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Verfahren und Vorrichtung zur Regulierung des Elektrodenabstandes in Elektrolysenzellen mit bewegter Quecksilberkathode während des Betriebes
Bei Horizontalzellen mit bewegter Quecksilberkathode für die Elektrolyse wässeriger Lösungen ist es not- wendig, den Abstand zwischen den Elektroden periodisch zu regulieren, um deu Verurduch der Graphitano- den auszugleichen.
Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die eine solche Regulierung ohne Unterbrechung des Betriebes der Zelle ermöglichen. So hat z. B. W. C. Gardiner in"Chemical Engineering", Band 54. November 1947. Seite 108 bis 112. Trag-und Stromzuführungsstäbe für Anodenplatten beschrieben. die im Deckel der Elektrolysenzelle derart angeordnet sind, dass bei Drehung dieser Stangen die Anodenplatten gegen die bewegte Kathode gesenkt werden.
Die erste Einstellung wird nach dem Einsatz neuer
Anoden bei Betriebsstillstand vorgenommen, wogegen die Abnützung der Anoden periodisch während des Betriebes durch Drehen der Tragstangen ausgeglichen wird, wodurch die Anoden um eine Strecke gesenkt werden, die in Abhängigkeit von der an einem Voltmeter abgelesenen, zwischen den Anoden und der bewegten Kathode herrschenden Spannung geregelt wird.
Gemäss der belgischenpatentschrift Nr. 451762 wurde ferner vorgeschlagen, den Abstand zwischen den Anoden und der bewegten Quecksilberkathode während des Betriebes durch Verstellen von Deckplatten zu regulieren, welche die Anoden tragen und als Deckel der Elektrolysenzelle dienen. Zu diesem Zwecke tragen die Seitenwände der Zelle feststehende Bügel, die von mit den Deckelplatten verbundenenGewindestangen durchsetzt werden, welche auf diese Weise an den Bügeln aufgehängt sind und durch Muttern, die auf den Gewindestangen aufgeschraubt sind und auf den Bügeln aufliegen, in ihrer Höhenlage festgehalten werden. Durch Zurückschrauben der Mutter auf der Gewindestange kann die betreffende Deckelplatte gesenkt und dadurch während des Betriebes die Abnutzung der Anode ausgeglichen werden.
Bei diesen beiden Vorrichtungen hängt die Regulierung von der Aufmerksamkeit der Bedienungsperson ab und ist daher nicht fehlerfrei. Es wurden deshalb, z. B. in der brit. Patentschrift Nr. 627, 349, Vorrichtungen vorgeschlagen, bei denen auf dem den Träger der bewegten Quecksilberkathode bildenden Zel- lenboden Stützen stehen, auf denen die frei hängenden Graphitanoden aufruhen. Die Anoden sinken nach Massgabe des Graphitverbrauches zur Kathode hin ab und der Abstand zwischen den Elektroden bleibt theoretisch konstant auf dem durch die Höhe der Stützen bestimmten Wert. Diese Vorrichtungen weisen zwei Nachteile auf.
Einerseits bilden die Stützen ein dauerndes Hindernis gegen eine gleichmässige Quecksilberströmung und können zur Bildung von Stauungen führen, die das Wegschwemmen von Verunreinigungen oder festen Teilen, die den Zellenbetrieb gefährdende lokale KurzschlUsse verursachen können, verhindern. Anderseits erfolgt der Anodenverbrauch an den Berührungsstellen zwischen den Stützen und der Anode langsamer als an andern Stellen, was die Bestimmung des tatsächlich vorhandenen Elektrodenabstandes erschwert.
Zur Behebung dieser Nachteile ist in den belgischen Patentschriften Nr. 522772 und Nr. 525554 vorgeschlagen worden, im Träger der bewegten Quecksilberkathode Ausnehmungen vorzusehen, in denen eingesetzte kalibrierte Körper verschoben werden können, die bis zu einer vorbestimmten Höhe über den Träger herausragen und auf denen sich die Anoden während des Reguliervorganges aufstützen.
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die in kürzester Zeit eine genaue. in allen Belangen von der Beurteilung durch den Menschen unabhängige Regulierung sämtlicher Anoden erlaubt.
Es wurde die überraschende Tatsache festgestellt, dass es ohne grössere Nachteile möglich ist, während einer begrenzten Zeit eine Berührung zwischen einer Anode und der bewegten Quecksilberkathode zu- zulassen. Das erflndungsgemässe Verfahren besteht daher darin, dass nacheinander jede der Anoden an ihrer denDeckel der Elektrolysezelle durchsetzenden Trag- und Stromzuführungsstange erfasst und der Kathode so langegenähert wird, bis die Stromstärke einen als Funktion der in der Zelle herrschenden Spannung ge-
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ansteigt undherrschende Wert der Stromstärke dann als Impuls zur Auslösung einer elektro-mechanisch vorgenommenen Entfernung (Distanzierung) der Anode von der Kathode dient,
worauf die Anode in umgekehrter Richtung bis auf einen im wesentlichen der optimalen Leistung der Elektrolysezelle entsprechenden Sollabstand von der Kathode entfernt wird.
Die Vorrichtung zur automatischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist zwei mit-
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hiezustellendenAnode angeordnet sind. wobei die Bewegungen der Fahrgestelle und der Zange nach einem vorbestimmten Programm durch ein Steuerwerk elektrisch gesteuert werden, das an irgendeiner Stelle des Elektrolysenraumes, am Ende einer Zelle oder auch auf einem der beiden Fahrgestelle angeordnet sein kann.
