DE1160707B - Anordnung zur automatischen Regelung des Fremdstromes in Anlagen zum kathodischen Korrosionsschutz mit Hilfe einer Bezugselektrode unter gleichzeitiger stetiger Depolarisierung der Bezugselektrode - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C23f

Deutsche Kl.: 48 dl -13/00

Nummer: 1 160 707

Aktenzeichen: S 62947 VI b / 48 dl

Anmeldetag: 9. Mai 1959

Auslegetag: 2. Januar 1964

Es ist bekannt, einen einer Korrosion ausgesetzten Gegenstand, wie z. B. eine Stahlplatte in einem Elektrolyten, einen Schiffsrumpf in Seewasser oder eine Rohrleitung im Erdreich, dadurch zu schützen und die Korrosion zu unterbinden, daß man den Gegenstand an den negativen Pol einer Spannungsquelle anschließt, deren positiver Pol galvanisch mit dem Elektrolyten verbunden ist. Eine solche Spannungsquelle wird mit dem Ausdruck Fremdstromquelle bezeichnet, da sich der durch sie in den Kreis eingespeiste Strom als Fremdstrom demjenigen Strom überlagert, der durch natürliche Reaktion auf Grund des elektrochemischen Spannungsgefälles zwischen dem zu schützenden Gegenstand einerseits und dem Elektrolyten andererseits zum Fließen gebracht wird. Durch die Überlagerung des Fremdstromes wird der zu schützende Gegenstand gegenüber dem Elektrolyten kathodisch und man spricht vom kathodischen Korrosionsschutz, da an den kathodischen Bereichen keine Korrosion mehr auftritt.

Soll in solchen Anordnungen die Größe des Fremdstromes geregelt werden, erfordert dies eine sogenannte Bezugselektrode, die ein gegenüber dem Elektrolyten praktisch konstantes Potential aufweist und somit als Bezugspunkt zum Messen des Potentials des zu schützenden Gegenstandes gegenüber dem Elektrolyten verwendet werden kann. Aus der Größe der Abweichung des Potentials des zu schützenden Gegenstandes gegenüber einem Sollwert ergibt sich die erforderliche Größe des Fremdstromes, mit der das Potential auf den Sollwert zurückgebracht wird.

Unter der Einwirkung des Elektrolyten wird die Bezugselektrode im Laufe der Zeit polarisiert und verliert ihr Sollpotential. Die Bezugselektrode muß daher ebenfalls von Zeit zu Zeit depolarisiert werden, damit sie wieder ihr Sollpotential annimmt und ihre Aufgabe als konstanter Bezugspunkt erfüllen kann.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum kathodischen Korrosionsschutz mit einer Bezugselektrode, in der die Bezugselektrode über eine Depolarisations-Spannungsquelle depolarisiert und damit auf Sollpotential gehalten wird. Zu diesem Zweck zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch ein elektrisch zwischen dem zu schützenden Gegenstand und der Bezugselektrode liegendes stromempfindliches Gerät aus, einen von dem Gerät gesteuerten Verstärker, der in Abhängigkeit des gemessenen Potentialunterschiedes zwischen Bezugselektrode und zu schützendem Gegenstand die Fremdstromquelle steuert, und eine Einrichtung zum wahlweisen Anschluß der Bezugselektrode an den positiven Pol der Depolarisations-Spannungsquelle.

Anordnung zur automatischen Regelung
des Fremdstromes in Anlagen zum kathodischen Korrosionsschutz mit HiKe einer Bezugselektrode unter gleichzeitiger stetiger Depolarisierung
der Bezugselektrode

Anmelder:

Rolland Clifford Sabins,
San Diego, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Berkenfeld, Patentanwalt,
Köln-Lindenthal 3, Universitätsstr. 31

Als Erfinder benannt:
Rolland Clifford Sabins,
San Diego, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Mai 1958 (Nr. 734 322),

