DE1571736C3 - Vorrichtung zur Kurzschlußmeldung für Zellen in Elektrolyseanlagen - Google Patents
Vorrichtung zur Kurzschlußmeldung für Zellen in ElektrolyseanlagenInfo
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/06—Detection or inhibition of short circuits in the cell
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kurzschlußmeldung von Zellen in Elektrolyseanlagen, bei
denen die einzelnen Zellen bzw. Anoden an Stromzuführungen angeschlossen sind.
Beim Betrieb von Elektrolyseanlagen ist man an einer möglichst niedrigen Zellenspannung interessiert.
Dabei ist ein wesentlicher Faktor der Spannungsverlust im Elektrolyten, der durch geringe
Elektrodenabstände möglichst klein gehalten wird. Geringer Elektrodenabstand birgt aber das vermehrte
Auftreten von Kurzschlüssen in sich, besonders bei Elektrolysezellen, wo keine der Elektroden eine unveränderliche
Fläche darstellt. Das trifft z. B. für die Chloralkalielektrolyse nach dem Quecksilberverfahren
zu. Die Quecksilberkathode ist Änderungen unterworfen durch Verschmutzungen des Zellenbodens,
die Graphitanode wird verbraucht und muß laufend nachreguliert werden.
Ohne besondere Sicherheitsmaßnahmen bemerkt man einen Kurzschluß erst, wenn die Anode und ihre
Zuleitung durch die Stromwärme so heiß werden, daß Rauchentwicklung einsetzt. In den meisten Fällen
ist die Anode dann bereits beschädigt. Die Schutzparaffinierung des Anodenstabes tritt teilweise aus, oder
der Graphitstab platzt. Die Einlötung des Kupferstabes in den Anodenstab kann unbrauchbar werden,
die Deckeldichtung oder gar der Zellenboden kann beschädigt werden. In jedem Fall ist solch eine
Anode für ihre ganze Lebensdauer schwer nachzustellen. Damit sich die Kurzschlüsse nicht zu sehr
haufen, muß man Zellen ohne Kurzschlußsicherungen mit relativ hoher Spannung betrieben.
In Chloralkalielektrolyseanlagen sind deshalb schon sogenannte Auslötsicherungen eingesetzt worden.
In das Zuleitungsband jeder einzelnen Anode wird eine Lötverbindung eingebaut, die beim Überschreiten
der Schmelztemperatur des Lotes durch Federkraft getrennt wird, und den Strom unterbricht.
Diese Auslötsicherungen" sind nicht frei von Nachteilen. Die Auslötvorrichtung muß auf die Zellenbelastung
abgestimmt sein. Sie darf nicht zu früh ansprechen, weil sonst unnötig viel Arbeitsaufwand zum
Auswechseln und Instandsetzen der Schmelzelemente erforderlich ist und die Gefahr einer Kettenreaktion
zu groß wird. Bei zu trägem Ansprechen kann die Anode bereits beschädigt sein, bevor der Strom unterbrochen
wird. Muß eine Anlage mit wechselnder Belastung gefahren werden, so ist nur in einem bestimmten
Lastbereich eine optimale Anpassung möglich. Der Investitionsaufwand für Auslötvorrichtungen
ist beträchtlich, da eine Chloralicalizelle größen-
ao ordnungsmäßig hundert Anoden hat. Auch der Arbeitsaufwand
ist erheblich, alle Sicherungen, die angesprochen haben, müssen ausgewechselt und instand
gesetzt werden. Zum Wiederanschrauben der Zuleitungen muß die Zelle gegebenenfalls ausgeschaltet
werden, was zu Produktionsausfällen führt.