In der angeschlossenen Zeichnung ist die Erfindung ohne Beschränkung hierauf an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Hierin zeigt Fig. 1 die gesamte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 2 eine Einzelheit der Verriegelung der Einrichtung am Deckel der Elektrolysezelle und Fig. 3. in schematischer Darstellung, die Leitungsverbindungen zwischen den verschiedenen Einrichtungen, die die automatische Funktion der Vorrichtung steuern. Fig. 4zeigt schematisch die Stromkreise für die Speisung aller Antriebseinrichtungen der Vorrichtung. In Fig. 5 ist eine Elektrolysenanlage schematisch im Grundriss dargestellt, wobei die Pfeile die Reihenfolge angeben, in der die Regulierung durchgeführt wird. Fig. 6 schliesslich zeigt eine Variante eines Kontaktsteckers in Form eines Schalters.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist mit einer Reihe von Relais und Schaltern ausgestattet, die den automatischen Ablauf der Vorgänge gewährleisten. Es ist bekannt, dass ein Schalter gleichzeitig die Öffnung und Schliessung verschiedener Stromkreise bzw. Kontakte bewirken kann und auf diese Weise mehrere gleichzeitig erfolgende Schaltvorgänge ermöglicht. Zur Bezeichnung der einzelnen Kontakte (Kontaktkreise) und der verschiedenen Schaltmöglichkeiten sind in den Fig. 3 und 4 der Zeichnung hinter dem Bezugszeichen für die betreffenden Schalter in Klammern gesetzte Ziffern beigefügt. Ferner sind bestimmte Schalter in ihrer Ruhestellung geöffnet, andere hingegen geschlossen. Zur Unterscheidung dieser Kontaktstellungen werden die Zeichen + und-verwendet, wobei z. B. lull (1)- einen Schalter 11 mit dem Kon-
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sen wird.
Bei Betätigung des Schalters 111 wird somit der Kontaktkreis (l) geöffnet und der Kontaktkreis (2) geschlossen.
Die in Fig. 1 daIgestellte Vorrichtung umfasst der Hauptsache nach ein grosses Fahrgestell Ct, das eine Verschiebung der Vorrichtung in Längsrichtung der Elektrolysezelle ermöglicht, und ein kleines Fahr-
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gestell Cz.Verriegelung der Vorrichtung an Rohrstutzen P, die am Deckel der Elektrolysezelle befestigt sind, und einer Einrichtung zum Öffnen und Schliessen der Zangenklauen an der Tragstange der Anode ausgestattet ist. Die gesamte Vorrichtung ist schliesslich noch mit verschiedenen EinsteU- und Reguliereinr1chtungen ausgestattet.
Das grosse Fahrgestell weist einen Rahmen C1 auf,der durch zwei nicht gezeigte Achsen getragen wird, attf denen je zwei nicht dargestellte Laufrollen angeordnet sind. Eine der Achsen wird durch einen mit einem Reduktionsgetriebe ausgestatteten Motor 1 angetrieben, dessen Inbetriebsetzung durch einen Schalter 101+ gesteuert wird. Die seitlichen Träger des Fahrgestellrahmens Cl tragen durch Elektromagnete 3 betätigbare Riegel 2. Diese Riegel halten durch Eingriff in Nuten 4 das Fahrgestell in bestimmten Stellungen fest.
Die Riegel 2 werden durch die Elektromagnete 3 gehoben, die über die Schalterkontakte 102 (2) +, 103(1)+, 104(1)+, 105(2)-, 106(3)+, 107(1)-, 107(2)- und Relais 201 und 220 (2) erregt werden, wobei das Relais 220 (2) mit um eine Sekunde verzögertem Abfall arbeitet. d. h. das Relais hält nach seiner Abschal-
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tung die Kontakte (2) noch eine Sekunde lang geschlossen. Einer der Träger A des grossen Fahrgestell trägt zwei Anschläge 50 und 51, deren Zweck später erläutert wird. Auf einem der Träger ist ferner ein Motor 5 mit einem Reduktionsgetriebe befestigt, der einen zweipoligen Kontaktstecker 6 mit zwei Kontaktstiften, die in eine zweipolige Steckdose eingreifen können, senkt und hebt.
Die beiden Kontaktbuchsen der Steckdose sind an zwei verschiedenen Stellen der Kupfersammelschienen für die Stromleitung vom Boden einer Elektrolysezelle zu den Anoden der unmittelbar benachbarten Zelle angeschlossen.
Der Kontaktstecker dient zur Stromentnahme für die Messung der Stromstärke, die in der Zelle auftritt, wenn die Anode mit der Kathode in Berührung kommt. Da der Kontaktstecker 6 korrosionsgefährdet ist, kann an seiner Stelle vorzugsweise ein gemäss Fig. 6 ausgebildeter Schalter verwendet werden, der in einem Gehäuse 400 vollkommen dicht eingeschlossen ist. An Stelle des zweipoligen Steckers 6 trägt die durch den Motor 5 bewegte Hülse einen Stift 401, der beim Senken gegen einen beweglichen Teil 402 des Schalters stösst. Dieser bewegliche Teil schliesst bei seiner Abwärtsbewegung Kontakte 403 und 404, die an verschiedenen Stellen an die Kupfersammelschiene 40o für die Stromleitung vom Boden der Elektrolysenzelle zu den Anoden der benachbarten Zelle angeschlossen sind. Der bewegliche Teil 402 wird durch eine Feder 405 in seine Ruhestellung gehoben.
Der Motor 5 wird durch die Schalter 106 (4} t, 108 (1} t, 108 (2) +, 1C9 (4) + (mit einer Sekunde Abfallverzögerung), 110 (2) +, 110 (3) t, 110 (4)-, die Relais 202, 203, 204, 205 (mit einer Sekunde Abfallverzögerung) und einen Drucktaster 301 (1) + mit einer Sekunde Abfallverzögerung geschaltet.
Das kleine Fahrgestell C wird von zwei mit Laufrollen G versehenen Achsen E getragen. Eine dieser Laufrollen ist durch einen Motor 7 angetrieben, der mit einem Reduktionsgetriebe ausgestattet und über die Schalter 106 (2) +, 111 (2) +. 116 (1) +, 116 (2)-, 116 (3)- und die Relais 206 und 218 geschaltet wird. Die Einrichtung zur Verriegelung des kleinen Fahrgestells C am grossen Fahrgestell Cl weist einen Riegel 8 auf, der durch einen Elektromagnet 9 anhebbar ist und die Feststellung des kleinen Fahrgestells durch Eingriff in an den Querträgern A des grossen Fahrgestells angeordnete Nuten 10 ermöglicht.
