通孔38b与盖板24a的管接头26b连接。也就是说间隔元件22a的凹缺部被交换液体对角线地穿流。
在间隔元件22a之后安装一薄膜34，在该薄膜之后又安装第二块间隔元件22b。但是现在该间隔元件以这样的方式安装，以使其与第一个间隔元件22a的安装位置镜像对称这用来使间隔元件的通孔38b和用于滤液输出的管接头26a连接，通孔38c与盖板24a的用于原始液体输入的管接头26d连接。也就是说间隔元件22b的凹缺部被原始液体穿流，该液体作为滤液离开间隔元件22b。
在第二块间隔元件22b上在中间连接另一密封件36b的情况下随后安装一第二电极板20b。现在这样安装该电极板，以使其接线片30b朝下。如后面还要说明的那样，该接线片作为阴极接线。
利用阴极30b使第一渗析单元16成为完整的。现在在图1中向右连接一第二渗析单元17。该渗析单元与第一渗析单元16共用阴极30b。因此在中间连接一密封件36的情况下在阴极30b上附设一间隔元件22b，该间隔元件和第一个渗析单元16的间隔元件22b处于同样的方位。也就是说这意味着，在这个间隔元件22b中通过支沟44b和44c与内腔连通的通孔38b和38c与盖板24a的管接头26a和26d连接，亦即被原始液体和滤液穿流。在渗析单元17的这个第一间隔元件22b和同一渗析单元17的第二间隔元件22a之间还设有一薄膜34。渗析单元17间隔元件22a的方位相当于渗析单元16间隔元件22a的方位，也就是说其内腔14与交换液体的输入管接头26c和交换液体的输出管接头26b连接。在中间连接另一密封件36b的情况下随后安装另一电极板20a，其接线片30朝上并作为阳极接线。利用这个阳极20a使第二渗析单元17成为完整的。现在开始第二个由两个渗析单元16，17组成的双单元18，其结构相当于上述第一个双单元18的结构。
在图1的右侧向双单元18的序列的最后一个电极20a上加装不带管接头的盖板24b。现在通过锚栓或螺钉将这样得到的板状构件叠固定在一起，这些锚栓或螺钉穿过这些不同元件上的通孔28，并在其设有螺纹的端部上拧上螺母。
通过一导线(未画出)相互导电连接所有从构件叠一侧伸出的属于阳极20a的接线片30a，该导线穿过接线片30上的通孔32，并与直流电源的正极连接。相应地通过一未画出的导线相互导电连接所有在相对一侧的作为阴极接线的电极板20b的向外伸出的接线片30b，此导线穿过这些接线片30b上的通孔32，并与直流电源的负极连接。
在图5中示意性地表示在上述电渗析装置10内不同液体的流动路径。首先可以看到，通过电极20，间隔元件22和薄膜34上的相互对齐的通孔38a至38d形成沿电渗析装置10整个长度延伸的通道，所述通道在与具有管接头26的盖板24a相对的端部通过盖板24b封闭，并且这些通道与盖板24a的上的管接头26a至26d连通。在图4中相应的通道用附图标记48a至48d表示。因此通过与管接头26a连通的通道48a排出滤液，通过与管接头26b连通的通道48b输出交换液体。通过与管接头26c连通的通道48c输入交换液体，而通过与管接头26d连通的通道48d输入原始液体。由于不同板状元件的上述布置，特别是考虑到间隔元件22a、26b各自的方位，现在得到以下的流动路径经过管接头26c输入的交换液体通过通道48c到达所有与作为阳极接线的电极板20a相邻的间隔元件22a的内腔。这些间隔元件22a的内腔14沿对角线方向被穿流。交换液体在成功地接收离子后进入通道48b，并经过管接头26b离开电渗析装置10。
与此不同原始液体通过盖板24a上的管接头26d进入通道48d，该液体流过所有与作为阴极接线的电极板20b相邻的间隔元件22b的内腔14。然后脱去离子的原始液体通过通道48a和管接头26a从电渗析装置10中排出。
由上面的说明可以看到，电渗析装置10的容量可以通过相应简单地排列安装少数组件而随意扩大。所有引导液体的流道在电渗析装置10内自动形成，而为此不需要任何软管连接或其它接头。
权利要求
1.电渗析装置，具有a)多个相互并联的电渗析单元，所述电渗析单元aa)分别具有两个通过离子选择性的薄膜相互分开的空腔，其中ab)空腔之一可由一原始液体穿流，此液体在空腔内被脱去离子，并作为滤液离开空腔；ac)另一个空腔可由用来接收从原始液体中脱去的离子的交换液体穿流，ad)在两个空腔之一内设置一阳极，在两个空腔的另一个内设置一阴极。其特征为b)电渗析装置(10)由一叠结构相似的电渗析单元(16、17)构成，c)电渗析单元(16、17)由相互叠放的板状元件(20a、20b、22a、22b、34)组成，其中ca)第一种类型的板状元件(20a、20b)构成电极，cb)第二种类型的板状元件(22a、22b)构成间隔元件，它们在内部区域具有一凹缺部，从而在侧面围成一空腔(14)，cc)由一第一种类型的板状元件(20a)和两个第二种类型的板状元件(22a、22b)连同设置在它们之间的离子选择性的薄膜(34)构成一个序列。
2.按权利要求1所述的电渗析装置，其特征为所述电渗析单元(16、17)通过第二个第一种类型的板状元件(20b)封闭，其中两个板状元件之一(20a)构成一阴极，另一个板状元件(20b)构成一阳极。
3.按权利要求2所述的电渗析装置，其特征为所述电渗析单元(16、17)的至少一部分这样交替地以相反的顺序设置，以使所述电极(20a、20b)分别配设于两个相邻的所述电渗析单元(16、17)。