Es ist bereits bekannt, einen Kurzschlußarm durch Messung der Zellenspannung auszulösen. Bei einem
Kurzschluß sinkt die Zellenspannung bekanntlich ab. Bei Zellen jedoch, die mit hoher Stromdichte betrieben
werden, ist der Spannungseinbruch erfahrungsgemäß sehr gering, so daß sehr empfindliche Meßinstrumente
eingesetzt werden müssen. Außerdem ist die Zellenspannung von der Belastung abhängig. Es
ist deshalb vorgeschlagen worden, über Kreuzspulvoltmeter eine automatische Kompensation von Zellenspannung
und Belastungsschwankung vorzunehmen, so daß alle Voltmeter normalerweise in Nullstellung
stehen. Nur das Voltmeter der Zelle, die einen Kurzschluß hat, gibt einen Ausschlag. Auch
dieses Verfahren hat einen prinzipiellen Nachteil. Da eine Zelle etwa 100 Anoden hat, muß die Kurzschlußanode
erst gesucht werden. Damit vergeht so viel Zeit, daß die Anode in den meisten Fällen schon beschädigt
sein wird, bevor sie festgestellt worden ist.
Es wurde nun gefunden, daß durch Ausnutzung des bei Kurzschluß von Zellen im Bereich der Stromzuführungen
auftretenden magnetischen Feldes eine sicher wirkende Anzeigevorrichtung gegeben ist, indem
erfindungsgemäß nahe an den Stromzuführungen mit elastischen Rückstellelementen versehene
ferromagnetische Anker angeordnet sind. Es ist eine Frage des Aufwands und des Nutzens, ob derartige
Anzeigevorrichtungen nur für Anodengruppen oder für jede Anode angeordnet werden. Baut sich infolge
eines Kurzschlusses in einer Zelle um die zugehörige Stromzuführung ein stärkeres Magnetfeld auf, so
wird der von dem elastischen Rückstellglied in der Schwebe gehaltene ferromagnetische Anker an die
Stromschiene angezogen. Da durch den gleichmäßigen Aufbau derartiger Elektrolyseanlagen auch die
Anzeigevorrichtungen über die Anlage gleichmäßig und übersichtlich auf die entsprechenden Stellen verteilt
sind, so kann beim visuellen Absuchen der Anlage schnell festgestellt werden, wo ein Anker die für
Kurzschluß chrakteristische Schließstellung eingenommen hat Fs hat sich sogar gezeigt, daß bei der
Anordnung ties Ankers an dicht nebeneinanderliegenden Strom:<:uführungcn. sich bei entsprechend ela-
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stischer Aufhängung des Ankers dieser auch seitlich zu denjenigen Stromzuführungen hinbiegt, bei deren
zugehörigen Anoden der Kurzschluß aufgetreten ist. Es ist also möglich, bei sinnvoller Anordnung des
Ankers in Abhängigkeit von der Bauart des Elektrolyseanlage mit einer minimalen Anzahl auszukommen,
ohne die beabsichtigte Wirksamkeit herabzusetzen. Selbstverständlich ist es von Vorteil, die erfindungsgemäße
Vorrichtung des weiteren so auszubilden, daß sie gleichzeitig als Alarmanlage dient. Nach
der Erfindung geschieht dies, indem der ferromagnetische Anker den Schalter eines mit einer Alarmvorrichtung
versehenen Kontrollstromkreises darstellt. In besonders vorteilhafter Weise wird dies erreicht,
indem neben dem ferromagnetischen, elektrisch leitfähigen Anker, auch das elastische Rückstellelement
als elektrischer Leiter ausgebildet und an eine elektrische Leitung angeschlossen ist, welche mit dem
Zellenboden in Verbindung steht, wobei in den Stromkreis eine Alarmanlage, z. B. eine Warnlampe
und/oder eine Hupe eingeschaltet ist. In vorteilhafter Weise wird bei dieser Gestaltung also die Zellenspannung
zum Betätigen der Alarmvorrichtung herangezogen. Selbstverständlich kann aber auch ein besonderer
Stromkreis installiert werden. Es ist natürlich nicht erforderlich, für jede Zelle einen akustischen
Alarm vorzusehen; es genügt durchaus, wenn für die gesamte Anlage oder, falls diese zu groß sein
sollte, für Zellengruppen übersichtlicher Größe jeweils ein akustischer Alarm ausgelöst wird. Nur der
optische Alarm wird zweckmäßig an jeder Zelle separat installiert. Dazu ist in den primären, gegebenenfalls
abgesicherten und an den Zellen anliegenden Stromkreisen lediglich ein Relais eingeschaltet, das
die mit den Alarmanlagen versehenen sekundären Kontrollstromkreis betätigt. In vorteilhafter Weise
sind die ferromagnetischen Anker mindestens teilweise auf ihren den Stromzuführungen zugewandten
Seiten mit korrosionsfreiem Material, vorzugsweise Graphit, abgedeckt, um einen guten elektrischen
Kontakt zu gewährleisten, da beispielsweise ferromagnetisches Metall wegen der anwesenden Dämpfe
korrodieren würde. Ebenso können die Kontaktpunkte der Stromschienen mit korrosionsfestem Material
belegt sein. Nach einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
das elastische Rückstellglied gleichzeitig der Halter für den Anker und besteht aus einer mechanischen
Feder. Es ist elektrisch leitfähig und stellt einen Teil des Kontrollstromkreises dar.