Die Erregung und Abschaltung des Elektromagneten 9 erfolgt über dieSchalter 102 (2) +, 103 (1 ., 105 (1)-, 106 (1)-, 106 (5) +, 111 (1)-, 117-, die Relais 207,208, 220 (1) (mit einer Sekunde Abfallverzögerung) und den Drucktaster 301 (2) +. Das kleine Fahrgestell weist einen Rahmen C mit vier elastischen Tragorganen 11 auf, an denen eine Zangeneinrichtung und verschiedene Einrichtungen zur Regelung und Einstellung befestigt sind ; die an den elastischen Tragorganen 11 aufgehängteEinrichtungsgruppe ist infolge dieser Aufhängung während des Einstellvorganges sozusagen unabhängig von den Fahrgestellen.
Die Zangeneinrichtung besteht aus mehreren Teilen, die durch beliebige elektrische Einrichtungen, die automatisch oder nicht automatisch ausgebildet sein können, gleichzeitig oder einzeln betätigbar sind.
Diese gesamte Einrichtungsgruppe ist in Gehäusen Cs und C, vollkommen dicht und gegen korrosive Medien geschützt eingeschlossen.
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211 und 212 geschaltet. Der Motor 12 bewegt durch ein Ritzel 13 mit unter 45 geneigten Zähnen, das in eine abgewinkelte Zahnstange 14 eingreift, ein Verriegelungsrohr 15, das mit Bajonettkerben 16 versehen ist, welche mit Zapfen 17 zusammenwirken, die am Rohrstutzen P angeordnet sind, welcher koaxial mit der Tragstange der Anode An am Deckel der Elektrolysenzelle befestigt ist.
In Fig. 2 ist die Zahnstange 14 mit dem Ritzel 13 schematisch dargestellt. Die Zahnstange 14 weist zwei rechtwinkelig zueinander stehende Äste auf. Das Ritzel 13, das mit einer nicht dargestellten Führungsrolle ausgestattet ist, wirkt zuerst als Stirnrad mit dem vertikalen Ast der Zahnstange 14zusammen, wodurch das Verriegelungsrohr 15 gesenkt wird. Von der Winkelstelle der Zahnstange aus wirkt das Ritzel 13 als Schraubenrad mit dem horizontalen Ast der Zahnstange 14 zusammen, wodurch das Verriegelungsrohr um seine Achse gedreht und mittels seiner Bajonettkerben 16 auf den Zapfen 17 am Rohrstutzen P verriegelt wird. Die Tragstange der Anode ist selbstverständlich derart im Deckel der Elektrolysenzelle montiert, dass ein vollkommen dichter Abschluss der Zelle sichergestellt ist.
Zu diesem Zweck wird eine Anordnung gewählt. wie sie beispielsweise inder belgischenPatentschrift Nr. 457712 beschrieben ist.
Die eigentliche Zange besteht aus Klauen 18, die durch Bolzen 19 an einer Traghülse 20 angelenkt sind. Die unteren Enden der Klauen sind zum Eingriff in eine Hohlkehle 21 an der Tragstange der Anode An bestimmt. An den oberen Enden der Klauen sind Rollen 22 gelagert, die mit einem Innenkegel 23 und einem Aussenkegel 24 zusammenwirken. Bei geöffneten Klauen sind die beiden Kegel 23 und 24 durch
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einen mit einem Querarm versehenen Sperrklinkenhebel 25 an einem Riegelhaken 26 angehängt. Der Sperrklinkelhebel 25 ist um eine Achse 42 schwenkbar und wird durch eine nicht dargestellte Feder gegen die Traghülse gedrückt. In der Seitenwand der Traghalse 20 ist eine Öffnung für den Durchtritt des Querarmes des Sperrklinkenhebels 25 ausgespart.
Wenn die Zange gesenkt wird, stösst der Kopf 27 einer Druckschraube gegen die Tragstange der Anode An. Diese Druckschraube ist in einem Kolben 43 befestigt, der in der Traghülse 20 axial verschiebbar gelagert und an einer Druckfeder 44 abgestützt ist. Am Kolben 43 ist ein Winkelhebel 28 angelenkt, der in einer Aussparung der Traghülse 20 untergebracht und mit einer Feder 45 verbunden ist, die den Hebel gegen die Wand der Traghülse 20 drückt. Wenn der Kopf 27 der Druckschraube an der Tragstange der Anode An anstösst, dann wird der Hebel 28 nach oben verschoben und stösst am Querarm des Sperrklinkenhebels 25 an, der hiedurch nach aussen geschwenkt und vom Riegelhaken 26 ausgeklinkt wird.
Auf den Kegel 24 drücken Federn 29, durch welche nachdem Ausklinken des Sperrklinkenhebels 25 die Kegel 23 und 24 nach unten geschoben werden, wobei sie die Klauen18 schlie- ssen.
Die Einrichtung zur Betätigung der Zange weist einen Motor 34 auf, der über die Schalter 102 (2) +,
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35, an der die Traghülse 20 aufgehängt ist. Die Regelung des Anhebeweges der Zange wird durch einen einstellbaren Unterbrecher 41 bewirkt, der durch eine mit der Gewindespindel 35 verbundene Schneckenspindel 40 angetrieben wird. Der einstellbare Unterbrecher 41 führt z. B. bei einer vertikalen Bewegung der Zange nach oben um 100 mm eine volle Umdrehung von 3600 aus. Zur Umkehrung der Drehrichtung des Motors 34 ist eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen, welche zwei Stromerzeuger 39 aufweistrdie durch die Zahnrädergetriebe 36 und 37 und Zahnräder D angetrieben werden.