V. St. v. Amerika vom 2. Juni 1958 (Nr. 739 104)

Vorgeschlagen wurde bereits eine Schaltungsanordnung zum Schütze eines Metallbauteiles gegen elektrolytische Korrosion in einem Elektrolyten, bei der die Fremdstromquelle als Gleichstrom-Leistungsverstärker ausgebildet und von einem Vorverstärker gesteuert wird, für den die Steuerspannung zwischen dem zu schützenden Bauteil und einer Bezugselektrode oder Sonde abgenommen wird. Setzt man einmal ein gleichbleibend betriebsfähiges Verhalten der Bezugselektrode oder Sonde voraus, gewährleistet diese Anordnung einen konstanten Schutz des MetalTbauteiles nur dann, wenn sowohl der Vorverstärker als auch der als Fremdstromquelle wirkende Leistungsverstärker funktionsfähig bleiben. Bei Ausfall eines dieser Schaltungselemente endet die Fremdstromerzeugung, und das zu schützende Bauteil erreicht das Auflösungspotential. Bei einer Störung der Verstärker oder bei einem Ausfall der Stromversorgung ist somit ein Schutz nicht gewährleistet. Es ist nicht sichergestellt, daß dem zu schützenden Bauteil ständig der erforderliche Fremdstrom zugeführt wird.

Die vorgeschlagene Anordnung hat mit der erfindungsgemäßen Kombination nur die Verwendung eines Verstärkers und dessen Steuerung durch die Bezugselektrode gemeinsam. Die vorgeschlagene Anord-

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nung enthält keine Mittel zur Depolarisation der Bezugselektrode.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß der Verstärker ein Gleichstromverstärker aus einer sättigungsfähigen Drossel mit Eisenkern ist. Solche Verstärker haben eine höhere Lebensdauer als mit Elektronenröhren oder Transistoren bestückte Verstärker, so daß dadurch die Lebensdauer der gesamten Anordnung erhöht wird.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß das stromempfindliche Gerät aus einem Zeigergerät und einer auf eine lichtempfindliche Vorrichtung strahlenden Lichtquelle besteht, in deren Strahlengang der Zeiger des Zeigergerätes liegt und der Zeiger zwischen einer End- und einer Mittellage bewegbar ist. Es handelt sich somit um einfache Mittel, die im Notfall auch durch für diese Zwecke ungeschultes Seepersonal gewartet werden können.

In einer Ausführung sieht die Erfindung vor, daß eine einzige Bezugselektrode vorgesehen und diese über einen Widerstand an den positiven Pol der Depolarisations-Spannungsquelle angeschlossen ist.

In einer weiteren Ausführung sieht die Erfindung vor, daß mehrere Bezugselektroden vorgesehen sind, die Einrichtung eine von einem Motor kontinuierlich angetriebene Welle enthält, auf der Welle ein in Segmente unterteilter Kommutator angeordnet ist, die Bezugselektroden über eine Anordnung aus je einem Schleifring und einer Bürste mit je einem Segment verbunden sind, ein Schreibgerät, das stromempfindliche Gerät, der positive Pol der Depolarisations-Spannungsquelle und eine Stelle mit dem Potential Null über Bürsten elektrisch an die Segmente intermittierend anschließbar sind, so daß die Bezugselektroden bei Drehung der Welle nacheinander mit dem Schreibgerät, dem Gerät, der Depolarisations-Spannungsquelle und einer Stelle mit dem Potential Null verbunden werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders dann von Vorteil, wenn der zu schützende Gegenstand und die Bezugselektroden in einen Elektrolyten mit veränderlichen Eigenschaften eintauchen, wie z. B. ein Seeschiff, bei dem das Seewasser als Elektrolyt wirkt.

Mit Ausnahme der sich langsam bewegenden Teile in der Zeitsteuereinrichtung und in den Meßgeräten sind in der gesamten erfindungsgemäßen Anordnung keine beweglichen Teile vorhanden. Im Gegensatz zu bekannten Anordnungen weist die erfindungsgemäße Anordnung keine Relais, Kontakte, Servomechanismen oder andere bewegliche Teile auf, die eine umfangreiche und dauernde Wartung benötigen. Durch Verwendung sättigungsfähiger Drosseln mit Kernen als Verstärker wird durch Vorrichtungen, die eine verhältnismäßig große Lebensdauer besitzen und keine Wartung benötigen, eine sehr kräftige Verstärkung erzielt. Mit der lichtempfindlichen Vorrichtung wird eine besonders genaue Steuerung erzielt, die praktisch augenblicklich anspricht und die gewünschten Werte sehr genau einhält. Dies in Verbindung mit dem Wegfall einer Wartung ist besonders wichtig für Anordnungen dieser Art, die häufig in großen Schiffen installiert werden, die lange außerhalb ihrer Heimathäfen sind. Falls dies nicht der Fall wäre, könnte ein Ausfall der Anordnung, während das Schiff nicht im Hafen ist. zu ernsten Beschädigungen des Schiffsrumpfes führen, bis die Anordnung wieder einsatzfähig ist.