4.按权利要求2或3所述的电渗析装置，其特征为电渗析单元(12)叠的两侧被盖板(24a、24b)包围。
5.按权利要求4所述的电渗析装置，其特征为所述盖板(24a、24b)是电绝缘的。
6.按权利要求4或5所述的电渗析装置，其特征为在至少一块盖板(24a)上形成有用来输入原始液体和交换液体以及用来输出滤液和富离子交换液体的接头(26)。
7.按权利要求6所述的电渗析装置，其特征为所述盖板(24a)之一具有所有接头(26)。
8.按权利要求6所述的电渗析装置，其特征为一块盖板具有用来输入交换液体和输出滤液的接头，另一块盖板具有输入原始液体和输出富离子交换液体的接头。
9.按权利要求6所述的电渗析装置，其特征为一块盖板具有用来输入原始液体和交换液体的接头，另一块盖板具有用来输出滤液和富离子交换液体的接头。
10.按上述权利要求之任一项所述的电渗析装置，其特征为所述电渗析单元(16、17)叠通过相互连接两块盖板(24a、24b)的固定元件固定在一起。
11.按权利要求10所述的电渗析装置，其特征为所述固定元件在位于所述盖板(24a、24b)之间的元件上产生一压应力。
12.按权利要求10或11所述的电渗析装置，其特征为所述固定元件在空腔(14)之外的区域内穿过板状元件(20a、20b、22a、22b、34)，为此板状元件(20a、20b、22a、22b、34)具有相互对齐的孔(28)。
13.按上述权利要求之任一项所述的电渗析装置，其特征为所述第一种类型的板状元件(20a、20b)具有侧向突出的电接线片(30a、30b)。
14.按权利要求13所述的电渗析装置，其特征为所述电接线片(30a、30b)分别具有一导体可穿过的孔(32)，其中在所述孔(32)的区域内通过所述导体与接线片(30)的贴合建立所述导体和所述板状元件(20a、20b)之间的导电连接。
15.按权利要求13或14所述的电渗析装置，其特征为相同极性的电极与一共同的导电体连接，该导电体特别是做成杆状。
16.按权利要求15所述的电渗析装置，其特征为做成杆状的所述导电体是相互连接盖板(24a、24b)的一个固定元件的一部分。
17.按上述权利要求之任一项所述的电渗析装置，其特征为不同极性的所述第一种类型的板状元件(20a、20b)相互镜像对称地设置。
18.按上述权利要求之任一项所述的电渗析装置，其特征为板状元件(20a、20b、22a、22b、34)在空腔(14)之外的区域内具有四个相互对齐的通孔(38a、38b、38c、38d)，其中在第二种类型的板状元件(22a、22b)上的两个通孔(38b、38c)借助于支沟(44a、44b)与在内部区域内形成的、构成空腔(14)的凹缺部连通。
19.按权利要求18所述的电渗析装置，其特征为所述通孔(38)至少相对于板状元件(20a、20b、22a、22b、34)的一个对称地平面对称设置。
20.按权利要求19所述的电渗析装置，其特征为在所述第二种类型的板状元件(22a、22b)上的两个这种通孔(38b、38c)借助于支沟(44a、44b)与相互不是镜像对称地设置的凹缺部连通。
21.按权利要求19所述的电渗析装置，其特征为与构成阳极的第一种类型的板状元件(20b)相邻的第二种类型的板状元件(22b)相对于一镜像对称平面(48)与构成阴极的第一种类型的板状元件(20a)相邻的第二种类型的板状元件(22a)镜像对称地设置。
22.按权利要求21所述的电渗析装置，其特征为在每个电渗析单元(16、17)内，a)一个第一个通孔可由前流动的液体穿流，一个第二个通孔可由滤液穿流，其中所述两个通孔相对于所述镜像平面非镜像对称地设置，并构成一第一对通孔；b)一个第三个通孔可由输入的交换液体穿流，一个第四个通孔可由输出的交换液体穿流，其中两个通孔相对于所述镜像平面非镜像对称地设置，并构成一第二对通孔；和c)所述两对通孔相对于所述镜像平面相互镜像对称地设置。
23.按上述权利要求之任一项所述的电渗析装置，其特征为在相互依次顺序地设置的第一种和第二种类型的板状元件(20a、20b、22a、22b)之间设有一密封件(36)。
全文摘要
特别是用在电泳式浸渍油漆设备中以调整油漆液的pH值的电渗析装置10，包括多个并联的电渗析单元16、17，所述电渗析单元分别具有两个通过离子选择性的薄膜34分开的空腔14。各个电渗析单元16、17的结构相似并设置成一叠。它们分别由重叠设置的板状元件20a、20b、22a、22b、34组成。第一种类型的板状元件20a、20b构成电极，第二种类型的板状元件22a、22b构成在内部具有凹缺部而在侧面围成一空腔14的间隔元件。每个电渗析单元16、17的内部形成一个序列，该序列由一个第一种类型的板状元件20a和两块第三种类型的板状元件22a、22b连同设置在其间的离子选择性的薄膜34组成。这种电渗析装置10可以由很少几种零件经济地装配，其容量可通过选择电渗析单元16、17的数量方便地改变。
文档编号C02F1/469GK1511623SQ200310123438
公开日2004年7月14日 申请日期2003年12月26日 优先权日2002年12月27日
发明者A·卡特菲迪斯, A 卡特菲迪斯 申请人:艾森曼机械制造两合公司(无限责任股东艾森曼-基金会), 艾森曼机械制造两合公司(无限责任股