Die Einrichtung zur Rückführung der Kegel 23 und 24 in ihre Ruhestellung weist einen Motor 30 mit
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de einen Gewindeansatz trägt, auf dem eine Gewindehülse 32 sitzt, in der zur Anhebung der Kegel 23 und 24 dienende Stangen 33 geführt sind. Der Motor 30 wird durch die Schalter 109 (2) +, 109 (3) + (mit einer Sekunde Abfallverzögerung), 114(1)+, 114(2)+, die Relais 213, 214, 215 und den einstellbaren Unterbrecher 41 geschaltet.
Es sei noch erwähnt, dass jeder Motor mit einer mechanischen Bremse ausgestattet ist, deren Backen durch mit dem Motor in Reihe oder parallel geschaltete. Elektromagnete betätigt werden. Bei Abschaltung des Motorstromes wird auch der Elektromagnet stromlos, so dass der Motor infolge der Abbremsung seiner Welle durch die Bremsbacken stillgesetzt wird.
Die Motore, Schalter und Relais sind selbstverständlich ge- gen Stösse geschützt und befinden sich in einer gegen korrosive Medien dichten Umkleidung.
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langsam dreht, wenn die Klauen um die Tragstange der Anode geschlossen sind ; die Gewindespindel 32 betätigt den Schalter mit einer Sekunde Abfallverzögerung 109(1)+, (2)+, (3)+, (4)+ und (5) + und den Schalter 114 (1) + und (2) + ; die gesamte Zangeneinrichtung den Schalter 102 (1) + und (2) + ; der Schalter 115 (1) + und (2) + wird durch die nachstehend erläuterten Einrichtungen betätigt.
InFig.E ist eine Elektrolysenanlage im Grundriss schematisch dargestellt. Gemäss diesem Schema hat
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wird nunmehr mittels einer Rollbrücke oder Schiebebühne in Richtung der strichliert gezeichneten Pfeile PR verschoben und befindet sich dann in der Achse der ersten Reihe von Anoden b1, b2, b3, b4 der Zelle CLL2. Das grosse. Fahrgestell ist an eine Stromquelle von z. B. 110 bis 115 Volt Wechselstrom angeschlos-
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Da das grosse Fahrgestell verriegelt ist, liegen die Riegel 2 in den Kerben 4 ; dabei betätigen sie nicht mehr den Schalter 101+ (sein Kontaktkreis ist daher geöffnet). wohl aber den Schalter 110, wodurch dessen Kontaktkreise (1), (2) und (3) geschlossen und Kontaktkreis (4) geöffnet ist. Im verriegelten Zustand kann das grosse Fahrgestell den Schalter 105-nicht betätigen, seine beiden Kontaktkreise sind daher geschlossen ; hingegen ist der Schalter 107-betätigt, wodurch seine Kontaktkreise (1) und (2) geöffnet sind.
Die Gewindehülse 32 befindet sich in ihrer unteren Endstellung auf dem Gewindeansatz des verzahnten Rohres 31 und betätigt hiebei den Schalter 114+, wodurch dessen Kontaktkreise (1) und (2) geschlossen sind, wogegen der Schalter 109+ frei ist, so dass alle fünf Kontaktkreise desselben geöffnet sind. Das in seiner oberen Endstellung befindliche Verriegelungsrohr 15 betätigt den Schalter 103+, wobei alle drei Kontaktkreise desselben geschlossen sind.
Der bereits wieder gesenkte Riegel 8 betätigt den Schalter 113, so dass seine Kontaktkreise (1) und (2) geschlossen und der Kontaktkreis (3) geöffnet sind, und den Schalter 116, dessen Kontaktkreis (1) somit geöffnet und dessen Kontaktkreise (2) und (3) geschlossen sind.
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öffnet wird und die Kontaktkreise (2), (3), (4) und (5) geschlossen werden, aber nicht den Schalter 111, so dass dessen Kontaktkreis (1) geschlossen und Kontaktkreis (2) geöffnet bleiben. Der Kontaktstecker 6 befindet sich in seiner oberen Stellung und betätigt den Schalter 104+, wobei seine drei Kontaktkreise geschlossen werden, hingegen steht der Schalter 108+ in Ruhestellung, so dass seine Kontaktkreise geöffnet sind.
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rend dieser Zeit wird der Kontaktstecker 6 gesenkt und in die Steckdose 70 eingeführt.
Diese Vorgänge finden in folgender Weise statt : a) Motor 5 : Durch die Schliessung des Kontaktes (1) des Drucktasters 301, der mit einer Sekunde Abfall- verzögerung arbeitet, wird der Motor 5 unter Spannung gesetzt und er dreht sich in der der Senkung des
Kontaktsteckers 6 entsprechenden Richtung, wodurch der Schalter 104+ geöffnet wird. Durch die Öffnung der Kontakte (2) und (3) dieses Schalters wird das Relais 204 erregt, wodurch die weitere Stromzufuhr zum Motor 5 nach der Öffnung der Kontakte 301 (1) gesichert ist. Der Kontaktstecker 6 betätigt am Ende seines Abwärtsganges den Schalter 108+.
Durch die hiebei erfolgende Schliessung der Kontakte (1) dieses Schalters wird das Relais 204 stromlos, wodurch die Stromzufuhr zum Motor 5 unterbrochen wird, wogegen durch die Schliessung der Kontakte (2) des Schalters 108+ die Relais 202 und 203 erregt werden, von denen das zweite den Motor 5 umpolt und dadurch die Wiederanhebung des Kontaktsteckers 6 vorbereitet. b) Elektromagnet 9 und Motor 7 : Durch die Schliessung des mit einer Sekunde Abfallverzögerung arbeitenden Kontaktes (2) des Drucktasters 301 werden der Elektromagnet 9 und die Relais 207 und 208 erregt. Durch den Elektromagnet 9 wird der Riegel 8 gehoben und betätigt hiebei den Schalter 116, dessen Kontakt (l) geschlossen wird, wogegen die Kontakte (2) und (3) geöffnet werden.