Nach dem erfindungsgemäßen Vorgehen wird von dem sich bei Kurzschluß aufbauenden magnetischen
Feld der als Schalter ausgebildete Anker betätigt, durch den ein Kontrollstromkreis geschlossen und
ίο eine Alarmanlage ausgelöst wird.
Nach einem alternativen Vorgehen wird von dem sich bei Kurzschluß aufbauenden magnetischen Feld
durch Änderung der Stellung des mit einem elastischen Rückstellglied versehenen Ankers die Kurzschlußanode
angezeigt und der Alarm in an sich bekannter Weise über Spannungsmeßgeräte ausgelöst.
In einer Zeichnung sei. nun das Wesen der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch erläutert,
und zwar zeigt
F i g. 1 zwei mit elastischen Rückstellelementen versehene ferromagnetische Anker, die als Schalter
ausgebildet sind, und
F i g. 2 ein elektrisches Schaltbild für die Alarmanlagen auschnittsweise für zwei Zellen.
F i g. 2 ein elektrisches Schaltbild für die Alarmanlagen auschnittsweise für zwei Zellen.
In F i g. 1 ist in der Nähe der Stromführungsschiene 1 eine Platte 2 aus Isolierstoff befestigt. In
ihr sind die Biegefedern 3, die die mit Graphitauflage 4 versehenen ferromagnetischen Anker 5 tra~
gen, in den Bohrungen 6 eingespannt und mit der elektrischen Leitung 7 verbunden, die zum nicht dargestellten
Zellenboden führt.
In F i g. 2 sind die Anoden 8 und 9 an der Zelle 10 an die von der Stromschiene 11 abgezweigte Schiene
12 angeschlossen, über der der Schalter 13 angeordnet ist, welcher über die Leitung 14 mit dem Relais
15 verbunden ist und wobei die Leitung 14 über die Sicherung 16 zum Zellenboden 17 führt. Von der
Kathode 18 führt die Stromschiene 11 an die Zelle 10', die sich im Aufbau nicht von der Zelle 10 unterscheidet.
Die beiden Relais 15 und 15' sind an zwei sekundäre Stromkreise angeschlossen, von denen der
eine für jede Zelle eine Warnlampe 19 bzw. 19' aufweist und der andere für alle Zellen gemeinsam eine
Hupe 20 besitzt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Kurzschlußmeldung für Zellen in Elektrolyseanlagen, bei denen die einzelnen
Zellen oder Anoden an Stromzuführungen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Nähe der Stromzuführungen (12, 12') mit elastischen Rückstellgliedern (3) versehene
ferromagnetische Anker (5) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (5) als Schalter (13)
in einem mit Meldevorrichtungen (19, 20) zwischen Stromzuführung (1, 12, 12') und Boden
(17, 17') der Zelle (10, 10') geschlossenen Kontrollstromkreises angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (5) an der
der Stromzuführung (1, 12, 12') für die Anoden (8, 8', 9, 9') zugewandten Seite mindestens teilweise
mit einer Schicht (4) aus korrosionsfestem Material belegt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollstromkreis ein
Relais (15, 15') für einen Hilfsstromkreis mit den Meldevorrichtungen (19,19', 20) aufweist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Rückstellglied
(3) elektrisch leitfähig ist und einen Teil des Kontrollstromkreises darstellt.
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EHV | Ceased/renunciation |