Als Beispiel für die Erfindung werden zwei Ausführungen der Anordnung näher erläutert. Hierzu zeigt

Fig. 1 schematisch ein Schaltbild der ersten Ausführung und

F i g. 2 schematisch ein Schaltbild der zweiten Ausführung.

Die Anordnung enthält eine Fremdstromquelle 11, eine allgemein mit 12 bezeichnete Überwachungseinrichtung und eine Depolarisations-Spannungsquelle 13 zur Auffrischung der Bezugselektroden. Die Fremdstromquelle 11 liegt zwischen einer Anode 14 und dem zu schützenden Gegenstand 16. Die Anode 14 und der Gegenstand 16 tauchen in einen Elektrolyten 17, z. B. Seewasser, ein. Der zu schützende Gegenstand kann der Rumpf eines Schiffes sein.

Die Überwachungseinrichtung 12 weist eine oder mehrere Bezugselektroden 21 auf. die ebenfalls in den Elektrolyten 17 eintauchen. Die Bezugselektroden 21 können beliebigen Aufbau aufweisen. Beispielsweise können Silber-Silberchlorid-Zellen verwendet werden. Die Bezugselektroden haben gegenüber dem Elektrolyten 17 ein anderes Potential als der in den Elektrolyten eintauchende Gegenstand 16, so daß zwischen den Bezugselektroden 21 und dem zu schützenden Gegenstand 16 ein Strom fließt. Silber-Silberchlorid-Zellen haben ein Potential, das um etwa 630 Millivolt niedriger als das eines Stahlschiffsrumpfes ist.

Die Bezugselektroden 21 sind mit einer Einrichtung 23 verbunden, deren Zweck weiter unten geschildert wird. Eine der Bezugselektroden 21 ist normalerweise an eine Leitung 24 angeschlossen, die zur positiven Klemme des stromempfindlichen Gerätes 26 führt, dessen negative Klemme geerdet ist. Alle geerdeten Punkte der Anordnung sind in Wirklichkeit mit dem zu schützenden Gegenstand 16 verbunden. Das Gerät 26 ist beispielsweise ein empfindliches Gleichstrom-Millivoltmeter mit einem verhältnismäßig hohen Innenwiderstand in der Größenordnung von 100 000 Ohm pro Volt. Hierdurch wird eine schnelle Polarisierung der Bezugselektroden vermieden.

Die Bezugselektroden 21 sind positiv gegenüber dem Gegenstand 16 oder weniger negativ als dieser im Verhältnis zu dem Elektrolyten 17.

Das Gerät 26 weist einen Zeiger 27 mit spatenförmiger Spitze 28 auf. Die Skala 29 ist mit einer Bohrung 31 versehen, die in der Mittelstellung des Zeigers 27 durch die spatenförmige Spitze 28 abgedeckt wird. An der Skala 29 ist ein Anschlag 32, der verhindert, daß sich der Zeiger 27 über die Mittelstellung hinausbewegt. Das Gerät 26 liegt in Serie zwischen den Bezugselektroden 21 und dem zu schützenden Gegenstand 16, so daß es den Bezugsstromfluß zwischen dem Gegenstand 16 und der eingeschalteten Bezugselektrode 21 anzeigt.

Eine Lichtquelle 34 ist auf einer Seite der Skala 29 angebracht. Die Lichtquelle 34 ist bei L₁ und L₂ an ein Stromnetz angeschlossen. Im Stromweg liegt ein Regelwiderstand 36.

Auf der anderen Seite der Skala ist hinter der Bohrung 31 eine lichtempfindliche Vorrichtung 37 angeordnet, beispielsweise eine Cadmium-Selenit-Zelle.