Der Motor 7 erhält Strom und verschiebt das kleine Fahrgestell C2. der hiebei den Schalter 117-freigibt, der sich nun schliesst. Der Elektromagnet 9 bleibt, wenn sich der Kontakt (2) des Drucktasters 301 öffnet, weiter erregt. weil das Relais 207 erregt bleibt. Infolge seiner Verschiebung wirkt das kleine Fahrgestell auf den Schalter 106 nicht mehr ein, sein Kontakt (1) ist nun geschlossen, wogegen die Kontakte (2), (3), (4) und (5) geöffnet sind. Wenn das kleine Fahrgestell eine entsprechende Wegstrecke zurückgelegt hat, dann betätigt der am Ende des Querträgers A des grossen Fahrgestells angeordnete Anschlag 50 den Schalter 111, wodurch sein Kontakt (1) ge- öffnet und sein Kontakt (2) geschlossen wird. Gleichzeitig mit dem Schalter 111 wird der Schalter 117-ge- öffnet.
Der Elektromagnet 9 wird stromlos, der Riegel 8 senkt sich und betätigt den Schalter 116. Der Kontakt (1) dieses Schalters wird hiebei geöffnet. wodurch der Motor 7 stromlos wird, wogegen die Kontakte (2) und (3) des Schalters 116 geschlossen werden. wodurch die Relais 206 und 218 erregt werden, von denen das zweite die Umkehrung der Drehrichtung des Motors 7 durch Umpolung desselben vorbereitet. Das kleine Fahrgestell setzt seinen Weg noch fort, bis der Riegel 8 in der Nut 10 einrastet und hiezu den Schalter 113 betätigt, wobei dessen Kontakte (1) und (2) geschlossen werden und der Kontakt (3) geöffnet wird.
2. Durch Betätigung des Schalters 113 werden die Motore 12 und 34 unter Spannung gesetzt, wodurch die Verriegelung der Einrichtung an der Zelle bzw. das Senken der Zange in folgender Weise bewirkt wird : a) Motor 12 : Bevor der Riegel 8 den Schalter 113 betätigt, ist der Kontakt (3) dieses Schalters geschlossen und das Relais 210 erregt. Da dieses Relais mit einer Sekunde Abfallverzögerung arbeitet, wird dem Motor 12 bei Betätigung des Schalters. 113 durch Schliessung der Kontakte (1) und (2) Strom zugeführt.
Das Verriegelungsrohr 15 wird gesenkt und gibt den Schalter 103+ frei, wobei dessen drei Kontakte geöffnet werden. Infolge der Öffnung der Kontakte (l) dieses Schalters können die Elektromagnete 3 und 9 nicht erregt werden. hingegen wird bei der Öffnung der Kontakte (2) und (3) des Schalters 103+ das Relais 211 er-
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regt, wodurch dem Motor 12 auch nachdem Öffnen des Kontaktes (2) des Relais 210 Strom zugeführt wird. Nun darf nicht ausser Betracht bleiben, dass die Zange und die Gehäuse Ca und C4 infolge ihrer Aufhängung an den elastischen Tragorganen 11 vom kleinen Fahrgestell C, unabhängig sind, so dass die Zange und die beiden Gehäuse Schwankungsbewegungen ausführen können.
Infolge der Winkelform der Zahnstange 14 verriegeln sich nach dem Senken des Rohres 15 bei der durch das Zusammenwirken des Ritzels 13 mit dem horizontalen Ast der Zahnstange 14 bewirkten Drehung des Rohres 15 die Zapfen 17 des Rohrstutzens P in den Bajonettkelben 16 des Rohres 15. wodurch die ganze Zangeneinrichtung am Rohrstutzen P starr verriegelt wird, In diesem Augenblick betätigt das Rohr 15 den Schalter 112+. Bei der Schliessung des Kontaktes (1) dieses Schalters wird die Erregung des Relais 211 und damit die Stromzufuhr zum Motor 12 unterbrochen.
Durch das Schliessen des Kontaktes (2) des Schalters 112+ werden die Relais 209 und 212 erregt. von denen das zweite durch Umpolung des Motors 12 die Umkehrung seiner Drehrichtung für das Wiederanheben des Rohres 15 vorbereitet. b) Motor 34 : Da der Kontakt (1) des Relais 210 mit einer Sekunde Verzögerung abfällt, erhält bei Schliessung des Kontaktes (1) des Schalters 113 der Motor 34 und das Relais 220 Strom. Die Zange senkt sich rasch, weil die Gewindespindel 35 die Traghülse 20 nach unten treibt. Dabei wird der Schalter 102+
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wirdnen des Kontaktes (1) des Relais 210 gewährleistet. Beim weiteren Senken der Zange stösst der Kopf 27 der Druckschraube gegen die Tragstange deranode An.
Der Kolben 43 wird in der Traghülse 20 nach oben gedrückt und damit der Hebel 28 nach oben gedrückt. Der Hebel 28 stösst hiebei gegen den Querarm des Sperrklinkenhebels 25 und klinkt diesen aus dem Riegelzapfen 26 aus, worauf die Kegel 23 und 24 sofort durch die sich entspannenden Federn 29 nach unten gedrückt werden. Hiebei drückt der Kegel 24 die Rollen 22 nach aussen, so dass die Klauen 18 in die Hohlkehle 21 an der Tragstange der Anode An eingreifen. Bei der Abwärtsbewegung der Kegel 23 und 24 und der Schliessbewegung der Klauen wird ein nicht dargestellter Schalter geschlossen, durch den die Drehzahl des Motors 34 von 3000 Ujminauf1000 U/minherabgesetzt wird, so dass die Anode nur langsam gegen die bewegte Kathode gesenkt wird.
Durch den Druck der Federn des Sperrldinkenhebels 25 und des Hebels 28 wird der Querarm des Sperrklinkenhebels 25 mit der Seitenfläche des Hebels 28 in Berührung gehalten.
