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Gerät zur dauernden Überwachung der Wirksamkeit eines
Kathodenschutzes
Es ist bekanntlich notwendig, die Wirksamkeit eines Kathodenschutzes zu überwachen, der auf gewisse metallische Apparaturen oder auf Eisenbeton, der vergraben oder in Flüssigkeit getaucht ist, aufgebracht wurde.
Dies ist vornehmlich nötig, wenn das Potential der zu schützenden Apparatur bezüglich des Erdbo dens nicht konstant ist, was oft durch äussere Störungen der Fall sein kann. Wenn z. B. Rohrleitungen in der Nähe der Schienen elektrifizierter Eisenbahnen verlaufen, durcneilen vagabundierende Ströme diese Leitungen und ändern laufend ihr Potential gegenüber der Erde.
Meist erlischt der Kathodenschutz, wenn das Potential einen ganz bestimmten Schwellwert überschreitet. Beispielsweise beträgt bei einem Stahlrohr dieser Spannungswert 850 mV, gemessen gegen eine Bezugselektrode aus Kupfer, die in nächster Nähe des Rohres in der Erde liegt.
Übersteigt das Rohrpotential diesen Wert in bestimmten Grenzen ins Negative, beispielsweise auf - lOOObis -1500mV, so bedeutet das noch keine Gefahr für das Stahlrohr.
Steigt hingegen das Potential in positiver Richtung, etwa zwischen-500 und 0 mV, so hört der Kathodenschutz zu bestehen auf, und das Rohr ist allgemein der Korrosionsgefahr ausgesetzt, umsomehr, je höher das Potential ansteigt.
Bei Verwendung von Bleirohren, wie sie bei elektrischen Kabeln auftreten, tritt die gleiche Gefahr auf, sowohl, wenn das Potential in negativer Richtung ansteigt, als auch, wenn es in positiver Richtung einen gewissen Wert übersteigt. Mit andern Worten, es muss bei Blei ein zwischen zwei Grenzen liegender Potentialwert eingehalten werden, andernfalls entweder anodische oder kathodische Korrosion auftritt.
Sind Stahl- oder Bleiapparaturen äusseren Einflüssen, wie vagabundierenden Strömen oder einem korrosionswirksamen Terrain ausgesetzt, wurden, um die Sicherheit der Apparaturen zu gewährleisten, Kathodenschutzgeräte entworfen und in ständigem Betrieb gehalten.
Zu diesem Zwecke kontrolliert man die Funktion des Kathodenschutzes und misst das Potential zwischen den Apparaturen und dem Erdboden. Tatsächlich genügt es, das Potential der Apparaturen gegen- über dem Boden zu überwachen, um zu wissen, ob der Kathodenschutz noch ausreicht.
Registrierende Voltmeter, die eine solche Überwachung ermöglichen, sind teuer und erfordern eine dauernde Überwachung und Instandhaltung. Aus diesem Grunde bevorzugt man Geräte mit augenblicklicher Ablesung und nimmt eine häufigere Kontrolle in Kauf. Immerhin verbleibt dabei die Unsicherheit über die Zustände in den zwischen den Ablesungen bestehenden Zeiträumen.
Die Erfindung schafft ein Gerät, das die gleichen Dienste leistet wie eine kontinuierliche Registrerung des Potentials der zu messenden Apparatur, jedoch die Nachteile des Registrierverfahrens vermeidet.
Die Erfindung vereinfacht die Überwachung des Kathodenschutzes und erlaubt die Zeiträume zwischen Messungen zu vergrössern, ohne jedoch eine Unsicherheit über die Geschehnisse zwischen den Messungen zu schaffen. Die Einrichtungen sind sehr einfach und erlauben ohne grossen Aufwand rasche Messungen.
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Gemäss der Erfindung ist ein Gerät zur dauernden Überwachung der Wirksamkeit eines auf eine Apparatur aufgebrachten Kathodenschutzes gekennzeichnet durch ein voltmetrisches Relais, das einerseits an die Apparatur, anderseits an eine in der gleichen Umgebung befindliche Bezugselektrode angeschlossen ist und das, sobald die Spannung zwischen der Apparatur und der Elektrode einen Wert erreicht, auf den das Relais voreingestellt worden ist, einen Stromkreis schliesst, der einen bei jedmaligem Schliessen desselben einen Zählschritt ausführenden Zähler enthält.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden aus dem nun beschriebenen Ausfübxungsbeispiel hervorge hen. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung des Erfindungsgegenstandes, Fig. 2 das elektrische Schema desselben.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besteht aus einem Kasten 1, der über seine Klemmen 8 einerseits mit dem hinsichtlich seiner Spannung zu überwachenden Apparat, anderseits mit einer Bezugselektrode 3 verbunden ist, welch letztere sich in der Nachbarschaft der Apparatur 2 und im gleichen Umgebungsmedium befindet.
Diese Bezugselektrode kann die gleiche sein, wie sie in der franz. Patentschrift Nr, l, 261, 438 be- schrieben ist.
Ein voltmetrisches Relais 4 ist derart eingestellt, dass es ein Signal abgibt, wenn der Spannungsunterschied zwischen der Bezugselektrode 3 und der Apparatur 2 ein derartiger ist, dass eine Korrosion desselben eintreten würde.
Das vom Relais 4 abgegebene Signal schaltet den Zahler 5 um einen Zählschritt weiter und setzt ein Uhrwerk 6 in Gang.