Die lichtempfindliche Vorrichtung 37 ist in Reihe mit einem Amperemeter 41 an einen Magnetverstärker 39 angeschlossen. Der Magnetverstärker 39 weist ein Paar Ringkerne 42, eine Gleichstrom-Sättigungswicklung 43, zwei Wechselstrom- oder Ausgangswicklungen 44, eine Gleichstrom-Vormagnetisierungs-

wicklung 46 und eine kurzgeschlossene Gleichstromwicklung 47 auf.

Die kurzgeschlossene Wicklung 47 ist vorgesehen, um ein Durchschlagen der Isolation im Magnetverstärker 39 und eine Beschädigung anderer Elemente der Anordnung zu verhindern. Sie fängt mit ihrer geringen Impedanz Kurzschlußströme auf, die durch Induzierung bei starken Spannungsänderungen auftreten.

Die Vormagnetisierungswicklung 46 ist entgegengesetzt zur Hauptsättigungswicklung 43 gewickelt. Die Vormagnetisierungswicklung 46 wird aus der Wechselstromquelle L₁, L₂ über einen Transformator 49 und Gleichrichter 51 gespeist. Die Gleichrichter 51 sind mit der einen Seite der Vormagnetisierungswicklung 46 verbunden und deren andere Seite ist mit dem Mittelabgriff 52 der Sekundärwicklung des Transformators 49 über einen Widerstand 53 und einen Regelwiderstand 54 verbunden. Ein Amperemeter 56, beispielsweise ein Gleichstrom-Milliamperemeter, liegt über dem Widerstand 53. Die Stromstärke in der Vormagnetisierungswicklung 46 muß genau eingestellt werden, wozu der Widerstand 54 dient.

Die lichtempfindliche Vorrichtung 37 ist mit der einen Seite der Wicklung 43 und diese mit dem Mittelabgriff 52 verbunden. Die lichtempfindliche Vorrichtung 37 ist weiter an den Pol der Vorspannwicklung 46 angeschlossen, der an die Gleichrichter 51 angeschlossen ist.

Die Ausgangswicklung 44 speist einen Doppelweggleichrichter 59, der aus vier Gleichrichtern 61 besteht. Der Mittelabgriff 62 der Wicklung 44 ist über eine Leitung 63 an die Wechselstromquelle L₂ angeschlossen. Die andere Seite des Gleichrichters ist über die Leitung 65 an die Wechselstromquelle L₁ angeschlossen.

Der Gleichrichter 59 ist an den Magnetverstärker 64 angeschlossen. Dieser besteht aus zwei geschlossenen Kernen 66, zwei Gleichstrom-Sättigungswicklungen 67, vier Wechselstromwicklungen 68, einem Reglerwiderstand 69 und einem Festwiderstand 71. Der Magnetverstärker 64 ist derart gewickelt, daß eine magnetische Gegenläufigkeit in jedem Betriebszustand gewährleistet ist, und aus diesem Grunde ist eine Vorspannwicklung, wie sie bei dem Magnetverstärker 39 vorgesehen ist, nicht erforderlich. Der Magnetverstärker 64 ist so ausgelegt, daß die Spannung an der Wechselstromwicklung 68 gleich oder fast Null ist, wenn der Gleichstrom-Sättigungswicklung 67 keine Leistung zugeführt wird.

Der Gleichrichter 59 ist über Leitungen 73 und 74 an die beiden hintereinanderliegenden Sättigungswicklungen 67 des Magnetverstärker 64 angeschlossen. In der Leitung 74 liegt ein Amperemeter 76.

Die Widerstände 69 und 71 liegen in Reihe mit den Leitungen 73 und 74 und parallel zu den Sättigungswicklungen 67. Diese Widerstände 69 und 71 sind vorgesehen, da die sinusförmige Vollwellen-Gleichspannung des Doppelweggleichrichters 59 kein genaues Arbeiten der Gleichstrom-Sättigungswicklungen 67 zuläßt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Sättigungswicklungen 67 als Schutzdrossel arbeiten, und zwar infolge der durch die Sinus-Gleichstrom-Vollwelle induzierte Gegen-EMK. Die parallel liegenden Widerstände 69 und 71 schneiden die Spannungsspitzen ab. Höherfrequente Änderungen des Gleichstroms in den Wicklungen 67 und die Erzeugung einer Gegen-EMK werden dadurch ausgeschaltet.