3. Die einzustellende Anode nähert sich der bewegten Quecksilberkathode und die für das erfindungs- gemässe Verfahren notwendige Aufwärtsbewegung der Zange wird durch Umkehr der Drehrichtung des Motors 34 eingeleitet. Diese Umkehr wird durch Betätigung des Schalters 115+ bewirkt, wenn einer der folgenden Zustände auftritt : a) Wenn die über den Kontaktstecker geprüfte Stromstärke einen gegebenen, von der in der Zelle herrschenden Spannung abhängigen Wert (wählbaren Sollwert) erreicht ; b) wenn die Stromstärke sprunghaft ansteigt oder c) wenn die Reibungskupplung 38 zu schleifen beginnt.
Die letztgenannte Massnahme stellt eine Sicherheitsvorkehrung dar. Wenn aus irgendeinem Grunde die für die beiden erstgenannten Massnahmen dienenden Auslösemecaanismen nicht funktionieren. dann wird dieZange noch weiter abgesenkt und die Anode stösst gegen den Zellenboden, was eine gewisse mechanische Beanspruchung darstellt. Die Reibungskupplung 38 ist so eingestellt, dass sie bei Beanspruchung über eine bestimmte zulässige Grenze schleift.
Unterhalb dieser Grenze schleift die Kupplung nicht und die beiden Stromerzeuger 39. die infolgedessen mit der gleichen Drehzahl wie der Motor 34 laufen, liefern Strom mit gleicher Stärke, wobei die Spannungsdifferenz zwischen den beiden gegeneinander geschalteten Stromerzeugem Null ist. Über der zulässigen Beanspruchung schleift die Kupplung, so dass die beiden Stromerzeuger nicht mehr mit gleichen Drehzahlen laufen, wodurch eine von Null verschiedene Differenzspannung auftritt, die ein nicht dargestelltes Relais erregt, das seinerseits den Schalter 115+ betätigt. Die entsprechend einem der drei oben angeführten Zustände ausgelöste Schliessung des Schalters 115+ hat die Erregung der Relais 216 und 219 zur Folge, von denen das zweite die Umkehrung der Drehrichtung des Motors 34 bewirkt und dadurch das Heben der Zange einleitet.
4. Die Umschaltung der Drehrichtung des Motors 34 löst die Öffnung des Schalters 115+ aus, da aber dieRelais 216 und 219 erregt bleiben, behält der Motor 34 die der Hebung der Zange entsprechende Drehrich- tung bei. Überdies gewährleistet das weiterhin erregte Relais 217 die weitere Stromzufuhr zum Motor 34. Bei in Hubrichtung laufendem Motor 34 wird ferner der Hubweg der Zange und daher der Anode durch den einstellbaren Unterbrecher 41 bestimmt, der durch die Schneckenspindel 40 nur während des Hebens der Zange angetrieben wird. Nach einem Hubweg, der zwischen 0 und 30 mm eingestellt werden kann, schlie- ssen sich die Kontakte des einstellbaren Unterbrechers 41, wodurch das Relais 217 stromlos und daher die Stromzufuhr zum Motor 34 unterbrochen wird.
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5. Beim Stillsetzen des Motors 34 erhält durch Schliessung des Kontaktes (1) im Unterbrecher 41 der Motor 30 Strom und dreht das rohrförmige Zahnrad 31. Die auf dem Gewindeansatz dieses Zahnradrohres in ihrer unteren Endstellung befindliche Gewindehülse 32 wird dadurch nach oben bewegt und hebtdabeidieKegel23und24mittelsderStangen 33, die an ihren oberen Enden verbreiterte Köpfe aufweisen, wodurch sie von einer bestimmten Stelle an mit der Gewindehillse 32 gekuppelt werden. Beim Hochziehen der Kegel öffnet der Kegel 23 die Klauen 18, der Sperrklinkenhebel 25 rastet am Riegelhaken 26 ein und der Schalter, der den Motor 34 auf Langsamlauf geschaltet hatte, wird frei gegeben.
Während die Gewindehülse 32 auf dem Gewindeansatz des Zahnradrohres 31 weiter nach oben steigt, gibt sie den Schalter 114 frei und damit wird das Relais 213 erregt, wodurch die weitere Stromzufuhr zum Motor 30 gewähr-
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mit einer Sekunde Verzögerung arbeitet, d. h. seine fünf Kontakte schliessen sich innerhalb einer Sekunde.
Die Schliessung des Schalters 109+ löst folgende Vorgänge aus : a) Die Wiederbereitstellung der Schliesseinrichtung der Klauen 18. Wenn der Kontakt (3) des Schalters 109 geschlossen ist, dann sind die Relais 214 und 215 erregt, von denen das zweite durch Umpolung des Motors 30 die Umkehrung seiner Drehrichtung bewirkt. Der einstellbare Unterbrecher 41 ist geöffnet und die Gewindehülse 32 wandert nun auf dem Gewindeansatz des Zahnradrohres 31 nach unten, wodurch die Federn zwischen den Kegeln 24, 23 und der Gewindehillse 32 zusammengedrückt werden. Gleichzei-
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den Schalter 114+. wobei dessen Kontakte (1) und (2) geschlossen werden.
Hiedurch werden die Relais 213,
214 und 215 stromlos, die Stromzufuhr zum Motor 30 wird unterbrochen und gleichzeitig wird durch das
Abfallen des Relais 215 der Motor 30 auf die andere Drehrichtung umgeschaltet. b) Durch die Schliessung des Kontaktes (1) des Schalters 109 wird dem Motor 12 Strom zugeführt. Das
Verriegelungsrohr 15 wird zunächst gedreht, wodurch die Zapfen 17 des Rohrstutzens P frei werden, und anschliessend gehoben. Dabei wird der Schalter 112+ frei, die weitere Stromzufuhr zum Motor 12 ist aber durchdaserregte Relais 211 sichergestellt, weilsichderKontakt (1) des Schalters 109 erst nach einer Sekunde Verzögerung öffnet.
