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Einrichtung zur Registrierung fallweise auftretender Spannungsüberhöhungen in einem auf konstantem Gleichstrom regulierten System von in Serie geschalteten Schmelzflusselektrolysezellen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Registrierung fallweise auftretender
Spannungsüberhöhungen in einem auf konstantem Gleichstrom regulierten System von in Serie geschalteten Schmelzflusselektrolysezellen und stellt sich die Aufgabe, die insbesondere bei Aluminiumelektrolysezellen auftretenden sogenannten"Anodeneffekte"ihrer Zeitdauer und/oder Zahl nach zu registrieren.
Die Spannungskurve einer Serie von mit konstanter Stromstärke betriebenen Elektrolysezellen zeigt einen von der im Betrieb befindlichen Zellenanzahl abhängigen nahezu konstanten Verlauf. Dieser Kurvenverlauf ist durch steile Spannungsspitzen, hervorgerufen durch die Anodeneffekte, unterbrochen.
Diese Spannungsspitzen kommen einzeln oder angehäuft vor. Eine zeitmässige Anhäufung entsteht, wenn die Anodeneffekte ohne wesentliche Pause nacheinander folgen und sich der Kurvenabfall eines Anodeneffektes mit dem Kurvenanstieg des nachfolgenden Anodeneffektes überschneidet.
Spannungsspitzen entstehen durch das Auftreten von zwei, drei oder selten auch vier Anodeneffekten auf einmal, und ihre Grösse ist abhängig von der Anzahl der betriebenen Zellen.
Betriebstechnisch ist es notwendig, diese einzelnen und angehäuften Anodeneffekte als einen Teil der Elektrolysenspannung zu erfassen. Es ist oft angebracht, einen beliebigen Zeitabschnitt (z. B. einer Schicht) ohne Unterbrechung des Registriervorganges auszuwerten. Die Zählungsart durch Betriebsaufzeichnungen liefert oft irrtümliche Daten. Die so gewonnenen Daten besagen nichts über die Zeitdauer und Spannungshöhe der Anodeneffekte.
Die kurz dauernden und von sich selbst erlöschenden Anodeneffekte werden meistens nicht vermerkt.
Demgegenüber wird eine verlässliche Erfassung dieser Anodeneffekte und ihrer Zeitdauer durch die erfindungsgemässe Einrichtung gewährleistet, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine an sich bekannte Messbrücke vorgesehen ist, die einerseits mit einer konstanten Kompensationsspannung und anderseits mit der zu messenden Spannung beaufschlagt ist, wobei ein Widerstand dieser Messbrücke über Anzapfungen mit Zenerdioden in Verbindung steht, die insbesondere über Verstärker mit Zeit und/oder Schrittzählwerken zusammenwirken, indem jeweils mehrere, insbesondere drei auf verschiedene Spannung ansprechende Zenerdioden mit entsprechend angeordneten Zählwerken usw. parallelgeschaltet sind.
Diese Einrichtung benutzt somit an sich bekannte Elemente, wie eine Brückenschaltung und Zenerdioden sowie Verstärker und Zeit-und/oder Schrittzählwerke, um durch laufende Messung der Hallenspannung die gewünschten Werte zu registrieren. Die Funktion beruht vor allem darauf, dass der über der sogenannten Ruhespannung der Serienschaltung der Elektrolysezellen liegende Spannungsteil in mehrere, vorzugsweise drei Spannungsbereiche geteilt wird. Die Grenze des ersten Spannungsbereiches wird durch die niedrigste Spannungsüberhöhung über der Ruhespannung, die durch einen Anodeneffekt
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bewirkt wird, festgelegt (z. B. 30 V).