Die Ausgangsspannung des Magnetverstärkers 64 wird einem Gleichrichter 78 zugeleitet. Zwischen Magnetverstärker 64 und dem Gleichrichter 78 liegt ein Trenntransformator 79. Der Gleichrichter 78 enthält eine Brücke 81 aus vier Gleichrichterzellen 82. Der positive Pol der Brücke 81 ist über eine Leitung 83 mit der Anode 14 und der negative Pol der Brücke 81 ist über eine Leitung 84 an den zu schützenden Gegenstand 16 angeschlossen. Ein Amperemeter 86

ίο liegt in der Leitung 83. Über der Brücke 81 liegt ein Voltmeter 87.

Die vorstehend beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß das stromempfindliche Gerät 26 durch Verstellen eines nicht dargestellten Widerstandes derart eingestellt ist, daß sich der Zeiger 27 bei der gewünschten Polarisation des Gegenstandes 16 in Mittelstellung befindet und die Bohrung 31 abdeckt. Der Durchtritt von Lichtstrahlen durch die Bohrung 31 und eine Aktivierung der

ao lichtempfindlichen Vorrichtung 37 werden verhindert. In dieser Stellung liegt der Zeiger 27 am Anschlag 32 an, so daß auch bei stärkerer Polarisation des Gegenstandes 16 über das gewünschte Maß hinaus kein Licht durch die Bohrung 31 fällt.

Sinkt die Polarisation des Gegenstandes 16 jedoch unter den gewünschten für den Kathodenschutz erforderlichen Wert, wird der Potentialunterschied zwischen Bezugselektroden 21 und Gegenstand 16 geringer, so daß auch der Bezugsstrom unmittelbar proportional zu der Abnahme des Potentialunterschiedes abfällt. Dieser Stromabfall wird durch das Meßgerät 26 festgestellt. Sobald sich der Zeiger 27 hierbei aus seiner Mittelstellung herausbewegt, gibt er die Bohrung 31 frei und ermöglicht den Durchtritt von Licht auf die lichtempfindliche Vorrichtung 37.

Bei Belichtung verringert diese Vorrichtung 37 ihren Widerstand, so daß ein höherer Strom in die Gleichstrom-Sättigungswicklungen 43 des Magnetverstärkers 39 fließt. Bei Stromfiuß durch die Wicklung 43 wird der Ringkern 42 gesättigt und ermöglicht das Fließen eines Wechselstromes in der Ausgangswicklung 44. Dieser Strom wird durch den Gleichrichter 59 gleichgerichtet, und der von dort kommende Gleichstrom fließt in die Sättigungswicklungen 67. Die Kerne 66 werden gesättigt, wodurch die Impedanz in den Wechselstromwicklungen 68 verringert wird und dort ein Wechselstrom zum Fließen kommt. Dadurch wird der Trenntransformator 79 an Spannung gelegt. Die Ausgangsspannung des Trenntransformators 79 wird durch den Gleichrichter 81 gleichgerichtet, und der Anode wird Gleichstrom zugeleitet. Die negative Klemme des Gleichrichters 81 ist mit dem zu schützenden Gegenstand 16 verbunden.

Bei höherem Potentialunterschied zwischen Gegenstand 16 und Anode 14 steigt der zwischen diesen über den Elektrolyten 17 fließende Strom. Dabei wird das Potential des Gegenstandes 16 erhöht. Hierbei vergrößert sich wiederum der Potentialunterschied zwischen Bezugselektroden 21 und Gegenstand 16 und damit auch der zwischen diesen fließende Strom. Dieser Stromanstieg wird durch das Gerät 26 registriert. Dieser Vorgang schreitet fort, bis der Zeiger 27 die Bohrung 31 erneut abdeckt.