In seiner höchsten Stellung angelangt, betätigt das Verriegelungsrohr 15 den Schalter
103+, wobei dessen drei Kontakte geschlossen werden, wodurch das Relais 211 stromlos und der Motor 12 stillgesetzt wird. Gleichzeitig wird, weil die Relais 209 und 212 nicht mehr erregt sind, die Drehrichtung des Motors 12 im Hinblick auf den folgenden Arbeitsvorgang umgeschaltet. c) Durch die Schliessung der Kontakte (5) des Schalters 109 wird dem Motor 34 Strom zugeführt. Die Zange wird wieder gehoben. die Kontakte des einstellbaren Unterbrechers 41 sind geöffnet. In ihrer höchsten Stellung betätigt die Zange den Schalter 102+. wodurch die Relais 216. 217 und 219 stromlos werden.
Hiedurch wird die Stromzufuhr zum Motor 34 unterbrochen und der Motor durch Abfall des Relais 219 umgepolt, wodurch die Umkehr der Drehrichtung vorbereitet wird.
6. Damit ist der im Abschnitt 1. b) beschriebene Ausgangszustand wieder erreicht. An dieser Stelle sei erwähnt, dass während der Dauer der Stromzufuhr zum Motor 34 auch das Relais 220 erregt ist. Da dieses Relais mit einer Sekunde Abfallverzögerung arbeitet, bleibt es noch eine Sekunde geschlossen, nachdem durch die Schliessung des Schalters 102 der Motor 34 stillgesetzt wurde, so dass der Elektromagnet 9 erregt wird, durch den der Riegel 8 gehoben wird und den Schalter 116 betätigt. Hiebei wird der Kontakt (1) dieses Schalters geschlossen und der Motor 7 unter Spannung gesetzt, so dass das kleine Fahrgestell zur nächsten Anode verschoben wird und infolgedessen nicht weiter auf die Schalter 111 und 117-einwirkt.
Beim Schalter 111 ist nunmehr der Kontakt (1) geschlossen und der Kontakt (2) geöffnet, während der Schalter 117-geschlossen ist, wodurch der Elektromagnet 9 erregt bleibt, wenn das Relais 220 (1) stromlos wird. Wenn das kleine Fahrgestell über eine bestimmte Wegstrecke verschoben worden ist, betätigt ein am Querträger A des grossen Fahrgestells angeordneter Anschlag 51 den Schalter 117-. der zugleich mit den Kontakten (1) des Schalters 111 geöffnet wird. Der Elektromagnet 9 wird abgeschaltet, der Riegel 8 senkt sich und betätigt daher den Schalter 116 nicht mehr weiter, so dass sich sein Kontakt (1) öffnet und der Motor 7 stillgesetzt wird. Der Motor bleibt aber auf die gleiche Drehrichtung geschaltet, weil die beiden Relais 206 und 218 weiterhin erregt bleiben.
Das kleine Fahrgestell rollt noch weiter, bis der Riegel 8 in der nächsten Nut 10 einrastet und dabei den Schalter 113 betätigt, der den Betrieb der Motore 12 und 34 auslöst, womit die im Abschnitt 2. beschriebenen Vorgänge von neuem beginnen.
7. Wenn die Einstellung der letzten Anode der Reihe, z. B. b , beendet Ist, dann betätigt das kleine Fahrgestell den Schalter 106, wobei dessen Kontakt (1) geöffnet wird und seine Kontakte (2), (3), (4) und (5) geschlossen werden. Da sich die Gewindehillse in ihrer höchsten Stellung befindet, bei der die Kegel 23
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desVerriegelungsrohres bewirktZufuhr von Strom zum Motor 5. Der Kontaktstecker 6 wird gehoben und gibt den Schalter 108+ frei. Da die Relais 202 und 203 erregt sind, läuft der Motor 5 in der dem Heben des Kontaktsteckers 6 entsprechenden Drehrichtung weiter. Das Relais 204 wird erregt und hält die Stromzufuhr zum Motor 5 aufrecht. wenn sich der Kontakt (4) des Schalters 109 öffnet.
In seiner höchsten Stellung angelangt, betätigt der Kontaktstecker 6 den Schalter 104+, wobei dessen Kontakte (2) und (3) geschlossen werden, so dass die Relais 202, 203 und 204 stromlos werden, wodurch der Motor 5 stillgesetzt und durch das stromlos gewordene Relais
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h.nämlich die Hubbewegung der Zange ;
diese betätigt in ihrer höchsten Stellung den Schalter 102+. Über das Relais 220, das erst eine Sekunde nach dem Abschalten des Motors 34 abfällt, werden die Elektromagnete3 und 9 erregt und infolgedessen wird den Motoren 1 und 7 Strom zugefuhrt. Das kleine Fahrgestell C kehrt in seine Ausgangsstellung zurück, während das grosse Fahrgestell Cl zur nächsten Anodenreihe bs ... b. verschoben wird, wo es stillgesetzt und verriegelt wird, wobei der Kontaktstecker 6 wieder in die Steckdose 70 eingeführt wird.
Diese Vorgänge finden in folgender Weise statt : a) Elektromagnet 3 : Da der Kontakt (2) des Relais 220 geschlossen ist, wird bei der Schliessung des Kontaktes (2) des Schalters 102 der Elektromagnet 3 erregt, weil der Schalter 106 noch durch das kleine Fahrgestell C betätigt ist (vgl. Abschnitt 7). Gleichzeitig wird das Relais 201 erregt, das die Erregung des Elektromagneten 9 aufrechterhält, wenn sich der Kontakt (2) des Relais 22C öffnet und der Schalter 106 durch das sich zugleich mit dem grossen Fahrgestell Cl verschiebende Fahrgestell C nicht weiter betätigt wird. Der Riegel 2 wird gehoben und betätigt hiebei den Schalter 101+, wodurch der Motor 1 unter Spannung gesetzt und das Verschieben des grossen Fahrgestells Cl bewirkt wird, das nun den Schalter 107 freigibt.
Der Schalter 107 schliesst sich daher, wodurch der Elektromagnet 9 erregt bleibt, wenn sich der Kontakt (2) des Relais 220 wieder öffnet. Bei Annäherung des grossen Fahrgestells Cl an die nächste Anodenreihe gelangt der Riegel 2 in die Nähe der nächsten Haltenut 4, die als Anschlag ausgebildet ist. Der Anschlag ist so geformt, dass der Schalter 107 sofort betätigt wird, wobei er geöffnet wird und die Erregung des Elektromagneten 3 unterbricht. Der Riegel 2 senkt sich und gibt den Schalter 101+ frei, wodurch der Motor 1 stillgesetzt wird.