Die Grenze des zweiten Bereiches wird durch die niedrigste
Spannungsüberhöhung, die von zwei gleichzeitig auftretenden, die Grenze des dritten Bereiches wird durch die niedrigste Spannungsüberhöhung, die von drei gleichzeitig auftretenden Anodeneffekten bewirkt wird, festgelegt. Jedem dieser Spannungsbereiche ist ein Zählwerk, u. zw. ein Zeit-und/oder Schrittzählwerk, zugeordnet. Ein Zeitglied kann die Zu- und Abschaltung dieser Zählwerke steuern, um die Zählung der schnell schwankenden und nur einige Sekunden andauernden Spannungsimpulse, welche bei der Entwicklung und dem Unterbrechen der Anodeneffekte entstehen, als wirkliche Anodeneffekte zu verhindern.
Die zweite Funktion des Zeitgliedes besteht darin, dass es bei zeitmässiger Anhäufung der Anodeneffekte die Spitzenkurve durch eine festgelegte Zeitkonstante, entsprechend der Durchschnittsdauer eines Anodeneffektes, in einzelne Anodeneffekte aufteilt.
Jedem dieser Spannungsbereiche ist überdies ein Zeitzähler zugeordnet, welcher die Zeitdauer der Anodeneffekte registriert. Die Erfassung der Zeitdauer und ein Durchschnittsspannungswert der einfachen, zweifachen und dreifachen Anodeneffekte ergibt eine Voltstundenanzahl und den durchschnittlichen Wert der über der Ruhespannung liegenden Spannung. Die Betätigungsspannung für das Zählgerät wird von einer Kompensationsbrücke abgenommen. Die Kompensation erlaubt eine Vervielfachung der Betätigungsspannung für das Zählgerät. Durch diese Vervielfachung entsteht an den Zenerdioden ein eindeutiger Stromfluss und damit eine verlässlich Schliessung des Transistorverstärkers und so einwandfreie Betätigung der Zählorgane.
Die Zenerdioden sind so gewählt, dass der bei der Ruhespannung entstehende Spannungsabfall an dem Widerstand der Kompensationsbrücke weit unterhalb der Zenerspannung der Dioden liegt, beim Auftreten eines Anodeneffektes aber überschritten wird und ein sicheres Schalten gewährleistet. Die spannungsmässige Abstufung der Zenerdioden wird proportional dem tiefsten Wert der einfachen, zweifachen oder dreifachen Spannungsüberhöhung der Anodeneffekte gewählt.
In der Zeichnung ist die Schaltung beispielsweise veranschaulicht. Das Registriergerät der Anodeneffekte enthält eine Kompensationsbrücke. An den Klemmen--l und 2--liegt die Kompensationsspannung, an den Klemmen--3 und 4--die Spannung der Elektrolysezellenserie. Am Brückenwiderstand--5--wird die Ruhespannung der Serie'und dadurch eine Ruhespannung des Zählwerkes eingestellt. Da die Ruhespannung des Systems abhängig ist von der Anzahl der in Serie geschalteten Zellen und diese variabel ist, ist eine Einstellbarkeit durch einen Spannungswähler --21- gegeben, der es gestattet, verschiedene Anzapfungen des Brückenwiderstandes--5--mit den Zenerdioden--6, 7, 8-- in Verbindung zu bringen.
Steigt die Spannung der Serie durch einen
EMI2.1
treten und je über ein Relais die Zeitzähler--12, 13, 14-- sowie über Zeitglieder--15, 16, 17-- die entsprechenden Schrittzählwerke--18, 19, 20-- betätigen.
Bei einem Anodeneffekt ist die Strecke des ersten Spannungsbereiches durchgeschaltet, u. zw.
- -6, 9, 12, 15, 18--, bei zwei gleichzeitig auftretenden Anodeneffekten die Strecke-6, 9, 11, 15, 18 und 7, 10, 13, 16, 19-- und bei drei gleichzeitig auftretenden Anodeneffekten die Strecken-6, 9, 12, 15, 18, 7, 10, 13, 16, 19 und 8, 11, 14, 17, 20--.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte bzw. beschriebene Ausführungsform beschränkt.
Als Verstärker können jede Art von Röhren-Transistoren piezoelektrische oder magnetische Verstärker dienen.
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