Das Vorstehende zeigt, daß die Spitze 28 des Zeigers 27, sobald das Potential des Gegenstandes 16 unter den Sollwert fällt, die Bohrung 31 freigibt und damit Vorgänge auslöst, durch die der Strom zwischen Gegenstand 16 und Anode 14 vergrößert und

das Potential des Gegenstandes 16 auf den Sollwert angehoben wird. Das Potential des Gegenstandes 16 bleibt verhältnismäßig konstant. Bei Änderungen im Potential spricht das Gerät 26 praktisch augenblicklich an und bringt es schnell auf den Sollwert.

Durch periodisches Ein- und Abschalten und Depolarisieren der Bezugselektroden 21 durch Umkehren der Spannung werden diese auf einem verhältnismäßig konstanten Potential gehalten, so daß sie voll funktionsfähig bleiben. Hierzu ist die Depolarisations-Spannungsquelle 13 vorgesehen, die Zeitsteuereinrichtung 23, ein Transformator 91 und ein Gleichrichter 92.

Die Zeitsteuereinrichtung 23 enthält vier Schleifringe 93 und einen Kommutator 94. Die Schleifringe 93 und der Kommutator 94 sind auf einer Welle gelagert und werden durch einen Motor 96 angetrieben. Die Drehzahl beträgt z. B. sechs pro Stunde. Jede Bezugselektrode 21 ist mit einem Schleifring 93 durch eine Bürste 97 verbunden. Ein Kommutator 94 mit vier Segmenten 94 a, 94 b, 94 c und 94 d ist vorgesehen, die mit je einem Schleifring 93 verbunden sind.

An dem Kommutator 94 liegen drei Bürsten 98, 99 und 101 an. Die Bürste 98 ist über Leitung 24 an das Gerät 26 angeschlossen. Die Bürste 99 ist mit dem positiven Pol des Gleichrichters 92 verbunden, und die Bürste 101 ist über eine Leitung 104 an ein Schreibgerät 103 angeschlossen.

Der Gleichrichter 92 enthält Gleichrichterzellen 106 und ist an die Sekundärseite des Transformators 91 angeschlossen. Ein Regelwiderstand 107 liegt zwischen einem Abgriff der Sekundärwicklung und Erde. Die Primärseite des Transformators 91 ist an Wechselspannung angeschlossen.

Die Arbeitsweise der Depolarisations-Spannungsquelle 13 wird beschrieben:

Unter der Annahme, daß zum kathodischen Schutz des Gegenstandes 16 dieser auf einem bestimmten Potential gegenüber den Bezugselektroden 21 gehalten werden muß, beispielsweise auf 1000 Millivolt, wird der Regelwiderstand 107 so eingestellt, daß der Gleichrichter 92 1000 Millivolt abgibt.

Über die Einrichtung 23 ist immer eine der Bezugselektroden 21 über die Bürste 98 mit dem stromempfindlichen Gerät 26 verbunden. Dies führt zu einem Stromkreis zwischen dem zu schützenden Gegenstand 16, dem Gerät 26 und der angeschlossenen Bezugselektrode 21. Nachdem eine Bezugselektrode 21 als Bezugspunkt verwendet wurde, während sie mit dem Gerät 26 verbunden war. wird sie bei Anschluß an die Bürste 99 depolarisiert oder aktiviert, da die Bürste 99 an den positiven Pol des Gleichrichters 92 angeschlossen ist. Bei Anschluß einer Bezugselektrode an den positiven Pol kehrt sich der Elektronenfluß zwischen Bezugselektrode und Gegenstand 16 um. Durch diese periodische Einwirkung einer positiven Spannung auf die Bezugselektroden werden diese daran gehindert, gegenüber dem zu schützenden Gegenstand 16 kathodisch zu werden.

Die den Bezugselektroden zugeführte positive Spannung ist gleich dem Potential des zu schützenden Gegenstandes 16. Hierdurch wird eine Überspannung an dem Gerät 26 vermieden.