Wenn sodann die Spannung der Apparatur wieder einen Wert annimmt, bei dem wieder der Kathodenschutz auftritt, d. h. wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Bezugselektrode und dem Apparat ein solcher ist, dass keine Korrosion desselben auftreten kann, wird die Aussendung des Signals durch das Relais 4 und ebenso der Gang der Uhr unterbrochen.
Wenn dann in der Folge das Potential des Apparates 3 erneut einen Wert annimmt, bei dem der Kathodenschutz nicht wirksam ist, wird wieder ein Signal vom Relais ausgesendet, der Zähler schaltet wieder um einen Zählschritt weiter und die Uhr beginnt so lange zu laufen, als der Kathodenschutz unzureichend ist. Die Uhr besitzt einen Summenzähler, der die gesamte Zeit zählt, die sie vom Anfang an ge- laufen ist.
Im gezeigten Beispiel ermöglicht ein einen Bestandteil der Apparatur bildender Umschalter 7 die Ausführung von Operationen, die zur Kontrolle und Regelung des Gerätes erforderlich sind. Beispielsweise ist folgendes möglich ;
Die Herstellung einer Überbrückung des Relais 4, um seine Schaltungen zu unterbrechen oder zu verlangsamen, beispielsweise während Ortsveränderungen des Gerätes ; die Durchführung einer Kontrolle der Spannungen von im Gerät vorhandenen Stromquellen mittels eines an die Klemmen 9 anschliessbaren Hilfsvoltmeters ; die Einstellung der Spannung, bei der das Relais 4 ein Signal abgibt, ebenfalls mit Hilfe eines Hilfsvoltmeters und schliesslich die Wiederingangsetzung für den normalen Betrieb.
Das in Fig. 2 mit 10 bezeichnete voltmetrische Relais besteht aus einem Voltmeter mit einem be- weglichenElement und einemKontakt 11, der sich schliesst. wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Apparat 2 und der Bezugselektrode 3 den Wert einnimmt, auf den das Relais eingestellt ist.
Das Schliessen des Kontaktes 11 bewirkt das Auslösen des Zählers 12, der an sich bekannt ist und dabei um einen Zählschritt weiterschaltet sowie die Ingangsetzung eines ebenfalls bekannten Uhrwer- kes 13.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Zähler 12 durch einen Stromimpuls geschaltet, der von einem Kondensator 14 in dem Augenblick abgegeben wird, in dem das Relais 10 seinen Kontakt 11 in einem die Batterien 15 enthaltenden Stromkreis schliesst.
Der Kondensator 14 ist mit dem Widerstand 16 überbrückt, der seine rasche Entladung nach dem Schliessen des Kontaktes 11 ermöglicht, wonach er sich erneut in dem Zustand befindet, einen weiteren Impuls an den Zähler abzugeben.
DasUhrwerk 13 wird durch Batterien 15 gespeist und wirkt nur während desSchliessens des Kontaktes 11, dessen Schliesszeit es somit angibt.
Der Zähler und das Uhrwerk verbrauchen sehr wenig Antriebsenergie, so dass die Batterien nur von kleiner Kapazität zu sein brauchen.
Beispielsweise kann man Batterien verwenden, wie sie in Haustelephonen üblich sind und die bei 9 V etwa 50 Ah abgeben können.
Ein zusätzliches Potentiometer 17 erlaubt es, die Batteriespannung für das Einstellen und Einregeln
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des Relais 10 zu verwenden, wobei der Umschalter 18 bedient werden muss.
Anschliessend sind beispielsweise Werte zur Verwirklichung des erfindungsgemässen Gerätes angegeben : Innenwiderstand des Relais 10 : 10000 Ohm. Kontaktierbereich zwischen 0,5 und 1,5 V. Zählbereich des Zählers 12 - 9999, benötigter Stromimpuls 300 mA Spitzenwert. Kondensator 14 : 2 000 Mikrofarad, Stromverbrauch der Uhr 13 : 10 mA bei 9 V. Entladewiderstand 16 : 10 Ohm. Batterie 15 : 9 V, 50 Ah. Potentiometer 17 : 1000 Ohm. Umschalter 18 : 2polig, vier Schaltstellungen.
Die Erfindung ist natürlich nicht an das Ausführungsbeispiel gebunden und es sind verschiedene Änderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann das Gerät quantitativ arbeiten, wenn die Anzeigen, die es liefert, sich unter anderem auf die GefahrenhÏhe der an der Apparatur 2 festzustellenden Korrosion beziehen sollen, und in diesem Falle ein Zeitintegral der Spannungen abgeben. In diesem Falle enthält das Gerät einen Volt-Stunden-Zähler an sich bekannter Art. Beispielsweise kann dieses Instrument die Uhr ersetzen.
Alle diese Geräte werden kurz Katho-Zähler genannt. Im speziellen : qualitativer Katho-Zähler zur einfachen Anzeige der Zeitdauer des Überschreitens des Kathodenschutz-Potentials, quantitativer KathoZähler zur Anzeige der Anzahl der Überschreitungen und der Gewichtigkeit der Korrosionsgefahren während dieser Überschreitungen bei der geschützten Apparatur.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gerät zur dauernden Überwachung der Wirksamkeit eines auf eine Apparatur aufgebrachten Katho- denschutzes, gekennzeichnet durch ein voltmetrisches Relais, das einerseits an die Apparatur, anderseits an eine in der gleichen Umgebung befindliche Bezugselektrode angeschlossen ist, und das, sobald die Spannung zwischen der Apparatur und der Elektrode einen Wert erreicht, auf den das Relais voreingestellt worden ist, einen Stromkreis schliesst, der einen bei jedmaligem Schliessen desselben einen Zählschritt ausführenden Zähler enthält.