Durch Einrasten des Riegels 2 in die Nut 4 wird das grosse Fahrgestell Cl verrie- gelt und der Schalter 110 betätigt, wobei seine Kontakte (1), (2) und (3) geschlossen werden und der Kon-
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b) Elektromagnet 9 und Motor 7 : Da der Kontakt (1) des Relais 220 geschlossen ist, werden bei der Schliessung des Schalters 102+ der Elektromagnet 9 und die Relais 207 und 208 erregt. Der Riegel 8 wird
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nen Fahrgestells werden durch den Anschlag 50 gleichzeitig die Schalter 117"und 111 betätigt, wodurch der Elektromagnet stromlos wird, so dass sich der Riegel 8 senkt und den Schalter 116 freigibt.
Dabei wird dessen Kontakt (1) geöffnet und die Kontakte (2) und (3) werden geschlossen, so dass der Motor 7 stillgesetzt und, da die Relais 206 und 218 erregt sind, umgepolt wird, wodurch die Umkehr seiner Drehrichtung vorbereitet wird. c) Motor 5 : Nach Betätigung des Schalters 110 durch den Riegel 2 erhält der Motor 5, da das Relais 205 mit einer Sekunde Abfallverzögerung arbeitet, Strom zugeführt und senkt den Kontaktstecker 6 zur Steckdose 70.Dieser Vorgang verläuft in der im Abschnitt 1. a) beschriebenenWeise.
9. Die darauf folgenden Vorgänge laufen in der in Abschnitt 2. und den folgenden Abschnitten be- scbriebenen Weise ab.
10. Wenn das grosse Fahrgestell Cl über der letzten Anodenreihe angelangt ist, dann betätigt es den Schalter 105, der geöffnet wird. Durch das Öffnen dieses Schalters wird, nachdem das kleine Fahrgestell
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gesetzt.
An der erfindungsgemässen Vorrichtung sind noch verschiedene Sicherheitseinrichtungen vorgesehen.
Der Motor 1 des grossen Fahrgestells Cl kann bei erregtemElektromagnet 3 nicht in Betrieb gesetzt werden, wenn der Kontaktstecker 6 und das Verriegelungsrohr 15 nicht gehoben sind. Der Motor 7 des kleinen Fahrgestells Cz kann nur in Betrieb gesetzt werden, wenn sich das Rohr 15 in seiner höchsten Stellung befindet.
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Der Motor 5 kann nur in Betrieb gesetzt werden, wenn die Riegel 2 in den Nuten 4 eingerastet sind und das grosse Fahrgestell verriegeln. Die Motore 34, 12 und 30 können nur in Betrieb gesetzt werden, wenn das grosse Fahrgestell Cl durch die in den Nuten 4 eingerasteten Riegel 2 und das kleine Fahrgestell durch den in einer Nut 10 eingerasteten Riegel 8 verriegelt ist. Die Motore 1 und 7 für die Verschiebung des grossen bzw. kleinen Fahrgestells c bzw. C erhalten nur dann Strom. wenn die Riegel 2 bzw. der Riegel 8 gehoben sind. Diese Sicherheitseinrichtungen können beispielsweise unter Verwendung von elektromagnetischen Kupplungen ausgebildet sein, welche die Laufrollen mit den Achsen kuppeln, wobei die entsprechenden Kupplungselektromagnete nur erregt werden können. wenn die Riegel 2 bzw. 8 gehoben sind.
Eine weitere Sicherheitseinrichtung bewirkt, dass das Heben der Anode solange nicht unterbrochen werden kann, als die Stromstärke nicht einen normalen Wert erreicht hat. Wenn die Stärke des in den Sammelschienen fliessenden Stromes bereits höher als die Regelstromstärke ist, was durch ein optisches oder akustisches Signal angezeigt wird, dann werden die Anoden durch die Vorrichtung solange gehoben, bis die Stromstärke auf ihren normalen Wert sinkt. In diesem Augenblick wird die Vorrichtung stillgesetzt und kann erst von Hand aus nach durchgeführter Abschaltung der optischen und akustischen Anzeigeeinrichtungen wieder in Betrieb gesetzt werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Regelvorgänge beschränkt. Es können unter Verwendung entsprechend ausgebildeter Schalter und Relais auch andere Regelungen durchgeführt werden. z. B. durch Heben und Senken aller Anoden um die gleiche Strecke ohne vor-
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Bei Ausführung der vorstehend beschriebenen Regelvorgänge mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung lässt sich die Abnützung der Graphitanoden bestimmen. Zu diesem Zwecke genügt es, wenn mit der Zange ein Zeiger verbunden wird, der bei den vertikalen Bewegungen der Zange vor einem feststehen- den Massstab verschoben wird, an welchem das Ausmass der Anodenabnützung an Hand der Vertikalbewegungen der Zange bei aufeinanderfolgenden Regelungen abgelesen werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regulierung des Elektrodenabstandes in Elektrolysenzellen mit bewegter Quecksilberkathode während des Betriebes, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander jede der Anoden an ihrer den Deckel der Elektrolysenzelle durchsetzenden Tragstange erfasst und der Kathode solange genähert wird, bis die Stromstärke einen als Funktion der in der Zelle herrschenden Spannung gegebenen Sollwert erreicht oder infolge einer Berührung der Elektroden sprunghaft ansteigt, und der nun herrschende Wert der Stromstärke dann als Impuls zur Auslösung einer elektro-mechanisch vorgenommenen Entfernung (Distanzierung) der Anode von der Kathode dient,
worauf die Anode in umgekehrter Richtung bis auf einen im wesentlichen der optimalen Leistung der Zelle entsprechenden Sollabstand von der bewegten Quecksilberkathode entfernt wird.