Dank der Einrichtung 23 steht jede Bezugselektrode 21 ungefähr 25 % der Gesamtzeit unter dem depolarisierenden Einfluß positiver Spannung. Nach der Depolarisation wird der zu der Bezugselektrode 21 führende Kreis unterbrochen, und diese Bezugselektrode wird während weiterer 25% der Zeit stillgelegt, da in der Einrichtung 23 nur drei Bürsten vorgesehen sind. Während der Zeit, während welcher die Bezugselektrode abgeschaltet ist, stabilisiert sie sich selbst. Anschließend wird sie wieder mit der Bürste 98 und damit mit dem Gerät 26 verbunden. Bei größeren Anordnungen kann es erwünscht sein, eine Einrichtung zum Aufzeichnen des Potentials des zu

ίο schützenden Gegenstandes vorzusehen. Hierzu dient das an die Bürste 101 angeschlossene Schreibgerät 103. Die Bürste 101 ist immer mit einem der Segmente des Kommutators 94 verbunden, so daß das Schreibgerät 103 ständig an Spannung liegt.

Eine Bezugselektrode 21 ist immer mit dem Gerät 26 verbunden, so daß eine kontinuierliche Überwachung gewährleistet ist. Wenn es jedoch zwecks Vereinfachung erwünscht ist, reicht zum Betrieb des Gerätes 26 eine einzige Bezugselektrode 21 aus. In einem solchen Falle kann die Bezugselektrode periodisch von dem Gerät abgeschaltet und mit positiver Spannung beaufschlagt werden. Während der kurzen Zeit, während welcher die Bezugselektrode depolarisiert wird, muß man ein Absinken des Potentials des zu schützenden Gegenstandes in Kauf nehmen. Dies ist nicht von Nachteil, weil die zur Depolarisation erforderliche Zeit nur sehr kurz ist und beispielsweise 1 Minute pro Stunde beträgt.

Es hat sich gezeigt, daß durch Verwendung der lichtempfindlichen Vorrichtung 37 eine sehr genaue Steuerung des Potentials erreicht werden kann. Die Anordnung erfaßt augenblicklich alle Einflußgrößen, die eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Fremdstromes erfordern, beispielsweise im Falle eines Schiffes, daß dieses durch Wasser mit schwankendem Leitwert fährt.

Es hat sich herausgestellt, daß der kathodische Zustand der Bezugselektrode verhältnismäßig konstant gehalten werden kann, wenn ein zweiter Kreis zwisehen dem zu schützenden Gegenstand und der Bezugselektrode vorgesehen wird, der durch Aufdrücken eines Stroms die Richtung des Elektronenflusses im ersten Kreis umkehrt und die Bezugselektrode gegenüber dem zu schützenden Gegenstand zur Anode wird. Hierdurch kann das Potential einer Bezugselektrode für alle Zwecke mit ausreichender Genauigkeit konstant gehalten werden. Zu diesem Zweck ist ein Gleichstrom-Stabilisierungskreis vorgesehen, der aus einer Stromquelle, der Bezugselektrode 21, dem zu schützenden Gegenstand 16 und dem Elektrolyten (Seewasser) besteht. Die Fremdstromquelle wird durch den Transformator 92 gebildet, dessen Primärwicklung an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung ist an einen aus den EIementen 106 gebildeten Gleichrichter 92 angeschlossen. Ein Regelwiderstand 107 liegt zwischen Mitte Sekundärwicklung und Erde.

Diese in Fig. 2 dargestellte Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Es sei angenommen, daß der Gegenstand 16 gegenüber der Bezugselektrode 21 auf einem Potential von z. B. IV gehalten werden muß. Der Regelwiderstand 107 wird dann so eingestellt, daß der Gleichrichter 92 eine etwas höhere Spannung von z. B. 1.02 V abgibt.

Die Bezugselektrode 21 ist dauernd über die Leitung 24 mit dem Gerät 26 verbunden. Wie bereits beschrieben wurde, entsteht bei Verbindung der Be-

zugselektrode 21 mit dem zu schützenden Gegenstand über das Gerät 26 ein Elektronenfluß von dem zu schützenden Gegenstand zur Bezugselektrode.

Auf diese Weise werden zwei Kreise gebildet. Ein Kreis besteht aus dem Schiffsrumpf 16, den Erdverbindungen zu diesem und zu dem Gerät 26, dem Gerät 26 selbst, dem Leiter 24, der Bezugselektrode 21 und dem Elektrolyten (Seewasser). Der Elektronenfluß in diesem Kreis geht vom kathodischen Schiffsrumpf zur Bezugselektrode 21. Der andere Kreis besteht aus der Sekundärwicklung des Transformators 91, dem Gleichrichter 92, der Leitung 24, der Bezugselektrode 21, dem Elektrolyten (Seewasser), dem Schiffsrumpf 16, den Erdverbindungen zum Schiffsrumpf und dem Regelwiderstand 107 und diesem selbst. Der Elektronenfiuß in diesem Kreis ist in Bezug auf die Elektrode 21 umgekehrt wie in dem ersten Kreis. Bei dieser Schaltung wird das Potential der Elektrode 21 mit ausreichender Genauigkeit konstant gehalten.

Wenn der Strom im Stabilisierungskreis derart eingestellt wird, daß er gleich, wenig größer oder wenig kleiner als der in dem ersten Kreis in entgegengesetzter Richtung fließende Strom ist, ist die Einwirkung auf das Silber der Bezugselektrode praktisch Null. Das Silber bleibt daher in seinem anodischen Zustand und bleibt eine verläßliche Bezugsbasis. Die Ströme in den beiden Kreisen, die über den Schiffsrumpf verbunden sind, beeinflussen sich gegenseitig kaum, da in dem ersten Kreis ein Meßgerät mit hohem Innenwiderstand liegt, das übergroßen Anstieg der dem Schiffsrumpf zugeführten Ströme verhindert, weil der Stromweg Bezugselektrode — Seewasser — Schiffsrumpf einen verhältnismäßig geringen Widerstand aufweist. Durch diesen geringen Widerstand wird das Potential dieses Kreises bei der gewünschten Stromstärke auf einen derart geringen Wert erniedrigt, daß er auf dem Meßgerät nicht feststellbar ist, insbesondere bei Einstellung auf optimale Werte.

Claims (5)

40 Patentansprüche:

1. Anordnung zur automatischen Regelung des Fremdstromes in Anlagen zum kathodischen Korrosionsschutz mit Hilfe einer Bezugselektrode unter gleichzeitiger stetiger Depolarisierung der Bezugselektrode mit einer Depolarisations-Spannungsquelle, gekennzeichnet durch ein elektrisch zwischen dem zu schützenden Gegenstand (16) und der Bezugselektrode (21) liegendes stromempfindliches Gerät (26), einen von dem Gerät (26) gesteuerten Verstärker (64), der in Abhängigkeit des gemessenen Potentialunterschiedes zwischen Bezugselektrode (21) und zu schützendem Gegenstand (16) die Fremdstromquelle (11) steuert, und eine Einrichtung (23) zum wahlweisen Anschluß der Bezugselektrode (21) an den positiven Pol der Depolarisations-Spannungsquelle (13, 91, 92,106).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (64) ein Gleichstromverstärker aus einer sättigungsfähigen Drossel mit Eisenkern ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stromempfindliche Gerät (26) aus einem Zeigergerät und einer auf eine lichtempfindliche Vorrichtung (37) strahlenden Lichtquelle (34) besteht, in deren Strahlengang der Zeiger (27) des Zeigergerätes liegt und der Zeiger (27) zwischen einer End- und einer Mittellage bewegbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Bezugselektrode (21) vorgesehen und diese über einen Widerstand (107) an den positiven Pol der Depolarisations-Spannungsquelle (91, 92,106) angeschlossen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bezugselektroden (21) vorgesehen sind, die Einrichtung (23) eine von einem Motor (96) kontinuierlich angetriebene Welle enthält, auf der Welle (93) ein in Segmente (94 a, 94 b, 94 c, 94 d) unterteilter Kommutator (94) angeordnet ist, die Bezugselektroden (21) über eine Anordnung aus je einem Schleifring (93) und einer Bürste (97) mit je einem Segment (94 a, 94 b, 94 c oder 94 d) verbunden sind, ein Schreibgerät (103), das stromempfindliche Gerät (26), der positive Pol der Depolarisations-Spannungsquelle (13) und eine Stelle mit dem Potential Null über Bürsten (101, 98 und 99) an die Segmente (94a, 94b, 94c oder 94d) intermittierend anschließbar sind, so daß die Bezugselektroden (21) bei Drehung der Welle nacheinander mit dem Schreibgerät (103), dem Gerät (26), der Depolarisations-Spannungsquelle (13) und einer Stelle mit dem Potential Null verbunden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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